1 спектральний метод

 

В основі цього методу лежить використання введеної в попередньому розділі передаточної функції кола . Якщо на вході лінійного чотириполюсника діє сигнал довільної форми у вигляді ЕРС , то, використовуючи спектральний метод, треба визначити спектральну щільність вхідного сигналу . Ця операція легко виконується за допомогою наступного виразу (1)

. (1)

 

Множенням на визначається спектральна щільність сигналу на виході чотириполюсника. Нарешті, застосування до множення оберненого перетворення Фур’є визначає вихідний сигнал у вигляді функції часу.

Таким чином, якщо вхідний сигнал записаний у вигляді інтегралу:

 

(2)

 

то вихідний сигнал можна подати в аналогічній формі

 

(3)

 

 

 

Рисунок -1 Контур інтегрування при t >0

 

Порівняння виразу (3) з (2) показує, що сигнал на виході лінійного кола можна отримати додаванням складових спектру вхідного сигналу, взятих з урахуванням . Іншими словами, передаточна функція кола є вагомою функцією, що визначає відносний вклад різних складових спектру в сигнал .

Відмічалось, що аналіз перехідних процесів значно спрощується при представленні як зовнішньої дії, так і передаточної функції у вигляді перетворень Лапласа. При цьому позначення передаточної функції можна зберегти попереднім, а змінити лише аргумент, так що перейде в . Функція переходить в . Перетворення Лапласа від функції часу в подальшому позначається символом . При цьому вираз (3) приводиться до вигляду

 

(4)

При замкнений контур інтегрування, створений додаванням дуги безкінечно великого радіусу в лівій півплощині (рис. 1),охоплює всі полюси підінтегральних функцій як , так і , завдяки чому має місце співвідношення

 

(5)

 

(тут - сума лишків/відрахувань(вычетов) в указаних полюсах).

При контур інтегрування лежить в правій півплощині, не має полюсів та інтеграл дорівнює нулю.

Показане на рисунку 1 розміщення полюсів функції (на уявній осі) відповідає ЕРС виду що існує при .

Тому обчислення інтеграла (5) зводиться до визначення лишків/відрахувань у полюсах підінтегральної функції. Подамо підінтегральну функцію виразу (5) у вигляді

(6)

 

В даному випадку знаменник знаходиться множенням множників виду , де - полюси не тільки функції , але і функції .

Тоді лишок/відрахування функції , що має в точці простий полюс (першої кратності), визначається за формулою

(7)

 

Якщо функція має в точці полюс кратності ( - ціле додатнє число), то

 

(8)

 

Методика використання контурних інтегралів для визначення деяких функцій, що грають велику роль в теорії перехідних процесів, в подальшому буде пояснена на прикладах.