chapter9二端口网络ppt课件

1、第九章第九章 二端口网络二端口网络重点：重点：二端口网络参数和方程二端口网络参数和方程二端口网络等效电路二端口网络等效电路二端口网络的衔接二端口网络的衔接1 1 二端口网络概念二端口网络概念二端网络二端网络在工程实践中，研讨信号及能量的传输和信号变换时，在工程实践中，研讨信号及能量的传输和信号变换时，经常碰到如下方式的电路。经常碰到如下方式的电路。线性线性RLCM受控源受控源四端网络四端网络+ +- -PEAR变压器变压器n:1滤波器滤波器RCC传输线传输线三极管三极管例例1. 端口端口 (port)端口由一对端钮构成，且满足端口由一对端钮构成，且满足如下条件：从一个端钮流入的如下条件：从一个

2、端钮流入的电流等于从另一个端钮流出的电流等于从另一个端钮流出的电流。电流。2. 二端口二端口two-port)当一个电路与外部电路经过两个端口衔接时称当一个电路与外部电路经过两个端口衔接时称此电路为二端口网络。此电路为二端口网络。线性线性RLCM受控源受控源i1i2i2i1u1+ +u2+ + +u1i1i1 3. 二端口网络与四端网络二端口网络与四端网络二端口二端口i2i1i1i2具有公共端的二端口具有公共端的二端口i2i1i1i2四端网络四端网络 i4i3i1i24. 二端口的两个端口间假设有外部衔接，那么会破坏原二端口的两个端口间假设有外部衔接，那么会破坏原二端口的端口条件。二端口的端口

3、条件。222111iiiiiiii 端口条件破坏端口条件破坏i1i2i2i1u1+ +u2+ +2211Rii1i233441-1 2-2是二端口是二端口3-3 4-4不是二端口，是四端网络不是二端口，是四端网络商定商定1. 讨论范围讨论范围含线性含线性 R、L、C、M与线性受控源与线性受控源不含独立源不含独立源2. 参考方向参考方向线性线性RLCM受控源受控源i1i2i2i1u1+ +u2+ +2 2 二端口的参数和方程二端口的参数和方程+- -+- -i1i2u2u1端口物理量端口物理量4个个i1u1i2u2端口电压电流有六种不同的方程来表示，即可用六套端口电压电流有六种不同的方程来表示，

4、即可用六套参数描画二端口网络。参数描画二端口网络。一、一、 Y 参数和方程参数和方程设有设有 l 个独立回路个独立回路1211212111UIZIZIZll 22222121UIZIZIZll 02211 lllllIZIZIZ03232131 llIZIZIZ2211111UUI 2221122UUI 解得解得22212122121111YYYYUUIUUI 22211211YYYYY令令+- -+- -1 U1 I2 I2 U线性线性无源无源 212221121121UUYYYYII称为称为Y Y 参数矩阵参数矩阵. .矩阵矩阵方式方式 22212122121111UYUYIUYUYI端口

5、电流端口电流 可视为可视为 共同作用产生。共同作用产生。21II和和21UU和和Y参数的实验测定参数的实验测定022221 UUIY011112 UUIY012212 UUIY021121 UUIY+- -1 U1 I2 I线性线性无源无源+- -1 I2 I2 U线性线性无源无源Y 短路导纳参数短路导纳参数自导纳自导纳自导纳自导纳转移导纳转移导纳转移导纳转移导纳2211111UUI 2221122UUI 212221121121UUYYYYII假设网络内部无受控源假设网络内部无受控源(满足互易定理满足互易定理) ，那么阻抗矩阵，那么阻抗矩阵Z对称对称 12= 21互易二端口网络四个参数中只需

6、三个是独立的。互易二端口网络四个参数中只需三个是独立的。Y12= Y21例例1. 1. 求求Y Y 参数。参数。ba011112YYUIYU b012212YUIYU 解：解：01 Ucb02222b0211221YYUIYYUIYUU Yb+ + 1 U1 I2 I2 U Ya Yc02 U Yb+ 1 U1 I2 I Ya Yc Yb+ 1 I2 I2 U Ya Ycb2112YYY 互易二端口互易二端口对称二端口是指两个端口电气特性上对称。电路构对称二端口是指两个端口电气特性上对称。电路构造左右对称的，端口电气特性对称；电路构造不对称的造左右对称的，端口电气特性对称；电路构造不对称的二端

7、口，其电气特性也能够是对称的。这样的二端口也二端口，其电气特性也能够是对称的。这样的二端口也是对称二端口。是对称二端口。假设假设 Ya=Yc cbbbbaYYYYYYY有有 Y12=Y21 ，又，又Y11=Y22 电气对称，称为对称二端口。电气对称，称为对称二端口。对称二端口只需两个参数是独立的。对称二端口只需两个参数是独立的。s163YY2211 10+ + 1 U1 I2 I2 U 5 1022112YY 互易互易电气对称电气对称 316)10/5(211Z 316)2/5(10/1022Zs16311111 ZYs16312222 ZY+ + 1 U1 I2 I2 U 222 4例例2b

8、a011112YYUIYU gYUIYU b01221202 U01 Ub021121YUIYU b022221YUIYU 解一解一1 Ug Yb+ 1 U1 I2 I Ya1 Ug Yb+ 2 U1 I2 I Ya1 Ug Yb+ + 1 U1 I2 I2 U Ya解二解二1 Ug Yb+ + 1 U1 I2 I2 U Ya)(21b1a1UUYUYI 112b2)(UgUUYI 2b1ba1)(UYUYYI 2b1b2)(UYUYgI bbbbaYYYgYYY非互易二端口网络网络内部有受控源四个独立参数。非互易二端口网络网络内部有受控源四个独立参数。二、二、Z Z 参数和方程参数和方程由由

9、Y Y 参数方程参数方程 22212122121111UYUYIUYUYI.,21UU可可解解出出 22212121112122121112121221IZIZIYIYUIZIZIYIYU即：即：其中其中 =Y11Y22 =Y11Y22 Y12Y21Y12Y21+- -+- -1 U1 I2 I2 U线性线性无源无源其矩阵方式为其矩阵方式为 212221121121IIZZZZUU 22211211ZZZZZ称为称为Z Z参数矩阵参数矩阵Z参数的实验测定参数的实验测定022220122102112011111212 IIIIIUZIUZIUZIUZZ参数又称开路阻抗参数参数又称开路阻抗参数互易

10、二端口互易二端口2112ZZ 2211ZZ 对称二端口对称二端口假设假设 矩阵矩阵 Z Z 与与 Y Y 非奇非奇特特那么那么11YZZY )(2112ZZ 例例1 Ir1 I2 I Zb+ + 1 U2 U Za Zc+ )(21b1a1IIZIZU )(21b2c12IIZIZI rU cbbbbaZZZZrZZZ三、三、T 参数参数 (传输参数传输参数) 和方程和方程 )2()1(22212122121111UYUYIUYUYI由由(2)得：得：)3(1221221221IYUYYU 将将(3)代入代入(1)得：得：221112212211121IYYUYYYYI 即：即： 222221

11、12122111ITUTIITUTU可得可得212211YYT 21121YT 212211211221YYYYYT 211122YYT 其矩阵方式其矩阵方式 222221121111IU TTTTIU(留意负号留意负号称为称为T 参数矩阵参数矩阵2212212211IYUYYU 221112212211121IYYUYYYYI TTTT 22211211T互易二端口互易二端口对称二端口对称二端口212211YYT 21121YT 212211211221YYYYYT 211122YYT T11 T22- T12 T21221221122121122212211YYYYYYYYY =1Y12

12、=Y21Y11 =Y22那么那么 T11= T22T 参数的实验测定参数的实验测定021112 IUUT021122 UIUT021212 IUIT021222 UIUT开路参数开路参数短路参数短路参数211ini 那么那么 nn100T即即 2211 100iunniun:1i1i2+ + u1u221nuu 例例1 求求T参数参数例例2求求T参数参数25 . 011021222 IIIITU+ + 1 2 2I1I2U1U251221021112.UUTI + + 1 2 2I1U1U2+ 1 2 2I1I2U1 SUITI5 . 0021212 45 . 0)2/2(1 11021122

13、 IIIUTU 222221121111IU TTTTIU四、四、H 参数和方程参数和方程H 参数方程参数方程 22212122121111UHIHIUHIHU矩阵方式矩阵方式 212221121121UIHHHHIU+- -+- -1 U1 I2 I2 U线性线性无源无源H 参数也称为混合参数，常用于晶体管等效电路。参数也称为混合参数，常用于晶体管等效电路。H 参数的实验测定参数的实验测定011112 UIUH021121 IUUH012212 UIIH022221 IUIH互易二端口互易二端口2112HH对称二端口对称二端口 121122211HHHH开路参数开路参数短路参数短路参数例例

14、22212122121111UHIHIUHIHU12121URII 21/10HRR 1 I2 I+ + 1 U2 U R1 R21 I111IRU s5 . 0s5 . 0s5 . 0s5 . 0YZ参数参数 不存在不存在 2222ZY 参数不存在参数不存在 21 I2 I +2 U +1 U 21 I2 I +2 U +1 U小结小结1. 六套参数，还有逆传输参数六套参数，还有逆传输参数 和逆混合参数。和逆混合参数。2 .为什么用这么多参数表示为什么用这么多参数表示1为描画电路方便，丈量方便。为描画电路方便，丈量方便。2有些电路只存在某几种参数。有些电路只存在某几种参数。3. 可用不同的参

15、数表示以不同的方式衔接的二端口。可用不同的参数表示以不同的方式衔接的二端口。4. 线性无源二端口线性无源二端口YZTH互互易易Y12=Y21Z12=Z21detA=1 H12= -H21对对称称Y11=Y22Z11=Z22T11=T22detH=15 .含有受控源的电路四个独立参数。含有受控源的电路四个独立参数。3 3 二端口的等效电路二端口的等效电路 (2) 求等效电路即根据给定的参数方程画出电路。求等效电路即根据给定的参数方程画出电路。一、由一、由Z参数方程画等效电路参数方程画等效电路 22212122121111IZIZUIZIZU1 I2 I+ + 1 U2 U Z22121 IZ+

16、212 IZ+ Z11(1) 两个二端口网络等效：两个二端口网络等效： 是指对外电路而言，端口的电压，电流关系一样。是指对外电路而言，端口的电压，电流关系一样。 2121111IZIZU改写为改写为2221212IZIZU 112112IZIZ 112112IZIZ 212212IZIZ 1 I+ 1 U Z11-Z122 I Z22-Z12Z1221II 11221)(IZZ +2 U 同一个参数方程，可以画出构造不同的等效电路。同一个参数方程，可以画出构造不同的等效电路。等效电路不独一。等效电路不独一。互易网络互易网络网络对称网络对称(Z11=Z22)那么等效电路也那么等效电路也对称对称

17、11221)(IZZ +1 I+ 1 U Z11-Z122 I Z22-Z12Z1221II +2 U Z12=Z211 I+ 1 U Z11-Z12Z122 I Z22-Z12+2 U 22212122121111UYUYIUYUYI二、由二、由Y参数方程画等效电路参数方程画等效电路1 I2 I+ + 1 U2 U Y11 Y22121 UY212 UY -Y12+ + 1 U1 I2 I2 U11221)(UYY Y11 +Y12 Y22 +Y12另一种方式另一种方式互易网络互易网络网络对称网络对称(Y11=Y22)那么等效电路也对那么等效电路也对称称Y12=Y21 -Y12+ + 1 U

18、1 I2 I2 U11221)(UYY Y11 +Y12 Y22 +Y12 -Y12+ 1 U1 I+ 2 I2 U Y11 +Y12 Y22 +Y12例例 给定互易网络的传输参数，求给定互易网络的传输参数，求T形等效电路。形等效电路。1 I+ 1 U Z1Z22 I Z3+2 U 解解开路电压比开路电压比 222221121111IU TTTTIU221021112ZZZUUTI 开路转移导纳开路转移导纳20212112ZUITI 短路电流比短路电流比223021222ZZZIITU Z2 = 1 / T21Z1 = (T11 -1) / T21Z3 = (T22 -1) / T21可求得可

19、求得1 I+ 1 U Z1Z22 I Z3+2 U 也可由端口电压、电流关系得出等效电路参数223111UIZIZU 222321IZIZUI 将将1I代入第一式并经整理，可得代入第一式并经整理，可得2231312211)()1(IZZZZZUZZU 223221)1(1IZZUZI Z2 = 1 / T21Z1 = (T11 -1) / T21Z3 = (T22 -1) / T21可求得可求得T11T21T224 4 二端口网络的联接二端口网络的联接一、一、 级联链联级联链联设设 22211211TTTTT即即T+T +1I 1U 2U 2I +1U T +1I 2I 2U +1I1U+2U

20、2I 22211211TTTTT 222221121111IUTTTTIU 222221121111IUTTTTIUT+T +1I 1U 2U 2I +1U T +1I 2I 2U +1I1U+2U2I得得 222221121111IUTTTTIU 222221121122211211IUTTTTTTTTTT +2U 2I T +1I1U+2U2I2I 得得结论：结论：级联后所得复合二端口级联后所得复合二端口T 参数矩阵等于级联的二参数矩阵等于级联的二端口端口T 参数矩阵相乘。上述结论可推行到参数矩阵相乘。上述结论可推行到n个二端个二端口级联的关系。口级联的关系。 22222112112221

21、121111IUTTTTTTTTIUTTT 例例易求出易求出 10 411T 1S 25. 0012T 10 613T 4 6 4 4T1 2.5S 0.25 1621061125. 001 1041 321TTTT得得 4 6T3T2 222221121111IU TTTTIU二、并联：输入端口并联，输出端口并联二、并联：输入端口并联，输出端口并联 212221121121UUYYYYII 212221121121UUYYYYII+ 1I1U+ 2U2IY + + 1I 1U 2U 2I Y + + 2U 1U 2I 1I Y并联后并联后 212121IIIIII+ 1I1U+ 2U2IY

22、+ + 1I 1U 2U 2I Y + + 2U 1U 2I 1I Y 21222112112122211211UUYYYYUUYYYY 21212211121121 UUYUUYYYYII可得可得YYY 结论：结论：二端口并联所得复合二端口的二端口并联所得复合二端口的Y参数矩阵等于两个二参数矩阵等于两个二端口端口Y 参数矩阵相加。参数矩阵相加。(1) 两个二端口并联时，其端口条件能够被破坏两个二端口并联时，其端口条件能够被破坏, 此时上此时上述关系式就不成立。述关系式就不成立。102A1A1A1A52.5 10V+ 5V +2A2A1A1A 1A1A2.5 2.5 10V +5V + 1A留意：留意：不是二端口不是二端口不是二端口不是二端口并联后端口条件破坏并联后端口条件破坏4A-1A2A1A2A 2A002A1010V5V1A1A52.5 2.5 2.5 + +YYY 4A4A1A1A例例R1R4R2R3R1R2R3R4(2) 具有公共端的二端口，将公共端并在一同将不会破具有公共端的二端口，将公共端并在一同将不会破坏端口条件。坏端口条件。三