ch二端口網(wǎng)絡(luò)實用

會計學(xué)1ch二端口網(wǎng)絡(luò)實用2要求

理解Z、Y、T、H參數(shù)和方程；能熟練計算Z、Y、T、H參數(shù)；掌握二端口網(wǎng)絡(luò)的等效電路；了解二端口的連接；了解回轉(zhuǎn)器和負阻抗變換器。第1頁/共66頁3§16-1二端口網(wǎng)絡(luò)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。線性RLCM受控源四端網(wǎng)絡(luò)一.端口的概念第2頁/共66頁4變壓器n:1濾波器電路RCC傳輸線晶體管放大電路例第3頁/共66頁51.端口(port)端口由一對端鈕構(gòu)成，且滿足如下條件：從一個端鈕流入的電流等于從另一個端鈕流出的電流。2.二端口（two-port)當(dāng)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(luò)。線性RLCM受控源i1i2i2i1u1+–u2+–+u1i1i1–第4頁/共66頁63.二端口網(wǎng)絡(luò)與四端網(wǎng)絡(luò)二端口i2i1i1i2具有公共端的二端口i2i1i1i2四端網(wǎng)絡(luò)

i4i3i1i2第5頁/共66頁7不滿足端口條件1-1’2-2’是二端口3-3’4-4’不是二端口，是四端網(wǎng)絡(luò)例i1i2i2i1u1+–u2+–2211Rii1i23344第6頁/共66頁81.討論范圍含線性R、L、C、M與線性受控源不含獨立源2.參考方向線性RLCM受控源i1i2i2i1u1+–u2+–二.本章關(guān)于端口的約定第7頁/共66頁9§16-2二端口的參數(shù)和方程+-+-i1i2u2u1端口物理量4個i1u1i2u2

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(luò)。第8頁/共66頁10一、Y參數(shù)和方程+-+-線性無源利用代替定理把兩個端口電壓和看作是外施的獨立電壓源。設(shè)電壓和已知，求和。根據(jù)疊加定理，和應(yīng)分別等于各個獨立電壓源單獨作用時產(chǎn)生的電流之和，即第9頁/共66頁11+-+-線性無源令稱為Y參數(shù)矩陣矩陣形式：第10頁/共66頁12Y參數(shù)的實驗測定：+-線性無源+-線性無源Y又稱為短路導(dǎo)納參數(shù)自導(dǎo)納自導(dǎo)納轉(zhuǎn)移導(dǎo)納轉(zhuǎn)移導(dǎo)納第11頁/共66頁13若網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部無受控源(滿足互易定理)，則導(dǎo)納矩陣Y對稱，則有互易二端口網(wǎng)絡(luò)四個參數(shù)中只有三個是獨立的。Y12=Y21第12頁/共66頁14例1.

求Y參數(shù)。解：

Yb++

Ya

Yc

Yb+

Ya

Yc互易二端口

Yb+

Ya

Yc第13頁/共66頁15對稱二端口是指兩個端口電氣特性上對稱。電路結(jié)構(gòu)左右對稱的，端口電氣特性對稱；電路結(jié)構(gòu)不對稱的二端口，其電氣特性也可能是對稱的。這樣的二端口也是對稱二端口。若Ya=Yc有

Y12=Y21

和Y11=Y22，稱為對稱二端口。對稱二端口只有兩個參數(shù)是獨立的。

Yb++

Ya

Yc第14頁/共66頁1610++5

102互易電氣對稱++2224第15頁/共66頁17例2求所示電路的Y參數(shù)

解一

Yb++

Ya

Yb+

Ya

Yb+

Ya第16頁/共66頁18解二

Yb++

Ya非互易二端口網(wǎng)絡(luò)（網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部有受控源）四個獨立參數(shù)。第17頁/共66頁19二、Z

參數(shù)和方程由Y參數(shù)方程即：其中

=Y11Y22–Y12Y21+-+-線性無源設(shè)電流和已知，求和。第18頁/共66頁20其矩陣形式為稱為Z參數(shù)矩陣Z參數(shù)的實驗測定：Z參數(shù)又稱開路阻抗參數(shù)第19頁/共66頁21互易二端口對稱二端口若矩陣

Z

與Y

非奇異則第20頁/共66頁22例1.求所示電路的Z參數(shù)

Zb++

Za

Zc第21頁/共66頁23例2求所示電路的Z參數(shù)

Zb++

Za

Zc+第22頁/共66頁24三、T參數(shù)(傳輸參數(shù))和方程由(2)得：將(3)代入(1)得：設(shè)和已知，求和。+-+-線性無源第23頁/共66頁25即：其中第24頁/共66頁26矩陣形式(注意負號）稱為T參數(shù)矩陣第25頁/共66頁27互易二端口對稱二端口AD-

BC=1Y12=Y21Y11=Y22則A=

D第26頁/共66頁28T

參數(shù)的實驗測定開路參數(shù)短路參數(shù)第27頁/共66頁29則即n:1i1i2++u1u2例1求所示電路的T參數(shù)第28頁/共66頁30例2求T參數(shù)++122I1I2U1U2++122I1U1U2+122I1I2U1第29頁/共66頁31四、H

參數(shù)和方程H

參數(shù)方程矩陣形式+-+-線性無源H

參數(shù)也稱為混合參數(shù)第30頁/共66頁32H

參數(shù)的實驗測定互易二端口對稱二端口開路參數(shù)短路參數(shù)第31頁/共66頁33例求所示電路的H參數(shù)++

R1

R2第32頁/共66頁34五、各參數(shù)的求解及轉(zhuǎn)化1.按定義求；2.直接列方程查表轉(zhuǎn)化（改變自變量和因變量。見P378表16-1）第33頁/共66頁35Z參數(shù)不存在Y參數(shù)不存在

2++

2++小結(jié):1.六套參數(shù)，還有逆?zhèn)鬏攨?shù)

和逆混合參數(shù)。2.為什么用這么多參數(shù)表示（1）為描述電路方便，測量方便。（2）有些電路只存在某幾種參數(shù)。第34頁/共66頁364.線性無源二端口5.含有受控源的電路四個獨立參數(shù)。存在T參數(shù)H參數(shù)Z,Y均不存在n:1YZTH互易Y12=Y21Z12=Z21AD-BC=1H12=-H21對稱Y11=Y22Z11=Z22A=DH11H22-H12H21=1第35頁/共66頁37§16-3

二端口的等效電路(2)求等效電路即根據(jù)給定的參數(shù)方程畫出電路。一、由Z參數(shù)方程畫等效電路++

Z22++

Z11(1)兩個二端口網(wǎng)絡(luò)等效：是指對外電路而言，端口的電壓、電流關(guān)系相同。第36頁/共66頁38改寫為+

Z11-Z12

Z22-Z12Z12++同一個參數(shù)方程，可以畫出結(jié)構(gòu)不同的等效電路。等效電路不唯一。第37頁/共66頁39互易網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)對稱(Z11=Z22)則等效電路也對稱++

Z11-Z12

Z22-Z12Z12+Z12=Z21+

Z11-Z12Z12

Z22-Z12+第38頁/共66頁40二、由Y參數(shù)方程畫等效電路++

Y11

Y22

-Y12++

Y11

+Y12

Y22

+Y12另一種形式第39頁/共66頁41互易網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)對稱(Y11=Y22)則等效電路也對稱Y12=Y21

-Y12++

Y11

+Y12

Y22

+Y12

-Y12++

Y11

+Y12

Y22

+Y12第40頁/共66頁42例給定互易網(wǎng)絡(luò)的傳輸參數(shù)，求T形等效電路。+

Z1Z2

Z3+解開路電壓比開路轉(zhuǎn)移導(dǎo)納短路電流比Z2=1/CZ1=(A-1)/CZ3=(D-1)/C可求得第41頁/共66頁43+

Z1Z2

Z3+

也可由端口電壓、電流關(guān)系直接列參數(shù)方程將代入第一式并經(jīng)整理，可得Z2=1/CZ1=(A-1)/CZ3=(D-1)/C可求得ACD第42頁/共66頁44§16-4

二端口的轉(zhuǎn)移函數(shù)二端口的轉(zhuǎn)移函數(shù)(傳遞函數(shù))：就是用拉氏變換形式表示的輸出電壓或電流與輸入電壓或電流之比。轉(zhuǎn)移函數(shù)(傳遞函數(shù))的意義：二端口常為完成某種功能起著耦合兩部分電路的作用，這種功能往往是通過轉(zhuǎn)移函數(shù)來描述或指定的。另一方面，轉(zhuǎn)移函數(shù)的零點和極點的分布與二端口內(nèi)部的元件及連接方式等密切相關(guān)，零極點的分布決定了電路的特性。所以可以根據(jù)轉(zhuǎn)移函數(shù)確定二端口內(nèi)部元件的連接方式及元件值，即進行電路設(shè)計或網(wǎng)絡(luò)綜合。第43頁/共66頁45端口的連接：當(dāng)二端口沒有外接負載及輸入激勵無內(nèi)阻抗時，二端口稱為無端接的。實際應(yīng)用中，二端口的輸出端口往往接有負載阻抗ZL，輸入端口接有電壓源和阻抗ZS的串聯(lián)組合或電流源和阻抗ZS的并聯(lián)，這種情況下該二端口稱為具有“雙端接”的二端口。如果只計及ZL或只計及ZS，則稱為具有“單端接”的二端口。+-+-線性無源U2(s)I1(s)U1(s)I2(s)+-+-線性無源U2(s)I1(s)U1(s)I2(s)R2+-+-線性無源U2(s)I1(s)US(s)I2(s)R2R1-U1(s)+第44頁/共66頁46一.無端接二端口無端接二端口的轉(zhuǎn)移函數(shù)(傳遞函數(shù))，包括電壓轉(zhuǎn)移函數(shù)U2(s)/U1(s)，電流轉(zhuǎn)移函數(shù)I2(s)/I1(s)，轉(zhuǎn)移導(dǎo)納函數(shù)I2(s)/U1(s)，轉(zhuǎn)移阻抗函數(shù)U2(s)/I1(s)。+-+-線性無源U2(s)I1(s)U1(s)I2(s)拉氏變換形式的無端接二端口：Z參數(shù)方程：電壓轉(zhuǎn)移函數(shù)：令：I2(s)=0，有第45頁/共66頁47+-+-線性無源U2(s)I1(s)U1(s)I2(s)Y參數(shù)方程：同理可求得U2(s)=0時電流轉(zhuǎn)移函數(shù)：令：I2(s)=0，有所以電壓轉(zhuǎn)移函數(shù)為：U2(s)=0時轉(zhuǎn)移導(dǎo)納：I2(s)=0時轉(zhuǎn)移阻抗：第46頁/共66頁48二.單端接二端口圖示為一個輸出端接有R的二端口，對此二端口，有：消去U2(s)后，得轉(zhuǎn)移導(dǎo)納：+-+-線性無源U2(s)I1(s)U1(s)I2(s)R2對此二端口還有：消去I2(s)后，得轉(zhuǎn)移阻抗：第47頁/共66頁49對此二端口寫方程：消去U1(s)和U2(s)后，得電流轉(zhuǎn)移函數(shù)：+-+-線性無源U2(s)I1(s)U1(s)I2(s)R2對此二端口如下方程：消去I1(s)和I2(s)后，得電壓轉(zhuǎn)移函數(shù)：第48頁/共66頁50三.雙端接二端口圖示為雙端接二端口，轉(zhuǎn)移函數(shù)與兩個端接阻抗有關(guān)系。消去U1(s)和I1(s)和I2(s)后，得：+-+-線性無源U2(s)I1(s)US(s)I2(s)R2R1-U1(s)+求U2(s)/U1(s)：列方程第49頁/共66頁51§16-5二端口網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)接一、級聯(lián)（鏈聯(lián)）設(shè)即T+T++T+++第50頁/共66頁52T+T++T+++得TT+T++第51頁/共66頁53得結(jié)論：級聯(lián)后所得復(fù)合二端口T

參數(shù)矩陣等于級聯(lián)的二端口T

參數(shù)矩陣相乘。上述結(jié)論可推廣到n個二端口級聯(lián)的關(guān)系。T=[T1][T2]….[Tn]T1T2......Tn第52頁/共66頁54例1易求出4644T1得46T3T2第53頁/共66頁55二、并聯(lián)：輸入端口并聯(lián)，輸出端口并聯(lián)++Y++Y++Y第54頁/共66頁56并聯(lián)后++Y++Y++Y第55頁/共66頁57可得結(jié)論：二端口并聯(lián)所得復(fù)合二端口的Y參數(shù)矩陣等于兩個二端口Y參數(shù)矩陣相加。第56頁/共66頁58三、串聯(lián)：輸入端口串聯(lián)輸出端口串聯(lián)采用Z

參數(shù)++Z++Z++串聯(lián)電流相等第57頁/共66頁59則即結(jié)論

串聯(lián)后復(fù)合二端口Z

參數(shù)矩陣等于原二端口Z

參數(shù)矩陣相加。可推廣到n端口串聯(lián)。第58頁/共66頁60一.回轉(zhuǎn)器電路符號++i1i2u2u1rr：回轉(zhuǎn)電阻u1=-ri2u2=ri1i1=gu2i2=-gu1g=1/r§16-6回轉(zhuǎn)器和負阻抗變換器回轉(zhuǎn)器有把一個端口上的電流“回轉(zhuǎn)”為另一端口上的電壓的性質(zhì)，或者有把一個端口上的電壓“回轉(zhuǎn)”為另一端口的電流的性質(zhì)?；剞D(zhuǎn)器的Z參數(shù)矩陣和Y參數(shù)為第59頁/共66頁61++i1i2u2u1r1.非互易元件(Y、Z不對稱）。2.線性無源元件。回轉(zhuǎn)器的性質(zhì):3.阻抗逆變。u1=-ri2u2=