CH14 网络函数
本章主要介绍网络函数在电路分析中的应用,网络函数极点和零点的概念,另外介绍跃变的概念,卷积的应用。
§14-1网络函数的定义、极点和零点
教学目的:网络函数的定义及类型,极点和零点的概念。
教学重点:熟练掌握网络函数的几种类型,零极点图的绘制。
教学难点:驱动点函数,转移函数,零极点图的绘制。
教学方法:多媒体,板书。
教学内容:
一、网络函数的定义及类型
1.定义:在零初始条件下,且电路的输入激励是单一的独立电压源或电流源时,电路的零状态响应r(t)的象函数R(s)与输入激励e(t)的象函数E(s)之比。网络函数用H(s)表示,即
2.按激励与响应的类型,网络函数可以具有不同的形式。
(1)如果响应与激励属于同一对端子,则网络函数称为策动点函数。具体地说,电压响应的象函数与电流激励象函数之比称为策动点阻抗函数;电流响应的象函数与电压激励的象函数之比称为策动点导纳函数。所以,有两种策动点函数。
(2)如果响应与激励不属于同一对端子,则网络函数称为转移函数。具体地说,如果激励为电压源,则当响应为电压时,其网络函数称为电压转移函数;当响应为电流时,其网络函数称为转移导纳函数。如果激励为电流源,则当响应为电压时,其网络函数称为转移阻抗函数;当响应为电流时,其网络函数称为电流转移函数。所以,共有四种转移函数。?
二、网络函数的零点和极点
由式可知,网络函数的分子、分母都是关于的多项式,故可展开为部分分式的形式。
式中:为常数。因为,所以称为网络函数的零点。而,所以称为网络函数的极点。的零点和极点或为实数或为共轭复数,且的极点就是对应电路变量的固有频率。
[例]:
题图所示电路中,已知:试求:
(1)网络函数;
(2)作出的零、极点分布图。
图14-1 例题
[解]:
??
其它略。
?? 网络函数一个重要性质是:当激励为单位冲激信号δ(t)时,则因为E(s)=L[δ(t)]=1,所以R(s)=H(s)有
h(t)=L-1[H(s)]= L-1[R(s)]=r(t)
?说明网络函数的原函数就是电路的激励响应。
§14-2卷积
教学目的:卷积积分的推导和应用问题。
教学重点:卷积应用。
教学难点:应用卷积定理求电路响应。
教学方法:课堂教授。
教学内容:
一、卷积的定义
设有两个定义在区间的时间函数和,则下列积分式
称为和的卷积积分,简称卷积。通称用符号表示函数和的卷积,即
如果令则,于是有
所以:
二、卷积定理
设,则卷积的拉氏变换为,即:
可利用卷积定理来分析电路响应,设为外加激励的象函数,为网络函数,则网络响应为
对求反变换即得到时域响应
根据式可以写为
式中:为外加激励函数的时域形式;为网络的冲激响应。