理论教育 Mathcad软件使用简介

Mathcad软件使用简介

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:Mathcad是一款大众化的数学应用软件,操作简单,界面友好,并不要求使用者具有多高的计算机水平,只要掌握Windows的基本操作,并具备一定数学知识的人,稍加学习即可掌握基本使用方法。下面以具有更多的内部函数及更强大的数学运算能力的Mathcad 2001仿真软件为例,简单介绍Mathcad在开关变换器设计中的应用。运行Mathcad 2001程序后,会出现Mathcad主窗口,如图3-1所示。

Mathcad软件使用简介

Mathcad是美国Mathsoft公司在20世纪80年代初开发的定位于面向大专院校的广大教师、学生和工程技术人员的交互式数学软件。因此人们称Mathcad为“数学CAD”。它是集数学运算、文本编辑、数学图形、模型构造、程序设计和网络通信等功能于一身的数学应用软件。它的主要特点是输入格式与人们习惯的数学格式很近似,采用WYSWYG(what you see is what you gain:所见即所得)界面,特别适合一般无须进行复杂编程或要求比较特殊的计算。可以将Mathcad看作是一个功能强大的计算器,没有很复杂的规则;同时也可以和Word、WPS2000等文字处理软件很好地配合使用,可将它当作一个出色的全屏数学公式编辑器

Mathcad是一款大众化的数学应用软件,操作简单,界面友好,并不要求使用者具有多高的计算机水平,只要掌握Windows的基本操作,并具备一定数学知识的人,稍加学习即可掌握基本使用方法。用它解决数学计算问题,并不需要去记忆各种复杂的命令,它具有一流的公式编辑器,使用者可以像在纸面上解决数学问题一样,输入与人们早已习惯了的、格式完全相同的数学表达式,即可得到问题的答案[40]

在开关变换器的设计中,若已知变换器拓扑结构和元器件参数后,想要获得变换器的稳态和动态小信号特性,只要将相应的表达式输入到Mathcad中就可以获得想要的特性曲线。

下面以具有更多的内部函数及更强大的数学运算能力的Mathcad 2001仿真软件为例,简单介绍Mathcad在开关变换器设计中的应用。

运行Mathcad 2001程序后,会出现Mathcad主窗口,如图3-1所示。在这个界面里,像在纸面上进行数学运算一样可直接输入想要仿真的传递函数,如图3-1所示的左上区域,之后便可在下方得到幅相频率特性,如图3-1所示的左下区域。

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图3-1 Mathcad界面

举例:已知理想Buck变换器在CCM下运行,主要参数为:Ug=16V,U=5.1V,L=42.5μH,C=600μF,R=1Ω,画出输入-输出传递函数Gugs)(音频衰减率)、控制-输出传递函数Guds)、输入阻抗Zins)、输出阻抗Zouts)的特性。

根据已知条件,查表1-2,可得上述四种特性的传递函数表达式分别为

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分别将式(3-1)~式(3-4)输入到Mathcad仿真软件中,并用“”代替“s”可得到图3-2~图3-5所示的Buck变换器在CCM下的稳态和动态小信号特性。

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图3-2 Buck变换器音频衰减率

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图3-3 Buck变换器控制-输出传递函数频率特性

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图3-4 Buck变换器输入阻抗频率特性

因此,当已知传递函数,例如系统的开环传递函数、系统的闭环传递函数、补偿网络的传递函数等,用Mathcad仿真软件可以很方便地获得相应的频率特性曲线。

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图3-5 Buck变换器输出阻抗频率特性

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