6-二端口电路解析优秀PPT.ppt
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1、第六章第六章 二端口电路二端口电路6.1 二端口电路的方程和参数二端口电路的方程和参数6.2 二端口电路的等效二端口电路的等效6.3 二端口电路的联接二端口电路的联接6.4 二端口电路的网络函数二端口电路的网络函数 16.1 6.1 二端口电路的方程和参数二端口电路的方程和参数二端口电路的方程和参数二端口电路的方程和参数教材范围:教材范围:P241P252学习内容学习内容:1、二端口、二端口电路、四端电路等基本概念;、二端口、二端口电路、四端电路等基本概念;2、二端口电路的、二端口电路的Z方程、方程、Z矩阵、矩阵、Z参数;参数;3、二端口电路的、二端口电路的Y方程、方程、Y矩阵、矩阵、Y参数;
2、参数;4、二端口电路的传输方程和传输参数(、二端口电路的传输方程和传输参数(A)5、二端口电路的混合参数方程和混合参数(、二端口电路的混合参数方程和混合参数(H)2在在工工程程实实际际中中,探探讨讨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,常常遇到如下形式的电路。时,常常遇到如下形式的电路。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3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:14(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
3、子子流流入入的的电电流流等等于于从从另另一一个端子流出的电流。个端子流出的电流。(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。为二端口电路。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。5 (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i2i1
4、i1i2四端电路四端电路 i4i3i1i26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 47约定:约定:a.探讨范围探讨范围含线性含线性 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+8二、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端口变量有端口变量有4个:个:任选两
5、个作自变量,另外两个作应变量,则可列六任选两个作自变量,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。组不同的方程来描述二端口电路的端口伏安特性。二端口电路+-+-与激励源相与激励源相连的端口连的端口输入端口输入端口与负载相连与负载相连的端口的端口输出端口输出端口下面分别探讨这六组方程和参数。下面分别探讨这六组方程和参数。91 1、开路阻抗参数(开路阻抗参数(Z参数)参数)选端口电流为自变量,选端口电流为自变量,而端口电压为应变量。而端口电压为应变量。依据替代定理,端口电流可用相应的电流源来替代,依据替代定理,端口电流可用相应的电流源来替代,如图所示,由叠加定理可得:如
6、图所示,由叠加定理可得:二端口电路的二端口电路的Z方程方程写成矩阵形式为:写成矩阵形式为:Z矩阵矩阵10输出端口开路时的输出端口开路时的(正向正向)转移阻抗转移阻抗输入端口开路时的输入端口开路时的反向转移阻抗反向转移阻抗输入端口开路时的输入端口开路时的输出阻抗输出阻抗也称策动点阻抗也称策动点阻抗Z参数的物理意义:参数的物理意义:输出端口开路时的输出端口开路时的输入阻抗,输入阻抗,即策动点阻抗即策动点阻抗11可见,可见,Z参数具有阻抗量纲,故称为参数具有阻抗量纲,故称为开路阻抗参数开路阻抗参数。可。可通过通过计算计算或或测量测量来确定。来确定。Z矩阵也称矩阵也称开路阻抗开路阻抗矩阵矩阵互易电路(
7、可逆电路):互易电路(可逆电路):由互易定理形式二(由互易定理形式二(P78)可知:)可知:正向转移阻抗与反向转移阻抗相等,故称正向转移阻抗与反向转移阻抗相等,故称可逆可逆电路。电路。满足互易定理的二端口电路。满足互易定理的二端口电路。12对称二端口电路:对称二端口电路:满足满足 和和 的二端口电路,将的二端口电路,将其输入端口和输出端口互换位置后,其端口特性将其输入端口和输出端口互换位置后,其端口特性将保持不变,所以称为对称二端口电路。保持不变,所以称为对称二端口电路。留意:对称二端口电路的留意:对称二端口电路的Z参数中只有参数中只有2个独立参数。个独立参数。对于互易电路对于互易电路,Z参数
8、中只有参数中只有3个个是是独立参数独立参数。由线性时不变的由线性时不变的R、L(M)、C和志向变压器构成的无源和志向变压器构成的无源二端口电路二端口电路,都满足互易定理都满足互易定理,因而是互易电路。因而是互易电路。对对称称二二端端口口是是指指两两个个端端口口电电气气特特性性上上对对称称。电电路路结结构构左左右右对对称称的的,端端口口电电气气特特性性对对称称;电电路路结结构构不不对对称称的的二二端端口口,其其电电气气特特性性也也可可能能是是对对称称的的。这这样样的的二二端端口口也也是对称二端口。是对称二端口。132 2、短路导纳参数(短路导纳参数(Y参数)参数)选端口电压为自变量,选端口电压为
9、自变量,而端口电流为应变量。而端口电流为应变量。依据替代定理,端口电压可用相应的电压源来替代,依据替代定理,端口电压可用相应的电压源来替代,如图所示,由叠加定理可得:如图所示,由叠加定理可得:二端口电路的二端口电路的Y方程方程写成矩阵形式为:写成矩阵形式为:Y矩阵矩阵14输出端口短路时的输出端口短路时的(正向正向)转移导纳转移导纳输入端口短路时的输入端口短路时的反向转移导纳反向转移导纳输入端口短路时的输入端口短路时的输出导纳输出导纳Y参数的物理意义:参数的物理意义:输出端口短路时的输出端口短路时的输入导纳输入导纳15可见,可见,Y参数具有导纳量纲,故称为参数具有导纳量纲,故称为短路导纳参数短路
10、导纳参数。可。可通过通过计算计算或或测量测量来确定。来确定。Y矩阵也称矩阵也称短路导纳短路导纳矩阵矩阵对于同一个二端口电路,其端口特性既可用对于同一个二端口电路,其端口特性既可用Z方程来描方程来描述,也可用述,也可用Y方程来描述。比较它们的矩阵形式:方程来描述。比较它们的矩阵形式:16对于对于互易电路互易电路,对于对于对称二端口电路对称二端口电路,则,则17例例1 求图所示求图所示T形电路的形电路的Z参数。参数。解一解一:列电路方程法求列电路方程法求Z参数参数以以 为网孔电流列方程如下为网孔电流列方程如下:故开路阻抗矩阵为故开路阻抗矩阵为:解二解二:直接求直接求18例例2 求图所示求图所示T形
11、电路的形电路的Y参数。参数。解一解一:直接求直接求令输出端口短路令输出端口短路,如右图如右图,则则19令输入端口短路令输入端口短路,如右图如右图,则则20解二解二:先用网孔法求出先用网孔法求出Z矩阵矩阵:则则可见可见,与解一结果相同与解一结果相同.213 3、传输参数(传输参数(A参数)参数)当探讨信号传输的各种当探讨信号传输的各种问题时,选输出端口变问题时,选输出端口变量为自变量,输入端口量为自变量,输入端口变量为应变量较便利。变量为应变量较便利。传输参数(传输参数(A参数)参数)传输矩阵(传输矩阵(A矩阵)矩阵)二端口电路+-+-在分析信号传输问题时,常规定在分析信号传输问题时,常规定 参
12、考方向为流出。参考方向为流出。此处此处 为流入,为保持为流入,为保持A参数不变,取负号。参数不变,取负号。A方程方程22A参数的物理意义:参数的物理意义:出口开路时电压比出口开路时电压比出口开路时转移导纳出口开路时转移导纳出口短路时转移阻抗出口短路时转移阻抗出口短路时电流比出口短路时电流比可见,可见,4个个A参数都具有转移参数的性质。参数都具有转移参数的性质。23A参数与参数与Y参数的关系:参数的关系:(1)(2)由(由(2)式得)式得将(将(3)式代入()式代入(1)式,得)式,得将(将(3)、()、(4)式与)式与A方程比较,可知方程比较,可知24互易电路(可逆电路):互易电路(可逆电路)
13、:25对称二端口电路:对称二端口电路:264 4、反向、反向传输参数(传输参数(B参数)参数)选输入端口变量为自变选输入端口变量为自变量,输出端口变量为应量,输出端口变量为应变量。变量。反向传输参数(反向传输参数(B参数)参数)反向传输矩阵(反向传输矩阵(B矩阵)矩阵)二端口电路+-+-在分析信号传输问题时,常规定在分析信号传输问题时,常规定 参考方向为流出。参考方向为流出。此处此处 为流入,为保持为流入,为保持A参数不变,取负号。参数不变,取负号。B方程方程27例例 求所示电路的求所示电路的A参数参数n:1+所以,有所以,有明显满足:明显满足:可见,志向变压器是互易电路(可逆电路)。可见,志
14、向变压器是互易电路(可逆电路)。285、H 参数参数H 方程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。选选 为自变量为自变量 为应变量为应变量29H参数的物理意义:参数的物理意义:出口短路时的输入阻抗出口短路时的输入阻抗出口短路时的电流增益出口短路时的电流增益入口开路时的反向电压增益入口开路时的反向电压增益入口开路时的输出导纳入口开路时的输出导纳30H参数与参数与Z参数的关系:参数的关系:(1)(2)由(由(2)式得:)式得:将(将(3)式代入()式代入(1)式得:)式得:将(将(3)、()、(4)式与)
15、式与H方程比较,可知:方程比较,可知:31互易电路(可逆电路):互易电路(可逆电路):对称二端口电路:对称二端口电路:证明:证明:326、G 参数参数G方程方程矩阵形式矩阵形式+-+-线性线性无源无源选选 为自变量为自变量 为应变量为应变量容易证明:容易证明:G与与H互为逆矩阵。互为逆矩阵。33小结小结1、共有、共有六六套参数:套参数:Z、Y、A、B、H、G。2、为什么用这么多参数表示、为什么用这么多参数表示(1)为描述电路便利,测量便利。)为描述电路便利,测量便利。(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。Z参数不存在参数不存在n:1+类似地,类似地,Y参数也不存在参数也不
16、存在3、各种方程和参数之间的关系见、各种方程和参数之间的关系见P250表表6-134例例:如图所示为场效应管低频等效电路如图所示为场效应管低频等效电路,求其传输矩阵求其传输矩阵A和混合参数矩阵和混合参数矩阵H。解解:(1)求传输矩阵)求传输矩阵A35(2)求混合参数矩阵)求混合参数矩阵H由图列方程:由图列方程:(1)(2)将(将(1)式代入()式代入(2)式,得)式,得(3)式(式(1)和()和(3)正是)正是H方程,故得方程,故得36二端口电路方程及其参数总结二端口电路方程及其参数总结二端口电路+-+-376.2 6.2 二端口电路的等效二端口电路的等效教材范围:教材范围:P253-P257
17、主要内容主要内容:1、含源二端口电路表示定理、含源二端口电路表示定理 戴维南定理和诺顿定理在二端口电路中的推广。戴维南定理和诺顿定理在二端口电路中的推广。2、无源二端口电路的、无源二端口电路的Z参数等效和参数等效和Y参数等效电路。参数等效电路。3、二端口电路的级联、串联、并联及其相容性检验。、二端口电路的级联、串联、并联及其相容性检验。38一、二端口表示定理一、二端口表示定理设设有有一一含含独独立立源源的的线线性性时时不不变变二二端端口口电电路路N,如如果果选选 为为自自变变量量,为为应应变变量量,根根据据替替代代定定理理,可可以以把把 看看作作是是激激励励源源,这这样样,作作用用于于电电路路
18、的的激激励励源源有有 、和和电电路路N内内部部的的独独立立源源。根根据据电电路路的的线线性性性性质质,端端口口电电压压 和和 可可看看作作是是激激励励源源 、和和内内部部独立源分别作用的叠加。独立源分别作用的叠加。1、含源二端口电路的、含源二端口电路的Z参数等效参数等效39仅由仅由 作用时:作用时:仅由仅由 作用时:作用时:仅由仅由N内部独立源作用时:内部独立源作用时:由叠加定理得:由叠加定理得:矩阵形式:矩阵形式:入口和出口均开路时入口和出口均开路时的入口开路电压和出的入口开路电压和出口开路电压口开路电压含源二端口电路的含源二端口电路的Z方程方程40412、二端口表示定理、二端口表示定理:对
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