电子教案电路分析第11章

1、第11章 二端口网络可连接激励源与负载，完成对信号的放大、变换及匹配等功能。是非常重要的电路形式之一，在实际应用中具有极其重要的作用。二端口网络对外部电路的功能及特点表现在端口的电压、电流关系上。本章讨论表示二端口网络端口电压、电流关系的网络参数与方程，端口接信号源和负载时电路的分析以及二端口网络的连接等。对典型的多端元件运算放大器及其所构成的典型功能电路进行分析讨论。作为应用介绍晶体三极管小信号微变等效电路。 二端口网络及多端元件11.1 二端口网络11.2 具有端接的二端口11.3 二端口网络的连接11.4 互易二端口11.5 含源二端口网络11.6 运算放大器电路11.7 回转器和负阻抗

2、变换器11.8 应用第11章 二端口网络及多端元件電子工業出版社11.1 二端口网络二端口网络满足：i1 = i1 ， i2 = i2 二端口网络一定是四端网络，但四端网络不一定是二端口网络。電子工業出版社Z 参数Z参数矩阵電子工業出版社22端开路时的输入阻抗22端开路时的转移阻抗11端开路时的反向转移阻抗11端开路时的输出阻抗電子工業出版社例11-1 如图二端口网络又称为T形电路，求其Z参数。 解: 按定义可求得该网络的Z参数 该二端口网络有z12 = z21 電子工業出版社例11-2求如图所示二端口网络的Z参数。解：列写二端口网络端口的伏安关系为由图中结点可得 ，即 ，代入上式可得 即:该

3、例中z12 z21。一般当电路中含有受控源时，z12 z21電子工業出版社Y 参数 Y参数矩阵電子工業出版社22 端短路时11端的策动点导纳；11 端短路时的反向转移导纳；22 端短路时的正向转移导纳；11 端短路时22 端的策动点导纳。電子工業出版社例11-3如图所示的二端口网络又称为形电路，求其Y参数。 解： 按定义可求得该网络的Y参数该二端口网络有：y12 = y21。電子工業出版社例11-4则其Y参数矩阵以 为自变量，得 可得Z参数矩阵解 ： 由耦合电感的伏安关系：求如图所示耦合电感的Z参数矩阵、Y参数矩阵。電子工業出版社H 参数H参数矩阵電子工業出版社11 端开路时的反向电压传输函数

4、； 22 端短路时的正向电流传输函数；11 端开路时22 端的策动点导纳。 22 端短路时11 端的策动点阻抗；電子工業出版社T 参数 当两个自变量同时取自二端口网络的22 端口，因变量则同时在网络的11 端口时，可得到二端口网络的传输参数方程T参数矩阵電子工業出版社22 端开路时的反向电压传输函数；22 端短路时的转移阻抗；22 端开路时的转移导纳；22 端短路时的正向电流传输函数。電子工業出版社例11-5由理想变压器的伏安关系可见，其Z参数矩阵、Y参数矩阵不存在。解：由理想变压器的伏安关系：求如图所示理想变压器的H参数矩阵、T参数矩阵。所以T参数矩阵可得其H参数矩阵又因为電子工業出版社二端

5、口Z 参数等效电路電子工業出版社二端口Y 参数等效电路電子工業出版社二端口H 参数等效电路電子工業出版社各组参数间的互换 Z参数Y参数H参数T参数Z参数z11 z12z21 z22Y参数y11 y12y21 y22H参数h11 h12h21 h22T参数A BC D電子工業出版社11.2 具有端接的二端口電子工業出版社電子工業出版社例11-6 端接二端口网络如图所示，已知 =3 V，Zs = 2 ，二端口的Z参数： z11 = 6 ，z12= j5 ，z21=16 ，z22=5 。求负载阻抗等于多少时将获得最大功率？并求最大功率。当ZL = Zo* 时负载可获得最大功率，因此ZL = Zo*

6、= 5 j10 解：由已知条件可得二端口的Z参数方程为： 代入信号源支路伏安关系则最大功率 消去 、 得 電子工業出版社11.3 二端口网络的连接Y = Ya+YbZ = Za+Zb電子工業出版社H = Ha+Hb電子工業出版社T = TaTb二端口级联電子工業出版社例11-7 如图所示的两个T形二端口网络的输入口和输出口分别串联，求连接后的网络的Z参数，并判别连接后的网络是否为复合二端口。解：按Z参数定义可求得连接后的网络的Z参数，即Z11 = 6+2+(6/3)+2 = 12 ；Z12 = 2+(6/3)+2 = 6 ；Z21 = 2+(6/3)+2 = 6 ； Z22 = 3+2+(6/

7、3)+2 = 9 即Z参数矩阵由电路可得，两个T形二端口网络的Z参数矩阵分别为 两矩阵相加 不是复合二端口 電子工業出版社二端口串联有效性检测时，端口条件不被破坏 電子工業出版社二端口并联有效性检测電子工業出版社二端口串-并联有效性检测電子工業出版社二端口并-串联有效性检测電子工業出版社11.4 互易二端口 z12 = z21 y12 = y21 h12 = -h21 T = AD BC = 1z11 = z22y11 = y22 H = h11h22h12h21 = 1 A = D 对称互易二端口进一步满足：互易二端口满足：電子工業出版社开路短路阻抗参数 11 端开路时22 端的策动点阻抗或

8、开路输出阻抗；22 端短路时11 端的策动点阻抗或短路输入阻抗；22 端开路时11 端的策动点阻抗或开路输入阻抗；11 端短路时22 端的策动点阻抗或短路输出阻抗。 電子工業出版社开路短路阻抗参数中只有三个参数是独立的，因此它只能用来描述互易二端口。電子工業出版社特性阻抗与传输系数 Zi = Zs= Zc1 ，Zo = ZL = Zc2时 電子工業出版社例11-8相移系数: = 0求如图所示网络的特性阻抗和传输系数解: 其开路短路阻抗分别为特性阻抗为:传输系数为:衰减系数:電子工業出版社11.5 含源二端口网络二端口两端均开路时22 端的开路电压二端口两端均开路时11 端的开路电压含源二端口流

9、控型伏安关系z11、z12、z21、z22 二端口内部独立电源置零时网络Z参数電子工業出版社 y11、y12、y21、y22 二端口内部独立电源置零时网络Y参数二端口两端均短路时11 端的短路电流二端口两端均短路时22 端的短路电流 含源二端口压控型伏安关系電子工業出版社h11、h12、h21、h22 二端口内部独立电源置零时网络H参数二端口22 端短路时11 端的开路电压二端口11 端开路时22 端的短路电流 含源二端口混合型伏安关系電子工業出版社等效电路 電子工業出版社例11-922 端电压解： 将网络内部独立源置零，求得其Z参数矩阵为求如图所示含源二端口网络的流控型伏安关系。11 端电压

10、 流控型伏安关系为：電子工業出版社11.6 运算放大器电路 运算放大器（简称运放）是采用集成电路技术制作的一种多端器件。它在一块硅片上集成了许多相连的晶体管、二极管、电阻及小容量电容等元件，封装后对外具有多个引脚。它是发展最早、应用最广泛的模拟集成电路器件之一，因其早期主要用于完成信号的加法、积分、微分等运算而得名。尽管运算放大器内部结构复杂，且其内部组成也不尽相同，但就其引脚对外电路所表现出的伏安特性而言可建立相同的电路模型。特别是其理想化后，对外电路具有非常简单的伏安特性。 電子工業出版社多端元件電子工業出版社运算放大器電子工業出版社理想运算放大器理想运算放大器满足：電子工業出版社反相放大

11、器所以u = u+ = 0因为電子工業出版社例11-10由i = i+ = 0，则i1 = if 求图示电路输出电压uo与输入电压ui之比Au解：可得電子工業出版社加法器当R1 = R2 = R3 = R时，可得又因为i = 0，则 if = i1 + i2 + i3 因为u = u+ = 0，所以有所以有 输出電子工業出版社例11-11可见，输出等于两输入量之差，故图示电路又称为减法器。求图示电路输出电压uo与输入电压ui1、ui2之间的关系 又因为u= u+，消去u、u+解得 解： 图示电路中，由i+ = 0，可得 又由i = 0，可得 電子工業出版社例11-12ui(t) = 10et/

12、 RC = 101030.01106 = 1104 s 如图所示的含理想运算放大器电路中，在t0时，输入信号ui(t) = 10et/ (mV)，其中， = 5104 s，电容上起始电压为零，试求输出电压uo(t)。 t0 由图所示电路有解： 采用s域分析。已知電子工業出版社RC有源滤波器 低通滤波器上限截止频率反相放大器电压增益電子工業出版社低通滤波器上限截止频率同相放大器电压增益電子工業出版社一阶有源高通滤波器電子工業出版社11.7 回转器和负阻抗变换器端口伏安关系： u1 = ri2 ，u2 = ri1 或 i1 = gu2 ，i2 = gu1 式中： r 回转电阻 g=1/r 回转电导

13、回转器吸收的功率为：p = u1i1 + u2i2 = ri2i1 + ri1i2 = 0回转器不消耗功率，也不发出功率，为线性无源電子工業出版社回转器电感等效电感为： L = r2C電子工業出版社回转器电路電子工業出版社负阻抗变换器INIC端口伏安关系为u1 = u2，i1 = ki2 VNIC端口伏安关系为u1 = ku2，i1 = i2 電子工業出版社负阻抗变换器电路電子工業出版社例11-13可见，11 端的输入阻抗是22 端所接阻抗的负值，即实现了负阻抗变换。 如图所示电路中，在INIC的22 端口接阻抗ZL，求此时11 端口的输入阻抗。联立求解得 INIC端口伏安关系满足解： 由图可知，22 端口满足 電子工業出版社11.8 应用晶体三极管小信号放大电路電子工業出版社双极型晶体三极管三种基本