350 rub
Journal Radioengineering №9 for 2011 г.
Article in number:
Estimation of the Numerical Methods - Accuracy of Oscillating Differential Equations Analysis in Time-Domain
Authors:
V.N. Biryukov, A.M. Pilipenko, D.G. Kovtun
Abstract:
The main difficulty in the implementation of most standard implicit Runge-Kutta methods applied to oscillating differential equations is to efficiently solve the nonlinear system of equations. In this article we propose the estimation the accuracy of numerical methods by period and amplitude errors of sine wave, not by conventional local or global errors. The methodology is particularly useful when applied to systems with losses, since P-stability is used to linear lossless systems only. Exclusively transient analysis оf oscillators was considered irrelatively to selection of initial conditions or boundary conditions, however this technique applicable for methods of analysis in frequency domain. Received results supplement known analytical estimations of properties of numerical methods of solution of ordinary differential equations for lossless circuits. In this paper the possibility of accurate determination оf oscillator parameters asymptotic error for any numerical methods of solution of ordinary differential equations was shown for the first time.
Pages: 104-107
References
  1. Butcher J.C. Numerical methods for ordinary differential equations. Second edition // John Wiley & Sons. 2008. 463 p.
  2. Бирюков В.Н., Применко К.Л.К оценке локальной погрешности разностных схем // Материалы международной научной конференции «Информационное общество: идеи, технологии, системы». Ч. 3. Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ. 2010. С. 4-8.
  3. Хайрер Э., Ваннер Г. Решение обыкновенных дифференциальных уравнений. Жесткие и дифференциально-алгебраические задачи / пер. с англ. М.: Мир. 1999. 685 с.
  4. Maffezzoni P., Codecasa L., D-Amore D. Time-domain simulation of nonlinear circuits through implicit Runge-Kutta methods // IEEE Transactions on Circuits Systems - I: Regular Papers. 2007. V. 54. № 2. P. 391-400.
  5. Maffezzoni P.A. Versatile Time-Domain Approach to Simulate Oscillators in RF Circuits // IEEE Transactions on Circuits and Systems - I: Regular Papers. 2009. V. 56. № 3. P. 594-603.
  6. Норенков И. П., Евстифеев Ю. А., Маничев В. Б. Адаптивный метод ускоренного анализа многопериодных электронных схем // Изв. вузов. Сер. Радиоэлектроника. 1987. Т. 30. № 6. С. 47-51.
  7. Petzold L.R., Jay L.O., Yen J. Numerical solution of highly oscillatory ordinary differential equations // Acta Numerica. 1997. P. 437-483.
  8. Бирюков В.Н., Пилипенко А.М. Аналитическое решение нелинейного уравнения автогенератора с внутренней обратной связью // Материалы международной научной конференции «Методы и алгоритмы принятия эффективных решений». Ч. 3. Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ. 2009. С. 14-22.
  9. Ракитский Ю.В., Устинов С.М., Черноруцкий И.Г. Численные методы решения жестких систем. М.: Наука. 1979. 208 с.
  10. Razavi B. CMOS Technology Characterization for Analog and RF Design // IEEE Journal of Solid-state Circuits. 1999. V. 34. № 3. P. 268-276.