Mathcad绘制Bode图 - 电源环路设计的必备技能

INTRODUCTION

这是一个有不少朋友问过我的问题:

如何用Mathcad绘制Bode图?”。

关于Bode图是什么,以及它的作用,可自行参考“自动控制原理”或“信号与系统”的相关书籍资料,或者我后期的文章创作里也会陆续讲到其实际的应用,感兴趣的可以收藏关注一下。

Bode图是开关电源的环路设计里必须要懂得的知识,有了它,才便于我们在频域里去设计switching power converter的环路。

当然,线性电路比如运放电路,线性电源等的环路稳定性设计、瞬态响应速度的设计等,也是一样的。

 

正文:Bode图绘制法

STEP1:绘制magnitude curve(幅值曲线)

如上图左侧区域绘制后,然后双击曲线图,进行设置,勾选对数比例。

变为如下图:

记得横坐标的范围自行适当改下。

STEP2:绘制phase curve(相位曲线)

绘制phase curve。方法见下图。(函数改为更为经典的1/(s+a)形式,即1/(jw+a),这里随意取a=0,即极点在-10处)

STEP3:加上网格

方法见下图,勾选网格线即可。颜色可自行设置。

给phase curve加上网格的方法也是一样。

 

技能拓展:

理论计算完成后,比如在电源的设计里,环路设计在Mathcad里计算设计完后,最好需要进行在仿真软件里进行仿真验证。

对于线性电源等线性电路,可用于环路仿真的工具有很多,如:PSpice,simulink,plecs,psim,tina,saber,LTspcie,SIMetrix,Simpolorer,MicroCap等。

而对于开关电源这种有switching行为的电路,由于这种电路构成的都是刚性方程,无法使用线性求解器为计算核心的仿真软件通过ac仿真进行求解仿真其环路Bode图,可用的软件就比较少了。这里仅推荐三种在此方面即开关电源的Bode图仿真上使用十分便利的软件:SIMPILS,PLECS,PSIM。(但并不代表其它软件就完全没办法,比如pspice,saber,ltspice其实也都是可以的,但是差距较大且较为麻烦)

 

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  • 兰波 2020-09-06 19:33
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  • 杨帅锅 2020-09-06 17:01
    大佬力作
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  • ckj 2020-09-06 15:55
    补充下,phase curve也要勾选下对数比例。
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