电路分析第五版第16章.ppt

第十六章 二端口网络 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 16.1 二端口网络 N R i i 端口由一对端钮构成，且满足如下端口条件：从一 个端钮流入的电流等于从另一个端钮流出的电流。 一端口网络 端口条件 1）端口（port)定义： 1、二端口(双口)网络 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。 具有公共端的二端口 i2i1 i1i2 四端网络 i4 i3 i1 i2 三端口或六端网络 二端口 2）二端口网络与四端网络 i2i1 i1i2 二端口的两个端口间若有外部连接，则会破坏原二端 口的端口条件。 端口条件破坏 i1 i2 i2 i1 u1 + u2 + 2 2 1 1 R i i1 i2 3 3 4 4 1-1 2-2是二端口 3-3 4-4不是二端口，是四端网络 （2） 讨论范围 线性 R、L、C、M与线性受控源 不含独立源 （1）参考方向 二端口网络 i1 i2 i2 i1 u1 + u2 + 3）二端口的电压、电流 二端口处电流、电压间的关系只决定于构成二端 口本身的元件及其连接方式。两个端口电压、电流 的关系通过二端口的参数表征。 16.2 二端口的方程和参数 + - + - i1 i2 u2u1 端口物理量4个 i1u1i2u2 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。 采用相量形式（正弦稳态)来讨论。 1、Y 参数和方程 + - + - 线性 无源 由叠加定理有： 令 称为Y 参数矩阵 矩阵形式 端口电流 可视为 共同作用产生。 Y参数的实验测定 + - 线性 无源 + - 线性 无源 Y 短路导纳参数 驱动点导纳 驱动点导纳 转移导纳 转移导纳 例1 求Y 参数。 解： Yb + Ya Yc Yb + Ya Yc 方框中无受控源(互易网络)时有Y12=Y21，无源线性二 端口只要3个独立参数就能表征其特性 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 ，又Y11=Y22 （电气对称），称为对称 二端口, 对称二端口只有两个参数是独立的。 例2 解一 Yb + Ya Yb + Ya Yb + + Ya 求Y参数 解二 Yb + + Ya 非互易二端口网络（网络内部有受控源）四个独立参数。 2、Z 参数和方程 + - + - 线性 无源 由叠加定理有： 矩阵形式Z参数矩阵 Z参数的实验测定 Z参数又称开路阻抗参数 开路输入阻抗 开路转移阻抗 开路输入阻抗 开路转移阻抗 互易二端口 对称二端口 若矩阵 Z 与 Y 非奇异 则 例3 Zb + + Za Zc + 3、T 参数 (传输参数) 和方程 + - + - 线性 无源 (注意负号） 称为T 参数矩阵 矩阵形式 由(2)得： 将(3)代入(1)得： T参数亦可由Y参数方程导出 互易二端口 对称二端口 T11 T22- T12 T21=1 T11= T22 T 参数的实验测定 开路参数 短路参数 则即 n:1 i1i2 + + u1 u2 例4求T参数 4、H 参数和方程 H 参数方程 矩阵形式 + - + - 线性 无源 H 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 互易二端口 对称二端口 开路参数短路参数 + - + - 线性 无源 例5 + + R1 R2 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，测量方便 （2）有些电路只存在某几种参数 3.互易二端口有三个独立参数，对称时只有二个独立参数 4.含有受控源的电路四个独立参数 T11 T22- T12 T21=1detT = 16.3 二端口的等效电路 由前面已知，任何给定的无源线性二端口的外 部性能可用3个参数确定，只要找到一个由具有3个 阻抗或导纳组成的简单二端口，若它与给定二端口 的参数相同，则这两个二端口是等效。 T 型等效电路 型等效电路 Ya Yb Yc zazb zc 二端口的等效电路 已知一个二端口其Y参数为 型等效电路的Y 参数应与 上述给定的Y 参数相同 1、 型等效电路求法 求 型等效电路 Y1 Y2 Y3 解之得： 2、T 型等效电路 Z1 Z3 Z2 已知一个二端口网络的Z参数为 求T 型等效电路。 T 型等效电路的Z 参数应与 给定的Z 参数相同 解之得： 将此方程变换 其中 相当于一互易二端口，可求 出其等效电路 若二端口内含受控源时， 受控源 若二端口内含受控源时， + - + - - 若已知Y参数 Y11+ Y12 -Y12 Y22+ Y12 + - + - 16.4 二端口的转移函数 N U1(s) U2(s) I1(s)I2(s) 1、端口1电源无内阻，端口2无负载（无端接） 已知I2(s)=0 N U1(s) U2(s) I1(s)I2(s) R 已知Y参数求 2、端口1电源无内阻，端口2接负载（单端接） US(s) N U1(s) U2(s) I1(s)I2(s) R + _ R1 已知Z参数求 二端口的转移函数不仅和二端口参数有关而且和端接阻抗有关 3、端口1电源有内阻，端口2接负载（双端接） 16.5 二端口的连接 1、级联（链联） 设 T + T + + T + + + T + T + + T + + + 得 T T + T + + 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。 T1T2 . . Tn T=T1T2 . Tn 例1 4 6 4 4 T1 4 6 T3 T2 2、并联：输入端口并联，输出端口并联 + + Y + + Y + + Y + + Y + + Y + + Y 即： 则 即 结论 正规联接时,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。 3、串联 16.6 回转器和负阻抗变换器 1、回转器 1）回转器是非互易元件 2） 回转器可以把一个端口的电流（或电压）回转 成另一个端口的电压（或电流）。 u1 i1 u2 i2 r 3）回转器不消耗功率（能量）也不储能,是线性 无源元件。 功率为0 u1 i1 u2 i2 r i1i2 u1u