第9章二端口网络.ppt

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1、第9章 二端口网络,9.1 二端口网络的概念 9.2 二端口网络的参数方程9.3 二端口网络的等效电路 9.4 二端口网络的阻抗和传输函数,9.1 二端口网络的概念,图 9-1-1（d）二端口网络图,端口,当网络的两个端钮的电流相等，即从端钮1流入的电流等于从端钮1流出的电流，则1-1两个端钮构成一个端口,9.2 二端口网络的参数方程,二端口网络端口处有四个变量： 1)输入端口的电压、电流 2)输出端口的电压、电流。,9.2.1 二端口网络的Z方程和Z参数,图9-2-1二端口网络的Z参数,二端口网络的Z参数方程,用端口电流表示端口电压的网络方程，即,、,Z参数只与二端口网络的内部结构、元件参数

2、及电源频率有关。,Z参数的确定可通过输入端口、输出端口开路测量或计算,例9-1 求图9-2-2所示二端口网络的Z参数,图9-2-2,解：令二端口网络的输出端口开路，则等于零，由图9-2-2可得,令二端口网络的输入端口开路，则 等于零，由图9-2-2可得,-由线性无源元件构成的二端口网络的特性,对称二端口网络的特性：输入端与输出端可以互换使用，对外电路无任何影响,互易性,即：,由上例可看出此性质。,对称的二端口网络,条件：,9.2.2 二端口网络的Y方程和Y参数,图 9-2-3,根据叠加定理，可得,Y参数也只与二端口网络的内部结构、元件参数及电源频率有关,Y参数的确定可通过输入端口、输出端口短路

3、测量或计算,Y11是输出端短路时，输入端的输入导纳,Y21是输出端短路时，输出端对输入端的转移导纳,Y12是输入端短路时，输入端对输出端的转移导纳,Y22是输入端短路时，输出端的输入导纳,当二端口网络是互易网络时,如果二端口网络是对称网络时，则,只有两个参数是独立的,只有三个参数是独立的；,例9-2 求图9-2-4所示二端口的Y 参数。,图 9-2-4,解：1.把端口2- 2 短路, 则,2.把端口1-1/ 短路，则,9.2.3 二端口网络的混合参数方程和H参数,H参数也只与二端口网络的内部结构、元件参数及电源频率有关,H参数的确定可通过输入端开路、输出端短路测量或计算得出,H11是输出端短路

4、时，输入端的输入阻抗,H21是输出端短路时，输出端电流与输入端电流之比,H12是输入端开路时，输入端电压与输出端电压之比,H22是输入端开路时，输出端的输入导纳,不同的网络，H参数不同，但是方程的形式相同。当二端口网络是互易网络时， ，有三个参数是独立的；如果二端口网络是对称网络时， 则 ，只有两个参数是独立的。在晶体管电路中， 为晶体管的输入电阻； 为晶体管的内部电压反馈系数（反向电压传输比）； 为晶体管的电流放大倍数（电流增益）； 为晶体管的输出导纳。,例9-3：求图9-2-5所示晶体管等效电路的H 参数,图 9-2-5,解:,可改为,所以,9.2.4 二端口网络的传输参数方程及T参数,T

5、参数的确定可通过网络的输出端开路和短路测量或计算得出,A是输出端开路时，输入端电压与输出端电压之比,B是输出端短路时，输入端对输出端的转移阻抗,C 是输出端开路时，输入端对输出端的转移导纳,D是输出端短路时，输入电流与输出电流之比,在确定T参数时，必须输出端开路一次和短路一次，不同的网络，T参数不同但是方程的形式相同。当二端口网络是互易网络时，AD-BC=1，有三个参数是独立的；如果二端口网络是对称网络时，则A=D，只有两个参数是独立的。,例9-4：求图9-2-6所示二端口网络的T参数,图 9-2-6,解:,1.把端口2- 2/开路, 则,可得,2.把端口2-2/ 短路，则,可得,由此可见，A

6、D-BC=1，且A=D，所以该二端口网络是对称网络,9.2.5 实验参数,对无源线性二端口网络，用网络的阻抗作为网络参数,是输出端开路时的输入阻抗；,是输出端短路时的输入阻抗；,是输入端开路时的输出阻抗；,是输入端短路时的输出阻抗。,实验参数与网络的Z参数、Y参数和T参数之间的关系为,上述四个参数中有三个是独立的，如果网络对称,所以,即，满足对称条件的无源线性二端口网络，只有两个独立参数。,例9-5 电路如图9-2-7所示，已知，试求该电路的实验参数,图9-2-7,解：由图9-2-7，可得输出端短路时的输入阻抗为,输出端开路时的输入阻抗为,输入端短路时的输出阻抗为,输入端开路时的输出阻抗为,9

7、.3 二端口网络的等效电路,9.3.1 T形等效电路,图 9-3-1(a),T形等效电路与参数的关系,由图9-3-1(a)的T形电路列KVL方程，得,即Z参数为,由此解出T形等效电路中的阻抗为,当一个二端口网络的Z参数已知，即可由上式求出该网络的T形等效电路,9.3.2 形等效电路,推出形等效电路与Y参数的关系,图 9-3-1(b),由图9-3-1(b) 形电路的结点1和2列KCL方程，得,即Y参数为,由此解出形等效电路中的导纳为,9.4 二端口网络的阻抗和传输函数,研究二端口网络接上电源和负载后的一些特性,图 9-4-1,9.4.1 输入阻抗,在输出端口接有负载ZL的情况下，将输入端口的电压

8、与电流之比称为二端口网络的输入阻抗，即,图 9-4-2(a),输入阻抗就是从输入端口看进去的阻抗，如图9-4-2(a)所示。输入阻抗可以用任一种网络参数来描述，若用传输参数表示，则,又,可得,输入阻抗是由二端口网络的参数和负载决定,9.4.2 输出阻抗,图 9-4-2(b),如果令输入端口的,相当于二端口网络反方向传输，如图9-4-2(b)所示。,利用对偶性原理 ，得,又,得,二端口网络的输出阻抗由网络参数和信号源内阻决定,9.4.3 特性阻抗ZC1ZC2,二端口的电源端与负载端都处于匹配状态,则二端口的电源端与负载端都处于匹配状态,将上述二式联立求解出,当二端口网络是对称网络时，即A=D，则

9、,特性阻抗与开路阻抗和短路阻抗的关系,如果网络对称，即,，,则,阻抗匹配,-二端口网络的电源内阻、负载阻抗与特性阻抗分别相等即,例9-6 求图9-4-3所示二端口网络的特性阻抗。,图 9-4-3,解：先由电路求出网络的T参数为,将T参数代入得网络的特性阻抗为,当上述二端口网络输出端接一个负载,如图9-4-4(a)所示,由输入端看进去的输入阻抗 当输入端接一个内阻 的电源时，由输出端看进去的输出阻抗，如图9-4-4(b)所示。在这种情况下，二端口网络的输入端与输出端都处于匹配状态。,9.4.4 传输函数,-描述二端口网络信号传输情况，定义为：输出端口的响应量与输入端口的激励量之比，即,若激励量是

10、电压信号 ，响应量亦是电压信号 ，则电压传输函数 为,当输出端口开路，即,时，则开路电压传输函数为,若激励量是电流信号 ，响应量是电流信号 ，则电流传输函数 为,例9-7 定性求图9-4-5（a）所示低通滤波器电压传输函数的幅频特性。,解：当频率f=0时，电感相当于短路，电容相当于开路，因此有,即,当频率f升高时，感抗,增加，容抗,下降，由分压原理可知,当U1不变而频率增加时，则,，,亦下降，所以,图9-4-5（b）,定性画出,它反映了该电路使低频信号通过而对高频信号抑制的特点。,的关系曲线如图9-4-5（b）所示。,本章小结,1.二端口网络的概念当四端网络的四个端钮满足二端口条件时,该四端网

11、络可称为二端口网络。2. 二端口网络的网络方程和网络参数二端口网络的分析是从端口电压、电流的关系入手，网络特性由网络方程和网络参数来表征，如表9-1所示。,表9-1,3.当已知网络结构与元件参数时,可根据定义求出各种网络参数；当网络结构无法得知，可用实验方法测量、计算出各种网络参数。4二端口网络参数之间的关系网络参数是描述网络电特性的重要参数，也是进行网络变换的重要依据，它仅与网络的内部结构、元件参数和信号源频率有关，而与信号源的幅度、内阻抗及负载情况无关。,5实验参数便于测量，它与Z、Y、T参数之间的关系,6互易二端口网络的各种参数，每一组四个参数都只有三个是独立的。而对称二端口网络的参数，

12、只有两个是独立的。 7.二端口网络可以用相应的等效电路代替。等效电路与原网络具有相同的外特性。如互易的二端口网络可等效成T形、形二端口网络。等效成T形采用参数方便；等效成形采用参数方便。如果互易网络对称，则其等效电路也对称。T形、 形二端口网络是二端口网络的最简单等效电路。,8.一般情况下，二端口网络的输入端口与信号源相连；输出端口与负载相连，引入阻抗的概念可以方便地对外接电路分析计算。 (1)输入阻抗是由二端口网络的参数和负载决定，一个二端口网络在接不同的负载时，其输入阻抗不同，所以二端口网络具有变换输入阻抗的作用。 (2)输出阻抗由二端口网络参数和信号源内阻决定，对于不同的电源内阻，二端口网络的输出阻抗不同，因此二端口网络具有变换输出阻抗的作用。,(3)特性阻抗是网络本身所固有的，并且仅由二端口网络本身的参数决定，而与外接电源和负载无关。在工程中，特性阻抗关系到网络连接时的阻抗匹配。,(4)传输函数描述了二端口网络信号传输的情况，并分电压传输函数和电流传输函数。它的模量表示电压(或电流)传输函数的幅频特性。其幅角 表示电压(或电流)传输函数的相频特性。,