電路教案第6章名師優(yōu)質(zhì)課賽課一等獎市公開課獲獎?wù)n件

第六章二端口電路點擊目錄，進入相關(guān)章節(jié)

6.1二端口電路方程和參數(shù)一、開路與短路參數(shù)二、傳輸參數(shù)三、混合參數(shù)

6.2二端口電路等效一、含獨立源二端口電路等效二、不含獨立源二端口電路等效

6.3二端口電路聯(lián)結(jié)一、級聯(lián)二、串聯(lián)和并聯(lián)

6.4二端口電路分析

下一頁前一頁第6-1頁退出本章目錄第1頁回本章目錄下一頁前一頁第6-2頁第六章二端口電路顯然，二端電路兩個端子滿足端口條件，故又常稱為一端口電路或單口電路。端口(port)概念：電路中與外電路相連某兩個端子(如端子k，k’)，若在任意時刻t，流入端子k電流ik恒等于流出另一端子k’電流ik’，則稱這一對端子為一個端口。端口電流關(guān)系：ik=ik’,稱為端口條件

前面討論互感元件和理想變壓器，因為初級和次級均滿足端口條件，故稱為二端口元件或雙口元件。

實際電路通常比較復(fù)雜，除使用二端元件外，還廣泛使用多端子器件，如集成電路。這種電路稱為多端電路。第2頁回本章目錄下一頁前一頁第6-3頁二端口電路或雙口電路(two-portcircuit)是研究多端電路基礎(chǔ)。本章重點介紹描述二端口電路特征方法。19波里森(Brisig)首先提出二端口電路概念，指出：一個由線性元件組成二端口電路，不論其內(nèi)部參數(shù)和結(jié)構(gòu)怎樣，總能夠用一組方程描述其外部特征。他這種黑箱方法當前已應(yīng)用于許多領(lǐng)域。第3頁回本章目錄下一頁前一頁第6-4頁6.1二端口電路的方程與參數(shù)左端口常接信號源，稱為輸入口(或入口）；右端口常接負載，稱為輸出口。我們約定：N中不含獨立源。端口電壓電流對N取關(guān)聯(lián)方向。有四個端口變量若任選兩個作自變量，另兩個作應(yīng)變量，則可列出描述雙口電路端口VAR6組不一樣方程

第一個組合第二種組合第三種組合第四種組合第五種組合第六種組合圖示二端口電路。第4頁回本章目錄下一頁前一頁第6-5頁6.1二端口電路的方程與參數(shù)一、開路參數(shù)和短路參數(shù)1、開路參數(shù)選和為自變量,以和為應(yīng)變量描述端口VAR，為此，端口外加電流源。由疊加原理有稱二端口電路NZ方程z11、z12、

z21、

z22稱Z參數(shù)。Z方程寫成矩陣形式矩陣Z=稱為z矩陣。（1）Z方程第5頁回本章目錄下一頁前一頁第6-6頁6.1二端口電路的方程與參數(shù)由Z方程知，出口開路時輸入阻抗出口開路時轉(zhuǎn)移阻抗入口開路時轉(zhuǎn)移阻抗入口開路時輸出阻抗故，常稱為開路阻抗參數(shù)。（2）Z參數(shù)物理意義：若有z12=z21，則稱該二端口電路為互易電路。不含受控源無源電路一定是互易電路?；ヒ纂娐分挥腥齻€獨立參數(shù)。若有z12=z21，z11=z22，則稱該二端口電路為(電氣)對稱電路。對稱電路只有兩個獨立參數(shù)。第6頁回本章目錄下一頁前一頁第6-7頁6.1二端口電路的方程與參數(shù)結(jié)構(gòu)對稱電路一定是電氣對稱，反之，則不一定。例，以下兩圖均為結(jié)構(gòu)對稱，顯然也是電氣對稱。例，以下列圖結(jié)構(gòu)不對稱，但電氣對稱。第7頁回本章目錄下一頁前一頁第6-8頁6.1二端口電路的方程與參數(shù)例1如圖電路求其Z參數(shù)矩陣。解列KVL方程z參數(shù)矩陣為Z參數(shù)求解方法有兩種(1)直接列Z方程并寫成標準形式；(2)利用物理意義。第8頁回本章目錄下一頁前一頁第6-9頁6.1二端口電路的方程與參數(shù)解用物理含義求，比較簡單。端口1加電流源，端口2開路。先求z21。該電路是互易，故z12=z21。例2如圖電路求其Z參數(shù)中z21、z12和z11

。第9頁回本章目錄下一頁前一頁第6-10頁6.1二端口電路的方程與參數(shù)2、短路參數(shù)（1）Y方程選和為自變量，以和為應(yīng)變量描述端口VAR，為此，端口外加電壓源。由疊加原理有稱二端口電路NY方程y11、y12、

y21、

y22稱Y參數(shù)。Y方程寫成矩陣形式矩陣Y=稱為Y矩陣。第10頁回本章目錄下一頁前一頁第6-11頁6.1二端口電路的方程與參數(shù)（2）Y參數(shù)物理意義：由Y方程知，出口短路時輸入導(dǎo)納出口短路時轉(zhuǎn)移導(dǎo)納入口短路時轉(zhuǎn)移導(dǎo)納入口短路時輸出導(dǎo)納故，常稱為短路導(dǎo)納參數(shù)。第11頁回本章目錄下一頁前一頁第6-12頁6.1二端口電路的方程與參數(shù)若二端口電路為互易電路，則有y12=y21

若二端口電路為對稱電路，則有y12=y21，y11=y22。Y=Z–1，即（3）Y矩陣與Z矩陣關(guān)系：第12頁回本章目錄下一頁前一頁第6-13頁6.1二端口電路的方程與參數(shù)二、傳輸參數(shù)（1）A方程或傳輸方程當研究信號從輸入口到輸出口傳輸相關(guān)問題時，以輸出端和作為自變量，以和作應(yīng)變量比較方便。由Z方程可解得式中，|Z|=z11z22–z12z21將上式各系數(shù)分別記為a11、a12、a21和

a22，稱為電路A參數(shù)，也稱為傳輸參數(shù)(transmissionparameters)。從而得A方程。1、A參數(shù)第13頁回本章目錄下一頁前一頁第6-14頁6.1二端口電路的方程與參數(shù)A方程中之所以寫成-，是因為參考方向要求為流入電路，而用A方程分析問題時，以流出電路比較方便。A參數(shù)矩陣（傳輸參數(shù)矩陣）為A方程為第14頁回本章目錄下一頁前一頁第6-15頁6.1二端口電路的方程與參數(shù)（2）A參數(shù)物理意義：由A方程知，出口開路時電壓增益出口開路時轉(zhuǎn)移導(dǎo)納出口短路時轉(zhuǎn)移阻抗出口短路時電流增益對于互易電路，A參數(shù)滿足△A=a11a22-a12a21=1。若為對稱電路，則有△A=1，a11=a22。第15頁回本章目錄下一頁前一頁第6-16頁6.1二端口電路的方程與參數(shù)例如圖電路求其A參數(shù)矩陣。解法一：依據(jù)物理意義A參數(shù)慣用求法有(1)利用物理意義；(2)由其它方程推出A方程。第16頁回本章目錄下一頁前一頁第6-17頁6.1二端口電路的方程與參數(shù)由第二個方程得代入第一個方程得故解法二：先列Z方程，再轉(zhuǎn)換為A方程第17頁回本章目錄下一頁前一頁第6-18頁6.1二端口電路的方程與參數(shù)（1）B方程或反向傳輸方程2、B參數(shù)以和作為自變量，以和作應(yīng)變量，則有方程稱反向傳輸方程或B方程稱為反向傳輸矩陣注意：B≠A-1對于互易電路，B參數(shù)滿足△B=b11b22-b12b21=1。若為對稱電路，則有△B=1，b11=b22。實際中極少用。第18頁回本章目錄下一頁前一頁第6-19頁6.1二端口電路的方程與參數(shù)三、混合參數(shù)1、H參數(shù)（1）H方程或混合參數(shù)方程在分析晶體管低頻電路時，常以、為自變量，而以、為應(yīng)變量，其方程稱為混合參數(shù)方程或H方程。即稱為混合參數(shù)矩陣第19頁回本章目錄下一頁前一頁第6-20頁6.1二端口電路的方程與參數(shù)（2）H參數(shù)物理意義：由H方程知，出口短路時輸入阻抗出口短路時電流增益入口開路時反向電壓增益入口開路時輸出導(dǎo)納什么都有，故常稱為混合參數(shù)。對于互易電路，H參數(shù)滿足h12=-h21。若為對稱電路，則有△h=h11h22-h12h21=1，h12=-h21。第20頁回本章目錄下一頁前一頁第6-21頁6.1二端口電路的方程與參數(shù)2、G參數(shù)以和作為自變量，以和作應(yīng)變量，則有方程稱二端口電路G方程也稱為混合矩陣G=H-1對于互易電路，G參數(shù)滿足g12=-g21。若為對稱電路，則有△g=g11g22-g12g21=1，g12=-g21。實際中極少用。第21頁回本章目錄下一頁前一頁第6-22頁6.1二端口電路的方程與參數(shù)上面介紹了描述二端口電路6種類型方程和參數(shù)。即，同一電路能夠用不一樣方程和參數(shù)描述。所以，這6種方程和參數(shù)之間存在著確定關(guān)系。P250,表6-1列出它們之間相互關(guān)系?？偨Y(jié)：注意：并非每個二端口電路都存在這6種參數(shù)，有些電路只存在其中某幾個。第22頁回本章目錄下一頁前一頁第6-23頁6.2二端口電路的等效一、含獨立源二端口電路等效對于如圖含源電路，選和為自變量，以和為應(yīng)變量描述端口VAR，為此，端口外加電流源。依據(jù)電路線性性質(zhì)，端口電壓看作是激勵電流源、和N內(nèi)獨立源分別作用疊加。（1）當僅由作用時(=0，電路N內(nèi)部獨立源均為零)，依據(jù)齊次定理有（2）當僅由作用時(=0，電路N內(nèi)部獨立源均為零)，依據(jù)齊次定理有第23頁回本章目錄下一頁前一頁第6-24頁6.2二端口電路的等效依據(jù)疊加定理得等效電路為可看作是戴維南定理在二端口電路中推廣。類似地，用其它方程也能夠作出對應(yīng)等效電路。（3）當僅由電路N內(nèi)部獨立源作用時，入口、出口均開路，有第24頁回本章目錄下一頁前一頁第6-25頁6.2二端口電路的等效二、不含獨立源二端口電路等效相當于前面將上述方程改寫若z12=z21，則電路變成含有3個阻抗T形等效電路。第25頁回本章目錄下一頁前一頁第6-26頁6.3二端口電路的聯(lián)接級聯(lián)是信號傳輸系統(tǒng)中最常見聯(lián)接方式，如圖。二端口電路聯(lián)接方式有：級聯(lián)(鏈接)、串聯(lián)、并聯(lián)、串并聯(lián)、并串聯(lián)等。一、級聯(lián)設(shè)子電路Na和Nb傳輸矩陣分別為Aa和Ab，則其傳輸方程為故A=AaAb第26頁回本章目錄下一頁前一頁第6-27頁6.3二端口電路的聯(lián)接二、串聯(lián)和并聯(lián)（1）串聯(lián)：若子電路Na和Nb都滿足端口條件，則有Z=Za+Zb（2）并聯(lián)：若子電路Na和Nb都滿足端口條件，則有Y=Ya+Yb第27頁回本章目錄下一頁前一頁第6-28頁6.3二端口電路的聯(lián)接（3）串并聯(lián)：若子電路Na和Nb都滿足端口條件，則有H=Ha+Hb（4）并串聯(lián)：若子電路Na和Nb都滿足端口條件，則有G=Ga+Gb第28頁回本章目錄下一頁前一頁第6-29頁6.3二端口電路的聯(lián)接如圖，上面下面顯然，Z≠Z1+Z2，因為不滿足端口條件。因為串、并聯(lián)需驗證端口條件(驗證方法參考書上p260)，滿足才能利用。所以實際中使用較少。例：第29頁回本章目錄下一頁前一頁第6-30頁6.4二端口電路的網(wǎng)絡(luò)函數(shù)二端口電路各種參數(shù)，表征了二端口電路本身性質(zhì)。當入口接有信號源，出口接有負載時，可利用網(wǎng)絡(luò)函數(shù)概念分析二端口電路響應(yīng)（輸出）與激勵（輸入）之間關(guān)系。若二端口電路激勵相量為，響應(yīng)相量為，網(wǎng)絡(luò)函數(shù)定義為假如激勵和響應(yīng)在電路同一端口，稱為策動點函數(shù)；若激勵和響應(yīng)在不一樣端口，就稱為轉(zhuǎn)移函數(shù)。二端口電路各種網(wǎng)絡(luò)函數(shù)能夠用任何一組參數(shù)表示。第30頁回本章目錄下一頁前一頁第6-31頁一、策動點函數(shù)策動點（或驅(qū)動點）函數(shù)有輸入阻抗（導(dǎo)納）和輸出阻抗（導(dǎo)納）函數(shù)兩類。當二端口電路出口接負載阻抗ZL時，其入口電壓與入口電流之比稱為輸入阻抗函數(shù)（簡稱輸入阻抗），用Zin表示；其倒數(shù)稱為輸入導(dǎo)納函數(shù)（簡稱輸入導(dǎo)納），用Yin表示。6.4二端口電路的網(wǎng)絡(luò)函數(shù)當二端口電路入口接負載阻抗ZS（它常是電源內(nèi)阻抗）時，其出口電壓與入口電流之比稱為輸出阻抗(函數(shù))，用Zout表示；其倒數(shù)稱為輸出導(dǎo)納(函數(shù))，用Yout表示。第31頁回本章目錄下一頁前一頁第6-32頁二端口電路Z方程為6.4二端口電路的網(wǎng)絡(luò)函數(shù)若出口接負載ZL時，有式中第32頁回本章目錄下一頁前一頁第6-33頁二端口電路Z方程為6.4二端口電路的網(wǎng)絡(luò)函數(shù)若入口接負載ZS時，有式中第33頁回本章目錄下一頁前一頁第6-34頁二、轉(zhuǎn)移函數(shù)轉(zhuǎn)移函數(shù)也稱為傳輸函數(shù)或傳遞函數(shù)，它們表征了出口電壓（或電流）與入口電壓（或電流）關(guān)系。可定義以下四種轉(zhuǎn)移函數(shù)：6.4二端口電路的網(wǎng)絡(luò)函數(shù)電壓比（或電壓增益）電流比（或電流增益）轉(zhuǎn)移阻抗轉(zhuǎn)移導(dǎo)納用各種參數(shù)表示網(wǎng)絡(luò)函數(shù)見書本P262-263表6-2。第34頁回本章目錄下一頁前一頁第6-35頁例1如圖電路，已知US=15V,RS=2Ω，Nz參數(shù)矩陣，若RL=2Ω，求U2及二端口電路吸收功率。

解列二端口電路Z方程，得U1=7I1+3I2(1)U2=3I1+4I2(2)列出輸入口KVL方程，有US=2I1+U1(3)對RL，由歐姆定律得U2=-2I2(4)(1)代入(3)及(2)代入(4)并整理得9I1+3I2=US=153I1+6I2=0解得I1=2A，I2=-1A代入(1)(4)得U1=11V，U2=2VPN=U1I1+U2I2=11×2+2×(-1)=20W6.4二端口電路的網(wǎng)絡(luò)函數(shù)第35頁回本章目錄下一頁前一頁第6-36頁6.4二端口電路的網(wǎng)絡(luò)函數(shù)R