電路第16章二端口網(wǎng)絡課件

1、電路第16章二端口網(wǎng)絡1第第1616章章 二端口（網(wǎng)絡）二端口（網(wǎng)絡）2. 2. 兩端口的等效電路兩端口的等效電路l 重點重點3. 3. 兩端口的聯(lián)接兩端口的聯(lián)接1. 1. 兩端口的參數(shù)和方程兩端口的參數(shù)和方程4. 4. 兩端口的特性阻抗兩端口的特性阻抗5. 5. 回轉器與負阻抗變換器回轉器與負阻抗變換器電路第16章二端口網(wǎng)絡21515. .1 1 二端口概述二端口概述在工程實際中，研究信號及能量的傳輸和信號變換時，在工程實際中，研究信號及能量的傳輸和信號變換時，經(jīng)常碰到如下形式的電路。經(jīng)常碰到如下形式的電路。放大器放大器a濾波器濾波器rcc電路第16章二端口網(wǎng)絡3三極管三極管傳輸線傳輸線變壓

2、器變壓器n:1電路第16章二端口網(wǎng)絡41. 1. 端口端口 (port)端口由一對端鈕構成，且滿足端口由一對端鈕構成，且滿足如下端口條件：從一個端鈕流如下端口條件：從一個端鈕流入的電流等于從另一個端鈕流入的電流等于從另一個端鈕流出的電流。出的電流。n+ u1i1i12. 2. 二端口二端口（two-port) 當一個電路與外部電路通過兩個端口連接時稱此電路當一個電路與外部電路通過兩個端口連接時稱此電路為二端口網(wǎng)絡。為二端口網(wǎng)絡。n+ u1i1i1i2i2+ u2電路第16章二端口網(wǎng)絡5 二端口網(wǎng)絡與四端網(wǎng)絡的關系二端口網(wǎng)絡與四端網(wǎng)絡的關系二端口二端口四端網(wǎng)絡四端網(wǎng)絡 ni1i2i3i4n+ u

3、1i1i1i2i2+ u2電路第16章二端口網(wǎng)絡63. 3. 研究二端口網(wǎng)絡的意義研究二端口網(wǎng)絡的意義（1）兩端口應用很廣，其分析方法易推廣應用于）兩端口應用很廣，其分析方法易推廣應用于n端口網(wǎng)絡；端口網(wǎng)絡；（2 2）大網(wǎng)絡可以分割成許多子網(wǎng)絡（兩端口）進行分析；）大網(wǎng)絡可以分割成許多子網(wǎng)絡（兩端口）進行分析；（3 3）僅研究端口特性時，可以用二端口網(wǎng)絡的電路模型進）僅研究端口特性時，可以用二端口網(wǎng)絡的電路模型進 行研究。行研究。4. 4. 分析方法分析方法（1）分析前提：討論初始條件為零的無源二端口網(wǎng)絡；）分析前提：討論初始條件為零的無源二端口網(wǎng)絡；（2）找出兩個端口的電壓、電流關系的獨立網(wǎng)

4、絡方）找出兩個端口的電壓、電流關系的獨立網(wǎng)絡方 程，這些方程通過一些參數(shù)來表示。程，這些方程通過一些參數(shù)來表示。電路第16章二端口網(wǎng)絡7約定約定1. 1. 討論范圍討論范圍線性線性 r、l、c、m與線性受控源與線性受控源不含獨立源不含獨立源2. 2. 參考方向如圖參考方向如圖15.2 15.2 二端口的參數(shù)和方程二端口的參數(shù)和方程線性線性rlcm受控源受控源i1i2i2i1u1+ +u2+ +電路第16章二端口網(wǎng)絡8端口物理量端口物理量4個個i1u1i2u2端口電壓電流有六種不同的方程來表示，即可用六套端口電壓電流有六種不同的方程來表示，即可用六套參數(shù)描述二端口網(wǎng)絡。參數(shù)描述二端口網(wǎng)絡。212

5、1uuii線性線性rlcm受控源受控源i1i2i2i1u1+ +u2+ +2211iuiu2121uiiu電路第16章二端口網(wǎng)絡91. y 參數(shù)和方程參數(shù)和方程采用相量形式采用相量形式( (正弦穩(wěn)態(tài)正弦穩(wěn)態(tài)) )。將兩個端口各施加一電。將兩個端口各施加一電壓源，則端口電流可視為這些電壓源的疊加作用產(chǎn)生。壓源，則端口電流可視為這些電壓源的疊加作用產(chǎn)生。n+ + 1 u1 i2 i2 u 即：即： 22212122121111uyuyiuyuyiy y 參數(shù)方程參數(shù)方程（1 1）y參數(shù)方程參數(shù)方程電路第16章二端口網(wǎng)絡10寫成矩陣形式為：寫成矩陣形式為： 212221121121uuyyyyii

6、22211211yyyyyy參數(shù)值由內(nèi)部參數(shù)及連接關系決定。參數(shù)值由內(nèi)部參數(shù)及連接關系決定。y y 參數(shù)矩陣參數(shù)矩陣. .（2 2） y參數(shù)的物理意義及計算和測定參數(shù)的物理意義及計算和測定012210111122 uuuiyuiy自導納自導納轉移導納轉移導納n+ 1 u1 i2 i電路第16章二端口網(wǎng)絡11022220211211 uuuiyuiy轉移導納轉移導納自導納自導納n+ 1 i2 i2 uy 短路導納參數(shù)短路導納參數(shù)電路第16章二端口網(wǎng)絡12 yb+ + 1 u1 i2 i2 u ya yc例例1 1ba011112yyuiyu b012212yuiyu 解解02 ucb02222b

7、0211221yyuiyyuiyuu 求求y 參數(shù)。參數(shù)。01 u電路第16章二端口網(wǎng)絡13例例2 2112112111()uuuiuurj lrj lj l 解解求求y 參數(shù)。參數(shù)。直接列方程求解直接列方程求解 j l+ + 1 u1 i2 i2 u r1 ug2112121)1(uljuljgljuuugi ljljgljljry 11111ljg 1yy02112 電路第16章二端口網(wǎng)絡14021121 uuiy012212 uuiy2121 , iiuu 時時當當2112yy 上例中有上例中有b2112yyy 互易二端口四個參數(shù)中只有三個是獨立的。互易二端口四個參數(shù)中只有三個是獨立的。

8、（3 3） 互易二端口互易二端口( (滿足互易定理滿足互易定理) )電路第16章二端口網(wǎng)絡15電路結構左右對稱的一般為對稱二端口。電路結構左右對稱的一般為對稱二端口。上例中，上例中，ya=yc=y 時，時， y11=y22=y+ yb對稱二端口只有兩個參數(shù)是獨立的。對稱二端口只有兩個參數(shù)是獨立的。對稱二端口是指兩個端口電氣特性上對稱。結構不對稱二端口是指兩個端口電氣特性上對稱。結構不對稱的二端口，其電氣特性可能是對稱的，這樣的二端對稱的二端口，其電氣特性可能是對稱的，這樣的二端口也是對稱二端口?？谝彩菍ΨQ二端口。（4 4） 對稱二端口對稱二端口 ,yy ,yy 22112112 還滿足還滿足外

9、外除除 對稱二端口對稱二端口電路第16章二端口網(wǎng)絡163 6 3 5 + + 1 u1 i2 i2 u例例解解求求y 參數(shù)。參數(shù)。02 usuiyu2 . 036/31011112 suiyu0667. 0012212 suiysuiyuu0667. 02 . 0022220212221 為互易對稱為互易對稱兩端口兩端口01 u電路第16章二端口網(wǎng)絡172. 2. z z 參數(shù)和方程參數(shù)和方程n+ + 1 u1 i2 i2 u將兩個端口各施加一電流源，則端口電壓可視為這將兩個端口各施加一電流源，則端口電壓可視為這些電流源的疊加作用產(chǎn)生。些電流源的疊加作用產(chǎn)生。 即：即： 22212122121

10、111izizuizizuz 參數(shù)方程參數(shù)方程（1 1）z 參數(shù)方程參數(shù)方程電路第16章二端口網(wǎng)絡18也可由也可由y 參數(shù)方程參數(shù)方程 22212122121111uyuyiuyuyi.21u,u解解出出 22212121112122121112121221iziziyiyuiziziyiyu即：即：得到得到z z 參數(shù)方程。其中參數(shù)方程。其中 = =y y1111y y22 22 y y1212y y2121其矩陣形式為其矩陣形式為 21212221121121zzzziiziiuu電路第16章二端口網(wǎng)絡19 22211211zzzzz012210111122 iiiuziuzz 參數(shù)矩陣參

11、數(shù)矩陣（2 2） z 參數(shù)的物理意義及計算和測定參數(shù)的物理意義及計算和測定022220211211 iiiuziuzz參數(shù)又稱開路阻抗參數(shù)參數(shù)又稱開路阻抗參數(shù)轉移阻抗轉移阻抗入端阻抗入端阻抗 入端阻抗入端阻抗轉移阻抗轉移阻抗n+ + 1 u1 i2 i2 u 1 yz電路第16章二端口網(wǎng)絡20互易二端口滿足互易二端口滿足: :2112zz 2211zz 對稱二端口滿足對稱二端口滿足: :并非所有的二端口均有并非所有的二端口均有z,y 參數(shù)。參數(shù)。（3 3） 互易性和對稱性互易性和對稱性注注 z1z1zz1y11 iz+ + 1 u2 i2 uzuuii2121 不存在不存在 1 yz2112z

12、z 電路第16章二端口網(wǎng)絡21 zzzzz2 i1 in:1+ + 1 u2 uz+ 1 u+ 2 u2 i1 i)(2121iizuu 不存在不存在 1 zy)/2121niiunu 均不存在均不存在 zy 電路第16章二端口網(wǎng)絡22ba011112zziuzi b021121ziuzi b012212ziuzi cb022221zziuzi 例例1 zb+ + 1 u1 i2 i2 u za zc求求z參數(shù)參數(shù)解法解法1解法解法2列列kvl方程：方程：212122212111)()()()(izziziizizuizizziizizucbbbcbbaba 電路第16章二端口網(wǎng)絡23 zb+

13、 + 1 u1 i2 i2 u za zc+ 1 iz例例2求求z參數(shù)參數(shù)解解列列kvl方程：方程：212111)()(izizziizizubbaba 2112122)()( )(izzizziziizizucbbbc cbbbbazzzzzzzz電路第16章二端口網(wǎng)絡24例例2求求z、y參數(shù)參數(shù)解解 j l1+ + 1 u1 i2 i2 u r1 r2 j l2* j m21111 )(imjiljru 22212)( iljrimju 2211 ljrmjmjljrz 112222111 1yljrmjmjljrljrmjmjljrz 電路第16章二端口網(wǎng)絡253. 3. t 參數(shù)和方程

14、參數(shù)和方程 221221iduciibuau定義：定義：n+ + 1 u1 i2 i2 ut 參數(shù)也稱為傳輸參數(shù)參數(shù)也稱為傳輸參數(shù) 2211 iutiu dcbatt 參數(shù)矩陣參數(shù)矩陣注意符號注意符號（1 1）t 參數(shù)和方程參數(shù)和方程電路第16章二端口網(wǎng)絡260212 iuua0212 uiub0212 iuic0212 uiid 221221iduciibuau（2 2） t 參數(shù)的物理意義及計算和測定參數(shù)的物理意義及計算和測定n+ + 1 u1 i2 i2 u開路參數(shù)開路參數(shù)短路參數(shù)短路參數(shù)轉移導納轉移導納轉移阻抗轉移阻抗轉移電壓比轉移電壓比轉移電流比轉移電流比電路第16章二端口網(wǎng)絡27

15、2122212122121111uyuyiuyuyi由由(2)(2)得：得： 31221221221iyuyyu 將將(3)(3)代入代入(1)(1)得：得：221112212211121iyyuyyyyi y 參數(shù)方程參數(shù)方程（3 3） 互易性和對稱性互易性和對稱性其中其中2122yya 211yb 2122112112yyyyyc 2111yyd 電路第16章二端口網(wǎng)絡28 互易二端口：互易二端口：2112yy 1 bcad對稱二端口對稱二端口: :2211yy da 2122yya 211yb 2122112112yyyyyc 2111yyd 例例1n:1i1i2+ + u1u2 212

16、11ininuu即即 2211 100iunniu電路第16章二端口網(wǎng)絡29 nnt100 2211 100iunniu例例2+ + 1 2 2 i1i2u1u22iid 4iubs 5 . 0uic 5 . 1uua0u210u210i210i212222 電路第16章二端口網(wǎng)絡304. h 參數(shù)和方程參數(shù)和方程h 參數(shù)也稱為混合參數(shù)，常用于晶體管等效電路。參數(shù)也稱為混合參數(shù)，常用于晶體管等效電路。(1) h 參數(shù)和方程參數(shù)和方程 22212122121111uhihiuhihu矩陣形式矩陣形式: : 21212221121121uiuihhhhiuh電路第16章二端口網(wǎng)絡31（2） h 參

17、數(shù)的物理意義計算與測定參數(shù)的物理意義計算與測定011112 uiuh021121 iuuh012212 uiih022221 iuih（3） 互易性和對稱性互易性和對稱性2112hh 121122211 hhhh 22212122121111uhihiuhihu 互易二端口：互易二端口：對稱二端口對稱二端口: :開路參數(shù)開路參數(shù)電壓轉移比電壓轉移比入端阻抗入端阻抗 短路參數(shù)短路參數(shù)輸入阻抗輸入阻抗電流轉移比電流轉移比電路第16章二端口網(wǎng)絡32例例 22212122121111uhihiuhihu22121urii 21/10hrr 1 i2 i+ + 1 u2 u r1 r21 i111iru

18、 電路第16章二端口網(wǎng)絡3315.3 15.3 二端口的等效電路二端口的等效電路 一個無源二端口網(wǎng)絡可以用一個簡單的二端口等效模一個無源二端口網(wǎng)絡可以用一個簡單的二端口等效模型來代替，要注意的是：型來代替，要注意的是：（1）等效條件：等效模型的方程與原二端口網(wǎng)絡的方）等效條件：等效模型的方程與原二端口網(wǎng)絡的方 程相同；程相同；（2 2）根據(jù)不同的網(wǎng)絡參數(shù)和方程可以得到結構完全不同根據(jù)不同的網(wǎng)絡參數(shù)和方程可以得到結構完全不同 的等效電路；的等效電路；（3 3）等效目的是為了分析方便。）等效目的是為了分析方便。電路第16章二端口網(wǎng)絡34n+ + 1 u1 i2 i2 u1. 1. z 參數(shù)表示的等

19、效電路參數(shù)表示的等效電路 22212122121111izizuizizu方法一、直接由參數(shù)方程得到等效電路。方法一、直接由參數(shù)方程得到等效電路。1 i2 i+ + 1 u2 u z22121 iz+ 212 iz+ z11電路第16章二端口網(wǎng)絡35+ 11221)(izz 方法方法2 2：采用等效變換的方法。：采用等效變換的方法。)()( 2112112112121111iizizzizizu 112212122221122221212)()()( izzizziizizizu 1 i2 i+ + 1 u2 u1222zz 12z z11z12如果網(wǎng)絡是互易的，上圖變?yōu)槿绻W(wǎng)絡是互易的，上圖

20、變?yōu)閠型等效電路。型等效電路。電路第16章二端口網(wǎng)絡362. 2. y 參數(shù)表示的等效電路參數(shù)表示的等效電路 22212122121111uyuyiuyuyi方法一、直接由參數(shù)方程得到等效電路。方法一、直接由參數(shù)方程得到等效電路。1 i2 i+ + 1 u2 u y11 y22121 uy212 uy電路第16章二端口網(wǎng)絡37方法方法2 2：采用等效變換的方法。：采用等效變換的方法。)()(2112112112121111uuyuyyuyuyi y12+ + 1 u1 i2 i2 u y11y12 y22+y1211221)(uyy 2i 112212122212122221212)()()(

21、 uyyuyyuuyuyuyi 如果網(wǎng)絡是互易的，上圖變?yōu)槿绻W(wǎng)絡是互易的，上圖變?yōu)?型等效電路。型等效電路。電路第16章二端口網(wǎng)絡38注注(1) (1) 等效只對兩個端口的電壓，電流關系成立。對端等效只對兩個端口的電壓，電流關系成立。對端口間電壓則不一定成立?？陂g電壓則不一定成立。(2) (2) 一個二端口網(wǎng)絡在滿足相同網(wǎng)絡方程的條件下，一個二端口網(wǎng)絡在滿足相同網(wǎng)絡方程的條件下， 其等效電路模型不是唯一的；其等效電路模型不是唯一的；(3) (3) 若網(wǎng)絡對稱則等效電路也對稱。若網(wǎng)絡對稱則等效電路也對稱。(4) (4) 型和型和t t 型等效電路可以互換，根據(jù)其它參數(shù)與型等效電路可以互換，根據(jù)

22、其它參數(shù)與 y、z參數(shù)的關系，可以得到用其它參數(shù)表示的參數(shù)的關系，可以得到用其它參數(shù)表示的 型型 和和t 型等效電路。型等效電路。電路第16章二端口網(wǎng)絡39例例繪出給定的繪出給定的y參數(shù)的任意一種二端口等效電路。參數(shù)的任意一種二端口等效電路。 3225y解解 由矩陣可知：由矩陣可知：2112yy 二端口是互易的。二端口是互易的。故可用無源故可用無源 型二端口網(wǎng)絡作為等效電路。型二端口網(wǎng)絡作為等效電路。 yb+ + 1 u1 i2 i2 u ya yc325 1211 yyya123 1222 yyyc212 yyb通過通過 型型t 型變換型變換可得可得t 型等效電路。型等效電路。電路第16章二

23、端口網(wǎng)絡4016.5 16.5 二端口的聯(lián)接二端口的聯(lián)接 一個復雜二端口網(wǎng)絡可以看作是由若干簡單的二端一個復雜二端口網(wǎng)絡可以看作是由若干簡單的二端口口 按某種方式聯(lián)接而成，這將使電路分析得到簡化；按某種方式聯(lián)接而成，這將使電路分析得到簡化；1. 1. 級聯(lián)級聯(lián)( (鏈聯(lián)鏈聯(lián)) )t + + 1 i2 i2 u1 u+ 1 i1 u+ 2 i2 utt + + 1 i 2 i 2 u 1 u電路第16章二端口網(wǎng)絡41設設 dcbat dcbat 即即 2211iudcbaiu 2211iudcbaiu級聯(lián)后級聯(lián)后 1111iuiu 1122iuiu 2222iuiu則則 221111iudcba

24、iuiu 2222iudcbaiudcbadcba電路第16章二端口網(wǎng)絡42則則 dcbadcbadcba ddbccdacdbbacbaa即：即： ttt 結論結論級聯(lián)后所得復合二端口級聯(lián)后所得復合二端口t 參數(shù)矩陣等于級聯(lián)的二參數(shù)矩陣等于級聯(lián)的二端口端口t 參數(shù)矩陣相乘。上述結論可推廣到參數(shù)矩陣相乘。上述結論可推廣到n個二端個二端口級聯(lián)的關系?？诩壜?lián)的關系。t + + 1 i2 i2 u1 u+ 1 i1 u+ 2 i2 utt + + 1 i 2 i 2 u 1 u電路第16章二端口網(wǎng)絡43注意注意(1) (1) 級聯(lián)時級聯(lián)時t 參數(shù)是矩陣相乘的關系，不是對應元素相乘。參數(shù)是矩陣相乘的關系，不是對應元素相乘。顯然顯然aacbaaa (2) (2) 級聯(lián)時各二端口的端口條件不會被破壞。級聯(lián)時各二端口的端口條件不會被破壞。 dcbadcbadcba ddbccdacdbbacbaa電路第16章二端口網(wǎng)絡44例例易求出易求出 10 411t 1s 25. 0012t 10 613t+ + 4 6 4 i1i2u1u2 4 4 6 t1t2t3 2.5s 0.25 1621061125. 001 1041 321tttt則則電路第16章二端口網(wǎng)絡452.