《端口网络》

1、电路分析基础电路分析基础电子教案电子教案 文理学院信息技术学部 谢建群 电路分析基础电路分析基础电子教案电子教案 文理学院信息技术学部 谢建群 电路分析基础电路分析基础 电路分析基础电路分析基础教学内容教学内容 1. 1. 电路的基本概念与定律电路的基本概念与定律 2. 2. 等效变换分析法等效变换分析法 3. 3. 线性网络的一般分析方法线性网络的一般分析方法 4. 4. 网络定理网络定理 5. 5. 动态电路的瞬态分析动态电路的瞬态分析 6. 6. 正弦稳态分析正弦稳态分析 7. 7. 互感耦合电路与变压器互感耦合电路与变压器 10. 10. 电路的频率响应和谐振现象电路的频率响应和谐振现

2、象 9. 9. 三相电路三相电路 10. 10. 二端口网络二端口网络 电路分析基础电路分析基础电子教案电子教案 文理学院信息技术学部 谢建群 10. 10. 二端口网络二端口网络 10.1 二端口网络的一般概念二端口网络的一般概念 10.2 二端口网络的方程和参数二端口网络的方程和参数 10.3 二端口网络的等效电路二端口网络的等效电路 10.4 二端口网络的联接二端口网络的联接 10.5 具有端接的二端口网络分析具有端接的二端口网络分析 10. 二端口网络二端口网络 电路分析基础电路分析基础电子教案电子教案 文理学院信息技术学部 谢建群 10.1 二端口网络的一般概念二端口网络的一般概念

3、基本要求：基本要求：理解端口和二端口网络的概念。理解端口和二端口网络的概念。 电路中的一对端钮，如果流入一个端子的电流等于流出另一端子电路中的一对端钮，如果流入一个端子的电流等于流出另一端子 的电流，则这对端钮就形成一个端口。的电流，则这对端钮就形成一个端口。 I U I1 I1 I2 I2 U1 U2 具有两个端口的四端网络。具有两个端口的四端网络。 二端口网络内部均由线性二端口网络内部均由线性 元件组成，且两个端口处元件组成，且两个端口处 的电压与电流均满足线性的电压与电流均满足线性 关系时，该二端口网络称关系时，该二端口网络称 为为。 如果一个二端口网络内部不含有独立源或受控源时，我们称

4、其为如果一个二端口网络内部不含有独立源或受控源时，我们称其为 ；如果二端口网络内部含有独立源或受控源时，则称；如果二端口网络内部含有独立源或受控源时，则称 其为其为。 电路分析基础电路分析基础电子教案电子教案 文理学院信息技术学部 谢建群 10.2 二端口网络的方程与参数二端口网络的方程与参数 基本要求：基本要求：理解二端口网络方程的定义，掌握各参数的计算方法。理解二端口网络方程的定义，掌握各参数的计算方法。 实际的二端口网络制做好后一般都要封装起来，无法看到其实际的二端口网络制做好后一般都要封装起来，无法看到其 内部电路的具体结构。因此，分析这类网络时，只能通过两对端内部电路的具体结构。因此

5、，分析这类网络时，只能通过两对端 子处电压与电流之间的相互关系来表征电路的功能。而这种关系子处电压与电流之间的相互关系来表征电路的功能。而这种关系 又可以用一些参数来描述，且这些参数只决定于网络本身的结构又可以用一些参数来描述，且这些参数只决定于网络本身的结构 和内部元件，与外部电路无关。和内部元件，与外部电路无关。 利用这些参数，还可以比较不同网络在传递电能和信号方面利用这些参数，还可以比较不同网络在传递电能和信号方面 的性能，从而评价端口网络的质量。的性能，从而评价端口网络的质量。 电路分析基础电路分析基础电子教案电子教案 文理学院信息技术学部 谢建群 10.2 二端口网络的方程与参数二端

6、口网络的方程与参数 （1）阻抗方程：阻抗方程： 2 21 1 2 21 1 U U U U I I I I 、因变量因变量 、自变量自变量 2 2 2222 1 1 2121 2 2 2 2 1212 1 1 1111 1 1 I Iz zI Iz zU U I Iz zI Iz zU U I1 I1 I2 I2 U1 U2 （2）Z 参数物理意义：参数物理意义： 0 0 1 1 I I 2 2 2 2 2 22 2 0 0 1 1 I I 2 2 1 1 1 12 2 0 0 2 2 I I 1 1 2 2 2 21 1 0 0 2 2 I I 1 1 1 1 1 11 1 I I U U

7、z z I I U U z z I I U U z z I I U U z z ， 开路输入阻抗开路输入阻抗开路转移阻抗开路转移阻抗开路输出阻抗开路输出阻抗开路转移阻抗开路转移阻抗 电路分析基础电路分析基础电子教案电子教案 文理学院信息技术学部 谢建群 10.2 二端口网络的方程与参数二端口网络的方程与参数 求图示电路的求图示电路的 Z 参数。参数。 I1 I2 U1 U2 1 4 1 2 1 3 节点电压方程节点电压方程 方法方法2：利用二端口网络方程求解利用二端口网络方程求解 方法方法1：利用利用 Z 参数的物理意义求解参数的物理意义求解 I I U U z z 0 0 2 2 I I 1

8、 1 1 1 1 11 1 0 0 1 1 I I 2 2 2 2 2222 I I U U z z I I U U z z 0 0 1 1 I I 2 2 1 1 1212 I I U U4 4 U U4 43 3 0 0 U U4 4 U U4 42 2 2 21 12 2 2 21 1 )( )( 1 13 3 3 3 1 13 3 2 2 1 13 3 2 2 2 26 6 7 7 Z Z I I 1 13 3 3 3 I I 1 13 3 2 2 U U I I 1 13 3 2 2 I I 2 26 6 7 7 U U I I U U4 4 U U4 43 3 I I U U4 4

9、 U U4 42 2 2 21 12 2 2 21 11 1 2 21 12 2 1 12 21 1 )( )( I I U U z z 0 0 2 2 I I 1 1 2 2 2121 电路分析基础电路分析基础电子教案电子教案 文理学院信息技术学部 谢建群 10.2 二端口网络的方程与参数二端口网络的方程与参数 （1）导纳方程：导纳方程： 2 21 1 2 21 1 I I I I U U U U 、因变量因变量 、自变量自变量 2 2 2222 1 1 2121 2 2 2 2 1212 1 1 1111 1 1 U Uy yU Uy yI I U Uy yU Uy yI I I1 I1

10、I2 I2 U1 U2 （2）Y 参数物理意义：参数物理意义： 0 0 1 1 U U 2 2 2 2 2 22 2 0 0 1 1 U U 2 2 1 1 1 12 2 0 0 2 2 U U 1 1 2 2 2 21 1 0 0 2 2 U U 1 1 1 1 1 11 1 U U I I y y U U I I y y U U I I y y U U I I y y ， 开路输入阻抗开路输入阻抗开路转移阻抗开路转移阻抗开路输出阻抗开路输出阻抗开路转移阻抗开路转移阻抗 （3）Y 参数与参数与 Z 参数的关系：参数的关系： -1-1-1-1 Z ZY Y Y Y Z Z有的网络只有有的网络只

11、有 Z 参数，有的只有参数，有的只有 Y 参数参数 电路分析基础电路分析基础电子教案电子教案 文理学院信息技术学部 谢建群 10.2 二端口网络的方程与参数二端口网络的方程与参数 求图示电路的求图示电路的 Y 参数矩阵。参数矩阵。 2 2 2222 1 1 2121 2 2 2 2 1212 1 1 1111 1 1 U Uy yU Uy yI I U Uy yU Uy yI I 方法方法1：利用利用 Y 参数的物理意义求解参数的物理意义求解 L Lj j 1 1 C Cj j U U I I y y 1 1 0 0 2 2 U U 1 1 1 1 1 11 1 方法方法2：利用二端口网络方程

12、求解利用二端口网络方程求解 1 12 2 2 2 2 2 2 21 1 1 1 1 1 U U L Lj j 1 1 U U L Lj j 1 1 C Cj j R R 1 1 I I U U L Lj j 1 1 U U L Lj j 1 1 C Cj jI I L Lj j 1 1 C Cj j R R 1 1 , , L Lj j 1 1 L Lj j 1 1 , , L Lj j 1 1 C Cj j Y Y 2 2 1 1 RC1C2 L+ 1 1I I 1 1U U 2 2I I + 2 2U U 电路分析基础电路分析基础电子教案电子教案 文理学院信息技术学部 谢建群 10.2 二

13、端口网络的方程与参数二端口网络的方程与参数 （1）混合方程：混合方程： 2 2 2222 1 1 2121 2 2 2 2 1212 1 1 1111 1 1 U Uh hI Ih hI I U Uh hI Ih hU U I1 I1 I2 I2 U1 U2 （2）H 参数物理意义：参数物理意义： 0 0 1 1 I I 2 2 2 2 2222 0 0 1 1 I I 2 2 1 1 1212 0 0 2 2 U U 1 1 2 2 2121 0 0 2 2 U U 1 1 1 1 1111 U U I I h h U U U U h h I I I I h h I I U U h h ，

14、（3）为因变量：为因变量：、为自变量，以为自变量，以、若以若以 U U I I I I U U 2 2 1 1 2 2 1 1 2 2 2 22 2 1 1 2 21 1 2 2 2 2 1 12 2 1 1 1 11 1 1 1 I Ig gU Ug gU U I Ig gU Ug gI I G 参数混合方程参数混合方程 电路分析基础电路分析基础电子教案电子教案 文理学院信息技术学部 谢建群 10.2 二端口网络的方程与参数二端口网络的方程与参数 求图示半导体晶体管低频小信号等效电路的混合参数矩阵。求图示半导体晶体管低频小信号等效电路的混合参数矩阵。 2 2 2222 1 1 2121 2

15、2 2 2 1212 1 1 1111 1 1 U Uh hI Ih hI I U Uh hI Ih hU U Rb GC + + u1u2u2+ i1 i1i2 iC 电路分析基础电路分析基础电子教案电子教案 文理学院信息技术学部 谢建群 10.2 二端口网络的方程与参数二端口网络的方程与参数 （1）传输方程：传输方程： )( )( 2 2 2222 2 2 2121 1 1 2 2 1212 2 2 1111 1 1 I Ia aU Ua aI I I Ia aU Ua aU U I1 I1 I2 I2 U1 U2 （2）A 参数物理意义：参数物理意义： 0 0 2 2 U U 2 2 1

16、 1 2222 0 0 2 2 U U 2 2 1 1 1212 0 0 2 2 I I 2 2 1 1 2121 0 0 2 2 I I 2 2 1 1 1111 I I I I a a I I U U a a U U I I a a U U U U a a ， （3）为因变量：为因变量：、为自变量，以为自变量，以、若以若以 I I U U I I U U 2 2 2 2 1 1 1 1 B 参数传输方程参数传输方程 )( )( 1 1 2 22 2 1 1 2 21 1 2 2 1 1 1 12 2 1 1 1 11 1 2 2 I Ia aU Ua aI I I Ia aU Ua aU

17、U 电路分析基础电路分析基础电子教案电子教案 文理学院信息技术学部 谢建群 10.2 二端口网络的方程与参数二端口网络的方程与参数 （1）同一个二端口网络可以用同一个二端口网络可以用 6 种不同的方程和参数来描述，因种不同的方程和参数来描述，因 此，这此，这 6 种方程和参数之间存在着确定的关系。当知道了二种方程和参数之间存在着确定的关系。当知道了二 端口网络的某种参数后，可以通过对方程的变幻运算求得该端口网络的某种参数后，可以通过对方程的变幻运算求得该 电路的任何一种参数。电路的任何一种参数。 （2）并非每一个二端口网络都存在并非每一个二端口网络都存在6种参数，有些电路只存在某几种参数，有些

18、电路只存在某几 种参数，而另几种参数不存在。种参数，而另几种参数不存在。 （3）选用二端口网络何种参数要看实际需要，选择的原则为便于选用二端口网络何种参数要看实际需要，选择的原则为便于 分析和实际测量等。如，分析晶体管的小信号等效电路常用分析和实际测量等。如，分析晶体管的小信号等效电路常用 H 参数，高频中常用参数，高频中常用 Y 参数，分析电力系统传输网络常用参数，分析电力系统传输网络常用 A 参数。参数。 电路分析基础电路分析基础电子教案电子教案 文理学院信息技术学部 谢建群 10.2 二端口网络的方程与参数二端口网络的方程与参数 （1）列出二端口网络方程求取。以端口两个自变量看做激励，两

19、列出二端口网络方程求取。以端口两个自变量看做激励，两 个应变量看做相应，由两类约束列出电路方程，再根据定义个应变量看做相应，由两类约束列出电路方程，再根据定义 比较系数可得各参数。比较系数可得各参数。 （2）根据各参数的物理含义求解。根据各参数的物理含义求解。 （3）如果已知二端口网络的某种参数（或更容易求得某种参数）如果已知二端口网络的某种参数（或更容易求得某种参数） 而欲求另一种参数，可利用参数间的关系求取。而欲求另一种参数，可利用参数间的关系求取。 2 2 2222 1 1 2121 2 2 2 2 1212 1 1 1111 1 1 I Iz zI Iz zU U I Iz zI Iz

20、 zU U 2 2 2222 1 1 2121 2 2 2 2 1212 1 1 1111 1 1 U Uy yU Uy yI I U Uy yU Uy yI I 2 2 2222 1 1 2121 2 2 2 2 1212 1 1 1111 1 1 U Uh hI Ih hI I U Uh hI Ih hU U )( )( 2 2 2222 2 2 2121 1 1 2 2 1212 2 2 1111 1 1 I Ia aU Ua aI I I Ia aU Ua aU U )( )( 1 1 2 22 2 1 1 2 21 1 2 2 1 1 1 12 2 1 1 1 11 1 2 2 I

21、Ia aU Ua aI I I Ia aU Ua aU U 2 2 2 22 2 1 1 2 21 1 2 2 2 2 1 12 2 1 1 1 11 1 1 1 I Ig gU Ug gU U I Ig gU Ug gI I 电路分析基础电路分析基础电子教案电子教案 文理学院信息技术学部 谢建群 10. 10. 二端口网络二端口网络 10.1 10.1 二端口网络的一般概念二端口网络的一般概念 10.2 10.2 二端口网络的方程和参数二端口网络的方程和参数 10.3 10.3 二端口网络的等效电路二端口网络的等效电路 10.4 10.4 二端口网络的联接二端口网络的联接 10.5 10.5

22、 具有端接的二端口网络分析具有端接的二端口网络分析 10. 二端口网络二端口网络 电路分析基础电路分析基础电子教案电子教案 文理学院信息技术学部 谢建群 10.3 二端口网络的等效电路二端口网络的等效电路 基本要求：基本要求：理解理解 T 型、型、TT TT 型电路的特点，掌握二端口网络的等效电路的建型电路的特点，掌握二端口网络的等效电路的建 立方法。立方法。 任何一个线性无独立源一端口网络，不管内部如何复杂，从任何一个线性无独立源一端口网络，不管内部如何复杂，从 外部电性能来看，总可以用一个阻抗（或导纳）来等效替代。同外部电性能来看，总可以用一个阻抗（或导纳）来等效替代。同 理，对于一个线性

23、无独立源二端口网络，也可以寻找一个简单的理，对于一个线性无独立源二端口网络，也可以寻找一个简单的 线性无源二端口网络来等效替代而不改变外部的电性能。线性无源二端口网络来等效替代而不改变外部的电性能。 由于每个二端口网络可能（非必然）有由于每个二端口网络可能（非必然）有6种不同的参数，也种不同的参数，也 就可能建立六种等效电路。这里仅以就可能建立六种等效电路。这里仅以 Z 、Y、H 参数建立等效电参数建立等效电 路为例。路为例。 电路分析基础电路分析基础电子教案电子教案 文理学院信息技术学部 谢建群 10.3 二端口网络的等效电路二端口网络的等效电路 2 2 2222 1 1 2121 2 2

24、2 2 1212 1 1 1111 1 1 I Iz zI Iz zU U I Iz zI Iz zU U 2 2 U U 2222 z z 1 1 2121 I Iz z 1111 z z 2 2 1212 I Iz z 1 1 U U 1 1 I I 2 2 I I 1 1 12122121 2 21 1 1212 2 2 12122222 2 2 2 21 1 1212 1 1 12121111 1 1 I Iz zz zI II Iz zI Iz zz zU U I II Iz zI Iz zz zU U )()()( )()( 12122222 z zz z 2 2 U U 1 1

25、I I 2121 z z 2121 z z )( 12121111 z zz z 1212 z z 1 1 U U 1 1 I I 2 2 I I 12122222 z zz z 2 2 U U 1 12 21 11 1 z zz z 1 12 2 z z 1 1 U U 1 1 I I 2 2 I I )(互互易易性性 z zz z 1 12 22 21 1 电路分析基础电路分析基础电子教案电子教案 文理学院信息技术学部 谢建群 10.3 二端口网络的等效电路二端口网络的等效电路 1 1 1 12 22 21 1 1 12 2 1 12 2 2 2 1 12 22 22 2 2 2 2 21

26、 1 1 12 2 1 1 1 12 21 11 1 1 1 U Uy yy yU UU Uy yU Uy yy yI I U UU Uy yU Uy yy yI I )()()( )()( )(互互易易性性 y yy y 1 12 22 21 1 2 2 2222 1 1 2121 2 2 2 2 1212 1 1 1111 1 1 U Uy yU Uy yI I U Uy yU Uy yI I 1 12 22 22 2 y yy y 2 2 U U 12121111 y yy y 1212 y y 1 1 U U 1 1 I I 2 2 I I 1 12 22 22 2 y yy y 2

27、2 U U 12121111 y yy y 1212 y y 1 1 U U 1 1 I I 2 2 I I 1 1 U U 1212 y y 2121 y y )( 2 2 U U 2222 y y 1 1 2121U U y y 1 11 1 y y 2 2 1 12 2U U y y 1 1 U U 1 1 I I 2 2 I I 电路分析基础电路分析基础电子教案电子教案 文理学院信息技术学部 谢建群 10.3 二端口网络的等效电路二端口网络的等效电路 2 2 2222 1 1 2121 2 2 2 2 1212 1 1 1111 1 1 U Uh hI Ih hI I U Uh hI

28、Ih hU U 2 2 U U 2222 h h 1 1 2121U U h h 1111 h h 2 2 1212U U h h 1 1 U U 1 1 I I 2 2 I I 电路分析基础电路分析基础电子教案电子教案 文理学院信息技术学部 谢建群 10. 10. 二端口网络二端口网络 10.1 10.1 二端口网络的一般概念二端口网络的一般概念 10.2 10.2 二端口网络的方程和参数二端口网络的方程和参数 10.3 10.3 二端口网络的等效电路二端口网络的等效电路 10.4 10.4 二端口网络的联接二端口网络的联接 10.5 10.5 具有端接的二端口网络分析具有端接的二端口网络分

29、析 10. 二端口网络二端口网络 电路分析基础电路分析基础电子教案电子教案 文理学院信息技术学部 谢建群 10.4 二端口网络的联接二端口网络的联接 基本要求：基本要求：理解子二端口网络的联接方式，了解由子二端口网络的参数求出理解子二端口网络的联接方式，了解由子二端口网络的参数求出 复合二端口网络参数的方法。复合二端口网络参数的方法。 一个复杂的二端口网络可以看成是由若干个简单的二端口网一个复杂的二端口网络可以看成是由若干个简单的二端口网 络安某种连接方式联结而成，其中简单的二端口网络称为子电路，络安某种连接方式联结而成，其中简单的二端口网络称为子电路， 分解后可使计算简化。常见的联接方式有级

30、联、串联与并联三种分解后可使计算简化。常见的联接方式有级联、串联与并联三种 形式。形式。 复合二端口网络可看成是由子二端口网络联接构成的，复合二端口网络可看成是由子二端口网络联接构成的，各个各个 子网络必须满足端口条件子网络必须满足端口条件。 I1 I2 U1 U2 Z3 I1a I2a U1a U1b U2a U2b I1b I2b 两个子二端口网络的输入端口两个子二端口网络的输入端口 串联，输出端口也串联。串联，输出端口也串联。 Z = Za+Zb 电路分析基础电路分析基础电子教案电子教案 文理学院信息技术学部 谢建群 10.4 二端口网络的联接二端口网络的联接 两个子二端口网络的输入端口

31、两个子二端口网络的输入端口 并联，输出端口也并联。并联，输出端口也并联。 Y = Ya+Yb I1 I2 U1 U2 Z3 I1a I2a U1a U1b U2a U2b I1b I2b 一个子二端口网络的输出为后一个子二端口网络的输出为后 一个子端口网络的输入。一个子端口网络的输入。 A = AaAb I1 I2 U1 U2 I1a I2a U1a U1b U2a U2b I1b I2b 电路分析基础电路分析基础电子教案电子教案 文理学院信息技术学部 谢建群 10.5 具有端接的二端口网络分析具有端接的二端口网络分析 基本要求：基本要求：掌握具有端接的二端口网络的分析方法。掌握具有端接的二端

32、口网络的分析方法。 二端口网络输入端接信号源，输出端接负载，形成典型的具二端口网络输入端接信号源，输出端接负载，形成典型的具 有端接的二端口网络。有端接的二端口网络。 具有端接的二端口网络分析，除了求解端口的电压、电流外，作具有端接的二端口网络分析，除了求解端口的电压、电流外，作 为一个信号处理电路，还包括以下内容：为一个信号处理电路，还包括以下内容： 4、 对负载而言的戴维对负载而言的戴维 南电路南电路开路电压和开路电压和 输出阻抗。输出阻抗。 5、其它转移函数。其它转移函数。 1、策动点输入阻抗：策动点输入阻抗： 3、转移电流比：转移电流比： 1 11 1 i i I IU UZ Z 1

33、12 2 i i I II IA A 2、转移电压比：转移电压比：1 12 2 u u U UU UA A + S SU U ZS + 1 1U U 2 2I I 1 1I I + 2 2U U ZLN 电路分析基础电路分析基础电子教案电子教案 文理学院信息技术学部 谢建群 10.5 具有端接的二端口网络分析具有端接的二端口网络分析 约束端口的方程：约束端口的方程： 1、二端口参数方程二端口参数方程 3、负载支路方程负载支路方程 L L2222 21211212 1111 1 1 1 1 i i Z Zz z z zz z z z I I U U Z Z L L2222 2121 1 1 2

34、2 i i Z Zz z z z I I I I A A 2、电源支路方程电源支路方程 2 21 11 12 22 22 21 11 1L L1 11 1 L L2 21 1 1 1 2 2 u u z zz zz zz zZ Zz z Z Zz z U U U U A A 2 2 L L 2 2 1 1 S S S S1 1 2 2 2 22 2 1 1 2 21 1 2 2 2 2 1 12 2 1 1 1 11 1 1 1 I IZ ZU U I IZ ZU UU U I Iz zI Iz zU U I Iz zI Iz zU U S S L L1111 2121 OCOCU U Z Zz z z z U U S S2 22 2 2 21 11 12 2 2 22 2O O Z Zz z z zz z z zZ Z + S SU U ZS + 1 1U U 2 2I I 1 1I I + 2 2U U ZLN 电路分析基础电路分析基础电子教案电子教案 文理学院信息技术学部 谢建群