Calculation Tool for Electrical Engineers – Maple Flow

電気・電子系エンジニアのための数学的にライブなノート

スタブマッチングや回路解析から、伝送線路のモデリングや半導体の計算まで、Maple Flowは電気・電子系エンジニアにとって使いやすい計算ツールを提供します。
電気・電子系エンジニアは、まるで紙のように自由な環境 Maple Flow で計算やメモ、設計書の作成をします
Mapleflow Logo

Maple Flowは、紙のように自由形式の計算環境を提供します。

  • 読みやすく自然な表記での計算、物理単位の完全なサポート、使いやすいソルバーを装備
  • テキスト、数式、画像、プロットを使って、魅力的な設計書を作成可能
  • 内蔵の熱物性データベースを利用した流体物性の抽出
  • 魅力的なグラフやチャートの生成
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特徴


Mathematically Live Paper
まるで紙で計算するように

ワークスペース上のお好きな場所に、数式、テキスト、プロット、画像を配置できます。要素の移動や再配置も簡単に行えます。

Position Determines Evaluation Order
配置位置が計算実行の順番を決める

Maple Flowは、数式を左から右へ、上から下へと読み取り、計算を実行します。

Automatic Recalculation
自動再計算

演算に加えた変更は、ドキュメント全体に自動的にカスケードされます。そのため、結果は常に最新の状態に保たれます。

Attractive, Engaging Documents
魅力的で興味をそそるドキュメント

Maple Flowは、アイデアを明確に伝えることができる、すっきりと整頓されたワークスペースを提供します。

Based on the Maple Programming Language
Maple プログラミング言語 をベースに

充実した単位システムを含む、Mapleのほぼすべてのパッケージを使用することができます。

Easy to Learn, Easy to Use
学びやすく、使いやすい

Maple Flowは、計算作業に必要な最も高度な「紙」のシートです。習得に時間がかからないため、簡単に新しいドキュメントを作成したり、作業をデバッグしたり、内蔵された広範囲のアプリケーション例を利用したりすることができます。

Share Your Work Easily
作業を簡単に共有できる

Maple Flowのレイアウトは、印刷やPDFで共有する際の表示と同じです。ページサイズの指定や、ユーザー独自のヘッダーやフッターの作成ができます。

Mathcadは、PTC Inc. またはその子会社の米国およびその他の国における登録商標です。MATLABは、The MathWorks, Inc. の登録商標です。

電気・電子工学の課題解決にMaple Flowがどのように活用できるかをご紹介します

電気・電子エンジニアリング向けの応用例



伝達関数とラプラス変換による回路解析

Maple Flowを使って、キルヒホッフの電流と電圧の法則を使って電気回路の伝達関数を導出し、操作できます。伝達関数を微分方程式に変換したり離散化したりすることができ、位相プロットや振幅プロットを簡単に生成できます。

伝達関数には係数を記号として含めることができます。これらの記号化したパラメータをターゲットの応答に一致するよう最適化できます。


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Nehers-McGrath法を使用したケーブルの電流容量

ケーブルに電流が流れると熱が発生します。ケーブルの電流容量とは、ケーブルが定格温度を超えずに通せる電流の量のことです。電流容量を正確に見積もることは、ケーブル設置の総寿命コストを最小限にするために重要です。

このアプリケーションは、Nehers-McGrath の方程式を実装し、National Electrical Code (2017) の表に記載されているものと結果を照合します。

このアプリケーションでは、Maple Flowに組み込まれた単位システムを使っています。パラメータの定義から方程式を経て最終的な結果に至るまで、計算全体を通して単位が使われています。


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半導体デバイスの数理モデリング

半導体は複雑なデバイスですが、Maple Flowではその特性を正確に表現するための数学モデルを導き出すことができます。

MOSFETは、スマートフォンやその他の携帯機器など、現代の電子機器に重要な要素です。電源システムのスイッチングには、低消費電力の MOSFET が不可欠です。

Maple Flowでは、基本的な関係を書き出して操作することで、MOSFETの等価回路モデルを解析的な方程式に変えることができます。


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ワーストケース回路解析

電気部品は大量に製造されています。材料や製造プロセスに不整合があるということは、部品のパラメータが統計的に分布していることを意味します。例えば、ある抵抗器のそれぞれの抵抗値は、正規分布で表されます。

回路内の部品の数やそのパラメータの分布を考えると、回路が仕様通りに動作しない可能性があります。これは、設計プロセスの早い段階で特定し、管理し、軽減しなければならないリスクです。

電気・電子系エンジニアは、ワーストケースの回路解析にMaple Flowをよく使います。その際、次のいずれかを利用します。

  • モンテカルロ分析とは、ある分布からランダムにパラメータを選択し、1000回から10万回の範囲で回路をシミュレーションする方法です。これには、Maple Flowを次の用途で使用します。
    • 確率分布のサンプリング
    • 要素別計算による数値評価の高速化
    • ヒストグラムの生成と統計解析
  • または、すべての回路構成部品の極値で回路方程式を評価します。これには、Maple Flowを次の用途っで使用します。
    • パラメータの順列の生成
    • 要素ごとの計算

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伝送路のスタブマッチング

RF/マイクロ波エンジニアは,負荷を伝送路のインピーダンスに一致させる必要がよくあります。これはスタブマッチングと呼ばれ、非線形方程式の集合を数値的に解く必要があります。
これには、fsolveで利用できる強力な数値ソルバーが必要です。これは、スミスチャートを用いた従来のアプローチに取って代わるものです。

通常、これらの問題のパラメータには、次元(単位)があります(例えば、抵抗はオーム、距離はメートルなど)。  Maple Flowでは、パラメータの定義から方程式の最終的な数値解まで、単位を使用できます。


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アンテナとレーダーの設計

アンテナおよびレーダー設計の実務者は、Maple Flowを使用して、設計の空間的、時間的、またはスペクトル的な側面を捉えた実行可能な設計文書を作成します。この文書には、設計に必要な方程式、プログラミング、可視化をすべて含めることができます。


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