电路分析第五版第16章.ppt

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1、第十六章第十六章 二端口网络二端口网络16.1 16.1 二端口网络二端口网络16.2 16.2 二端口的方程和参数二端口的方程和参数16.3 16.3 二端口的等效电路二端口的等效电路16.4 16.4 二端口的转移函数二端口的转移函数16.5 16.5 二端口的连接二端口的连接16.6 16.6 回转器和负阻抗变换器回转器和负阻抗变换器16.1 16.1 二端口网络二端口网络NRii端口由一对端钮构成，且满足如下端口条件：从一端口由一对端钮构成，且满足如下端口条件：从一个端钮流入的电流等于从另一个端钮流出的电流。个端钮流入的电流等于从另一个端钮流出的电流。一端口网络一端口网络端口条件端口条

2、件1 1）端口）端口（port)定义定义：1、二端口二端口(双口双口)网络网络 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网络。二端口网络。具有公共端的二端口具有公共端的二端口i2i1i1i2四端网络四端网络 i4i3i1i2三端口或六端网络三端口或六端网络二端口二端口2）二端口网络与四端网络二端口网络与四端网络i2i1i1i2 二端口的两个端口间若有外部连接，则会破坏原二端二端口的两个端口间若有外部连接，则会破坏原二端口的端口条件。口的端口条件。端口条件破坏端口条件破坏i1i2i2i1u1+u2+2 21 1Rii1 i2 33 4

3、 41-1 2-2是二端口是二端口3-3 4-4不是二端口，不是二端口，是四端网络是四端网络（2 2）讨论范围讨论范围线性线性 R、L、C、M与线性受控源与线性受控源不含独立源不含独立源（1 1）参考方向）参考方向二端口网络二端口网络i1i2i2i1u1+u2+3）二端口的电压、电流二端口的电压、电流 二端口处电流、电压间的关系只决定于构成二端二端口处电流、电压间的关系只决定于构成二端口本身的元件及其连接方式。两个端口电压、电流口本身的元件及其连接方式。两个端口电压、电流的关系通过二端口的参数表征。的关系通过二端口的参数表征。16.2 16.2 二端口的方程和参数二端口的方程和参数+-+-i1

4、i2u2u1端口物理量端口物理量4 4个个i1u1i2u2 端口电压电流有六种不同的方程来表示，即可用端口电压电流有六种不同的方程来表示，即可用六套六套参参数描述二端口网络。数描述二端口网络。采用相量形式（正弦稳态采用相量形式（正弦稳态)来讨论来讨论。1 1、Y 参数和方程参数和方程+-+-线性线性无源无源由叠加定理有：由叠加定理有：令令称为称为Y 参数矩阵参数矩阵矩阵形式矩阵形式端口电流端口电流 可视为可视为 共同作用产生。共同作用产生。Y参数的实验测定参数的实验测定+-线性线性无源无源+-线性线性无源无源Y 短路导纳短路导纳参数参数驱动点导纳驱动点导纳驱动点导纳驱动点导纳转移导纳转移导纳转

5、移导纳转移导纳例例1 1 求求Y 参数。参数。解：解：Yb+Ya Yc Yb+Ya Yc 方框中无受控源方框中无受控源(互易网络互易网络)时有时有Y12=Y21，无源线性二无源线性二端口只要端口只要3 3个独立参数就能表征其特性个独立参数就能表征其特性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。若若 Ya=Yc 有有 Y12=Y21，又又Y11

6、=Y22（电气对称电气对称），），称为对称称为对称二端口二端口,对称二端口只有对称二端口只有两个参数是独立两个参数是独立的。的。例例2 2解一解一 Yb+Ya Yb+Ya Yb+Ya求求Y参数参数解二解二 Yb+Ya非互易二端口网络（网络内部有受控源）非互易二端口网络（网络内部有受控源）四个独立参数四个独立参数。2 2、Z 参数和方程参数和方程+-+-线性线性无源无源由叠加定理有：由叠加定理有：矩阵形式矩阵形式Z参数矩阵参数矩阵Z参数的实验测定参数的实验测定Z参数参数又称又称开路阻抗参数开路阻抗参数开路输入阻抗开路输入阻抗开路转移阻抗开路转移阻抗开路输入阻抗开路输入阻抗开路转移阻抗开路转移阻抗

7、互易二端口互易二端口对称二端口对称二端口若矩阵若矩阵 Z 与与 Y 非奇异非奇异则则例例3 3 Zb+Za Zc+3 3、T 参数参数(传输参数传输参数)和方程和方程+-+-线性线性无源无源(注意负号）注意负号）称为称为T 参数矩阵参数矩阵矩阵形式矩阵形式由由(2)得得：将将(3)代入代入(1)得：得：T参数亦可由参数亦可由Y参数方程导出参数方程导出互易二端口互易二端口对称二端口对称二端口T11 T22-T12 T21=1T11=T22T 参数的实验测定参数的实验测定开路参数开路参数短路参数短路参数则则即即n:1i1i2+u1u2例例4 4求求T参数参数4、H 参数和方程参数和方程H 参数方程

8、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。H参数的实验测定参数的实验测定互易二端口互易二端口对称二端口对称二端口 开路参数开路参数短路参数短路参数+-+-线性线性无源无源例例5 5+R1 R2小结小结1.1.六套参数，还有六套参数，还有逆传输参数逆传输参数 和逆混合参数。和逆混合参数。2.2.为什么用这么多参数表示为什么用这么多参数表示（1 1）为描述电路方便，测量方便）为描述电路方便，测量方便（2 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3.3.互易二端口有三个独立参数，对称时只有二个

9、独立参数互易二端口有三个独立参数，对称时只有二个独立参数4.4.含有受控源的电路四个独立参数含有受控源的电路四个独立参数T11 T22-T12 T21=1detT=16.3 16.3 二端口的等效电路二端口的等效电路 由前面已知，任何给定的无源线性二端口的外由前面已知，任何给定的无源线性二端口的外部性能可用部性能可用3 3个参数确定，只要找到一个个参数确定，只要找到一个由具有由具有3 3个个阻抗或导纳组成的简单二端口，若它与给定二端口阻抗或导纳组成的简单二端口，若它与给定二端口的参数相同，则这两个二端口是等效。的参数相同，则这两个二端口是等效。T 型等效电路型等效电路型等效电路型等效电路YaY

10、bYczazbzc二端口的等效电路二端口的等效电路已知一个二端口其已知一个二端口其Y参数为参数为 型等效电路的型等效电路的Y 参数应与参数应与上述给定的上述给定的Y 参数相同参数相同1、型等效电路求法型等效电路求法求求 型等效电路型等效电路Y1Y2Y3解之得：解之得：2、T 型等效电路型等效电路Z1Z3Z2已知一个二端口网络的已知一个二端口网络的Z参数为参数为求求T 型等效电路。型等效电路。T 型等效电路的型等效电路的Z 参数应与参数应与给定的给定的Z 参数相同参数相同解之得：解之得：将此方程变换将此方程变换其中其中相当于一互易二端口，可求相当于一互易二端口，可求出其等效电路出其等效电路若二端

11、口内含受控源时，若二端口内含受控源时，受控源受控源若二端口内含受控源时，若二端口内含受控源时，+-+-若已知若已知Y参数参数Y11+Y12-Y12Y22+Y12+-+-16.4 16.4 二端口的转移函数二端口的转移函数NU1(s)U2(s)I1(s)I2(s)1 1、端口端口1电源无内阻，端口电源无内阻，端口2无负载（无端接）无负载（无端接）已知已知I2(s)=0=0NU1(s)U2(s)I1(s)I2(s)R已知已知Y参数求参数求2 2、端口端口1电源无内阻，端口电源无内阻，端口2接负载（单端接）接负载（单端接）US(s)NU1(s)U2(s)I1(s)I2(s)R+_R1已知已知Z参数求

12、参数求二端口的转移函数不仅和二端口参数有关而且和端接阻抗有关二端口的转移函数不仅和二端口参数有关而且和端接阻抗有关3 3、端口端口1电源有内阻，端口电源有内阻，端口2接负载（双端接）接负载（双端接）16.5 16.5 二端口的连接二端口的连接1 1、级联（链联）、级联（链联）设设T+T +T +T+T +T +得得TT +T +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个个二二端端口级联的关系。口级联的关系。T1T2.TnT=T1T2 .Tn例例1 4 6 4 4

13、T1 4 6 T3T22 2、并联：输入端口并联，输出端口并联并联：输入端口并联，输出端口并联+Y +Y +Y+Y +Y +Y即：即：则则即即结论结论 正正规规联联接接时时,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 参数矩阵相加。可推广到参数矩阵相加。可推广到 n端口串联。端口串联。3 3、串联、串联16.6 16.6 回转器和负阻抗变换器回转器和负阻抗变换器1 1、回转器、回转器1 1）回转器是非互易元件）回转器是非互易元件2）回转器可以把一个端口的电流（或电压）回转回转器可以把一个端口的电流（或电压）回转成另一个端口的电压（或电流）。成另一个端口的电压（或电流）。u1i1u2i2r3 3）回转器不消耗功率（能量）也不储能）回转器不消耗功率（能量）也不储能,是线性是线性无源元件。无源元件。功率为功率为0 0u1i1u2i2ri1i2u1u2r另一定义：另一定义：若若则等效则等效u2u1i1i2Cr利用回转器可以把电容回转成电感利用回转器可以把电容回转成电感NICu1u2i1i2电流反向型电流反向型T参数矩阵参数矩阵1 1）定义）定义2 2、负阻抗变换器负阻抗变换器电压反向型电压反向型2 2）负阻抗变换器关系）负阻抗变换器关系NICU1U2I1I2.ZL即：入端阻抗即：入端阻抗结结 束束第十六章第十六章