C'est une question très générale. En génie électrique de premier cycle, les étudiants apprennent généralement la réponse échelonnée aux circuits LC (deuxième ordre).

C'est généralement lorsque de nombreux paramètres sont introduits, dont certains sont

• temps de montée
• heure de pointe
• pourcentage de dépassement
• temps de prise

La définition de ceux-ci peut être trouvée dans diverses sources, telles que wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Settling_time

et des formules détaillées existent pour bon nombre de ces quantités 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

Je n'ai pas une grande expérience en conception de circuits, je suppose que ces paramètres peuvent être utilisés comme règle de base pour calculer la fonction de transfert du système ou l'emplacement des pôles, etc. Je ne sais pas comment ils peuvent être utilisés dans la réalité.

Les ingénieurs électriciens travaillant dans la conception de circuits peuvent-ils commenter l'utilité pratique de ces paramètres? Ou ces paramètres sont-ils trouvés par un algorithme utilisé dans le processus de conception?

Merci beaucoup!

Réponse courte - En 20 ans, je ne l'ai pas fait une fois.

Réponse plus longue:
cela dépend beaucoup du domaine dans lequel vous travaillez.

Avez-vous à vous soucier des temps de montée, des temps de chute etc ... Oui. Pas pour chaque signal, en fait, vous ne vous souciez normalement d'eux que pour une infime fraction des signaux. Savoir lesquels sont importants est une partie importante du travail.

Mais pour ceux qui comptent, les formules du livre sont assez inutiles, elles sont parfaites pour une approximation de premier passage, mais si une approximation approximative est suffisamment bonne, ce n'est probablement pas un signal trop critique pour commencer. Tout circuit du monde réel est beaucoup trop complexe pour être analysé en détail à la main, au lieu de cela, vous exécutez une simulation plutôt que d'utiliser la formule dans le livre et le simulateur connaît déjà les formules.
Les formules du livre sont donc bonnes, car vous comprenez alors ce que fait le simulateur dans les coulisses et les hypothèses et limites de ce qu'il fait. Il y a beaucoup à dire pour avoir une idée de ce que font vos outils en arrière-plan, si rien d'autre ne permet de comprendre pourquoi ils se brisent ou se plaignent des choses lorsqu'ils le font. Mais vous n'avez pas besoin de vous souvenir ni même de pouvoir faire le calcul qui se déroule derrière le rideau.

Et finalement, peu importe ce que le simulateur vous dit après l'avoir construit, vous vérifiez dans le monde réel car, comme le dit le proverbe, la théorie et la pratique sont les mêmes. En pratique, ce n'est pas le cas.

Ces calculs sont absolument utilisés par les EE professionnels, pour certains au quotidien. Cependant, pour beaucoup, ce travail a été confié à des logiciels de simulation, tels que LTSpice, qui est également utilisé quotidiennement. Généralement, la simulation est beaucoup plus rapide à réaliser, elle est donc beaucoup plus productive que de faire les calculs à la main.

J'utilise généralement les formules uniquement pour avoir une idée générale de ce à quoi s'attendre (par exemple, dans un ordre de grandeur), et laisser le nombre réel de calcul aux simulateurs.

Vous vous référez à ces formules de base dans un premier temps, puis constatez que le monde réel a beaucoup de caractéristiques non linéaires comme les détecteurs de phase XOR dans une deuxième réponse de boucle PLL lorsque vous dépassez la limite de phase ou que tous les filtres passe-bas provoquent des interférences entre symboles. (ISI) à moins que le filtre ne résonne dans le symbole binaire, alors vous appliquez des filtres "cosinus surélevé" pour une gigue nulle.

La leçon la plus importante à apprendre est de comprendre les problèmes de stress environnemental, l'influence des spécifications de conception EMI, SNR et WRITE GOOD sans aucune restriction de mise en œuvre. c'est-à-dire "non spécifique à l'implémentation. Comprenez mieux cela, en lisant les bonnes spécifications comme n'importe quel composant commercial et rendez votre projet bien spécifié pour connaître TOUTES les exigences pour les entrées et sorties comme Z, V, I, de t et f et TOUTES LES TOLÉRANCES, alors vous avoir quelque chose à valider, tester et avoir de bons critères d'acceptation et une marge d'erreur et tester à ne pas connaître les conséquences, le maillon le plus faible et la détection des défauts, les aspects de correction de votre conception.

Ils n'enseignent pas que c'est à l'école. Mais vous pouvez apprendre rapidement en prêtant attention aux détails.

Ensuite, vous apprendrez à rendre le système plus linéaire par des contraintes ou une plage limitée ou une double bande passante ou une meilleure boucle PID pour minimiser ou empêcher le dépassement en changeant les modes de rétroaction du mode d'accélération à la vitesse à la position.

Certaines compétences clés essentielles utiles dans l'électronique analogique / numérique consistent à effectuer une analyse de sensibilité, les tolérances des pires cas, la conception d'expériences (DoE), les tests de marge (par exemple, changer l'erreur d'alimentation,% d'horloge et de vibration simultanément) et les plans de test de vérification de conception / processus ou DVT / PVT.

J'ai utilisé des dizaines d'outils différents pour la simulation, des outils haut de gamme aux outils gratuits comme VSpice, Mag-designer, Filter designers, Bode Analyzers, Network Analyzers, Modal Analyzers et ... 96 channel Logic Analyzers. Parfois, tout fonctionne lorsque vous mettez toutes les sondes sur ... Mais dernièrement, pour show N, j'aime toutes les dizaines d'outils Java de physique, y compris les analyseurs de circuits avec cet exemple PLL de type II primitif.

Pour un système linéaire de 2e ordre, je préfère mes propres tests de performance testés;

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

• Dépassement de la réponse à l'étape = 200% pour un Q élevé et 70% pour un amortissement critique.
  • $f_o$
• Vous apprenez après la vérification de test avec des analyseurs de spectre et des DSO pour développer vos équations pour différentes relations d'impédance et de force
• par exemple pour une hauteur de chute donnée et une hauteur d'arrêt (dans la plupart des matériaux)

  • $g= \frac{drop. height}{stop. height}$
    • vérifié avec des accéléromètres, suivi d'une oscillation amortie
    • la vitesse vs le choc en g est également importante pour créer une courbe de puissance inverse appelée limite de fragilité pour différents intervalles de temps des impulsions mécaniques.

Expérience anecdotique

Quand j'ai commencé en 1975, je faisais habituellement tous mes calculs sur le tableau du nomographe d'impédance, sauf si j'avais besoin d'une précision de 1%. Ce graphique fonctionne bien pour les filtres série ou shunt de plusieurs types. Ensuite, vous apprenez la plage utile des valeurs L et C pour les plages d'impédance utiles. Par exemple, fournir des filtres d'ondulation aux filtres de données / signaux. Mais pour les filtres RF sérieux, ils seront> passe-bande passe-bande de 5ème ordre avec des spécifications complexes utilisant des caractéristiques communes comme Bessel, Cauer, Gaussian etc.

Avec des rapports de réactance / impédance, j'obtiens Q et de la fréquence de résonance, j'obtiens une bande passante qui me donne un temps de réponse de premier ordre.

Ou à partir de la valeur RC, j'obtiens une fréquence de coin.

Ou pour un filtre accordé avec L et F, je peux choisir Q et C en résonant ou en anti-résonnant (180 ou 0 deg)

Vous pouvez trouver ce graphique et des graphiques similaires en recherchant sur le Web "RLC NOMOGRAPH"

Cette réponse n'était pas destinée à vous apprendre à utiliser des dizaines d'applications, mais suppose que vous avez une solide compréhension de Q, ESR, ESL, Zo stripline et toutes les variantes d'applications de RLC et que vous souhaitez simplement obtenir une vitesse de "Sliderule rapide vs réponse de la calculatrice ".

Nous avons utilisé les règles des diapositives pour les racines carrées et la multiplication en 1975 et nous avions une question d'examen pour définir statistiquement sa précision sur chaque échelle; log, x, division, etc.

• Rétrospectivement, cela dépend de vos passions, de votre chance, de vos opportunités et de vos compétences. ce dont vous vous souvenez habituellement, c'est que vous avez déjà su prouver la loi de Gauss. ou méthodes Runga Cutta ou équations de valeurs propres ou intégrales non linéaires. Ce sont tous des outils que beaucoup peuvent ne plus jamais utiliser, jusqu'à ce que vous ayez un problème qui en a besoin, alors vous pouvez trouver un moyen plus facile, mais vous comprenez que quelqu'un l'a déjà fait auparavant et vous apprenez d'eux comment résoudre de nouvelles façons.

• L'université ne concerne pas seulement les outils et les équations de résolution de problèmes que vous n'utiliserez peut-être jamais, mais sachant comment comprendre ce que vous voyez et entendez par des fondamentaux comme le comportement des isolateurs par son spectre de Fourier de comportement non linéaire ou comment la loi d'Ohm s'applique à la vie dans tant de façons absurdes mais introspectives.

• Univ consiste à apprendre à vous enseigner de nouvelles technologies et à trouver des solutions qui peuvent sembler impossibles, mais du passé, vous savez qu'une solution peut exister et vous devez découvrir comment la faire fonctionner par la collaboration.

FWIW environ 40 ans plus tard, j'ai épousé la belle-mère du fils (qui est également un prof de l'U de T EE) de mon professeur à Winnipeg U de M dans Controls Systems 401, qui m'a appris à analyser les tracés de Bode, le dépassement , analyse cumulée intégrée des erreurs au carré et locus racine. Maintenant, quand je vois des chauffeurs de camions professionnels, je compare ce calcul dans ma tête si je m'ennuie à conduire sur l'autoroute et compare avec les conducteurs de voitures lâches et imaginez comment les algorithmes de voitures de conduite automatisées robotiques fonctionnent aujourd'hui avec les boucles PID et la compensation pour l'analyse et le dépassement des risques. du gain excessif dû aux algorithmes logiciels sur la vidéo à haute vitesse et à d'autres sujets de ce genre qui engourdissent l'esprit ...

Les ingénieurs conçoivent des choses parce qu'il y a un client qui veut ou a besoin de quelque chose. Les paramètres de temps que vous demandez et d'autres affectent la satisfaction du client. Je dirais que les ingénieurs calculent ces paramètres à partir de la fonction de transfert car ils savent comment ils sont perçus par le client.

Un exemple que je peux donner est celui des amplificateurs vidéo à l'époque des tubes cathodiques. Ceux-ci ont généralement des commentaires, donc les paramètres que vous avez mentionnés seront tous présents. Imaginez maintenant une scène où il y a une transition nette du noir au blanc. S'il y a un grand dépassement et un long temps de stabilisation, le client verra une série de lignes sombres et claires. Ceci est généralement répréhensible pour le spectateur. Mais un certain dépassement est en fait souhaitable pour le client car il rend les bords plus nets. L'ingénierie recherche un dépassement prescrit pour plaire au client.

Les paramètres que vous demandez proviennent donc de la fonction de transfert. La fonction de transfert vient des composants que l'ingénieur sélectionne et comment elle les assemble. Un ingénieur concevant un ampli comme celui-ci viendrait avec une configuration de circuit basée sur l'expérience passée ou d'autres exemples de produits similaires. Généralement, dans le processus de conception, des modèles très simples et une analyse manuelle rapide peuvent être effectués pour arriver à quelque chose de prometteur. Ensuite, une analyse plus détaillée sera effectuée à l'aide de modèles plus détaillés. La fonction de transfert du modèle détaillé donnera les paramètres que vous demandez. S'ils répondent aux besoins du client, alors vous avez terminé.

Bien que les formules détaillées spécifiques ne soient pas utiles, la connaissance des types de relations entre les différents paramètres est certainement utile. Si vous augmentez en quelque sorte le temps de montée d'un circuit, que se passera-t-il probablement en pourcentage de dépassement et de temps de stabilisation? Comme plus de temps est consacré à ces circuits, les étudiants / ingénieurs auront une meilleure idée de ce à quoi s'attendre.

Mais il est difficile de concevoir des circuits sans avoir déjà une idée profonde de la façon dont chaque paramètre affecte les autres. Les nouveaux concepteurs exécutent souvent beaucoup plus de combinaisons de simulations pour approcher une solution viable car ils ne savent pas comment modifier les paramètres.

L'analyse des circuits (même avec plusieurs variables inconnues) est généralement plus facile que la conception de circuits à feuille vierge. Le simple fait de regarder les circuits sur une page et de lire comment ils fonctionnent n'obtiendra pas aux élèves débutants la familiarité dont ils ont besoin pour internaliser les relations entre les paramètres; ils doivent travailler avec les circuits. L'utilisation de formules détaillées est un moyen pour les élèves de travailler sur des circuits et de se concentrer sur la relation entre un couple de paramètres spécifiques à la fois.

Autre coup de projecteur: en tant qu'ingénieur, vous devriez pouvoir fabriquer vos propres outils.

Vous pouvez utiliser des outils que d'autres ont préparés pour vous s'ils conviennent pour le travail, mais vous finirez par vous retrouver dans la situation où ils ne le sont pas, puis vous avez besoin d'une compréhension approfondie de ce que vous faites et pourquoi. Il n'y a aucune raison d'avoir honte lorsque vous sortez de votre routine quotidienne et que vous sentez d'abord que vous ne savez rien de votre travail - parce que vous avez totalement oublié vos conférences et ces stupides transformations de Laplace et Z.

Mais il faut pouvoir rattraper son retard. Pressé. Parce que les gens vous harcèlent pourquoi vous n'avez pas encore fini. Et c'est pourquoi vous devez apprendre ce truc une fois… et pour toujours. Parce qu'alors , vous savez que vous le ferez. Encore.

Personnellement, je n'ai pas du tout utilisé ces paramètres mais cela pourrait être dû au fait que je ne travaille pas avec des "systèmes de contrôle". J'ai été initié à ces termes et équations dans les classes de systèmes de contrôle, mais c'est la dernière fois que j'en ai entendu parler.

Donc, pour répondre à votre question, je dirais que cela dépend beaucoup du domaine sur lequel vous travaillez. Quelqu'un qui utilise le contrôle automatique avec des applications de capteur utilisera très probablement ces termes à des fins de stabilité. De plus, si vous concevez des contrôleurs PI, PD et PID, vous devrez connaître ces termes de manière beaucoup plus détaillée.

"Tous les modèles sont faux. Certains modèles sont utiles" - G Box.

Tout ce que nous faisons est lié à la "modélisation de la réalité".
Vous mentionnez d'une part la fonction de transfert du système et l'emplacement des pôles et d'autre part les formules qui nécessitent la saisie de paramètres connus pour produire des résultats utiles.
En réalité, AUCUNE extrémité n'est la réalité - les paramètres distribués ont tendance à être regroupés pour le calcul, les non-linéarités ont tendance à être approximées en tant que fonctions linéaires, des aspects qui sont "connus" pour ne pas être importants (et qui le sont souvent mais pas toujours) sont approximés ou ignoré ou remplacé par une constante. Toute la collection est une `` trousse à outils '' qui doit être utilisée en conjonction avec notre cerveau et notre expérience et d'autres outils puissants plus récents tels que des simulations qui tentent (et gèrent souvent) d'approcher plus étroitement les irréalités de la réalité.

Mon point en écrivant ce qui peut sembler être une collection de pensées évidentes et décousues (et peut être :-)) est de noter qu'à mesure que l'expérience se développe, vous utilisez tout ce qui est disponible à des degrés divers, car il s'avère utile et plus encore. vous «savez» moins vous utilisez certaines parties MAIS elles sont toujours utiles car les outils attendant les moments où l'expérience ou les mauvais résultats vous disent que ce que vous utilisez habituellement ne sera pas assez bon.

C'est en partie une façon décousue [tm] d'aborder votre titre "Beached Whale" - ne vous laissez pas submerger par tout cela. Apprenez, grandissez, réjouissez-vous de la perversité de la réalité et du fait que certains outils fonctionnent assez bien la plupart du temps mais que certains caprices de la création moins courants attendent toujours de rendre votre journée intéressante.

Utilisez tous les outils quand / au besoin.
Prendre plaisir!

Cela dépend de votre travail particulier, de votre portée et de la mesure dans laquelle vous êtes prêt à aller dans un effort de dépannage (votre passion, pour citer M. Tony Stewart :-) Une des facettes de mon travail de support technique est le dépannage des communications bus de terrain / données. Je pourrais simplement vérifier le câblage par rapport à la documentation des manuels / fournisseurs et hausser les épaules si cela ne fonctionne pas. Ou je peux attacher un oscilloscope et essayer de comprendre ce que je regarde. Si telle est votre approche, il est très utile de comprendre le fonctionnement des «composants localisés» et les effets de la longueur d'onde sur une ligne de transmission. Une telle connaissance (avec un peu d'expérience / d'étalonnage) me permet d'estimer, dans quelle mesure les pépins / dépassements que je peux voir sur la portée sont dus à la bande passante limitée de mes sondes, quelle quantité est réellement présente sur la ligne, à dans quelle mesure

Eh bien, je crois que toutes les réponses ci-dessus devraient déjà vous ouvrir l'esprit, mais je ne peux pas résister à répondre aussi puisque je suis également diplômé en génie électrique

Je ne sais pas pour les autres, mais comme mon travail est axé sur la production plutôt que sur la recherche, chaque fois que ces paramètres posent problème (comme un système instable dans un circuit analogique ou un mauvais filtre), nous le remplaçons après avoir fait un essai - erreur ou recherche d'une autre documentation au lieu de calculer le système de transfert. C'est peut-être parce que la seule chose qui compte est le résultat final, et personne ne semble se soucier du système de transfert.

Je me répète encore une fois, c'est ce qui m'est arrivé, et je ne sais pas pour l'autre, pas d'offense.

Ces paramètres sont utilisés dans Engg haute tension. pour la conception de générateurs de tension d'impulsion - jusqu'à 20 MV. Des tensions d'impulsion sont utilisées pour tester la résistance des isolateurs. Également pour simuler les ondes de foudre et étudier l'effet de la foudre sur divers systèmes.
Des générateurs d'impulsions basse tension sont également utilisés pour générer des signaux numériques.