電路教學(xué)課件：第十六章 二端口網(wǎng)絡(luò)

1、16-1 二端口網(wǎng)絡(luò)16-2 二端口的方程和參數(shù)16-4 二端口的轉(zhuǎn)移函數(shù)16-6 回轉(zhuǎn)器和負(fù)阻抗變換器16-3 二端口的等效電路16-5 二端口的連接第十六章 二端口網(wǎng)絡(luò)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求 深刻理解二端口網(wǎng)絡(luò)的基本概念，二端口網(wǎng)絡(luò)方程的6種形式和建立方法，熟練掌握Y、Z、T 、H(G)參數(shù)的計(jì)算方法，了解各種參數(shù)間的關(guān)系；掌握已知參數(shù)求二端口網(wǎng)絡(luò)T或型等效電路的方法；掌握已知參數(shù)求二端口網(wǎng)絡(luò)求轉(zhuǎn)移函數(shù)的方法；掌握二端口網(wǎng)絡(luò)的級(jí)聯(lián)、并聯(lián)和串聯(lián)等連接后的參數(shù)計(jì)算方法；掌握回轉(zhuǎn)器和負(fù)阻抗變換器及其理想變壓器等特殊二端口網(wǎng)絡(luò)的方程、參數(shù)和阻抗變換特性。難點(diǎn)T、H參數(shù)的計(jì)算。學(xué)時(shí)數(shù)講課6學(xué)時(shí)，習(xí)題1學(xué)時(shí)

2、。 重點(diǎn) 二端口網(wǎng)絡(luò)方程的4種形式和建立方法，Y、Z、T、H參數(shù)的計(jì)算方法。 16-1 二端口網(wǎng)絡(luò)一、一端口網(wǎng)絡(luò)或二端網(wǎng)絡(luò) 對(duì)一個(gè)端口來說，從其一個(gè)端子流入的電流一定等于從另一個(gè)端子流出的電流，這種具有向外引出一對(duì)端子的電路或網(wǎng)絡(luò)稱為一端口網(wǎng)絡(luò)或二端網(wǎng)絡(luò)。二、二端口網(wǎng)絡(luò)ii放大器反饋網(wǎng)絡(luò)16-1 二端口網(wǎng)絡(luò)i1i1i2i2 對(duì)于所有時(shí)間 t ，從端子1流入方框的電流等于從端子 流出的電流；同時(shí)，從端子 2 流入方框的電流等于從端子 流出的電流。二端口的端口條件： 若向外伸出的4個(gè)端子上的電流無上述限制，則稱為四端網(wǎng)絡(luò)。 二端口處的電流、電壓之間的關(guān)系可以通過一些參數(shù)表示，而這些參數(shù)只決定于構(gòu)成

3、二端口本身的元件及它們的連接方式。 16-1 二端口網(wǎng)絡(luò) 一個(gè)任意復(fù)雜的二端口可以看作由若干簡單的二端口組成。本章介紹的二端口：由線性電阻、電感(耦合電感)、電容和線性受控源組成，并規(guī)定不含任何獨(dú)立電源(如用運(yùn)算法分析時(shí)，其獨(dú)立初始條件為零)。 可利用這些參數(shù)比較不同的二端口在傳遞電能和信號(hào)方面的性能，從而評(píng)價(jià)它們的質(zhì)量。 通過簡單二端口的參數(shù)及其與復(fù)雜二端口的關(guān)系，可求出后者的參數(shù)，從而確定復(fù)雜二端口處的電壓與電流關(guān)系，而不再涉及原來復(fù)雜電路內(nèi)部的任何計(jì)算。16-2 二端口的方程和參數(shù)一、二端口的Y參數(shù)+-+- 假設(shè)兩個(gè)端口電壓 和 已知，利用替代定理把 和 都看作是外施的獨(dú)立電壓源。 根據(jù)

4、疊加定理， 和 分別等于各個(gè)獨(dú)立電壓源單獨(dú)作用時(shí)產(chǎn)生的電流之和，即16-2 二端口的方程和參數(shù)+-+-+-二端口的Y參數(shù)矩陣二端口的Y參數(shù)： 、 、 、Y參數(shù)的求解短路驅(qū)動(dòng)點(diǎn)導(dǎo)納(短路輸入導(dǎo)納)短路轉(zhuǎn)移導(dǎo)納+-+-+-短路驅(qū)動(dòng)點(diǎn)導(dǎo)納(短路輸入導(dǎo)納)短路轉(zhuǎn)移導(dǎo)納16-2 二端口的方程和參數(shù)例1：求圖示二端口的Y參數(shù)。+-解：方法一+-16-2 二端口的方程和參數(shù)方法二+-+- 由線性R、L(M)、C元件構(gòu)成的任何無源二端口，總有 ，因此只要3個(gè)獨(dú)立的Y參數(shù)就足以表征該無源線性二端口。 若 ，且 ，則為對(duì)稱二端口，其Y參數(shù)只有2個(gè)是獨(dú)立的。16-2 二端口的方程和參數(shù)例2：求圖示二端口的Y參數(shù)。解

5、： 對(duì)于含受控源的線性R、L(M)、C二端口，一般 ，其Y參數(shù)4個(gè)是獨(dú)立的。+-+-16-2 二端口的方程和參數(shù)二、二端口的Z參數(shù)+-+- 假設(shè)兩個(gè)端口電流 和 已知，利用替代定理把 和 都看作是外施的獨(dú)立電流源。 根據(jù)疊加定理， 和 分別等于各個(gè)獨(dú)立電流源單獨(dú)作用時(shí)產(chǎn)生的電壓之和，即二端口的Z參數(shù)矩陣二端口的Z參數(shù)： 、 、 、16-2 二端口的方程和參數(shù)Z參數(shù)的求解開路驅(qū)動(dòng)點(diǎn)阻抗(開路輸入阻抗)開路轉(zhuǎn)移阻抗+-+-開路驅(qū)動(dòng)點(diǎn)阻抗(開路輸入阻抗)開路轉(zhuǎn)移阻抗+-+-16-2 二端口的方程和參數(shù)+-+-例3：求圖示二端口的Z參數(shù)。解： 由線性R、L(M)、C元件構(gòu)成的任何無源二端口，總有 ，因

6、此只要3個(gè)獨(dú)立的Z參數(shù)就足以表征該無源線性二端口。 若 ，且 ，則為對(duì)稱二端口，其Z參數(shù)只有2個(gè)是獨(dú)立的。16-2 二端口的方程和參數(shù) 對(duì)于含受控源的線性R、L(M)、C二端口，一般 ，其Z參數(shù)4個(gè)是獨(dú)立的。16-2 二端口的方程和參數(shù)三、二端口的T參數(shù)+-+-式代入式得由式得16-2 二端口的方程和參數(shù)二端口的T參數(shù)矩陣二端口的T參數(shù)(一般參數(shù)、傳輸參數(shù)、A參數(shù))： 、 、 、開路轉(zhuǎn)移電壓短路轉(zhuǎn)移阻抗短路轉(zhuǎn)移電流開路轉(zhuǎn)移導(dǎo)納T參數(shù)意義16-2 二端口的方程和參數(shù) 對(duì)于由線性R、L(M)、C元件構(gòu)成的任何無源二端口，總有 ，因此 若為對(duì)稱二端口，由于 ，則A=D，所以其T參數(shù)只有2個(gè)是獨(dú)立的。

7、所以A、B、C、D四個(gè)參數(shù)中只有3個(gè)是獨(dú)立的。16-2 二端口的方程和參數(shù)四、二端口的H參數(shù)+-+-二端口的H參數(shù)矩陣二端口的H參數(shù)(混合參數(shù))： 、 、 、短路輸入阻抗開路轉(zhuǎn)移電壓開路輸入導(dǎo)納短路轉(zhuǎn)移電流16-2 二端口的方程和參數(shù)+-+-例4：求圖示二端口的H參數(shù)。解： 由線性R、L(M)、C元件構(gòu)成的任何無源二端口，總有 ，因此H參數(shù)中只有3個(gè)是獨(dú)立的。 對(duì)于對(duì)稱二端口，由于 ，所以H參數(shù)中只有2個(gè)是獨(dú)立的。16-2 二端口的方程和參數(shù)例5：求圖示二端口的H參數(shù)。解：+-+- 二端口有 共6組不同的參數(shù)，彼此之間可以相互轉(zhuǎn)換。16-3 二端口的等效電路 由具有 3個(gè)阻抗(或?qū)Ъ{)組成的簡

8、單二端口，如果它與給定的由線性R、L(M)、C元件構(gòu)成的無源二端口的參數(shù)分別相等，則這兩個(gè)二端口的外部特性完全相同，即它們是等效的。 由 3個(gè)阻抗(或?qū)Ъ{)組成的二端口只有兩種形式，即T形電路和形電路。+-+-+-+-16-3 二端口的等效電路一、給定二端口的Z參數(shù)，進(jìn)而確定此二端口的等效T形電路中的Z1、Z2、Z3的值。+-+-16-3 二端口的等效電路二、給定二端口的Y參數(shù)，進(jìn)而確定此二端口的等效形電路中的Y1、Y2、Y3的值。+-+-16-3 二端口的等效電路三、給定二端口的其他參數(shù)，可將其變換成Z參數(shù)或Y參數(shù)，進(jìn)而求得此二端口的T形等效電路或形等效電路的參數(shù)值。例：T形等效電路的Z1、

9、Z2、Z3與T參數(shù)之間的關(guān)系為形等效電路的Y1、Y2、Y3與T參數(shù)之間的關(guān)系為 若為對(duì)稱二端口， ，則其等效T形或形電路一定也對(duì)稱，此時(shí)Y1=Y3、Z1=Z3。16-3 二端口的等效電路四、二端口內(nèi)部含有受控源的情況的處理。若給定二端口的Z參數(shù)+-+-+-16-4 二端口的轉(zhuǎn)移函數(shù)一、無端接的二端口二端口沒有外接負(fù)載及輸入激勵(lì)無內(nèi)阻抗。令 ，則有電壓轉(zhuǎn)移函數(shù)16-4 二端口的轉(zhuǎn)移函數(shù)令 ，則有電壓轉(zhuǎn)移函數(shù)令 ，則有電流轉(zhuǎn)移函數(shù)16-4 二端口的轉(zhuǎn)移函數(shù)電流轉(zhuǎn)移函數(shù)令 ，則有令 ，則有導(dǎo)納轉(zhuǎn)移函數(shù)阻抗轉(zhuǎn)移函數(shù)令16-4 二端口的轉(zhuǎn)移函數(shù)二、單端接的二端口 二端口的輸出端口接有負(fù)載或輸入端口接有電

10、壓源和阻抗ZS的串聯(lián)組合或電流源和阻抗ZS的并聯(lián)組合。消去 ，得轉(zhuǎn)移導(dǎo)納+-+-消去 ，得轉(zhuǎn)移阻抗16-4 二端口的轉(zhuǎn)移函數(shù)+-+-消去 和 ，得電流轉(zhuǎn)移函數(shù)+-+-消去 和 ，得電壓轉(zhuǎn)移函數(shù)16-4 二端口的轉(zhuǎn)移函數(shù)16-4 二端口的轉(zhuǎn)移函數(shù)+-+-+-三、雙端接的二端口 二端口的輸出端口接有負(fù)載且輸入端口接有電壓源和阻抗ZS的串聯(lián)組合或電流源和阻抗ZS的并聯(lián)組合。16-4 二端口的轉(zhuǎn)移函數(shù)轉(zhuǎn)移函數(shù)的重要性二端口為完成某種功能起耦合兩部分電路的作用。例：濾波器能讓具有某些頻率的信號(hào)通過，而對(duì)另一些頻率的信號(hào)加以抑制。這種功能往往是通過轉(zhuǎn)移函數(shù)描述或指定的。 轉(zhuǎn)移函數(shù)的零、極點(diǎn)的分布與二端口內(nèi)

11、部的元件及連接方式等密切相關(guān)，而零、極點(diǎn)的分布又決定了電路的特性。 電路設(shè)計(jì)或網(wǎng)絡(luò)綜合：根據(jù)轉(zhuǎn)移函數(shù)確定二端口內(nèi)部元件的連接方式及元件值。16-5 二端口的連接 在二端口的連接問題上，感興趣的是復(fù)合二端口的參數(shù)與部分二端口的參數(shù)之間的關(guān)系。一、級(jí)聯(lián)(鏈聯(lián))P1+-+-P2+-+- 設(shè)二端口P1和P2的T參數(shù)分別為則有16-5 二端口的連接P1+-+-P2+-+-16-5 二端口的連接二、并聯(lián) 設(shè)二端口P1和P2的Y參數(shù)分別為如圖P1+-+-P2+-+-+-+-則16-5 二端口的連接三、串聯(lián) 設(shè)二端口P1和P2的Z參數(shù)分別為如圖則P1+-+-P2+-+-+-+-16-6 回轉(zhuǎn)器和負(fù)阻抗變換器一

12、、回轉(zhuǎn)器+-+- 回轉(zhuǎn)器是一種線性非互易的多端元件，理想回轉(zhuǎn)器可視為一個(gè)二端口，其端口電壓、電流關(guān)系為：或回轉(zhuǎn)常數(shù)回轉(zhuǎn)電阻 r回轉(zhuǎn)電導(dǎo) g16-6 回轉(zhuǎn)器和負(fù)阻抗變換器或 理想回轉(zhuǎn)器既不消耗功率又不發(fā)出功率，它是一個(gè)無源線性元件。16-6 回轉(zhuǎn)器和負(fù)阻抗變換器 回轉(zhuǎn)器有把一個(gè)端口上的電流回轉(zhuǎn)為另一端口上的電壓或相反過程的性質(zhì)?；?根據(jù)上述性質(zhì)，回轉(zhuǎn)器具有把一個(gè)電容回轉(zhuǎn)為一個(gè)電感的本領(lǐng)。+-+-或例： 從輸入端看相當(dāng)于一個(gè)電感元件，其電感值16-6 回轉(zhuǎn)器和負(fù)阻抗變換器二、負(fù)阻抗變換器(NIC) 輸入電壓U1經(jīng)傳輸后成為U2，其大小和方向均沒改變；電流I1經(jīng)傳輸后變?yōu)閗I2，其方向改變了。NIC+-+-k為正實(shí)常數(shù)電流反向型的NIC電壓反向型的NICk為正實(shí)常數(shù) 輸入電壓U1經(jīng)