第16章--二端口网络...ppt

1、16-1 二端口网络,16-2 二端口的方程和参数,16-4 二端口的转移函数,16-6 回转器和负阻抗变换器,16-3 二端口的等效电路,16-5 二端口的连接,第十六章 二端口网络,教学内容,教学要求,深刻理解二端口网络的基本概念，二端口网络方程的6种形式和建立方法，熟练掌握Y、Z、T 、H(G)参数的计算方法，了解各种参数间的关系；掌握已知参数求二端口网络T或型等效电路的方法；掌握已知参数求二端口网络求转移函数的方法；掌握二端口网络的级联、并联和串联等连接后的参数计算方法；掌握回转器和负阻抗变换器及其理想变压器等特殊二端口网络的方程、参数和阻抗变换特性。,难点,T、H参数的计算。,学时数

2、,讲课6学时，习题1学时。,重点,二端口网络方程的4种形式和建立方法，Y、Z、T、H参数的计算方法。,16-1 二端口网络,一、一端口网络或二端网络,对一个端口来说，从其一个端子流入的电流一定等于从另一个端子流出的电流，这种具有向外引出一对端子的电路或网络称为一端口网络或二端网络。,二、二端口网络,16-1 二端口网络,对于所有时间 t ，从端子1流入方框的电流等于从端子 流出的电流；同时，从端子 2 流入方框的电流等于从端子 流出的电流。,二端口的端口条件：,若向外伸出的4个端子上的电流无上述限制，则称为四端网络。,二端口处的电流、电压之间的关系可以通过一些参数表示，而这些参数只决定于构成二

3、端口本身的元件及它们的连接方式。,16-1 二端口网络,一个任意复杂的二端口可以看作由若干简单的二端口组成。,本章介绍的二端口：由线性电阻、电感(耦合电感)、电容和线性受控源组成，并规定不含任何独立电源(如用运算法分析时，其独立初始条件为零)。,可利用这些参数比较不同的二端口在传递电能和信号方面的性能，从而评价它们的质量。,通过简单二端口的参数及其与复杂二端口的关系，可求出后者的参数，从而确定复杂二端口处的电压与电流关系，而不再涉及原来复杂电路内部的任何计算。,16-2 二端口的方程和参数,一、二端口的Y参数,假设两个端口电压 和 已知，利用替代定理把 和 都看作是外施的独立电压源。,根据叠加

4、定理， 和 分别等于各个独立电压源单独作用时产生的电流之和，即,16-2 二端口的方程和参数,二端口的Y参数矩阵,二端口的Y参数： 、 、 、,Y参数的求解,短路驱动点导纳(短路输入导纳),短路转移导纳,短路驱动点导纳(短路输入导纳),短路转移导纳,16-2 二端口的方程和参数,例1：求图示二端口的Y参数。,解：,方法一,16-2 二端口的方程和参数,方法二,由线性R、L(M)、C元件构成的任何无源二端口，总有 ，因此只要3个独立的Y参数就足以表征该无源线性二端口。,若 ，且 ，则为对称二端口，其Y参数只有2个是独立的。,16-2 二端口的方程和参数,例2：求图示二端口的Y参数。,解：,对于含

5、受控源的线性R、L(M)、C二端口，一般 ，其Y参数4个是独立的。,16-2 二端口的方程和参数,二、二端口的Z参数,假设两个端口电流 和 已知，利用替代定理把 和 都看作是外施的独立电流源。,根据叠加定理， 和 分别等于各个独立电流源单独作用时产生的电压之和，即,二端口的Z参数矩阵,二端口的Z参数： 、 、 、,16-2 二端口的方程和参数,Z参数的求解,开路驱动点阻抗(开路输入阻抗),开路转移阻抗,开路驱动点阻抗(开路输入阻抗),开路转移阻抗,16-2 二端口的方程和参数,例3：求图示二端口的Z参数。,解：,由线性R、L(M)、C元件构成的任何无源二端口，总有 ，因此只要3个独立的Z参数就

6、足以表征该无源线性二端口。,若 ，且 ，则为对称二端口，其Z参数只有2个是独立的。,16-2 二端口的方程和参数,对于含受控源的线性R、L(M)、C二端口，一般 ，其Z参数4个是独立的。,16-2 二端口的方程和参数,三、二端口的T参数,式代入式得,16-2 二端口的方程和参数,二端口的T参数矩阵,二端口的T参数(一般参数、传输参数、A参数)： 、 、 、,开路转移电压,短路转移阻抗,短路转移电流,开路转移导纳,T参数意义,16-2 二端口的方程和参数,对于由线性R、L(M)、C元件构成的任何无源二端口，总有 ，因此,若为对称二端口，由于 ，则A=D，所以其T参数只有2个是独立的。,所以A、B

7、、C、D四个参数中只有3个是独立的。,16-2 二端口的方程和参数,四、二端口的H参数,二端口的H参数矩阵,二端口的H参数(混合参数)： 、 、 、,短路输入阻抗,开路转移电压,开路输入导纳,短路转移电流,16-2 二端口的方程和参数,例4：求图示二端口的H参数。,解：,由线性R、L(M)、C元件构成的任何无源二端口，总有 ，因此H参数中只有3个是独立的。,对于对称二端口，由于 ，所以H参数中只有2个是独立的。,16-2 二端口的方程和参数,例5：求图示二端口的H参数。,解：,二端口有 共6组不同的参数，彼此之间可以相互转换。,16-3 二端口的等效电路,由具有 3个阻抗(或导纳)组成的简单二

8、端口，如果它与给定的由线性R、L(M)、C元件构成的无源二端口的参数分别相等，则这两个二端口的外部特性完全相同，即它们是等效的。,由 3个阻抗(或导纳)组成的二端口只有两种形式，即T形电路和形电路。,16-3 二端口的等效电路,一、给定二端口的Z参数，进而确定此二端口的等效T形电路中的Z1、Z2、Z3的值。,16-3 二端口的等效电路,二、给定二端口的Y参数，进而确定此二端口的等效形电路中的Y1、Y2、Y3的值。,16-3 二端口的等效电路,三、给定二端口的其他参数，可将其变换成Z参数或Y参数，进而求得此二端口的T形等效电路或形等效电路的参数值。,例：T形等效电路的Z1、Z2、Z3与T参数之间

9、的关系为,形等效电路的Y1、Y2、Y3与T参数之间的关系为,若为对称二端口， ，则其等效T形或形电路一定也对称，此时Y1=Y3、Z1=Z3。,16-3 二端口的等效电路,四、二端口内部含有受控源的情况的处理。,若给定二端口的Z参数,16-4 二端口的转移函数,一、无端接的二端口,二端口没有外接负载及输入激励无内阻抗。,令 ，则有,电压转移函数,16-4 二端口的转移函数,令 ，则有,电压转移函数,令 ，则有,电流转移函数,16-4 二端口的转移函数,电流转移函数,令 ，则有,令 ，则有,导纳转移函数,阻抗转移函数,令,16-4 二端口的转移函数,二、单端接的二端口,二端口的输出端口接有负载或输

10、入端口接有电压源和阻抗ZS的串联组合或电流源和阻抗ZS的并联组合。,消去 ，得转移导纳,消去 ，得转移阻抗,16-4 二端口的转移函数,消去 和 ，得电流转移函数,消去 和 ，得电压转移函数,16-4 二端口的转移函数,16-4 二端口的转移函数,三、双端接的二端口,二端口的输出端口接有负载且输入端口接有电压源和阻抗ZS的串联组合或电流源和阻抗ZS的并联组合。,16-4 二端口的转移函数,转移函数的重要性,二端口为完成某种功能起耦合两部分电路的作用。,例：滤波器能让具有某些频率的信号通过，而对另一些频率的信号加以抑制。这种功能往往是通过转移函数描述或指定的。,转移函数的零、极点的分布与二端口内

11、部的元件及连接方式等密切相关，而零、极点的分布又决定了电路的特性。,电路设计或网络综合：根据转移函数确定二端口内部元件的连接方式及元件值。,16-5 二端口的连接,在二端口的连接问题上，感兴趣的是复合二端口的参数与部分二端口的参数之间的关系。,一、级联(链联),设二端口P1和P2的T参数分别为,则有,16-5 二端口的连接,16-5 二端口的连接,二、并联,设二端口P1和P2的Y参数分别为,如图,则,16-5 二端口的连接,三、串联,设二端口P1和P2的Z参数分别为,如图,则,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，理想回转器可视为一个二端口，其端口电压、电流关系为：,或,回转常数,回转电阻 r,回转电导 g,16-6 回转器和负阻抗变换器,理想回转器既不消耗功率又不发出功率，它是一个无源线性元件。,16-6 回转器和负阻抗变换器,回转器有把一个端口上的电流回转为另一端口上的电压或相反过程的性质。,根据上述性质，回转器具有把一个电容回转为一个电感的本领。,或,例：,从输入端看相当于一个电感元件，其电感值,16-6 回转器和负阻抗变换器,二、负阻抗变换器(NIC),输入电压U1经传输后成为U2，其大小和方向均没改变；电流I1经传输后变为kI2，其方向改变了。,k为正实常数,电流反向型的NIC,