專家講解:電路設計中拉普拉斯變換的應用
發布時間:2015-03-24 責任編輯:sherry
【導讀】拉氏變換裏的S是(shi)複(fu)變(bian)函(han)數(shu)裏(li)最(zui)為(wei)基(ji)礎(chu)的(de)一(yi)個(ge)符(fu)號(hao),數(shu)學(xue)題(ti)做(zuo)了(le)這(zhe)麼(me)多(duo),考(kao)分(fen)也(ye)不(bu)低(di),但(dan)如(ru)果(guo)在(zai)多(duo)年(nian)的(de)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)中(zhong)用(yong)不(bu)上(shang)的(de)話(hua),豈(qi)不(bu)是(shi)對(dui)不(bu)起(qi)寶(bao)貴(gui)的(de)青(qing)春(chun)了(le)。
拉普拉斯變換是工程數學中常用的一種積分變換,又名拉氏變換。拉氏變換是一個線性變換,可將一個有引數實數t(t≥ 0)的函數轉換為一個引數為複數s的函數。拉氏變換英文名為Laplace Transform,為法國著名數學家拉普拉斯(Laplace,Pierre-Simon,marquisde)創立。主要運用於現代控製領域,和傅氏變換並稱為控製理論中的兩大變換。
拉氏變換裏的S是(shi)複(fu)變(bian)函(han)數(shu)裏(li)最(zui)為(wei)基(ji)礎(chu)的(de)一(yi)個(ge)符(fu)號(hao),數(shu)學(xue)題(ti)做(zuo)了(le)這(zhe)麼(me)多(duo),考(kao)分(fen)也(ye)不(bu)低(di),但(dan)如(ru)果(guo)在(zai)多(duo)年(nian)的(de)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)中(zhong)用(yong)不(bu)上(shang)的(de)話(hua),豈(qi)不(bu)是(shi)對(dui)不(bu)起(qi)寶(bao)貴(gui)的(de)青(qing)春(chun)了(le)。
要用好拉氏變換,先了解S的物理含義和其用途。信號分析有時域分析、頻域分析兩種,時域是指時間變化時,信號的幅值和相位隨時間變化的關係;頻域則是指頻率變化時,信號的幅值和相位隨時間變化的關係;而S則是連接時域與頻域分析的一座橋梁。
在電路中,用到的阻性用R表示;用到的感性特性和容性特性,分別用SL和1/SC表示,然後將其看成一個純粹的電阻,隻不過其阻值為SL(電感)和1/SC(電容);
其他特性(如開關特性)則均可通過畫出等效電路的方式,將一個複雜的特性分解成一係列阻性、感性、容性相結合的方式。並將其中的感性和容性分別用SL和1/SC表示。
然後,就可以用初中學過的電阻串、並聯阻抗計算的方式來進行分壓、分流的計算,這當然很簡單了。計算完後,最後一定會成一個如下四種之一的函數:
Vo=Vi(s)--------------------(1)
Io=Vi(s)--------------------(2)
Vo=Ii(s)--------------------(3)
Io=Ii(s) --------------------(4)
下一步,如果是做時域分析,則將S=d/dt代入上述1-4其中之一的式子中,隨後做微分方程的求解,則可求出其增益對時間的變化式 G(t);
而如果做的是頻域分析,則將S=jw代入上述1-4其中之一的式子中,隨後做複變函數方程的求解,則可求出其增益對時間的變化式 G(w)、和相位對頻率的變化式 θ(w);
至於求出來時域和頻域的特性之後,您再想把數據用於什麼用途,那就不是我能關心得了的了。
下麵舉一簡單例子說明。

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