二端口網(wǎng)絡(luò)課件

第13章二端口網(wǎng)絡(luò)§13-1二端口網(wǎng)絡(luò)的基本概念§13-2二端口網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)和方程§13-3二端口網(wǎng)絡(luò)的等效電路§13-4二端口網(wǎng)絡(luò)的連接§13-5回轉(zhuǎn)器和負(fù)阻抗變換器第13章二端口網(wǎng)絡(luò)重點內(nèi)容

1.二端口的Y、Z、T（A）、H等參數(shù)矩陣以及它們之間的相互關(guān)系。

2.二端口的連接和等效電路。13.1二端口網(wǎng)絡(luò)在工程實際中，研究信號及能量的傳輸和信號變換時，經(jīng)常碰到涉及兩對端子的電路。放大器濾波器RCC放大器反饋網(wǎng)絡(luò)三極管傳輸線變壓器n:1這類電路，感興趣的是兩對端子1.端口端口由一對端鈕構(gòu)成，且滿足如下端口條件：從一個端鈕流入的電流等于從另一個端鈕流出的電流。N+u1i1i12.二端口當(dāng)一個電路與外部電路通過兩個端口連接時稱此電路為二端口網(wǎng)絡(luò)。N+u1i1i1i2i2+u2二端口網(wǎng)絡(luò)與四端網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系二端口四端網(wǎng)絡(luò)

Ni1i2i3i4N+u1i1i1i2i2+u2注意二端口的兩個端口間若有外部連接，則可能會破壞原二端口的端口條件。1-1’2-2’是二端口3-3’4-4’不是二端口，是四端網(wǎng)絡(luò)Ni1i1i2i211’22’Ri1i2i33’44’3.研究二端口網(wǎng)絡(luò)的意義兩端口的分析方法易推廣應(yīng)用于n端口網(wǎng)絡(luò)；大網(wǎng)絡(luò)可以分割成許多子網(wǎng)絡(luò)（兩端口）進(jìn)行分析；僅研究端口特性時，可以用二端口網(wǎng)絡(luò)的電路模型進(jìn)行研究。4.分析方法分析前提：討論初始條件為零的線性無源二端口網(wǎng)絡(luò)（電阻、電容、電感、線性受控源）；找出兩個端口的電壓、電流關(guān)系的獨立網(wǎng)絡(luò)方程，這些方程通過一些參數(shù)來表示。1.討論范圍：線性

R、L、C、M與線性受控源，不含獨立源。2.端口電壓、電流的參考方向如圖13.2二端口的方程和參數(shù)線性RLCM受控源i1i2i2i1u1+–u2+–約定YZTH+-+-線性無源一、Y參數(shù)和方程12令+-+-線性無源稱為Y參數(shù)矩陣矩陣形式端口電流可視為共同作用產(chǎn)生。Y參數(shù)的實驗測定+-線性無源+-線性無源Y

短路導(dǎo)納參數(shù)驅(qū)動點輸入導(dǎo)納驅(qū)動點輸入導(dǎo)納轉(zhuǎn)移導(dǎo)納轉(zhuǎn)移導(dǎo)納Y參數(shù)值由內(nèi)部元件參數(shù)及連接關(guān)系決定。例1.

求Y參數(shù)。解：

Yb++

Ya

Yc

Yb+

Ya

Yc

Yb+

Ya

Yc方法一：分開求解，基于兩個不同的電路求解。方法二：整體法

Yb++

Ya

Yc系數(shù)矩陣就是Y矩陣列KCL方程方法三：利用結(jié)點電壓法(最簡單）

Yb++

Ya

Yc互易二端口例1中有由線性R\L(M)\C構(gòu)成的無源二端口，都是互易二端口互易二端口(滿足互易定理)注意互易二端口四個參數(shù)中只有三個是獨立的。例1中，Ya=Yc=Y

時，Y11=Y22=Y+Yb對稱二端口只有兩個參數(shù)是獨立的。備注：對稱二端口是指兩個端口電氣特性上對稱。電路結(jié)構(gòu)左右對稱的一般為對稱二端口。結(jié)構(gòu)不對稱的二端口，其電氣特性可能是對稱的，這樣的二端口也是對稱二端口。對稱二端口（電氣對稱）對稱二端口注意例2解求圖示兩端口的Y

參數(shù)。36315++為互易對稱兩端口對稱二端口（電氣對稱），但結(jié)構(gòu)不對稱36315++un1un2另解：例3求所示電路的Y參數(shù)

解一

Yb+

Ya

Yb+

Ya

Yb++

Ya解二

Yb++

Ya非互易二端口網(wǎng)絡(luò)（網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部有受控源）四個參數(shù)獨立。一步到位例4:求如圖所示二端口Y參數(shù)矩陣。解:用電流源置換兩個端口列結(jié)點電壓方程上式的系數(shù)矩陣就是所求Y

參數(shù)矩陣：1I&2I&L1C2CR-+1U&-+2U&2.Z參數(shù)和方程將兩個端口各施加一電流源，則端口電壓可視為電流源單獨作用時產(chǎn)生的電壓之和。即：Z

參數(shù)方程

Z

參數(shù)方程++N也可由Y參數(shù)方程即：得到Z

參數(shù)方程。其中

=Y11Y22–Y12Y21其矩陣形式為：++NZ

參數(shù)矩陣

Z

參數(shù)的物理意義及計算和測定Z開路阻抗參數(shù)轉(zhuǎn)移阻抗輸入阻抗輸入阻抗轉(zhuǎn)移阻抗有三個獨立參數(shù)對稱二端口滿足:互易性和對稱性例1求圖示兩端口的Z參數(shù)。

Zb

Za

Zc++互易二端口滿足:有二個獨立參數(shù)解法1：分開求解

Zb

Za

Zc++解法2整體法，列KVL方程：

Zb

Za

Zc++例2解列KVL方程：求圖示兩端口的Z參數(shù)。+

Zb

Za

Zc++例3求兩端口Z、Y參數(shù)解+**jL1jL2jM+–R1R2并非所有的二端口均有Z、Y

參數(shù)。

不存在注意Z++

不存在均不存在Z++**n:1+_u1+_u2i1i2定義：

T

參數(shù)也稱為傳輸參數(shù)，反映輸入和輸出之間的關(guān)系。T

參數(shù)矩陣注意負(fù)號

T

參數(shù)和方程++N注意3.T參數(shù)方程

T

參數(shù)的物理意義及計算和測定開路參數(shù)短路參數(shù)轉(zhuǎn)移導(dǎo)納轉(zhuǎn)移阻抗轉(zhuǎn)移電壓比轉(zhuǎn)移電流比++N由Y參數(shù)方程,求T傳輸參數(shù)方程N011’22’由Y參數(shù)的第二式,得將上式代入Y參數(shù)的第一式,得互易性和對稱性其中

互易二端口：對稱二端口:例1即**n:1+_u1+_u2i1i2122++例24.H

參數(shù)和方程H

參數(shù)也稱為混合參數(shù)，常用于晶體管等效電路。

H參數(shù)和方程矩陣形式:

H

參數(shù)的物理意義計算與測定互易性和對稱性

互易二端口：對稱二端口:開路參數(shù)電壓轉(zhuǎn)移比入端導(dǎo)納短路參數(shù)輸入阻抗電流轉(zhuǎn)移比例求圖示兩端口的H

參數(shù)。

R1

R2++三極管:+-小結(jié)1.為什么用這么多參數(shù)表示（互換表13-1）（1）為描述電路方便，測量方便。（2）有些電路只存在某幾種參數(shù)。2.可用不同的參數(shù)表示以不同的方式連接的二端口。3.線性無源二端口4.含有受控源的電路有四個獨立參數(shù)。13.3二端口的等效電路一個無源二端口網(wǎng)絡(luò)可以用一個簡單的二端口等效模型來代替，要注意的是：等效條件：等效模型的方程與原二端口網(wǎng)絡(luò)的方程相同；根據(jù)不同的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)和方程可以得到結(jié)構(gòu)完全不同的等效電路；等效目的是為了分析方便。1.Z

參數(shù)表示的等效電路方法1、直接由參數(shù)方程得到等效電路。++N++

Z22++

Z11+方法2：采用等效變換的方法。如果網(wǎng)絡(luò)是互易的，上圖變?yōu)門型等效電路。++

Z11－Z122.Y參數(shù)表示的等效電路方法1、直接由參數(shù)方程得到等效電路。++

Y11

Y22方法2：采用等效變換的方法。如果網(wǎng)絡(luò)是互易的，上圖變?yōu)樾偷刃щ娐贰?/p>

－Y12

Y11＋Y12

Y22+Y12++

－Y12

Y11＋Y12

Y22+Y12++A.當(dāng)無受控源時,二端口有三個獨立參數(shù)用具有三個不同的阻抗或?qū)Ъ{構(gòu)成等效電路YaYbYc11’22’ZaZbZc11’22’從電路類型去看YaYbYc11’22’1.型等效電路中參數(shù)(Ya,Yb,Yc)的求得注意:其他非Y參數(shù)方程,可將其化為Y參數(shù)方程.ZaZbZc11’22’2.T型等效電路中參數(shù)(Za,Zb,Zc)的求得其他非Z參數(shù)方程,可將其化為Z參數(shù)方程.注意:B.當(dāng)有受控源時,二端口有四個獨立參數(shù)1.型+壓控流源YaYbYc122’2.T型+流控壓源ZaZbZc11’22’-+等效只對兩個端口的電壓，電流關(guān)系成立。對端口間電壓則不一定成立。一個二端口網(wǎng)絡(luò)在滿足相同網(wǎng)絡(luò)方程的條件下，其等效電路模型不是唯一的；若網(wǎng)絡(luò)對稱則等效電路也對稱。型和T

型等效電路可以互換，根據(jù)其它參數(shù)與Y、Z參數(shù)的關(guān)系，可以得到用其它參數(shù)表示的型和T

型等效電路。注意例繪出給定的Y參數(shù)的任意一種二端口等效電路解由矩陣可知：

二端口是互易的。故可用無源型二端口網(wǎng)絡(luò)作為等效電路。通過型→T

型變換可得T型等效電路。

Yb++

Ya

Yc13.4二端口的連接一個復(fù)雜二端口網(wǎng)絡(luò)可以看作是由若干簡單的二端口按某種方式連接而成，這將使電路分析得到簡化。1.級聯(lián)(鏈聯(lián))++TP1++P2++設(shè)即級聯(lián)后則則即：++TP1++P2++級聯(lián)后所得復(fù)合二端口T

參數(shù)矩陣等于級聯(lián)的二端口T

參數(shù)矩陣相乘。上述結(jié)論可推廣到n個二端口級聯(lián)的關(guān)系。結(jié)論注意級聯(lián)時T

參數(shù)是矩陣相乘的關(guān)系，不是對應(yīng)元素相乘。顯然級聯(lián)時各二端口的端口條件不會被破壞。例T1T2T3求兩端口的T參數(shù)。464++解446易求出則T1T2T34462.并聯(lián)P1++++P2++端口條件沒被破壞的情況下，采用Y

參數(shù)分析并聯(lián)Y++++Y++并聯(lián)后可得二端口并聯(lián)所得復(fù)合二端口的Y

參數(shù)矩陣等于兩個二端口Y參數(shù)矩陣相加。結(jié)論兩個二端口并聯(lián)時，其端口條件可能被破壞，此時上述關(guān)系式將不成立。該題并聯(lián)后端口條件破壞。1A2A1A1A4A1A2A

2A0A0A4A1A1A4A10V5V++2A注意1052.52.52.5具有公共端的二端口(三端網(wǎng)絡(luò)形成的二端口)，將公共端并在一起將不會破壞端口條件。P1++++++P23.串聯(lián)P1++++P2++端口條件成立時，串聯(lián)采用Z

參數(shù)方便。P1++++P2++則串聯(lián)后復(fù)合二端口Z

參數(shù)矩陣等于原二端口Z

參數(shù)矩陣相加。可推廣到n

端口串聯(lián)。結(jié)論串聯(lián)后端口條件可能被破壞，此時上述關(guān)系式將不成立，需檢查端口條件。端口條件破壞!注意2A2A1A1A23A1.5A1.5A321113A1.5A1.5A21222A1A具有公共端的二端口，將公共端串聯(lián)時將不會破壞端口條件。端口條件不會破壞.P1P213.5回轉(zhuǎn)器和負(fù)阻抗轉(zhuǎn)換器回轉(zhuǎn)器是一種線性非互易的多端元件，可以用晶體管電路或運算放大器來實現(xiàn)。1.回轉(zhuǎn)器回轉(zhuǎn)器的基本特性符號u2i2i1u1-++-電壓電流關(guān)系回轉(zhuǎn)電阻u2i2i1u1-++-回轉(zhuǎn)電導(dǎo)或?qū)憺楹喎Q回轉(zhuǎn)常數(shù)，表征回轉(zhuǎn)器特性的參數(shù)。

Z、Y、T參數(shù)Z參數(shù)u2i2i1u1-++-Y參數(shù)T參數(shù)結(jié)論回轉(zhuǎn)器是非互易的兩端口網(wǎng)絡(luò)。u2i2i1u1-++-任一瞬間輸入回轉(zhuǎn)器的功率為：

功率結(jié)論理想回轉(zhuǎn)器是不儲能、不耗能的無源線性兩端口元件。回轉(zhuǎn)器的等效電路u2i2i1u1-++-++--ri1-ri2u2i2i1