多媒體教案-天津工業(yè)大學精品課程

1、第16章 二端口網(wǎng)絡2. 兩端口的等效電路 重點3. 兩端口的聯(lián)接1. 兩端口的參數(shù)和方程4. 兩端口的轉(zhuǎn)移函數(shù)5. 回轉(zhuǎn)器與負阻抗變換器15.1 二端口概述在工程實踐中，研討信號及能量的傳輸和信號變換時，經(jīng)常碰到如下方式的電路。放大器A濾波器RCC三極管傳輸線變壓器n:11. 端口 (port)端口由一對端鈕構(gòu)成，且滿足如下端口條件：從一個端鈕流入的電流等于從另一個端鈕流出的電流。N+u1i1i12. 二端口two-port) 當一個電路與外部電路經(jīng)過兩個端口銜接時稱此電路為二端口網(wǎng)絡。N+u1i1i1i2i2+u2 二端口網(wǎng)絡與四端網(wǎng)絡的關(guān)系二端口四端網(wǎng)絡 Ni1i2i3i4N+u1i1i

2、1i2i2+u2 二端口的兩個端口間假設有外部銜接，那么會破壞原二端口的端口條件。端口條件破壞1-1 2-2是二端口3-3 4-4不是二端口，是四端網(wǎng)絡Ni1i1i2i21122Ri1i2i33443. 研討二端口網(wǎng)絡的意義1兩端口運用很廣，其分析方法易推行運用于n端口網(wǎng)絡；2大網(wǎng)絡可以分割成許多子網(wǎng)絡兩端口進展分析；3僅研討端口特性時，可以用二端口網(wǎng)絡的電路模型進 行研討。4. 分析方法1分析前提：討論初始條件為零的無源二端口網(wǎng)絡；2找出兩個端口的電壓、電流關(guān)系的獨立網(wǎng)絡方 程，這些方程經(jīng)過一些參數(shù)來表示。商定1. 討論范圍線性 R、L、C、M與線性受控源不含獨立源2. 參考方向如圖15.2

3、 二端口的參數(shù)和方程線性RLCM受控源i1i2i2i1u1+u2+端口物理量4個i1u1i2u2端口電壓電流有六種不同的方程來表示，即可用六套參數(shù)描畫二端口網(wǎng)絡。線性RLCM受控源i1i2i2i1u1+u2+1. Y 參數(shù)和方程采用相量方式(正弦穩(wěn)態(tài))。將兩個端口各施加一電壓源，那么端口電流可視為這些電壓源的疊加作用產(chǎn)生。N+ 即：Y 參數(shù)方程1Y參數(shù)方程寫成矩陣方式為：Y參數(shù)值由內(nèi)部參數(shù)及銜接關(guān)系決議。Y 參數(shù)矩陣.2 Y參數(shù)的物理意義及計算和測定輸入導納轉(zhuǎn)移導納N+轉(zhuǎn)移導納輸入導納N+Y 短路導納參數(shù) Yb+ Ya Yc例1解求Y 參數(shù)。例2解求Y 參數(shù)。直接列方程求解 jL+ R上例中有

4、互易二端口四個參數(shù)中只需三個是獨立的。3 互易二端口(滿足互易定理)電路構(gòu)造左右對稱的普通為對稱二端口。上例中，Ya=Yc=Y 時， Y11=Y22=Y+ Yb對稱二端口只需兩個參數(shù)是獨立的。對稱二端口是指兩個端口電氣特性上對稱。構(gòu)造不對稱的二端口，其電氣特性能夠是對稱的，這樣的二端口也是對稱二端口。4 對稱二端口 對稱二端口36315+例解求Y 參數(shù)。為互易對稱兩端口2. Z 參數(shù)和方程N+將兩個端口各施加一電流源，那么端口電壓可視為這些電流源的疊加作用產(chǎn)生。 即：Z 參數(shù)方程1Z 參數(shù)方程也可由Y 參數(shù)方程即：得到Z 參數(shù)方程。其中 =Y11Y22 Y12Y21其矩陣方式為Z 參數(shù)矩陣2

5、Z 參數(shù)的物理意義及計算和測定Z參數(shù)又稱開路阻抗參數(shù)轉(zhuǎn)移阻抗輸入阻抗 輸入阻抗轉(zhuǎn)移阻抗N+互易二端口滿足:對稱二端口滿足:并非一切的二端口均有Z,Y 參數(shù)。3 互易性和對稱性注Z+ 不存在n:1+Z+ 不存在均不存在例1 Zb+ Za Zc求Z參數(shù)解法1解法2列KVL方程： Zb+ Za Zc+例2求Z參數(shù)解列KVL方程：例3求Z、Y參數(shù)解 jL1+ R1 R2 jL2* jM3. T 參數(shù)和方程定義：N+T 參數(shù)也稱為傳輸參數(shù)T 參數(shù)矩陣留意符號1T 參數(shù)和方程2 T 參數(shù)的物理意義及計算和測定N+開路參數(shù)短路參數(shù)轉(zhuǎn)移導納轉(zhuǎn)移阻抗轉(zhuǎn)移電壓比轉(zhuǎn)移電流比由(2)得：將(3)代入(1)得：Y 參數(shù)

6、方程3 互易性和對稱性其中 互易二端口：對稱二端口:例1n:1i1i2+u1u2即例2+ 1 2 2I1I2U1U24. H 參數(shù)和方程H 參數(shù)也稱為混合參數(shù)，常用于晶體管等效電路。(1) H 參數(shù)和方程矩陣方式:2 H 參數(shù)的物理意義計算與測定3 互易性和對稱性 互易二端口：對稱二端口:開路參數(shù)電壓轉(zhuǎn)移比入端阻抗 短路參數(shù)輸入阻抗電流轉(zhuǎn)移比例+ R1 R215.3 二端口的等效電路 一個無源二端口網(wǎng)絡可以用一個簡單的二端口等效模型來替代，要留意的是：1等效條件：等效模型的方程與原二端口網(wǎng)絡的方 程一樣；2根據(jù)不同的網(wǎng)絡參數(shù)和方程可以得到構(gòu)造完全不同 的等效電路；3等效目的是為了分析方便。N+

7、1. Z 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。+ Z22+ Z11+方法2：采用等效變換的方法。+ Z11Z12假設網(wǎng)絡是互易的，上圖變?yōu)門型等效電路。2. Y 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。+ Y11 Y22方法2：采用等效變換的方法。 Y12+ Y11Y12 Y22+Y12假設網(wǎng)絡是互易的，上圖變?yōu)樾偷刃щ娐?。?1) 等效只對兩個端口的電壓，電流關(guān)系成立。對端口間電壓那么不一定成立。(2) 一個二端口網(wǎng)絡在滿足一樣網(wǎng)絡方程的條件下， 其等效電路模型不是獨一的；(3) 假設網(wǎng)絡對稱那么等效電路也對稱。(4) 型和T 型等效電路可以互換，根據(jù)其它參數(shù)

8、與 Y、Z參數(shù)的關(guān)系，可以得到用其它參數(shù)表示的型 和T 型等效電路。例繪出給定的Y參數(shù)的恣意一種二端口等效電路。解 由矩陣可知： 二端口是互易的。故可用無源型二端口網(wǎng)絡作為等效電路。 Yb+ Ya Yc經(jīng)過型T 型變換可得T 型等效電路。15.4 二端口的聯(lián)接 一個復雜二端口網(wǎng)絡可以看作是由假設干簡單的二端口 按某種方式聯(lián)接而成，這將使電路分析得到簡化；1. 級聯(lián)(鏈聯(lián))T+TT+設即級聯(lián)后那么那么即：結(jié)論級聯(lián)后所得復合二端口T 參數(shù)矩陣等于級聯(lián)的二端口T 參數(shù)矩陣相乘。上述結(jié)論可推行到n個二端口級聯(lián)的關(guān)系。T+TT+留意(1) 級聯(lián)時T 參數(shù)是矩陣相乘的關(guān)系，不是對應元素相乘。顯然(2) 級

9、聯(lián)時各二端口的端口條件不會被破壞。例易求出+ 4 6 4I1I2U1U2 4 4 6T1T2T3那么2. 并聯(lián)Y+Y+并聯(lián)聯(lián)接方式如以下圖。并聯(lián)采用Y 參數(shù)方便。Y+Y+并聯(lián)后可得結(jié)論 二端口并聯(lián)所得復合二端口的Y 參數(shù)矩陣等于兩個二端口Y 參數(shù)矩陣相加。注(1) 兩個二端口并聯(lián)時，其端口條件能夠被破壞此時上述關(guān)系式就不成立。并聯(lián)后端口條件破壞。1A2A1A1A4A1A2A 2A0A0A1052.52.52.54A1A1A4A10V5V+2A(2) 具有公共端的二端口(三端網(wǎng)絡構(gòu)成的二端口)，將公共端并在一同將不會破壞端口條件。Y+Y例R4R1R2R3R1R2R3R4(3) 檢查能否滿足并聯(lián)端口條件的方法： 輸入并聯(lián)端與電壓源相銜接，Y、Y的輸出端各自短接，如兩短接點之間的電壓為零，那么輸出端并聯(lián)后，輸入端仍能滿足端口條件。用類似的方法可以檢查輸出端能否滿足端口條件。Y+Y3. 串聯(lián)Z+Z+聯(lián)接方式如圖，采用Z 參數(shù)方便。Z+Z+那么結(jié)論 串聯(lián)后復合二端口Z 參數(shù)矩陣等于原二端口Z 參數(shù)矩陣相加?？赏菩械絥端口串聯(lián)。注(1) 串聯(lián)后端口條件能夠被破壞。需檢查端口條件。端口條件破壞 !2A2A1A1A23A 1.5A1.5A321113A 1.5A1.5A21222A1A(2)