电路理论课件：ch9 二端口网络

1、第九章第九章 双口网络引言1、一端口网络的复习二端网络端口的概念i+-+-USUIZ+-UIYISI= YU+-uiNN0U=ZII= IS+YUU=US+ZIN2、二端口(双口)网络多端网络二端口(双口)网络i2= i1i4= i3i1四端网络i2i3i41234双口网络1122i1-+u1+-i2u2端口变量参考方向的约定电压、电流关系的描述工程实际问题要研究的问题常常要研究一个网络的两对端钮之间的关系i1+i2+i3+i4=0双口网络对外部电路的作用或呈现的特性i1，i2u1，u2i1，u2u1，i2u2，i2u1，i1u1，i1u2，i2u1，i2i1，u2u1，u2i1，i2电压、电

2、流关系的描述双口网络1122i1-+u1+-i2u22、二端口(双口)网络9-1 双口网络的Z、Y、H、T参数方程讨论对象：线性时不变松弛双口网络LTI 1122I1-+U1+-I2U2N09-1-1 Z参数方程1、方程的导出LTI 1122I1-+U1+-I2U2N0LTI 1122I1-+U1+-I2U2N09-1-1 Z参数方程1、方程的导出U11=z11I1U21=z21I1U12=z12I2U22=z22I2U1=U11+U12= z11I1+ z12I2U2=U21+U22= z21I1+ z22I2LTI 1122I1-+U11+-U21N0LTI 1122-+U12+-I2U2

3、2N0+U1 z11 z12U2 z21 z22I1I2=2、参数的含义U=ZIU1= z11I1+ z12I2U2 = z21I1+ z22I29-1-1 Z参数方程1、方程的导出LTI 1122I1-+U1+-I2U2N0z11=U1I1I2=0端口2-2开路，端口1-1的入端阻抗z21=U2I1I2=0端口2-2开路，正向转移阻抗LTI 1122I1+-U2 N0LTI 1122-+U1 I2N03、讨论（1）如果双口网络满足互易条件z12=z21z22=U2I2I1=0端口1-1开路，端口2-2的入端阻抗z12=U1I2I1=0端口1-1开路，反向转移阻抗2、参数的含义（开路阻抗参数）

4、U1 = z11I1+ z12I2U2= z21I1+ z22I29-1-1 Z参数方程a) 给定双口网络的结构和元件参数RLC例1（2）如果双口网络关于中分面对称（3）Z参数的确定z11=z223、讨论9-1-1 Z参数方程LTI 1122I1-+U1+-I2U2N0OOz11=U1I1I2=0z21=U2I1I2=0+-R L C1+-U1U2I1I2=R+ C1 C1=z12+-R L C1+-U1U2I1I2z22=U2I2I1=0= L+ C1z21=z12 C1=a) 给定双口网络的结构和元件参数（3）Z参数的确定9-1-1 Z参数方程z11=R+ C1 C1(R+ )I1+ I2

5、=U1 C1 C1I1+( L+ )I2=U2 C1-1-1 Z参数方程（3）Z参数的确定a)给定双口网络的结构和元件参数例2 +-+-+-I1U33U33I2I2U1U2122令I2=0U1=I1+2I1=3I1z11=3U2= 23U3+U3= 52I1= 10I1z21= 10令I1=0U1=3I2+2I2=5I2z12= 5U2= 2(I2 3U3)+2I2= 8I2z22= 8例2 +-+-+-I1U33U33I2I2U1U2122I2I1U1=3I1+3I2+2I2=3I1+5I2U2=2I1+4I223U3= 10I1 8I29-1-1 Z参数方程（3）Z参数的确定a) 给定双口

6、网络的结构和元件参数b) 给定特定端接条件b) 给定特定端接条件9-1-1 Z参数方程（3）Z参数的确定。求此双例3=10AI1.I1.2=45AU2.2=10-45V+-+-+(10+j5)100VI2.U2.U1.I1.互易网络图示互易双口网络，已知当开关打开时，;当开关闭合时,口网络的Z参数。当开关打开时z11=U1I1=1004522=5 45z21=U2I1=10 454522=1090= z12。求此双例3=10AI1.I1.2=45AU2.2=10-45V+-+-+(10+j5)100VI2.U2.U1.I1.互易网络图示互易双口网络，已知当开关打开时，;当开关闭合时,口网络的Z

7、参数。z112=5 45z21= z12 =1090100=25 4510+ 1090I2I2=0.5 135 2(10+j5) = 1090 10+ z22 0.5 135 20.5 135 2 z22=1590当开关闭合时9-1-2 Y参数方程9-1 双口网络的Z、Y、H、T参数方程1、方程的导出LTI 1122I1-+U1+-I2U2N0LTI 1122I1-+U1+-I2U2N0I1 y11 y12I2 y21 y22U1U2=I1 = y11U1+ y12U2I2= y21U1+ y22U2LTI 1122I11-+U1 N0I21LTI 1122+-I22U2 N0I12+9-1-

8、2 Y参数方程9-1 双口网络的Z、Y、H、T参数方程2、参数的含义（短路导纳参数）I1 = y11U1+ y12U2I2 = y21U1+ y22U2I1U1U2=0y11=端口2-2短路，端口1-1的入端导纳I2U1U2=0y21=端口2-2短路，正向转移导纳I2U2U1=0y22=端口1-1短路，反向转移导纳端口1-1短路，端口2-2的入端导纳I1U2U1=0y12=LTI 1122I1-+U1+-I2U2N09-1-2 Y参数方程9-1 双口网络的Z、Y、H、T参数方程（1）如果双口网络满足互易条件y12=y21（2）如果双口网络为对称双口网络y11=y22（3）Y与Z的关系3、讨论L

9、TI 1122-+U1 N0I2 LTI 1122+-U2 N0I1 I1 y11 y12I2 y21 y22U1U2=U1 z11 z12U2 z21 z22I1I2=Z=detY y22 y12y21 y111Y=detZ z22 z12z21 z111（4）Y参数的确定例1+ L CR1U1U2I2I1-9-1-2 Y参数方程9-1 双口网络的Z、Y、H、T参数方程3、讨论解法一：按参数定义令 U2=0y11= +R1 L1y21=R1I2= RU1=y12令 U1=0y22= +R1 C例1+ L CR1U1U2I2I1-解法二：列写节点电压方程（4）Y参数的确定9-1-2 Y参数方程

10、I1=( + )U1 U2R1 L1R1I2= U1 +( + C )U2R1R19-1-3 H参数方程9-1 双口网络的Z、Y、H、T参数方程LTI 1122I1-+U1+-I2U2N0i1，u2u1 ， i2u1 ， i2i1，u2U1 h11 h12 I1I2 h21 h22 U2=ub=h11ib+h12ucic=h21ib+h22uc共射极晶体管的输入-输出特性+-+-ibubucic9-1-3 H参数方程9-1 双口网络的Z、Y、H、T参数方程U1 h11 h12 I1I2 h21 h22 U2=（混合参数方程）参数的含义U1I1U2=0h11=端口2-2短路，端口1-1的入端阻抗

11、I2I1U2=0h21=端口2-2短路，正向电流比I2U2I1=0h22=端口1-1开路，端口2-2的入端导纳U1U2I1=0h12=端口1-1开路，反向电压比LTI 1122I1(S)-+U1(S)+-I2(S)U2(S)N02）与基本参数的关系3）对称双口网络H参数的特点detH=1讨论1）双口网络满足互易条件时H参数的特点h12= h219-1-3 H参数方程（混合参数方程）LTI 1122N0 I2 LTI 1122+- U2 N0 I1 +- U1 U1I1U2=0h11=I2I1U2=0h21=I2U2I1=0h22=U1U2I1=0h12=y111=detZz22y21y11=z

12、22= z21z221=detYy11=y11= y12z12z22=9-1 双口网络的Z、Y、H、T参数方程9-1-4 T参数方程（传输参数方程）LTI 1122I1-+ U1+-I2 U2N0u2 ， i2u1 ， i1u1 ， i1u2 ， i2U1 A B U2I1 C D I2= 关于I2前面的“” 参数的含义 双口网络满足互易条件时T参数的特点 对称双口网络T参数的特点 与基本参数的关系U1= z11I1+ z12I2U2= z21I1+ z22I29-1-4 T参数方程（传输参数方程）U1 A B U2I1 C D I2=detT=AD BC=z21 z21z11 z22z21

13、z21z11 z22z12 z21=1A=D I1 = U2 + I2z211z21z22 U1 = U2 + I2z21z11z21detZ L L1 L1 L1 L1Y=H= L110T= L1109-1 双口网络的Z、Y、H、T参数方程9-2 双口网络的等效电路等效的含义9-2-1 用Z参数表示的等效电路LTI 1122I1-+ U1+-I2 U2N01、一般情况+-+-+-+-U1U2I1I2z11z12I2z21I1z22U1 = z11I1+ z12I2U2 = z21I1+ z22I29-2-1 用Z参数表示的等效电路LTI 1122I1-+ U1+-I2 U2N01、一般情况U

14、2= z21I1+ z22I2= z12I1+I2+ (z22z12)I2+(z21z12)I1U1 = z11I1+ z12I2=(z11z12)I1+ z12I1+I2U2+-z12z11z12U1I1-+z22z12(z21z12)I1I2U2+-+-z12z11z12z22z12(z21z12)I1U1I1I29-2 双口网络的等效电路9-2-1 用Z参数表示的等效电路1、一般情况LTI 1122I1-+ U1+-I2 U2N02、如果双口网络满足互易条件，即z12= z212-2-2 用Y参数表示的等效电路U2+-z12z11z12z22z12U1I1I29-2 双口网络的等效电路9

15、-2-3 用H参数表示的等效电路LTI 1122I1-+ U1+-I2 U2N0U1 h11 h12 I1I2 h21 h22 U2=+-U1I1h11h12U2-+-+U2I2h21I1h22+-+-ibubucich11rbe 晶体管输入电阻h21 晶体管电流放大系数h22晶体管输出电导9-3 双口网络的互相连接N3N1N2N4电路设计问题电路分析问题9-3-1 双口网络的级联（链型连接）1、概念N2 N1Nn9-3 双口网络的互相连接9-3-1 双口网络的级联（链型连接）1、概念N1N2Nn2、参数关系T=T1T2 Tn+-+-+-NaNbUa1+-Ib1Ua2Ub2Ub1Ia2Ia1I

16、b2Ua1Ia1TaUa2Ia2=Ta Tb=Ub2Ib29-3-1 双口网络的级联（链型连接）例 求图示二端电路的策动点阻抗ZinRL=1L1=L2= =LN=1HC1=C2= =CN=1F+- L1L2LKLNCNCKC2C1RL+-+IK+1+-+-UKUK+1IKI2U2UKIK- 2+1 1IK+1UK+1=U1I1- 2+1 1I2U2=NA B I2C D I2=UK+1+-+-1/UKIKIK+1Zin=A+BC+DZ=ZA+ZBNANBIA2IA1IB1IB2IA1IA2IB1IB2I1I2+-+-UA1+UB1+-UB2+-UA2+-U1U22、参数关系U1U2UA1UA2

17、UB1UB2=+9-3-2 双口网络的串联如果 IA1= IA1， IA2= IA2IB1= IB1， IB2= IB2U1U2IA1IA2=ZA+ ZBIB1IB2=(ZA+ZB)I1I29-3-2 双口网络的串联3、串联的有效性及其判断Z=ZA+ZB2、参数关系（条件：IA1= IA1， IA2= IA2， IB1= IB1， IB2= IB2 ）-+UOC.IA2NANB+-US.IB2IA2IA1IA1IB1IB1IB2IA1 IA1+ IB1 IB1=0IA2 IA2+ IB2 IB2=0NANBIA2IA1IB1IB2IA1IA2IB1IB2-9-3-2 双口网络的串联3、串联的有

18、效性及其判断9-3-3 双口网络的并联NANB1、概念例9-3 双口网络的互相连接9-3-3 双口网络的并联IA2IA1IB1IB2IA1IA2IB1IB2I1I2+-+-U1U2NANB2、参数关系3、并联的有效性及其判断Y=YA+YB（条件：IA1= IA1， IA2= IA2，IB1= IB1， IB2= IB2 ）9-3-3 双口网络的并联3、并联的有效性及其判断IA2IB2IA2IB2+NANB-US+-UOCI9-4 有端接双口网络的分析9-4-1 端口电压和端口电流的计算概述U1 300 0.2103 I1I2 100 0.1103 U2=例 如图所示，双口网络N0的H参数方程为

19、I11kLTI 1122-+U1+-U2N0+-1k100mVI2其中电阻的单位为，电导的单位为S，求U2。解法一 直接解4个联立方程解法二 应用戴维南定理，先求端口2-2的等效电路9-4 有端接双口网络的分析9-4-1 端口电压和端口电流的计算U1 300 0.2103 I1I2 100 0.1103 U2=U1=300I1+ 0.2103 U2I2=100I1+ 0.1103 U2U1=0.1103 I1U2= 103 I2I11kLTI 1122-+U1+-U2N0+-1k0.1VI2U2= 7.09VI11kLTI 1122-+U1+-U2OCN0+-0.1VU2OC= V100011

20、9-4 有端接双口网络的分析9-4-1 端口电压和端口电流的计算I11kLTI 1122-+U1+-U2N0I2103I1=300I1+ 0.2103 U2I2=100I1+ 0.1103 U2R0= =U2I213104 11 U2OC= V10001122+-U2+-1kU2OCR09-4 有端接双口网络的分析9-4-1 端口电压和端口电流的计算9-4-2 输入阻抗与输出阻抗I1ZSLTI 1122-+U1+- U2N0+-ZL USIZinZou定义问题：双口网络与外部电路相连接时，常常要考虑其对输 入电路的影响和带负载的能力Zin= U1 I1（独立电源置零）Zou= U2 I2问题：用哪一个参数方程讨论比较方便？2、输出阻抗9-4 有端接双口网络的分析9-4-2 输入阻抗与输出阻抗I1ZSLTI 1122-+U1+- U2N0+-ZL USI2ZinZou1、输入阻抗U1=AU2+B(I2)I1=CU2+D(I2)Zin= U1 I1AZL+BCZL+D=（独立电源置零）Zou= U2 I2DZS+BCZS+A=9-3 有端接双口网络的分析Z= 5j5 j10j10 j15例 图示电路，问ZL为何值时它可以从电路中获得最大功率， 最大功率等于多少？I1LTI -+U1+-U2N0+-ZLI2100VU1=