电路第13章二端口网络和多端元件.ppt

第13章二端口网络 13 1二端口网络13 2二端口网络的方程和参数13 3二端口网络的等效电路13 4二端口网络的转移参数13 5二端口网络的联接13 6理想回转器 目录 13 1二端口网络 通过引出一对端钮与外电路连接的网络常称为二端网络 通常分为两类即无源二端网络和有源二端网络 二端网络中电流从一个端钮流入 从另一个端钮流出 这样一对端钮形成了网络的一个端口 故二端网络也称为一端口网络 i i 13 1二端口网络 可见端口的两个物理量仅需一个参数去联系 在正弦稳态电路中 13 1二端口网络 其中11 端口称为输入端口 22 端口称为输出端口 在输入端口处加上激励 在输出端口处产生响应 如图所示的四端网络 如果满足 则称该网络为二端口网络 二端口网络 13 1二端口网络 可见两个端口上的四个物理量需四个参数去联系 根据不同的组合方式 就有六种不同的二端口参数方程 这里只介绍常用的四种参数 对于线性无源的二端口网络 端口共有四个物理量 要研究端口的电压和电流之间的关系 任选其中两个为自变量 则另外两个就为因变量 13 1二端口网络 对称二端口网络 如果将二端口网络的输入端口 端口11 与输出端口 端口22 对调后 其各端口电流 电压关系均不改变 这种二端口网络称为对称二端口网络 这种网络从联接结构看也是对称的 可逆二端口网络 满足互易定理的二端口网络 13 2二端口网络方程和参数 注意 讨论二端网络的网络方程式 其端口上电压 电流的参考方向必须向内关联 13 2二端口网络方程和参数 Y参数方程和短路导纳矩阵 取作自变量 取为因变量 记为 13 2二端口网络方程和参数 其中 13 2二端口网络方程和参数 13 2二端口网络方程和参数 可见 Y参数又称为短路导纳参数 可逆二端口满足 Y12 Y21 对称二端口满足 Y12 Y21 Y11 Y22 13 2二端口网络方程和参数 例 求如图所示二端口的Y参数 13 2二端口网络方程和参数 解法1 此电路属于型网络 列写端口KCL方程 13 2二端口网络方程和参数 解法2 按Y参数的定义计算 13 2二端口网络方程和参数 故Y12 Y21 满足互易定理 13 2二端口网络方程和参数 Z参数方程和开路阻抗矩阵 取作自变量 取为因变量 记为 13 2二端口网络方程和参数 其中 13 2二端口网络方程和参数 13 2二端口网络方程和参数 可见 Z参数又称为开路阻抗参数 可逆二端口满足 Z12 Z21 对称二端口满足 Z12 Z21 Z11 Z22 13 2二端口网络方程和参数 例 求如图所示二端口的Z参数 13 2二端口网络方程和参数 解 此电路属于T型网络 列写端口KVL方程 13 2二端口网络方程和参数 对于给定的二端口网络 有的只有Z参数 没有Y参数 也有的二端口网络却相反 没有Z参数 只有Y参数 还有的二端口网络既没有Z参数 也没有Y参数 如理想变压器 此外还可用下述其他形式的参数表示 13 2二端口网络方程和参数 H参数方程和混合参数矩阵 取作自变量 取为因变量 记为混合参数矩阵 13 2二端口网络方程和参数 其中 短路法 13 2二端口网络方程和参数 开路法 13 2二端口网络方程和参数 可逆二端口满足 H12 H21 对称二端口满足 H12 H21 H11H22 H12H21 1 13 2二端口网络方程和参数 T参数方程和传输参数矩阵 取作自变量 取为因变量 记为传输参数矩阵 13 2二端口网络方程和参数 其中 开路法 短路法 13 2二端口网络方程和参数 可逆二端口满足 AD BC 1 对称二端口满足 AD BC 1 A D 13 2二端口网络方程和参数 例 已知 求T参数 解 由 2 式 将 3 式代入 1 式得 13 2二端口网络方程和参数 例 求如图所示二端口的H和T参数 13 2二端口网络方程和参数 解 13 3二端口网络的等效电路 可逆二端口网络的等效电路 Z参数描述 13 3二端口网络的等效电路 可逆二端口网络的等效电路 等效电路 13 3二端口网络的等效电路 可逆二端口网络的等效电路 Y参数描述 13 3二端口网络的等效电路 可逆二端口网络的等效电路 等效电路 13 3二端口网络的等效电路 不可逆二端口网络的等效电路 13 3二端口网络的等效电路 不可逆二端口网络的等效电路 等效电路 13 4二端口网络的转移函数 根据转移函数的定义 二端口网络端口的转移函数有转移阻抗 转移导纳 转移电压比 转移电流比 可用二端口网络的参数 Z Y H或T参数 来表示 13 4二端口网络的转移函数 转移阻抗 转移导纳 转移电压比 转移电流比 13 4二端口网络的转移函数 在工程上大多数二端口网络如放大器 滤波器等都是在输出端口接负载ZL 在输入端口接实际电压源 用电压源与内阻抗ZS的串联支路表示 如图所示 13 4二端口网络的转移函数 转移电压比 1 当只考虑ZL时的转移电压比 可见 当只考虑负载阻抗ZL时的转移函数 不仅与其本身的参数有关 还与端接阻抗ZL有关 13 4二端口网络的转移函数 转移电压比 2 当同时考虑Zs和ZL时的转移电压比 13 4二端口网络的转移函数 输入阻抗与输出阻抗 1 输入阻抗 由二端口网络的输入端口向右看进去的阻抗Zi称为输入阻抗或策动点阻抗 如图所示 13 4二端口网络的转移函数 由于和 则 上式表明 输入阻抗不仅与二端口网络的参数有关 而且与负载阻抗有关 对于不同的二端口网络 接同一个ZL Zi不同 对于同一个二端网络 接不同的负载ZL Zi也不同 因此二端口网络具有变换阻抗的作用 13 4二端口网络的转移函数 输入阻抗与输出阻抗 2 输出阻抗 将电压源与负载ZL都移去 但输入端口处仍然保留实际电压源的内阻抗Zs 如下图所示 这时输出端口和电流之比称为二端口网络的输出阻抗Zo 13 4二端口网络的转移函数 由于和 其中 故 13 5特性阻抗ZC与实验参数 输入阻抗与输出阻抗 3 特性阻抗 在对称二端口网络中 若适当选择Zs及ZL的值 使它们满足 Zi Zs Zo ZL ZC ZC称为对称二端口网络的特性阻抗 对称二端口网络的特性阻抗也称为重复阻抗 对称时 ZC 重复阻抗 特性阻抗仅由二端口网络的本身参数来确定 与负载阻抗ZL和电源内阻抗Zs无关 13 5特性阻抗ZC与实验参数 对称二端口网络的特性阻抗还可以运用实验方法获得 时 时 13 5特性阻抗ZC与实验参数 例 求图示电路中的电流 13 5特性阻抗ZC与实验参数 解 本例题在第7章中已介绍 可采用戴维南定理求 在第7章中 利用开路 短路法求得等效阻抗 13 5特性阻抗ZC与实验参数 由电路结构可见 此时该电路中存在一个对称二端口网络 且 可见利用特性阻抗的概念 可快捷地求出该电路的戴维南等效阻抗 13 5特性阻抗ZC与实验参数 13 6二端口网络的级联 例 已知 求 13 6二端口网络的级联 解 故 注意 等效T参数是由级联二端口网络从左向右乘 13 6二端口网络的级联 二端口网络的并联 13 6二端口网络的级联 二端口网络的串联 13 6二端口网络的级联 二端口网络的串并联 13 6二端口网络的级联 例 已知 求ZL 时可获得最大平均功率 并求此Pmax值 13 6二端口网络的级联 解 13 6二端口网络的级联 则 故当ZL 50 时可获最大平均功率 13 7理想回转器 理想回转器属于非互易二端口网络 电路符号 13 7理想回转器 端口方程 箭头方向为回转方向 g 回转电导 r 回转电阻 13 7理想回转器 端口方程 如果回转方向相反 13 7理想回转器 不可逆 不满足互易定理 不可逆 不满足互易定理 13 7理想回转器 功率 由端口方程 可作出回转器的电路模