第30讲 二端口电路及其方程和参数精选文档.ppt

第30讲 二端口电路及其方程和参数本讲稿第一页，共三十八页在在工工程程实实际际中中，研研究究信信号号及及能能量量的的传传输输和和信信号号变变换换时时，经常碰到如下形式的电路。经常碰到如下形式的电路。线性线性RLCM受控源受控源四端电路四端电路一、基本概念一、基本概念一、基本概念一、基本概念本讲稿第二页，共三十八页滤波器电路滤波器电路RCC传输线传输线晶体管放大电路晶体管放大电路例例变压器变压器n:1本讲稿第三页，共三十八页（1）端口端口(port)端端口口由由一一对对端端子子构构成成，且且满满足足如如下下条条件件：从从一一个个端端子子流流入入的的电电流流等等于于从从另另一一个个端端子子流流出出的的电流。电流。（2）二端口二端口（two-port)当一个电路与外部电路通过两个端口连接时称此电路为当一个电路与外部电路通过两个端口连接时称此电路为二端口电路。二端口电路。线性线性RLCM受控源受控源i1i2i2i1u1+u2+u1i1i11、二端口、二端口：满足端口条件的四端电路。满足端口条件的四端电路。双口电路的双口电路的VCR由它本身性质确定的，与外电路无关。由它本身性质确定的，与外电路无关。本讲稿第四页，共三十八页 （3）二端口电路与四端电路二端口电路与四端电路二端口电路二端口电路i2i1i1i2具有公共端的二端口具有公共端的二端口i2i1i1i2四端电路四端电路 i4i3i1i2本讲稿第五页，共三十八页不满足端口条件不满足端口条件1-1 2-2 是二端口是二端口3-3 4-4不是二端口，不是二端口，是四端电路是四端电路例例i1i2i2i1u1+u2+2 21 1Rii1 i2 33 4 4本讲稿第六页，共三十八页约定：约定：a.讨论范围讨论范围含线性含线性 R、L、C、M与线性受控源与线性受控源不含独立源及附加电源不含独立源及附加电源b.参考方向参考方向线性线性RLCM受控源受控源i1i2i2i1u1+u2+本讲稿第七页，共三十八页二、二、二、二、二端口电路的方程（二端口电路的方程（二端口电路的方程（二端口电路的方程（VCRVCR）和参数和参数和参数和参数N+-+-端口物理量端口物理量4个：个：任选两个作自变量，另外两个作应变量，则可列六组不任选两个作自变量，另外两个作应变量，则可列六组不同的方程来描述二端口电路的端口伏安特性。同的方程来描述二端口电路的端口伏安特性。本讲稿第八页，共三十八页(一一)Z参数参数(流控型）和方程流控型）和方程(VCR)VCR)N+-+-如果选端口电流如果选端口电流为自变量，为自变量，为应变量。根据替代为应变量。根据替代定理，端口电流定理，端口电流可用相应的电流源替可用相应的电流源替代。如图所示。代。如图所示。根据叠加定理可得根据叠加定理可得二端口电路的Z方程本讲稿第九页，共三十八页物理含义如下：物理含义如下：出口开路时输入阻抗出口开路时输入阻抗出口开路时正向转移阻抗出口开路时正向转移阻抗入口开路时反向转移阻抗入口开路时反向转移阻抗入口开路时输出阻抗入口开路时输出阻抗（开路阻抗参数）（开路阻抗参数）本讲稿第十页，共三十八页写成矩阵形式为写成矩阵形式为Z矩阵开路阻抗矩阵本讲稿第十一页，共三十八页N+-+-等效电路：等效电路：+-+-流控型等效电路（流控型等效电路（Z参数等效电路）参数等效电路）本讲稿第十二页，共三十八页（二）（二）Y（G）参数（压控型）和方程（参数（压控型）和方程（VCR）+-+-线性线性无源无源矩阵矩阵形式形式 假设两个端口电压已知，利用假设两个端口电压已知，利用替代定理把两个端口电压都看作是替代定理把两个端口电压都看作是外施的独立电压源。外施的独立电压源。根据叠加定理，可求得根据叠加定理，可求得二端口电路的Y方程Y矩阵Y参数本讲稿第十三页，共三十八页Y参数的物理含义参数的物理含义+-线性线性无源无源+-线性线性无源无源Y参数：参数：短路导纳短路导纳参数参数出口短路时出口短路时输入导纳输入导纳入口短路时入口短路时输出导纳输出导纳入口短路时入口短路时反向转移导纳反向转移导纳出口短路时出口短路时正向正向转移导纳转移导纳本讲稿第十四页，共三十八页+-+-线性线性无源无源等效电路：等效电路：+-+-压控型等效电路（压控型等效电路（Y参数等效电路）参数等效电路）本讲稿第十五页，共三十八页（三）（三）A 参数参数(传输参数传输参数)和方程和方程N+-+-研究信号传输的各种问题时，研究信号传输的各种问题时，以以 为自变量，为自变量，为应变量。这时，二端口电路的为应变量。这时，二端口电路的方程为方程为A参数A矩阵在用A方程分析信号传输问题时，参考方向常规定为流出电路。本讲稿第十六页，共三十八页A参数的物理含义：参数的物理含义：出口开路时的电压比出口开路时的电压比出口开路时的转移导纳出口开路时的转移导纳出口短路时的转移阻抗出口短路时的转移阻抗出口短路时的电流比出口短路时的电流比本讲稿第十七页，共三十八页由由(2)得：得：将将(3)代入代入(1)得：得：（3）（）（4）式组成）式组成A方程，即：方程，即：（1）（2）N+-+-A参数与参数与Y参数的关系：参数的关系：本讲稿第十八页，共三十八页则则例例：求所示电路的求所示电路的A参数参数解：解：n:1+即即本讲稿第十九页，共三十八页（四）（四）H 参数参数(混合型）和方程混合型）和方程H 参数方程参数方程矩阵形式矩阵形式+-+-线性线性无源无源H 参数也称为混合参数，常用于晶体管等效电路。参数也称为混合参数，常用于晶体管等效电路。本讲稿第二十页，共三十八页H 参数的物理含义：参数的物理含义：出口短路时输入阻抗出口短路时输入阻抗出口短路时电流增益出口短路时电流增益入口开路时反向电压增益入口开路时反向电压增益入口开路时输出导纳入口开路时输出导纳本讲稿第二十一页，共三十八页Z参数参数 不存在不存在Y 参数不存在参数不存在 2 +2 +小结小结1.六套参数，还有六套参数，还有逆传输参数逆传输参数 和和逆混合参数逆混合参数。2.为什么用这么多参数表示为什么用这么多参数表示（1）为描述电路方便，测量方便。）为描述电路方便，测量方便。（2）有些电路只存在某几种参数。）有些电路只存在某几种参数。本讲稿第二十二页，共三十八页3.可用不同的参数表示以不同的方式连接的二端口。可用不同的参数表示以不同的方式连接的二端口。4.线性无源二端口线性无源二端口5.含有受控源的电路有四个独立参数。含有受控源的电路有四个独立参数。存在存在A参数参数H参数参数Z,Y 均不存在均不存在n:1本讲稿第二十三页，共三十八页一、一、级联（链联）级联（链联）设设即即P+P +P +6-3 双口网络的互连双口网络的互连本讲稿第二十四页，共三十八页得得P +P +本讲稿第二十五页，共三十八页得得结论：结论：级级联联后后所所得得复复合合二二端端口口T 参参数数矩矩阵阵等等于于级级联联的的二二端端口口T 参参数数矩矩阵阵相相乘乘。上上述述结结论论可可推推广广到到n个二端口级联的关系。个二端口级联的关系。A=A1A2 .AnP1P2.Pn本讲稿第二十六页，共三十八页例例1易求出易求出 4 6 4 4 A1得得 4 6 A3A2本讲稿第二十七页，共三十八页二、并联：二、并联：输入端口并联，输出端口并联输入端口并联，输出端口并联+G+G +Y本讲稿第二十八页，共三十八页并联后并联后+G +G +Y本讲稿第二十九页，共三十八页可得可得结论：结论：二二端端口口并并联联所所得得复复合合二二端端口口的的Y参参数数矩矩阵阵等等于于两两个个二端口二端口Y 参数矩阵相加。参数矩阵相加。本讲稿第三十页，共三十八页(1)两两个个二二端端口口并并联联时时，其其端端口口条条件件可可能能被被破破坏坏,此此时时上上述述关关系式就不成立。系式就不成立。10 2A1A1A1A5 2.5 10V+5V+2A2A1A1A 1A1A2.5 2.5 10V+5V+1A注意：注意：本讲稿第三十一页，共三十八页不是二端口不是二端口并联后端口条件破坏并联后端口条件破坏4A-1A2A1A2A 2A002A10 10V5V1A1A5 2.5 2.5 2.5+4A4A1A1A2.5 2A 2A10 2A1A1A1A5 2.5 10V+5V+2A4A-1A0A2.5 0A本讲稿第三十二页，共三十八页例例R1R4R2R3R1R2R3R4(2)具有公共端的二端口，将公共端并在一起将不会破坏端口条件。具有公共端的二端口，将公共端并在一起将不会破坏端口条件。本讲稿第三十三页，共三十八页三、串联三、串联：输入端口串联输入端口串联 输出端口串联输出端口串联 采用采用Z 参数参数+Z+Z +串联电流相等串联电流相等本讲稿第三十四页，共三十八页则则即即结论结论 串串联联后后复复合合二二端端口口Z 参参数数矩矩阵阵等等于于原原二二端端口口Z 参参数数矩阵相加。可推广到矩阵相加。可推广到 n端口串联端口串联。本讲稿第三十五页，共三十八页端口条件破坏端口条件破坏，不正规连接，不正规连接!2 2 2 1 1 例例1 3 1 4 4 2 2 2 1 1 1 3 1 4 4 2 6 2 4 4 4A2A4A3A2A3A4A2A本讲稿第三十六页，共三十八页分析：什么情况下串联后端口条件不被破坏分析：什么情况下串联后端口条件不被破坏abIab若若Iab=0则左边则左边端口条件满足端口条件满足ISISabV=0a、b在断开时等电位在断开时等电位本讲稿第三十七页，共三十八页ISabV=0IScdV 0=c、d在断开时等电位，在断开时等电位，则连起来后连线中无电流则连起来后连线中无电流右边右边端口条件满足端口条件满足a、b在断开时等电位，在断开时等电位，则连起来后连线中无电流则连起来后连线中无电流左边左边端口条件满足端口条件满足有效性试验有效性试验正规连接时才有正规连接时才有 Z=本讲稿第三十八页，共三十八页