传递函数的描述_传递函数是怎么定义的以及如何写出传递函数

本来这期要讲巴克的巅峰,但是有一些问题,以后再讲,这次简单一点。

再来看传递函数,也就是我们经常看到的H(s)。

传递函数是如何定义的?

百科全书定义如下:

【传递函数是指零初始条件下,线性系统的响应(即输出)的拉普拉斯变换(或z变换)与激励(即输入)的拉普拉斯变换之比。设G(s)=Y(s)/U(s),其中Y(s)和U(s)分别是输出和输入的拉普拉斯变换。

通俗的理解是,在电路应用中,如果我们把电路看成一个黑匣子,它有一个输入和一个输出,传递函数就是输出与输入的比值。

然而,这个比率通常是频率的函数,并且还包含相位信息。S=jw,其中w是频率,j包含相位信息。

传递函数常用于分析环路稳定性和滤波器设计。传递函数列出来了,剩下的其实就是数学分析了,这是计算机做的事情。

之前讲过LC滤波器,用Matlab画增益Av曲线,其实就是传递函数。只是我当时没有指出来,道理是一样的。

如何写一个传递函数?

这是一个简单的电路。它的传递函数是什么?

很简单。利用欧姆定律。如果电路中只有电阻,我们都要用欧姆定律求输出电压。

但是这个电路中有电感和电容。我们做什么呢

其实我们也可以通过欧姆定律得到电压值。电感的阻抗为jwL,电容的阻抗为1/jwC,电阻的阻抗为r,输出为电容C上获得的分压,因此输出与输入之比为:

现在我们只需要改变自变量,这样s=jw,传递函数H(s)就出来了。

为什么让s=jw?这一步其实就是把傅里叶变换变成拉普拉斯变换。

什么?我没看到傅立叶变换。感觉自己说的太多了。

更简单的方法:

我们直接让s=jw,那么电感的阻抗就是sL,电容的阻抗就是1/sC。这样传递函数可以更快地出来:

有了传递函数,在计算机的帮助下代入公式就可以很容易地得到幅频曲线和相位曲线。

下图是R=1K,L=1uH,C=1uF时的曲线:

我相信你现在应该知道传递函数是什么了。

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