清華大學(xué)信號(hào)與系統(tǒng)第五章 S域分析、極點(diǎn)與零點(diǎn)課件

第五章S域分析、極點(diǎn)與零點(diǎn)決定系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)決定系統(tǒng)頻率響應(yīng)決定系統(tǒng)穩(wěn)定性1課件系統(tǒng)函數(shù)的定義系統(tǒng)零狀態(tài)下，響應(yīng)的拉氏變換與激勵(lì)拉氏變換之比叫作系統(tǒng)函數(shù)，記作H(s).可以是電壓傳輸比、電流傳輸比、轉(zhuǎn)移阻抗、轉(zhuǎn)移導(dǎo)納、策動(dòng)點(diǎn)阻抗或?qū)Ъ{2課件系統(tǒng)函數(shù)的極零點(diǎn)分布3課件（2）幾種典型的極點(diǎn)分布——

(a)一階極點(diǎn)在原點(diǎn)5課件（2）幾種典型的極點(diǎn)分布——

(b)一階極點(diǎn)在負(fù)實(shí)軸6課件（2）幾種典型的極點(diǎn)分布——

(c)一階極點(diǎn)在正實(shí)軸7課件（2）幾種典型的極點(diǎn)分布——

(e)共軛極點(diǎn)在虛軸上，原點(diǎn)有一零點(diǎn)9課件（2）幾種典型的極點(diǎn)分布——

(f)共軛極點(diǎn)在左半平面10課件（2）幾種典型的極點(diǎn)分布——

(g)共軛極點(diǎn)在右半平面11課件（3）有二重極點(diǎn)分布——

(b)在負(fù)實(shí)軸上有二重極點(diǎn)13課件（3）有二重極點(diǎn)分布——

(c)在虛軸上有二重極點(diǎn)14課件（3）有二重極點(diǎn)分布——

(d)在左半平面有二重共軛極點(diǎn)15課件二重極點(diǎn)17課件極點(diǎn)影響小結(jié)：極點(diǎn)落在左半平面—h(t)逞衰減趨勢(shì)極點(diǎn)落在右半平面—h(t)逞增長(zhǎng)趣勢(shì)極點(diǎn)落在虛軸上只有一階極點(diǎn)—h(t)等幅振蕩，不能有重極點(diǎn)極點(diǎn)落在原點(diǎn)—h(t)等于u(t)18課件（4）零點(diǎn)的影響零點(diǎn)移動(dòng)到原點(diǎn)19課件§5.2-1自由響應(yīng)與強(qiáng)迫響應(yīng)來(lái)自H(s)的極點(diǎn)來(lái)自E(s)的極點(diǎn)自由響應(yīng)強(qiáng)迫響應(yīng)21課件結(jié)論H(s)的極點(diǎn)決定了自由響應(yīng)的振蕩頻率，與激勵(lì)無(wú)關(guān)自由響應(yīng)的幅度和相位與H(s)和E(s)的零點(diǎn)有關(guān)，即零點(diǎn)影響Ki,Kk系數(shù)E(s)的極點(diǎn)決定了強(qiáng)迫響應(yīng)的振蕩頻率，與H(s)無(wú)關(guān)用H(s)只能研究零狀態(tài)響應(yīng)，H(s)中零極點(diǎn)相消將使某固有頻率丟失。22課件本節(jié)作業(yè)5-1，5-3，5-8，5-10，5-6*，5-9*，5-11*，5-13，23課件激勵(lì)E(s)的極點(diǎn)影響激勵(lì)E(s)的極點(diǎn)也可能是復(fù)數(shù)增幅，在穩(wěn)定系統(tǒng)的作 用下穩(wěn)下來(lái)，或與系統(tǒng) 某零點(diǎn)相抵消等幅，穩(wěn)態(tài)衰減趨勢(shì)，暫態(tài)25課件例：周期矩形脈沖輸入下圖電路，求其暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。（1）求e(t)的拉氏變換26課件（7）求第一周期的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)29課件（8）整個(gè)周期矩形信號(hào)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)暫態(tài)響應(yīng)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)完全響應(yīng)30課件本節(jié)作業(yè)5-15，5-17，5-18，5-25，5-19*，5-20*，5-24*，5-26*，31課件§5.2由系統(tǒng)函數(shù)決定系統(tǒng)頻率特性什么是系統(tǒng)頻率響應(yīng)？ 不同頻率的正弦激勵(lì)下系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)一般為復(fù)數(shù)，可表示為下列兩種形式：32課件由正弦激勵(lì)的極點(diǎn)決定的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)如系統(tǒng)是穩(wěn)定的，該項(xiàng)最后衰減為零33課件穩(wěn)態(tài)響應(yīng)有關(guān)的幅度該變相位偏移34課件若換成變量

系統(tǒng)頻率特性幅頻特性相位特性35課件用幾何法求系統(tǒng)頻率特性36課件例：已知試求當(dāng)

時(shí)的幅頻和相位37課件§5.3一階系統(tǒng)和二階非諧振系統(tǒng)的

S平面分析已知該系統(tǒng)的H(s)的極零點(diǎn)在S平面的分布，確定該系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性的漸近線38課件（1）一階系統(tǒng)一零點(diǎn)，一在實(shí)軸的極點(diǎn)一在原點(diǎn)的零點(diǎn)，一在實(shí)軸的極點(diǎn)只有無(wú)窮遠(yuǎn)處的零點(diǎn)一在實(shí)軸的極點(diǎn)39課件例：求一高階系統(tǒng)的頻率特性+U1—+U2—CRMN-1/RC40課件41課件例：求一階低通濾波器的頻率特性RC+U1_+U2_M沒有零點(diǎn)42課件幅頻特性相位特性43課件（2）二階非諧振系統(tǒng)的S平面分析只考慮單極點(diǎn)使系統(tǒng)逞低通特性只考慮一極點(diǎn)和一零點(diǎn)使系統(tǒng)逞高通特性中間狀態(tài)是個(gè)常數(shù)低通高通總體是個(gè)帶通44課件例：45課件高通低通46課件

較小時(shí)起作用逐漸增加高通47課件

較大時(shí)起主要作用低通特性逐漸