Tín HiӋu và HӋ Thӕng Ĉӛ Tú Anh tuanhdo-ac@mail.hut.edu.vn Bӝ môn ĈiӅu khiӇn tӵ ÿӝng, Khoa ĈiӋn Bài 1: Giӟi thiӋu chung vӅ tín hiӋu và hӋ thӕng 2 Bài 1- Nӝi dung chính  Nӝi dung chi tiӃt môn hӑc  Thông tin môn hӑc  Cách ÿánh giá, tài liӋu hӑc tұp  KiӃn thӭc cѫ sӣ  Tәng quan vӅ tín hiӋu  Tәng quan vӅ hӋ thӕng EE3000-Tín hiӋu và hӋ thӕng 3 Nӝi dung môn hӑc Tuҫn 1-2 Ch1 Giӟi thiӋu tín hiӋu và hӋ thӕng Tuҫn 3-4 Ch2 BiӇu diӉn TH&HT trên miӅn thӡi gian Tuҫn 5-7 Ch3 Chuӛi Fourier và phép biӃn ÿәi Fourier Tuҫn 8-9 Ch4 Ĉáp ӭng tҫn sӕ và lӑc tín hiӋu Tuҫn 10 Ch5 Trích mүu và khôi phөc tín hiӋu Tuҫn 11-12 Ch6 Phép biӃn ÿәi Laplace Tuҫn 13-14 Ch7 Phép biӃn ÿәi Z EE3000 -Tín hiӋu và hӋ thӕng 4 Ĉánh giá ÿiӇm  10% Bài tұp vӅ nhà  Ĉѭӧc giao sau mӛi chѭѫng  Bài tұp tính tay  Bài tұp vӟi MATLAB  20% KiӇm tra giӳa kǤ  70% Thi cuӕi kǤ  90 phút, tӵ luұn  90 phút, tӵ luұn EE3000-Tín hiӋu và hӋ thӕng 5 Tài liӋu hӑc tұp  Sách, giáo trình chính B. P. Lathi, Signal Processing and Linear Systems. Berkeley-Cambrigde, 1998.  Sách tham khҧo Hwei P. Hsu, Schaum’ s Outlines of Signals and Systems. McGraw-Hill, 1995. EE3000-Tín hiӋu và hӋ thӕng 6 KiӃn thӭc cѫ sӣ  Sӕ phӭc EE3000 -Tín hiӋu và hӋ thӕng 7  Hҵng ÿҷng thӭc lѭӧng giác EE3000-Tín hiӋu và hӋ thӕng 8  Tích phân bҩt ÿӏnh EE3000-Tín hiӋu và hӋ thӕng 9  Tích phân bҩt ÿӏnh (tiӃp) EE3000 -Tín hiӋu và hӋ thӕng 10  Vi phân EE3000-Tín hiӋu và hӋ thӕng Chѭѫng 1: Giӟi thiӋu vӅ tín hiӋu và hӋ thӕng 11 EE3000-Tín hiӋu và hӋ thӕng 1.1 Khái niӋm tín hiӋu và hӋ thӕng 1.2 Phân loҥi tín hiӋu 1.3 Kích cӥ cӫa tín hiӋu 1.4 Mӝt sӕ phép toán cѫ bҧn 1.5 Mӝt sӕ dҥng tín hiӋu tiêu biӇu 1.6 HӋ thӕng 1.7 Phân loҥi hӋ thӕng 1.8 Mô hình vào-ra 1.9 Ghép nӕi hӋ thӕng-Sѫ ÿӗ khӕi HӋ thӕng viӉn thông Bӝ thu ÿiӋn thoҥi chuyӇn âm thanh sang tín hiӋu ÿiӋn ÿӇ truyӅn tҧi TruyӅn tҧi ÿiӋn trên ÿѭӡng ÿiӋn thoҥi Tín hiӋu ÿiӋn ÿѭӧc chuyӇn lҥi thành âm thanh ӣ ÿҫu kia 12 EE3000-Tín hiӋu và hӋ thӕng HӋ thӕng ÿiӋn 13 EE3000-Tín hiӋu và hӋ thӕng Mҥch ÿiӋn RC HӋ thӕng cѫ khí gió chuyӇn ÿӝng 14 EE3000-Tín hiӋu và hӋ thӕng Khái niӋm tín hiӋu và hӋ thӕng  Tín hiӋu là mӝt hàm biӇu diӉn mӝt ÿҥi lѭӧng vұt lý • Tín hiӋu mang thông tin vӅ diӉn biӃn hay bҧn chҩt cӫa mӝt hiӋn tѭӧng • Ĉӕi sӕ (biӃn ÿӝc lұp) cӫa hàm là thӡi gian hoһc/và vӏ trí. Trong chѭѫng trình, ta quan tâm ÿӃn nhӳng tín hiӋu là hàm sӕ cӫa thӡi gian, ví dө ( ) x t  HӋ thӕng là mӝt thiӃt bӏ, mӝt quá trình hay mӝt thuұt toán mà ӭng vӟi mӝt tín hiӋu vào sӁ tҥo ra tín hiӋu ra ( ) y t • HӋ thӕng là mӝt ánh xҥ giӳa hàm vào (tín hiӋu vào) và hàm ra (tín hiӋu ra) • Toán tӱ )())(( tytx T HӋ thӕng ( ) y t ( ) x t ( ) x t 15 EE3000-Tín hiӋu và hӋ thӕng 16 Chѭѫng 1: Giӟi thiӋu vӅ tín hiӋu và hӋ thӕng 1.1 Khái niӋm tín hiӋu và hӋ thӕng 1.2 Phân loҥi tín hiӋu 1.3 Kích cӥ cӫa tín hiӋu 1.4 Mӝt sӕ phép toán cѫ bҧn 1.5 Mӝt sӕ dҥng tín hiӋu tiêu biӇu 1.6 HӋ thӕng 1.7 Phân loҥi hӋ thӕng 1.8 Mô hình vào-ra 1.9 Ghép nӕi hӋ thӕng-Sѫ ÿӗ khӕi EE3000-Tín hiӋu và hӋ thӕng Liên tөc/Gián ÿoҥn  Tín hiӋu liên tөc là tín hiӋu (hàm sӕ) ÿѭӧc xác ÿӏnh tҥi mӑi giá trӏ cӫa thӡi gian t  Tín hiӋu gián ÿoҥn là tín hiӋu (hàm sӕ) ÿѭӧc xác ÿӏnh chӍ tҥi các giá trӏ gián ÿoҥn cӫa thӡi gian t > @ > @ > @ 0 1 ( ), ( ), , ( ), 0 , 1 , , , n x t x t x t x x x n! ! ! ! 17 EE3000-Tín hiӋu và hӋ thӕng Tѭѫng tӵ/Rӡi rҥc Tín hiӋu sӕ Tín hiӋu liên tөc Tín hiӋu gián ÿoҥn EE3000-Tín hiӋu và hӋ thӕng 18  Tín hiӋu x(t) ÿgl tuҫn hoàn vӟi chu kǤ T, nӃu x(t+T) = x(t) vӟi mӑi t Sӕ dѭѫng nhӓ nhҩt T ÿgl chө kǤ cѫ sӣ  Ví dө )cos()( T Z  t A tx ]sec[ 2 Z S T > @ Hz T f 2 1 S Z [rad] [rad/sec], T Z Tuҫn hoàn/Không tuҫn hoàn 19 EE3000-Tín hiӋu và hӋ thӕng  Tín hiӋu x[n] ÿgl tuҫn hoàn vӟi chu kǤ N, nӃu x[n+N] = x[n] vӟi mӑi n Sӕ dѭѫng nhӓ nhҩt N ÿgl chө kǤ cѫ sӣ  Ví dө N=3 EE3000-Tín hiӋu và hӋ thӕng Tuҫn hoàn/Không tuҫn hoàn 20 Không tuҫn hoàn Tín hiӋu tuҫn hoàn Tuҫn hoàn/Không tuҫn hoàn Tín hiӋu tuҫn hoàn phҧi bҳt ÿҫu tӯ .t f 21 EE3000-Tín hiӋu và hӋ thӕng Ngoài ra 22 EE3000-Tín hiӋu và hӋ thӕng  Tín hiӋu nhân quҧ/tín hiӋu phi nhân quҧ )(tx  là tín hiӋu nhân quҧ nӃu nó không bҳt ÿҫu trѭӟc t=0, tӭc là 0 ,0)(  ttx  là tín hiӋu phi nhân quҧ nӃu nó bҳt ÿҫu trѭӟc t=0 0 ,0)( t ttx  là tín hiӋu phҧn nhân quҧ nӃu  Tín hiӋu thӵc/tín hiӋu phӭc )(tx  là tín hiӋu thӵc nӃu giá trӏ cӫa nó là mӝt sӕ thӵc  là tín hiӋu phӭc nӃu giá trӏ cӫa nó là mӝt sӕ phӭc )()()( 21 tjxtxtx  trong ÿó )( 1 tx và )( 2 tx là các tín hiӋu thӵc 2323 Chѭѫng 1: Giӟi thiӋu vӅ tín hiӋu và hӋ thӕng 1.1 Khái niӋm tín hiӋu và hӋ thӕng 1.2 Phân loҥi tín hiӋu 1.3 Kích cӥ cӫa tín hiӋu 1.4 Mӝt sӕ phép toán cѫ bҧn 1.5 Mӝt sӕ dҥng tín hiӋu tiêu biӇu 1.6 HӋ thӕng 1.7 Phân loҥi hӋ thӕng 1.8 Mô hình vào-ra 1.9 Ghép nӕi hӋ thӕng-Sѫ ÿӗ khӕi EE3000-Tín hiӋu và hӋ thӕng Kích cӥ cӫa tín hiӋu Khoҧng thӡi gian Ĉӝ lӟn Biên ÿӝ DiӋn tích dѭӟi tín hiӋu = Kích cӥ tín hiӋu? 24 EE3000-Tín hiӋu và hӋ thӕng Năng lѭӧng cӫa tín hiӋu 2 ( )E x t dt f  f ³ • Vӟi tín hiӋu liên tөc Năng lѭӧng: diӋn tích dѭӟi hàm • Vӟi tín hiӋu gián ÿoҥn 2 ( )E x t dt f  f ³ > @ 2 ( ) .x t > @ 2 n E x n f f ¦ 2 n E x n f f ¦ Năng lѭӧng hӳu hҥn Biên ÿӝ cӫa tín hiӋu ĺ 0 khi t o f ( )x t 25 EE3000-Tín hiӋu và hӋ thӕng Công suҩt: trung bình cӫa năng lѭӧng theo thӡi gian • Vӟi tin hiӋu liên tөc • Vӟi tin hiӋu gián ÿoҥn 2 2 2 1 lim ( ) T T T P x t dt T of  ³ 2 2 2 1 lim ( ) T T T P x t dt T of  ³ > @ 2 1 lim 2 1 N N n N P x n N of   ¦ > @ 2 1 lim 2 1 N N n N P x n N of   ¦ Công suҩt cӫa tín hiӋu Công suҩt hӳu hҥn Tín hiӋu hoһc tuҫn hoàn hoһc ÿӅu ÿһn theo thӕng kê ( )x t 26 EE3000-Tín hiӋu và hӋ thӕng Năng lѭӧng/Công suҩt Tín hiӋu 0 P   f  Tín hiӋu năng lѭӧng: khi và chӍ khi (do ÿó ) 0 P 0 E   f - ví dө  Tín hiӋu công suҩt: khi và chӍ khi (do ÿó ) E f - ví dө  Không phҧi tín hiӋu năng lѭӧng cNJng nhѭ tín hiӋu công suҩt: khi cҧ E và P ÿӅu vô hҥn - ví dө 27 EE3000-Tín hiӋu và hӋ thӕng Năng lѭӧng/Công suҩt Tín hiӋu a) Vì biên ÿӝ cӫa tín hiӋu ĺ 0 khi ,t o f chӑn năng lѭӧng b) Biên ÿӝ cӫa tín hiӋu không ĺ 0 khi nhѭng tín hiӋu là tuҫn hoàn nên tӗn tҥi công suҩt ,t o f Xác ÿӏnh “sӕ ÿo” vӅ năng lѭӧng và công suҩt cӫa tín hiӋu 28 EE3000-Tín hiӋu và hӋ thӕng 29 Năng lѭӧng/Công suҩt Tín hiӋu  Ví dө: Công suҩt cӫa hàm sin T E dttx T P T T T T fo  fo ³ lim)( 1 lim 2 2 2 EE3000-Tín hiӋu và hӋ thӕng 3030 Chѭѫng 1: Giӟi thiӋu vӅ tín hiӋu và hӋ thӕng 1.1 Khái niӋm tín hiӋu và hӋ thӕng 1.2 Phân loҥi tín hiӋu 1.3 Kích cӥ cӫa tín hiӋu 1.4 Mӝt sӕ phép toán cѫ bҧn 1.5 Mӝt sӕ dҥng tín hiӋu tiêu biӇu 1.6 HӋ thӕng 1.7 Phân loҥi hӋ thӕng 1.8 Mô hình vào-ra 1.9 Ghép nӕi hӋ thӕng-Sѫ ÿӗ khӕi EE3000-Tín hiӋu và hӋ thӕng BiӃn ÿәi trên miӅn thӡi gian  Phép ÿҧo > @ x n  Lұt tín hiӋu quanh trөc tung ( ), x t   Phép dӏch Trên trөc hoành, dӏch sang phҧi khi a<0, dӏch sang trái khi a>0 ),( atx  > @ anx   Phép co giãn ),(atx > @ anx vӟi a>0 Trên trөc hoành, co chiӅu dài tín hiӋu khi a>1, giãn chiӅu dài tín hiӋu khi a<1 Ba phép biӃn ÿәi cѫ bҧn 31 EE3000-Tín hiӋu và hӋ thӕng Ĉҧo thӡi gian Phép ÿҧo 32 EE3000-Tín hiӋu và hӋ thӕng Dӏch thӡi gian TrӉ Vѭӧt 33 EE3000-Tín hiӋu và hӋ thӕng Chú ý: ngѭӧc vӟi trӵc quan Chú ý: không nhҩt thiӃt phҧi ÿӕi xӭng Nén lҥi Giãn ra Co giãn thӡi gian 34 EE3000-Tín hiӋu và hӋ thӕng 35 KӃt hӧp các phép toán  Phép toán tәng quát f(at-b) í có thӇ ÿѭӧc thӵc hiӋn theo hai cách 1. Dӏch f(t) bӣi b ÿӇ nhұn ÿѭӧc f(t-b) Sau ÿó co giãn f(t-b) bӣi a í tӭc là thay thӃ t bӣi at ÿӇ nhұn ÿѭӧc f(at-b) 2. Co giãn f(t) bӣi a ÿӇ nhұn ÿѭӧc f(at) Sau ÿó dͣch f(at) bӣi [b/a] í tӭc là thay thӃ t bӣi (t-[b/a]) ÿӇ nhұn ÿѭӧc f(at-b) í trong cҧ hai trѭӡng hӧp, nӃu a là sӕ âm, phép co giãn bao gӗm cҧ phép ÿҧo thӡi gian. EE3000-Tín hiӋu và hӋ thӕng 363636 Chѭѫng 1: Giӟi thiӋu vӅ tín hiӋu và hӋ thӕng 1.1 Khái niӋm tín hiӋu và hӋ thӕng 1.2 Phân loҥi tín hiӋu 1.3 Kích cӥ cӫa tín hiӋu 1.4 Mӝt sӕ phép toán cѫ bҧn 1.5 Mӝt sӕ dҥng tín hiӋu tiêu biӇu 1.6 HӋ thӕng 1.7 Phân loҥi hӋ thӕng 1.8 Mô hình vào-ra 1.9 Ghép nӕi hӋ thӕng-Sѫ ÿӗ khӕi EE3000-Tín hiӋu và hӋ thӕng 37 Tín hiӋu bѭӟc nhҧy ÿѫn vӏ  Tín hiӋu bѭӟc nhҧy ÿѫn vӏ  Tín hiӋu bѭӟc nhҧy ÿѫn vӏ ÿѭӧc dӏch không liên tөc tҥi t=0 EE3000-Tín hiӋu và hӋ thӕng 38 Tín hiӋu xung ÿѫn vӏ Ban ÿҫu diӋn tích Không phҧi hàm sӕ theo ÿӏnh nghƭa toán hӑc kinh ÿiӇn EE3000-Tín hiӋu và hӋ thӕng Xung ÿѭӧc dich 39 Tích chҩt lҩy mүu liên tөc tҥi t=0 )( t I )()0()()( ttt G I G I )0()()0()()( IGIGI ³ ³ f f f f dtttt liên tөc tҥi t=T )(t I )()()()( T t T T tt   G I G I )()()()()( TdtTtTTtt IGIGI   ³ ³ f f f f Các tính chҩt khác bҩt kǤ )(tx ³ f f  WWGW dtxtx )()()( EE3000-Tín hiӋu và hӋ thӕng 40 Tín hiӋu xung ÿѫn vӏ EE3000-Tín hiӋu và hӋ thӕng  Hàm suy rӝng: ÿѭӧc ÿӏnh nghƭa bӣi ҧnh hѭӣng cӫa nó tӟi mӝt hàm khác  Tín hiӋu xung ÿѫn vӏ: ÿѭӧc ÿӏnh nghƭa bӣi tính chҩt lҩy mүu cӫa nó  Quan hӋ giӳa xung ÿѫn vӏ và tín hiӋu bѭӟc nhҧy ÿѫn vӏ [...]... EE3000 -Tín hi u và h th ng EE3000 -Tín hi u và h th ng 6 6 EE3000 -Tín hi u và h th ng 7 8 EE3000 -Tín hi u và h th ng 9 EE3000 -Tín hi u và h th ng 10 EE3000 -Tín hi u và h th ng 11 EE3000 -Tín hi u và h th ng 12 EE3000 -Tín hi u và h th ng 13 Ch ng 1: Gi i thi u v tín hi u và h th ng 1.1 Khái ni m tín hi u và h th ng 1.2 Phân lo i tín hi u 1.3 Kích c c a tín hi u 1.4 M t s phép toán c b n 1.5 M t s d ng tín. .. các tín hi u vào và ra c a h là các tín hi u gián o n theo th i gian x n T EE3000 -Tín hi u và h th ng 28 H th ng gián o n ng t , ta c ng có khái ni m h th ng t EE3000 -Tín hi u và h th ng y n ng t và h th ng s 29 Các tính ch t c a h th ng Các tính ch t c a h th ng Tính tuy n tính: Th a mãn nguyên lý x p ch ng Nh : Tín hi u ra i mt Tính kh ngh ch th i i m t ch ph thu c vào tín hi u vào t i th i Tính... EE3000 -Tín hi u và h th ng 0 -0.5 -1.5 -2 0 0.5 1 1.5 2 t 2.5 3 3.5 4 54 EE3000 -Tín hi u và h th ng X lý nh Tín Hi u và H Th ng Ví d v tín hi u hai chi u Bài 2: Gi i thi u chung v tín hi u và h th ng Tú Anh tuanhdo-ac@mail.hut.edu.vn B môn EE3000 -Tín hi u và h th ng 55 i u khi n t ng, Khoa i n 1 Ch ng 1: Gi i thi u v tín hi u và h th ng H th ng H th ng i n- i n t : radio và vô tuy n, sonar và radar,... EE3000 -Tín hi u và h th ng c 14 (0) không EE3000 -Tín hi u và h th ng c nh ngh a 15 Xung Dirac áp ng quá f (t ) y (t ) H th ng T áp ng xung u vào 16 EE3000 -Tín hi u và h th ng u ra 17 EE3000 -Tín hi u và h th ng áp ng quá áp ng quá f (t ) H th ng T Tín hi u vào f(t) y (t ) Tín hi u ra y(t) Tích ch p EE3000 -Tín hi u và h th ng 18 EE3000 -Tín hi u và h th ng f(t) y(t) 19 áp ng quá áp ng quá -Ví d Tín hi... ph n g(t) và f(t) ch ng nhau i tích c a hai hàm này Di n tích tính t h p ng t nh tr ng g(t) và f(t) không ch ng nhau Di n tích d EE3000 -Tín hi u và h th ng 6 i tích c a hai hàm b ng 0 EE3000 -Tín hi u và h th ng 7 Tính tích ch p-Ví d 1 Tính tích ch p-Ví d 2 K t qu c a tích ch p (g m 5 kho ng) v i v i v i v i v i EE3000 -Tín hi u và h th ng 8 Tính tích ch p-Ví d 2 9 EE3000 -Tín hi u và h th ng Tính tích... p tính b ng tích ch p h(t ) 21 EE3000 -Tín hi u và h th ng 2.1.2 áp ng quá d 2.1.3 Các tính ch t h ( )e sk d H ( sk )e sk t 2.1.4 Ph 2.1.4 S H ( sk ) Tín hi u ra t ng H s co giãn ng trình vi phân kh i 2.2 Các h th ng LTI gián o n ak H ( sk )e sk t y (t ) k EE3000 -Tín hi u và h th ng 22 EE3000 -Tín hi u và h th ng 23 Tính nhân qu Tính nh H LTI liên t c không nh : Tín hi u ra ch ph thu c vào tín hi u vào... EE3000 -Tín hi u và h th ng 34 EE3000 -Tín hi u và h th ng 35 áp ng xung h(t) áp ng xung h(t) Ví d : Tìm áp ng xung B P Lathi S ki n 1 Ph và ng trình 2 Nghi m – bn là h s c a thành ph n b c n trong P(D) – yn(t) là t h p tuy n tính c a các ch c tr ng c a h v i các s ki n c tính c tính là và – Do ó 3 Xác nh c1 và c2 b ng cách l y o hàm và 4 Thay th s ki n – Gi i và và c 5 V y áp ng xung 36 EE3000 -Tín hi u và. .. EE3000 -Tín hi u và h th ng EE3000 -Tín hi u và h th ng 3 H th ng H th ng: là mô t toán h c m t quá trình th c, liên k t tín hi u vào (kích thích) v i tín hi u ra ( áp ng) M t h th ng c c tr ng b i m t toán t T làm nhi m v bi n i tín hi u vào thành tín hi u ra T ( x(t )) y (t ) x(t ) H th ng T y (t ) x n H th ng T y n y1 (t ) x1 (t ) H th ng T xn (t ) EE3000 -Tín hi u và h th ng ym (t ) 4 EE3000 -Tín hi u và. .. EE3000 -Tín hi u và h th ng Ch o nx n Không kh ngh ch o 31 EE3000 -Tín hi u và h th ng Ghép n i h th ng 1.1 Khái ni m tín hi u và h th ng 1.2 Phân lo i tín hi u N i ti p 1.3 Kích c c a tín hi u Song song 1.4 M t s phép toán c b n 1.5 M t s d ng tín hi u tiêu bi u 1.6 Tín hi u ch n/l K th p 1.7 H th ng 1.8 Phân lo i h th ng 1.9 Ghép n i h th ng-S EE3000 -Tín hi u và h th ng kh i 32 EE3000 -Tín hi u và h th... th c tính h( ) x(t )d K (t ) 24 EE3000 -Tín hi u và h th ng 25 Ghép song song Tính ch t k t h p c tính theo Tín hi u ra w(t ) h2 (t ) x(t ) h1 (t ) h2 (t ) x(t ) h1 (t ) h2 (t ) x(t ) h2 (t ) h1 (t ) x2 (t ) h2 (t ) h1 (t ) v(t ) h1 (t ) y (t ) c tính theo x(t ) h1 (t ) x(t ) * h2 (t ) x(t ) h1 (t ) h2 (t ) Tính ch t phân ph i Tính ch t giao hoán EE3000 -Tín hi u và h th ng tính EE3000 -Tín hi u và h