电路课件第十六章二端口（网络）

第16章二端口 网络 2 二端口的等效电路 3 二端口的联接 1 二端口的参数和方程 4 二端口的转移函数 5 回转器与负阻抗变换器 重点 16 1二端口网络 在工程实际中 研究信号及能量的传输和信号变换时 经常碰到如下形式的电路 放大器 滤波器 一 二端口网络 变压器 四端网络 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 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 二端口网络与四端网络的关系 二端口 四端网络 二端口的两个端口间若有外部连接 则会破坏原二端口的端口条件 端口条件破坏 1 1 2 2 是二端口 3 3 4 4 不是二端口 是四端网络 二 二端口网络的分析方法 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 分析方法 约定 1 讨论范围 线性R L C M与线性受控源 不含独立源应用运算法分析电路时 规定独立初始条件均为零 即不存在附加电源 2 参考方向 对于端口来说为关联参考方向 16 2二端口的方程和参数 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 一 Y参数方程和Y参数 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 即 Y参数方程 1 Y参数方程和Y参数 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量 输入导纳 转移导纳 转移导纳 输入导纳 Y 短路导纳参数 例1 解 求Y参数 上例中有 互易二端口四个参数中只有三个是独立的 3 互易二端口与对称二端口 1 互易二端口 注 含受控源二端口不一定互易 例2 解 求Y参数 直接列方程求解 电路结构左右对称的一般为对称二端口 上例中 Ya Yc Y时 Y11 Y22 Y 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 2 对称二端口 对称二端口除外 还满足 例3 解 求Y参数 为互易对称二端口 二 Z参数方程和Z参数 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参数方程和Z参数 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量 Z参数又称开路阻抗参数 转移阻抗 输入阻抗 输入阻抗 转移阻抗 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 不存在 不存在 均不存在 例1 求Z参数 解法1 解法2 列KVL方程 例2 求Z参数 解 列KVL方程 例3 求Z Y参数 解 三 T参数方程和T参数 定义 T参数也称为传输参数 T参数矩阵 注意符号 1 T参数方程和T参数 2 T参数的物理意义及计算和测量 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 即 例2 四 H参数方程和H参数 H参数也称为混合参数 常用于晶体管等效电路 1 H参数方程和H参数 矩阵形式 2 H参数的物理意义及计算与测量 3 互易性和对称性 互易二端口 对称二端口 例 小结 1 六套参数 还有逆传输参数和逆混合参数 2 为什么用这么多参数表示 为描述电路方便 测量方便 有些电路只存在某几种参数 Z Y均不存在 Z不存在 Y不存在 3 几种参数相互间关系参见书P378表16 1 4 互易二端口有三个独立参数 对称时只有二个独立参数 5 含有受控源的电路四个独立参数 16 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 T型等效电路 型等效电路 一 互易二端口的等效电路 1 T型等效电路 T型等效电路的Z参数应与给定的Z参数相同 当已知 T 参数 H 参数时 可用同样方法求出等效电路 已知一个二端口其Y参数为 型等效电路的Y参数应与上述给定的Y参数相同 2 型等效电路 求 型等效电路 解之得 例 已知 t 0时闭合k求ic的零状态响应 解 比较系数得R1 1 R2 2 三要素 二 一般二端口的等效电路 含受控源二端口 1 Z参数表示的等效电路 方法1 直接由参数方程得到等效电路 方法2 采用等效变换的方法 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1 直接由参数方程得到等效电路 方法2 采用等效变换的方法 如果网络是互易的 上图变为 型等效电路 小结 1 互易二端口的等效电路 T型等效电路 型等效电路 2 非互易二端口的等效电路 3 等效电路不唯一 一 无端接的二端口的转移函数 16 4二端口的转移函数 传递函数 1 电压转移函数 当二端口没有外接负载及输入激励无内阻抗时 二端口称为无端接二端口 电压转移函数 2 电流转移函数 3 转移导纳 4 转移阻抗 1 单端接的二端口的转移函数 已知Y参数求 二 端接的二端口的转移函数 转移导纳 1 转移导纳 端口1电源无内阻 端口2接负载 2 转移阻抗 3 电流转移函数 4 电压转移函数 2 双端接的二端口的转移函数 可见 16 5二端口的连接 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 二端口的级联 链联 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 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 T1 T2 T3 则 2 二端口的并联 并联联接方式如下图 并联采用Y参数方便 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 注 1 两个二端口并联时 其端口条件可能被破坏此时上述关系式就不成立 并联后端口条件破坏 2 具有公共端的二端口 三端网络形成的二端口 将公共端并在一起将不会破坏端口条件 例 3 二端口的串联 联接方式如图 采用Z参数方便 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 注 1 串联后端口条件可能被破坏 需检查端口条件 端口条件破坏 2 具有公共端的二端口 将公共端串联时将不会破坏端口条件 端口条件不会破坏 例 16 6回转器和负阻抗变换器 一 回转器 回转器是一种线性非互易的多端元件 它的电路符号如图示 1 端口电压 电流方程 可见 回转器与理想变压器不同 2 回转器的参数矩阵 3 回转器的性质 1 理想回转器是一个无源线性元件 可见 它既不消耗功率又不发出功率 为无源线性元件 2 回转器可把一个端口的电流回转为另一端口上