電路分析(交流電路、線性電路與暫態現象)

在圖(a)的RC低通濾波器,R = 1 kΩ、C = 1 µF。轉移函數 H(s) = Vout(s)/Vin(s) 的極點為下列哪一項?

RC低通濾波器與RC高通濾波器 (a) vin vout R C (b) vin vout C R H(s) = 1/(1 + sRC) H(s) = sRC/(1 + sRC)
RC低通濾波器與RC高通濾波器 · 在圖解集中查看
  1. As = −1,000 s⁻¹
  2. Bs = −159 s⁻¹
  3. Cs = −0.001 s⁻¹
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正確答案:A. s = −1,000 s⁻¹

解法1(由轉移函數):由分壓公式得 H(s) = (1/(sC))/(R + 1/(sC)) = 1/(1 + sRC),使分母為0的 s = −1/(RC) 即為極點。RC = 1×10³ × 1×10⁻⁶ = 1×10⁻³ s,因此極點為 s = −1,000 s⁻¹。解法2(與時間響應的對應):極點 s = −a 對應步級響應等的 e^(−at) 項,由RC電路的響應 e^(−t/RC) 可讀出極點為 −1/τ = −1/(1 ms)。極點的大小1,000 rad/s 就是截止角頻率,換成頻率約為159 Hz。

  • A. 正確。s = −1/(RC) = −1,000 s⁻¹。
  • B. 159 是截止頻率 1000/(2π) ≈ 159 Hz 的數值。s平面上的極點以角頻率的單位(s⁻¹ = rad/s)表示。
  • C. 0.001 是時間常數 RC = 1 ms 的值,極點是其倒數再加上負號。
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