《信号与系统》电子教案 第4章 连续时间信号与系统的复频域分析
94页1、第4章 连续时间信号与系统的复频域分析,4.1 拉普拉斯变换 4.2 单边拉氏变换的性质 4.3 单边拉氏反变换 4.4 连续系统的复频域分析 4.5 系统函数H(s) 4.6 系统函数的零、极点分布与时域响应特性的关系 4.7 系统的稳定性 4.8 系统函数与系统频率特性,本章学习目标,(1)掌握拉普拉斯变换与反变换。 (2)熟悉拉普拉斯变换的主要性质。 (3)掌握LTI连续系统复频域分析法。 (4)掌握复频域的系统函数。 (5)熟悉系统函数零、极点分布的概念。 (6)了解系统稳定性的概念。,4.1 拉普拉斯变换,4.1.1 从傅里叶变换到拉普拉斯变换 4.1.2 拉普拉斯变换的收敛域 4.1.3 常用信号的单边拉氏变换,返回首页,4.1.1 从傅里叶变换到拉普拉斯变换,由第3章已知,当函数f(t)满足狄里赫利条件时,便存在一对傅里叶变换式:,返回本节,4.1.2 拉普拉斯变换的收敛域,由上面的讨论可知,连续时间信号f(t)的拉普拉斯变换(以下简称拉氏变换)式f(s)是否存在,取决于f(t)乘以衰减因子 以后是否绝对可积,即:,图4-1 收敛域的划分,图4-2 右边指数衰减信号与其收
2、敛域,图4-3 左边指数增长信号与其收敛域,图4-4 双边信号与其收敛域,返回本节,4.1.3 常用信号的单边拉氏变换,1单位阶跃信号 2单位冲激信号 3指数信号 4正弦信号 5t的正幂信号,1单位阶跃信号,即:,2单位冲激信号,即:,3指数信号,即:,4正弦信号,即:,5t的正幂信号,利用分部积分法,得:,所以:,表4-1 常用信号的拉氏变换,返回本节,4.2 单边拉氏变换的性质,4.2.1 线性 4.2.2 时移(延时)特性 4.2.3 尺度变换 4.2.4 频移特性 4.2.5 时域微分定理 4.2.6 时域积分定理 4.2.7 域微分定理 4.2.8 域积分定理 4.2.9 初值定理 4.2.10 终值定理 4.2.11 卷积定理,返回首页,4.2.1 线性,返回本节,4.2.2 时移(延时)特性,(a) (b) (c),(d) (e) 图4-5 几种时移情况,返回本节,4.2.3 尺度变换,返回本节,4.2.4 频移特性,返回本节,4.2.5 时域微分定理,(a)三角脉冲 (b)三角脉冲的一阶导数 (c)三角脉冲的二阶导数 图4-7 三角脉冲及其导数,返回本节,4.2.6 时
3、域积分定理,返回本节,4.2.7 域微分定理,返回本节,4.2.8 域积分定理,返回本节,4.2.9 初值定理,返回本节,4.2.10 终值定理,返回本节,4.2.11 卷积定理,1时域卷积定理 2复频域卷积定理,1时域卷积定理,2复频域卷积定理,返回本节,4.3 单边拉氏反变换,4.3.1 查表法 4.3.2 部分分式展开法,返回首页,4.3.1 查表法,返回本节,4.3.2 部分分式展开法,返回本节,4.4 连续系统的复频域分析,4.4.1 用拉氏变换法分析系统 4.4.2 用拉氏变换法分析电路,返回首页,4.4.1 用拉氏变换法分析系统,利用拉氏变换求线性系统的响应时,需要首先对描述系统输入输出关系的微分方程进行拉氏变换,得到一个域的代数方程,由于在变换中自动地引入了系统起始状态的作用,因而求出响应的象函数包含了零输入响应和零状态响应,再经过拉氏反变换可以很方便地得到零输入响应、零状态响应和全响应的时域解。,例4-18 描述LTI系统的微分方程为:,返回本节,4.4.2 用拉氏变换法分析电路,1电阻元件的域电路模型 2电容元件的域电路模型 3电感元件的域电路模型 4用拉氏变换法分
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