对于无限增长的信号,乘以e−σt后,满足狄利克雷条件(一个周期内间断点有限个,极值有限个)
F(eate− σt) = ∫−∞∞eate−σte−jωtdt=∫−∞∞eate−(σ+jω)tdt
令s=σ+jω,则有
∫−∞∞e−(s−a)tdt=s−a1
推广到一般形式
X(σ+jω)=∫−∞∞x(t)e− σte−jωtdt =∫−∞∞x(t)e−(σ+jω)tdt
X(s)=∫−∞∞x(t)e−stdt
对应的逆变换是:
x(t)e−σt=2π1∫−∞∞X(σ+jω)ejωtdω
x(t)=2π1∫−∞∞X(σ+jω)e(σ+jω)tdω
变换自变量,s=σ+jω,
x(t)=2πj1∫σ−j∞σ+j∞X(s)estds
傅里叶变换是把信号变成ejωt的线性组合,ω∈(−∞,∞)
拉普拉斯变换把信号变成est的线性组合,s∈(σ−jω,σ+jω), ω∈(−∞,∞)
在积分区间每一对正负频率ω的的分量e(σ+jω)t和e(σ−jω)t组成一个变幅的2eσtcosωt,振幅是πjX(s)dseσt,由于σ可正可负可零,所以比傅里叶变换中的等幅(σ=0)振荡信号更具有普遍性。
双边傅里叶变换
X(s)=∫−∞∞x(t)e−stdt
单边傅里叶变换的0-系统
X(s) = ∫0−∞x(t)e−stdt
收敛条件是绝对可积,对于单边信号而言,当t→∞时,若存在一个实数Real σ0使得极限为0,则拉普拉斯变换一定存在
∫0−∞∣x(t)e− σt∣dt<∞,σ∈R
x(t)e−σt=0,σ>σ0
这里σ的范围叫做收敛域ROC(Region of Convergence)
F(s) = L[f(t)] = ∫0∞f(t)e−stdt
af(t)f1(t)+f2(t)f(t−T)f(t)e−att→∞limf(t)t→0limf(t)∫0tf1(t−τ)f2(τ)=∫0tf1(t)f2(t−τ)⇒aF(s)⇒F1(s)+F2(s)⇒esTF(s)⇒F(s+a)⇒s→0limsF(s)⇒s→∞limsF(s)⇒F1(s)F2(s)
No. |
S域 |
时域 |
No. |
S域 |
时域 |
1 |
1 |
σ(t) |
9 |
s(s+a)a |
1−e−at |
2 |
1−e−Ts1 |
δT(t)=∑n=0∞δ(t−nT) |
10 |
(s+a)(s+b)b−a |
e−at−e−bt |
3 |
s1 |
1(t) |
11 |
s2+ω2ω |
sinωt |
4 |
s21 |
t |
12 |
s2+ω2s |
cos ωt |
5 |
s31 |
2t2 |
13 |
(s+a)2+ω2ω |
e−atsinωt |
6 |
sn+11 |
n!tn |
14 |
(s+a)2+ω2s+a |
e−atcosωt |
7 |
s+a1 |
e−at |
15 |
s−Tlna1 |
aTt |
8 |
(s+a)21 |
te−at |
|
|
|
ClearAll["Global`*"]
f1[t_] := DiracDelta[t];
LaplaceTransform[f1[t], t, s];
f2[t_] := Sum[DiracDelta[t - n*ts], {n, 0, Infinity}];
Assuming[ts > 0, LaplaceTransform[f2[t], t, s]];
f3[t_] := 1;
LaplaceTransform[f3[t], t, s];
f4[t_] := t;
LaplaceTransform[f4[t], t, s];
f5[t_] := t^2/2;
LaplaceTransform[f5[t], t, s];
f6[t_] := t^n/n!;
LaplaceTransform[f6[t], t, s] // FullSimplify;
f7[t_] := E^(-a*t);
LaplaceTransform[f7[t], t, s] // FullSimplify;
f8[t_] := t*E^(-a*t);
LaplaceTransform[f8[t], t, s] // FullSimplify;
f9[t_] := 1 - E^(-a*t);
LaplaceTransform[f9[t], t, s] // FullSimplify;
f10[t_] := E^(-a*t) - E^(-b*t);
LaplaceTransform[f10[t], t, s];
f11[t_] := Sin[\[Omega]*t];
LaplaceTransform[f11[t], t, s];
f12[t_] := Cos[\[Omega]*t];
LaplaceTransform[f12[t], t, s];
f13[t_] := E^(-a*t)*Sin[\[Omega]*t];
LaplaceTransform[f13[t], t, s];
f14[t_] := E^(-a*t)*Cos[\[Omega]*t];
LaplaceTransform[f14[t], t, s];
f15[t_] := a^(t/ts);
LaplaceTransform[f15[t], t, s];
F(s)=C′AI⋅RCs3+(A+1)s21=C′AI⋅s2(A+1+RCs)1=C′AI⋅(s2a+s(A+1+RCs)b+A+1+RCsc)
这里a, b, c应满足:
a(A+1+RCs)+bs+cs2=1
则有如下方程:
⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎧a(A+1)=1aRCs+bs=0cs2=0
解得:
⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎧a=A+11b=−A+1RCc=0
则
F(s)=C′AI⋅⎝⎜⎜⎛s2A+11−s(A+1+RCs)A+1RC⎠⎟⎟⎞
假设阶跃信号,Vin = A ⋅ heaviside(t),作用在带宽ωb单位增益运放,求解Vout
Vout(s)=ωb1s+11Vin(s)=ωb1s+11⋅Lp(A⋅heaviside(t))=(ωb1s+1)sA
Verror(s)=Vout(s)−Vin(s)=sA⎝⎜⎜⎜⎛ωb1s+11−1⎠⎟⎟⎟⎞
Verror(t) = Lp−1[Verror(s)]=−Ae−ωbt
假设斜坡信号,Vin=At,作用在带宽ωb单位增益运放,求解Vout
Vout(s)=ωb1s+11Vin(s)=ωb1s+11⋅Lp(At)=(ωb1s+1)s2A
Verror(s)=Vout(s)−Vin(s)=s2A⎝⎜⎜⎜⎛ωb1s+11−1⎠⎟⎟⎟⎞
Verror(t)=Lp−1[Verror(s)]=ωbA(e−ωbt−1)
假设正弦信号,Vin = Asin(ωst),作用在带宽ωb单位增益运放,求解Vout
Vout(s)=ωb1s+11Vin(s)=ωb1s+11⋅Lp(Asin(ωst)) =(ωb1s+1)(s2+ωs2)Aωs
Verror(s)=Vout(s)−Vin(s)=s2+ωs2Aωs(ωb1s+11−1)
Verror(t)=Lp−1[Verror(s)]=ωs2+ωb2−Aωsωb(e−ωbt−(ωbωssin(ωst)+cos(ωst)))