双口网络的等效电路ppt课件

1、2 2、双口网络的等效电路；、双口网络的等效电路；重点：重点：第第1010讲讲 双口网络双口网络3 3、双口网络的衔接；、双口网络的衔接；1 1、双口网络的根本方程及参数；、双口网络的根本方程及参数；4 4、双口网络的运用电路举例。、双口网络的运用电路举例。5.3 双口网络双口网络一、双口网络的定义一、双口网络的定义 有四个两对端子与外电路联络的网络，称为有四个两对端子与外电路联络的网络，称为四端网络，也叫双口网络。如变压器、滤波器、放大四端网络，也叫双口网络。如变压器、滤波器、放大器、反响网络等，如以下图器、反响网络等，如以下图a a、b b、c c所示。所示。对于这些电路，都可以把两对端子

2、之间的电路概括在对于这些电路，都可以把两对端子之间的电路概括在一个方框内，如图一个方框内，如图d d所示。所示。 根据广义的根据广义的KCLKCL，流入四端网络四个端子的电流，流入四端网络四个端子的电流的代数和恒等于零。的代数和恒等于零。 二、双口网络的分析方法二、双口网络的分析方法 用二端口概念分析电路，就是要找出它的输入、用二端口概念分析电路，就是要找出它的输入、输出端口处电压、电流之间的关系。这种关系可以用输出端口处电压、电流之间的关系。这种关系可以用一些参数来表示，而这些参数只取决于构成二端口本一些参数来表示，而这些参数只取决于构成二端口本身的元件及它们的衔接方式。假设可以确定出表征这

3、身的元件及它们的衔接方式。假设可以确定出表征这个二端口的参数，那么当一个端口的电压、电流发生个二端口的参数，那么当一个端口的电压、电流发生变化时，要找出另外一个端口上的电压、电流就比较变化时，要找出另外一个端口上的电压、电流就比较容易了。同时，还可以利用这些参数比较不同的二端容易了。同时，还可以利用这些参数比较不同的二端口在传送电能和信号方面的性能。这种分析方法有它口在传送电能和信号方面的性能。这种分析方法有它的特点，与前面引见的一端口二端网络有类似的的特点，与前面引见的一端口二端网络有类似的地方。地方。三、双口网络的电压电流关系三、双口网络的电压电流关系VCR 由于二端口网络中共有由于二端口

4、网络中共有4 4个电压电流变量，因此个电压电流变量，因此在描画二端口网络时，可恣意选择其中在描画二端口网络时，可恣意选择其中2 2个作为自变个作为自变量，另外量，另外2 2个作为因变量，故二端口网络可有个作为因变量，故二端口网络可有6 6种不种不同的根本描画方式，相对应地有同的根本描画方式，相对应地有6 6组根本方程及组根本方程及6 6种种根本参数。本章引见其中最常用的根本参数。本章引见其中最常用的4 4中：中：Z Z阻抗阻抗参数、参数、Y Y导纳参数、导纳参数、T T传输参数和传输参数和H H混合混合参数。参数。 5.4 双口网络的根本方程及参数双口网络的根本方程及参数一、导纳参数方程及导纳

5、参数一、导纳参数方程及导纳参数 21212221121121UUYUUYYYYII其中，其中， 称为二端口网络的导纳参数矩称为二端口网络的导纳参数矩阵，也叫阵，也叫Y Y参数矩阵。参数矩阵。Y11Y11、Y12Y12、Y21Y21、Y22Y22称为二端称为二端口网络的口网络的Y Y参数。参数。22211211YYYYY阐明： Y Y参数都是在一个端口短路时确定的参数，所以参数都是在一个端口短路时确定的参数，所以Y Y参数又称为短路参数又称为短路Y Y参数或短路导纳参数。一个不知内参数或短路导纳参数。一个不知内部元件参数和构造的二端口可以经过实验测试的端口部元件参数和构造的二端口可以经过实验测试

6、的端口电压、电流数据，直接用定义式来确定电压、电流数据，直接用定义式来确定Y Y参数；一个参数；一个知元件参数和构造的二端口，也可以经过电路计算确知元件参数和构造的二端口，也可以经过电路计算确定定Y Y参数。参数。【例10-1】 设有一线性二端口网络，如以下图设有一线性二端口网络，如以下图a a所示。当所示。当2-2/ 2-2/ 端口端口短路，短路，U1 = 10VU1 = 10V时测得时测得I1= 2AI1= 2A，I2= 4AI2= 4A，如图，如图b b所示；当所示；当1-1/ 1-1/ 端口短路，端口短路，U2= 8VU2= 8V时测得时测得I1= 3.2AI1= 3.2A，I2= 6

7、.4AI2= 6.4A，如图，如图c c所示。试求：所示。试求：1 1此网络的短路导纳参数矩阵；此网络的短路导纳参数矩阵；2 2假设要假设要求负载电压求负载电压U2= 0.5VU2= 0.5V，电流，电流I2= 0.5AI2= 0.5A，测得电源电压、电流为，测得电源电压、电流为多少？多少？解：1 1求短路导纳参数矩阵求短路导纳参数矩阵1111UIYS20S1021221UIYS40S1042112UIYS40S8232222UIYS80S846所以网络的短路导纳矩阵为所以网络的短路导纳矩阵为S80404020Y2 2列出网络的短路导纳方程为列出网络的短路导纳方程为1I120U240U2I14

8、0U280U 将知负载电压将知负载电压U2 = 0.5VU2 = 0.5V，电流，电流I2 = 0.5AI2 = 0.5A代入第代入第二个方程式，可求得二个方程式，可求得V250V405080501U将将U1U1、U2U2代入第一个方程式，求得代入第一个方程式，求得A250A)504025020(1I二、阻抗参数方程及阻抗参数二、阻抗参数方程及阻抗参数 21212221121121IIZIIZZZZUU其中，其中， 称为二端口网络的阻抗参数矩阵，称为二端口网络的阻抗参数矩阵，也叫也叫Z Z参数矩阵。参数矩阵。Z11Z11、Z12Z12、Z21Z21、Z22Z22称为二端口网称为二端口网络的络的

9、Z Z参数。参数。 22211211ZZZZZ阐明： Z Z参数都是在一个端口开路时确定的参数，所以参数都是在一个端口开路时确定的参数，所以Z Z参数又称为开路参数又称为开路Z Z参数或开路阻抗参数。参数或开路阻抗参数。 Z11 Z11称为端口称为端口1-1/1-1/的输入阻抗的输入阻抗 Z22 Z22称为端口称为端口2-2/2-2/的的输入阻抗，输入阻抗，Z12Z12、Z21Z21称为转移阻抗。只含线性电阻、称为转移阻抗。只含线性电阻、电感含耦合电感、电容，不含独立源和受控源的电感含耦合电感、电容，不含独立源和受控源的二端口网络，二端口网络，Z12 = Z21Z12 = Z21；假设含有受控

10、源，那么；假设含有受控源，那么Z12 Z12 Z21 Z21。对于。对于Z12 = Z21Z12 = Z21的二端口网络，假设从端口的二端口网络，假设从端口1-1-1/1/和端口和端口2-2/2-2/看进去的电气特性是一致的，那么还有看进去的电气特性是一致的，那么还有Z11 = Z22Z11 = Z22的关系。的关系。三、传输参数方程及传输参数三、传输参数方程及传输参数 222211IUTIUDCBAIU式中，式中， 称为二端口的传输参数矩阵，又称称为二端口的传输参数矩阵，又称为为T T参数矩阵。参数矩阵。A A、B B、C C、D D称为二端口的传输参数。称为二端口的传输参数。如分别令输出端

11、口开路与短路，如分别令输出端口开路与短路， DCBAT 对于互易二端口网络，由于对于互易二端口网络，由于Y12 = Y21Y12 = Y21，故有，故有1)(1()(2112212211122121112122YYYYYYYYYYYCBAD四、混合参数方程及混合参数四、混合参数方程及混合参数 21212221121121UIHUIHHHHIU式中，式中， 称为二端口的混合参数矩阵，又称为二端口的混合参数矩阵，又称为称为H H参数矩阵。参数矩阵。H11H11、H12H12、H21H21、H22H22称为二端口的称为二端口的H H参参数。数。 22211211HHHHH H11 H11为端口为端口

12、2-2/2-2/短路时，端口短路时，端口1-1/1-1/的输入阻抗；的输入阻抗；H12H12为端口为端口1-1/1-1/开路时，两端口电压比无量纲；开路时，两端口电压比无量纲；H21H21为端口为端口2-2/2-2/短路时，两端口电流比无量纲；短路时，两端口电流比无量纲；H22H22为端口为端口1-1/1-1/开路时，端口开路时，端口2-2/2-2/的输入导纳。由于这的输入导纳。由于这四个参数的量纲不同，所以称为混合参数。四个参数的量纲不同，所以称为混合参数。五、各组参数间的相互转换五、各组参数间的相互转换 不同的二端口网络参数既然是同一个网络的不同不同的二端口网络参数既然是同一个网络的不同表

13、述方式，它们之间必然存在着相互转换关系。利用表述方式，它们之间必然存在着相互转换关系。利用这种转换关系，知道了某一种参数后，就可求得另一这种转换关系，知道了某一种参数后，就可求得另一种参数。这些关系如下表所列。种参数。这些关系如下表所列。 阐明： 一个给定的二端口网络可用多种不同的网络参数一个给定的二端口网络可用多种不同的网络参数来表征。从实际上讲，只需参数存在，采用哪一种参来表征。从实际上讲，只需参数存在，采用哪一种参数表征二端口的特征都可以。数表征二端口的特征都可以。Z Z参数和参数和Y Y参数常用做实参数常用做实际推导及分析，是最根本的参数；际推导及分析，是最根本的参数；H H参数常用做

14、低频半参数常用做低频半导体电路的分析；导体电路的分析；T T参数那么多用做研讨信号的传输问参数那么多用做研讨信号的传输问题。题。5.5 双口网络的等效电路双口网络的等效电路 一、由一、由Z参数确定参数确定T形电路的三个阻抗形电路的三个阻抗 求解二端口网络的等效电路本质上就是根据给定求解二端口网络的等效电路本质上就是根据给定的二端口网络的参数，确定的二端口网络的参数，确定T T形电路的三个阻抗值或形电路的三个阻抗值或形电路的三个导纳值。形电路的三个导纳值。 Z1 = Z11 -Z12 Z1 = Z11 -Z12 Z2 = Z12 Z2 = Z12 Z3 = Z22 -Z12 Z3 = Z22 -

15、Z12二、由二、由Y参数确定参数确定形电路的三个导纳形电路的三个导纳 Y1 = Y11 +Y12 Y1 = Y11 +Y12 Y2 = -Y12 Y2 = -Y12 Y3 = Y22 + Y12 Y3 = Y22 + Y12 例如，知例如，知T T参数要求确定参数要求确定T T形电路的三个阻抗，那形电路的三个阻抗，那么先查表确定么先查表确定T T参数与参数与Z Z参数的关系，对于无源线性端参数的关系，对于无源线性端口，有口，有22211211ZZZZZCDCCCA11三、含受控源的无源线性二端口网络的等效电路三、含受控源的无源线性二端口网络的等效电路 含受控源的无源线性二端口网络的含受控源的无

16、源线性二端口网络的Z Z参数，有参数，有Z12 Z12 Z21 Z21的关系，将它的规范方程经过变形为的关系，将它的规范方程经过变形为2211111IZIZU112212221122)(IZZIZIZU 第二个方程变形后，前两项与不含受控源的二端口方式一样，后面添加了一个 控制的电压分量，相当于一个电流控制的电压源方式的受控源，所以含受控源的无源线性二端口的等效T形电路如以下图所示。1I【例10-2】 知线性二端口网络传输参数，知线性二端口网络传输参数， ， ， ， 。求网络的。求网络的T T型等效电路参数。型等效电路参数。80j830A)480j529(BS530j C72j53D解：首先验

17、证网络的互易性。首先验证网络的互易性。 BCAD )80j830()72j53()480j529()530j(1250045j162242j82j92此二端口网络为互易网络。此二端口网络为互易网络。于是，求得等效电路的阻抗值为：于是，求得等效电路的阻抗值为： )320j511 (530j180j83011CAZ891 j530j112CZ)424j095(530j172j5313CDZ5.6 双口网络的衔接双口网络的衔接 双口可按不同方式衔接，主要有级联、串联和并双口可按不同方式衔接，主要有级联、串联和并联。分别如以下图联。分别如以下图a a、b b、c c所示。所示。 当两个无源二端口网络当

18、两个无源二端口网络N1N1和和N2N2按级联方式衔接后，按级联方式衔接后，它们就构成了一个复合二端口，如以下图所示。它们就构成了一个复合二端口，如以下图所示。 设设N1N1和和N2N2的传输参数分别为的传输参数分别为DCBAT DCBAT那么级联后的复合二端口网络的传输参数为那么级联后的复合二端口网络的传输参数为 TTTDCBA DCBA DDBCCDACDBBACBAA 即两个二端口级联所得复合二端口的即两个二端口级联所得复合二端口的T T参数矩阵参数矩阵为两简单二端口为两简单二端口T T参数矩阵之积。该结论可推行到参数矩阵之积。该结论可推行到n n个个二端口级联的情况，此时有二端口级联的情

19、况，此时有nTTTT 215.7 双口网络举例双口网络举例一、相移器一、相移器 相移器相移器phaserphaser是一种在阻抗匹配条件下的相是一种在阻抗匹配条件下的相移网络。它的作用是使输出信号电压或电流与输移网络。它的作用是使输出信号电压或电流与输入信号电压或电流之间到达预先给定的相移关系。入信号电压或电流之间到达预先给定的相移关系。这种相移器通常是由电抗元件构成。所以又称为电抗这种相移器通常是由电抗元件构成。所以又称为电抗相移器，如以下图所示。相移器，如以下图所示。二、衰减器二、衰减器 在电子设备和仪器中，为了调理信号的强弱，常在电子设备和仪器中，为了调理信号的强弱，常用由纯电阻构成的用由纯电阻构成的T T形和形和形二端口网络介入在电源形二端口网络介入在电源与负载之间，这种二端口网络称为衰减器与负载之间，这种二端口网络称为衰减器attenuatorattenuator。如以下图所示。如以下图所示。三、滤波器三、滤波器 n 低通滤波器低通滤波器 电路图电路图 低通滤波器低通滤波器的电压传输特的电压传输特性性n 高通滤波器高通滤波器电路图电路图 高通滤波器的高通滤波器的电压传输特性电压传输特