Tín Hiệu Hệ Thống Bài 2: Giới thiệu chung tín hiệu hệ thống Đỗ Tú Anh tuanhdo-ac@mail.hut.edu.vn Bộ môn Điều khiển tự động, Khoa Điện Chương 1: Giới thiệu tín hiệu hệ thống 1.1 Khái niệm tín hiệu hệ thống 1.2 Phân loại tín hiệu 1.3 Kích cỡ tín hiệu 1.4 Một số phép toán 1.5 Một số dạng tín hiệu tiêu biểu 1.6 Tín hiệu chẵn/lẻ 1.7 Hệ thống 1.8 Phân loại hệ thống 1.9 Ghép nối hệ thống-Sơ đồ khối EE3000-Tín hiệu hệ thống Hệ thống ƒ Hệ thống điện-điện tử: radio vô tuyến, sonar radar, định vị dẫn hướng, thiết bị sinh học, vệ tinh, theo dõi điều khiển súng (quân sự), v.v… ƒ Hệ thống khí: máy phân tích rung chấn, hệ thống giảm xóc, loa, máy đo gia tốc, v.v… ƒ Hệ thống chất lỏng, hệ thống nhiệt ƒ Hệ thống sinh học, hóa học, hạt nhân ƒ Hệ thống kinh tế, hệ thống công nghiệp ƒ… EE3000-Tín hiệu hệ thống Hệ thống ƒ Hệ thống: mô tả toán học trình thực, liên kết tín hiệu vào (kích thích) với tín hiệu (đáp ứng) ƒ Một hệ thống đặc trưng toán tử T làm nhiệm vụ biến đổi tín hiệu vào thành tín hiệu T ( x(t )) = y (t ) x(t ) Hệ thống T y (t ) x [ n] EE3000-Tín hiệu hệ thống y [ n] y1 (t ) x1 (t ) # xn (t ) Hệ thống T Hệ thống T # ym (t ) EE3000-Tín hiệu hệ thống 5 EE3000-Tín hiệu hệ thống 6 EE3000-Tín hiệu hệ thống EE3000-Tín hiệu hệ thống EE3000-Tín hiệu hệ thống EE3000-Tín hiệu hệ thống 10 Hệ tuyến tính/hệ phi tuyến Linear and nonlinear systems ƒ Hệ tuyến tính: thỏa mãn nguyên lý xếp chồng (superposition) T [ a1 x1 (t ) + a2 x2 (t ) ] = a1T [ x1 (t ) ] + a2T [ x2 (t ) ] – Tín hiệu vào tín hiệu ƒ Hệ phi tuyến: không thỏa mãn nguyên lý xếp chồng EE3000-Tín hiệu hệ thống 20 Hệ tuyến tính/hệ phi tuyến Linear and nonlinear systems – Điện trở, tụ điện Tuyến tính – Phi tuyến – y (t ) = x (t ) + Affine x(t ) Hệ tuyến tính w(t ) + y (t ) y0 (t ) EE3000-Tín hiệu hệ thống 21 Các ví dụ ƒ Khuếch đại lý tưởng ƒ Khuếch đại thực EE3000-Tín hiệu hệ thống 22 Các ví dụ ƒ Mạch điện tử với diode EE3000-Tín hiệu hệ thống 23 Các ví dụ ƒ Điều chế biên độ (Amplitude Modulation-AM) fc tần số sóng mang (tần số trạm radio) A số Tuyến tính EE3000-Tín hiệu hệ thống 24 Các ví dụ ƒ Điều chế tần số (Frequency Modulation-AM) fc tần số sóng mang (tần số trạm radio) A kf số Phi tuyến EE3000-Tín hiệu hệ thống 25 Hệ bất biến/phụ thuộc thời gian Time-invariant and Time-varying systems ƒ Hệ thống đgl bất biến theo thời gian tín hiệu vào bị dịch T (bất kỳ) đơn vị thời gian tín hiệu bị dịch T đơn vị thời gian EE3000-Tín hiệu hệ thống 26 Hệ bất biến/phụ thuộc thời gian Time-invariant and Time-varying systems ƒ Hệ thống bất biến theo thời gian Nếu T [ x(t ) ] = y (t ) T [ x(t − T ) ] = y (t − T ) (*) ƒ Một hệ thống không thỏa mãn (*) đgl phụ thuộc thời gian ƒ Ví dụ – , bi số bất biến – , bi hàm số thời gian phụ thuộc EE3000-Tín hiệu hệ thống 27 Hệ bất biến/phụ thuộc thời gian Time-invariant and Time-varying systems ƒ Điều chế biên độ (AM) ƒ Điều chế tần số (FM) EE3000-Tín hiệu hệ thống 28 Hệ liên tục/hệ gián đoạn Continuous-time and discrete-time systems ƒ Hệ thống đgl liên tục theo thời gian tín hiệu vào hệ tín hiệu liên tục theo thời gian x(t ) Hệ thống Liên tục y (t ) ƒ Hệ thống đgl gián đoạn theo thời gian tín hiệu vào hệ tín hiệu gián đoạn theo thời gian x [ n] Hệ thống gián đoạn y [ n] ™ Tương tự, ta có khái niệm hệ thống tương tự hệ thống số EE3000-Tín hiệu hệ thống 29 Các tính chất hệ thống ƒ Tính tuyến tính: Thỏa mãn nguyên lý xếp chồng ƒ Nhớ: Tín hiệu thời điểm t phụ thuộc vào tín hiệu vào thời điểm t ƒ Tính bất biến theo thời gian: Nếu T [ x(t ) ] = y (t ) T [ x(t − T ) ] = y (t − T ) ƒ Tính nhân quả: Tín hiệu thời điểm t phụ thuộc vào tín hiệu vào khứ ƒ Tính khả nghịch đảo (invertibility): Một hệ thống đgl khả nghịch đảo tín hiệu vào khôi phục cách từ tín hiệu x(t ) EE3000-Tín hiệu hệ thống Hệ thống y (t ) Hệ thống nghịch đảo x(t ) 30 Các tính chất hệ thống ƒ Tính khả nghịch đảo ƒ Ví dụ khác – y (t ) = x3 (t ), y (t ) = x(t + 1) + – y (t ) = x (t ), y (t ) = sin [ x(t ) ] – y [ n ] = nx [ n ] EE3000-Tín hiệu hệ thống Khả nghịch đảo Không khả nghịch đảo Không khả nghịch đảo 31 Chương 1: Giới thiệu tín hiệu hệ thống 1.1 Khái niệm tín hiệu hệ thống 1.2 Phân loại tín hiệu 1.3 Kích cỡ tín hiệu 1.4 Một số phép toán 1.5 Một số dạng tín hiệu tiêu biểu 1.6 Tín hiệu chẵn/lẻ 1.7 Hệ thống 1.8 Phân loại hệ thống 1.9 Ghép nối hệ thống-Sơ đồ khối EE3000-Tín hiệu hệ thống 32 Ghép nối hệ thống Nối tiếp Song song Kết hợp EE3000-Tín hiệu hệ thống Hồi tiếp 33 Ghép nối hệ thống ƒ Mạch RC Mô hình vào ra: PTVP tuyến tính hệ số EE3000-Tín hiệu hệ thống 34 [...]...EE3000 -Tín hiệu và hệ thống 11 EE3000 -Tín hiệu và hệ thống 12 EE3000 -Tín hiệu và hệ thống 13 14 Chương 1: Giới thiệu về tín hiệu và hệ thống 1.1 Khái niệm tín hiệu và hệ thống 1 .2 Phân loại tín hiệu 1.3 Kích cỡ của tín hiệu 1.4 Một số phép toán cơ bản 1.5 Một số dạng tín hiệu tiêu biểu 1.6 Tín hiệu chẵn/lẻ 1.7 Hệ thống 1.8 Phân loại hệ thống 1.9 Ghép nối hệ thống- Sơ đồ khối EE3000 -Tín hiệu và hệ thống. .. EE3000 -Tín hiệu và hệ thống Khả nghịch đảo Không khả nghịch đảo Không khả nghịch đảo 31 Chương 1: Giới thiệu về tín hiệu và hệ thống 1.1 Khái niệm tín hiệu và hệ thống 1 .2 Phân loại tín hiệu 1.3 Kích cỡ của tín hiệu 1.4 Một số phép toán cơ bản 1.5 Một số dạng tín hiệu tiêu biểu 1.6 Tín hiệu chẵn/lẻ 1.7 Hệ thống 1.8 Phân loại hệ thống 1.9 Ghép nối hệ thống- Sơ đồ khối EE3000 -Tín hiệu và hệ thống 32 Ghép nối hệ. .. niệm hệ thống tương tự và hệ thống số EE3000 -Tín hiệu và hệ thống 29 Các tính chất của hệ thống ƒ Tính tuyến tính: Thỏa mãn nguyên lý xếp chồng ƒ Nhớ: Tín hiệu ra ở thời điểm t chỉ phụ thuộc vào tín hiệu vào tại thời điểm t ƒ Tính bất biến theo thời gian: Nếu T [ x(t ) ] = y (t ) thì T [ x(t − T ) ] = y (t − T ) ƒ Tính nhân quả: Tín hiệu ra ở thời điểm t chỉ phụ thuộc vào tín hiệu vào ở hiện tại và quá... chế tần số (FM) EE3000 -Tín hiệu và hệ thống 28 Hệ liên tục /hệ gián đoạn Continuous-time and discrete-time systems ƒ Hệ thống đgl liên tục theo thời gian nếu các tín hiệu vào và ra của hệ là các tín hiệu liên tục theo thời gian x(t ) Hệ thống Liên tục y (t ) ƒ Hệ thống đgl gián đoạn theo thời gian nếu các tín hiệu vào và ra của hệ là các tín hiệu gián đoạn theo thời gian x [ n] Hệ thống gián đoạn y [ n]... hai tính chất –Tính cộng (Additivity) –Tính đồng nhất (Homogeneity) EE3000 -Tín hiệu và hệ thống 19 Hệ tuyến tính /hệ phi tuyến Linear and nonlinear systems ƒ Hệ tuyến tính: thỏa mãn nguyên lý xếp chồng (superposition) T [ a1 x1 (t ) + a2 x2 (t ) ] = a1T [ x1 (t ) ] + a2T [ x2 (t ) ] – Tín hiệu vào là 0 thì tín hiệu ra là 0 ƒ Hệ phi tuyến: không thỏa mãn nguyên lý xếp chồng EE3000 -Tín hiệu và hệ thống 20 ... EE3000 -Tín hiệu và hệ thống 20 Hệ tuyến tính /hệ phi tuyến Linear and nonlinear systems – Điện trở, tụ điện Tuyến tính – Phi tuyến – y (t ) = 3 x (t ) + 4 Affine x(t ) Hệ tuyến tính w(t ) + y (t ) y0 (t ) EE3000 -Tín hiệu và hệ thống 21 Các ví dụ ƒ Khuếch đại lý tưởng ƒ Khuếch đại thực EE3000 -Tín hiệu và hệ thống 22 Các ví dụ ƒ Mạch điện tử với diode EE3000 -Tín hiệu và hệ thống 23 Các ví dụ ƒ Điều chế biên... các hệ nhân quả ƒ Hệ phi nhân quả (hệ tiên đoán): không phải hệ nhân quả EE3000 -Tín hiệu và hệ thống 17 Hệ nhân quả /hệ phi nhân quả Causal and noncausal systems ƒ Hệ phi nhân quả Đáp ứng xuất hiện trước kích thích ƒ Không thực hiện được hệ thống trong thời gian thực ƒ Phải làm trễ để hệ thành nhân quả EE3000 -Tín hiệu và hệ thống 18 Hệ tuyến tính /hệ phi tuyến Linear and nonlinear systems ƒ Hệ tuyến tính:... ƒ Tính khả nghịch đảo (invertibility): Một hệ thống đgl khả nghịch đảo nếu tín hiệu vào có thể được khôi phục một cách duy nhất từ tín hiệu ra x(t ) EE3000 -Tín hiệu và hệ thống Hệ thống y (t ) Hệ thống nghịch đảo x(t ) 30 Các tính chất của hệ thống ƒ Tính khả nghịch đảo ƒ Ví dụ khác – y (t ) = x3 (t ), y (t ) = 2 x(t + 1) + 3 2 – y (t ) = x (t ), y (t ) = sin [ x(t ) ] – y [ n ] = nx [ n ] EE3000 -Tín. .. là hằng số Tuyến tính EE3000 -Tín hiệu và hệ thống 24 Các ví dụ ƒ Điều chế tần số (Frequency Modulation-AM) fc là tần số sóng mang (tần số trạm radio) A và kf là hằng số Phi tuyến EE3000 -Tín hiệu và hệ thống 25 Hệ bất biến/phụ thuộc thời gian Time-invariant and Time-varying systems ƒ Hệ thống đgl bất biến theo thời gian nếu tín hiệu vào bị dịch đi T (bất kỳ) đơn vị thời gian thì tín hiệu ra cũng bị dịch... 15 Hệ có nhớ /hệ không nhớ Systems with memory and without memory ƒ Hệ không nhớ (hệ tĩnh): giá trị của tín hiệu ra ở thời điểm t0 (bất kỳ) chỉ phụ thuộc vào giá trị của tín hiệu vào tại t0 – Ví dụ: Điện trở lý tưởng v(t0 ) = Ri (t0 ) ƒ Hệ có nhớ (hệ động): giá trị của tín hiệu ra ở thời điểm t0 (bất kỳ) phụ thuộc vào cả các giá trị khác, ngoài giá trị tại t0, của tín hiệu vào – Các giá trị tín hiệu vào ... hiệu hệ thống 6 EE3000 -Tín hiệu hệ thống EE3000 -Tín hiệu hệ thống EE3000 -Tín hiệu hệ thống EE3000 -Tín hiệu hệ thống 10 EE3000 -Tín hiệu hệ thống 11 EE3000 -Tín hiệu hệ thống 12 EE3000 -Tín hiệu hệ thống. .. 1: Giới thiệu tín hiệu hệ thống 1.1 Khái niệm tín hiệu hệ thống 1 .2 Phân loại tín hiệu 1.3 Kích cỡ tín hiệu 1.4 Một số phép toán 1.5 Một số dạng tín hiệu tiêu biểu 1.6 Tín hiệu chẵn/lẻ 1.7 Hệ thống. .. 1: Giới thiệu tín hiệu hệ thống 1.1 Khái niệm tín hiệu hệ thống 1 .2 Phân loại tín hiệu 1.3 Kích cỡ tín hiệu 1.4 Một số phép toán 1.5 Một số dạng tín hiệu tiêu biểu 1.6 Tín hiệu chẵn/lẻ 1.7 Hệ thống