第一次课(lu)频谱分析和系统模拟课件.ppt

1、周期信号频谱分析和连续时间系统模拟周期信号频谱分析和连续时间系统模拟2022-12-11主要授课内容：主要授课内容：一、一、三三、实验教材实验教材P147P147：图：图9-9 RC9-9 RC低通电路低通电路四四、实验教材实验教材P147P147：图：图9-10 9-10 二阶带通电路二阶带通电路二二、实验教材实验教材P142P142：图：图9-1 9-1 实验电路实验电路2022-12-111 1、Multisim 2001 Multisim 2001 特点特点一、一、2022-12-112 2、Multisim Multisim 用于周期信号频谱分析用于周期信号频谱分析2022-12-1

2、12 2、Multisim Multisim 用于周期信号频谱分析用于周期信号频谱分析2022-12-11)cos()(110nnntnAatf其中：其中其中 an和bn称为f(t)的傅立叶系数2022-12-11 2022-12-113 3、Multisim Multisim 用于连续时间系统的模拟用于连续时间系统的模拟 2022-12-112022-12-11（2 2）拉普拉斯变换）拉普拉斯变换(Laplace Transfom)(Laplace Transfom)拉普拉斯变换分析法是分拉普拉斯变换分析法是分析连续、线性、时不变系析连续、线性、时不变系统的有效工具。它将时域统的有效工具。它

3、将时域的微分方程运算转换为复的微分方程运算转换为复频域的代数运算，再通过频域的代数运算，再通过拉普拉斯反变换得到系统拉普拉斯反变换得到系统的时域解。这使得求解复的时域解。这使得求解复杂的系统响应变得相对简杂的系统响应变得相对简单。单。在零状态初始条件下，时在零状态初始条件下，时域和复频域有如右表最基域和复频域有如右表最基本的对应关系：本的对应关系：2022-12-11（3 3）Multisim Multisim 用于系统模拟的基本方法用于系统模拟的基本方法 在零状态求出系统复频域的传输函数在零状态求出系统复频域的传输函数 (a)(a)由系统的微分方程经过拉斯变换求得。如：由系统的微分方程经过拉

4、斯变换求得。如：已知描述系统的微分方程为：已知描述系统的微分方程为：试求该系统的系统传输函数试求该系统的系统传输函数H(S)H(S)。解：将微分方程两边取拉斯变换得解：将微分方程两边取拉斯变换得)(3d)(d2)(2d)(d3d)(d22txttxtyttytty2332)()()()(3)(2)(2)(3)(22SSSSXSYSHSXSSXSYSSYSYS所以2022-12-11 (b)由时域系统的冲击响应求拉斯变换由时域系统的冲击响应求拉斯变换而得到。上题，应用时域求解微分方程，而得到。上题，应用时域求解微分方程，可得系统的冲击响应为：可得系统的冲击响应为：23322111)()()()(

5、)(22SSSSSthSHteethtt所以2022-12-11(c)对于具体电路，系统传输函数可以用零状态对于具体电路，系统传输函数可以用零状态下的复频域等效电路模型求得。下的复频域等效电路模型求得。试求下图所示电路的系统传输函数试求下图所示电路的系统传输函数H(S)R1R2CLX(t)Y(t)R1R2SCSLX(S)Y(S)1图图a 时域电路模型时域电路模型 图图b 复频域域电路模型复频域域电路模型2022-12-11 电路的零状态复频域模型如上图电路的零状态复频域模型如上图(b)，系统传输函数系统传输函数H(S)：110001.110)(101010101)()()()(11)(1111

6、11)(32421121211121212式式时时当当所以所以 SSSSHFCmHLkRRLRSRRCSRSSXSYSHSXSCRSLRRRSXSCSLRRSCSLRSY 2022-12-11 把传输函数化成把传输函数化成MultisimMultisim所需的标所需的标准形式准形式:(A)(A)算子算子S S 在分子的幂在分子的幂次不高于分母的幂次不高于分母的幂次。次。(B)(B)因需用积分器仿真，因需用积分器仿真，算子算子S S 应化成应化成1/S 1/S。(C)(C)分母的常数项化成分母的常数项化成1 1。21010010110)(10,10,102,101111111111111111)

7、()()(2741221111212112212121式式当当SSSSHFCmHLkRRSLCSCRCRSCRCRCRLSRSRRCRSSSLRSRRCSRSSXSYSH 2022-12-11运用运用MultisimMultisim的模拟器件库中的积分器、比例放大的模拟器件库中的积分器、比例放大器、加法器等模块组构系统模拟电路。应遵循以下器、加法器等模块组构系统模拟电路。应遵循以下几个原则几个原则:(1)(1)系统模拟电路输入端必用加法器模块对输入信号系统模拟电路输入端必用加法器模块对输入信号和反馈信号求和，加法器输出送积分器模块和反馈信号求和，加法器输出送积分器模块(2)(2)根据根据S S

8、 的最高幂次的最高幂次n n，取出，取出n n个积分器模块串接。个积分器模块串接。(3)(3)算子算子S S的系数使用比例放大器模块的系数使用比例放大器模块(4)(4)传输函数传输函数H(S)H(S)的分子是输出项，分子中各项比例放的分子是输出项，分子中各项比例放大器模块的输出用加法器求和后成为系统输出。分大器模块的输出用加法器求和后成为系统输出。分母是负反馈项，其系数正、负异号后送输入端加法母是负反馈项，其系数正、负异号后送输入端加法器。器。(5)(5)分母中为分母中为1 1的常数项不用任何运算模块的常数项不用任何运算模块2022-12-11 直接运用直接运用Multisim的模拟器件库中的

9、的模拟器件库中的传输函传输函数数模块进行系统模拟模块进行系统模拟:调用模拟器件库中的调用模拟器件库中的传输函传输函数数模块，按照式模块，按照式1 1设置分子分母相关参数。其中设置分子分母相关参数。其中B B5 5B B0 0是分母的各项系数，是分母的各项系数，A A5 5A A0 0是分子的各项系数。是分子的各项系数。2022-12-11二二、实验教材实验教材P147P147：图：图9-9 RC9-9 RC低通电路低通电路时域电路：时域电路：复频域电路：复频域电路：V2C1 F1 F1k 1k C V1(S)1k 1k V2(S)610S610S106262111()/()111()/()101030001RSCSCSCHSRRRSCSCSCSSS2022-12-11三三、实验教材实验教材P147P147：图：图9-10 9-10 二阶带通电路二阶带通电路时域电路：时域电路：复频域电路：复频域电路：LRV1V20.1 F5.6mH20211192()()1()3571.41.7857 103571.41V SRHSV SSLRSCSSSR20 V1(S)V2(S)710S35.610S2022-12-11