Tín Hiệu và Hệ Thống - Bài 1: Giới thiệu chung về tín hiệu và hệ thống pdf

Tín Hiệu và Hệ Thống
Bài 1: Giới thiệu chung về
tín hiệu và hệ thống
Đỗ Tú Anh

Bộ môn Điều khiển tự động, Khoa Điện


Bài 1- Nội dung chính
Nội dung chi tiết mơn học
Thơng tin môn học
Cách đánh giá, tài liệu học tập

Kiến thức cơ sở
Tổng quan về tín hiệu
Tổng quan về hệ thống
EE3000-Tín hiệu và hệ thống

2


Nội dung mơn học
Tuần 1-2

Ch1

Giới thiệu tín hiệu và hệ thống

Tuần 3-4

Ch2

Biểu diễn TH&HT trên miền thời gian

Tuần 5-7

Ch3

Chuỗi Fourier và phép biến đổi Fourier

Tuần 8-9

Ch4

Đáp ứng tần số và lọc tín hiệu

Tuần 10

Ch5

Trích mẫu và khơi phục tín hiệu

Tuần 11-12

Ch6

Phép biến đổi Laplace

Tuần 13-14

Ch7

Phép biến đổi Z

EE3000-Tín hiệu và hệ thống

3


Đánh giá điểm
10% Bài tập về nhà
Được giao sau mỗi chương
Bài tập tính tay
Bài tập với MATLAB

20% Kiểm tra giữa kỳ
90 phút, tự luận

70% Thi cuối kỳ
90 phút, tự luận

EE3000-Tín hiệu và hệ thống

4


Tài liệu học tập
Sách, giáo trình chính
B. P. Lathi, Signal Processing and Linear
Systems. Berkeley-Cambrigde, 1998.

Sách tham khảo
Hwei P. Hsu, Schaum’ s Outlines of
Signals and Systems. McGraw-Hill, 1995.

EE3000-Tín hiệu và hệ thống

5


Kiến thức cơ sở
Số phức

EE3000-Tín hiệu và hệ thống

6


Hằng đẳng thức lượng giác

EE3000-Tín hiệu và hệ thống

7


Tích phân bất định

EE3000-Tín hiệu và hệ thống

8

Tích phân bất định (tiếp)

EE3000-Tín hiệu và hệ thống

9


Vi phân

EE3000-Tín hiệu và hệ thống

10


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 tốn cơ bản
1.5 Một số dạng tín hiệu tiêu biểu
1.6 Hệ thống
1.7 Phân loại hệ thống
1.8 Mơ hình vào-ra
1.9 Ghép nối hệ thống-Sơ đồ khối
EE3000-Tín hiệu và hệ thống

11

Hệ thống viễn thông
Bộ thu điện thoại chuyển
âm thanh sang tín hiệu
điện để truyền tải

Truyền tải điện trên đường điện thoại

Tín hiệu điện được chuyển lại thành
âm thanh ở đầu kia
EE3000-Tín hiệu và hệ thống

12


Hệ thống điện
Mạch điện RC

EE3000-Tín hiệu và hệ thống

13


gió

EE3000-Tín hiệu và hệ thống

chuyển động

Hệ thống cơ khí

14


Khái niệm tín hiệu và hệ thống
Tín hiệu là một hàm biểu diễn một đại lượng vật lý

• Tín hiệu mang thông tin về diễn biến hay bản chất của một
hiện tượng

• Đối số (biến độc lập) của hàm là thời gian hoặc/và vị trí.
Trong chương trình, ta quan tâm đến những tín hiệu là hàm số
của thời gian, ví dụ x (t )
Hệ thống là một thiết bị, một q trình hay một thuật tốn
mà ứng với một tín hiệu vào x (t ) sẽ tạo ra tín hiệu ra y (t )

• Hệ thống là một ánh xạ giữa hàm vào (tín hiệu vào) và hàm ra
(tín hiệu ra)
x(t )
y (t )
Hệ thống
• Tốn tử T ( x(t )) = y (t )
EE3000-Tín hiệu và hệ thống

15


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 tốn cơ bản
1.5 Một số dạng tín hiệu tiêu biểu
1.6 Hệ thống
1.7 Phân loại hệ thống
1.8 Mơ hình vào-ra
1.9 Ghép nối hệ thống-Sơ đồ khối
EE3000-Tín hiệu và hệ thống

16


Liên tục/Gián đoạn
Tín hiệu liên tục là tín hiệu (hàm số) được xác định tại mọi giá
trị của thời gian t
Tín hiệu gián đoạn là tín hiệu (hàm số) được xác định chỉ tại
các giá trị gián đoạn của thời gian t

x(t0 ), x(t1 ),…, x(tn ),…

EE3000-Tín hiệu và hệ thống

⇒

x [ 0] , x [1] ,…, x [ n ] ,…

17

Tương tự/Rời rạc

Tín hiệu liên tục

Tín hiệu gián đoạn
EE3000-Tín hiệu và hệ thống

Tín hiệu số
18


Tuần hồn/Khơng tuần hồn
Tín hiệu x(t) đgl tuần hồn với chu kỳ T, nếu
x(t+T) = x(t) với mọi t
Số dương nhỏ nhất T đgl chụ kỳ cơ sở
Ví dụ

x(t ) = A cos(ωt + θ )

ω [rad/sec], θ [rad]
T=
f =

2π

ω

[sec]

1 ω

=
T 2π

EE3000-Tín hiệu và hệ thống

[Hz ]
19


Tuần hồn/Khơng tuần hồn
Tín hiệu x[n] đgl tuần hồn với chu kỳ N, nếu
x[n+N] = x[n] với mọi n
Số dương nhỏ nhất N đgl chụ kỳ cơ sở
Ví dụ

EE3000-Tín hiệu và hệ thống

N=3

20


Tuần hồn/Khơng tuần hồn

Khơng tuần hồn

Tín hiệu tuần hồn

Tín hiệu tuần hồn phải bắt đầu từ t = −∞.

EE3000-Tín hiệu và hệ thống

21


Ngồi ra
Tín hiệu nhân quả/tín hiệu phi nhân quả
x(t ) là tín hiệu nhân quả nếu nó khơng bắt đầu trước t=0, tức là

x(t ) = 0, t < 0
là tín hiệu phi nhân quả nếu nó bắt đầu trước t=0
là tín hiệu phản nhân quả nếu x(t ) = 0, t ≥ 0
Tín hiệu thực/tín hiệu phức

x(t )

là tín hiệu thực nếu giá trị của nó là một số thực
là tín hiệu phức nếu giá trị của nó là một số phức

x(t ) = x (t ) + jx (t )
1

2

trong đó x (t ) và x (t ) là các tín hiệu thực
1

EE3000-Tín hiệu và hệ thống

2

22


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 tốn cơ bản
1.5 Một số dạng tín hiệu tiêu biểu
1.6 Hệ thống
1.7 Phân loại hệ thống
1.8 Mơ hình vào-ra
1.9 Ghép nối hệ thống-Sơ đồ khối
EE3000-Tín hiệu và hệ thống

23


Kích cỡ của tín hiệu
Diện tích dưới tín hiệu = Kích cỡ tín hiệu?
Khoảng thời
gian
Độ lớn độ
Biên

EE3000-Tín hiệu và hệ thống

24

Năng lượng của tín hiệu
2
Năng lượng: diện tích dưới hàm x(t ) .

• Với tín hiệu liên tục
• Với tín hiệu gián đoạn

∞

E=
E=

∫ x(t )

−∞
∞

∑

n =−∞

∞
2

dt

E=

x [ n]

2

E=

∫

2

x(t ) dt

−∞
∞

∑

n =−∞

x [ n]

2

x(t )
Năng lượng hữu hạn
Biên độ của tín hiệu → 0 khi t → ∞

EE3000-Tín hiệu và hệ thống

25