Diffusion Resistor

Модель Resistor со скоростным насыщением и дополнительным допуском, операционными пределами, поведением отказа и шумом

  • Библиотека:
  • Simscape / Электрический / Пассивный

Описание

Блок Diffusion Resistor представляет резистор со скоростным насыщением, позволяя вам смоделировать следующие эффекты:

Можно включить и выключить эти опции моделирования друг независимо от друга.

В его самой простой форме сопротивление блока Diffusion Resistor:

R=R0(1p2p3+p21+(θ2vpn)2+p31+|θ3vpn|33)

где:

  • R0 является сопротивлением нулевого смещения.

  • p2 и p 3 являются квадратичными и линейными коэффициентами напряжения, соответственно.

  • θ2 и θ 3 являются обратными напряжениями для квадратичной и линейной активации напряжения, соответственно.

  • vpn является примененным напряжением через резистор.

При низком смещении,

RR0(1+p2θ22vpn22)

и поэтому p2 и θ2 определяют низкое смещение квадратичное поведение резистора.

При высоком смещении,

RR0(1p2p3+|vpn|(p2θ2+p3θ3))

и поэтому p3 и θ3 влияют только на высокое смещение линейное поведение резистора.

Можно использовать зависимость напряжения сопротивления скоростному насыщению модели в диффузионном резисторе. Для достаточно высокого напряжения,

isat=1R0(p2θ2+p3θ3)

где isat является текущим насыщением.

Упрощенная параметризация

Упрощенная модель параметризации принимает, что квадратичные и линейные коэффициенты являются тем же самым. Это - одно из рекомендуемых предположений для r2_cmc модели как разумное исходное предположение при выполнении экстракции параметра (см. r2_cmc документацию по https://projects.si2.org/cmc_index.php). С этим предположением возможно задать два новых параметра, Critical voltage и Corner voltage, которые обеспечивают более простые средние значения для параметризации моделей:

p2=p3=vco2vcritθ2=θ3=12vco

где:

  • vcrit является критическим напряжением.

  • vco является угловым напряжением.

В высоком напряжении,

dRdvpnR0vcrit

и поэтому, критическое напряжение является обратной величиной наклона увеличения R/R0 с напряжением.

С этой параметризацией текущее насыщение

isat=vcritR0

Допуски

Можно применить допуски к номинальной стоимости, вы предусматриваете параметр Resistance. Таблицы данных обычно обеспечивают процент допуска для данного типа резистора. Таблица показывает, как блок применяет допуски и вычисляет сопротивление на основе выбранной опции Tolerance application.

ОпцияЗначение сопротивления

None — use nominal value

R 0

Random tolerance

Равномерное распределение: R0 · (1 – tol + 2 · tol · rand)

Распределение Гаусса: R0 · (1 + tol · randn / nSigma)

Apply maximum tolerance value

R0 · (1 + tol)

Apply minimum tolerance value

R0 · (1 – tol)

В таблице,

  • R 0 является значением параметров Resistance, номинальным сопротивлением нулевого смещения.

  • tol является дробным допуском, Tolerance (%)/100.

  • nSigma является значением, вы предусматриваете параметр Number of standard deviations for quoted tolerance.

  • rand и randn стандартные функции MATLAB® для генерации случайных чисел равномерного и нормального распределения.

Примечание

Если вы выбираете Random tolerance опция и вы находитесь в режиме "Fast Restart", случайное значение допуска обновляется на каждой симуляции, если по крайней мере один между дробным допуском, tol, или Number of standard deviations for quoted tolerance, nSigma, установлен во Время выполнения и задан с переменной (даже если вы не изменяете ту переменную).

Работа пределами

Можно задать операционные пределы в терминах степени и максимального рабочего напряжения. Для теплового варианта блока (см. Тепловой Порт), можно также задать операционные пределы в терминах температуры.

Когда операционный предел превышен, блок может или сгенерировать предупреждение или остановить симуляцию с ошибкой. Для получения дополнительной информации смотрите Операционный Предельный раздел параметров.

Отказы

Блок Diffusion Resistor позволяет вам моделировать электрическую неисправность как мгновенное изменение в сопротивлении. Блок может инициировать события отказа:

  • В определенное время

  • Когда текущий предел превышен для дольше, чем определенный временной интервал

Можно включить или отключить эти триггерные механизмы отдельно или использовать их вместе, если больше чем один триггерный механизм требуется в симуляции. Когда больше чем один механизм включен, первый механизм, который инициирует отказ, более приоритетен. Другими словами, компонент перестал работать не больше, чем однажды на симуляцию.

Когда резистор перестал работать, его сопротивление изменяется на значение, которое вы задаете для параметра Faulted zero-voltage resistance. Можно также выбрать, выпустить ли утверждение, когда отказ происходит, при помощи параметра Reporting when a fault occurs. Утверждение может принять форму предупреждения или ошибки. По умолчанию блок не выпускает утверждение.

Тепловой шум

Блок Diffusion Resistor может сгенерировать текущий тепловой шум. Если вы устанавливаете параметр Noise mode на Enabled, затем блок включает шумовой текущий источник, соединенный параллельно с резистором диффузии.

Если временем выборки является h, то тепловым шумом дают:

iN=2kT/RN(0,1)h

где:

  • k является Постоянная Больцмана, 1.3806504e-23 J/K.

  • T является температурой.

  • R является сопротивлением.

  • N является Гауссовым случайным числом с нулевым средним и стандартным отклонением одного.

  • 2kT/R является двусторонним распределением электроэнергии теплового шума (односторонним эквивалентом является 4kT/R).

Блок генерирует Гауссов шум при помощи источника PS Random Number в библиотеке Simscape™ Foundation. Можно управлять seed случайных чисел путем установки параметра Repeatability:

  • Not repeatable — Каждый раз, когда вы симулируете свою модель, блок сбрасывает случайный seed с помощью генератора случайных чисел MATLAB:

    seed = randi(2^32-1);
  • Repeatable — Блок автоматически генерирует значение seed и хранит его в блоке, чтобы всегда запустить симуляцию с того же случайного числа. Это автоматически сгенерированное значение seed установлено, когда вы добавляете блок Diffusion Resistor от библиотеки блоков до модели. Когда вы делаете новую копию блока Diffusion Resistor из существующего в модели, новое значение seed сгенерировано. Блок устанавливает значение с помощью команды генератора случайных чисел MATLAB, показанной выше.

  • Specify seed — Если вы выбираете эту опцию, дополнительный параметр Seed позволяет вам непосредственно задать значение seed случайных чисел.

Тепловой порт

Блок имеет дополнительный тепловой порт, скрытый по умолчанию. Чтобы осушить тепловой порт, щелкните правой кнопкой по блоку по своей модели, и затем из контекстного меню выбирают Simscape> Block choices> Show thermal port. Это действие отображает тепловой порт H на значке блока и добавляет вкладку Thermal и вкладку Variables к диалоговому окну блока.

Используйте вкладку Thermal, чтобы задать, как значение сопротивления изменяется с температурой и установить количество тепла. Используйте вкладку Variables, чтобы поставить начальную температурную цель.

Для теплового варианта уравнение определения для сопротивления увеличивается с дополнительным температурным масштабированием:

R=R0(1+TC1effΔT+TC2eff(ΔT)2)(1p2p3+p21+(θ2vpn)2+p31+|θ3vpn|33)

где TC1eff и TC2eff линейные и квадратичные температурные масштабные коэффициенты, соответственно.

ΔT=TsimTmeas

где:

  • T sim является температурой симуляции.

  • T meas является температурой измерения.

С тепловым осушенным портом сгенерированный шум использует температуру в тепловом порте при определении мгновенного шумового значения. Осушение теплового порта также расширяет опции на вкладке Operating Limits можно следующим образом:

  • Параметр Power rating становится температурным зависимым. Вы задаете температуру, до которой оценка полной мощности доступна плюс более высокая температура, для которой номинальная мощность уменьшается до нуля. Это принято, что номинальная мощность уменьшается линейно с температурой между этими двумя значениями.

  • Дополнительный параметр, Operating temperature range, [Tmin Tmax], позволяет вам задать допустимый диапазон температур для блочной операции.

Переменные

Используйте раздел Variables интерфейса блока, чтобы установить приоритет и начальные целевые значения для переменных в блоках до симуляции. Для получения дополнительной информации смотрите Приоритет Набора и Начальную Цель для Переменных в блоках (Simscape).

Этот раздел появляется только для блоков с осушенным тепловым портом. Переменная Temperature позволяет вам задать высокоприоритетную цель для температуры в начале симуляции.

Основные допущения и ограничения

Симуляция с включенным шумом замедляет симуляцию. Выберите шаг расчета (h) так, чтобы шум был сгенерирован только на частотах интереса, и не выше.

Порты

Сохранение

развернуть все

Электрический порт сохранения сопоставил с резистором положительный терминал.

Электрический порт сохранения сопоставил с резистором отрицательный терминал.

Тепловой порт сохранения, который представляет количество тепла резистора.

Зависимости

Enabled для теплового варианта блока. Для получения дополнительной информации смотрите Тепловой Порт.

Параметры

развернуть все

Основной

Сопротивление нулевого смещения, используемое в качестве номинального значения сопротивления. Значение сопротивления должно быть больше нуля. Для теплового варианта блока это - сопротивление нулевого смещения при температуре, равной параметру Measurement temperature в разделе Thermal.

Допуск резисторов, как задано на таблице данных производителя.

Выберите, как применить допуск в процессе моделирования:

  • None — use nominal value — Блок не применяет допуск, использует номинальное значение сопротивления. Это значение по умолчанию.

  • Random tolerance — Блок применяет случайное смещение к значению сопротивления в пределе значения допуска. Можно выбрать Uniform или Распределение Гаусса для вычисления случайного числа при помощи параметра Tolerance distribution.

  • Apply maximum tolerance value — Сопротивление увеличено на заданное процентное значение допуска.

  • Apply minimum tolerance value — Сопротивление уменьшено заданным процентным значением допуска.

Выберите тип распределения для случайного допуска:

  • Uniform — Равномерное распределение

  • Gaussian — Распределение Гаусса

Зависимости

Enabled, когда параметр Tolerance application устанавливается на Random tolerance.

Количество стандартных отклонений для вычисления Гауссова случайного числа.

Зависимости

Enabled, когда параметр Tolerance distribution устанавливается на Gaussian.

Выберите, как применить допуск в процессе моделирования:

  • Simplified — Примите, что квадратичные и линейные коэффициенты являются тем же самым и поведением блока define с помощью параметров Corner voltage и Critical voltage.

  • Advanced — Явным образом задайте значения для квадратичных и линейных коэффициентов напряжения и для обратных напряжений для квадратичной и линейной активации напряжения.

Критическое напряжение для механизма насыщения. Можно определить это значение параметров путем взятия обратной величины наклона увеличения R/R0 с напряжением.

Зависимости

Enabled, когда параметр Parameterization устанавливается на Simplified.

Угловое напряжение, при котором увеличение сопротивления начинает происходить. Corner voltage должен быть меньше Critical voltage.

Зависимости

Enabled, когда параметр Parameterization устанавливается на Simplified.

Коэффициент p 2 от уравнения определения.

Зависимости

Enabled, когда параметр Parameterization устанавливается на Advanced.

Коэффициент θ 2 от уравнения определения.

Зависимости

Enabled, когда параметр Parameterization устанавливается на Advanced.

Коэффициент p 3 от уравнения определения.

Зависимости

Enabled, когда параметр Parameterization устанавливается на Advanced.

Коэффициент θ 3 от уравнения определения.

Зависимости

Enabled, когда параметр Parameterization устанавливается на Advanced.

Работа пределами

Выберите Yes позволять сообщить, когда операционные пределы превышены. Связанные параметры в разделе Operating Limits становятся видимыми, чтобы позволить вам выбрать метод создания отчетов и задать операционные пределы в терминах степени и максимального рабочего напряжения. Параметры, которые задают операционные пределы в терминах температуры, отображаются только для блоков с осушенным тепловым портом (см. Тепловой Порт). Значением по умолчанию является No.

Выберите то, что происходит, когда операционный предел превышен:

  • Warn — Блок выдает предупреждение.

  • Error — Симуляция останавливается с ошибкой.

Зависимости

Enabled, когда параметр Enable operating limits устанавливается на Yes.

Максимальная величина напряжения допускала нормальную блочную операцию.

Зависимости

Enabled, когда параметр Enable operating limits устанавливается на Yes.

Максимальная мощность допускала нормальную блочную операцию.

Если вы осушаете тепловой порт блока, этот параметр становится температурным зависимым. Значение, которое вы задаете для параметра Power rating, применяется до температуры, заданной значением параметров Temperature below which full power rating is available. Затем номинальная мощность уменьшается линейно с температурой, пока это не становится 0 при температуре, заданной значением параметров Temperature above which power rating is reduced to zero.

Зависимости

Enabled, когда параметр Enable operating limits устанавливается на Yes.

Максимальная температура, где оценка полной мощности, заданная значением параметров Power rating, все еще применяется.

Зависимости

Enabled для теплового варианта блока. Для получения дополнительной информации смотрите Тепловой Порт.

Температура, где номинальная мощность становится 0. Выше этой температуры симуляция всегда выпускает утверждение независимо от рассеянной степени. Это значение параметров должно быть выше, чем Temperature below which full power rating is available.

Зависимости

Enabled для теплового варианта блока. Для получения дополнительной информации смотрите Тепловой Порт.

Вектор-строка из длины 2 минимума определения и максимальные температурные значения допускал нормальную блочную операцию. Первый элемент является самой низкой допустимой рабочей температурой, и второй элемент является самой большой допустимой рабочей температурой.

Зависимости

Enabled для теплового варианта блока. Для получения дополнительной информации смотрите Тепловой Порт.

Отказы

Выберите Yes включить моделирование отказов. Связанные параметры в разделе Faults становятся видимыми, чтобы позволить вам выбрать метод создания отчетов и задать триггерный механизм (временный или поведенческий). Можно включить эти триггерные механизмы отдельно или использовать их вместе.

Выберите, выпустить ли утверждение, когда отказ происходит:

  • None — Блок не выпускает утверждение.

  • Warn — Блок выдает предупреждение.

  • Error — Симуляция останавливается с ошибкой.

Зависимости

Enabled, когда параметр Enable faults устанавливается на Yes.

Сопротивление нулевого напряжения между + и – порты, когда блок находится в неработающем состоянии.

Зависимости

Enabled, когда параметр Enable faults устанавливается на Yes.

Выберите Yes включить основанное на времени инициирование отказа. Можно включить временные и поведенческие триггерные механизмы отдельно или использовать их вместе.

Зависимости

Enabled, когда параметр Enable faults устанавливается на Yes.

Установите время симуляции, в котором вы хотите, чтобы блок ввел неработающее состояние.

Зависимости

Enabled, когда параметр Enable temporal fault trigger устанавливается на Yes.

Выберите Yes включить поведенческое инициирование отказа. Можно включить временные и поведенческие триггерные механизмы отдельно или использовать их вместе.

Зависимости

Enabled, когда параметр Enable faults устанавливается на Yes.

Задайте максимальное допустимое текущее значение. Если ток превышает это значение для дольше, чем значение параметров Time to fail when exceeding maximum permissible current, то блок вводит неработающее состояние.

Зависимости

Enabled, когда параметр Enable behavioral fault trigger устанавливается на Yes.

Установите максимальный отрезок времени, что ток может превысить максимальное допустимое значение, не инициировав отказ.

Зависимости

Enabled, когда параметр Enable behavioral fault trigger устанавливается на Yes.

Шум

Выберите, смоделировать ли текущий тепловой шум:

  • Disabled — Никакой шум не производится резистором.

  • Enabled — Резистор генерирует текущий тепловой шум, и связанные параметры становятся видимыми в разделе Noise.

Задает уровень, на котором производится источник шума. Выберите его, чтобы отразить частоты интереса к вашей модели. Создание слишком маленького шага расчета излишне замедлит вашу симуляцию.

Зависимости

Enabled, когда параметр Noise mode устанавливается на Enabled.

Выберите шумовую опцию управления:

  • Not repeatable — Случайная последовательность, используемая в шумовой генерации, не повторяема.

  • Repeatable — Случайная последовательность, используемая в шумовой генерации, повторяема со сгенерированным системой seed.

  • Specify seed — Случайная последовательность, используемая в шумовой генерации, повторяема, и вы управляете seed при помощи параметра Seed.

Зависимости

Enabled, когда параметр Noise mode устанавливается на Enabled.

Seed случайных чисел, сохраненный в блоке, чтобы сделать случайную последовательность повторяемой. Значение параметров автоматически сгенерировано с помощью команды генератора случайных чисел MATLAB. Можно изменить это значение параметров, но оно перезаписывается новым случайным значением, если вы копируете блок в другой блок в модели. Поэтому, если вы хотите управлять seed случайной последовательности, используйте Specify seed опция для параметра Repeatability и задает желаемое значение seed с помощью параметра Seed.

Зависимости

Enabled, когда параметр Repeatability устанавливается на Repeatable.

Seed используется шумовым генератором случайных чисел.

Зависимости

Enabled, когда параметр Repeatability устанавливается на Specify seed.

Температура резистора в начале симуляции.

Зависимости

Enabled, когда параметр Noise mode устанавливается на Enabled.

Для блоков с осушенным тепловым портом отключен этот параметр. Вместо этого используйте вкладку Variables, чтобы поставить начальную температурную цель. Для получения дополнительной информации смотрите Переменные.

Тепловой

Этот раздел появляется только для блоков с осушенным тепловым портом. Для получения дополнительной информации смотрите Тепловой Порт.

Коэффициент TC1eff в уравнении, которое описывает сопротивление как функцию температуры. Смотрите Тепловой Порт для деталей.

Коэффициент TC2eff в уравнении, которое описывает сопротивление как функцию температуры. Смотрите Тепловой Порт для деталей.

Температурный T 0, для которого номинальное сопротивление задан R.

Количество тепла сопоставлено с тепловым портом H. Это представляет энергию, требуемую повысить температуру теплового порта одной степенью.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью MATLAB® Coder™.

Смотрите также

|

Введенный в R2017b

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте