Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Metody transimpedancyjne w analizie symbolicznej i optymalizacji układów elektronicznych

100%

Balik F.

|

2012

|

tom Vol. 87, nr 45

210--210

PL

W opracowaniu przedstawiono metody transimpedancyjne w analizie symbolicznej i optymalizacji układów elektronicznych. Podano definicję transimpedancji dwuportowej pierwszego i n-tego rzędu. Następnie omówiono podstawowe zależności dotyczące obliczania wrażliwości różniczkowych i wielkoprzyrostowych transimpedancji dwuportowych oraz podano związki transimpedancji z podstawowymi funkcjami układowymi. Pokazano możliwość analitycznego przedstawienia funkcji układowych oraz transimpedancji dwuportowych jako funkcji elementów układu elektronicznego. Znajomość zależności między funkcjami układowymi a transimpedancjami pozwoliła na wykonanie pełnej analizy symbolicznej, jak również symbolicznej analizy wrażliwościowej układów elektronicznych. Opracowano algorytmy analitycznego wyznaczania zarówno funkcji układowych, jak i funkcji wrażliwościowych w postaci ciągu wyrażeń symbolicznych. Zaprezentowano nowe algorytmy symbolicznej analizy wrażliwościowej wielkoprzyrostowej jedno- i wieloparametrycznej. Załączono odpowiednie przykłady. Następnie zaprezentowano semisymboliczną metodę analizy i optymalizacji układów elektronicznych na płaszczyźnie zespolonej, opartą na metodzie rozwarciowych stałych czasowych. Macierz transimpedancyjną wykorzystano w tworzeniu macierzy stałych czasowych, która stanowi podstawę do realizacji algorytmów analizy i optymalizacji. Sformułowano algorytm optymalizacji układów elektronicznych, zawierających zarówno kondensatory, jak i cewki, wykorzystujący metodę rozwarciowych stałych czasowych. Działanie algorytmów zilustrowano przykładami komputerowej symulacji. Wykorzystano właściwości transimpedancji dwuportowej i metodę rozwarciowych stałych czasowych, wyprowadzając podstawowe zależności, umożliwiające wyznaczanie wrażliwości bezwzględnych i względnych pierwszego rzędu biegunów dominujących w postaci symbolicznej. Podano algorytm generujący odpowiedni ciąg wyrażeń symbolicznych, służący do wyznaczania biegunów dominujących oraz ich wrażliwości. Zaprezentowano nową metodę analizy częstotliwościowej układów elektronicznych, opartą na definicji częstotliwościowej, wieloparametrycznej wrażliwości wielkoprzyrostowej (LCS AC). Określono warunki, dla których metoda ta jest efektywniejsza od tradycyjnych metod analizy. Opracowano algorytmy przyspieszania obliczeń, co jest ważne w analizie układów mikroelektronicznych. Opracowano semisymboliczną metodę optymalizacji układów elektronicznych w dziedzinie częstotliwości, wykorzystującą analizę LCS AC. Sformułowano algorytmy poprawy efektywności obliczeniowej tej metody. Wykazano, iż algorytmy te umożliwiają skrócenie całkowitego czasu optymalizacji od kilkunastu do nawet kilkuset razy. Zilustrowano praktyczne zastosowanie podanej metody do projektowania mikrosystemów zawierających oprócz układów scalonych również moduły bierne, gdzie bloki zintegrowane są wprowadzane do systemu optymalizacyjnego w postaci numerycznej, moduły bierne zaś zawierające oprócz opisu modelu elektrycznego również dane technologiczne wprowadzane są w postaci symbolicznej. Podano nową metodę upraszczania wyrażeń analitycznych, opisujących układ elektroniczny wykorzystującą wrażliwości wielkoprzyrostowe zarówno jedno-, jak i wieloparametryczne. Omówiono nową metodę przekształcania symbolicznego zapisu funkcji układowej w postaci sekwencji wyrażeń do postaci rozwiniętej o zmniejszonej liczbie operacji.

EN

In the present study the transimpedance methods were introduced for use in electronic circuit symbolic analysis and optimization. The first – and the n-th order twoport transimpedances as well as their differential properties were defined. Next, basic relationships concerning the calculation of differential and large-change sensitivities of the two-port transimpedances were provided and the relations between the transimpedances and fundamental circuit functions were given. Based on these relationships, it was possible to performed a complete symbolic analysis and symbolic sensitivity analysis. Algorithms for symbolic determination of both the network functions and sensitivity functions in the form of a sequence of symbolic expressions were described. In particular, unique algorithms of both mono- and multiparameter largechange sensitivity symbolic analysis were presented. Some adequate examples were enclosed. Next, a semisymbolic electronic circuit analysis and optimization methods on complex plane were presented. Properties of the transimpedance matrix were used in while creating a time-constant matrix. An algorithm for optimization of electronic circuits based on the method of open-circuit time-constants was formulated for circuits including both capacitances and inductances. The principles of operation of this algorithm were illustrated by appropriate computational examples. Using the properties of the two-port transimpedance and the open-circuit constant methods, basic relationships enabling us to calculate differential and relative sensitivities of dominant poles in symbolic form were derived. Algorithms for generating suitable sequence of symbolic expressions determining dominant poles as well as their sensitivities were formulated. A new method of frequency analysis of electronic circuits based on the definition of large-change multiparameter frequency sensitivity was described (the LCS AC method). Conditions were determined for this method to be more effective than conventional methods of analysis,. Methods for accelerating this analysis were elaborated, which are particularly useful in the analysis of integrated circuits. Next, a new circuit optimization method based on the LCS AC analysis was presented. Algorithms for improving computational efficiency were elaborated. These algorithms were shown to shorten the total time of optimization from dozen to even a few hundred times. In chapter 9, is illustrated practical application the to projecting microsystems apart from the monolithic blocks containing also passive modules embedded insight. The monolithic block data are introduced numerically, while the passive module data in symbolic form include beside the description of electric model also the technological data. Moreover, a new method for simplification of symbolic expressions describing electronic circuits by using the large-change sensitivities both mono- and multiparameter ones, was provided. Chapter 11 is dedicated to the a method of transformation of a sequence of expressions in symbolic form to the transmittance in the developed form of representation.

2

Metody transimpedancyjne w analizie symbolicznej i optymalizacji układów elektronicznych

100%

Balik F.

|

2012

|

tom Vol. 87, nr 45

210--210

PL

W opracowaniu przedstawiono metody transimpedancyjne w analizie symbolicznej i optymalizacji układów elektronicznych. Podano definicję transimpedancji dwuportowej pierwszego i n-tego rzędu. Następnie omówiono podstawowe zależności dotyczące obliczania wrażliwości różniczkowych i wielkoprzyrostowych transimpedancji dwuportowych oraz podano związki transimpedancji z podstawowymi funkcjami układowymi. Pokazano możliwość analitycznego przedstawienia funkcji układowych oraz transimpedancji dwuportowych jako funkcji elementów układu elektronicznego. Znajomość zależności między funkcjami układowymi a transimpedancjami pozwoliła na wykonanie pełnej analizy symbolicznej, jak również symbolicznej analizy wrażliwościowej układów elektronicznych. Opracowano algorytmy analitycznego wyznaczania zarówno funkcji układowych, jak i funkcji wrażliwościowych w postaci ciągu wyrażeń symbolicznych. Zaprezentowano nowe algorytmy symbolicznej analizy wrażliwościowej wielkoprzyrostowej jedno- i wieloparametrycznej. Za- łączono odpowiednie przykłady. Następnie zaprezentowano semisymboliczną metodę analizy i optymalizacji układów elektronicznych na płaszczyźnie zespolonej, opartą na metodzie rozwarciowych stałych czasowych. Macierz transimpedancyjną wykorzystano w tworzeniu macierzy stałych czasowych, która stanowi podstawę do realizacji algorytmów analizy i optymalizacji. Sformułowano algorytm optymalizacji układów elektronicznych, zawierających zarówno kondensatory, jak i cewki, wykorzystujący metodę rozwarciowych stałych czasowych. Działanie algorytmów zilustrowano przykładami komputerowej symulacji. Wykorzystano właściwości transimpedancji dwuportowej i metodę rozwarciowych stałych czasowych, wyprowadzając podstawowe zależności, umożliwiające wyznaczanie wrażliwości bezwzględnych i względnych pierwszego rzędu biegunów dominujących w postaci symbolicznej. Podano algorytm generujący odpowiedni ciąg wyrażeń symbolicznych, słu- żący do wyznaczania biegunów dominujących oraz ich wrażliwości. Zaprezentowano nową metodę analizy częstotliwościowej układów elektronicznych, opartą na definicji częstotliwościowej, wieloparametrycznej wrażliwości wielkoprzyrostowej (LCS AC). Określono warunki, dla których metoda ta jest efektywniejsza od tradycyjnych metod analizy. Opracowano algorytmy przyspieszania obliczeń, co jest ważne w analizie układów mikroelektronicznych. Opracowano semisymboliczną metodę optymalizacji układów elektronicznych w dziedzinie częstotliwo- ści, wykorzystującą analizę LCS AC. Sformułowano algorytmy poprawy efektywności obliczeniowej tej metody. Wykazano, iż algorytmy te umożliwiają skrócenie całkowitego czasu optymalizacji od kilkunastu do nawet kilkuset razy. Zilustrowano praktyczne zastosowanie podanej metody do projektowania mikrosystemów zawierających oprócz układów scalonych również moduły bierne, gdzie bloki zintegrowane są wprowadzane do systemu optymalizacyjnego w postaci numerycznej, moduły bierne zaś zawierające oprócz opisu modelu elektrycznego również dane technologiczne wprowadzane są w postaci symbolicznej. Podano nową metodę upraszczania wyrażeń analitycznych, opisujących układ elektroniczny wykorzystującą wrażliwości wielkoprzyrostowe zarówno jedno-, jak i wieloparametryczne. Omówiono nową metodę przekształcania symbolicznego zapisu funkcji układowej w postaci sekwencji wyrażeń do postaci rozwiniętej o zmniejszonej liczbie operacji.

EN

In the present study the transimpedance methods were introduced for use in electronic circuit symbolic analysis and optimization. The first – and the n-th order twoport transimpedances as well as their differential properties were defined. Next, basic relationships concerning the calculation of differential and large-change sensitivities of the two-port transimpedances were provided and the relations between the transimpedances and fundamental circuit functions were given. Based on these relationships, it was possible to performed a complete symbolic analysis and symbolic sensitivity analysis. Algorithms for symbolic determination of both the network functions and sensitivity functions in the form of a sequence of symbolic expressions were described. In particular, unique algorithms of both mono- and multiparameter largechange sensitivity symbolic analysis were presented. Some adequate examples were enclosed. Next, a semisymbolic electronic circuit analysis and optimization methods on complex plane were presented. Properties of the transimpedance matrix were used in while creating a time-constant matrix. An algorithm for optimization of electronic circuits based on the method of open-circuit time-constants was formulated for circuits including both capacitances and inductances. The principles of operation of this algorithm were illustrated by appropriate computational examples. Using the properties of the two-port transimpedance and the open-circuit constant methods, basic relationships enabling us to calculate differential and relative sensitivities of dominant poles in symbolic form were derived. Algorithms for generating suitable sequence of symbolic expressions determining dominant poles as well as their sensitivities were formulated. A new method of frequency analysis of electronic circuits based on the definition of large-change multiparameter frequency sensitivity was described (the LCS AC method). Conditions were determined for this method to be more effective than conventional methods of analysis,. Methods for accelerating this analysis were elaborated, which are particularly useful in the analysis of integrated circuits. Next, a new circuit optimization method based on the LCS AC analysis was presented. Algorithms for improving computational efficiency were elaborated. These algorithms were shown to shorten the total time of optimization from dozen to even a few hundred times. In chapter 9, is illustrated practical application the to projecting 208 Transimpedance methods in symbolic analysis and optimization of electronics circuits microsystems apart from the monolithic blocks containing also passive modules embedded insight. The monolithic block data are introduced numerically, while the passive module data in symbolic form include beside the description of electric model also the technological data. Moreover, a new method for simplification of symbolic expressions describing electronic circuits by using the large-change sensitivities both mono- and multiparameter ones, was provided. Chapter 11 is dedicated to the a method of transformation of a sequence of expressions in symbolic form to the transmittance in the developed form of representation.

3

Electronic circuit design by pole and zero distribution optimization via the semi-symbolic transimpedance method

100%

Balik F.

Zeszyty Naukowe Uczelni Jana Wyżykowskiego. Studia z Nauk Technicznych

|

2016

|

tom Nr 5

9--26

EN

In this work a new method of linear circuit design in frequency domain by poles (zeros) distribution optimization is presented. The method, which uses the relationship between poles and appropriate sums of circuit time-constants, does not need the poles determination explicitly. New relationships, allowing us to calculate the time-constants matrix for circuits having capacitors and inductors as reactive elements, have been derived. Thanks to this, the elements of this matrix can be counted in a uniform manner by the transimpedance method. In the first stage of the method the criterion function is generated in semi-symbolic form, while in the second stage the optimization process is performed. The optimization loop does not include circuit equations formulation and solution. Thanks to this fact the method proposed appears to be very efficient. The examples of optimal capacitors and inductors chosen in such a way as to reach the required transfer characteristics have also been included.

PL

W artykule została przedstawiona nowa metoda projektowania elektronicznych układów liniowych w dziedzinie częstotliwości poprzez optymalizację rozkładu biegunów i zer. Metoda, w której wykorzystano związek pomiędzy biegunami (zerami) a stałymi czasowymi obwodu nie wymaga wyznaczania biegunów explicite. W pracy zostały wyprowadzone nowe zależności pozwalające na wyznaczenie macierzy stałych czasowych układu zawierającego zarówno kondensatory jak i cewki. Dzięki temu elementy tej macierzy są obliczane w jednakowy sposób metodą transimpedancyjną. W pierwszym etapie prezentowanej metody jest wyprowadzana funkcja kryterialna w postaci semisymbolicznej, podczas, gdy w etapie drugim jest przeprowadzany proces optymalizacyjny. Tak więc, pętla optymalizacji nie obejmuje formułowania równań układu i ich rozwiązywania. Dzięki czemu proponowana metoda okazała się bardzo efektywną pod względem wymaganego czasu obliczeń. Zostały załączone przykłady optymalnego doboru pojemności i indukcyjności w taki sposób, aby układy posiadały wymagane charakterystyki częstotliwościowe.

4

Nowa metoda komputerowej analizy układów elektronicznych w dziedzinie częstotliwości wykorzystująca pojęcie wieloparametrycznych wrażliwości wielkoprzyrostowych

100%

Balik F.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2008

|

tom R. 84, nr 6

121-124

PL

W pracy podano podstawy teoretyczne i algorytm nowej metody analizy układów elektronicznych i elektrycznych w dziedzinie częstootliwości opartej na koncepcji wieloparametrycznych wrażliwości wielkoprzyrostowych. Metoda polega na wyznaczaniu przyrostów wartości funkcji układowych spowodowanych zmianami susceptancji elementów reaktancyjnych wynikającymi ze zmian częstotliwości. Pokazano, że jej efektywność jest większa w stosunku do metod tradycyjnych, zwłaszcza w przypadku układów, w których liczba węzłów sieci przewyższa liczbę elementów reaktancyjnych.

EN

At work the theoretical bases and the algorithm of the new method of analysis of the electronic and electric circuits in the frequency domain based on the multiparameter, large-change sensitivities conception were given. The method consists in determination increments in value of system functions caused by susceptance changes of reactance elements resulting from the frequency changes. It was shown that its effectiveness is greater than traditional methods, especially in the case of circuits, in which the number of nodes of the network exceeds the number of the reactive elements.

5

Environment for automated low-temperature measurements of electronic circuits

63%

Balik F. , Sommer W.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2011

|

tom Vol. 52, nr 3

84-89

EN

The aim of this work was to develop an environment which allows us to perform automated measurements of electronic circuits and elements characterization in low-temperature conditions. For instance, the characteristics of transistor or integrated amplifiers, or thick-film or thin-film elements parameters can be automatically measured by using this system in wide cryogenic temperature range. The low temperatures are achieved using nitrogen-helium continuous-flow cryostat K115. Depending on the freezing liquid, minimal temperature achieved might be 4.2K for helium and 77.35K for nitrogen. The system consists of a part used for controlling the freezing process and a part used for performing measurements. Both parts are controlled from the host computer using the NI Labview software and communicating with the equipment utilising the GPIB interface. Range ot the used equipment allowed us to develop a various virtual instruments in order to perform required measurements in wide thermal range with high accuracy. In this work the fundamental problems, which have to be solved during building such system, have been described. Moreover, the algorithms improving a performance of the whole system working in noise and distortion circumstances (i.e. stabilizing the amplitude in the function of frequency, noise/distortion cancelation and optimal temperature regulation and the zero crossing point determination) were developed. Some examples of the measurements of electronic circuits in low temperatures have been also included.

PL

W pracy omówiono środowisko pomiarowe opracowane dla automatycznych pomiarów układów i elementów elektronicznych w zakresie niskich temperatur. Opracowany system pozwala w sposób zautomatyzowany mierzyć np. charakterystyki wzmacniaczy tranzystorowych lub zintegrowanych a także parametry struktur grubo- lub cienkowarstwowych w szerokim zakresie temperatur kriogenicznych. W systemie zastosowano kriostathelowy/azotowy, przepływowy, typ K115. W zależności od zastosowanego chłodziwa osiągnąć można w nim następujące najniższe temperatury: dla helu 4.2K dla azotu 77.35K. System pomiarowy składa się z części kontrolującej proces chłodzenia oraz z części służącej do przeprowadzania pomiarów. Obie części są sterowane z komputera typu PC przy użyciu oprogramowania typu NI LabWiew oraz komunikują się z poprzez interface typu GPIB. Zastosowane w systemie urządzenia pozwalają tworzyć różne wirtualne przyrządy w zależności od potrzeb pomiarowych. W niniejszej pracy zostały omówione podstawowe problemy, z jakimi może spotkać się inżynier konstruujący podobny system pomiarowy. Ponadto, w systemie opracowano szereg algorytmów usprawniających jego działanie w warunkach szumów i zakłóceń. Niektóre z nich takie, jak np. stabilizacja amplitudy sygnału, optymalna regulacja temperatury, redukcja szumów i identyfikacja punktu przejścia sygnału przez zero zostały zwięźle opisane. Załączono również przykłady pomiarów układów elektronicznych w zakresie temperatur kriogenicznych.

6

Bezkontaktowe metody monitorowania naprężeń skalnych na podstawie pomiarów promieniowania elektromagnetycznego

51%

Balik F. , Maniak K. , Mydlikowski R.

|

tom Nr 6

29--44

PL

W artykule opisano zjawisko samoistnej emisji fali elektromagnetycznej (EM) emitowanej przez materiały skalne poddawane zwiększonym obciążeniom. Zjawisko to powstaje w wyrobiskach kopalnianych, podczas trzęsień ziemi, a także w osuwiskach ziemi podczas ich aktywnych ruchów. Przedstawiono przegląd stosowanych na świecie bezkontaktowych metod badania samoistnej emisji elektromagnetycznej skał. Wykazano, że monitoring samoistnej emisji EM w wyrobiskach górniczych i osuwiskach ziemnych może być pomocny w ocenie zagrożenia związanego ze zniszczeniem skał i powstawaniem tąpnięć lub ruchem osuwiska.

EN

The article describes the phenomenon of electromagnetic wave emission (EM) emitted by rock materials subjected to increased loads. This phenomenon arises in mines, during earthquakes and in landslides during their active movements. An overview of the non-contact electromagnetic emission test methods used in the world is presented. It was shown that the monitoring of EM emissions in mining excavations and landslides can be helpful in assessing the risk associated with the destruction of rocks and the emergence of rock bursts or landslide traffic.