电路课件——二端口
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1 本章重点:
1. 两端口的参数和方程
2. 两端口的等效电路
3. 两端口的转移函数
16.1 二端口网络
在工程实际中,研究信号及能量的传输和信号变换时,经常碰到如下两端口电路——三极管、传输线、变压器、放大器、滤波器,如图。
1. 端口(前面已介绍概念的复习)
端口由一对端钮构成,且满足如下端口条件:从一个端钮流入的电流等于从另一个端钮流出的电流。
2. 二端口
当一个电路与外部电路通过两个端口连接时称此电路为二端口网络。(如上图例)
注意强调:二端口网络与四端网络的关系——都为四个引脚,但两端口网络每两个引出端表现为成对特性,电流方向相反、大小相等;四端网络则四个引出端的电流可以是完全不同的,无论大小还是方向。
二端口的两个端口间若有外部连接,则会破坏原二端口的端口条件。
如上图放大器,最外端的四个端口构成一个二端口网络,而内部部分的四个引脚表现的特性是四端网络。
3. 研究二端口网络的意义
两端口的分析方法易推广应用于n端口网络;
大网络可以分割成许多子网络(两端口)进行分析;
仅研究端口特性时,可以用二端口网络的电路模型进行研究。
4. 分析方法
分析前提:讨论初始条件为零的线性无源二端口网络;
找出两个端口的电压、电流关系的独立网络方程,这些方程通过一些参数来表示。
16.2 二端口的方程和参数
在本章讨论仅限于如下内容:
1. 讨论范围:线性 R、L、C、M与线性受控源,不含独立源。
2. 端口电压、电流的参考方向如图。
2 针对上图,可以看到:
端口物理量4个:i1、i2、u1、u2
端口电压电流有六种不同的方程来表示,即可用六套(三组)参数描述二端口网络。
2121uuii;
2211iuiu;
2121uiiu;
1. Y 参数和方程
Y参数方程(Y → 短路导纳参数)
采用相量形式(正弦稳态)。将两个端口各施加一电压源,则端口电流可视为电压源单独作用时产生的电流之和。即:
仿真实验三 二端口电路设计分析
一、 实验目的:
1、掌握与三种参数相对应的二端口网络方程,理解这些方程各自对应的参数的物理意义及各个参数与端口物理量之间的的关系
2、理解掌握二端口级联后传输参数的变化
二、 实验原理
在工程实际中,研究信号及能量的传输和信号交换时,经常会碰到各种形式的四端网络,常常需要讨论两对端钮之间的电压、电流关系,如变压器、滤波器、放大器等,此类电路称为二端口网络。对于二端口网络,主要分析端口的电压和电流,并通过端口电压电流关系来表征网络的电特性,而不涉及网络内部电路的工作状况。
用二端口概念分析电路时,仅对二端口处的电流、电压之间的关系感兴趣,这种相互关系可通过一些参数表示,而这些参数值取决于构成二端口本身的原件及他们的连接方式。一旦确定表征这个二端口的参数后,当一个端口的电流、电压发生变化,再求另一个端口的电流电压就比较容易了。
同时,一个任意复杂的二端口网络,还可以看做若干个简单的二端口组成,如果已知这些简单的二端口的参数,根据他们与复杂二端口的关系就可以直接求出复杂二端口网络的参数。
如下图所示的二端口网络a:
计算该电路的开路阻抗参数和传输参数。
计算Z参数矩阵: 211113103IUZZZI
11123202IUZZI
22213102IUZZI
122223205IUZZZI
所以,Z矩阵为3225aZ
计算T参数矩阵,由T参数对应的二端口方程可得:
1122123225UIIUII
1221223112215()22UUIIUI
所以,T矩阵为311221522aT
如下图所示二端口网络b:
计算该电路的短路导纳参数和传输参数。 对该二端口网络上部的三个节点列写节点电压方程可得:
1 第十六章 二端口网络
16.1 基本概念
16.1.1 二端口网络的端口条件和端口变量
1. 端口条件:在端口网络的任意端口上,由一端流入的电流必须等于由另一端流出的电流,这叫做双口网络的端口条件;
2. 端口变量:包括两个端口电压21uu,和两个端口电流21ii,。
16.1.2 二端口网络的方程和参数
二端口网络的对外电气性能可以用一些参数表示。即以这些参数组成的方程对外电路表示二端口网络的电气性能。在分析二端口的参数时,按正弦稳态情况考虑。
本章讨论的二端口是由线性电阻、电感、电容和线性受控源组成,不含任何独立电源。如图16-1所示为一线性二端口。
11221U2U1I2I116图N
1. Y参数方程
用21UU,表示21II,
(1) 方程
22212122121111UYUYIUYUYI
(2) 参数的物理意义。分别把入口和出口短路
2 出口的驱动点导纳导纳入口与出口之间的转移导纳出口与入口之间的转移入口的驱动点导纳022220211201221011111122UUUUUIYUIYUIYUIY
由于以上参数是在入口和出口分别短路情况下的参数,所以称为短路参数。对于线
性无源网络(指即不包含独立电源,也不包含受控源),2111YY,只有三个独立参数,又称互易双口;当2211YY时,称为对称双口,只有两个独立参数。
2. Z参数方程
用21II,表示21UU,
(1)22212122121111IZIZUIZIZU
(2)参数的物理意义。分别把入口和出口开路,
出口驱动点阻抗入口对出口的转移阻抗出口对入口的转移阻抗入口驱动点阻抗022220211201221011111122IIIIIUZIUZIUZIUZ
第五部分 二端口网络
(一)基本概念和基本定理
1、二端口网络的端口方程和参数
(1)端口特性方程
在两个端口的四个变量1U、2U、1I、2I中任取两个为变量,另两个为函数构成的方程。电压、电流方向如图示。
(2)描述二端口的四个参数矩阵
Z参数
对于由线性R、L(M)、C元件组成的任意二端口无源网络都有1221ZZ,即Z参数矩阵是对称的。对于对称二端口有1221ZZ、1122ZZ
Y参数
对于由线性R、L(M)、C元件组成的任意二端口无源网络都有1221YY,即Y参数矩阵是对称的。对于对称二端口有1221YY、1122YY
T参数
对于由线性R、L(M)、C元件组成的任意二端口无源网络都有1ADBC,即T参数矩阵是对称的。对于对称二端口有AD.
H参数
2、二端口等效电路
(1)T型电路
11112ZZZ
212ZZ
32212ZZZ
(2) 型电路
11112YYY
2122YYY
3221YYY
(3)如果二端口不互易,则等效T型电路含有受控电压源,如图
(4)如果二端口不互易,则等效型电路含有受控电流源,如图
3、二端口的连接
(1)级联
(2)并联
(3)串联
4、回转器和复阻抗变换器
(1)回转器 是一种线性非互易的多端元件。互易定理不适应回转器。
r 和 g 分别称为回转电阻和回转电导,简称回转常数。
(2)负阻抗变换器
电流反向型:1212,UUIkI,电压的大小和方向均不改变;但电流1I经传输后变为2kI,即改变了方向;
电压反向型:1212,UkUII,电压改变了极性(方向),但电流方向不变;
NIC可把正阻抗变为负阻抗。
(二)典型例题及解题方法分析
例题1:图示电路二端口网络是由线性电阻构成的,此对称二端口的传输参数A=2,B=30,若将电阻LR并联在22'两端,输入端11'的入端电阻为将电阻LR并联在11'两端的入端电阻的6倍,求LR