電路第十六章 二端口網(wǎng)絡(luò)

1、16-2 二端口的方程和參數(shù)二端口的方程和參數(shù)16-4 二端口的轉(zhuǎn)移函數(shù)二端口的轉(zhuǎn)移函數(shù)16-3 二端口的等效電路二端口的等效電路16-1 二端口網(wǎng)絡(luò)二端口網(wǎng)絡(luò)16-5 二端口的連接二端口的連接16-6 回轉(zhuǎn)器和負(fù)阻抗變換器回轉(zhuǎn)器和負(fù)阻抗變換器i +-uiN16-1 二端口網(wǎng)絡(luò)二端口網(wǎng)絡(luò)I+-+-ZUOCU+-YUISCI一、一端口網(wǎng)絡(luò)一、一端口網(wǎng)絡(luò)a. i1= i1i2= i2i1-+u1+-i2u2工程實際問題工程實際問題常常要研究一個網(wǎng)絡(luò)的兩對端鈕之間的關(guān)系常常要研究一個網(wǎng)絡(luò)的兩對端鈕之間的關(guān)系二端口二端口網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)11 2 2i1i2b. 不包含任何獨立電源不包含任何獨立電源c. 零狀態(tài)

2、零狀態(tài)二、二端口網(wǎng)絡(luò)二、二端口網(wǎng)絡(luò)由線性由線性R、L、C及線性受控及線性受控源組成，在復(fù)頻域是線性網(wǎng)源組成，在復(fù)頻域是線性網(wǎng)絡(luò)絡(luò)16-2 二端口的方程和參數(shù)二端口的方程和參數(shù)電壓、電流關(guān)系的描述電壓、電流關(guān)系的描述（用相量描述）（用相量描述）二端口二端口網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)11 2 2i1-+u1+-i2u21122IU= YIU1212I ,IU ,U1122U ,IU ,I1212UU= TI-I1212U ,UI ,I1122UI= ZUI1212U ,II ,U1122UI= HIUY參數(shù)矩陣參數(shù)矩陣T參數(shù)矩陣參數(shù)矩陣Z參數(shù)矩陣參數(shù)矩陣H參數(shù)矩陣參數(shù)矩陣二端口二端口網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)11 2 2i1-+u1

3、+-i2u2uiuoibib+ +- -+ +- -iiio1、方程的導(dǎo)出、方程的導(dǎo)出一、一、Y參數(shù)方程參數(shù)方程(導(dǎo)納參數(shù)矩陣導(dǎo)納參數(shù)矩陣)111121212222IY YU=Y YIU11111222211222I = Y U +Y UI = Y U +Y U LTI11 2 2-+-N01I2I1U2U2、參數(shù)的含義（短路導(dǎo)納參數(shù)）、參數(shù)的含義（短路導(dǎo)納參數(shù)） LTI11 2 2-+N01I2I1U端口端口2-2 短路，端口短路，端口1-1 的入端導(dǎo)納的入端導(dǎo)納端口端口2-2 短路，正向轉(zhuǎn)移導(dǎo)納短路，正向轉(zhuǎn)移導(dǎo)納2111U =01IY =U2221U =01IY=U端口端口1-1 短路，反

4、向轉(zhuǎn)移導(dǎo)納短路，反向轉(zhuǎn)移導(dǎo)納端口端口1-1 短路，端口短路，端口2-2 的入端導(dǎo)納的入端導(dǎo)納1222U =02IY=U1112U =02IY=U LTI 11 2 2+-N01I2I2U11111222211222I = Y U +Y UI = Y U +Y U例例1 求求Y 參數(shù)。參數(shù)。ba011112YYUIYU b012212YUIYU 解：解：01 Ucb02222b0211221YYUIYYUIYUU Yb+ + 1 U1 I2 I2 U Ya Yc02 U Yb+ 1 U1 I2 I Ya Yb+ 1 I2 I2 U Ya Ycb2112YYY 互易二端口互易二端口 2221212

5、2121111UYUYIUYUYI（1）如果二端口網(wǎng)絡(luò)）如果二端口網(wǎng)絡(luò)N0不含線性受控源（互易網(wǎng)絡(luò)）不含線性受控源（互易網(wǎng)絡(luò)）Y12=Y21(互易條件互易條件)（2）如果二端口網(wǎng)絡(luò)為對稱二端口網(wǎng)絡(luò)）如果二端口網(wǎng)絡(luò)為對稱二端口網(wǎng)絡(luò)Y11=Y223、討論、討論b012212YUIYU 1112b02 UIYYU解法一：按參數(shù)定義解法一：按參數(shù)定義y11= +R1jwL1y21=R1= y12y22= +R1jwC4、Y參數(shù)的確定參數(shù)的確定例例1+jwLjwCR1-1I2I2U1U01U令02U令不含受控源，不含受控源，互易二端口互易二端口111+ -RjwLRY =11 - + jwCRR解法二解

6、法二：列寫節(jié)點電壓方程列寫節(jié)點電壓方程1122111+ -IURjwLR=11IU - + jwCRR+jwLjwCR1-1I2I2U1U112111I = (+)U -URjwLR21211I = -U +(+ jwC)URR二、二、Z參數(shù)方程參數(shù)方程2、參數(shù)的含義、參數(shù)的含義1、方程的導(dǎo)出、方程的導(dǎo)出111121212222UZ ZI=Z ZUI111 1122221 1222U = Z I +Z IU = Z I +Z I1222I =02UZ=I2111I =01UZ=I2221I =01UZ=I1112I =02UZ=ILTI 11 2 2-+-N01I1U2I2U（1）如果二端口網(wǎng)

7、絡(luò)）如果二端口網(wǎng)絡(luò)N0不含線性受控源不含線性受控源(互易網(wǎng)絡(luò)互易網(wǎng)絡(luò))（2）Y與與Z的關(guān)系的關(guān)系I1 y11 y12I2 y21 y22U1U2=U1 z11 z12U2 z21 z22I1I2=Z=detY y22 y12y21 y111Y=detZ z22 z12z21 z1113、討論、討論111 1122221 1222U = Z I +Z I U = Z I +Z Iz12=z21Y12=Y21(互易條件互易條件)LTI 11 2 2+-N0LTI 11 2 2-+N01I2I1U2URLC例例14、Z參數(shù)的確定參數(shù)的確定+-RjwLjwC1+-1U1I2U2I1222I =02U1

8、Z= jwL+IjwC2111I =01U1Z=R +IjwC222112I =01U1Z=ZIjwC12111(R+)I -(-I )-U = 0jwCjwC21211(jwL+)(-I )-I +U = 0jwCjwC方法一、方法一、方法二、方法二、u2 ， i2u1 ， i1u1 ， i1u2 ， i2 關(guān)于關(guān)于I2前面的前面的“” 參數(shù)的含義參數(shù)的含義三、三、T參數(shù)方程（傳輸參數(shù)方程）參數(shù)方程（傳輸參數(shù)方程）122122UUUA B=TC DI-I-I122122U = AU +B(-I )I = CU +D(-I ) LTI11 2 2-+-N01I1U2I2U 雙口網(wǎng)絡(luò)滿足互易條件

9、時雙口網(wǎng)絡(luò)滿足互易條件時T參數(shù)的特點參數(shù)的特點 對稱雙口網(wǎng)絡(luò)對稱雙口網(wǎng)絡(luò)T參數(shù)的特點參數(shù)的特點 與與Y、Z基本參數(shù)的關(guān)系基本參數(shù)的關(guān)系detT=AD BC=z21 z21z11 z22z21 z21z11 z22z12 z21=1A=D1212UUA B=C DI-I討論：討論：jwLjwL1jwL1jwL1jwL1Y=T=jwL110i1，u2u1 ， i2u1 ， i2i1，u2ub=h11ib+h12ucic=h21ib+h22uc共射極晶體管的輸入共射極晶體管的輸入-輸出特性輸出特性+-+-ibubucic四、四、H參數(shù)方程（混合參數(shù)方程）參數(shù)方程（混合參數(shù)方程） LTI11 2 2-

10、+-N01I2I1U2U 11112112122222UHHII= HHHIUU端口端口2-2 短路，短路，端口端口1-1 的入端阻抗的入端阻抗端口端口2-2 短路，短路，正向電流比正向電流比端口端口1-1 開路，開路，端口端口2-2 的入端導(dǎo)納的入端導(dǎo)納端口端口1-1 開路，開路，反向電壓比反向電壓比LTI 11 2 2I1(S)-+U1(S)+-I2(S)U2(S)N01、參數(shù)的含義、參數(shù)的含義 111121212222UHHI=HHIU2111U =01UH=I2221U =01IH=I1222I =02IH=U1112I =02UH=Uuiuoibib+ +- -+ +- -iiio1

11、、一般情況、一般情況2、如果二端口網(wǎng)絡(luò)滿足互易條件，即、如果二端口網(wǎng)絡(luò)滿足互易條件，即z12= z2116-3 二端口的等效電路二端口的等效電路()()()()()111 1122221111212122112212211212221122ZZIZZZI +IZIU = Z I +Z IU+= Z II+Z IIZZI+-z12z11z12z22z121I2I1U2U+-+-z12z11z12z22z12(z21z12)1I2I1U2U1I一、用一、用Z參數(shù)表示的等效電路參數(shù)表示的等效電路二、用二、用Y參數(shù)表示的等效電路參數(shù)表示的等效電路2、如果二端口網(wǎng)絡(luò)滿足互易條件，即、如果二端口網(wǎng)絡(luò)滿足互

12、易條件，即Y12= Y211、一般情況、一般情況-+-+-Y12Y11+Y12Y22+Y121U1I2I2U-+-+-Y12( Y21-Y12 )Y11+Y12Y22+Y121U1I2I2U1U16-4 二端口的轉(zhuǎn)移函數(shù)二端口的轉(zhuǎn)移函數(shù)N3N1N2N4電路設(shè)計問題電路設(shè)計問題電路分析問題電路分析問題16-5 二端口的連接二端口的連接1、級聯(lián)、級聯(lián)2、串聯(lián)、串聯(lián)3、并聯(lián)、并聯(lián)TZ Y 1、概念、概念2、參數(shù)關(guān)系、參數(shù)關(guān)系T=T1T2 Tn一、二端口的級聯(lián)（鏈型連接）一、二端口的級聯(lián)（鏈型連接）N2 N1Nn+-+-+-NaNbUa1+-Ib1Ua2Ub2Ub1Ia2Ia1Ib2.Ua1Ia1Ta

13、Ua2- Ia2=.Ta Tb=Ub2- Ib2.1、概念、概念2、參數(shù)關(guān)系、參數(shù)關(guān)系二、二端口的串聯(lián)二、二端口的串聯(lián)Z=ZA+ZBNANBIA2IA1IB1IB2 IA1 IA2 IB1 IB2I1I2+-+-UA1+UB1+-UB2+-UA2+-U1U2.U1U2UA1UA2UB1UB2=+.參數(shù)關(guān)系參數(shù)關(guān)系Y=YA+YB三、二端口的并聯(lián)三、二端口的并聯(lián)IA2IA1IB1IB2 IA1 IA2 IB1 IB2I1I2+-+-U1U2NANB.四、二端口連接的基本思路四、二端口連接的基本思路2、考察兩個二端口的連接方式、考察兩個二端口的連接方式1、時域形式的電路圖轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的相量形式的電路圖

14、、時域形式的電路圖轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的相量形式的電路圖3、根據(jù)連接方式，寫總參數(shù)矩陣、根據(jù)連接方式，寫總參數(shù)矩陣(1)對級聯(lián)：寫出各個二端口的對級聯(lián)：寫出各個二端口的T參數(shù)矩陣參數(shù)矩陣T1、T2(2)對串聯(lián)：寫出各個二端口的對串聯(lián)：寫出各個二端口的Z參數(shù)矩陣參數(shù)矩陣Z1、Z2，(3)對并聯(lián)：寫出各個二端口的對并聯(lián)：寫出各個二端口的Y參數(shù)矩陣參數(shù)矩陣Y1、Y2，則則 T= T1 T2則則 Z= Z1 Z2則則 Y= Y1 Y2 i1 0 g u1 i2 -g 0 u2=0 g-g 0Y =16-6 回轉(zhuǎn)器和負(fù)阻抗變換器回轉(zhuǎn)器和負(fù)阻抗變換器i2i1（回轉(zhuǎn)器）（回轉(zhuǎn)器）+-u1+-u20 rr 0Z =u1

15、 0 -r i1u2 r 0 i2=1221u = -riu = ri1221i = gui = -gu回轉(zhuǎn)電阻回轉(zhuǎn)電阻回轉(zhuǎn)電導(dǎo)回轉(zhuǎn)電導(dǎo)一、回轉(zhuǎn)器一、回轉(zhuǎn)器1、電路設(shè)計中，實現(xiàn)感性和容性的轉(zhuǎn)換、電路設(shè)計中，實現(xiàn)感性和容性的轉(zhuǎn)換I2I1 +-U1+-U21jwC.從端口從端口1看，看，u1, i1關(guān)系為一等效電感關(guān)系，關(guān)系為一等效電感關(guān)系，L= r2C.若若 r =50k , C =1 F則則 等效電感等效電感 L=2500H ！1221i = gui = -gu12UjwCUg.12I = gU.121UCjwIg.2221II = -jw U= -gUC.感性感性回轉(zhuǎn)器不消耗功率回轉(zhuǎn)器不消耗

16、功率(能量能量)，也不儲能，是線性無源元件。，也不儲能，是線性無源元件。021122211 iriiriiuiu回轉(zhuǎn)器是非互易元件?；剞D(zhuǎn)器是非互易元件。 0 rr 0Z =2、回轉(zhuǎn)器實際電路舉例、回轉(zhuǎn)器實際電路舉例i1AB i =0iCR G Fi2 DERRRRRRCibiau1+ + iCu2 +i2i1（回轉(zhuǎn)器）（回轉(zhuǎn)器）+-u1+-u2二、負(fù)阻抗變換器（二、負(fù)阻抗變換器（Negative Impedance Converter，NIC）電流反向型電流反向型電壓反向型電壓反向型NIC 11 2 2I1-+ U1+-I2 U2.U1 1 0 U2I1 0 -k -I2=.U1 -k 0 U2I1 0 1 -I2=.T參數(shù)參數(shù)1、負(fù)阻抗變換器應(yīng)用、負(fù)阻抗變換器應(yīng)用電路設(shè)計中，實現(xiàn)負(fù)阻抗電路設(shè)計中，實現(xiàn)負(fù)阻抗負(fù)負(fù)R、L、C111U = -I Z由電路可知，由電路可知，.212121UUZkkZII.Z2 11 2 2 I2-+U2+-I1U1Z1NIC.設(shè)為電流反向型設(shè)為電流反向型U1 1 0 U2I1 0 -k -I2=.1212UU=IkI.2、電路舉例、電路舉例 2c221