Kurze Antwort - In 20 Jahren habe ich das nicht ein einziges Mal gemacht.

Längere Antwort:
Es hängt stark von dem Bereich ab, in dem Sie arbeiten.

Müssen Sie sich Gedanken über Anstiegszeiten, Abfallzeiten usw. machen? Ja. Nicht für jedes Signal, tatsächlich kümmern Sie sich normalerweise nur um einen winzigen Bruchteil der Signale. Zu wissen, welche wichtig sind, ist ein wichtiger Teil des Jobs.

Aber für diejenigen, auf die es ankommt, sind die Formeln in dem Buch ziemlich nutzlos, sie sind großartig für eine Annäherung im ersten Durchgang, aber wenn eine grobe Annäherung gut genug ist, ist es wahrscheinlich kein Signal, das für den Anfang zu kritisch ist. Jede reale Schaltung ist viel zu komplex, um sie von Hand im Detail zu analysieren. Stattdessen führen Sie eine Simulation durch, anstatt die Formel im Buch zu verwenden, und der Simulator kennt die Formeln bereits.
Die Buchformeln sind also gut, weil Sie dann verstehen, was der Simulator hinter den Kulissen tut, und die Annahmen und Einschränkungen bei dem, was er tut. Es spricht viel dafür, zu wissen, was Ihre Werkzeuge im Hintergrund tun, nicht zuletzt hilft es herauszufinden, warum sie kaputt gehen oder sich über Dinge beschweren, wenn sie es tun. Aber Sie müssen sich nicht an die Mathematik erinnern, die hinter dem Vorhang vor sich geht, oder gar in der Lage sein, sie durchzuarbeiten.

Und letztendlich, egal was der Simulator Ihnen sagt, nachdem Sie ihn gebaut haben, überprüfen Sie es in der realen Welt, denn wie das Sprichwort in Theorie sagt, Theorie und Praxis sind dasselbe. In der Praxis sind sie es nicht.

Diese Berechnungen werden von professionellen EEs absolut verwendet, für einige täglich. Für viele wurde diese Aufgabe jedoch einer Simulationssoftware wie LTSpice übertragen, die ebenfalls täglich verwendet wird. Im Allgemeinen lässt sich die Simulation viel schneller abschließen, sodass sie viel produktiver ist, als die Berechnungen von Hand durchzuführen.

Ich verwende die Formeln im Allgemeinen nur, um eine allgemeine Vorstellung davon zu bekommen, was zu erwarten ist (z. B. innerhalb einer Größenordnung), und überlasse die eigentliche Berechnung den Simulatoren.

Sie beziehen sich zunächst auf diese Grundformeln und stellen dann fest, dass die reale Welt viele nichtlineare Eigenschaften aufweist, wie XOR-Phasendetektoren in einer zweiten PLL-Schleifenantwort, wenn Sie die Phasengrenze überschreiten, oder dass alle Tiefpassfilter Inter-Symbol-Interferenzen verursachen (ISI), es sei denn, der Filter schwingt innerhalb des Binärsymbols mit, dann wenden Sie "Raised Cosine"-Filter für Null-Jitter an.

Die wichtigste Lektion, die es zu lernen gilt, besteht darin, die Probleme für Umweltbelastungen, Einflüsse von EMI, SNR und WRITE GOOD Design Specs ohne Implementierungseinschränkungen zu verstehen. dh "nicht implementierungsspezifisch". Verstehen Sie dies besser, indem Sie gute Spezifikationen wie jede kommerzielle Komponente lesen und Ihr Projekt gut spezifizieren, um ALLE Anforderungen für Ein- und Ausgänge wie Z, V, I, von t und f und ALLE TOLERANZEN zu kennen, dann Sie haben etwas zu validieren, zu testen und haben gute Akzeptanzkriterien und einen Spielraum für Fehler und Tests bis zum Versagen, um die Konsequenzen, das schwächste Glied und die Fehlererkennung, Korrekturaspekte Ihres Designs zu kennen.

Sie lehren das nicht in der Schule. Aber man lernt schnell, wenn man auf Details achtet.

Dann lernen Sie, wie Sie das System durch Einschränkungen oder einen begrenzten Bereich oder eine doppelte Bandbreite oder eine bessere PID-Schleife linearer machen, um ein Überschwingen zu minimieren oder zu verhindern, indem Sie die Feedback-Modi von Beschleunigungsmodus auf Geschwindigkeit auf Position ändern.

Einige entscheidende Fähigkeiten, die in der analogen/digitalen Elektronik nützlich sind, sind die Durchführung einer Sensitivitätsanalyse, Worst-Case-Toleranzen, Design of Experiments (DoE), Margin-Tests (z. B. Änderungsversorgungsfehler, %Clock-Fehler und Vibration gleichzeitig) und Design-/Prozessverifizierungstestpläne oder TVT/PVT.

Ich habe Dutzende verschiedener Tools für die Simulation verwendet, von High-End- bis hin zu kostenlosen Tools wie VSpice, Mag-Designer, Filterdesigner, Bode-Analysatoren, Netzwerkanalysatoren, Modalanalysatoren und ... 96-Kanal-Logikanalysatoren. Manchmal funktioniert alles, wenn Sie alle Sonden aufsetzen ... Aber in letzter Zeit mag ich für Show N Tell alle Dutzende von Physik-Java-Tools, einschließlich Schaltungsanalysatoren mit diesem primitiven PLL-Beispiel vom Typ II.

Für ein lineares System 2. Ordnung bevorzuge ich meine eigenen getesteten Benchmarks;

• $Ts_{2\%} = \frac{Q * T_o}{2}$, für Resonanz$f_o=\frac{1}{T_o}$und AC-Verstärkung$= Q=$Impedanzverhältnis

• Sprungantwortüberschreitung = 200 % für hohes Q & 70 % für kritisch gedämpft.
  • dann erfährst du, dass Elastomere für Stoßdämpfer (z. B. Lord Mounts) ein Q = 5 haben$f_o$(und das ist gut so!)
• Sie lernen nach der Testverifizierung mit Spektrumanalysatoren und DSOs, Ihre Gleichungen für verschiedene Impedanz- und Kraftverhältnisse zu entwickeln
• zB für eine gegebene Fallhöhe, und Stopphöhe, (in den meisten Materialien)

  • höchsten mechanischen Stoßpegel$g= \frac{drop. height}{stop. height}$
    • verifiziert mit Beschleunigungsmessern, gefolgt von gedämpfter Schwingung
    • Auch wichtig ist die Geschwindigkeit gegenüber dem Schock in g, um eine inverse Leistungskurve namens Fragility Boundary für verschiedene Zeitintervalle mechanischer Impulse zu erstellen.

Anekdotische Erfahrung

Als ich 1975 anfing, habe ich normalerweise alle meine Berechnungen auf dem Diagramm des Impedanznomogramms durchgeführt, es sei denn, ich benötigte eine Genauigkeit von 1 %. Dieses Diagramm eignet sich gut für Reihen- oder Shunt-Filter vieler Arten. Dann lernen Sie den nützlichen Bereich der L- und C-Werte für nützliche Impedanzbereiche kennen. zB Versorgung von Daten-/Signalfiltern mit Welligkeitsfiltern. Aber für ernsthafte HF-Filter sind sie Bandstopp-Bandpass > 5. Ordnung mit komplexen Spezifikationen, die gemeinsame Eigenschaften wie Bessel, Cauer, Gauß usw. verwenden.

Mit Reaktanz- / Impedanzverhältnissen erhalte ich Q und von der Resonanzfrequenz erhalte ich eine Bandbreite, die mir eine Reaktionszeit 1. Ordnung gibt.

Oder vom RC-Wert bekomme ich die Eckfrequenz.

Oder für abgestimmte Filter mit L und F kann ich Q und C entweder resonant oder antiresonant (180 oder 0 Grad) wählen.

Sie können diese und ähnliche Diagramme finden, indem Sie im Internet nach „RLC NOMOGRAPH“ suchen.

Diese Antwort sollte Ihnen nicht beibringen, wie Sie Dutzende von Anwendungen verwenden, sondern setzt voraus, dass Sie ein solides Verständnis von Q, ESR, ESL, Zo Stripline und allen Variationen von Anwendungen von RLC haben und nur eine schnelle "Sliderule-Geschwindigkeit vs Rechner Antwort".

Wir haben 1975 Rechenschieber für Quadratwurzeln und Multiplizieren verwendet und hatten eine Prüfungsfrage, um ihre Genauigkeit auf jeder Skala statistisch zu definieren; log, x, Division usw.

• Rückblickend hängt es von Ihren Leidenschaften, Ihrem Glück, Ihren Möglichkeiten und Fähigkeiten ab. Woran Sie sich normalerweise erinnern, ist, dass Sie einmal wussten, wie man das Gaußsche Gesetz beweist. oder Runga-Cutta-Verfahren oder Eigenwertgleichungen oder nichtlineare Integrale. Dies sind alles Werkzeuge, die viele vielleicht nie wieder verwenden werden, bis Sie ein Problem haben, das es erfordert, dann finden Sie vielleicht einen einfacheren Weg, aber Sie verstehen, dass jemand dies bereits zuvor getan hat, und Sie lernen von ihnen, wie Sie es auf neue Weise lösen können.

• Bei der Universität geht es nicht nur um Problemlösungswerkzeuge und Gleichungen, die Sie vielleicht nie verwenden werden, sondern darum, zu verstehen, was Sie sehen und hören, anhand von Grundlagen wie dem Verhalten von Isolatoren anhand ihres Fourier-Spektrums nichtlinearen Verhaltens oder der Anwendung des Ohmschen Gesetzes auf das Leben in so viele absurde und doch introspektive Wege.

• Bei Univ geht es darum zu lernen, wie man sich selbst neue Technologien beibringt und Lösungen findet, die unmöglich erscheinen mögen, aber aus der Vergangenheit wissen Sie, dass es möglicherweise eine Lösung gibt, und Sie müssen herausfinden, wie Sie sie durch Zusammenarbeit zum Laufen bringen können.

FWIW, etwa 40 Jahre später, heiratete ich die Schwiegermutter des Sohnes (der auch ein U of T EE-Professor ist) meines Profs an der Winnipeg U of M in Controls Systems 401, der mir beibrachte, wie man Bode-Plots analysiert , kumulative integrierte Fehlerquadratanalyse und Root Locus. Wenn ich jetzt professionelle Lkw-Fahrer sehe, vergleiche ich diese Berechnung in meinem Kopf, wenn ich gelangweilt auf der Autobahn fahre, und vergleiche sie mit faulen Autofahrern und stelle mir vor, wie Algorithmen für automatisiertes Fahren von Autos heute mit PID-Schleifen und Kompensation für Risikovermeidungsanalysen und -überschreitungen funktionieren von übermäßiger Verstärkung aufgrund von Softwarealgorithmen bei Hochgeschwindigkeitsvideos und anderen solchen geistbetäubenden Themen ...

Ingenieure entwerfen Dinge, weil es einen Kunden gibt, der etwas will oder braucht. Die Zeitparameter, nach denen Sie fragen, und andere beeinflussen, wie zufrieden der Kunde sein wird. Ich würde sagen, Ingenieure berechnen diese Parameter aus der Übertragungsfunktion, weil sie wissen, wie sie vom Kunden wahrgenommen werden.

Ein Beispiel, das ich nennen kann, sind Videoverstärker in den Tagen der CRTs. Diese haben normalerweise Feedback, sodass die von Ihnen erwähnten Parameter alle vorhanden sind. Stellen Sie sich nun eine Szene vor, in der es einen scharfen Übergang von Schwarz zu Weiß gibt. Bei einem großen Überschwingen und einer langen Einschwingzeit sieht der Kunde eine Reihe dunkler und heller Linien. Dies ist typischerweise für den Betrachter zu beanstanden. Aber ein gewisses Überschwingen ist für den Kunden eigentlich wünschenswert, weil es die Kanten schärfer erscheinen lässt. Die Technik sucht nach einem vorgeschriebenen Überschwingen, um den Kunden zufrieden zu stellen.

Die Parameter, nach denen Sie fragen, stammen also aus der Übertragungsfunktion. Die Übertragungsfunktion ergibt sich aus den Komponenten, die der Ingenieur auswählt und wie er sie zusammenfügt. Ein Ingenieur, der einen solchen Verstärker entwirft, würde mit einer Schaltungskonfiguration kommen, die auf früheren Erfahrungen oder anderen Beispielen für ähnliche Produkte basiert. Typischerweise können im Designprozess sehr einfache Modelle und schnelle Handanalysen durchgeführt werden, um zu etwas zu gelangen, das vielversprechend ist. Dann wird eine detailliertere Analyse mit detaillierteren Modellen durchgeführt. Die Übertragungsfunktion des detaillierten Modells gibt die Parameter an, nach denen Sie fragen. Wenn sie die Bedürfnisse des Kunden erfüllen, sind Sie fertig.

Während die spezifischen detaillierten Formeln nicht nützlich sind, ist es sicherlich nützlich, die Arten von Beziehungen zwischen verschiedenen Parametern zu kennen. Wenn Sie die Anstiegszeit einer Schaltung irgendwie erhöhen, was passiert wahrscheinlich mit dem prozentualen Überschwingen und der Einschwingzeit? Je mehr Zeit mit solchen Schaltungen verbracht wird, desto besser können Studenten/Ingenieure einschätzen, was sie erwartet.

Aber es ist schwierig, Schaltungen zu entwerfen, ohne bereits ein Bauchgefühl dafür zu haben, wie sich jeder Parameter auf die anderen auswirkt. Neue Designer führen oft viel mehr Kombinationen von Simulationen durch, um sich einer praktikablen Lösung zu nähern, weil sie nicht wissen, wie sie die Parameter optimieren sollen.

Die Schaltungsanalyse (selbst mit mehreren unbekannten Variablen) ist normalerweise einfacher als das Schaltungsdesign auf einem leeren Blatt. Das bloße Betrachten von Schaltungen auf einer Seite und das Lesen ihrer Funktionsweise wird Anfängern nicht die Vertrautheit vermitteln, die sie benötigen, um die Beziehungen zwischen Parametern zu verinnerlichen. Sie müssen mit den Schaltungen arbeiten . Die Verwendung detaillierter Formeln ist eine Möglichkeit für die Schüler, an Schaltungen zu arbeiten und sich auf die Beziehung zwischen ein paar spezifischen Parametern gleichzeitig zu konzentrieren.

Ein weiterer Schwerpunkt: Als Ingenieur sollte man in der Lage sein, eigene Werkzeuge herzustellen.

Sie können Tools verwenden, die andere für Sie vorbereitet haben, wenn sie für den Job in Ordnung sind, aber Sie werden irgendwann in die Situation geraten, in der sie es nicht sind, und dann brauchen Sie ein tiefes Verständnis dafür, was Sie tun und warum. Es gibt keinen Grund, sich zu schämen, wenn man aus dem Alltag fällt und zunächst das Gefühl hat, nichts von seiner Arbeit zu wissen – weil man seine Vorlesungen und diese blöden Laplace- und Z-Transformationen total vergessen hat.

Aber man muss aufholen können. In Eile. Weil die Leute dich nörgeln, warum du noch nicht fertig bist. Und deshalb muss man dieses Zeug einmal lernen … für immer. Denn dann weißt du, dass du es grokst. Nochmal.

Persönlich habe ich diese Parameter überhaupt nicht verwendet, aber es könnte daran liegen, dass ich nicht mit "Steuerungssystemen" arbeite. Ich wurde mit diesen Begriffen und Gleichungen in Kursen zu Steuerungssystemen vertraut gemacht, aber das war das letzte Mal, dass ich davon gehört habe.

Um Ihre Frage zu beantworten, würde ich sagen, dass es stark von dem Bereich abhängt, in dem Sie arbeiten. Jemand, der automatische Steuerung mit Sensoranwendungen verwendet, wird diese Begriffe höchstwahrscheinlich aus Stabilitätsgründen verwenden. Auch wenn Sie PI-, PD- und PID-Regler entwerfen, müssen Sie diese Begriffe viel detaillierter kennen.

"Alle Modelle sind falsch. Einige Modelle sind nützlich" - G Box.

Alles, was wir tun, hat mit „Realitätsmodellierung“ zu tun.
Sie erwähnen einerseits die Systemübertragungsfunktion und die Lage der Pole und andererseits Formeln, die die Eingabe bekannter Parameter erfordern, um nützliche Ergebnisse zu erzielen.
In Wirklichkeit ist KEIN Ende die Realität - verteilte Parameter werden in der Regel für die Berechnung in einen Topf geworfen, Nichtlinearitäten werden in der Regel als lineare Funktionen angenähert, Aspekte, von denen "bekannt" ist, dass sie wahrscheinlich unwichtig sind (und die es oft, aber nicht immer sind), werden angenähert oder ignoriert oder durch eine Konstante ersetzt. Die gesamte Sammlung ist ein „Werkzeugkasten“, der in Verbindung mit unserem Gehirn und unserer Erfahrung und anderen neueren mächtigen Werkzeugen wie Simulationen verwendet werden muss, die versuchen (und es oft schaffen), die Unwirklichkeiten der Realität näher zu bringen.

Mein Punkt beim Schreiben dessen, was wie eine selbstverständliche und weitschweifige Sammlung von Gedanken erscheint (und vielleicht auch :-) ), ist anzumerken, dass Sie mit zunehmender Erfahrung alles verfügbare in unterschiedlichem Maße verwenden, je mehr es sich als nützlich erweist Sie "wissen", je weniger Sie einige Teile verwenden, ABER sie sind immer nützlich als Werkzeuge, die auf die Momente warten, in denen Erfahrung oder schlechte Ergebnisse Ihnen sagen, dass das, was Sie normalerweise verwenden, nicht gut genug sein wird.

Dies ist zum Teil eine weitschweifige Art, Ihren Titel „Beached Whale“ anzusprechen – lassen Sie sich davon nicht überwältigen. Lernen Sie, wachsen Sie, freuen Sie sich über die Perversität der Realität und die Tatsache, dass einige Tools die meiste Zeit gut genug funktionieren, aber dass eine weniger häufig anzutreffende Eigenart der Schöpfung immer darauf wartet, Ihren Tag interessant zu machen.

Verwenden Sie alle Werkzeuge, wenn/nach Bedarf.
Genießen!

Hängt von Ihrem speziellen Job, Ihrem Umfang und davon ab, wie weit Sie bereit sind, bei der Fehlersuche zu gehen (Ihre Leidenschaft, um Mr. Tony Stewart zu zitieren :-) Eine Facette meiner Arbeit als technischer Support ist die Fehlersuche bei der Feldbus-/Datenkommunikation. Ich könnte einfach die Verkabelung anhand der Lehrbuch- / Herstellerdokumentation überprüfen und mit den Schultern zucken, wenn es nicht funktioniert. Oder ich kann ein Oszilloskop anschließen und versuchen zu verstehen, was ich da sehe. Wenn dies Ihr Ansatz ist, ist es sehr nützlich, die Funktionsweise von "konzentrierten Komponenten" und Wellenlängeneffekten auf einer Übertragungsleitung zu verstehen. Dieses Wissen (mit ein wenig Experiment / Kalibrierung) ermöglicht es mir zu schätzen, wie viel von den Störungen / Überschwingungen, die ich auf dem Oszilloskop sehen kann, auf die begrenzte Bandbreite meiner Sonden zurückzuführen ist, wie viel tatsächlich auf der Leitung vorhanden ist inwieweit es

Nun, ich glaube, alle Antworten über mir sollten Sie bereits aufklären, aber ich kann nicht widerstehen, auch zu antworten, da ich auch einen Abschluss in Elektrotechnik habe

Ich weiß nichts über die anderen, aber da sich meine Arbeit auf die Produktion und nicht auf die Forschung konzentriert, ersetzen wir sie jedes Mal, wenn wir diese Parameter haben, die Probleme verursachen (z. Fehler oder Recherche aus einer anderen Dokumentation, anstatt das Transfersystem zu berechnen. Vielleicht liegt es daran, dass nur die Endergebnisse zählen und sich niemand um das Transfersystem zu kümmern scheint.

Ich wiederhole mich noch einmal, es ist mir passiert, und ich weiß nichts über den anderen, nichts für ungut.

Diese Parameter werden in High Voltage engg verwendet. zum Entwerfen von Impulsspannungsgeneratoren - bis zu 20 MV . Stoßspannungen werden verwendet, um die Festigkeit von Isolatoren zu prüfen. Auch um Blitzstöße zu simulieren und die Auswirkungen von Blitzen auf verschiedene Systeme zu untersuchen.
Niederspannungs-Impulsgeneratoren werden auch zur Erzeugung digitaler Signale verwendet.