電路理論：第05章 雙口網(wǎng)絡

1、第五章雙口網(wǎng)絡主要內(nèi)容1 雙口網(wǎng)絡的基本概念2 雙口網(wǎng)絡的參數(shù)及其方程3 雙口網(wǎng)絡的等效電路4 雙口網(wǎng)絡的復合連接5 端口分析法6 含運算放大器的電阻電路的分析7 回轉(zhuǎn)器5.1雙口網(wǎng)絡的基本概念二端網(wǎng)絡:兩個端鈕與外部電路連接。如端口約束條件：四端網(wǎng)絡:四個端鈕與外部電路連接。如特別地，當稱此四端網(wǎng)絡為雙口網(wǎng)絡（二端口網(wǎng)絡）。習慣上稱 端口為輸入口， 端口為輸出端口。因此雙口網(wǎng)絡的四個端口變量分別為。5.2雙口網(wǎng)絡的參數(shù)及其方程選擇兩個端口電流為自變量，兩個端口電壓為因變量。由于雙口網(wǎng)絡的端口與外接電路無關，為此，可設想外電路分別為獨立電流源 和1定義5.2.1雙口網(wǎng)絡的開路電阻參數(shù)（ 參數(shù)）

2、由于網(wǎng)絡為線性網(wǎng)絡，因此可由疊加定理求端口電壓。兩個電流源單獨作用的電路分別如圖（a）和（b）所示。 圖(a) 圖(b) 由齊性原理得式中：為比例常數(shù)，具有電阻的量綱。由疊加定理得矩陣形式為式中：稱為開路電阻參數(shù)矩陣，電阻參數(shù)稱為開路電阻參數(shù)，簡稱參數(shù)。2求法方法一：定義法由開路電阻參數(shù)方程易得方法二：回路法直接列寫流控型端口伏安特性方程，與開路電阻參數(shù)方程比較，可得開路電阻參數(shù)。解：方法一：定義法例求如圖所示雙口網(wǎng)絡的開路電阻參數(shù)。（1）令端口2開路，（2）令端口1開路，方法二：回路法以 分別為兩個回路的回路電流，該電路的回路電流方程為易得若網(wǎng)絡互易，則若網(wǎng)絡對稱，則5.2.2雙口網(wǎng)絡的短路

3、電導參數(shù)(參數(shù)）1定義選擇兩個端口電壓為自變量，兩個端口電流為因變量。由于雙口網(wǎng)絡的端口與外接電路無關，為此，可設想外電路分別為獨立電壓源 和由疊加定理和齊性定理可得矩陣形式為式中：稱為短路電導參數(shù)矩陣，電導參數(shù)稱為短路電導參數(shù)，簡稱參數(shù)。2求法方法一：定義法由短路電導參數(shù)方程易得方法二：節(jié)點法直接列寫壓控型端口伏安特性方程，與短路電導參數(shù)方程比較，可得短路電導參數(shù)。解：方法一：定義法例求如圖所示雙口網(wǎng)絡的短路電導參數(shù)。（1）令端口2短路，（2）令端口1短路，方法二：節(jié)點法列寫節(jié)點電壓方程得整理得若網(wǎng)絡互易，則若網(wǎng)絡對稱，則5.2.3雙口網(wǎng)絡的傳輸參數(shù)(參數(shù)）1定義 選擇 和 為自變量 , 和

4、 為因變量。類似電阻參數(shù)和電導參數(shù)的處理思路，可得用參數(shù)描述的雙口網(wǎng)絡 N的端口VAR為 矩陣形式為式中：稱為傳輸參數(shù)矩陣。2求法：定義法由易得例 試求圖示雙口網(wǎng)絡的T參數(shù)解：(1)求 和(2)求 和 ,電路如下圖解得若網(wǎng)絡互易，則若網(wǎng)絡對稱，則5.2.4雙口網(wǎng)絡的混合參數(shù)(參數(shù)）1定義 選擇 和 為自變量 , 和 為因變量。類似電阻參數(shù)和電導參數(shù)的處理思路，可得用參數(shù)描述的雙口網(wǎng)絡 N的端口VAR為 矩陣形式為稱為雙口網(wǎng)絡的混合參數(shù)，簡稱參數(shù)式中：2求法：定義法由易得解： 求 和例 求圖示雙口網(wǎng)絡的 參數(shù)。 求 和若網(wǎng)絡互易，則若網(wǎng)絡對稱，則5.3雙口網(wǎng)絡的等效電路 一個無源雙口網(wǎng)絡可以用一

5、個簡單的二端口等效模型來代替，要注意的是：（1）等效條件：等效模型的參數(shù)方程與原雙口網(wǎng)絡的參數(shù)方程相同；（2）等效目的是為了分析方便。1. 參數(shù)表示的等效電路方法一:直接由參數(shù)方程得到等效電路。方法二:等效變換。如果網(wǎng)絡是互易的，上圖變?yōu)門型等效電路。2. 參數(shù)表示的等效電路方法一:直接由參數(shù)方程得到等效電路。方法二:等效變換。如果網(wǎng)絡是互易的，上圖變?yōu)樾偷刃щ娐贰?型和 型等效電路可以互換，根據(jù)其它參數(shù)與 、 參數(shù)的關系，可以得到用其它參數(shù)表示的型和 型等效電路。設有雙口網(wǎng)絡 和 分別把輸入口和輸出口串聯(lián)，并且原來的兩個網(wǎng)絡仍滿足各自的端口條件，則這種連接稱為雙口網(wǎng)絡的串聯(lián)。5.4雙口網(wǎng)絡的

6、復合連接1. 串聯(lián)若雙口網(wǎng)絡 的電阻參數(shù)為 ,雙口網(wǎng)絡 的電阻參數(shù)為 ,如果兩個網(wǎng)絡串聯(lián)后仍然滿足各自的端口條件，兩個網(wǎng)絡串聯(lián)后形成的雙口網(wǎng)絡 的電阻參數(shù)為雙口網(wǎng)絡的串聯(lián)圖示設有雙口網(wǎng)絡 和 分別把輸入口和輸出口并聯(lián)，并且原來的兩個網(wǎng)絡仍滿足各自的端口條件，則這種連接方式稱為雙口網(wǎng)絡的并聯(lián)。2. 并聯(lián)若雙口網(wǎng)絡 的電導參數(shù)為 ,雙口網(wǎng)絡 的電導參數(shù)為 ,如果兩個網(wǎng)絡串聯(lián)后仍然滿足各自的端口條件，兩個網(wǎng)絡串聯(lián)后形成的雙口網(wǎng)絡 的電導參數(shù)為雙口網(wǎng)絡的并聯(lián)圖示設前一個雙口網(wǎng)絡 的輸出口與后一個雙口網(wǎng)絡的輸入口相連，并且原來的兩個網(wǎng)絡仍滿足各自的端口條件，則這種連接方式稱為雙口網(wǎng)絡的級聯(lián)。3. 級聯(lián)若

7、雙口網(wǎng)絡 的傳輸參數(shù)為 ,雙口網(wǎng)絡 的傳輸參數(shù)為 ,如果兩個網(wǎng)絡級聯(lián)后仍然滿足各自的端口條件，兩個網(wǎng)絡級聯(lián)后形成的雙口網(wǎng)絡 的傳輸參數(shù)為雙口網(wǎng)絡的級聯(lián)圖示5.5端口分析法前面已經(jīng)討論了雙口網(wǎng)絡本身的 VAR,在實際的電路問題中,雙口網(wǎng)絡往往是電路中的一部分,可能以”黑箱”的面目出現(xiàn),內(nèi)部情況不祥,但是,只要已知了雙口網(wǎng)絡的VAR就能對電路進行分析，最簡單的情況是在雙口網(wǎng)絡的輸入口接電源，輸出口接負載，如下圖所示。采用方法：（1）雙口網(wǎng)絡的VAR方程 （2）雙口網(wǎng)絡兩端外接電路的方程聯(lián)立求解即可。5.6含運算放大器的電阻電路的分析1. 運放及其特性（1） 運放的電路符號 運算放大器,簡稱運放，是

8、目前獲得廣泛應用的多端器件，因為它能完成加法、減法、微分、積分等運算，所以稱為運算放大器。雖然運算放大器有許多端鈕，但僅有四個端鈕可與外部電路連接，因此，從電路角度來看，運放可作為一個四端器件，它的電路符號為圖中標有“”號的端鈕稱為反相輸入端（因為在該端加信號時， 與 是反向的）；標有“”號的端鈕稱為正相輸入端（因為在該端加信號時， 與 是同相的）； 端稱為運放的輸出端；另一端稱為接地端或公共端。并把 稱為運放的差動輸入電壓。 為了簡化起見，許多文獻和書籍中將運放的接地端（或公共端）省去，如下圖所示。但在分析電路時，必須考慮接地端（或公共端），此時公共端與電路中的接地點相連。運放的電路模型為則

9、為理想運放。若對于理想運放，由于2. 含理想運放的電阻電路的分析(1)直觀分析法直接利用兩類約束和理想運放的虛斷、虛短特性進行分析 （2） 理想運放的特性 因此例 下圖所示電路為非倒向放大器，試求輸出電壓 和輸入電壓 的關系。由虛斷得由虛短得所以(2)節(jié)點分析法先利用理想運放的虛斷特性列節(jié)點電壓方程，然后補充用節(jié)點電壓表示的虛短特性。 當公共端接地時,不對理想運放的輸出端節(jié)點列寫節(jié)點電壓方程。例列寫下圖的節(jié)點電壓方程。解：5.7回轉(zhuǎn)器1.回轉(zhuǎn)器的電路符號及方程回轉(zhuǎn)器是理想回轉(zhuǎn)器的簡稱，是一種電阻性雙口元件，其電路符號如圖所示。圖中為回轉(zhuǎn)電阻，也可用或者電導表示，且有 ?；剞D(zhuǎn)電阻和回 轉(zhuǎn)電導通稱為回轉(zhuǎn)常數(shù)。在圖示參考方向和回轉(zhuǎn)方向下，回轉(zhuǎn)器的VAR為 2.回轉(zhuǎn)器的特性（1）非能特性任意時刻 ，回轉(zhuǎn)器吸收的功率為由此可以