電路分析基礎(chǔ)（第4版） 課件 第12章 二端口網(wǎng)絡(luò)

§12-1二端口網(wǎng)絡(luò)具有兩個(gè)端口的網(wǎng)絡(luò)稱為二端口網(wǎng)絡(luò)(雙口網(wǎng)絡(luò),two-portnetwork)。

端口電流滿足：二端口網(wǎng)絡(luò)如何求二端口網(wǎng)絡(luò)N的VCR?X四端網(wǎng)絡(luò)的四個(gè)端鈕電流不滿足端口特性。

二端口網(wǎng)絡(luò)與四端網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別：二端口網(wǎng)絡(luò)X§12-2二端口網(wǎng)絡(luò)的VCR及參數(shù)內(nèi)容提要Z參數(shù)及Z參數(shù)方程XY參數(shù)及Y參數(shù)方程H參數(shù)及H參數(shù)方程A參數(shù)及A參數(shù)方程1.Z參數(shù)及Z參數(shù)方程——二端口網(wǎng)絡(luò)的Z參數(shù)方程

，，，——Z參數(shù)，具有阻抗的量綱。矩陣形式：X根據(jù)疊加定理：N中無獨(dú)立源令：，，

|Z參數(shù)矩陣1.Z參數(shù)及Z參數(shù)方程矩陣形式：X1.Z參數(shù)及Z參數(shù)方程確定Z參數(shù)的方法：令（端口開路）：

開路阻抗參數(shù)

X端口的開路策動(dòng)點(diǎn)阻抗端口的開路轉(zhuǎn)移阻抗端口的開路策動(dòng)點(diǎn)阻抗令（端口開路）：端口的開路轉(zhuǎn)移阻抗例題1求如圖所示二端口網(wǎng)絡(luò)的Z參數(shù)。端口開路：

X解：端口開路：

X解（續(xù)）例題2求如圖所示二端口網(wǎng)絡(luò)的Z參數(shù)。

X解：端口開路：端口開路：端口開路：解：例題3X求如圖所示二端口網(wǎng)絡(luò)的Z參數(shù)矩陣。設(shè)電源角頻率為

。

端口開路：返回X解（續(xù)）2.Y參數(shù)及Y參數(shù)方程——二端口網(wǎng)絡(luò)的Y參數(shù)方程。矩陣形式：X，，，——Y參數(shù)，具有導(dǎo)納的量綱。令：，，

—Y參數(shù)矩陣Y參數(shù)確定方法：2.Y參數(shù)及Y參數(shù)方程

令（端口短路）:令（端口短路）：X短路導(dǎo)納參數(shù)

端口的短路策動(dòng)點(diǎn)導(dǎo)納端口的短路轉(zhuǎn)移導(dǎo)納端口的短路策動(dòng)點(diǎn)導(dǎo)納端口的短路轉(zhuǎn)移導(dǎo)納例題4求如圖所示二端口網(wǎng)絡(luò)的Y參數(shù)。端口短路時(shí)：

X解：端口短路時(shí)：

例題5求下圖所示二端口網(wǎng)絡(luò)的Y參數(shù)。理想變壓器的VCR：

X解：端口短路時(shí)：

X端口短路時(shí)：解（續(xù)）求圖示二端口網(wǎng)絡(luò)的Y參數(shù)。解：例題6X返回3.H參數(shù)及H參數(shù)方程——二端口網(wǎng)絡(luò)的H參數(shù)方程（混合參數(shù)方程）矩陣形式：

X

——H參數(shù)矩陣3.H參數(shù)及H參數(shù)方程H參數(shù)的計(jì)算方法：

令（端口開路)：

X令（端口短路）:

混合參數(shù)

端口的短路策動(dòng)點(diǎn)阻抗兩端口的開路電壓比端口的開路策動(dòng)點(diǎn)導(dǎo)納兩端口的短路電流比例題7求圖所示二端口網(wǎng)絡(luò)的H參數(shù)。端口短路時(shí)：

端口開路時(shí)：

X解：返回4.A參數(shù)及A參數(shù)方程——二端口網(wǎng)絡(luò)的A參數(shù)（傳輸參數(shù)）方程矩陣形式：

X

——A參數(shù)矩陣4.A參數(shù)及A參數(shù)方程A參數(shù)的計(jì)算方法：

X令（端口開路)：令（端口短路)：

傳輸參數(shù)

端口的開路轉(zhuǎn)移導(dǎo)納兩端口的開路電壓比端口的短路轉(zhuǎn)移阻抗兩端口的短路電流比4.A參數(shù)及A參數(shù)方程——二端口網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)（逆?zhèn)鬏攨?shù)）方程X例題8求圖示二端口網(wǎng)絡(luò)的A參數(shù)。端口開路時(shí)：X解：端口短路時(shí)：

X解（續(xù)）返回§12-3二端口網(wǎng)絡(luò)各參數(shù)間的關(guān)系。其他各參數(shù)之間的關(guān)系見表12－1。

二端口網(wǎng)絡(luò)各參數(shù)間的關(guān)系§12-4互易二端口和

對稱二端口內(nèi)容提要互易二端口X對稱二端口1.互易二端口滿足互易定理的二端口網(wǎng)絡(luò)稱為互易二端口網(wǎng)絡(luò)。結(jié)論：對于互易二端口，任意一組參數(shù)中只有三個(gè)是獨(dú)立的。不含受控源、僅由線性電阻、電感、電容及互感元件組成的二端口網(wǎng)絡(luò)通常是互易二端口?；ヒ锥丝诟鹘M參數(shù)間的關(guān)系：返回X2.對稱二端口如果一個(gè)互易二端口網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)端口可以交換，而交換后端口電壓和電流的數(shù)值不變，則稱這樣的二端口網(wǎng)絡(luò)為對稱二端口網(wǎng)絡(luò)。結(jié)論：對稱二端口的任意一組參數(shù)中只有兩個(gè)是獨(dú)立的。對稱二端口的各組參數(shù)除滿足互易二端口的關(guān)系外，還具有以下關(guān)系：結(jié)構(gòu)對稱的二端口一定是對稱二端口，反之不然。例題1求如圖所示二端口網(wǎng)絡(luò)的Y參數(shù)。假設(shè)電路角頻率為。該二端口是對稱二端口。

解：

假設(shè)兩個(gè)端口的電流分別從1、2端子流入，兩個(gè)端口電壓均為上正下負(fù)。返回X§12-5二端口網(wǎng)絡(luò)的等效電路內(nèi)容提要T形等效電路X

形等效電路1.T形等效電路1.1互易二端口網(wǎng)絡(luò)的T形等效電路X改寫為如下形式：將方程1.T形等效電路X1.2非互易二端口網(wǎng)絡(luò)的T形等效電路其中：例題1已知某二端口網(wǎng)絡(luò)的Z參數(shù)為求此二端口網(wǎng)絡(luò)的T型等效電路。，該二端口網(wǎng)絡(luò)為非互易二端口。其T型等效電路如圖所示。

。受控源系數(shù)為：解：返回X2.

形等效電路X2.1互易二端口網(wǎng)絡(luò)的

形等效電路將方程

改寫為如下形式：2.

形等效電路X2.2非互易二端口網(wǎng)絡(luò)的

形等效電路其中：例題2求圖示二端口網(wǎng)絡(luò)的Y參數(shù)并畫出其

型等效電路。端口短路時(shí)：解：X端口短路時(shí)：

解（續(xù)）X

其

型等效電路及各元件參數(shù)如圖所示。解（續(xù)）X返回§12-6有端接的二端口網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容提要基本概念X單端接的二端口網(wǎng)絡(luò)雙端接的二端口網(wǎng)絡(luò)1.基本概念X在端口有其他電路與之相接，從而完成某種功能的二端口網(wǎng)絡(luò)為有端接的二端口網(wǎng)絡(luò)。

單端接的二端口網(wǎng)絡(luò)：不計(jì)及電源內(nèi)阻（抗）。無端接的二端口網(wǎng)絡(luò)：既沒有外接阻抗，也不考慮電源內(nèi)阻抗。雙端接的二端口網(wǎng)絡(luò)：計(jì)及電源的內(nèi)阻（抗）。返回2.單端接的二端口網(wǎng)絡(luò)端口電壓、電流關(guān)系：分別消去和得到二端口網(wǎng)絡(luò)的電流轉(zhuǎn)移函數(shù)和轉(zhuǎn)移阻抗：X2.單端接的二端口網(wǎng)絡(luò)分別消去和得到二端口網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)移導(dǎo)納和電壓轉(zhuǎn)移函數(shù)：端口電壓、電流關(guān)系：X返回3.雙端接的二端口網(wǎng)絡(luò)端口電壓、電流關(guān)系：(1)(2)二端口網(wǎng)絡(luò)的Z參數(shù)方程：(3)(4)由方程(2)(3)(4)消去和得到二端口網(wǎng)絡(luò)的策動(dòng)點(diǎn)阻抗：X3.雙端接的二端口網(wǎng)絡(luò)將方程(1)、(2)代入到方程(3)、(4)求解得：電路的電壓比轉(zhuǎn)移函數(shù)：X3.雙端接的二端口網(wǎng)絡(luò)X二端口網(wǎng)絡(luò)的電流轉(zhuǎn)移函數(shù)：兩個(gè)端口的電流之比。二端口網(wǎng)絡(luò)的電壓轉(zhuǎn)移函數(shù)：二端口網(wǎng)絡(luò)兩個(gè)端口的電壓之比。電路的電壓轉(zhuǎn)移函數(shù)（電壓增益）：輸出端口電壓與電源電壓之比。電路的電流轉(zhuǎn)移函數(shù)（電流增益）：輸出端口的電流與電源電流之比。例題1X

如圖所示電路中，已知是直流電壓源，N是線性電阻網(wǎng)絡(luò)，其G參。試求從端口看入的網(wǎng)絡(luò)輸入電阻和電壓增益。數(shù)為：二端口網(wǎng)絡(luò)的G參數(shù)方程：解：負(fù)載端的電壓電流關(guān)系：

（1）

（2）

將式（2）帶入式（1）得：從式（3）中消去電流得：（3）X解（續(xù)）電源端的電壓電流關(guān)系：

（4）由式（2）得，將其連同式（4）一并帶入式（1）并消去電流得：X解（續(xù)）例題2對如圖所示電路，若已知二端口網(wǎng)絡(luò)的R參數(shù)為：。試求：（1）輸出電壓。（2）負(fù)載獲得的功率。（3）電源提供的功率。（4）負(fù)載為何值時(shí)可獲得最大功率？最大功率是多少？X（1）二端口網(wǎng)絡(luò)的R參數(shù)方程：解：（1）電源端的電壓電流關(guān)系：負(fù)載端的電壓電流關(guān)系：（2）（3）

將式（2）、式（3）分別帶入式（1）的兩個(gè)方程，得：X解（續(xù)）輸出電壓：（2）負(fù)載獲得的功率：（3）電源提供的功率：（4）求斷開負(fù)載后左邊單口網(wǎng)絡(luò)的戴維南等效電路。輸出端口開路，式（1）變?yōu)椋海?）X解（續(xù)）將及式（2）帶入式（4）解得：將此關(guān)系及式（2）帶入到式（1）得：輸出端口短路，單口網(wǎng)絡(luò)的戴維南等效電阻：X解（續(xù)）時(shí)可獲得最大功率。畫出T型等效電路網(wǎng)孔法求電流和。X解（續(xù)）：等效電路法（1）、（2）、（3）的結(jié)果不再給出。

（4）求斷開負(fù)載后左邊單口網(wǎng)絡(luò)的戴維南等效電路。網(wǎng)孔分析法求短路電流（方向由2到）X解（續(xù)）等效電阻：與例2所求結(jié)果一樣。X解（續(xù)）返回§12-7二端口網(wǎng)絡(luò)的特性阻抗1二端口網(wǎng)絡(luò)的阻抗變換性質(zhì)如果在端口接一負(fù)載阻抗，則有，帶入二端口網(wǎng)絡(luò)的傳輸參數(shù)方程同樣可得到端口的輸入阻抗為：2二端口網(wǎng)絡(luò)的特性阻抗

通常，相等關(guān)系。若令負(fù)載阻抗時(shí)，輸入阻抗也等于，則有： 。但在某種情況下，會(huì)存在可以解得：因?yàn)樵撟杩故怯啥丝诰W(wǎng)絡(luò)的參數(shù)決定的，所以稱其為端口的特性阻抗。同理可得端口的特性阻抗為：2二端口網(wǎng)絡(luò)的特性阻抗，所以有：對于對稱二端口，因?yàn)榉Q其為二端口網(wǎng)絡(luò)的特性阻抗。3二端口網(wǎng)絡(luò)的影像阻抗二端口網(wǎng)絡(luò)還存在另外一個(gè)與網(wǎng)絡(luò)參數(shù)有關(guān)的量，就是影像阻抗。其定義如下：如果在二端口網(wǎng)絡(luò)的端口接負(fù)載阻抗時(shí)，其端口的輸入阻抗為，而如果在端口接負(fù)載阻抗時(shí)，其端口的輸入阻抗為兩個(gè)特定的阻抗為二端口網(wǎng)絡(luò)的影像阻抗。，則稱這樣根據(jù)這一定義，有如下關(guān)系：3二端口網(wǎng)絡(luò)的影像阻抗以上二式聯(lián)立可解得：對于對稱二端口同樣有：§12-8二端口網(wǎng)絡(luò)的互連內(nèi)容提要二端口網(wǎng)絡(luò)的串聯(lián)X二端口網(wǎng)絡(luò)的并聯(lián)二端口網(wǎng)絡(luò)的級聯(lián)1.二端口網(wǎng)絡(luò)的串聯(lián)特征：總端口電壓為各端口電壓之和；總端口電流與各端口電流彼此相等。各簡單二端口的輸入、輸出端口分別串聯(lián)的連接方式稱為串聯(lián)。X結(jié)論：由若干個(gè)簡單二端口串聯(lián)組成的復(fù)雜二端口，其Z參數(shù)等于串聯(lián)的各簡單二端口的Z參數(shù)之和。返回X1.二端口網(wǎng)絡(luò)的串聯(lián)2.二端口網(wǎng)絡(luò)的并聯(lián)各簡單二端口的輸入、輸出端口分別并聯(lián)的連接方式稱為并聯(lián)。特征：總端口電壓與各端口電壓彼此相等；總端口電流等于各端口電流之和。X經(jīng)過運(yùn)算整理可得：結(jié)論：由若干個(gè)簡單二端口并聯(lián)組成的復(fù)雜二端口，其Y參數(shù)等于并聯(lián)的各簡單二端口的Y參數(shù)之和。2.二端口網(wǎng)絡(luò)的并聯(lián)返回X3.二端口網(wǎng)絡(luò)的級聯(lián)一個(gè)二端口的輸出端口與另一個(gè)二端口的輸入端口相連接的方式稱為級聯(lián)。特征：前一個(gè)二端口的輸出端口電壓與后一個(gè)二端口的輸入端口電壓相等，前一個(gè)二端口的輸出端口電流與后一個(gè)二端口的輸入端口電流大小相等，方向相反。XX3.二端口網(wǎng)絡(luò)的級聯(lián)結(jié)論：由若干個(gè)簡單二端口級聯(lián)組成的復(fù)雜二端口，其傳輸矩陣等于級聯(lián)的各簡單二端口的傳輸矩陣之積。X3.二端口網(wǎng)絡(luò)的級聯(lián)例題1簡化等效電路模型，試求其Z參數(shù)。（a）將電路分解為如圖（b）所示的兩個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)的串聯(lián)，分別求各自的Z參數(shù)。圖（a）所示為一晶體三極管電路的低頻小信號X解：（b）對網(wǎng)絡(luò)：

為對稱網(wǎng)絡(luò)，所以：網(wǎng)絡(luò)