電路分析基礎第1112章二端口網絡課件

11二端口網絡11-1二端口網絡11-2二端口網絡的方程與參數(shù)11-3二端口網絡的等效電路11-5二端口網絡的連接

具有多個端子與外電路連接的網絡（或元件），稱為多端網絡（或多端元件）。若在任一時刻，從某一端子流入的電流等于從另一端子流出的電流，這樣一對端子，稱為一個端口。二端網絡的兩個端子就滿足上述端口條件，故稱二端網絡為單口網絡。假若四端網絡的兩對端子分別均滿足端口條件，稱這類四端網絡為二端口網絡，也稱雙口網絡。11-1二端口網絡

單口網絡[圖(a)]只有一個端口電壓和一個端口電流。無源單口網絡，其端口特性可用聯(lián)系u-i關系的一個方程u=Roi或i=Gou來描述。

二端口網絡[圖(b)]有兩個端口電壓u1、u2和兩個端口電流i1、i2。端口特性可用其中任意兩個變量列寫的兩個方程來描述，共有六種不同的表達形式。

11-2二端口網絡的方程與參數(shù)11-2-1Z參數(shù)若將二端口網絡的端口電流作為自變量，則可建立如下方程：

其中，

稱為二端口網絡的Z參數(shù)。四個參數(shù)的計算方法如下：為輸出端口開路時的輸入阻抗。為輸入端口開路時的轉移阻抗。為輸出端口開路時的轉移阻抗。

為輸入端口開路時的輸出阻抗。由于Z參數(shù)均具有阻抗量綱，且又是在輸入或輸出端口開路時確定，因此Z參數(shù)又稱為開路阻抗參數(shù)。若將二端口網絡的端口電壓作為自變量，則可建立如下方程：

11-2-2Y參數(shù)其中,

為輸出端口短路時的輸入導納。稱為二端口網絡的Y參數(shù)。四個參數(shù)的計算方法如下：11-2-3H參數(shù)若將二端口網絡的作為自變量，則可建立如下方程：其中,

為輸出端口短路時的輸入阻抗。它具有阻抗量綱。稱為二端口網絡的H參數(shù)。四個參數(shù)的計算方法如下：為輸入端口開路時的反向轉移電壓比。無量綱。為輸出端口短路時的正向轉移電流比。無量綱。為輸入端口開路時的輸出導納。具有導納量綱。由于H參數(shù)中，參數(shù)有各種量綱，因此H參數(shù)又稱為混合參數(shù)。11-2-4A參數(shù)若將二端口網絡的作為自變量，則可建立如下方程：其中，

A參數(shù)。四個參數(shù)的計算方法如下：為輸出端口開路時的反向轉移電壓比。無量綱。稱為二端口網絡的相應的參數(shù)用矩陣形式表示為：當然，還應該要兩種參數(shù)，它們是：另一種混合參數(shù)，G參數(shù)；(反向)傳輸參數(shù)，B參數(shù)。11-2-5各種參數(shù)的相互轉換二端口網絡的各種參數(shù)是從各種不同的角度得到的，是對于同一個二端口網絡外部特性的描述。因此，各種參數(shù)之間必然存在內在的聯(lián)系，只要參數(shù)存在，可以從一種參數(shù)轉換成另一種參數(shù)。書上P.317表11-1列出了上述四種參數(shù)之間的轉換關系。可供參閱。有關每一種參數(shù)特點的討論：1.對于任意二端口網絡需用四個參數(shù)來描述；2.對于無源(無受控源)二端口網絡，由互易定理可知：互阻抗、互導納相等，即由表11-1可得：可見，無源二端口網絡只有三個參數(shù)是獨立的。由于此網絡是無源對稱網絡，有

得Z參數(shù)為：2.列寫網絡方程(節(jié)點方程、網孔方程)來做。例：求下圖所示T型二端口網絡的Z參數(shù)。得Z參數(shù)為：+－+－列網孔方程如果需求Y參數(shù)，由表11-1,或轉變自變量的方法，得可以看出，1.參數(shù)轉換是有條件的，即如CCCV，它有H參數(shù)。+－+－如理想變壓器，它有H參數(shù)。+－**+－n:1例：試求下圖所示電路的Y參數(shù)。+－+－+－－＋解：設二端口網絡兩端加電壓源，列網孔方程。消去變量：這就是Z參數(shù)的方程Z參數(shù)矩陣。如果需求Y參數(shù)，只需改變上述方程的形式即可。

這就是Y參數(shù)的方程和Y參數(shù)矩陣。如果需求其它參數(shù)，方法是一樣的。消除中間變量。得Y參數(shù)方程和Y參數(shù)矩陣。11-3二端口網絡的等效電路等效電路法是電路分析的主要方法,從前面的知識可知：任意無源線性單口網絡其外部特性都可以用一個等效阻抗或等效導納來表征；同樣地，我們已經知道，任意無源線性二端口網絡其外部特性都可以用三個參數(shù)來確定。那么，只要能找到由三個阻抗或導納組成簡單的二端口網絡，如果其網絡參數(shù)與原二端口網絡的參數(shù)相同，則就說明這兩個二端口網絡的外部特性相同，即它們相互等效。二端口網絡常見的最簡單結構為T形和形兩種形式。當二端口網絡為無源線性網絡時，由互易定理：Z12=Z21，等效電路簡化為無源T形等效電路：+－+－上述等效電路適合任意線性二端口網絡。+－+－同樣地，由Y參數(shù)方程：可構成如下圖所示的含兩個受控源的等效電路：由此可得如下圖所示的形等效電路：如果將Y參數(shù)方程改變一下，可得：+－+－

當二端口網絡為無源線性網絡時，由互易定理：Y12=Y21，等效電路簡化為無源形等效電路：+－+－同樣地，由H參數(shù)方程：可構成如下圖所示的含兩個受控源的等效電路：上述等效電路是晶體三極管的等效電路，此電路的優(yōu)點是參數(shù)便于測量，物理意義明確：

+－+－+－是三極管的輸入電阻；是三極管的反向電壓傳輸系數(shù)；是三極管的電流放大系數(shù)；是三極管的輸出導納。11-5二端口網絡的聯(lián)接對于一個復雜的二端口網絡來說，可以把它看成是若干相對簡單的二端口網絡按某種方式聯(lián)接而成，二端口網絡可以按多種不同的方式相互聯(lián)接。其主要聯(lián)接方式有：級聯(lián)、串聯(lián)、并聯(lián)；還有串、并聯(lián)等。1.兩個二端口網絡N1和N2級聯(lián)；設相應的A參數(shù)分別為：(a)級聯(lián)＋－＋－＋－＋－根據A參數(shù)方程，有由圖：得：故得二端口網絡級聯(lián)時A參數(shù)的公式：A=A’A”2.兩個二端口網絡N1和N2并聯(lián)；設相應的Y參數(shù)分別為：由圖：＋－＋－＋－＋－＋－＋－(b)并聯(lián)顯然，有:Y=Y’+Y”3.兩個二端口網絡N1和N2串聯(lián)；設相應的Z參數(shù)分別為：同理可得：Z=Z’+Z”＋－＋－＋－＋－＋－＋－4.混聯(lián)(a.串、并聯(lián))的情況：H=H’+H”對偶地，(b.并、串聯(lián))的情況：G=G’+G”＋－＋－＋－＋－＋－＋－12簡單非線性電阻電路12-1解析法12-2圖解法12-4小信號分析法嚴格地講，實際電路都是非線性的，只不過可以近似地將它們看成是線性電路來分析。不會產生太大的誤差。當某一個元件的非線性特征不能被近似或忽略，否則，就無法解釋電路所發(fā)生的物理現(xiàn)象。這時，就不能再用線性電路的方法來分析了。分析非線性電路要比線性電路復雜得多，所求的解也不一定是唯一的。本章只討論簡單非線性電阻電路的分析。

12-1解析法當電路中的非線性電阻元件的VCR的數(shù)學函數(shù)式已知時，可使用解析法。例：試求電路中的v和i。非線性電阻R的VCR為。

＋－＋－解：由戴維南定理得：與非線性電阻的VCR聯(lián)立，解非線性方程，一般地講，非線性電路的解析法，最后總會歸結到非線性方程的求解問題。代入非線性電阻的VCR，得兩組解：

得：

12-2圖解法工程上，往往并不知道非線性元件精確的VCR，而已知其v-i曲線。這時，常用作圖的方法來確定電流或電壓。當然，這種方法精度較低。12-2-1負載線法。＋－＋－Q稱為(靜態(tài))工作點。那條直線稱為負載線。12-2-2非線性電阻的串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)＋－＋－＋－＋－12-4小信號分析法小信號分析法又稱局部線性化近似法。是電子電路分析非線性電路的重要方法。圖中US為直流電壓源(常稱為偏置),uS(t)為時變電壓源(信號源)。且uS(t)<<US。R為非線性電阻，其VCR為i=f(u),如圖中的曲線所示。＋－＋－＋－由KVL方程：當uS(t)＝0時，得工作點Q滿足：

*＋－＋－＋－當直流電壓源和小信號同時起作用時，即時，由于信號較小，即在工作點Q附近可以把非線性電阻近似為一個線性電阻。其線性電阻的阻值為Rd成為非線性電阻R在工作點Q(U0,I0)處的小信號電阻，或稱動態(tài)電阻。它是個常數(shù)。Gd稱為小信號電導，或動態(tài)電導。有代入原KVL方程，可得：將*式聯(lián)立，得于是，得：其小信號等效電路如下圖所示：＋－＋－不難看出，這是一個線性電路?？梢姡谛?/p>