電路基礎(chǔ)》第9章：二端口網(wǎng)絡(luò)ppt課件

1、第第9章章 二端口網(wǎng)絡(luò)二端口網(wǎng)絡(luò)9.1 二端口網(wǎng)絡(luò)的概念二端口網(wǎng)絡(luò)的概念 9.2 二端口網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)方程二端口網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)方程9.3 二端口網(wǎng)絡(luò)的等效電路二端口網(wǎng)絡(luò)的等效電路 9.4 二端口網(wǎng)絡(luò)的阻抗和傳輸函數(shù)二端口網(wǎng)絡(luò)的阻抗和傳輸函數(shù) 9.1 二端口網(wǎng)絡(luò)的概念圖 9-1-1d二端口網(wǎng)絡(luò)圖 端口v當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)端鈕的電流相等，即從端鈕1流入的電流等于從端鈕1流出的電流，那么1-1兩個(gè)端鈕構(gòu)成一個(gè)端口 9.2 二端口網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)方程v二端口網(wǎng)絡(luò)端口處有四個(gè)變量：v 1)輸入端口的電壓、電流v 2)輸出端口的電壓、電流。 9.2.1 二端口網(wǎng)絡(luò)的二端口網(wǎng)絡(luò)的Z方程和方程和Z參數(shù)參數(shù) 圖9-2-1二端口網(wǎng)絡(luò)

2、的Z參數(shù)二端口網(wǎng)絡(luò)的Z參數(shù)方程 用端口電流表示端口電壓的網(wǎng)絡(luò)方程，即22212122121111IZIZUIZIZU 參數(shù)抗參數(shù)”或具有阻抗性質(zhì)，稱(chēng)“阻ZZZZZ22211211、Z參數(shù)只與二端口網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部構(gòu)造、元件參數(shù)及電源頻率有關(guān)。 vZ參數(shù)確實(shí)定可經(jīng)過(guò)輸入端口、輸出端口開(kāi)路丈量或計(jì)算 v例9-1 求圖9-2-2所示二端口網(wǎng)絡(luò)的Z參數(shù) 圖9-2-2 解：令二端口網(wǎng)絡(luò)的輸出端口開(kāi)路，那么等于零，由圖9-2-2可得 1132111156)3211 (UURRURUI113321253323UURRRUU， 655611011112UUIUZI， 21565311012212UUIUZI2212

3、232232)12131(UURRURUI令二端口網(wǎng)絡(luò)的輸入端口開(kāi)路，那么 等于零，由圖9-2-2可得1I221212131211UURRRUU 21323122021121UUIUZI233222022221UUIUZI2112ZZ-由線(xiàn)性無(wú)源元件構(gòu)成的二端口網(wǎng)絡(luò)的特性2211ZZ對(duì)稱(chēng)二端口網(wǎng)絡(luò)的特性：輸入端與輸出端可以互換運(yùn)用，對(duì)外電路無(wú)任何影響 互易性互易性即：由上例可看出此性質(zhì)。對(duì)稱(chēng)的二端口網(wǎng)絡(luò)對(duì)稱(chēng)的二端口網(wǎng)絡(luò)條件：9.2.2 二端口網(wǎng)絡(luò)的二端口網(wǎng)絡(luò)的Y方程和方程和Y參數(shù)參數(shù)的方程和表征電流和絡(luò)的電壓方程是一組以二端口網(wǎng)2121IIUU圖 9-2-3 根據(jù)疊加定理，可得 2221212

4、2121111UYUYIUYUYIY參數(shù)也只與二端口網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部構(gòu)造、元件參數(shù)及電源頻率有關(guān) Y參數(shù)確實(shí)定可經(jīng)過(guò)輸入端口、輸出端口短路丈量或計(jì)算 ,011112UUIY,012212UUIY,021121UUIY,022221UUIYY11是輸出端短路時(shí)，輸入端的輸入導(dǎo)納 Y21是輸出端短路時(shí)，輸出端對(duì)輸入端的轉(zhuǎn)移導(dǎo)納 Y12是輸入端短路時(shí)，輸入端對(duì)輸出端的轉(zhuǎn)移導(dǎo)納Y22是輸入端短路時(shí)，輸出端的輸入導(dǎo)納 2112YY2211YY當(dāng)二端口網(wǎng)絡(luò)是互易網(wǎng)絡(luò)時(shí)假設(shè)二端口網(wǎng)絡(luò)是對(duì)稱(chēng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，那么只需兩個(gè)參數(shù)是獨(dú)立的 只需三個(gè)參數(shù)是獨(dú)立的；v例9-2 求圖9-2-4所示二端口的Y 參數(shù)。圖 9-2-4 解：1

5、.把端口2- 2 短路, 那么 baUbaYYUIYYYUI01111112 - -01221122bUbYUIYYUI 02222221bcUbcYYUIYYYUI2.把端口1-1/ 短路，那么bUbYUIYYUI02112211 -9.2.3 二端口網(wǎng)絡(luò)的混合參數(shù)方程和二端口網(wǎng)絡(luò)的混合參數(shù)方程和H參數(shù)參數(shù)作為未知量的方程和將作為已知量，和電壓是一組以二端口網(wǎng)絡(luò)的混合參數(shù)方程2121IUUI22212122121111UHIHIUHIHUH參數(shù)也只與二端口網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部構(gòu)造、元件參數(shù)及電源頻率有關(guān) vH參數(shù)確實(shí)定可經(jīng)過(guò)輸入端開(kāi)路、輸出端短路丈量或計(jì)算得出 , 011112UIUH 012212U

6、IIH 021121IUUH,022221IUIHH11是輸出端短路時(shí)，輸入端的輸入阻抗 H21是輸出端短路時(shí)，輸出端電流與輸入端電流之比 H12是輸入端開(kāi)路時(shí)，輸入端電壓與輸出端電壓之比 H22是輸入端開(kāi)路時(shí)，輸出端的輸入導(dǎo)納 v不同的網(wǎng)絡(luò)，H參數(shù)不同，但是方程的方式一樣。v當(dāng)二端口網(wǎng)絡(luò)是互易網(wǎng)絡(luò)時(shí)， ，有三個(gè)參數(shù)是獨(dú)立的；假設(shè)二端口網(wǎng)絡(luò)是對(duì)稱(chēng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，v 那么 ，只需兩個(gè)參數(shù)是獨(dú)立的。v在晶體管電路中， 為晶體管的輸入電阻； 為晶體管的內(nèi)部電壓反響系數(shù)反向電壓傳輸比； 為晶體管的電流放大倍數(shù)電流增益； 為晶體管的輸出導(dǎo)納。2112HH121122211HHHH11H12H21H22Hv例9-

7、3：求圖9-2-5所示晶體管等效電路的H 參數(shù) 圖 9-2-5 解:122ce1be11 IIURIRU可改為2be121be11URIIIRU 22212122121111UHIHIUHIHU所以beRH11012H21HceRH1229.2.4 二端口網(wǎng)絡(luò)的傳輸參數(shù)方程及二端口網(wǎng)絡(luò)的傳輸參數(shù)方程及T參數(shù)參數(shù)作為未知量的方程與輸入端電壓作為已知量，與電流輸出端電壓是一組以二端口網(wǎng)絡(luò)的方程1122IUIUT221221IDUCIIBUAUT參數(shù)確實(shí)定可經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)的輸出端開(kāi)路和短路丈量或計(jì)算得出 , 0212IUUA , 0212UIUB , 0212IUIC , 0212UIIDA是輸出端開(kāi)路時(shí)

8、，輸入端電壓與輸出端電壓之比 B是輸出端短路時(shí)，輸入端對(duì)輸出端的轉(zhuǎn)移阻抗 C 是輸出端開(kāi)路時(shí)，輸入端對(duì)輸出端的轉(zhuǎn)移導(dǎo)納 D是輸出端短路時(shí)，輸入電流與輸出電流之比 v在確定T參數(shù)時(shí)，必需輸出端開(kāi)路一次和短路一次，不同的網(wǎng)絡(luò)，T參數(shù)不同但是方程的方式一樣。v當(dāng)二端口網(wǎng)絡(luò)是互易網(wǎng)絡(luò)時(shí)，AD-BC=1，有三個(gè)參數(shù)是獨(dú)立的；假設(shè)二端口網(wǎng)絡(luò)是對(duì)稱(chēng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，那么A=D，只需兩個(gè)參數(shù)是獨(dú)立的。v例9-4：求圖9-2-6所示二端口網(wǎng)絡(luò)的T參數(shù) 圖 9-2-6 解: 1.把端口2- 2/開(kāi)路, 那么02I可得 1 ,0212IUUA0 , 0212IUIC2.把端口2-2/ 短路，那么02U可得 1 , 0212U

9、IIDZ , 0212UIUB由此可見(jiàn)，AD-BC=1，且A=D，所以該二端口網(wǎng)絡(luò)是對(duì)稱(chēng)網(wǎng)絡(luò) 9.2.5 實(shí)驗(yàn)參數(shù)實(shí)驗(yàn)參數(shù)v對(duì)無(wú)源線(xiàn)性二端口網(wǎng)絡(luò)，用網(wǎng)絡(luò)的阻抗作為網(wǎng)絡(luò)參數(shù) ， )(,n0212IiIUZ )(niZ， )(,0n0112UiIUZ )(0n iZ， )(, 022tou1IIUZ)(touZ， )(, 0220tou1販UIUZ )(0outZ是輸出端開(kāi)路時(shí)的輸入阻抗；是輸出端短路時(shí)的輸入阻抗；是輸入端開(kāi)路時(shí)的輸出阻抗； 是輸入端短路時(shí)的輸出阻抗。v實(shí)驗(yàn)參數(shù)與網(wǎng)絡(luò)的Z參數(shù)、Y參數(shù)和T參數(shù)之間的關(guān)系為 ABYZCDZZCBYZCAZZ220tou22tou110in11in1)(

10、)(1)()(上述四個(gè)參數(shù)中有三個(gè)是獨(dú)立的，假設(shè)網(wǎng)絡(luò)對(duì)稱(chēng) 2211ZZ2211YY所以 )(0n iZ0tou)(Z)(n iZ )(outZ即，滿(mǎn)足對(duì)稱(chēng)條件的無(wú)源線(xiàn)性二端口網(wǎng)絡(luò)，只需兩個(gè)獨(dú)立參數(shù)。v 例9-5 電路如圖9-2-7所示，v知，試求該電路的實(shí)驗(yàn)參數(shù) 2001Z3002Z4003Z圖9-2-7 解：由圖9-2-7，可得輸出端短路時(shí)的輸入阻抗為4 .371)400300400300200()(323210inZZZZZZ 600)400200()(31inZZZ 3 .433)400200400200300()(313120touZZZZZZ 700)400300()(32touZZ

11、Z輸出端開(kāi)路時(shí)的輸入阻抗為輸入端短路時(shí)的輸出阻抗為輸入端開(kāi)路時(shí)的輸出阻抗為9.3 二端口網(wǎng)絡(luò)的等效電路v9.3.1 T形等效電路形等效電路圖 9-3-1(a) T形等效電路與參數(shù)的關(guān)系 由圖9-3-1(a)的T形電路列KVL方程，得2cb1c22c1ca1)()(IZZIZUIZIZZUcb22c2112ca11ZZZZZZZZZ即Z參數(shù)為 由此解出T形等效電路中的阻抗為 2112c2122b1211aZZZZZZZZZ 當(dāng)一個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)的Z參數(shù)知，即可由上式求出該網(wǎng)絡(luò)的T形等效電路 9.3.2 形等效電路形等效電路 v推出形等效電路與Y參數(shù)的關(guān)系 圖 9-3-1(b) 由圖9-3-1(b)

12、形電路的結(jié)點(diǎn)1和2列KCL方程，得2cb1c12c2b22c1ca21c1a1)()()()(UYYUYUUYUYIUYUYYUUYUYI即Y參數(shù)為cb22c2112ca11YYYYYYYYY2112c2122b1211aYYYYYYYYY由此解出形等效電路中的導(dǎo)納為 9.4 二端口網(wǎng)絡(luò)的阻抗和傳輸函數(shù)v研討二端口網(wǎng)絡(luò)接上電源和負(fù)載后的一些特性 圖 9-4-1 9.4.1 輸入阻抗輸入阻抗在輸出端口接有負(fù)載ZL的情況下，將輸入端口的電壓與電流之比稱(chēng)為二端口網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗，即 11inIUZ圖 9-4-2(a) v輸入阻抗就是從輸入端口看進(jìn)去的阻抗，如輸入阻抗就是從輸入端口看進(jìn)去的阻抗，如圖圖9

13、-4-2(a)所示。所示。v輸入阻抗可以用任一種網(wǎng)絡(luò)參數(shù)來(lái)描畫(huà)，假輸入阻抗可以用任一種網(wǎng)絡(luò)參數(shù)來(lái)描畫(huà)，假設(shè)用傳輸參數(shù)表示，那么設(shè)用傳輸參數(shù)表示，那么)()(222211inIDUCIBUAIUZ2L2IZU又DCZBAZZLLin可得輸入阻抗是由二端口網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)和負(fù)載決議輸入阻抗是由二端口網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)和負(fù)載決議 9.4.2 輸出阻抗輸出阻抗 圖 9-4-2(b) 22outIUZ 假設(shè)令輸入端口的 保留，內(nèi)阻抗電源SZU0S2U在輸出端口加一個(gè)電壓相當(dāng)于二端口網(wǎng)絡(luò)反方向傳輸，如圖9-4-2(b)所示。 輸出阻抗，即之比稱(chēng)為二端口網(wǎng)絡(luò)的與電流則輸出端電壓22IUv利用對(duì)偶性原理 ，得22outIU

14、Z)()(1111IAUCIBUD11ISZUACZBDZZoutSS又得二端口網(wǎng)絡(luò)的輸出阻抗由網(wǎng)絡(luò)參數(shù)和信號(hào)源內(nèi)阻決議 9.4.3 特性阻抗特性阻抗ZC1ZC2 v二端口的電源端與負(fù)載端都處于匹配形狀 ，同時(shí)使與適當(dāng)選擇LZZS1SCinZZZ2LCoutZZZ 那么二端口的電源端與負(fù)載端都處于匹配形狀 中得以及代入與將outinCZZZZ21CDCZBAZZZCinC2C21ACZBDZZZCout1C1C2將上述二式聯(lián)立求解出 CADBZCDABZC2C1當(dāng)二端口網(wǎng)絡(luò)是對(duì)稱(chēng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，即A=D，那么CBZZC21C特性阻抗與開(kāi)路阻抗和短路阻抗的關(guān)系 0outoutC20in)n1C)()()

15、(ZZZZZZi假設(shè)網(wǎng)絡(luò)對(duì)稱(chēng)，即 ZZZin)()(out00out0)()(ZZZin021ZZZZCC， 那么阻抗匹配v-二端口網(wǎng)絡(luò)的電源內(nèi)阻、負(fù)載阻抗與特性阻抗分別相等v即 1CZZS2CZZLv 例9-6 求圖9-4-3所示二端口網(wǎng)絡(luò)的特性阻抗。 圖 9-4-3 解：先由電路求出網(wǎng)絡(luò)的T參數(shù)為 34 , 0212IUUA 2 , 0212UIUBSUICI61 , 02121 , 0212UIID 41CCDABZ 32CCADBZ將T參數(shù)代入得網(wǎng)絡(luò)的特性阻抗為 圖9-4-4 二端口網(wǎng)絡(luò)特性阻抗的運(yùn)用 當(dāng)上述二端口網(wǎng)絡(luò)輸出端接一個(gè)負(fù)載 3C2L ZZ如圖9-4-4(a)所示 v由輸入端

16、看進(jìn)去的輸入阻抗 v當(dāng)輸入端接一個(gè)內(nèi)阻 的電源時(shí)，由輸出端看進(jìn)去的輸出阻抗，如圖9-4-4(b)所示。在這種情況下，二端口網(wǎng)絡(luò)的輸入端與輸出端都處于匹配形狀。 4C1in ZZ 4C1S ZZ9.4.4 傳輸函數(shù)傳輸函數(shù)v-描畫(huà)二端口網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸情況，v定義為：輸出端口的呼應(yīng)量與輸入端口的鼓勵(lì)量之比，即輸入端口的激勵(lì)量輸出端口的響應(yīng)量傳輸函數(shù) v假設(shè)鼓勵(lì)量是電壓信號(hào) ，呼應(yīng)量亦是電壓信號(hào) ，那么電壓傳輸函數(shù) 為1U2UUKBAZZIBUAUUUKULL22212）（LZAK1U當(dāng)輸出端口開(kāi)路，即時(shí)，那么開(kāi)路電壓傳輸函數(shù)為 v假設(shè)鼓勵(lì)量是電流信號(hào) ，呼應(yīng)量是電流信號(hào) ，那么電流傳輸函數(shù) 為1I2

17、IIKDCZIDUCIIIKIL222121）（v例9-7 定性求圖9-4-5a所示低通濾波器電壓傳輸函數(shù)的幅頻特性。圖9-4-5a 低通濾波器231UUU解：當(dāng)頻率f=0時(shí)，電感相當(dāng)于短路，電容相當(dāng)于開(kāi)路，因此有1)j (12UUK即 LLXCX1C當(dāng)頻率f升高時(shí)，感抗添加，容抗下降，由分壓原理可知 下降3U2U當(dāng)U1不變而頻率添加時(shí)，那么，亦下降，所以下降12)j (UUK0)j (12UUK圖9-4-5b 定性畫(huà)出與)j (K它反映了該電路使低頻信號(hào)經(jīng)過(guò)而對(duì)高頻信號(hào)抑制的特點(diǎn)。的關(guān)系曲線(xiàn)如圖9-4-5b所示。本章小結(jié)v1.二端口網(wǎng)絡(luò)的概念v當(dāng)四端網(wǎng)絡(luò)的四個(gè)端鈕滿(mǎn)足二端口條件時(shí),該四端網(wǎng)絡(luò)

18、可稱(chēng)為二端口網(wǎng)絡(luò)。v2. 二端口網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)方程和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)v二端口網(wǎng)絡(luò)的分析是從端口電壓、電流的關(guān)系入手，網(wǎng)絡(luò)特性由網(wǎng)絡(luò)方程和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)來(lái)表征，如表9-1所示。表9-1 v3.當(dāng)知網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造與元件參數(shù)時(shí),可根據(jù)定義求出各種網(wǎng)絡(luò)參數(shù)；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造無(wú)法得知，可用實(shí)驗(yàn)方法丈量、計(jì)算出各種網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。v4二端口網(wǎng)絡(luò)參數(shù)之間的關(guān)系v網(wǎng)絡(luò)參數(shù)是描畫(huà)網(wǎng)絡(luò)電特性的重要參數(shù)，也是進(jìn)展網(wǎng)絡(luò)變換的重要根據(jù)，它僅與網(wǎng)絡(luò)的v內(nèi)部構(gòu)造、元件參數(shù)和信號(hào)源頻率有關(guān)，而與信號(hào)源的幅度、內(nèi)阻抗及負(fù)載情況無(wú)關(guān)。v5實(shí)驗(yàn)參數(shù)便于丈量，它與Z、Y、T參數(shù)之間的關(guān)系 DAZZ11in)(DBYZ110in1)(CDZZ22tou)(ABYZ220tou1)(v 6互易二端口網(wǎng)絡(luò)的各種參數(shù)，每一組四個(gè)參數(shù)都只需三個(gè)是獨(dú)立的。而對(duì)稱(chēng)二端口網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)，只需兩個(gè)是獨(dú)立的。v 7.二端口網(wǎng)絡(luò)可以用相應(yīng)的等效電路替代。等效電路與原網(wǎng)絡(luò)具有一樣的外特性。v如互易的二端口網(wǎng)絡(luò)可等效成T形、形二端口網(wǎng)絡(luò)。等效成T形采用參數(shù)方便；等效成形采用參數(shù)方便。假設(shè)互易網(wǎng)絡(luò)對(duì)稱(chēng)，那么其等效電路也對(duì)稱(chēng)。T形、 形二端口網(wǎng)絡(luò)是二端口網(wǎng)絡(luò)的最簡(jiǎn)單等效電路。v8.普通情況下，二端口網(wǎng)絡(luò)的輸入端口與信號(hào)源相連；輸出端口與負(fù)載相連，引入阻抗的概念可以方便地對(duì)外接電路分析計(jì)算。v