第16章--二端口网络.pptx

深刻理解二端口网络的基本概念，二端口网络方程的6种形式和建立方法，熟练掌握Y、Z、T 、H(G)参数的计算方法，了解各种参数间的关系；掌握已知参数求二端口网络T或型等效电路的方法；掌握已知参数求二端口网络求转移函数的方法；掌握二端口网络的级联、并联和串联等连接后的参数计算方法；掌握回转器和负阻抗变换器及其理想变压器等特殊二端口网络的方程、参数和阻抗变换特性。第1页/共44页T、H参数的计算。讲课6 6学时，习题1 1学时。二端口网络方程的4种形式和建立方法，Y、Z、T、H参数的计算方法。第2页/共44页16-1 16-1 二端口网络二端口网络一、一端口网络或二端网络 对一个端口来说，从其一个端子流入的电流一定等于从另一个端子流出的电流，这种具有向外引出一对端子的电路或网络称为一端口网络或二端网络。二、二端口网络ii放大器反馈网络第3页/共44页16-1 16-1 二端口网络二端口网络i1i1i2i2 对于所有时间 t，从端子1流入方框的电流等于从端子 流出的电流；同时，从端子 2 流入方框的电流等于从端子 流出的电流。二端口的端口条件：若向外伸出的4个端子上的电流无上述限制，则称为四端网络。二端口处的电流、电压之间的关系可以通过一些参数表示，而这些参数只决定于构成二端口本身的元件及它们的连接方式。第4页/共44页16-1 16-1 二端口网络二端口网络 一个任意复杂的二端口可以看作由若干简单的二端口组成。本章介绍的二端口：由线性电阻、电感(耦合电感)、电容和线性受控源组成，并规定不含任何独立电源(如用运算法分析时，其独立初始条件为零)。可利用这些参数比较不同的二端口在传递电能和信号方面的性能，从而评价它们的质量。通过简单二端口的参数及其与复杂二端口的关系，可求出后者的参数，从而确定复杂二端口处的电压与电流关系，而不再涉及原来复杂电路内部的任何计算。第5页/共44页16-2 16-2 二端口的方程和参数二端口的方程和参数一、二端口的一、二端口的Y参数参数+-+-假假设设两两个个端端口口电电压压 和和 已已知知，利利用用替替代代定定理理把把 和和 都都看看作作是是外外施的独立电压源。施的独立电压源。根据叠加定理，和 分别等于各个独立电压源单独作用时产生的电流之和，即第6页/共44页16-2 16-2 二端口的方程和参数二端口的方程和参数+-+-+-二端口的Y参数矩阵二端口的Y参数：、Y参数的求解短路驱动点导纳(短路输入导纳)短路转移导纳+-+-+-短路驱动点导纳(短路输入导纳)短路转移导纳第7页/共44页16-2 16-2 二端口的方程和参数二端口的方程和参数例1 1：求图示二端口的Y参数。解：方法一+-+-第8页/共44页16-2 16-2 二端口的方程和参数二端口的方程和参数方法二 由线性R、L(M)、C元件构成的任何无源二端口，总有 ，因此只要3个独立的Y参数就足以表征该无源线性二端口。若 ，且 ，则为对称二端口，其Y参数只有2个是独立的。+-+-第9页/共44页16-2 16-2 二端口的方程和参数二端口的方程和参数例2 2：求图示二端口的Y参数。解：对于含受控源的线性R、L(M)、C二端口，一般 ，其Y参数4个是独立的。+-+-第10页/共44页16-2 16-2 二端口的方程和参数二端口的方程和参数二、二端口的二、二端口的Z参数参数+-+-假假设设两两个个端端口口电电流流 和和 已已知知，利利用用替替代代定定理理把把 和和 都都看看作作是是外外施的独立电流源。施的独立电流源。根据叠加定理，和 分别等于各个独立电流源单独作用时产生的电压之和，即二端口的Z参数矩阵二端口的Z参数：、第11页/共44页16-2 16-2 二端口的方程和参数二端口的方程和参数Z参数的求解开路驱动点阻抗(开路输入阻抗)开路转移阻抗+-+-开路驱动点阻抗(开路输入阻抗)开路转移阻抗+-+-第12页/共44页16-2 16-2 二端口的方程和参数二端口的方程和参数例3 3：求图示二端口的Z参数。解：由线性R、L(M)、C元件构成的任何无源二端口，总有 ，因此只要3个独立的Z参数就足以表征该无源线性二端口。若 ，且 ，则为对称二端口，其Z参数只有2个是独立的。+-+-第13页/共44页16-2 16-2 二端口的方程和参数二端口的方程和参数 对于含受控源的线性R、L(M)、C二端口，一般 ，其Z参数4个是独立的。第14页/共44页16-2 16-2 二端口的方程和参数二端口的方程和参数三、二端口的三、二端口的T参数参数+-+-式代入式得由式得第15页/共44页16-2 16-2 二端口的方程和参数二端口的方程和参数二端口的T参数矩阵二端口的T参数(一般参数、传输参数、A参数)：、开路转移电压短路转移阻抗短路转移电流开路转移导纳T参数意义第16页/共44页16-2 16-2 二端口的方程和参数二端口的方程和参数 对于由线性R、L(M)、C元件构成的任何无源二端口，总有 ，因此 若为对称二端口，由于 ，则A=D，所以其T参数只有2个是独立的。所以A、B、C、D四个参数中只有3个是独立的。第17页/共44页16-2 16-2 二端口的方程和参数二端口的方程和参数四、二端口的四、二端口的H参数参数+-+-二端口的H参数矩阵二端口的H参数(混合参数)：、短路输入阻抗开路转移电压开路输入导纳短路转移电流第18页/共44页16-2 16-2 二端口的方程和参数二端口的方程和参数例4 4：求图示二端口的H参数。解：由线性R、L(M)、C元件构成的任何无源二端口，总有 ，因此H参数中只有3个是独立的。对于对称二端口，由于 ，所以H参数中只有2个是独立的。+-+-第19页/共44页16-2 16-2 二端口的方程和参数二端口的方程和参数例5 5：求图示二端口的H参数。解：二端口有 共6组不同的参数，彼此之间可以相互转换。+-+-第20页/共44页16-3 16-3 二端口的等效电路二端口的等效电路 由具有 3个阻抗(或导纳)组成的简单二端口，如果它与给定的由线性R、L(M)、C元件构成的无源二端口的参数分别相等，则这两个二端口的外部特性完全相同，即它们是等效的。由 3个阻抗(或导纳)组成的二端口只有两种形式，即T形电路和形电路。+-+-+-+-第21页/共44页16-3 16-3 二端口的等效电路二端口的等效电路一、给定二端口的一、给定二端口的Z参数，进而确定此二端参数，进而确定此二端口的口的等效等效T形电路形电路中的中的Z1、Z2、Z3的值。的值。+-+-第22页/共44页16-3 16-3 二端口的等效电路二端口的等效电路二、给定二端口的二、给定二端口的Y参数，进而确定此二端参数，进而确定此二端口的口的等效等效形电路形电路中的中的Y1、Y2、Y3的值。的值。+-+-第23页/共44页16-3 16-3 二端口的等效电路二端口的等效电路三、给定二端口的其他参数，可将其变换成三、给定二端口的其他参数，可将其变换成Z参数参数或或Y参数参数，进而求得此二端口的，进而求得此二端口的T形等形等效电路效电路或或形等效电路形等效电路的参数值的参数值。例：T形等效电路的Z1、Z2、Z3与T参数之间的关系为形等效电路的Y1、Y2、Y3与T参数之间的关系为 若为对称二端口，则其等效T形或形电路一定也对称，此时Y1=Y3、Z1=Z3。第24页/共44页16-3 16-3 二端口的等效电路二端口的等效电路四、二端口内部含有受控源的情况的处理。四、二端口内部含有受控源的情况的处理。若给定二端口的Z参数+-+-+-第25页/共44页16-4 16-4 二端口的转移函数二端口的转移函数一、无端接的二端口一、无端接的二端口二端口没有外接负载及输入激励无内阻抗。令 ，则有电压转移函数第26页/共44页16-4 16-4 二端口的转移函数二端口的转移函数令 ，则有电压转移函数令 ，则有电流转移函数第27页/共44页16-4 16-4 二端口的转移函数二端口的转移函数电流转移函数令 ，则有令 ，则有导纳转移函数阻抗转移函数令第28页/共44页16-4 16-4 二端口的转移函数二端口的转移函数二、单端接的二端口二、单端接的二端口 二端口的输出端口接有负载或输入端口接有电压源和阻抗ZS的串联组合或电流源和阻抗ZS的并联组合。消去 ，得转移导纳+-+-消去 ，得转移阻抗第29页/共44页16-4 16-4 二端口的转移函数二端口的转移函数+-+-消去 和 ，得电流转移函数第30页/共44页+-+-消去 和 ，得电压转移函数16-4 16-4 二端口的转移函数二端口的转移函数第31页/共44页16-4 16-4 二端口的转移函数二端口的转移函数+-+-+-三、双端接的二端口三、双端接的二端口 二端口的输出端口接有负载且输入端口接有电压源和阻抗ZS的串联组合或电流源和阻抗ZS的并联组合。第32页/共44页16-4 16-4 二端口的转移函数二端口的转移函数转移函数的重要性转移函数的重要性二端口为完成某种功能起耦合两部分电路的作用。例：滤波器能让具有某些频率的信号通过，而对另一些频率的信号加以抑制。这种功能往往是通过转移函数描述或指定的。转移函数的零、极点的分布与二端口内部的元件及连接方式等密切相关，而零、极点的分布又决定了电路的特性。电路设计或网络综合：根据转移函数确定二端口内部元件的连接方式及元件值。第33页/共44页16-5 16-5 二端口的连接二端口的连接 在二端口的连接问题上，感兴趣的是复合二端口的参数与部分二端口的参数之间的关系。一、级联一、级联(链联链联)P P1 1+-+-P P2 2+-+-设二端口P1和P2的T参数分别为则有第34页/共44页16-5 16-5 二端口的连接二端口的连接P P1 1+-+-P P2 2+-+-第35页/共44页16-5 16-5 二端口的连接二端口的连接二、并联二、并联 设二端口P1和P2的Y参数分别为如图P P1 1+-+-P P2 2+-+-+-+-则第36页/共44页16-5 16-5 二端口的连接二端口的连接三、串联三、串联 设二端口P1和P2的Z参数分别为如图则P P1 1+-+-P P2 2+-+-+-+-第37页/共44页16-6 16-6 回转器和负阻抗变换回转器和负阻抗变换器器一、回转器一、回转器+-+-回转器是一种线性非互易的多端元件，理想回转器可视为一个二端口，其端口电压、电流关系为：或回转常数回转电阻 r回转电导 g第38页/共44页16-6 16-6 回转器和负阻抗变换器回转器和负阻抗变换器或 理想回转器既不消耗功率又不发出功率，它是一个无源线性元件。第39页/共44页16-6 16-6 回转器和负阻抗变换器回转器和负阻抗变换器 回转器有把一个端口上的电流回转为另一端口上的电压或相反过程的性质。或 根据上述性质，回转器具有把一个电容回转为一个电感的本领。+-+-或例：从输入端看相当于一个电感元件，其电感值第40页/共44页16-6 16-6 回转器和负阻抗变换器回转器和负阻抗变换器二、负阻抗变换器二、负阻抗变换器(NIC)输入电压U1经传输后成为U2，其大小和方向均没改变；电流I1经传输后变为kI2，其方向改变了。NIC+-+-k为正实常数电流反向型的NIC电压反向型的NICk为正实常数 输入电压U1经传输后成为-kU2，其方向改变了；电流I1经传输后变为-I2，其方向没变。第41页/共44页16-6 16-6 回转器和负阻抗变换器回转器和负阻抗变换器NIC+-+-例：设NIC为电流反向型负阻抗变换器能把一个正阻抗变为负阻抗。当端口 分别接上电阻R、电感L或电容C时，则在端口 将分别变为 、或 。显然负阻抗变换器为电路设计中实现负R、L、C提供了可能性。第42页/共44页第第十六十六章作业章作业P P438438 16-4 16-416-516-516-616-6P P439439 16-9 16-9第43页/共44页感谢您的观看！第44页/共44页