了解傳遞函數中的極點和零點 - 人人焦點
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使分子爲零的值是傳遞函數零點,並且使分母爲零的值是傳遞函數極點。
讓我們考慮以下示例: ... 極點和零點定義了濾波器的特徵。
如果你知道極點和零點 ...
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了解傳遞函數中的極點和零點
2020-12-16EEToday電子頭條
RobertKeim之前提出了兩種標準方法來爲一階RC低通濾波器制定s域傳遞函數。
簡要回顧一些基本概念:傳遞函數在數學上表示濾波器的頻域輸入到輸出行爲;可以用變量s來表示傳遞函數,它代表複雜的頻率,當需要計算特定頻率的幅度和相位響應時可以用jω代替s;傳遞函數的標準化形式就像一個模板,可以幫助我們快速確定濾波器的定義特徵;對標準化一階傳遞函數的數學處理使我們能夠證明濾波器的截止頻率是幅度減小3dB並且相位偏移-45°的頻率。
極點和零點假設我們有一個傳遞函數,其中變量s出現在分子和分母中。
在這種情況下,至少一個s值將使分子爲零,並且至少一個s值將使分母爲零。
使分子爲零的值是傳遞函數零點,並且使分母爲零的值是傳遞函數極點。
讓我們考慮以下示例:在這個系統中,在s=0時爲零點,在s=–ωo時爲極點。
極點和零點定義了濾波器的特徵。
如果你知道極點和零點的位置,則可以獲得有關系統如何響應不同輸入頻率的信號的信息。
極點和零點的影響波特圖提供了極點或零點與系統輸入與輸出行爲之間關係的直觀可視化。
極點頻率對應於角頻率,在該角頻率處,振幅曲線的斜率減小20dB/decade,並且一個零點對應於一個角斜率,在該頻率下,斜率增加20dB/decade。
在下面的示例中,波特圖是系統的振幅響應的近似值,該系統的極點爲102弧度/秒(rad/s),零點爲104rad/s。
相位效應在上一篇文章中,我們看到低通濾波器的相位響應的數學原點是反正切函數。
如果我們使用反正切函數(更具體地是負反正切函數)來生成相位(以度爲單位)與對數頻率的關係圖,最終得到以下曲線:由極點產生的相移的波特圖近似是表示相移的-90°的直線。
該線以極點頻率爲中心,並且每十倍頻率下具有-45度的斜率,這意味著向下傾斜的線在極點頻率之前十倍頻率開始並且在極點頻率之後十倍頻率結束。
除了線具有正斜率之外,零點影響是相同的,使得總相移是+90°。
以下示例表示一個系統,其極點爲102rad/s,零點爲105rad/s。
隱藏的零點低通濾波器的傳遞函數可以寫成如下:這個系統有零點嗎?如果我們應用本文前面給出的定義,將得出結論,它不是變量s不出現在分子中,因此s的任何值都不會導致分子等於零。
事實證明,它確實有一個零點,爲了理解原因,我們需要考慮傳遞函數極點和零點更一般化的定義:零點(z)發生在s的值上,它導致傳遞函數減小到零,極點(p)發生在s的值上,導致傳遞函數趨向於無窮大:一階低通濾波器的s值是否會導致T(s)→0?是的,即s=∞。
因此,一階低通系統在ωo處有極點,在ω=∞處有零點。
嘗試在ω=∞處提供零點的物理解釋:它表示濾波器不能繼續「永久」衰減(其中「永久」指的是頻率,而不是時間)。
如果設法創建一個輸入信號,其頻率繼續增加直到達到無窮大rad/s,則s=∞時的零點會使濾波器停止衰減,即振幅響應的斜率從-20dB/decade到0dB/decade。
總結我們已經探索了傳遞函數極點和零點的基本理論和實踐方面,並且我們已經看到在濾波器的極點和零點頻率及其振幅和相位響應之間建立直接關係。
相關焦點
自控中的轉換頻率、截止頻率、極點和零點
不同電壓和增益下-3dB帶寬和自激曲線一、傳遞函數中的零點和極點的物理意義: 零點:當系統輸入幅度不爲零且輸入頻率使系統輸出爲零時,此輸入頻率值即爲零點。
信號與系統中最關鍵的莫過於拉普拉斯變換以及由拉普拉斯變換引出的系統零點極點的分析。
學過信號與系統的同學們對零點極點最深的影響恐怕就是通過極點位置來判斷系統的穩定性。
此外,對於基於常係數線性微分方程的系統,通過拉普拉斯變換可以輕鬆地獲得系統的傳遞函數。
基於系統的傳遞函數,我們可以進一步計算出系統的頻率響應。
直觀了解極點和零點
在我的學術生涯中,我注意到系統理論是最難教和最難學的課程之一。
這些極點和零點概念在課堂上都感覺很有意思,但是一旦學生想將它們與實驗室中的物理電路聯繫起來,理論和實踐之間就會出現鴻溝。
在這篇文章中,我將嘗試找出關於極點和零點的物理感覺,使用運算放大器來控制它們在複平面中的位置,並利用電路的自然響應來說明極點/零點位置的影響。
關於極點零點的認識
,而不是局限於RC乘積,-3dB帶寬,45度相移,或者前饋產生零點,諸如此類2了解一點狀態空間的知識對於這種認識會有些幫助,這部分內容一般在信號與系統類教材的最後幾章,會涉及到一些矩陣運算。
思路:電路->微分方程->特徵根->系統極點 電路->狀態變量空間->微分方程組->矩陣特徵值->系統極點 電路->器件拉氏變換模型->傳遞函數->使得函數趨於inf的那些根->系統極點拉氏變換,其實是通過積分變換,跳過了微分方程的建立和求解
論壇推薦:極點零點之我見
RC乘積,-3dB帶寬,45度相移,或者前饋產生零點,諸如此類2了解一點狀態空間的知識對於這種認識會有些幫助,這部分內容一般在信號與系統類教材的最後幾章,會涉及到一些矩陣運算。
思路:電路->微分方程->特徵根->系統極點電路->狀態變量空間->微分方程組->矩陣特徵值->系統極點電路->器件拉氏變換模型->傳遞函數->使得函數趨於inf的那些根->系統極點拉氏變換,其實是通過積分變換,跳過了微分方程的建立和求解
搞懂極點和零點
,我注意到系統理論是最難教和最難學的課程之一。
這些極點和零點概念在課堂上都感覺很有意思,但是一旦學生想將它們與實驗室中的物理電路聯繫起來,理論和實踐之間就會出現鴻溝。
在這篇文章中,我將嘗試找出關於極點和零點的物理感覺,使用運算放大器來控制它們在複平面中的位置,並利用電路的自然響應來說明極點/零點位置的影響。
單埠電路的自然響應我們來看圖1中的無源線性單埠電路,它包括電阻、電容和電感。
基礎|電路波特圖與極點、零點介紹
以及極點與零點在波特圖中的性質。
後續相關參數的解析中將直接使用本篇內容的零點、極點的特性。
交流信號處理電路中,信號的頻率範圍較寬,從赫茲級到千赫茲,甚至兆赫茲級,信號增益涵蓋幾十倍到千、萬倍。
此時常常使用波特圖縮短坐標擴大視野,方便數據分析。
波特圖由幅頻波特圖、相頻波特圖兩部分組成。
離散系統零極點物理意義
切入正題,直接說離散系統z變換、零極點,後面討論連續系統中的拉普拉斯變化和離散系統z變換的異同。
表示系統的方式很多,比如:一用系統的單位衝激響應(記爲h(n))、二用所謂的系統函數H(z)、三用個差分方程、四用個流圖(或方框圖,這些個東西和差分方程對應的最直接)等,這幾種方式可以互相轉化,只要有其中之一即可。
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本題可以先構造出函數h(x)=kx+a-f(x),然後運用極值思想判斷新構造函數的極值,再利用導數求出其與x軸的交點。
例1中主要通過整體構造函數,通過求導確定構造函數的零點求解。
傳遞函數、頻率響應函數以及參數識別詳解
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一開始曲線擬合可能看起來像是黑魔法,但是我想做些簡單的類比,來幫助你了解它實際上相當簡單,並且利用這個例子我將表明它確實非常簡單。
關於系統傳遞函數和頻響函數(FRF),上次我們討論過一些相關知識。
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第一百八十八夜:函數的零點
>一葉障目,抑或胸有成竹 函數恰有一個零點,如果函數單調,那麼只需區間的端點值異號。
如果函數不單調,那麼需要兼顧函數的最值與區間的端點值。
選項以集合的形式出現,而非區間,我猜結論可能包含孤立點,由此排除選項B,C。
剩下兩個就看人品咯,但願不會成功避開正確答案。
高中數學:從一道高考的函數題探討極值點和零點問題
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設計開關電源之前,必做的分析模擬和實驗(之二)
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然而,如果如實地對寄生元件(例如電感和電容ESR)的影響進行建模,則無法得知這些雜散元件會影響傳遞函數中的哪些項。
理解給定元件在動態響應中的作用極其重要,因爲您應通過適當的補償策略來消除其不利影響。
除了需要大量計算時間的蒙特卡洛分析法或靈敏度分析法,最佳方法就是利用小信號模型確定傳遞函數。
此類模型如圖10中所示。
這次我們選擇使用在電流模式控制(CM)下運行的降壓轉換器。
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