第11章二端口网络.ppt

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1、第第1111章章 二端口网络二端口网络二端口的方程和参数二端口的方程和参数11.1二端口网络的等效网络二端口网络的等效网络11.2二端口网络的互连二端口网络的互连11.3有载二端口网络有载二端口网络11.4二端口网络的特性阻抗二端口网络的特性阻抗11.5首首 页页本章要点本章要点在工程实际中，研究信号及能量的传输和在工程实际中，研究信号及能量的传输和信号变换时，经常碰到如下两端口电路。信号变换时，经常碰到如下两端口电路。下 页上 页返 回1111.1 1 二端口网络的方程和参数二端口网络的方程和参数11.1.1 二端口网络的概念二端口网络的概念三极管三极管n:1变压器变压器二端口网络在整个电路

2、理论及其分析中是二端口网络在整个电路理论及其分析中是十分有用的，它试图通过一种简单的方式来十分有用的，它试图通过一种简单的方式来分析复杂的网络，对于二端口网络的分析仅分析复杂的网络，对于二端口网络的分析仅仅关注其对外特性即可，而不必研究具体内仅关注其对外特性即可，而不必研究具体内部网络结构及其具体器件构成。部网络结构及其具体器件构成。放大器放大器反馈网络反馈网络放大器放大器滤波器滤波器RCC1.1.一端口网络一端口网络N+u1i1i1下 页上 页返 回 一端口网络不论其内部电路简单或复杂，就其外一端口网络不论其内部电路简单或复杂，就其外特性来说，可以用一个具有一定内阻的电源进行置换，特性来说，

3、可以用一个具有一定内阻的电源进行置换，以便在分析某个局部电路工作关系时，使分析过程得以便在分析某个局部电路工作关系时，使分析过程得到简化。到简化。端口由一对端钮构成，端口由一对端钮构成，且满足如下端口条件：从一且满足如下端口条件：从一个端钮流入的电流等于从另个端钮流入的电流等于从另一个端钮流出的电流，该电一个端钮流出的电流，该电路称为一端口网络路称为一端口网络。2.2.二端口网络二端口网络 当一个电路与外部电路通过两个端口连接时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。称此电路为二端口网络。N+u1i1i1i2i2+u2 其中左、右两对端子都满足：对于所有的时其中左、右两对端

4、子都满足：对于所有的时间，从一个端子流入电路的电流等于从另一个端间，从一个端子流入电路的电流等于从另一个端子流出电路的电流。子流出电路的电流。3.3.研究二端口网络的意义研究二端口网络的意义二端口的分析方法易推广应用于二端口的分析方法易推广应用于n端口网络；端口网络；复杂二端口网络可以分割成许多简单二端口网络进行复杂二端口网络可以分割成许多简单二端口网络进行分析；分析；仅研究端口特性时，可以用二端口网络的电路模型仅研究端口特性时，可以用二端口网络的电路模型进行研究。进行研究。下 页上 页4.4.分析方法分析方法分析前提：讨论初始条件为零的线性无源二端口分析前提：讨论初始条件为零的线性无源二端口

5、网络；网络；找出两个端口的电压、电流关系的独立网络方程，找出两个端口的电压、电流关系的独立网络方程，这些方程通过一些参数来表示。这些方程通过一些参数来表示。返 回 一个二端口网络输入端口和输出端口的电压一个二端口网络输入端口和输出端口的电压和电流共有和电流共有4 4个，在分析二端口网络时，通常是已个，在分析二端口网络时，通常是已知其中的两个电量，求出另两个电量。知其中的两个电量，求出另两个电量。11.1.2 11.1.2 二端口网络的方程和参数二端口网络的方程和参数线性线性RLCM受控源受控源i1i2i2i1u1+u2+下 页上 页返 回端口物理量端口物理量4个个i1u1i2u2 端口电压电流

6、有六种不同的方程来表示，端口电压电流有六种不同的方程来表示，即可用六套参数描述二端口网络。常用的有即可用六套参数描述二端口网络。常用的有4种。种。2121uuii2211iuiu2121uiiu下 页上 页线性线性RLCM受控源受控源i1i2i2i1u1+u2+返 回1.1.二端口网络的二端口网络的Z 参数参数 将两个端口各施加一电流源，则端口电压将两个端口各施加一电流源，则端口电压可视为电流源单独作用时产生的电压之和。可视为电流源单独作用时产生的电压之和。即：即：22212122121111IZIZUIZIZU Z 参数方程参数方程下 页上 页返 回+2I2U+1U1IN1I2I其矩阵形式为

7、：其矩阵形式为：21212221121121IIZIIZZZZUU22211211ZZZZZ其中，其中，012210111122IIIUZIUZ Z 参数的物理意义及计算和测定参数的物理意义及计算和测定022220211211IIIUZIUZ转移阻抗转移阻抗输出阻抗输出阻抗 输入阻抗输入阻抗转移阻抗转移阻抗下 页上 页返 回互易二端口满足互易二端口满足:2112ZZ2211ZZ对称二端口满足对称二端口满足:互易性和对称性互易性和对称性下 页上 页例例1求图示两端口的求图示两端口的Z参数。参数。Zb Za Zc1U2I1I+2U返 回baIZZIUZ011112bIZIUZ021121bIZIU

8、Z012212cbIZZIUZ022221解法解法1下 页上 页 Zb Za Zc1U2I1I+2U返 回解法解法2列列KVL方程：方程：212122212111)()()()(IZZIZIIZIZUIZIZZIIZIZUcbbbcbbaba下 页上 页 Zb Za Zc1U2I1I+2U cbbbbaZZZZZZZ返 回2.2.二端口网络的二端口网络的Y 参数参数 可利用替代定理把两个端口电压都看作是外施可利用替代定理把两个端口电压都看作是外施的独立电压源，则端口电流可视为电压源单独作用的独立电压源，则端口电流可视为电压源单独作用时产生的电流之和。时产生的电流之和。即：即：222121221

9、21111UYUYIUYUYI Y参数方程参数方程下 页上 页+2I2U+1U1IN返 回写成矩阵形式为：写成矩阵形式为：212221121121UUYYYYII22211211YYYYY Y参数的物理意义及计算和测定参数的物理意义及计算和测定012210111122UUUIYUIY输入导纳输入导纳转移导纳转移导纳下 页上 页返 回022220211211UUUIYUIY转移导纳转移导纳输入导纳输入导纳例例1ba011112YYUIYUbUYUIY012212解解cb02222b0211221YYUIYYUIYUU求图示两端口的求图示两端口的Y 参数。参数。下 页上 页1U2I1I Yb+2U

10、 Ya Yc1U2I1I Yb+Ya Yc02U01U2I1I Yb+Ya Yc2U返 回021121UUIY012212UUIY2121 ,IIUU时时 当当2112YY 互易二端口四个参数中只有三个是独立的。互易二端口四个参数中只有三个是独立的。互易二端口互易二端口(满足互易定理满足互易定理)下 页上 页返 回 对称二端口是指两个端口电气特性上对称。对称二端口是指两个端口电气特性上对称。电路结构左右对称的一般为对称二端口。电路结构左右对称的一般为对称二端口。结构不结构不对称的二端口，其电气特性可能是对称的，这样对称的二端口，其电气特性可能是对称的，这样的二端口也是对称二端口。的二端口也是对

11、称二端口。对称二端口只有两个对称二端口只有两个参数是独立的。参数是独立的。对称二端口对称二端口 ,22112112YYYY还还满满足足外外除除 下 页上 页返 回3.3.二端口网络二端口网络T参数参数11121221212222-UT UT IIT UT I定义：定义：T 参数也称为传输参数，反映输入和输出参数也称为传输参数，反映输入和输出之间的关系。之间的关系。2211 IUTIU11122122 TTTTT T 参数和方程参数和方程下 页上 页+2I2U+1U1IN返 回211102IUTU211202UUTI212102IITU212202UITI T 参数的物理意义及计算和测定参数的物

12、理意义及计算和测定开路参开路参数数短路参数短路参数转移导纳转移导纳转移阻抗转移阻抗转移电压比转移电压比转移电流比转移电流比下 页上 页返 回4.4.二端口网络的二端口网络的H 参数参数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参数和方程参数和方程22212122121111UHIHIUHIHU矩阵形式矩阵形式:21212221121121UIHUIHHHHIU下 页上 页返 回 H 参数的物理意义计算与测定参数的物理意义计算与测定011112UIUH021121IUUH012212UIIH022221IUIH互易性和对称性互易性和对称性2112H

13、H121122211HHHH 互易二端口：互易二端口：对称二端口对称二端口:开路参数开路参数电压转移比电压转移比入端导纳入端导纳 短路参数短路参数输入阻抗输入阻抗电流转移比电流转移比下 页上 页返 回例例22212122121111UHIHIUHIHU22121URII 21/10RRH111IRU下 页上 页求图示两端口的求图示两端口的H 参数。参数。1I2I R1 R21I+1U2U返 回11.2 11.2 二端口网络的等效网络二端口网络的等效网络 一个无源二端口网络可以用一个简单的二端一个无源二端口网络可以用一个简单的二端口等效模型来代替，要注意的是：口等效模型来代替，要注意的是：1.1

14、.等效条件：等效模型的方程与原二端口网络的等效条件：等效模型的方程与原二端口网络的方程相同；方程相同；2.2.根据不同的网络参数和方程可以得到结构完全根据不同的网络参数和方程可以得到结构完全不同的等效电路；不同的等效电路；3.3.等效目的是为了分析方便。等效目的是为了分析方便。下 页上 页返 回11.2.1 11.2.1 无源二端口网络的无源二端口网络的T形等效电路形等效电路 已知一个复杂的无源线性二端口网络的已知一个复杂的无源线性二端口网络的Z参数参数方程，当用一个方程，当用一个T形网络电路表示上述关系时，形网络电路表示上述关系时，主要是找出主要是找出Z1、Z2、Z3与与Z参数之间的关系。参

15、数之间的关系。下 页上 页返 回 Z3 Z1 Z21U2I1I+2U22212122121111IZIZUIZIZU111122221231221ZZZZZZZZZ在在Z参数的推导过程中，我们得到参数的推导过程中，我们得到 Z11Z1+Z3 Z12Z3 Z21Z3 Z22Z2+Z3 对于对称二端口网络，由于对于对称二端口网络，由于Z11Z22，故它的等，故它的等效效T形电路也一定是对称的，这时应有形电路也一定是对称的，这时应有Z1=Z2。11.2.2 11.2.2 无源二端口网络的无源二端口网络的形等效电路形等效电路 22212122121111UYUYIUYUYI下 页上 页返 回 Y2 Y

16、1 Y31I2I+1U2U按求按求T形电路相似的方法可得形电路相似的方法可得 111122122132221YYYYYYYYY 对于对称二端口网络，对于对称二端口网络，由于由于Y11Y22，故它的等效，故它的等效 形电路也一定是对称的，这形电路也一定是对称的，这时应有时应有Y1=Y3。等效只对两个端口的电压，电流关系成立。等效只对两个端口的电压，电流关系成立。对端口间电压则不一定成立。对端口间电压则不一定成立。一个二端口网络在满足相同网络方程的条件一个二端口网络在满足相同网络方程的条件下，其等效电路模型不是唯一的；下，其等效电路模型不是唯一的；若网络对称则等效电路也对称。若网络对称则等效电路也对称。型和型和T 型等效电路可以互换，根据其它参型等效电路可以互换，根据其它参数与数与Y、Z参数的关系，可以得到用其它参数参数的关系，可以得到用其它参数表示的表示的型和型和T 型等效电路。型等效电路。下 页上 页注意返 回11.3 11.3 二端口的连接二端口的连接 一个复杂二端口网络可以看作是由若干简单一个复杂二端口网络可以看作是由若干简单的二端口按某种方式连接而成，这将使电路分析的二端口按某种