电路教案第8章.ppt

第八章二端口网络 点击目录 进入相关章节 8 1二端口网络的方程与参数一 Z参数方程和Y参数方程二 A参数方程三 H参数方程四 各种参数之间的关系8 2二端口网络的网络函数一 用Z参数表示网络函数二 用A参数表示网络函数三 特性阻抗8 3二端口网络的等效一 二端口网络的Z参数等效电路二 二端口网络的Y参数等效电路8 4二端口网络的级联 下一页 前一页 第8 1页 退出本章 回本章目录 下一页 前一页 第8 2页 第八章二端口网络 显然 二端电路的两个端子满足端口条件 故又常称为一端口电路或单口电路 端口 port 的概念 端口电流的关系 ik ik 称为端口条件 前面讨论的互感元件和理想变压器 由于初级和次级均满足端口条件 故称为二端口元件或双口元件 实际的电路通常比较复杂 除使用二端元件外 还广泛使用多端子器件 如集成电路 这种电路称为多端电路 回本章目录 下一页 前一页 第8 3页 二端口电路或双口电路 two portcircuit 是研究多端电路的基础 本章重点介绍描述二端口电路特性的方法 1921年波里森 Brisig 首先提出二端口电路的概念 指出 一个由线性元件组成的二端口电路 不论其内部参数和结构如何 总可以用一组方程描述其外部特性 他的这种黑箱方法目前已应用于许多领域 第八章二端口网络 回本章目录 下一页 前一页 第8 4页 8 1二端口网络的方程与参数 约定 端口电压电流对N取关联方向 有四个端口变量 若任选两个作自变量 另两个作应变量 则可列出描述双口电路端口VAR的6组不同的方程 回本章目录 下一页 前一页 第8 5页 一 Z参数方程和Y参数方程 1 开路参数 由叠加原理有 称二端口电路N的Z方程 z11 z12 z21 z22称Z参数 矩阵Z 称为z矩阵 1 Z方程 8 1二端口网络的方程与参数 回本章目录 下一页 前一页 第8 6页 出口开路时的输入阻抗 出口开路时的转移阻抗 入口开路时的转移阻抗 入口开路时的输出阻抗 常称为开路阻抗参数 2 Z参数的物理意义 若有z12 z21 则称该二端口电路为互易电路 不含受控源的无源电路一定是互易电路 互易电路只有三个独立参数 若有z12 z21 z11 z22 则称该二端口电路为 电气 对称电路 对称电路只有两个独立参数 8 1二端口网络的方程与参数 回本章目录 下一页 前一页 第8 7页 结构对称电路一定是电气对称的 反之 则不一定 例 如下两图均为结构对称的 显然也是电气对称的 例 如下图的结构不对称 但电气对称 8 1二端口网络的方程与参数 回本章目录 下一页 前一页 第8 8页 例1如图电路求其Z参数矩阵 解列KVL方程 z参数矩阵为 Z参数的求解方法有两种 1 直接列Z方程并写成标准形式 2 利用物理意义 8 1二端口网络的方程与参数 回本章目录 下一页 前一页 第8 9页 解用物理含义求 比较简单 端口1加电流源 端口2开路 先求z21 该电路是互易的 故z12 z21 例2如图电路求其Z参数中的z21 z12和z11 8 1二端口网络的方程与参数 回本章目录 下一页 前一页 第8 10页 例3 如图电路 已知US 15V RS 2 N的z参数矩阵 若RL 2 求U2及二端口电路吸收的功率 解 列二端口电路的Z方程 得U1 7I1 3I2 1 U2 3I1 4I2 2 列出输入口KVL方程 有US 2I1 U1 3 对RL 由欧姆定律得U2 2I2 4 1 代入 3 及 2 代入 4 并整理得9I1 3I2 US 153I1 6I2 0解得I1 2A I2 1A代入 1 4 得U1 11V U2 2VPN U1I1 U2I2 11 2 2 1 20W 8 1二端口网络的方程与参数 回本章目录 下一页 前一页 第8 11页 2 短路参数 1 Y方程 选和为自变量 以和为应变量 由叠加原理有 称二端口电路N的Y方程 y11 y12 y21 y22称Y参数 矩阵Y 称为Y矩阵 8 1二端口网络的方程与参数 回本章目录 下一页 前一页 第8 12页 2 Y参数的物理意义 出口短路时的输入导纳 出口短路时的转移导纳 入口短路时的转移导纳 入口短路时的输出导纳 常称为短路导纳参数 8 1二端口网络的方程与参数 回本章目录 下一页 前一页 第8 13页 若二端口电路为互易电路 则有y12 y21若二端口电路为对称电路 则有y12 y21 y11 y22 Y Z 1 即 3 Y矩阵与Z矩阵的关系 8 1二端口网络的方程与参数 回本章目录 下一页 前一页 第8 14页 二 A参数方程 1 A方程或传输方程 当研究信号从输入口到输出口传输的有关问题时 以输出端和作为自变量 以和作应变量比较方便 由Z方程可解得 式中 Z z11z22 z12z21 将上式的各系数分别记为a11 a12 a21和a22 称为电路的A参数 也称为传输参数 transmissionparameters 1 A参数 8 1二端口网络的方程与参数 回本章目录 下一页 前一页 第8 15页 A方程中之所以写成 是因为的参考方向规定为流入电路 而用A方程分析问题时 以流出电路比较方便 A参数矩阵 传输参数矩阵 为 A方程为 8 1二端口网络的方程与参数 回本章目录 下一页 前一页 第8 16页 2 A参数的物理意义 出口开路时的电压增益 出口开路时的转移导纳 出口短路时的转移阻抗 出口短路时的电流增益 对于互易电路 A参数满足 A a11a22 a12a21 1 若为对称电路 则有 A 1 a11 a22 8 1二端口网络的方程与参数 回本章目录 下一页 前一页 第8 17页 例1如图电路求其A参数矩阵 解法一 根据物理意义 A参数的常用求法有 1 利用物理意义 2 由其他方程推出A方程 8 1二端口网络的方程与参数 回本章目录 下一页 前一页 第8 18页 由第二个方程得 代入第一个方程得 故 解法二 先列Z方程 再转换为A方程 8 1二端口网络的方程与参数 回本章目录 下一页 前一页 第8 19页 6 4二端口电路的网络函数 RL 其上获得最大功率 PLmax 例2 如图电路 US 10V N中不含独立源 N的传输参数矩阵为 解 对除RL之外的电路进行戴维南等效 用外加电流源法求端口2的伏安关系 列二端口电路的A方程 得US 2U2 8 I2 故U2 5 4I2所以UOC 5V R0 4 因此RL R0 4 时 回本章目录 下一页 前一页 第8 20页 2 B参数 以和作为自变量 以和作应变量 则有方程 称反向传输方程或B方程 称为反向传输矩阵 注意 B A 1 实际中很少用 8 1二端口网络的方程与参数 回本章目录 下一页 前一页 第8 21页 三 H参数方程 1 H参数 1 H方程或混合参数方程 在分析晶体管低频电路时 常以 为自变量 而以 为应变量 其方程称为混合参数方程或H方程 即 称为混合参数矩阵 8 1二端口网络的方程与参数 回本章目录 下一页 前一页 第8 22页 2 H参数的物理意义 出口短路时的输入阻抗 出口短路时的电流增益 入口开路时的反向电压增益 入口开路时的输出导纳 常称为混合参数 对于互易电路 H参数满足h12 h21 若为对称电路 则有 h h11h22 h12h21 1 h12 h21 8 1二端口网络的方程与参数 回本章目录 下一页 前一页 第8 23页 2 G参数 以和作为自变量 以和作应变量 则有方程 称二端口电路的G方程 也称为混合矩阵 G H 1 实际中很少用 8 1二端口网络的方程与参数 回本章目录 下一页 前一页 第8 24页 上面介绍了描述二端口电路的6种类型的方程和参数 即 同一电路可以用不同的方程和参数描述 因此 这6种方程和参数之间存在着确定的关系 P307 表8 1列出它们之间的相互关系 四 各种参数之间的关系 注意 并非每个二端口电路都存在这6种参数 有些电路只存在其中某几种 8 1二端口网络的方程与参数 8 2二端口网络的网络函数 将响应相量与激励相量的比值定义为电路的网络函数 在响应与激励之间的关系中 有几个典型的网络函数 它们表征了电路的重要特性 1 输入阻抗 或输入导纳 2 电压放大倍数 或 3 电流放大倍数 4 输出阻抗 或输出导纳 回本章目录 下一页 前一页 第8 25页 只要知道二端口网络的任何一种参数 都可列出相应的方程 求出所需的网络函数 回本章目录 下一页 前一页 第8 26页 8 2二端口网络的网络函数 一 用Z参数表示网络函数 Z参数方程为 输入输出端口的约束方程为 由上述四个方程即可求出用Z参数表示的任何一种网络函数 1 输入阻抗 回本章目录 下一页 前一页 第8 27页 8 2二端口网络的网络函数 输入导纳为输入阻抗的倒数 2 电压放大倍数 回本章目录 下一页 前一页 第8 28页 8 2二端口网络的网络函数 3 电流放大倍数 4 输出阻抗 输出导纳为输出阻抗的倒数 回本章目录 下一页 前一页 第8 29页 8 2二端口网络的网络函数 二 用A参数表示网络函数 A参数方程为 输入输出端口的约束方程为 由上述四个方程即可求出用A参数表示的任何一种网络函数 1 输入阻抗 回本章目录 下一页 前一页 第8 30页 8 2二端口网络的网络函数 2 电压放大倍数 3 电流放大倍数 4 输出阻抗 回本章目录 下一页 前一页 第8 31页 8 2二端口网络的网络函数 三 特性阻抗 接有电源和负载的二端口电路 若输出口接负载时 输入阻抗 而当输入口接阻抗时 恰有 则称和分别为二端口网络输入口和输出口的特性阻抗 characteristicimpedance 根据输入阻抗 输出阻抗和A参数的关系 得 联立求解 得 回本章目录 下一页 前一页 第8 32页 8 2二端口网络的网络函数 和是特定条件下的输入阻抗和输出阻抗 它们只与电路的参数有关 与负载 信号源内阻抗都无关 因此和可表征电路本身的特性 若满足 称输入口匹配 若满足 称输出口匹配 若既满足 又满足 称二端口网络全匹配 回本章目录 下一页 前一页 第8 33页 8 3二端口网络的等效 1 含独立源二端口网络的等效 含源电路 选和为自变量 以和为应变量描述端口VAR 根据电路的线性性质 端口电压看作是激励电流源 和N内独立源分别作用的叠加 1 当仅由作用时 0 电路N内部独立源均为零 根据齐次定理有 2 当仅由作用时 0 电路N内部独立源均为零 根据齐次定理有 一 二端口网络的Z参数等效电路 回本章目录 下一页 前一页 第8 34页 根据叠加定理得 等效电路为 可看作是戴维南定理在二端口电路中的推广 3 当仅由电路N内部的独立源作用时 入口 出口均开路 有 8 3二端口网络的等效 回本章目录 下一页 前一页 第8 35页 2 不含独立源二端口电路的等效 相当于前面 将上述方程改写 若z12 z21 则电路变成含有3个阻抗的T形等效电路 8 3二端口网络的等效 回本章目录 下一页 前一页 第8 36页 8 4二端口网络的级联 级联是信号传输系统中最常见的联接方式 如图 二端口电路的联接方式有 级联 链接 串联 并联 串并联 并串联等 一 级联 设子电