电路教案第6章名师优质课赛课一等奖市公开课获奖课件

第六章二端口电路点击目录，进入相关章节

6.1二端口电路方程和参数一、开路与短路参数二、传输参数三、混合参数

6.2二端口电路等效一、含独立源二端口电路等效二、不含独立源二端口电路等效

6.3二端口电路联结一、级联二、串联和并联

6.4二端口电路分析

下一页前一页第6-1页退出本章目录第1页回本章目录下一页前一页第6-2页第六章二端口电路显然，二端电路两个端子满足端口条件，故又常称为一端口电路或单口电路。端口(port)概念：电路中与外电路相连某两个端子(如端子k，k’)，若在任意时刻t，流入端子k电流ik恒等于流出另一端子k’电流ik’，则称这一对端子为一个端口。端口电流关系：ik=ik’,称为端口条件

前面讨论互感元件和理想变压器，因为初级和次级均满足端口条件，故称为二端口元件或双口元件。

实际电路通常比较复杂，除使用二端元件外，还广泛使用多端子器件，如集成电路。这种电路称为多端电路。第2页回本章目录下一页前一页第6-3页二端口电路或双口电路(two-portcircuit)是研究多端电路基础。本章重点介绍描述二端口电路特征方法。19波里森(Brisig)首先提出二端口电路概念，指出：一个由线性元件组成二端口电路，不论其内部参数和结构怎样，总能够用一组方程描述其外部特征。他这种黑箱方法当前已应用于许多领域。第3页回本章目录下一页前一页第6-4页6.1二端口电路的方程与参数左端口常接信号源，称为输入口(或入口）；右端口常接负载，称为输出口。我们约定：N中不含独立源。端口电压电流对N取关联方向。有四个端口变量若任选两个作自变量，另两个作应变量，则可列出描述双口电路端口VAR6组不一样方程

第一个组合第二种组合第三种组合第四种组合第五种组合第六种组合图示二端口电路。第4页回本章目录下一页前一页第6-5页6.1二端口电路的方程与参数一、开路参数和短路参数1、开路参数选和为自变量,以和为应变量描述端口VAR，为此，端口外加电流源。由叠加原理有称二端口电路NZ方程z11、z12、

z21、

z22称Z参数。Z方程写成矩阵形式矩阵Z=称为z矩阵。（1）Z方程第5页回本章目录下一页前一页第6-6页6.1二端口电路的方程与参数由Z方程知，出口开路时输入阻抗出口开路时转移阻抗入口开路时转移阻抗入口开路时输出阻抗故，常称为开路阻抗参数。（2）Z参数物理意义：若有z12=z21，则称该二端口电路为互易电路。不含受控源无源电路一定是互易电路。互易电路只有三个独立参数。若有z12=z21，z11=z22，则称该二端口电路为(电气)对称电路。对称电路只有两个独立参数。第6页回本章目录下一页前一页第6-7页6.1二端口电路的方程与参数结构对称电路一定是电气对称，反之，则不一定。例，以下两图均为结构对称，显然也是电气对称。例，以下列图结构不对称，但电气对称。第7页回本章目录下一页前一页第6-8页6.1二端口电路的方程与参数例1如图电路求其Z参数矩阵。解列KVL方程z参数矩阵为Z参数求解方法有两种(1)直接列Z方程并写成标准形式；(2)利用物理意义。第8页回本章目录下一页前一页第6-9页6.1二端口电路的方程与参数解用物理含义求，比较简单。端口1加电流源，端口2开路。先求z21。该电路是互易，故z12=z21。例2如图电路求其Z参数中z21、z12和z11

。第9页回本章目录下一页前一页第6-10页6.1二端口电路的方程与参数2、短路参数（1）Y方程选和为自变量，以和为应变量描述端口VAR，为此，端口外加电压源。由叠加原理有称二端口电路NY方程y11、y12、

y21、

y22称Y参数。Y方程写成矩阵形式矩阵Y=称为Y矩阵。第10页回本章目录下一页前一页第6-11页6.1二端口电路的方程与参数（2）Y参数物理意义：由Y方程知，出口短路时输入导纳出口短路时转移导纳入口短路时转移导纳入口短路时输出导纳故，常称为短路导纳参数。第11页回本章目录下一页前一页第6-12页6.1二端口电路的方程与参数若二端口电路为互易电路，则有y12=y21

若二端口电路为对称电路，则有y12=y21，y11=y22。Y=Z–1，即（3）Y矩阵与Z矩阵关系：第12页回本章目录下一页前一页第6-13页6.1二端口电路的方程与参数二、传输参数（1）A方程或传输方程当研究信号从输入口到输出口传输相关问题时，以输出端和作为自变量，以和作应变量比较方便。由Z方程可解得式中，|Z|=z11z22–z12z21将上式各系数分别记为a11、a12、a21和

a22，称为电路A参数，也称为传输参数(transmissionparameters)。从而得A方程。1、A参数第13页回本章目录下一页前一页第6-14页6.1二端口电路的方程与参数A方程中之所以写成-，是因为参考方向要求为流入电路，而用A方程分析问题时，以流出电路比较方便。A参数矩阵（传输参数矩阵）为A方程为第14页回本章目录下一页前一页第6-15页6.1二端口电路的方程与参数（2）A参数物理意义：由A方程知，出口开路时电压增益出口开路时转移导纳出口短路时转移阻抗出口短路时电流增益对于互易电路，A参数满足△A=a11a22-a12a21=1。若为对称电路，则有△A=1，a11=a22。第15页回本章目录下一页前一页第6-16页6.1二端口电路的方程与参数例如图电路求其A参数矩阵。解法一：依据物理意义A参数惯用求法有(1)利用物理意义；(2)由其它方程推出A方程。第16页回本章目录下一页前一页第6-17页6.1二端口电路的方程与参数由第二个方程得代入第一个方程得故解法二：先列Z方程，再转换为A方程第17页回本章目录下一页前一页第6-18页6.1二端口电路的方程与参数（1）B方程或反向传输方程2、B参数以和作为自变量，以和作应变量，则有方程称反向传输方程或B方程称为反向传输矩阵注意：B≠A-1对于互易电路，B参数满足△B=b11b22-b12b21=1。若为对称电路，则有△B=1，b11=b22。实际中极少用。第18页回本章目录下一页前一页第6-19页6.1二端口电路的方程与参数三、混合参数1、H参数（1）H方程或混合参数方程在分析晶体管低频电路时，常以、为自变量，而以、为应变量，其方程称为混合参数方程或H方程。即称为混合参数矩阵第19页回本章目录下一页前一页第6-20页6.1二端口电路的方程与参数（2）H参数物理意义：由H方程知，出口短路时输入阻抗出口短路时电流增益入口开路时反向电压增益入口开路时输出导纳什么都有，故常称为混合参数。对于互易电路，H参数满足h12=-h21。若为对称电路，则有△h=h11h22-h12h21=1，h12=-h21。第20页回本章目录下一页前一页第6-21页6.1二端口电路的方程与参数2、G参数以和作为自变量，以和作应变量，则有方程称二端口电路G方程也称为混合矩阵G=H-1对于互易电路，G参数满足g12=-g21。若为对称电路，则有△g=g11g22-g12g21=1，g12=-g21。实际中极少用。第21页回本章目录下一页前一页第6-22页6.1二端口电路的方程与参数上面介绍了描述二端口电路6种类型方程和参数。即，同一电路能够用不一样方程和参数描述。所以，这6种方程和参数之间存在着确定关系。P250,表6-1列出它们之间相互关系。总结：注意：并非每个二端口电路都存在这6种参数，有些电路只存在其中某几个。第22页回本章目录下一页前一页第6-23页6.2二端口电路的等效一、含独立源二端口电路等效对于如图含源电路，选和为自变量，以和为应变量描述端口VAR，为此，端口外加电流源。依据电路线性性质，端口电压看作是激励电流源、和N内独立源分别作用叠加。（1）当仅由作用时(=0，电路N内部独立源均为零)，依据齐次定理有（2）当仅由作用时(=0，电路N内部独立源均为零)，依据齐次定理有第23页回本章目录下一页前一页第6-24页6.2二端口电路的等效依据叠加定理得等效电路为可看作是戴维南定理在二端口电路中推广。类似地，用其它方程也能够作出对应等效电路。（3）当仅由电路N内部独立源作用时，入口、出口均开路，有第24页回本章目录下一页前一页第6-25页6.2二端口电路的等效二、不含独立源二端口电路等效相当于前面将上述方程改写若z12=z21，则电路变成含有3个阻抗T形等效电路。第25页回本章目录下一页前一页第6-26页6.3二端口电路的联接级联是信号传输系统中最常见联接方式，如图。二端口电路联接方式有：级联(链接)、串联、并联、串并联、并串联等。一、级联设子电路Na和Nb传输矩阵分别为Aa和Ab，则其传输方程为故A=AaAb第26页回本章目录下一页前一页第6-27页6.3二端口电路的联接二、串联和并联（1）串联：若子电路Na和Nb都满足端口条件，则有Z=Za+Zb（2）并联：若子电路Na和Nb都满足端口条件，则有Y=Ya+Yb第27页回本章目录下一页前一页第6-28页6.3二端口电路的联接（3）串并联：若子电路Na和Nb都满足端口条件，则有H=Ha+Hb（4）并串联：若子电路Na和Nb都满足端口条件，则有G=Ga+Gb第28页回本章目录下一页前一页第6-29页6.3二端口电路的联接如图，上面下面显然，Z≠Z1+Z2，因为不满足端口条件。因为串、并联需验证端口条件(验证方法参考书上p260)，满足才能利用。所以实际中使用较少。例：第29页回本章目录下一页前一页第6-30页6.4二端口电路的网络函数二端口电路各种参数，表征了二端口电路本身性质。当入口接有信号源，出口接有负载时，可利用网络函数概念分析二端口电路响应（输出）与激励（输入）之间关系。若二端口电路激励相量为，响应相量为，网络函数定义为假如激励和响应在电路同一端口，称为策动点函数；若激励和响应在不一样端口，就称为转移函数。二端口电路各种网络函数能够用任何一组参数表示。第30页回本章目录下一页前一页第6-31页一、策动点函数策动点（或驱动点）函数有输入阻抗（导纳）和输出阻抗（导纳）函数两类。当二端口电路出口接负载阻抗ZL时，其入口电压与入口电流之比称为输入阻抗函数（简称输入阻抗），用Zin表示；其倒数称为输入导纳函数（简称输入导纳），用Yin表示。6.4二端口电路的网络函数当二端口电路入口接负载阻抗ZS（它常是电源内阻抗）时，其出口电压与入口电流之比称为输出阻抗(函数)，用Zout表示；其倒数称为输出导纳(函数)，用Yout表示。第31页回本章目录下一页前一页第6-32页二端口电路Z方程为6.4二端口电路的网络函数若出口接负载ZL时，有式中第32页回本章目录下一页前一页第6-33页二端口电路Z方程为6.4二端口电路的网络函数若入口接负载ZS时，有式中第33页回本章目录下一页前一页第6-34页二、转移函数转移函数也称为传输函数或传递函数，它们表征了出口电压（或电流）与入口电压（或电流）关系。可定义以下四种转移函数：6.4二端口电路的网络函数电压比（或电压增益）电流比（或电流增益）转移阻抗转移导纳用各种参数表示网络函数见书本P262-263表6-2。第34页回本章目录下一页前一页第6-35页例1如图电路，已知US=15V,RS=2Ω，Nz参数矩阵，若RL=2Ω，求U2及二端口电路吸收功率。

解列二端口电路Z方程，得U1=7I1+3I2(1)U2=3I1+4I2(2)列出输入口KVL方程，有US=2I1+U1(3)对RL，由欧姆定律得U2=-2I2(4)(1)代入(3)及(2)代入(4)并整理得9I1+3I2=US=153I1+6I2=0解得I1=2A，I2=-1A代入(1)(4)得U1=11V，U2=2VPN=U1I1+U2I2=11×2+2×(-1)=20W6.4二端口电路的网络函数第35页回本章目录下一页前一页第6-36页6.4二端口电路的网络函数R