सिग्नल और तंत्र: अभ्यास प्रश्न और परीक्षा प्रश्न

रैखिक काल-अपरिवर्ती तंत्रों से गुज़रते संतत और असतत संकेत: संवलन, आवेग और सोपान अनुक्रियाएँ, लाप्लास रूपांतर, आवृत्ति अनुक्रिया और फूरिए श्रेणी। परीक्षाओं में आरेख बनाना और छोटी गणनाएँ दोनों मिले-जुले आते हैं।

क्रैम पैक (PDF)सूत्र-पत्रक, विधि के चरण और पूरे हल सहित अभ्यास प्रश्न, प्रिंट करने के लिए तैयार।

इस कोर्स के विषय

  1. संवलन और LTI तंत्रअसतत संवलन · संतत संवलन · आवेग अनुक्रिया और फूरिए श्रेणीगणनाएँ
  2. लाप्लास रूपांतरसारणी युग्म और मान प्रमेय · आंशिक भिन्नों से प्रतिलोम रूपांतर · अवकल समीकरण और अंतरण फलनगणनाएँ
  3. सोपान अनुक्रियाप्रथम-कोटि तंत्र · द्वितीय-कोटि प्राचल · भौतिक तंत्र और डिज़ाइनगणनाएँ
  4. बोडे आरेख और सीमाएँफ़िल्टर और अनंतस्पर्शी · परिमाण और कला · स्थिरता सीमाएँगणनाएँ

सिग्नल और तंत्र के लिए परीक्षा सुझाव

  • संवलन करने से पहले संकेतों का आरेख बनाइए: अतिव्यापन आपको योग या समाकल की सीमाएँ बताता है।
  • किसी LTI तंत्र का निर्गत आरंभ-समयों के योग पर शुरू होता है और अंत-समयों के योग पर समाप्त होता है।
  • ज्यावक्रीय संकेत उसी आवृत्ति पर निकलता है, |H(jω)| से गुणित और ∠H(jω) से विस्थापित।

हल किए गए उदाहरण

संवलन और LTI तंत्रआसान
x[n]n−1041−32−234h[n]n−10311234

अनुक्रम x[n] = {4, −3, −2} और h[n] = {3, 1} दोनों n = 0 से शुरू होते हैं। संवलन y[n] = x[n] ∗ h[n] का नमूना y[1] ज्ञात कीजिए।

x[n] = {4, −3, −2}, n = 0…2h[n] = {3, 1}, n = 0…1

ज्ञात करें: y[1]

संकेत दिखाएँ
  1. y[n] = Σ x[k]·h[n − k]।
  2. n = 1 के लिए पद k = 0, 1 हैं।
  3. x[0]·h[1] + x[1]·h[0].
उत्तर और चरण-दर-चरण हल दिखाएँ

असतत संवलन: रैखिक काल-अपरिवर्ती तंत्र का निर्गत y[n] = Σk x[k]·h[n − k] है: h को उलटिए, उसे n से खिसकाइए, x के साथ नमूने-दर-नमूने गुणा कीजिए और जोड़िए। यदि x में nx से शुरू होने वाले Lx नमूने हैं और h में nh से शुरू होने वाले Lh नमूने हैं, तो y में nx + nh से शुरू होने वाले Lx + Lh − 1 नमूने होते हैं। y के सभी नमूनों का योग (Σx)·(Σh) के बराबर होता है। FIR फ़िल्टर y[n] = b₀x[n] + b₁x[n − 1] + … h[n] = bn के साथ एक संवलन है।

योग के पद

केवल वे k योगदान देते हैं जिनके लिए x[k] और h[n − k] दोनों मौजूद हैं।

x[0]·h[1] = 4·1 = 4
x[1]·h[0] = −3·3 = −9

जोड़ें

y[1] = −5

उत्तर

y[1] = −5
लाप्लास रूपांतरमध्यम
ReIm−5−10−15−20−25

F(s) = (s + 22)/(s² + 14s + 48)। इसका प्रतिलोम रूपांतर f(t) = A·e−6t + B·e−8t के रूप का है। आंशिक भिन्नों से गुणांक A ज्ञात कीजिए।

F(s) = (s + 22)/(s² + 14s + 48)

ज्ञात करें: A

संकेत दिखाएँ
  1. हर का गुणनखंड करें: s² + 14s + 48 = (s + 6)(s + 8)।
  2. कवर-अप नियम: A = [(s + 6)·F(s)], s = −6 पर।
  3. s = −6 पर: अंश 16, दूसरा गुणनखंड 2।
उत्तर और चरण-दर-चरण हल दिखाएँ

लाप्लास रूपांतर: F(s) = ∫₀∞ f(t)·e−st dt अवकलजों को s से गुणा में बदल देता है: ℒ{f′} = sF(s) − f(0), ℒ{f″} = s²F(s) − s·f(0) − f′(0)। मानक युग्म: 1 ↔ 1/s, e−at ↔ 1/(s + a), t·e−at ↔ 1/(s + a)², sin ωt ↔ ω/(s² + ω²), cos ωt ↔ s/(s² + ω²), और विस्थापन s → s + σ समय फलन को e−σt से गुणा करता है। परिमेय F(s) का प्रतिलोम लेने के लिए उसे आंशिक भिन्नों में बाँटें: सरल ध्रुव p का अवशेष A = [(s − p)·F(s)], s = p पर है। अंतिम मान प्रमेय: f(∞) = lims→0 s·F(s), केवल तभी मान्य जब s·F(s) के सभी ध्रुव बाएँ अर्ध-तल में हों। प्रारंभिक मान प्रमेय: f(0⁺) = lims→∞ s·F(s)।

हर का गुणनखंड करें

s² + 14s + 48 = (s + 6)(s + 8)
F(s) = A/(s + 6) + B/(s + 8)

कवर-अप नियम

(s + 6) से गुणा करें और s = −6 रखें: B-पद लुप्त हो जाता है।

A = (s + 22)/(s + 8) |s = −6 = 16/2 = 8

उत्तर

A = 8
(B = −7, इसलिए f(t) = 8·e−6t − 7·e−8t)

अभ्यास कैसे काम करता है

  • “इस कोर्स का अभ्यास करें” असली परीक्षा की तरह इसके सभी विषयों के प्रश्न मिलाकर देता है।
  • हर प्रश्न में नए मान होते हैं, इसलिए आप उत्तर नहीं बल्कि विधि सीखते हैं।
  • अटक गए? पहले एक छोटा संकेत खोलें, और पूरी व्याख्या तभी जब ज़रूरत हो।
  • मॉक परीक्षाओं में समय सीमा होती है और कोई संकेत नहीं मिलता; अंत में आपको अपना स्कोर और पूरी समीक्षा मिलती है।

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