电路第16章二端口网络.ppt

第16章 二端口（网络） 2. 两端口的等效电路 l 重点 3. 两端口的联接 1. 两端口的参数和方程 4. 两端口的特性阻抗 5. 回转器与负阻抗变换器 15.1 二端口概述 在工程实际中，研究信号及能量的传输和信号变换时， 经常碰到如下形式的电路。 放大器 A 滤波器 R CC 三极管 传输线 变压器 n1 1. 端口 port 端口由一对端钮构成，且满足 如下端口条件从一个端钮流 入的电流等于从另一个端钮流 出的电流。 N  u1 i1 i1 2. 二端口（two-port 当一个电路与外部电路通过两个端口连接时称此电路 为二端口网络。 N  u1 i1 i1i2 i2  u2 二端口网络与四端网络的关系 二端口 四端网络 N i1 i2 i3 i4 N  u1 i1 i1i2 i2  u2 3. 研究二端口网络的意义 （1）两端口应用很广，其分析方法易推广应用于n端口网络； （2）大网络可以分割成许多子网络（两端口）进行分析； （3）仅研究端口特性时，可以用二端口网络的电路模型进 行研究。 4. 分析方法 （1）分析前提讨论初始条件为零的无源二端口网络； （2）找出两个端口的电压、电流关系的独立网络方 程，这些方程通过一些参数来表示。 约定1. 讨论范围 线性 R、L、C、M与线性受控源 不含独立源 2. 参考方向如图 15.2 二端口的参数和方程 线性RLCM 受控源 i1 i2 i2 i1 u1 – u2 – 端口物理量4个 i1u1i2u2 端口电压电流有六种不同的方程来表示，即可用六套 参数描述二端口网络。 线性RLCM 受控源 i1 i2 i2 i1 u1 – u2 – 1. Y 参数和方程 采用相量形式正弦稳态。将两个端口各施加一电 压源，则端口电流可视为这些电压源的叠加作用产生。 N   即 Y 参数方程 （1）Y参数方程 写成矩阵形式为 Y参数值由内部参数及连接关系决定。 Y 参数矩阵. （2） Y参数的物理意义及计算和测定 自导纳 转移导纳 N  转移导纳 自导纳 N  Y → 短路导纳参数 Yb   Ya Yc 例1 解 求Y 参数。 例2 解 求Y 参数。 直接列方程求解 jL   R 上例中有 互易二端口四个参数中只有三个是独立的。 （3） 互易二端口满足互易定理 电路结构左右对称的一般为对称二端口。 上例中，YaYcY 时， Y11Y22Y Yb 对称二端口只有两个参数是独立的。 对称二端口是指两个端口电气特性上对称。结构不 对称的二端口，其电气特性可能是对称的，这样的二端 口也是对称二端口。 （4） 对称二端口 对称二端口 36 35   例 解 求Y 参数。为互易对称 两端口 2. Z 参数和方程 N   将两个端口各施加一电流源，则端口电压可视为这 些电流源的叠加作用产生。 即 Z 参数方程 （1）Z 参数方程 也可由Y 参数方程 即 得到Z 参数方程。其中  Y11Y22 –Y12Y21 其矩阵形式为 Z 参数矩阵 （2） Z 参数的物理意义及计算和测定 Z参数又称开路阻抗参数 转移阻抗 入端阻抗 入端阻抗 转移阻抗 N   互易二端口满足 对称二端口满足 并非所有的二端口均有Z,Y 参数。 （3） 互易性和对称性 注 Z   不存在 n1   Z   不存在 均不存在 例1 Zb   Za Zc 求Z参数 解法1 解法2列KVL方程 Zb   Za Zc  例2 求Z参数 解 列KVL方程 例2 求Z、Y参数 解 jL1   R1 R2 jL2 * * jM 3. T 参数和方程 定义 N   T 参数也称为传输参数 T 参数矩阵 注意符号 （1）T 参数和方程 （2） T 参数的物理意义及计算和测定 N   开路参数 短路参数 转移导纳 转移阻抗 转移电压比 转移电流比 由2得 将3代入1得 Y 参数方程 （3） 互易性和对称性 其中 互易二端口 对称二端口 例1 n1 i1 i2   u1 u2 即 例2   1 2 2 I1 I2 U1 U2 4. H 参数和方程 H 参数也称为混合参数，常用于晶体管等效电路。 1 H 参数和方程 矩阵形式 （2） H 参数的物理意义计算与测定 （3） 互易性和对称性 互易二端口 对称二端口 开路参数 电压转移比 入端阻抗 短路参数 输入阻抗 电流转移比 例   R1 R2 15.3 二端口的等效电路 一个无源二端口网络可以用一个简单的二端口等效模 型来代替，要注意的是 （1）等效条件等效模型的方程与原二端口网络的方 程相同； （2）根据不同的网络参数和方程可以得到结构完全不同 的等效电路； （3）等效目的是为了分析方便。 N   1. Z 参数表示的等效电路 方法一、直接由参数方程得到等效电路。   Z22   Z11  方法2采用等效变换的方法。   Z11－Z12 如果网络是互易的，上图变为T型等效电路。 2. Y 参数表示的等效电路 方法一、直接由参数方程得到等效电路。   Y11 Y22 方法2采用等效变换的方法。 －Y12   Y11＋Y12 Y22Y12 如果网络是互易的，上图变为型等效电路。 注 1 等效只对两个端口的电压，电流关系成立。对端 口间电压则不一定成立。 2 一个二端口网络在满足相同网络方程的条件下， 其等效电路模型不是唯一的； 3 若网络对称则等效电路也对称。 4 型和T 型等效电路可以互换，根据其它参数与 Y、Z参数的关系，可以得到用其它参数表示的型 和T 型等效电路。 例绘出给定的Y参数的任意一种二端口等效电路。 解 由矩阵可知 二端口是互易的。 故可用无源型二端口网络作为等效电路。 Yb   Ya Yc 通过型→T 型变换可得T 型等效电路。 16.5 二端口的联接 一个复杂二端口网络可以看作是由若干简单的二端 口 按某种方式联接而成，这将使电路分析得到简化； 1. 级联链联 T     T T   设 即 级联后 则 则 即 结论级联后所得复合二端口T 参数矩阵等于级联的二 端口T 参数矩阵相乘。上述结论可推广到n个二端 口级联的关系。 T     T T   注意 1 级联时T 参数是矩阵相乘的关系，不是对应元素相乘。 显然 2 级联时各二端口的端口条件不会被破坏。 例易求出   4 6 4 I1I2 U1 U2 4 4 6 T1T2T3 则 2. 并联 Y     Y   并联联接方式如下图。并联采用Y 参数方便。 Y     Y   并联后 可得 结论 二端口并联所得复合二端口的Y 参数矩阵 等于两个二端口Y 参数矩阵相加。 3. 串联 Z     Z   联接方式如图，采用Z 参数方便。 Z     Z   则 结论 串联后复合二端口Z 参数矩阵等于原二端口 Z 参数矩阵相加。可推广到n端口串联。