作者wxes60711 (Cod)
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标题Re: [问题] 角频率 , 频率的关系
时间Mon Mar 24 02:37:34 2014
Q=CV
RC=(volt/A)(coulomb/volt)
=coulomb/A
=coulomb*sec/coulomb
=sec
所以RC的单位确实是秒!
至於原PO的问题:既然RC是秒,为什麽pole = 1/RC 的单位不是1/s而是rad/s?
我先说结论:原PO把Laplace和Fourier搞混了
(s平面) (jw axis)
就拿原PO的RC LPF来说
Transfer function T(s) = 1/(1+sRC) = 1/(1+s/wp)
其中wp=1/RC
现在问题来了~ 大家平常一直在喊的pole是啥?
是s=-wp吗?
还是s=wp?
这个地方普遍很多人都很容易搞混,答案应该是前者~
这是因为依照Laplace Transform的观点来说,pole的意义在於使T(s)=无限大
所以s=-wp可以使T(s)发散符合定义没问题~
接下来一定有人会问那这样为了使T(s)是unitless,s的单位不就是1/s吗?
这部分是小弟自己的见解,如有错请鞭XD
以做电路的角度来看Laplace,其目的就只是要看PZ的位置来判别这个系统的Stability,
如果硬要附加s这个parameter单位的话似乎有点牵强而且也没必要。
RC出来是一个"值",它当然也带有单位,
但是Laplace说穿了就只是得出s-domain transfer function然後找到PZ的位置。
PZ怎麽找? 就跟先前说的一样,在PZ会分别使T(s)发散或收敛至0。
所以s有没有单位根本不重要,你在乎的只是s要等於RC的乘积这个"量值"而已。
接下来是重点
找到PZ以後,会得到一个transfer function T(s)
然後要怎麽分析Frequency response呢?
这个时候有上过控制课的大大们应该都有听老师讲:把s=jw代换就好~
没错!就是这个步骤!这可以把Laplace转换到Fourier的频谱分析上!
换句话说就是把s-domain(已经确定PZ位置)转换到jw-axis上
所以应该是这样:
Laplace T(s) -------s=jw------>T(jw) Fourier
大家在讲的Bode plot就是Frequency response的一种表现,变数是"w"
这个"w"就是角频率(Radian Frequency) 单位为径度/秒 (rad/s)
让我们再看一次刚刚的式子,但是现在把s=jw带入
T(jw)=1/(1+jw/wp)
这时我们会说这个电路的"pole"在wp=1/RC,单位为rad/s
这个"pole"的说法其实不对,因为依据pole的定义我们不可能使它发散
在这点的值反而是-3dB呀!!
严谨的说法应该为 这个电路的"Corner frequency"在wp
(也有人称Pole/zero frequency)
这个corner frequency从字面上也看得出端倪,就是使|T(jw)|出现"明显转折"的位置~
回过来说,因为我们在处理电路的Frequency response时都是在w上做文章
所以这个corner frequency 就是指w=wp=1/RC!!
这个"w本身"就是个角频率变数(e^jwt=coswt+jsinwt by Euler)
而"wp"这个东西本身是"没有单位"的!!
它只是提供给w一个参考位置让w知道什麽时候会是-3dB
大家常常搞糊涂是因为课本每次都写wp=1/RC
才会以为RC的实际单位不应该是sec而忽略wp本身其实是不应该给它定义任何单位的
废话打得有点冗= ="
简单整理一下:
1.大家说的"这个电路的pole、zero在blablabla"
实际上是指"jw上的w"这个角频率变数,也就是corner frequency
(或pole/zero frequency)
2.pole、zero没有单位;Corner frequency(pole/zero frequency)有单位=rad/s
但是这个单位不是指1/(1+jw/wp)的wp(或是wz) (这两个本身也没单位)
而是w(念omega)本身的单位就是rad/s~
3.因为大家在做频率响应分析前的第一步都是先做T(s)来看PZ的位置
之後才换成jw去画bode plot,所以自然而然就会将w和s混为一谈
(大家都这样讲,所以也算是将错就错了)
4.讲这麽多,还不如去跑模拟比较实际,.ac直接给它下去就好了齁
会看PZ就够惹,没时间慢慢导T(s)了啦QQ
以上是小弟的浅见,因为数学不好只能如此解释(当然一定会有错XD)
如果能以此篇钓出板上各位先进大大的指导,也算是功德一件了XDDDD
※ 引述《hoochie (阿肥!!)》之铭言:
: 想请教一下 单位问题
: 一个RC电路 , 低通滤波器
: Vi ---- R -----------Vo
: |
: |
: C
: |
: |
: GND(接地)
: w=1/RC=2*pi*f ,
: RC的单位是'秒' , 那为什麽w的单位是 rad./秒
: 我知道rad.是没有单位的东西, 但是很直觉的用单位来看 1/RC应该等於f才对
: 我这中间的逻辑到底哪边出错了呢?
: 谢谢
--
※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc)
◆ From: 1.171.4.226
※ 编辑: wxes60711 来自: 1.171.4.226 (03/24 02:39)
1F:推 obov:这东西其实比较接近物理概念问题 03/24 03:59
2F:→ obov:单纯拿单位来看本来就容易混淆 单位跟定义是不一样的 03/24 03:59
没错~
s parameter本身就是个同时包含实数与虚数的复数
这个概念是我们为了计算方便而订出来的,跟自然界的关联(物理概念)其实很小
但是因为在电路的例子很常举这个RC一阶LPF的例子而忽略s是个复数
所以导致很多人容易先入为主的以为s的单位就是rad/s
之後就会觉得"疑?这跟RC的单位不一样呀!?"
然後就会有上一篇文章了XD
3F:推 jamtu:高手 03/24 05:00
4F:推 mos888tw:哇...这我也不懂耶 长知识 03/24 08:06
※ 编辑: wxes60711 来自: 140.113.218.19 (03/24 08:42)
5F:推 ShoeiX12: 03/24 11:12
6F:推 Charlie5566:有点概念了,先推,之後再慢慢咀嚼思考 , 感谢 03/24 12:56
7F:推 rogerham:那请问time constant Tao,是应该有单位吗? 03/24 12:58
8F:→ rogerham:因为我记得他是从wp转换而来的 03/24 12:59
time const有单位,就是秒
您应该是说T(s)=1/(1+stp)=1/(1+s/wp)里面为什麽tp和wp可以互换单位却不一致吧?
我认为在解读的时候是不应该把tp和wp当成是有"单位"的东西
假如现在的Transfer function变成是
T(s)=1/(1+s/(a+jb))
此时的wp=a+jb是一个复数,是有"大小"以及"相位"的一个东西
但是就我们以前学过的经验来看,omega(rad/s)和tao(s)就只是一个纯量(大小)
如此一来就跟前面那个例子有点矛盾了
所以我觉得大多数课本会这样写tp和wp是有点误导大家一般认知的time const和
pole frequency了~我觉得啦XD
9F:推 kinkipikachu: 感谢 大推 ~~ 长知识~~还要慢慢咀嚼~~ 03/24 13:10
※ 编辑: wxes60711 来自: 140.113.218.19 (03/24 14:05)
10F:推 rogerham:谢谢您的解释及看法! 03/24 21:07
11F:推 Baneling:推 03/24 23:42
12F:推 CaskY:强 03/25 10:55
13F:推 wuandy10:合理 推 03/25 20:00
14F:推 Charlie5566:这篇该m了吧 03/26 20:59