Maple在WCCA中的核心优势
在WCCA中电路工程师为什么不用Mathcad而用Maple
为什么要使用Maple作为WCCA分析软件平台
符号计算(Symbolic Computation) - 核心利器 自动推导传递函数:这是Maple最颠覆性的能力。用户可以输入一个电路的网表或描述,利用其组件库(如Syrup、DynamicSystems)自动生成电路的符号化传递函数(以s域表示)。例如,对于一个有源的带通滤波器,Maple可以直接给出 Vout(s)/Vin(s) = (R1*C1*s) / (R1*R2*C1*C2*s^2 + ...) 这样的精确表达式。
极值法分析的革命:一旦有了符号传递函数,WCCA中最繁琐的极值法(极差组合法) 就变得几乎全自动化。用户可以: 定义每个元器件参数(R, L, C, 运放GBW, Vos等)及其公差范围。 让Maple直接对传递函数进行符号运算,求出关于性能指标(如增益、带宽)的绝对最值(Min/Max)。 这避免了蒙特卡洛仿真的随机性,能100%确保找到数学上的最坏情况组合,而蒙特卡洛则有可能遗漏小概率的极端情况。
强大的数值和统计分析能力 虽然符号计算是核心,但Maple同样具备强大的数值计算能力。你可以方便地将符号表达式转化为数值模型,进行蒙特卡洛分析、灵敏度分析(求偏导数)等。 用户可以轻松地绘制参数空间的图表,直观地看到性能如何随多个参数变化,直接定位最坏情况的角落。 网表识别与建模(Syrup工具包) Maple的Syrup工具包可以读取SPICE网表(.cir等格式),并将其转化为Maple内部的系统模型。这实现了SPICE网表自动识别。 识别后,用户可以利用Maple的符号引擎对这个系统进行深入分析,而不仅仅是像传统SPICE那样进行数值仿真。 生成无可挑剔的分析报告
Maple是一个Live Document(活文档)环境。用户可以将文字描述、数学公式、代码、计算结果和图表全部集成在一个文件中。这非常适合生成内容详实、逻辑清晰、可重复计算的WCCA正式报告,审计轨迹非常完整。这无论是针对电子电路研发创新,还是满足汽车供应链企业的电子器件供应商WCCA合规审计都是至关重要的。
汽车部件供应商,电气工程师使用Mathcad已经有30多年了。经过6个月的评估后,决定慢慢地将工作转移到Maple中。为了最大程度地减少中断,保留了Mathcad许可证,直到过渡完成为止。 用户认为模拟电路分析和最坏情况电路分析是Maple的理想应用,因为Maple具有符号数学和高速数值数学的灵活性。 使用Maple中的免费工具包Syrup将SPICE生成的netlists (Saber from Synopsis) 读入到Maple中,将netlist转化为方程,利用Maple中的数学功能进行电路分析和优化。
电路分析
• Maple让您可以符号推导和重新排列描述电路中电流和电压的方程式。下图是一个典型的工作表。
• 这个工作表包含从基尔霍夫的电压和电流定律得出的节点方程。这些方程经过符号处理,生成表示电路增益的传递函数。
• 电气工程师使用Maple的工具进行无命令分析,如图6所示。例如,只需点击几下鼠标,就可以将s域方程转换为t域。
电气工程师的任务是进行最坏情况下的电路分析。在Maple中使用了两种方法。
• 蒙特卡洛分析,从一个分布中随机选择参数,并对电路进行模拟,模拟次数从1000次到100000次不等。 • 使用了Maple中工具实现:
• 抽样概率分布
• 元素逐项计算以及自动多线程快速数值计算
• 生成直方图和统计分析
• 对所有电路元件的电路方程在极值上的计算
• 使用Maple工具实现:
• 生成参数的排列
• 元素逐项计算 图7显示了使用蒙特卡罗模拟进行最坏情况电路分析的典型算例。
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