第九章二端口网络..ppt

第9章二端口网络 第9章二端口网络 9 1概述9 2二端口参数及方程9 3二端口参数之间的关系9 4二端口网络的等效电路9 5含二端口网络的电路分析9 6二端口网络的联接9 7典型二端口元件模型 1 了解二端口网络的定义及应满足的端口条件 2 理解二端口网络方程与参数的物理意义 掌握多种方法求解二端口网络的参数 并能写出网络方程 3 了解二端口网络等效网络的定义和条件 能够画出Z Y参数的等效网络 并能熟练应用 4 深刻理解二端口网络函数的定义 并能用参数表示转移函数 5 了解二端口网络的连接方式及其参数计算公式 了解典型的二端口元件模型的定义 端口伏安关系 性质及应用 教学目标 9 1概述 1端口概念 1 N端网络 具有N个端钮对外连接的网络 2 一 端口 通过一对端钮与外电路连接 且从一个端钮流入的电流等于从另一个端钮流出的电流的网络 则为 一 端口 网络或二端网络 N端网络每一端钮处都有一电流 端钮间有一电压 3 二端口 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 注意 二端口网络与四端网络的关系 二端口 四端网络 在工程实际中 研究信号及能量的传输和信号变换时 经常碰到如下两端口电路 2研究对象的特性 本章研究的二端口网络限于不含独立电源且为线性元件组成的线性二端口网络 其具有的特性为 电阻 电感 电容 互感和受控源均为线性元件 不含独立电源 应用运算法分析电路时 规定独立初始条件为零 即不存在附件电源 电路的任何响应均指零状态响应 约定端口电压电流为关联参考方向 在满足上述条件下 分析二端口网络的端口电压 电流的关系 写出参数矩阵 利用端口参数比较不同二端口网络的性能和作用 3二端口网络的变量与方程 端口物理量4个 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 9 2二端口参数及方程 1流控型参数 开路阻抗参数Z 1 Z参数方程 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 用矩阵形式表示 Z参数矩阵 2 Z参数的物理意义及其测定与计算 转移阻抗 输入阻抗 输入阻抗 转移阻抗 Z又称开路阻抗参数 2 对称二端口 即连接方式和元件性质及其参数的大小均具有对称性 则 1 无源线性二端口 线性R L M C元件构成 满足互易定理条件 可得到 3 Z参数特点 3 含有受控源的线性二端口 互易定理不再成立 例9 1 如图电路 求该二端口网络的Z参数 解一 例9 1 如图电路 求该二端口网络的Z参数 解二 列KVL方程 2压控型参数 短路导纳参数Y 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 用矩阵形式表示 Y参数矩阵 1 Y参数方程 2 Y参数的物理意义及其测定与计算 输入导纳 转移导纳 转移导纳 输入导纳 Y又称短路导纳参数 2 对称二端口 即连接方式和元件性质及其参数的大小均具有对称性 则 1 无源线性二端口 线性R L M C元件构成 满足互易定理条件 可得到 3 Y参数特点 3 Z参数矩阵和Y参数矩阵互为逆矩阵 例9 2 求所示二端口网络的Y参数 解 首先将端口2 2 短路 得 将端口1 1 短路 得 3混合型参数H 1 H参数方程 在其两个端口分别施加一个电流源和一个电压源 则依叠加定理 可得 用矩阵形式表示 H参数也称为混合参数 常用于晶体管等效电路 2 H参数的物理意义计算与测定 输入阻抗 电流转移比 短路参数 电压转移比 开路参数 输出导纳 3 H参数特点 2 当 即 或 3 电子线路中 广泛应用混合参数 Y参数多用于高频电路中 1 无源线性二端口 H参数中只有3个是独立的 因 则为对称二端口 例9 3 求所示二端口网络的H参数 解 将端口2短路 有 将端口1开路有 4传输型参数T 若假设 为已知量 可得传输参数方程为 或 短路参数 转移导纳 转移阻抗 转移电压比 转移电流比 开路参数 1 都具有转移函数性质 T参数具有以下特点 由 2 得 Y参数方程 其中 2 无源线性二端口 4个参数中将 只有3个是独立的 3 对称二端口 由于 有 例9 4 求图示理想变压器的T参数 解 图示理想变压器的关系式为 转换为T参数方程形式为 二端口网络参数的常用方法 1 直接利用二端口网络参数物理定义求解 2 已知二端口网络的结构 可以利用网络的网孔方程 回路方程或节点方程 消去方程中的非端口变量得到二端口网络的参数方程 与二端口网络参数方程对比则得到网络参数 3 先求出一种易于求取的二端口网络参数 再利用二端口网络参数之间的变换关系求得所要求的参数 注意 一个二端口网络不一定都存在四种参数 如理想变压器端口仅有T参数 不存在Y参数 也无Z参数 9 3二端口参数之间的关系 1参数之间转换的方法一 变量代换法 先写出参数的网络方程 然后将其经过适当的代换 消元运算后 使之成为所求参数对应的网络方程形式 再将系数进行比较 得到不同参数间的转换关系 例 Z参数 Y参数 由Z参数方程 即 得到Y参数方程 其中 Z Z11Z22 Z12Z21 0 也可由Y参数方程可求出Z参数 其中 2参数之间转换的方法二 根据参数之间的特殊关系或相互转换表 直接进行转换 各参数之间的关系见表9 2 例9 5 求示电路的Z参数 并由Z参数转换为Y参数 解 Z参数为 9 4二端口网络的等效电路 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 等效条件 等效模型的方程与原二端口网络的方程相同 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 等效目的是为了分析方便 1Z参数表示的等效电路 T型等效电路 将整理得 若 则有T型等效电路 2 Y参数表示的等效电路 型等效电路 将整理得 当得 形等效电路 例9 6 求图示电路的T型等效电路 解 先求此二端口网络的Z参数方程 令 则有 令 则有 9 5含二端口网络的电路分析 1涉及的概念线性无源二端口网络的网络函数 响应相量与激励相量之间的关系 如果网络函数的响应相量与激励相量不属于同一端口 则称为传递函数 或转移函数 如果网络函数的响应相量与激励相量不属于同一端口 则称为策动点函数 两个重要的策动点函数 输入阻抗和输出阻抗 1 输入阻抗 接入负载 定义输入阻抗 由网络的T参数方程 且 2 输出阻抗 保留内阻抗 定义输出阻抗 由网络的T参数方程 且 3 转移函数 根据二端口网络的输出口响应相量与输入口激励相量之比 可以定义四种转移函数 电压转移函数 电流转移函数 阻抗转移函数 导纳转移函数 4 无端接二端口的转移函数 二端口没有外接负载及输入激励无内阻抗时的二端口称为无端接的二端口 Z参数方程 令得 Z参数方程 令得 5 有端接二端口的转移函数 二端口的输出端口接有负载阻抗 输入端口接有电源 称为有端接的二端口 双端接两端口 Z参数方程 联立求解得 联立求解得 若 可计算出 可见 有端接二端口的转移函数与端接阻抗有关 9 6二端口网络的联接 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连接而成 这将使电路分析得到简化 1 级联 链联 设二端口P1和P2的T参数 级联后 复合二端口的T参数矩阵 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 2 并联 又 并联后复合二端口网络的Y参数矩阵为 结论 并联后所得复合二端口Y参数矩阵等于并联的二端口Y参数矩阵之和 上述结论可推广到n个二端口并联的关系 3 串联 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 9 7典型二端口元件模型 具有两个外接端口的元件称为二端口元件 1正阻抗变换器 阻抗变换器是使输入端口的输入阻抗与输出端口所接负载阻抗形成一定关系的二端口网络 阻抗变换器 广义的阻抗变换器 广义的阻抗倒量器 正阻抗变换器负阻抗变换器 阻抗变换器的符号 T参数方程 若B C 0 但A D 0 则二端口网络的输入阻抗为 Zl 负载阻抗 正阻抗变换器 负阻抗变换器 正阻抗变换器的T参数 或 2负阻抗变换器 正阻抗变换器的T参数 或 电压反向型负阻抗变换器 UNIC 电流反向型负阻抗变换器 INIC 负阻抗变换器的基本特性 电压反向型的参数方程为 电流反向型的参数方程为 正阻抗变为负阻抗的性质 负阻抗变换器不仅变换阻抗