[工学]二端口网络ppt课件

1、第第16章章 二端口网络二端口网络重点：重点：二端口网络参数和方程二端口网络参数和方程二端口网络等效电路二端口网络等效电路二端口网络的衔接二端口网络的衔接16-1 16-1 概述概述16-2 16-2 二端口的参数和方程二端口的参数和方程16-3 16-3 二端口的等效电路二端口的等效电路16-4 16-4 二端口网络的联接二端口网络的联接16-1 16-1 概述概述二端网络二端网络在工程实践中，研讨信号及能量的传输和信号变换时，在工程实践中，研讨信号及能量的传输和信号变换时，经常碰到如下方式的电路。具有四个向外引出端钮的网络经常碰到如下方式的电路。具有四个向外引出端钮的网络,称称为四端网络为

2、四端网络.四端网络四端网络变压器变压器n:1滤波器滤波器RCC传输线传输线三极管三极管例例16.1 16.1 概述概述1. 端口端口 (port)端口由一对端钮构成，且满足端口由一对端钮构成，且满足如下条件：从一个端钮流入的如下条件：从一个端钮流入的电流等于从另一个端钮流出的电流等于从另一个端钮流出的电流。电流。2. 二端口二端口two-port)当一个电路与外部电路经过两个端口衔接时称此电路为当一个电路与外部电路经过两个端口衔接时称此电路为二端口网络或双口网络二端口网络或双口网络i1i2i2i1u1+ +u2+ + +u1i1i116.1 16.1 概述概述 3. 二端口网络与四端网络二端口

3、网络与四端网络二端口二端口i2i1i1i2具有公共端的二端口具有公共端的二端口i2i1i1i2四端网络四端网络 i4i3i1i216.1 16.1 概述概述4. 二端口的两个端口间假设有外部衔接，那么会破坏原二端口的两个端口间假设有外部衔接，那么会破坏原二端口的端口条件。二端口的端口条件。222111iiiiiiii 端口条件破坏端口条件破坏1-1 2-2是二端口是二端口3-3 4-4不是二端口，是四端网络不是二端口，是四端网络16.1 16.1 概述概述商定商定1. 讨论范围讨论范围含线性含线性 R、L、C、M与线性受控源与线性受控源不含独立源不含独立源2. 参考方向参考方向i1i2i2i1

4、u1+ +u2+ +16.1 16.1 概述概述16-2 16-2 二端口的参数和方程二端口的参数和方程+- -+- -i1i2u2u1端口物理量端口物理量4个个i1u1i2u2端口电压电流有六种不同的方程来表示，即可用六套端口电压电流有六种不同的方程来表示，即可用六套参数描画二端口网络。参数描画二端口网络。一、一、 Y 参数和方程参数和方程16.2 16.2 二端口的参数和方程二端口的参数和方程22212122121111UYUYIUYUYI1U2I1I02U1U01111112UUIUIY12121111UYIUYI01212212UUIUIY22212122121111UYUYIUYUY

5、I2I 1I 2U01U2U02121121 UUIUIY22222121UYIUYI 02222221 UUIUIY例例1. 1. 求求Y Y 参数。参数。ba011112YYUIYU b012212YUIYU 解：解：cb02222b0211221YYUIYYUIYUU b2112YYY 互易二端口互易二端口假设网络内部无受控源假设网络内部无受控源(满足互易定理满足互易定理) ，那么，那么Y12= Y2116.2 16.2 二端口的参数和方程二端口的参数和方程对称二端口是指两个端口电气特性上对称。电路构对称二端口是指两个端口电气特性上对称。电路构造左右对称的，端口电气特性对称；电路构造不对

6、称的造左右对称的，端口电气特性对称；电路构造不对称的二端口，其电气特性也能够是对称的。这样的二端口也二端口，其电气特性也能够是对称的。这样的二端口也是对称二端口。是对称二端口。假设假设 Ya=Yc cbbbbaYYYYYYY有有 Y12=Y21 ，那么，那么Y11=Y22 电气对称，称为对称二端口。电气对称，称为对称二端口。对称二端口只需两个参数是独立的。对称二端口只需两个参数是独立的。16.2 16.2 二端口的参数和方程二端口的参数和方程s163YY2211 10+ + 1 U1 I2 I2 U 5 1022112YY 互易互易电气对称电气对称 316)10/5(211Z 316)2/5(

7、10/1022Zs16311111 ZYs16312222 ZY16.2 16.2 二端口的参数和方程二端口的参数和方程例例例2ba011112YYUIYU gYUIYU b012212b021121YUIYU b022221YUIYU 解一解一16.2 16.2 二端口的参数和方程二端口的参数和方程bYUgIU/ )(121bYIU12受控电流源开路, 01U)(21b1a1UUYUYI 112b2)(UgUUYI 2b1ba1)(UYUYYI 2b1b2)(UYUYgI bbbbaYYYgYYY非互易二端口网络网络内部有受控源四个独立参数。非互易二端口网络网络内部有受控源四个独立参数。解二

8、16.2 16.2 二端口的参数和方程二端口的参数和方程二、二、Z Z 参数和方程参数和方程16.2 16.2 二端口的参数和方程二端口的参数和方程 21212221121121IIZIIZZZZUU Z称为开路阻抗矩阵，它的各元素称为称为开路阻抗矩阵，它的各元素称为Z参数。参数。矩阵方式为：矩阵方式为：+-+-双口双口网络网络1I2I11221U2U22211211ZZZZZ22212122121111IZIZUIZIZU16.2 16.2 二端口的参数和方程二端口的参数和方程u Z参数的计算参数的计算计算计算Z11和和Z2122212122121111IZIZUIZIZU双口双口网络网络+

9、-+-02I1I2U1U当当 单独作用时，单独作用时，1I12121111IZUIZU01111112IIUIUZ谋划点阻抗谋划点阻抗所以所以转移阻抗转移阻抗01212212IIUIUZ计算计算Z12和和Z22Z参数具有电阻的量纲，其单位为欧姆参数具有电阻的量纲，其单位为欧姆。当当 单独作用时，单独作用时，2I22212122121111IZIZUIZIZU双口双口网络网络+-+-01I2U 1U 2I22222121IZUIZU 02121121 IIUIUZ所以所以谋划点阻抗谋划点阻抗转移阻抗转移阻抗02222221 IIUIUZ互易二端口互易二端口2112ZZ 2211ZZ 对称二端口对

10、称二端口假设假设 矩阵矩阵 Z Z 与与 Y Y 非奇非奇特特那么那么11YZZY )(2112ZZ 例例1 Ir1 I2 I Zb+ + 1 U2 U Za Zc+ )(21b1a1IIZIZU )(21b2c12IIZIZI rU cbbbbaZZZZrZZZ16.2 16.2 二端口的参数和方程二端口的参数和方程三、三、T 参数参数 (传输参数传输参数) 和方程和方程16.2 16.2 二端口的参数和方程二端口的参数和方程+-+-双口双口网络网络1I2I11221U2U 221221IDUCIIBUAU矩阵方式为：矩阵方式为： 222211IUTIUDCBAIUT参数矩阵参数矩阵DCBA

11、T16.2 16.2 二端口的参数和方程二端口的参数和方程 221221IDUCIIBUAUu T参数的计算参数的计算2121UCIUAU计算计算A和和C其中其中A无量纲，无量纲，C为电导量纲，单位为西门子为电导量纲，单位为西门子S。令令 02I+-+-双口双口网络网络1I02I11221U2U电压转移比电压转移比转移导纳转移导纳021212IUIUIC021212IUUUUA 2121IDIIBU计算计算B和和D其中其中B为电阻量纲，为电阻量纲，D为无量纲。为无量纲。令令 02U+-双口双口网络网络1I 2I1U 02U+-021212 UIIIID021212 UIUIUB 221221I

12、DUCIIBUAU电流转移比电流转移比转移阻抗转移阻抗例例1 1：求如下图双口网络的：求如下图双口网络的T T参数。参数。1+ +- -+ +- -1U2U1I2I23U解：解：T参数方程参数方程 221221IDUCIIBUAU方法一：根据定义计算方法一：根据定义计算0212IUUA0212IUIC1S31+ +- -+ +- -1U02U1I2I23U0212UIUB0212UIID111311T=0=0221I -1I -U受控电流源开路, 02U1+ +- -+ +- -1U2U1I2I23U方法二：直接列写参数方程方法二：直接列写参数方程T参数方程参数方程 221221IDUCIIB

13、UAU221IUU2213IUI1311T四、四、H 参数和方程参数和方程H 参数方程参数方程 22212122121111UHIHIUHIHU矩阵方式矩阵方式 212221121121UIHHHHIU+- -+- -1 U1 I2 I2 U线性线性无源无源H 参数也称为混合参数，常用于晶体管等效电路。参数也称为混合参数，常用于晶体管等效电路。16.2 16.2 二端口的参数和方程二端口的参数和方程H 参数的实验测定参数的实验测定011112 UIUH021121 IUUH012212 UIIH022221 IUIH互易二端口互易二端口2112HH对称二端口对称二端口 121122211HHH

14、H开路参数开路参数短路参数短路参数16.2 16.2 二端口的参数和方程二端口的参数和方程例例 22212122121111UHIHIUHIHU22121URII21/10HRR1 I2 I+ + 1 U2 U R1 R21 I111IRU 16.2 16.2 二端口的参数和方程二端口的参数和方程小结小结1. 六套参数，还有逆传输参数六套参数，还有逆传输参数 和逆混合参数。和逆混合参数。2 .为什么用这么多参数表示为什么用这么多参数表示1为描画电路方便，丈量方便。为描画电路方便，丈量方便。2有些电路只存在某几种参数。有些电路只存在某几种参数。16.2 16.2 二端口的参数和方程二端口的参数和

15、方程3. 可用不同的参数表示以不同的方式衔接的二端口。可用不同的参数表示以不同的方式衔接的二端口。4. 线性无源二端口线性无源二端口YZTH互互易易Y12=Y21Z12=Z21detA=1 H12= -H21对对称称Y11=Y22Z11=Z22T11=T22detH=116-3 16-3 二端口的等效电路二端口的等效电路 (2) 求等效电路即根据给定的参数方程画出电路。求等效电路即根据给定的参数方程画出电路。一、由一、由Z参数方程画等效电路参数方程画等效电路 22212122121111IZIZUIZIZU(1) 两个二端口网络等效：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

16、一样。是指对外电路而言，端口的电压，电流关系一样。 2121111IZIZU改写为改写为2221212IZIZU 112112IZIZ 112112IZIZ 212212IZIZ 同一个参数方程，可以画出构造不同的等效电路。同一个参数方程，可以画出构造不同的等效电路。等效电路不独一。等效电路不独一。16.3 16.3 二端口的等效电路二端口的等效电路互易网络互易网络网络对称网络对称(Z11=Z22)那么等效电路也那么等效电路也对称对称Z12=Z211 I+ 1 U Z11-Z12Z122 I Z22-Z12+2 U 16.3 16.3 二端口的等效电路二端口的等效电路 222121221211

17、11UYUYIUYUYI二、由二、由Y参数方程画等效电路参数方程画等效电路另一种方式另一种方式16.3 16.3 二端口的等效电路二端口的等效电路互易网络互易网络网络对称网络对称(Y11=Y22)那么等效电路也对那么等效电路也对称称Y12=Y21 -Y12+ 1 U1 I+ 2 I2 U Y11 +Y12 Y22 +Y1216.3 16.3 二端口的等效电路二端口的等效电路例例 给定互易网络的传输参数，求给定互易网络的传输参数，求T形等效电路。形等效电路。1 I+ 1 U Z1Z22 I Z3+2 U 解解开路电压比开路电压比 222221121111IU TTTTIU221021112ZZZ

18、UUTI 开路转移导纳开路转移导纳20212112ZUITI 短路电流比短路电流比223021222ZZZIITU Z2 = 1 / T21Z1 = (T11 -1) / T21Z3 = (T22 -1) / T21可求得可求得16.3 16.3 二端口的等效电路二端口的等效电路1 I+ 1 U Z1Z22 I Z3+2 U 也可由端口电压、电流关系得出等效电路参数223111UIZIZU 222321IZIZUI 将将1I代入第一式并经整理，可得代入第一式并经整理，可得2231312211)()1(IZZZZZUZZU 223221)1(1IZZUZI Z2 = 1 / T21Z1 = (T

19、11 -1) / T21Z3 = (T22 -1) / T21可求得可求得T11T21T2216.3 16.3 二端口的等效电路二端口的等效电路16-4 16-4 二端口网络的联二端口网络的联接接一、一、 级联链联级联链联设设 22211211TTTTT即即T+T +1I 1U 2U 2I +1U T +1I 2I 2U +1I1U+2U2I 22211211TTTTT 222221121111IUTTTTIU 222221121111IUTTTTIUT+T +1I 1U 2U 2I +1U T +1I 2I 2U +1I1U+2U2I得得 222221121111IUTTTTIU 22222

20、1121122211211IUTTTTTTTTTT +2U 2I T +1I1U+2U2I2I 16.4 16.4 二端口网络的联接二端口网络的联接得得结论：结论：级联后所得复合二端口级联后所得复合二端口T 参数矩阵等于级联的二参数矩阵等于级联的二端口端口T 参数矩阵相乘。上述结论可推行到参数矩阵相乘。上述结论可推行到n个二端个二端口级联的关系。口级联的关系。 22222112112221121111IUTTTTTTTTIUTTT 16.4 16.4 二端口网络的联接二端口网络的联接例例易求出易求出 10 411T 1S 25. 0012T 10 613T 4 6 4 4T1 2.5S 0.25 1621061125. 001 1041 321TTTT得得 4 6T3T2 222221121111IU TTTTIU16.4 16.4 二端口网络的联接二端口网络的联接二、并联：输入端口并联，输出端口并联二、并联：输入端口并联，输出端口并联 212221121121U