Підвищення ефективності розрахунку стаціонарних періодичних режимів електронних кіл на основі спектрального аналізу сигналів
Бічна панель сторінки статті
Основний зміст сторінки статті
Анотація
Спектральні характеристики сигналів лежать в основі вибору кроку їх дискретизації у часі, якщо для обчислення цих сигналів застосовується метод аналізу стаціонарних періодичних режимів нелінійних електронних кіл на основі ряду Котельникова-Шеннона. Оскільки отримання самих сигналів і є метою застосування цього методу, виникає замкнене коло: щоб отримати сигнали, необхідно визначити крок дискретизації у часі, а щоб визначити крок дискретизації, необхідно знати спектральні властивості сигналу, а саме верхню граничну частоту, яка обмежує його частотний спектр. У роботі запропонований метод визначення кроку дискретизації сигналу на основі обчислення часткової реакції схеми на пробний сигнал у вигляді функції Хевісайда. Реакція визначається будь-яким чисельним методом, придатним для розв'язування систем нелінійних диференціальних рівнянь першого порядку. За спектральною густиною енергії реакції визначається верхня гранична частота і крок дискретизації сигналу у часі, який визначає необхідну кількість відліків. Наведені приклад застосування запропонованого методу та його порівняльна ефективність.
Блок інформації про статтю
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
Посилання
T. Aprille and T. Trick, “A computer algorithm to determine the steady-state response of nonlinear oscillators,” IEEE Trans. Circuit Theory, vol. 19, no. 4, pp. 354–360, 1972, DOI: 10.1109/TCT.1972.1083500.
T. J. Aprille and T. N. Trick, “Steady-state analysis of nonlinear circuits with periodic inputs,” Proc. IEEE, vol. 60, no. 1, pp. 108–114, 1972, DOI: 10.1109/PROC.1972.8563.
J. R. Parkhurst and L. L. Ogborn, “Determining the steady-state output of nonlinear oscillatory circuits using multiple shooting,” IEEE Trans. Comput. Des. Integr. Circuits Syst., vol. 14, no. 7, pp. 882–889, Jul. 1995, DOI: 10.1109/43.391735.
F. Bizzarri, A. Brambilla, and L. Codecasa, “Shooting by a Two-Step Galerkin Method,” IEEE Trans. Circuits Syst. I Regul. Pap., vol. 66, no. 1, pp. 383–390, Jan. 2019, DOI: 10.1109/TCSI.2018.2859309.
A. Brambilla, G. Gruosso, and G. S. Gajani, “FSSA: Fast Steady-State Algorithm for the Analysis of Mixed Analog/Digital Circuits,” IEEE Trans. Comput. Des. Integr. Circuits Syst., vol. 29, no. 4, pp. 528–537, Apr. 2010, DOI: 10.1109/TCAD.2010.2042886.
X.-X. Liu, H. Yu, and S. X.-D. Tan, “A GPU-Accelerated Parallel Shooting Algorithm for Analysis of Radio Frequency and Microwave Integrated Circuits,” IEEE Trans. Very Large Scale Integr. Syst., vol. 23, no. 3, pp. 480–492, Mar. 2015, DOI: 10.1109/TVLSI.2014.2309606.
T. Nakabayashi, M. Mochizuki, and S. Moro, “Analysis method of periodic solution using Haar wavelet transform for autonomous nonlinear circuits,” in 2015 International Symposium on Intelligent Signal Processing and Communication Systems (ISPACS), 2015, pp. 252–256, DOI: 10.1109/ISPACS.2015.7432775.
A. Moskovko, O. Vityaz, and G. A. E. Vandenbosch, “Analysis of Periodic Steady-States of Non-Linear Circuits Using the Discrete Singular Convolution Method,” IEEE Trans. Circuits Syst. II Express Briefs, vol. 66, no. 6, pp. 1063–1067, Jun. 2019, DOI: 10.1109/TCSII.2018.2873189.
A. O. Moskovko, O. O. Vytiaz, and G. Vandenbosch, “Application of the Method of Analysis of Periodic Modes for the Calculation of Transients in Electronic Circuits,” Microsystems, Electron. Acoust., vol. 24, no. 3, pp. 64–71, Jun. 2019, DOI: 10.20535/2523-4455.2019.24.3.171312.
Xin Zhou, Dian Zhou, Jin Liu, Ruiming Li, Xuan Zeng, and Charles Chiang, “Steady-state analysis of nonlinear circuits using discrete singular convolution method,” in Proceedings Design, Automation and Test in Europe Conference and Exhibition, pp. 1322–1326, DOI: 10.1109/DATE.2004.1269078.
K. S. Kundert and A. Sangiovanni-Vincentelli, “Simulation of Nonlinear Circuits in the Frequency Domain,” IEEE Trans. Comput. Des. Integr. Circuits Syst., vol. 5, no. 4, pp. 521–535, Oct. 1986, DOI: 10.1109/TCAD.1986.1270223.
A. Ushida and L. Chua, “Frequency-domain analysis of nonlinear circuits driven by multi-tone signals,” IEEE Trans. Circuits Syst., vol. 31, no. 9, pp. 766–779, Sep. 1984, DOI: 10.1109/TCS.1984.1085584.
X. Cheng, Y. Chen, X. Chen, B. Zhang, and D. Qiu, “An extended analytical approach for obtaining the steady-state periodic solutions of SPWM single-phase inverters,” in 2017 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), 2017, pp. 1311–1316, DOI: 10.1109/ECCE.2017.8095941.
H. Liu, K. Batselier, and N. Wong, “A novel linear algebra method for the determination of periodic steady states of nonlinear oscillators,” in 2014 IEEE/ACM International Conference on Computer-Aided Design (ICCAD), 2014, pp. 611–617, DOI: 10.1109/ICCAD.2014.7001416.
H. G. Brachtendorf, R. Melville, P. Feldmann, S. Lampe, and R. Laur, “Homotopy Method for Finding the Steady States of Oscillators,” IEEE Trans. Comput. Des. Integr. Circuits Syst., vol. 33, no. 6, pp. 867–878, Jun. 2014, DOI: 10.1109/TCAD.2014.2302637.
Z. Chen, K. Batselier, H. Liu, and N. Wong, “An efficient homotopy-based Poincaré-Lindstedt method for the periodic steady-state analysis of nonlinear autonomous oscillators,” in 2017 22nd Asia and South Pacific Design Automation Conference (ASP-DAC), 2017, pp. 283–288, DOI: 10.1109/ASPDAC.2017.7858333.
H. S. CARSLAW, “Gibbs’ Phenomenon in Fourier’s Integrals,” Nature, vol. 116, no. 2913, pp. 312–313, Aug. 1925, DOI: 10.1038/116312c0.
