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Digital Signal Processing

Z変換・デジタル信号システム解析

伝達関数 H(z) の係数を入力して極零点プロット・周波数応答・インパルス応答をリアルタイム計算。安定性を自動判定。

システム定義
プリセット
分子係数 b (b₀,b₁,…)
カンマ区切り、最大5係数
分母係数 a (a₀,a₁,…)
a₀=1推奨(正規化形式)
安定性判定
伝達関数プレビュー
DCゲイン [dB]
ピークゲイン [dB]
カットオフ [π rad]
極の数
零点の数
極零点プロット (Z平面)
インパルス応答 (32サンプル)
周波数応答(0 〜 π rad)

理論式

Z変換の定義(両側):

$$X(z) = \sum_{n=-\infty}^{\infty} x[n]\, z^{-n}$$

伝達関数:$H(z) = \dfrac{B(z)}{A(z)} = \dfrac{b_0 + b_1 z^{-1} + \cdots}{a_0 + a_1 z^{-1} + \cdots}$

DTFT との関係:$z = e^{j\omega}$ を代入すると $H(e^{j\omega})$ が周波数応答

双線形変換:$s = \dfrac{2}{T}\cdot\dfrac{z-1}{z+1}$(アナログ→デジタル変換)

応用: IIRフィルタ設計(Butterworth・Chebyshev)、振動データのデジタルフィルタリング、制御系のデジタル実装(z領域PID)、FFT前処理のウィンドウ関数設計など。

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