Nula v levé polorovině

Např. pro [Maple Math] , [Maple Math] a [Maple Math] dostaneme

> pp:=abs(subs({K=1/11,p1=-1000,p2=-100,p=sigma+I*omega},P));

[Maple Math]

V našem případě by mohl obvod realizující takovýto přenos vypadat například tak, jak je ukázáno na tomto obrázku.

[Maple OLE 2.0 Object]

Závislost přenosu na komplexním kmitočtu [Maple Math] je vynesena na následujícím obrázku. Pro větší dynamiku je přenos vykreslen v dB.

> Surface:=plot3d(20*log10(pp),omega=1..1000,sigma=-2000..500,style=patchnogrid,axes=box,orientation=[140,52],numpoints=1000):
curve_o:=[omega,0,20*log10(subs(sigma=0,pp))]:
B_o:=spacecurve(curve_o,omega=1..1000,axes=none,color=black,thickness=3):
display(Surface,B_o,labels=[omega,sigma,`log|pp|`],title=`Modul přenosu v závislosti na "kompexním kmitočtu" p`,labelfont=[HELVETICA,8],axesfont=[HELVETICA,8]);

[Maple Plot]

Tvar modulové charakteristiky opět dostaneme jako řez pro [Maple Math] tak, jak je zvýrazněno. Její průběh v logatirmickém měřítku kmitočtu je vynesen na dalším grafu. Je zde také fázová charaktristika, která má na první pohled nezvyklý tavar, který je dán poměrně blízkým umístěním pólu a nuly přenosu. (Fáze přenosu začíná na [Maple Math] , potom díky pólu přenosu klesá a dále vlivem nuly přenosu opět stoupá až na [Maple Math] ).

> plot(subs(sigma=0,pp),omega=10..5000,title=`Modulová charakteristika s lineárním měřítkem kmitočtu [dB]`,labels=[omega,`|pp|`],labelfont=[HELVETICA,8],axesfont=[HELVETICA,8],thickness=3);
semilogplot(20*log10(subs(sigma=0,pp)),omega=10..5000,title=`Modulová charakteristika s logaritmickým měřítkem kmitočtu [dB]`,labels=[omega,`log|pp|`],axes=FRAME,labelfont=[HELVETICA,8], axesfont=[HELVETICA,8],thickness=3);
semilogplot(180/Pi*argument(subs({K=1/11,p1=-1000,p2=-100,p=I*omega},P)),omega=5..5000,title=`Fázová charakteristika s logaritmickým měřítkem kmitočtu [deg]`,labels=[omega,`Arg(pp)`], axes=FRAME,labelfont=[HELVETICA,8], axesfont=[HELVETICA,8],thickness=3);

[Maple Plot]

[Maple Plot]

[Maple Plot]

Následuje výpočet odezvy obvodu na Dirakův impulz - impulzní charakteristika.

> pt:=invlaplace(P, p, t);
Re_pt:=evalc(Re(subs({K=1/11,p1=-1000,p2=-100},pt)));
Im_pt:=evalc(Im(subs({K=1/11,p1=-1000,p2=-100},pt)));
plot(subs({K=1/11,p1=-1000,p2=-100},pt),t=0.00001..0.05,title=`Impulzní charakteristika`,labelfont=[HELVETICA,8],axesfont=[HELVETICA,8],thickness=3);

[Maple Math]

[Maple Math]

[Maple Math]

[Maple Plot]

Je patrné, že ve výstupním signálem je opět Dirakův impulz, proto také není impulzní charakteristika vykreslena od [Maple Math] , kde výstup roste nadevšechny meze. To je pochopitelné, jelikož stupeň čitatele i jmenovatele přenosu je shodný. Ve skutečnosti však vlivem prarazitních kapacit a indukčností vodičů bude přenos vykazovat další póly právě v oblasti velmi vysokých kmitočtů a tudíž i odezva na nereálný vstupní signál (Diracův impulz) bude dávat na výstupu reálný signál. Toto je, jak jsme uvedli na začátku, pouze idealizovaný případ, ktrerý však pro oblasti relativně nízkých kmitočtů dává objektivní výsledky.

Daleko zajímavější je skutečnost, že poloha nuly přenosu neovlivní charakter časové odezvy [Maple Math] (exponenciální, kmitavá), ale v exponentu, který tento charakter určuje, je přítomný pouze pól přenosu. To je velmi důležité a vyplývá to z předchozího výkladu ( odezva.mws). Poloha nuly nemá tedy vliv na stabilitu pbvodu a tudíž se u stabilního systému může objevit jak v levé, tak i v pravé polorovině komplexní roviny, což si ukážeme dále.

Pro úplnost je zařazen i výpočet přechodové charakteristiky.

> pt:=invlaplace(P*1/p, p, t);
Re_pt:=evalc(Re(subs({K=1/11,p1=-1000,p2=-100},pt)));
Im_pt:=evalc(Im(subs({K=1/11,p1=-1000,p2=-100},pt)));
plot(subs({K=1/11,p1=-1000,p2=-100},pt),t=0..0.05,title=`Přechodová charakteristika`,labelfont=[HELVETICA,8],axesfont=[HELVETICA,8],thickness=3);

[Maple Math]

[Maple Math]

[Maple Math]

[Maple Plot]