Это очень общий вопрос. В бакалавриате по электротехнике студентов обычно учат ступенчатому отклику на схемы LC (второго порядка).

Обычно, когда вводится много параметров, некоторые из которых

• время нарастания
• час пик
• процент превышения
• время заселения

Их определение можно найти в различных источниках, таких как википедия: https://en.wikipedia.org/wiki/Settling_time

и для многих из этих количеств существуют подробные формулы https://ocw.mit.edu/courses/mechanical-engineering/2-004-dynamics-and-control-ii-spring-2008/lecture-notes/lecture_21.pdf

http://www.personal.psu.edu/faculty/j/x/jxl77/courses/ee380_fa09/ee380_slides3.pdf

У меня нет обширного опыта проектирования схем, я предполагаю, что эти параметры можно использовать как практическое правило для расчета функции передачи системы или расположения полюсов и т. Д. Я понятия не имею, как их можно использовать в реальности.

Могут ли работающие инженеры-электрики в области проектирования схем прокомментировать практическую полезность этих параметров? Или эти параметры найдены каким-то алгоритмом, который используется в процессе проектирования?

Большое спасибо!

Краткий ответ - За 20 лет я ни разу не сделал этого.

Более длинный ответ:
это зависит от области, в которой вы работаете.

Вам нужно беспокоиться о времени нарастания, спада и т. Д. Да. Не для каждого сигнала, фактически вы обычно заботитесь о них только для крошечной доли сигналов. Знание того, какие из них важны, является важной частью работы.

Но для тех, которые действительно имеют значение, формулы в книге довольно бесполезны, они хороши для первого приближения, но если грубое приближение достаточно, это, вероятно, не слишком важный сигнал для начала. Любая схема реального мира слишком сложна для подробного анализа вручную, вместо этого вы запускаете симуляцию, а не используете формулу в книге, и симулятор уже знает формулы.
Таким образом, формулы книги хороши, потому что тогда вы понимаете, что симулятор делает за кадром, а также предположения и ограничения в том, что он делает. Можно многое сказать о том, что вы цените то, что ваши инструменты делают в фоновом режиме, если ничего другого не помогает понять, почему они ломаются или жалуются на вещи, когда они это делают. Но вам не нужно помнить или даже иметь возможность работать с математикой, которая происходит за занавесом.

И затем, в конечном счете, независимо от того, что симулятор говорит вам после того, как вы его построите, вы проверяете в реальном мире, потому что, как говорится в теории, теория и практика совпадают. На практике это не так.

Эти расчеты абсолютно используются профессиональными ЭЭ, для некоторых ежедневно. Однако для многих эта работа была поручена программному обеспечению моделирования, такому как LTSpice, которое также используется ежедневно. Как правило, моделирование выполняется намного быстрее, поэтому оно гораздо более продуктивно, чем выполнение расчетов вручную.

Обычно я использую формулы только для того, чтобы получить общее представление о том, чего ожидать (скажем, в пределах порядка), и оставляю фактические цифры на симуляторах.

Сначала вы обращаетесь к этим базовым формулам, а затем обнаруживаете, что в реальном мире много нелинейных характеристик, таких как детекторы фазы XOR во втором отклике контура ФАПЧ, когда вы превышаете фазовый предел или что все фильтры нижних частот вызывают межсимвольные помехи (ISI), если фильтр не резонирует в двоичном символе, тогда вы применяете фильтры "Raised Cosine" для нулевого дрожания.

Самый важный урок, который нужно выучить, - это понять проблемы, связанные с любой нагрузкой на окружающую среду, влиянием EMI, SNR и WRITE GOOD Design Specs без каких-либо ограничений реализации. т. е. «не зависит от реализации. Понимайте это лучше, читая хорошие спецификации, как любой коммерческий компонент, и сделайте свой проект точным, чтобы знать ВСЕ требования к входам и выходам, таким как Z, V, I, t и f и ВСЕ ТОЛЕРАНСЫ, тогда вы есть что-то, что можно проверить, протестировать и иметь хорошие критерии приемлемости и допустимые пределы для ошибок и тестов, чтобы не узнать последствия, самое слабое звено и обнаружение неисправностей, аспекты исправления вашего проекта.

Они не учат этому в школе. Но вы можете быстро научиться, обращая внимание на детали.

Затем вы узнаете, как сделать систему более линейной благодаря ограничениям или ограниченному диапазону, или двойной полосе пропускания, или лучшему циклу ПИД-регулятора, чтобы минимизировать или предотвратить выброс, изменив режим обратной связи с режима ускорения на скорость и положение.

Некоторым ключевым критическим навыком, полезным в аналоговой / цифровой электронике, является выполнение анализа чувствительности, допусков наихудшего случая, дизайн экспериментов (DoE), тестирование маржи (например, изменение ошибки питания,% тактовой ошибки и вибрации одновременно) и планов тестирования проектирования / процесса проверки или DVT / PVT.

Я использовал десятки различных инструментов для моделирования, от высококачественных до бесплатных инструментов, таких как VSpice, Mag-designer, дизайнеры фильтров, анализаторы Bode, сетевые анализаторы, модальные анализаторы и ... 96-канальные логические анализаторы. Иногда все работает, когда вы включаете все датчики .... Но в последнее время для шоу N скажи, что мне нравятся все десятки инструментов Java-физики, включая анализаторы цепей, с этим примитивным примером PLL типа II.

Для линейной системы 2-го порядка я предпочитаю свои собственные проверенные тесты;

• $Ts_{2\%} = \frac{Q * T_o}{2}$$f_o=\frac{1}{T_o}$$= Q=$

• Шаг отклика Overshoot = 200% для высокого Q и 70% для критического затухания.
  • $f_o$
• После верификации с помощью анализаторов спектра и DSO вы научитесь разрабатывать уравнения для различных соотношений импеданса и силы
• например, для заданной высоты падения и высоты остановки (в большинстве материалов)

  • $g= \frac{drop. height}{stop. height}$
    • проверено акселерометрами с последующим демпфированием колебаний
    • Также важно, чтобы скорость против удара в g создавала обратную кривую мощности, называемую Границей хрупкости, для различных временных интервалов механических импульсов.

Анекдотический опыт

Когда я начинал в 1975 году, я обычно делал все свои расчеты на графике импедансного номографа, если мне не требовалась точность в 1%. Этот график хорошо работает для многосерийных или шунтирующих фильтров. Затем вы узнаете полезный диапазон значений L и C для полезных диапазонов импеданса. напр., поставлять волновые фильтры для фильтров данных / сигналов. Но для серьезных РЧ-фильтров это будет полоса пропускания> 5-го порядка со сложными характеристиками, использующими общие характеристики, такие как Бессель, Кауэр, Гаусс и т. Д.

С отношениями реактивное сопротивление / сопротивление я получаю Q, а от резонансной частоты я получаю полосу пропускания, которая дает мне время отклика 1-го порядка.

Или из значения RC я получаю угловую частоту.

Или для настроенного фильтра с L и F, я могу выбрать Q и C в резонансном или антирезонансном (180 или 0 градусов)

Вы можете найти эту и другие подобные диаграммы с помощью веб-поиска "RLC NOMOGRAPH"

Этот ответ не предназначен для того, чтобы научить вас использовать десятки приложений, скорее предполагает, что у вас есть четкое понимание Q, ESR, ESL, Zo Stripline и всех вариаций приложений RLC и вы просто хотите получить быструю "скорость Sliderule против ответ калькулятора ".

Мы использовали Правила скольжения для квадратных корней и умножения в 1975 году и имели экзаменационный вопрос, чтобы статистически определить его точность по каждой шкале; log, x, деление и т. д.

• Оглядываясь назад, это зависит от ваших увлечений, удачи, возможностей и навыков. обычно вы помните, что когда-то вы знали, как доказать закон Гаусса. или методы Рунга Кутта, или уравнения с собственными значениями, или нелинейные интегралы. Это все инструменты, которые многие могут никогда не использовать снова, пока у вас не возникнет проблема, которая нуждается в них, тогда вы можете найти более простой способ, но вы понимаете, что кто-то уже делал это раньше, и вы учитесь у них, как решать новые способы.

• Университет - это не только инструменты и уравнения для решения проблем, которые вы никогда не сможете использовать, но и знание того, как понимать то, что вы видите и слышите, с помощью основ, таких как поведение изоляторов, по его нелинейному спектру Фурье или как закон Ома применяется к жизни в так много абсурдных, но интроспективных способов.

• Univ занимается изучением того, как научить себя новым технологиям и найти решения, которые могут показаться невозможными, но из прошлого вы знаете, что решение может существовать, и вы должны выяснить, как заставить его работать в сотрудничестве.

Спустя примерно 40 лет я женился на свекрови сына (который также является профессором UE TEE) моего профессора в Виннипеге U of M в системах управления 401, который научил меня анализировать графики Боде, превышение Интегрированный интегрированный анализ квадратов ошибок и корень локуса. Теперь, когда я вижу профессиональных водителей грузовиков, я сравниваю эти вычисления в своей голове, если мне скучно ездить по шоссе, сравниваю их с водителями легковесных потребительских автомобилей и представляю, как сегодня работают автоматизированные алгоритмы автоматизированного вождения автомобилей с PID-циклами и компенсацией для анализа предотвращения рисков и превышения. из-за чрезмерной выгоды из-за программных алгоритмов на высокоскоростном видео и других подобных ошеломляющих тем ...

Инженеры проектируют вещи, потому что есть клиент, который хочет или нуждается в чем-то. Параметры времени, о которых вы спрашиваете, и другие влияют на то, насколько клиент будет доволен. Я бы сказал, что инженеры рассчитывают эти параметры из передаточной функции, потому что они знают, как они будут восприняты заказчиком.

Один пример, который я могу привести, - это видеоусилители во времена ЭЛТ. Они обычно имеют обратную связь, поэтому все упомянутые вами параметры будут присутствовать. Теперь представьте себе сцену, где происходит резкий переход от черного к белому. Если произойдет большой выброс, длительное время стабилизации, клиент увидит серию темных и светлых линий. Это обычно нежелательно для зрителя. Но некоторое превышение на самом деле желательно для клиента, потому что оно делает края более острыми. Инжиниринг ищет предписанный выброс, чтобы угодить клиенту.

Таким образом, параметры, о которых вы спрашиваете, получены из передаточной функции. Передаточная функция формируется из компонентов, которые выбирает инженер, и того, как она их соединяет. Инженер, проектирующий усилитель, подобный этому, придет с конфигурацией схемы, основанной на прошлом опыте или других примерах для подобных продуктов. Как правило, в процессе проектирования очень простые модели и быстрый ручной анализ могут быть сделаны, чтобы получить то, что обещает. Затем будет проведен более подробный анализ с использованием более подробных моделей. Функция передачи подробной модели даст параметры, о которых вы спрашиваете. Если они отвечают потребностям клиента, то все готово.

Хотя конкретные подробные формулы бесполезны, знание типов взаимосвязей между различными параметрами, безусловно, полезно. Если вы как-то увеличите время нарастания контура, что, вероятно, произойдет с превышением процента и временем установления? Поскольку с такими цепями тратится больше времени, студенты / инженеры будут лучше и лучше понимать, чего ожидать.

Но сложно спроектировать схемы, не зная, как каждый параметр влияет на другие. Новые дизайнеры часто используют гораздо больше комбинаций симуляций, чтобы приблизиться к жизнеспособному решению, потому что они не знают, как настроить параметры.

Анализ цепей (даже с несколькими неизвестными переменными), как правило, проще, чем создание схем на чистом листе. Просто просмотр схем на странице и чтение о том, как они работают, не дадут начинающим студентам знания, которое им необходимо для усвоения взаимосвязей между параметрами; им нужно работать со схемами. Использование подробных формул позволяет учащимся работать над схемами и сосредоточиться на взаимосвязи между несколькими конкретными параметрами одновременно.

Еще один центр внимания: как инженер, вы должны иметь возможность создавать свои собственные инструменты.

Вы можете использовать инструменты, подготовленные другими для вас, если они подходят для работы, но в конечном итоге вы столкнетесь с ситуацией, когда их нет, и тогда вам потребуется глубокое понимание того, что вы делаете и почему. Нет причин стыдиться, когда вы выходите из своей повседневной рутины и сначала чувствуете, что ничего не знаете о своей работе - потому что вы полностью забыли о своих лекциях и этих глупых преобразованиях Лапласа и Z.

Но вы должны быть в состоянии наверстать упущенное. В спешке, спешу. Потому что люди ворчат, почему ты еще не закончила. И именно поэтому вам нужно научиться этому материалу раз и навсегда. Потому что тогда вы знаете, что будете это делать. Опять таки.

Лично я вообще не использовал эти параметры, но это может быть потому, что я не работаю с «системами управления». Я познакомился с этими терминами и уравнениями еще в классах систем управления, но это был последний раз, когда я о них слышал.

Поэтому, отвечая на ваш вопрос, я бы сказал, что это во многом зависит от области, над которой вы работаете. Тот, кто использует автоматическое управление с сенсорными приложениями, скорее всего, будет использовать эти термины для стабильности. Кроме того, если вы разрабатываете контроллеры PI, PD и PID, вам необходимо знать эти термины гораздо более подробно.

«Все модели ошибаются. Некоторые модели полезны» - G Box.

Все, что мы делаем, связано с «моделированием реальности».
Вы упоминаете, с одной стороны, передаточную функцию системы и расположение полюсов, а с другой стороны, формулы, которые требуют ввода известных параметров для получения полезных результатов.
В действительности, НИКОГДА не конец, реальность - распределенные параметры имеют тенденцию сводиться к расчету, нелинейности имеют тенденцию аппроксимироваться как линейные функции, аспекты, которые, «как известно», могут быть незначительными (и которые часто, но не всегда), аппроксимируются или игнорируется или заменяется константой. Вся коллекция представляет собой «набор инструментов», который должен использоваться в сочетании с нашим мозгом и опытом, а также с другими более новыми мощными инструментами, такими как симуляции, которые пытаются (и часто управляют) более близко приблизиться к нереальности реальности.

Моя точка зрения при написании того, что может показаться самоочевидным и бессвязным собранием мыслей (и может быть :-)), состоит в том, чтобы отметить, что по мере роста опыта вы используете все доступное в различных областях, поскольку это оказывается полезным и тем более вы «знаете», чем меньше используете некоторые детали, НО они всегда полезны в качестве инструментов, ожидающих тех моментов, когда опыт или плохие результаты говорят вам, что то, что вы обычно используете, не будет достаточно хорошим.

Это отчасти бессмысленный способ [tm] обращения к вашему названию «Приставленный кит» - не позволяйте всему этому ошеломить вас. Учитесь, развивайтесь, радуйтесь извращенности реальности и тому факту, что некоторые инструменты работают достаточно хорошо большую часть времени, но некоторые менее часто встречающиеся причуды творчества всегда ждут, чтобы сделать ваш день интересным.

Используйте все инструменты, когда / как необходимо.
Наслаждайтесь!

Зависит от вашей конкретной работы, вашего масштаба и того, как далеко вы готовы пойти на поиск и устранение неисправностей (ваша страсть, по словам г-на Тони Стюарта :-) Одним из аспектов моей работы по технической поддержке является устранение неполадок в полевой шине / обмене данными. Я мог бы просто проверить проводку по документации учебника / продавца и пожать плечами, если она не работает. Или я могу подключить осциллограф и попытаться понять, на что я смотрю. Если это ваш подход, очень полезно понять работу «сосредоточенных компонентов» и влияние длины волны на линию передачи. Такое знание (с небольшим количеством эксперимента / калибровки) позволяет мне угадать, сколько сбоев / перерегулирований, которые я вижу на прицеле, связано с ограниченной полосой пропускания моих пробников, сколько на самом деле присутствует на линии, чтобы в какой степени это

Ну, я считаю, что все ответы выше меня уже должны открыть ваш разум, но я не могу удержаться, чтобы ответить, так как я также окончил электротехнику

Я не знаю о других, но так как моя работа сосредоточена на производстве, а не на исследованиях, каждый раз, когда мы получаем эти параметры, вызывающие проблемы (такие как нестабильная система в аналоговой цепи или плохой фильтр), мы заменяем ее после пробной работы. ошибка или исследование из другой документации вместо расчета системы перевода. Может быть, потому, что единственное, что имеет значение, это конечные результаты, и никто не заботится о системе перевода.

Я повторяюсь снова, это то, что случилось со мной, и я не знаю о другом, не обижайся.

Эти параметры используются в англ. High Voltage. для проектирования импульсных генераторов напряжения - до 20 мВ. Импульсные напряжения используются для проверки прочности изоляторов. Также имитировать вспышки молнии и изучать влияние молнии на различные системы.
Генераторы импульсов низкого напряжения, также используются для генерации цифровых сигналов.