《ch二端口网络》PPT课件.ppt

1、1,学时： 4,第十六章 二端口网络,2,16.1 二端口网络 16.2 二端口的方程和参数 16.3 二端口的等效电路 16.4 二端口的转移函数 16.5 二端口的连接 16.6 回转器和负阻抗变换器,内容,3,要求,理解Z、Y、T、H参数和方程； 能熟练计算Z、Y、T、H参数； 掌握二端口网络的等效电路； 了解二端口的连接； 了解回转器和负阻抗变换器。,4,16-1 二端口网络,在工程实际中，研究信号及能量的传输和信号变换时，经常碰到如下形式的电路。,四端网络,一. 端口的概念,5,例,6,1. 端口 (port),端口由一对端钮构成，且满足如下条件：从一个端钮流入的电流等于从另一个端钮

2、流出的电流。,2. 二端口（two-port),当一个电路与外部电路通过两个端口连接时称此电路为二端口网络。,7,3. 二端口网络与四端网络,具有公共端的二端口,四端网络,8,1-1 2-2是二端口,3-3 4-4不是二端口，是四端网络,例,9,1. 讨论范围,含线性 R、L、C、M与线性受控源,不含独立源,2. 参考方向,二. 本章关于端口的约定,10,16-2 二端口的参数和方程,端口电压电流有六种不同的方程来表示，即可用六套参数描述二端口网络。,11,一、 Y 参数和方程,利用代替定理把两个端口电压和看作是外施的独立电压源。,设电压 和 已知，求 和 。,根据叠加定理，和应分别等于各个独

3、立电压源单独作用时产生的电流之和，即,12,令,称为Y 参数矩阵,矩阵形式：,13,Y参数的实验测定：,Y 又称为 短路导纳参数,自导纳,自导纳,转移导纳,转移导纳,14,若网络内部无受控源(满足互易定理) ，则导纳矩阵Y对称，则有,互易二端口网络四个参数中只有三个是独立的。,Y12= Y21,15,例1. 求Y 参数。,解：,互易二端口,16,对称二端口是指两个端口电气特性上对称。电路结构左右对称的，端口电气特性对称；电路结构不对称的二端口，其电气特性也可能是对称的。这样的二端口也是对称二端口。,若 Ya=Yc,有 Y12=Y21 和Y11=Y22 ，称为对称二端口。,对称二端口只有两个参数

4、是独立的。,17,互易,电气对称,18,例2 求所示电路的Y参数,解一,19,非互易二端口网络（网络内部有受控源）四个独立参数。,20,二、Z 参数和方程,由Y 参数方程,即：,其中 =Y11Y22 Y12Y21,设电流 和 已知，求 和 。,21,其矩阵形式为,称为Z参数矩阵,Z参数的实验测定：,Z参数又称开路阻抗参数,22,互易二端口,对称二端口,若矩阵 Z 与 Y 非奇异,则,23,例1. 求所示电路的Z 参数,24,例2 求所示电路的Z参数,25,三、T 参数 (传输参数) 和方程,由(2)得：,将(3)代入(1)得：,设 和 已知，求 和 。,26,即：,其中,27,矩阵形式,(注意

5、负号）,称为T 参数矩阵,28,互易二端口,对称二端口,AD- BC,=1,Y12 =Y21,Y11 =Y22,29,T 参数的实验测定,30,则,即,31,例2 求T参数,32,四、H 参数和方程,H 参数方程,矩阵形式,H 参数也称为混合参数,33,H 参数的实验测定,互易二端口,对称二端口,34,例 求所示电路的H参数,35,五、各参数的求解及转化,1. 按定义求；,2 .直接列方程,查表转化（改变自变量和因变量。见P378表16-1）,36,Z参数 不存在,Y 参数不存在,小结:,1. 六套参数，还有逆传输参数 和逆混合参数。,2 .为什么用这么多参数表示,（1）为描述电路方便，测量方

6、便。,（2）有些电路只存在某几种参数。,37,4. 线性无源二端口,5 .含有受控源的电路四个独立参数。,存在T参数H参数 Z,Y 均不存在,38,16-3 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。,一、由Z参数方程画等效电路,(1) 两个二端口网络等效： 是指对外电路而言，端口的电压、电流关系相同。,39,改写为,同一个参数方程，可以画出结构不同的等效电路。,等效电路不唯一。,40,互易网络,网络对称(Z11=Z22)则等效电路也对称,Z12=Z21,41,二、由Y参数方程画等效电路,另一种形式,42,互易网络,网络对称(Y11=Y22)则等效电路也对称,Y12=Y

7、21,43,例 给定互易网络的传输参数，求T形等效电路。,解,开路电压比,开路转移导纳,短路电流比,Z2 = 1 / C,Z1 = (A -1) / C,Z3 = (D -1) / C,44,也可由端口电压、电流 关系直接列参数方程,Z2 = 1 / C,Z1 = (A -1) / C,Z3 = (D -1) / C,A,C,D,45,16-4 二端口的转移函数,二端口的转移函数(传递函数)：就是用拉氏变换形式表示的输出电压或电流与输入电压或电流之比。,转移函数(传递函数)的意义：二端口常为完成某种功能起着耦合两部分电路的作用，这种功能往往是通过转移函数来描述或指定的。另一方面，转移函数的零点

8、和极点的分布与二端口内部的元件及连接方式等密切相关，零极点的分布决定了电路的特性。所以可以根据转移函数确定二端口内部元件的连接方式及元件值，即进行电路设计或网络综合。,46,端口的连接：,当二端口没有外接负载及输入激励无内阻抗时，二端口称为无端接的。实际应用中，二端口的输出端口往往接有负载阻抗ZL，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，这种情况下该二端口称为具有“双端接”的二端口。如果只计及ZL或只计及ZS，则称为具有“单端接”的二端口。,47,一. 无端接二端口,无端接二端口的转移函数(传递函数)，包括电压转移函数U2(s)/U1(s)，电流转移函数I2(s)/I1

9、(s)，转移导纳函数I2(s)/U1(s)，转移阻抗函数U2(s)/I1(s)。,拉氏变换形式的无端接二端口：,Z参数方程：,电压转移函数：,令： I2(s) =0，有,48,Y参数方程：,同理可求得U2(s) =0时电流转移函数：,令： I2(s) =0，有,所以电压转移函数为：,U2(s) =0时转移导纳：,I2(s) =0时转移阻抗：,49,二. 单端接二端口,图示为一个输出端接有R的 二端口，对此二端口，有：,消去 U2(s) 后，得转移导纳：,对此二端口还有：,消去 I2(s) 后，得转移阻抗：,50,对此二端口写方程：,消去U1(s)和U2(s)后，得电流转移函数：,对此二端口如下

10、方程：,消去I1(s)和I2(s) 后，得电压转移函数：,51,三. 双端接二端口,图示为双端接二端口，转移函数与两个端接阻抗有关系。,消去U1(s)和I1(s)和I2(s)后，得：,求U2(s) / U1(s) ：列方程,52,16-5 二端口网络的联接,一、 级联（链联）,设,即,53,得,54,得,结论：,级联后所得复合二端口T 参数矩阵等于级联的二端口T 参数矩阵相乘。上述结论可推广到n个二端口级联的关系。,T=T1T2 . Tn,55,例1,易求出,得,56,二、并联：输入端口并联，输出端口并联,57,并联后,58,可得,结论：,二端口并联所得复合二端口的Y参数矩阵等于两个二端口Y

11、参数矩阵相加。,59,三、串联： 输入端口串联 输出端口串联 采用Z 参数,串联电流相等,60,则,即,结论,串联后复合二端口Z 参数矩阵等于原二端口Z 参数矩阵相加。可推广到 n端口串联。,61,一. 回转器,电路符号,r：回转电阻,u1 = - r i2 u2 = r i1,i1 = g u2 i2 = - g u1,g = 1 / r,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的性质，或者有把一个端口上的电压“回转”为另一端口的电流的性质。,回转器的Z参数矩阵和Y参数为,62,1. 非互易元件 ( Y、Z 不对称）。,2. 线性无源元件。,回转器

12、的性质:,3. 阻抗逆变。,u1 = - r i2 u2 = r i1,i1 = g u2 i2 = - g u1,63,例,u1 = - r i2 u2 = r i1,i1 = g u2 i2 = - g u1,回转器的阻抗逆变性质，具有把一个电容回转为一个电感的特点，这在微电子器件中为用易于集成的电容实现难于集成的电感提供了可能性。,64,二、负阻抗变换器(NIC),1. 电压反向型负阻抗变换器和电流反向型负阻抗变换器,电压反向型,T 参数矩阵,输入电压U1经过传输后成为-kU1，改变了方向，但电流却没有改变，故称为电压反向型变换器(UNIC)。,65,电流反向型,T 参数矩阵,输入电压U1经过传输后