每次想弄清楚零極點的物理本質(zhì)是什么,如何對系統(tǒng)產(chǎn)生影響(大學(xué)信號與系統(tǒng)沒好好學(xué)),網(wǎng)上找一下相關(guān)內(nèi)容,總能看到 ”Hs=A0/(s+a) 極點為s=-a s=jw 所以w=a時增益-20db/十倍頻 “類似的結(jié)論。
雖然也可以分析電路,但仔細(xì)想一想總讓人一臉懵逼。s不是等于σ+jw嗎,怎么變成了jw,jw又變成了w,而且w=-a又變成了w=a。每次都想把信號與系統(tǒng)重新學(xué)一遍(只能怪自己大學(xué)摸魚去了),但看著厚厚的上下冊,拖了又拖...... 最近剛好空一點,整理了一些相關(guān)內(nèi)容。
傅里葉變換和拉普拉斯變換:
傅里葉變換 :將時域函數(shù)轉(zhuǎn)換為不同頻率的正弦波的疊加。
拉普拉斯變換 :
由于傅里葉變換的局限性,要保證f(t)收斂,因此對于非收斂的函數(shù),添加一個衰減因子e ^-σt^ ,使函數(shù)在t→∞時,f(t)→0。然后再進行傅里葉變換。
極點的意義:
H(s)=H0/(s-a) 極點s=a 對應(yīng)的時域原函數(shù):Ht=H0*e^at
由上述分析可知,Hs是Ht×衰減因子做傅里葉變換得到,Gt=H0e^ate^-σt=H0*e^-(σ-a)t 要使Gt收斂,則必須σ>a。
因此可知道極點s=a,是σ+jw=a ,并非jw=a。即σ=a。
極點代表的時域函數(shù)可進行拉式變換的收斂域,σ需在極點的右方(見下圖,execl做的簡易示圖,勿噴):
(對于虛數(shù)極點s=a+bj,代表σ=a,w=b,a反應(yīng)衰減速率,b反應(yīng)震蕩頻率,虛數(shù)極點后續(xù)有時間再具體分析)
圖中陰影部分為收斂域,a1為左半平面極點,收斂域在a1右側(cè),a2為右邊平面極點,收斂域同樣在右側(cè)。
由此可由極點位置判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性:
左半平面極點:收斂域經(jīng)過原點,說明σ=0時,時域函數(shù)f(t)** e^-σt *收斂,即f(t)收斂。
右半平面極點:收斂域大于零,說明f(t)** e^-σt *中σ必須大于0才收斂,即f(t)不收斂。
另一個問題,為什么s=σ+jw 又有s=jw。其實也就是s域函數(shù)與電路的頻率響應(yīng)的轉(zhuǎn)換。
根據(jù)拉式變換的微分性質(zhì)可知道電容的s域參數(shù)=1/sc
交流時電容容抗Zc=1/jwc
因此s=jw 只是分別在s域和頻域里數(shù)學(xué)形式上相同,電感同理。
因此知道傳輸函數(shù)Hs,令s=jw可得到電路的頻率響應(yīng)H(w) (此Hw并不是傅里葉變換的Hw)
有了頻響函數(shù),電路的幅頻特性,相頻特性都能很簡單的計算出來。
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