一款硬件工程師進(jìn)行電路設(shè)計計算的神器MathCAD，能計算，能畫圖，相見恨晚

前言

作為硬件工程師，如果你在做電路設(shè)計時，進(jìn)行元器件選型都是抄別的人，電容別人用100nF，你也用100nF，電阻別人放1KΩ，你也放1KΩ,基本沒有進(jìn)行過元器件的選型計算，那么你很難提高自己，想要提高自己，就需要去學(xué)習(xí)如何進(jìn)行元器件的選型計算，關(guān)于計算方法可以參考我過往發(fā)布的文章。

當(dāng)我們學(xué)會了器件的選型計算以后，如何方便，高效的進(jìn)行器件選型計算呢？很多年紀(jì)大的高級硬件工程師可能還習(xí)慣在筆記本上一筆一畫的用筆去計算，進(jìn)階一點的可能會用excel去計算，今天我們就介紹一款超級好用的方便我們進(jìn)行電路計算的軟件，它的名字就是MathCAD。

MathCAD是一種功能強大的數(shù)學(xué)計算軟件，廣泛應(yīng)用于電路設(shè)計與計算領(lǐng)域，它結(jié)合了符號計算和數(shù)值計算功能，能夠直觀地表達(dá)電路的數(shù)學(xué)模型和分析過程。

Part 02、應(yīng)用領(lǐng)域

1.電路方程的建立與求解

MathCAD能夠方便地定義電路中的電壓、電流關(guān)系，通過輸入基本的電路定律（如歐姆定律、基爾霍夫電流定律和電壓定律），快速建立并求解電路方程。

2.參數(shù)化設(shè)計

MathCAD支持參數(shù)化建模。工程師可以定義電路參數(shù)（如電阻、電容、電感值等）為變量，通過調(diào)整變量值，實時計算電路性能的變化，便于優(yōu)化設(shè)計。

3.電路特性分析

MathCAD提供強大的繪圖功能，可以直觀地展示電路特性。例如：頻率響應(yīng)（Bode 圖），時域響應(yīng)（電路的瞬態(tài)分析），功率譜密度分析。

4.濾波器與放大器設(shè)計

MathCAD 可輔助設(shè)計與優(yōu)化常見的電路模塊，如低通、高通濾波器或運算放大器電路。通過公式建模與優(yōu)化工具，可以精確計算電路指標(biāo)（如截止頻率、增益）。

Part 03、實例說明

RC濾波電路的頻率響應(yīng)

2.在mathCAD中定義器件參數(shù)：

3.定義傳遞函數(shù)：

4.基于傳遞函數(shù)定義幅頻函數(shù)以及相頻函數(shù)：

5.繪制幅頻曲線：

6.繪制相頻曲線：

下面的是用仿真軟件得到的波特圖：

仿真和理論計算結(jié)果是一致的。

以下是mathCAD使用教程筆記的一些截圖，需要的文末有獲取方式。

Part 04、總結(jié)

mathCAD這款軟件最大的好處是我們可以把電路中的所有元器件的參數(shù)定義成變量，當(dāng)我們在mathCAD對電路進(jìn)行一系列計算之后，我們只需要修改某個變量的賦值，就能自動得到對應(yīng)修改變量值之后的結(jié)果，并且我們還能繪制電路輸出基于某個變量變化的曲線，時髦點的詞就是計算可視化，直接就省區(qū)了你在紙上變個參數(shù)重新計算一遍的麻煩，并且mathCAD里還能粘貼圖片，我們可以直接把我們的電路粘貼到軟件中，保存下來，以后隨用隨取。

大家不清楚怎么安裝，以及如何使用這款軟件進(jìn)行電路計算的可以在公眾號回復(fù)：mathcad，即可獲得詳細(xì)的mathCAD教程筆記以及安裝包。

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