双口网络电路实验PPT课件

(3)
将(3)代入(1)得：
I1
Y12
Y11Y22 Y21
U2
Y11 Y21
I2
电路理论基础
A
-B
C
-D 电路理论基础
U1 可得
Y22 Y21
U2
A Y22
1 Y21
I2
I1
Y12
Y11Y22 Y21
U2
Y11 Y21
I2
B 1
Y21
Y21
C Y12Y21 Y11Y22
•
•
I 1 2 I 2
+
•
U1
+ 0.5s 0.5s
•
U
Y
2
0.5s
0.5s
Z参数 不存在
•
I1
+
•
U1
•
I2
2
+
2
•
U2
Z
2
2 2
Y 参数不存在
电路理论基础
3. 可用不同的参数表示以不同的方式连接的二端口。 4. 线性无源二端口
Y
Z
T
H
互易 Y12=Y21 Z12=Z21 detT=1 H12= -H21 对称 Y11=Y22 Z11=Z22 A=D detH=1
其矩阵形式 Y21
D Y11 Y21
U1 I1
A C
B U2 D I2
(注意负号）
T
T11 T21
T12
T22
称为T 参数矩阵
用T 参数表示二端口的性质
A Y22 Y21
B 1 C Y12Y21 Y11Y22
Y21
Y21

單口網路[圖(a)]只有一個端口電壓和一個 端口電流。無源單口網路，其端口特性可用 聯繫u-i關係的一個方程 u=Roi 或i=Gou來描 述。
二端口網路[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 兩個變數列寫的兩個方程來描述，共有六種 不同的表達形式。
通常，只討論不含獨立電源、初始儲能 為零的線性二端口網路，現分別介紹它 們的運算式。
+
U 2
－
上述等效電路適合任意線性二端口網路。
同樣地，由Y參數方程：
I1 Y11U1 Y12U 2 I2 Y21U1 Y22U 2
可構成如下圖所示的含兩個受控源的等效 電路：
I1
+
U1 Y11
－
Y12U 2
Y21U1
I2
Y22 U+2
－
如果將Y參數方程改變一下，可得：
I1 (Y11 Y12 )U1 Y12 (U1 U 2 ) I2 (Y21 Y12 )U1 (Y22 Y12 )U 2 Y12 (U 2 U1)
Z11
U 1 I1
I2 0
為輸出端口開路時的輸入阻抗。
Z12
U 1 I2
I1 0
為輸入端口開路時的轉移阻抗。
Z 21
U 2 I1
I2 0
為輸出端口開路時的轉移阻抗。
Z 22
U 2 I2
I1 0
為輸入端口開路時的輸出阻抗。
由於Z參數均具有阻抗量綱，且又是在輸入或 輸出端口開路時確定，因此Z參數又稱為開路 阻抗參數。
11 二端口網路
11-1 二端口網路 11-2 二端口網路的方程與參數 11-3 二端口網路的等效電路 11-5 二端口網路的連接

电流传输系数
总结词
电流传输系数是衡量双口网络性能的另一个重要参数，它表示信号在传输过程中电流幅度变化的比例 。
详细描述
电流传输系数是输出电流与输入电流之比，用于评估信号在传输过程中的损失程度。与电压传输系数 类似，电流传输系数也受到阻抗不匹配、线路损耗等因素的影响。电流传输系数的大小直接影响信号 的功率和幅度，因此在实际应用中需要密切关注。
测试环境与设备
实验室环境
在实验室环境下进行双口网络的测试 ，可以模拟各种网络环境和传输条件 ，获得更准确的结果。
实际环境
在实际环境下进行双口网络的测试， 可以更好地评估双口网络在实际应用 中的性能和表现。
பைடு நூலகம்
测试环境与设备
01
02
03
网络分析仪
用于测试双口网络的数据 传输速率、延迟、丢包率 等指标。
详细描述
双口网络在现代通信、电子和计算机技术中扮演着重要 的角色。随着通信技术的发展，信号处理和数据传输的 需求不断增加，双口网络作为一种常见的网络结构，能 够实现信号的高速传输和处理，为通信技术的发展提供 了重要的支持。在电子和计算机领域中，双口网络也广 泛应用于电路设计、信号处理和数据传输等方面，对电 子和计算机技术的发展起到了推动作用。因此，双口网 络的重要性不容忽视。
《双口网络》PPT课 件
xx年xx月xx日
• 双口网络概述 • 双口网络的基本原理 • 双口网络的性能分析 • 双口网络的优化设计 • 双口网络的实现与测试 • 双口网络的未来发展与挑战
目录
01
双口网络概述
双口网络定义
总结词
双口网络是指具有两个输入端口和两个输出端口的网络，通常由两个单口网络 组合而成。

Z0j1
j1 j2
8
电路 分析
例 12-3
精品课程网址
求如图所示电路的电流。
解：双口网络的 Z参数方程为
1 000V
U 14I 0 1j2I 0 2
I1
I2
Z
40 j30
j20 50
U2 10
U 2j30I 15I 0 2
端口方程为
U 1 10 00 U2 10I 2
整理得： 104 0I 0 1j2I 0 2
Z参数方程与Y参数方程是对偶的。Y=Z-1
11
电路 分析
双口网的 型等效电路
一般双口网络的型等效电路
I1
Y12
I2
U1 Y11Y12
Y22Y12
U2 (Y21Y12)U1
互易双口网络的型等效电路
I1
Y12
I2
U1
Y11Y12
Y22Y12 U2
精品课程网址
返回
数可 方证用 程明节
其点 方法 程列 就节 是点
T-1参数方程(反传输参数)
U 2f1(U 1,I 1) I 2f2(U 1,I 1)
H参数方程(混合参数)
U 1f1(U 2,I 1) I 2f2(U 2,I 1)
G参数方程(反混合参数)
U 2f1(U 1,I 2) I 1f2(U 1,I 2)
2
电路 分析
13.2
阻抗参数
I2 0
Z 22
U2 I2
I1 0
2端口开路时， 设2端口加1A电流源， 1端口的输入阻抗 求1端口开路时的电压
称为开路参数。
设1端口加1A电流源， 求2端口开路时的电压
3
电路 分析

R
C
U2 U1
(a)
(b)
(c)
解：1) 图示电路可视为三段RC电路的级联，每一段RC电路又 可视图(b)和图(c)网络的级联： & U & & & & U U U R ( I ) 1 2 1 2 2 图(b)网络 图(c)网络 & jCU & ( I &) & I & I I 1 2 2 1 2
U1 U1a U1b U U U 2 2 a 2b
I1 I1a I1b I I I 2 2 a 2b
U1 I1 U [ Z a Zb ] I 2 2
1A
5 10
1A
2.5
+
10V
2A
1A
+
5V

4A
4A 2A
2.5
1A 2A
1A

0A
2.5
0A
具有公共端的二端口(三端网络形成的二端口)，将公
共端并在一起将不会破坏端口条件。
I

' 1
I1
+ U 1

+ ' U1
I

Ya
Yb
I

' 2
+ ' U2
I

I2

'' 1
对于对称的有载二端口网络，因为有A(s)=D(s)，当 ZL(s)=Zs(s)时，输入阻抗等于输出阻抗。
匹配与特性阻抗
当 Zi Zs时称为输入端（电源端）匹配 当Zo Z L时称为输出端（负载端）匹配 当 输入端和输出端同时匹配时称为全匹配

是线性的，可按照叠加定理，将图6-1(a) 所示
的网络，分解成仅含单个电流源的网络，如图 6-1(b)、(c)所示。端口电压U• 1 和U• 2 是电流İ1、
İ2单独作用时所产生的电压之和，即
1
第1页/共64页
U 1 Z11I1 Z12 I2 U 2 Z21I2 Z22 I2
图6-1 二端口网络的Z参数
I 2
U 2 R3
U 2 R1 R 2
U 3 1
U 1 11
13U 2 3
3 24
U 1
U 2 R1 R2
R1
U 2 11
1 2
2U 2 3
24
7
第7页/共64页
所以
Z12 U 1
2 3 2Ω
I2 I1 0 3 13 13
Z22 U 2
3Ω
I2 I1 0 13
故二端口网络的开路阻抗矩阵Z为
H22= I2
H22输入端开路时，输出端的 入端导纳。在晶体管电路中
U2 I1 = 0 第2称3页为/共6晶4页体管的输出电导。
23
6.2 二端口网络的连接与等效
二端口网络的连接指的是各子二端口 网络之间的连接及连接方式。二端口网络 的连接方式很多，基本的连接方式有三种： 串联连接、并联连接及级联。
2
第2页/共64页
上式还可以写成如下的矩阵形式：
U 1 Z11 Z12 I1 I1
U 2 Z 21
Z
22
I2
Z
I2
其中
Z11 Z12 Z Z21 Z22
称为Z参数矩阵
如果二端口网络中的电流İ2和İ1相等， 所产生的开路电压U•1 和U• 2 也相等时，Z12 = Z21，该网络具有互易性。如果该网络还具 有Z11 = Z22 的特点，则网络称为对称的二 端口网络。

,
汇报人：
CONTENTS
PART ONE
PART TWO
定义：二端口网络是一种线性 网络，其输入和输出端口之间 存在线性关系
二端口网络：由两个端口组成 的网络，可以描述为两个端口 之间的相互关系
分类：二端口网络可以分为无 源二端口网络和有源二端口网
络
无源二端口网络：由电阻、电 容、电感等无源元件组成的二
端口网络
有源二端口网络：由晶体管、 集成电路等有源元件组成的二
端口网络
阻抗：描述二端口网络内部电阻和电容 的阻抗特性
导纳：描述二端口网络内部电导和电纳 的导纳特性
传输参数：描述二端口网络内部信号传 输的特性
反射系数：描述二端口网络内部信号反 射的特性
输入阻抗：描述二端口网络内部信号输 入端的阻抗特性
PART SIX
网络函数：描 述二端口网络 频率特性的数
学表达式
频率响应：二 端口网络在不 同频率下的应的图形
工具
阻抗匹配：二 端口网络在不 同频率下的阻
抗特性
频率响应法：通过 测量网络在不同频 率下的响应，得到 频率特性曲线
阻抗法：通过测量 网络在不同频率下 的阻抗，得到频率 特性曲线
信号传输中的能量守恒：信号在传输过程中，能量不会增加或减少，只会在传输 过程中进行转换
信号传输中的能量转换：信号在传输过程中，电能可以转换为磁能，磁能可以转 换为电能
能量守恒在信号传输中的应用：在信号传输过程中，可以通过能量守恒定律来优 化信号传输效率，提高信号传输质量。
功率匹配：在信号传输过程中，输入功率与输出功率相等 功率不匹配：输入功率与输出功率不等，可能导致信号失真或能量损失 功率匹配条件：输入阻抗等于输出阻抗 功率匹配方法：调整输入阻抗或输出阻抗，使两者相等

–
1 Z 1 Z
Z1 1
Z2 1
1 Z
1
2 2
2 2
1
Y=
Z1+Z 21
Z1+Z
2
1 Z1+Z 21 Z1+Z
2
不存在Y参数
例3：
I1 1
8
U1
1
I1 8 1 U1
2
1
+ –
求二端口网络的Y参数
5 I2 方法一：根据参数的定义
2
2
解：① 将2—2 端
2I1
U2
短路 可以看出：2 、5 电阻
2
上无电流；受控电流源两 端无电压。
2、一般情况下，线性、无独立源的二端口网络 的独立参数有四个。但对互易的二端口网络，仅有三 个独立参数，对称的二端口网络，仅有两个独立参数。
3、选用二端口网络何种参数要看实际需要。并非 任何线性、无独立源二端口网络都能任选各种参数进 行分析，如理想变压器就没有Z参数和Y参数。
六、Z、Y、T、H参数之间的相互转换
= –Yb
U1 U2=0
= U2 U1=0
I2
Y21
= –Yb
= U1 U2=0
I2 Y22
=Yb+Y
= U2 U1=c0
Ya+Yb –Yb Y=
–Yb Yb+Y
c
网络中不含受控源时，Y12=Y21 只有三个独立参数。网络对称时 Y11=Y22，只有两个独立参数。
例2：
1 1
Z
2 2
Y
=
1
Z
–
1 Z
5
I2
Y11= I1 U1
=
U2=0

1
2 0
Y Y 12 21
上例中有
Y Y Y 12 21 b
注意 互易二端口四个参数中只有三个是独立的。
Y Y Y a b b Y Y Y Y b b c
若 Ya=Yc 有 Y12=Y21 ，又Y11=Y22 （电气对称），称为对称二端口。 对称二端口只有两个参数是独立的。 对称二端口是指两个端口电气特性上对称。电路结 构左右对称的，端口电气特性对称；电路结构不对称的 二端口，其电气特性也可能是对称的。这样的二端口也 是对称二端口。
I Y U 1 11 Y 12 1 Y I U 21 Y 22 2 2
若网络内部无受控源(满足互易定理) ，则阻抗矩阵Z对称 12= 21 Y12= Y21 互易二端口网络四个参数中只有三个是独立的。
+ u1 -
Y U I U 2 21 1 Y 22 2

矩阵 形式
I Y U 1 11 Y 12 1 Y Y I U 2 2 21 22
Y Y 11 21 Y Y 1 2 Y 2 2
解得
矩阵 形式
令
I Y U 1 11 Y 12 1 Y I U 21 Y 22 2 2
Y Y 11 21 Y Y 1 2 Y 2 2
称为Y 参数矩阵.
例1. 求Y 参数。
I1

Yb
I
Yc

2
+ U 1
i1 i2
§2 二端口的参数和方程 + u1 i1 i2 + u2 端口物理量4个
i1
i2 u1 u2

4、线性电阻双口网络的传输1型VCR：
不能再用外施激励的方法求解，由压控型VCR方程可
以求得（教材P196）。其中，方程的自变量是u2和i2。则
当输出端开路(i2=0) :
a11
u1 u2
i2 0
a21
i1 u2
i2 0
当输出端短路(u2=0) ：
a12
u1 i2
u2 0
a22
i1 i2
u2 0
h1'1 h2' 1
h1'2 h2' 2
称为双口网络的混合参数2矩阵，或H 参数矩阵。
思考与练习
• 当双口网络内部含有独立源时，它的流控 型、压控型VCR的形式是怎样的？
• 同样，当双口网络内部含有独立源时，它 的混合1、2型VCR的形式又是怎样的？
• 这时，针对每种VCR，双口网络需要六个 参数（添加两个表示电源的参数）来表征， 试练习求解这些参数。
电阻双口网络的六种参数矩阵中，R和G互为逆矩阵，
H和H互为逆矩阵，A 和 A 互为逆矩阵。
R G1 H H'1 A A'1
G R1 H' H 1 A' A1
应用：
四种受控源等双口电阻元件,都可用双口网络参数表示, 如下所示：
u1 u2
0 r
0 i1
0
i2
i1 i2
0 g
r11
r21
r12
r22
称为双口网络的电阻矩阵，或R参数矩阵。
例1 求图(a)所示电阻双口的电阻参数矩阵。
解：外加电流源i1和i2，如图(a)所示。应用叠加定理，电流
源i1单独作用(i2=0)时，电路如图(b)所示，求得：