第16章二端口网络课件.ppt

1、1下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页第第1616章章 二端口网络二端口网络16-2 16-2 二端口网络方程和参数二端口网络方程和参数16-3 16-3 二端口网络等效电路二端口网络等效电路16-4 16-4 二端口网络的转移函数二端口网络的转移函数16-1 16-1 二端口网络二端口网络16-6 16-6 回转器和负阻抗变换器回转器和负阻抗变换器16-5 16-5 二端口网络的连接二端口网络的连接2下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页I-+U16-1 16-1 二端口网络二端口网络一、二端网络回顾一、二端网络回顾表征端口电流电压关系的参数：表征端口电流电压关系的参数：输入阻

2、抗输入阻抗Z 或输入导纳或输入导纳Y。且且 Z Y 1。端口的概念：端口的概念：端口端口由一对端子构成，且满足由一对端子构成，且满足如下条件：从一个端子流入的如下条件：从一个端子流入的电流等于从另一个端子流出的电流等于从另一个端子流出的电流。此称为端口条件。电流。此称为端口条件。Z（Y）+u1 i1 i1 一端口一端口3下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页二、四端网络二、四端网络 在工程实际中，网络中伸出四个端子与外电路在工程实际中，网络中伸出四个端子与外电路相连。称为相连。称为四端网络。四端网络。线性线性网络网络 四端网络四端网络 4下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页变压器

3、变压器n:1 滤波器滤波器R C C 例例 三极管三极管传输线传输线5下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页输入端输入端1-1 输出端输出端2-2 端口条件：端口条件：ii11 ii22（它是四端网络的一种特例）（它是四端网络的一种特例）有源有源 Ns 指含独立源指含独立源无源无源 No （含受控源）（含受控源）三、三、二端口网络（双口网络）二端口网络（双口网络）二端口二端口i2 i1 i1i2i2 i1 i1 i2 i4 i3 i1 i2 二端口网络四端网络6下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页1-1 2-2是二端口是二端口 3-3 4-4不是二端口，不是二端口，是四端网络是四

4、端网络 约定约定 1.1.讨论范围讨论范围含线性含线性R、L、C、M与线性受控源的无源网络与线性受控源的无源网络端口条件破坏端口条件破坏222111iiiiiiii i1 i2 i2 i1 u1+u2+2 21 1Ri1 i2 3 3 4 4 i7下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页2.参考方向参考方向 本章中二端口的参考方向，一般都如上图所示。本章中二端口的参考方向，一般都如上图所示。因此，引用公式时一定要注意端口的参考方向。因此，引用公式时一定要注意端口的参考方向。线性线性RLCM 受控源受控源 i1 i2 i2 i1 u1+u2+封装装 由于集成电路的发展，集成块内部由于集成电路

5、的发展，集成块内部元件不知道，只能研究其端口的电压、元件不知道，只能研究其端口的电压、电流特性电流特性四、研究目的四、研究目的1、集成元件、集成元件 8下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页2、远距离输送电、远距离输送电 电站电站 用户用户中间过程复杂中间过程复杂 可以把电路处理成可以把电路处理成 双口网络双口网络 五、研究内容五、研究内容1、端口的电流、电压关系、端口的电流、电压关系 2、等效电路、等效电路 3、二端口的联接、二端口的联接 9下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页16-2 16-2 二端口网络方程及参数二端口网络方程及参数概述：概述：1、一端口（单口，二端网络）、

6、一端口（单口，二端网络）表示其端口电流电压关系表示其端口电流电压关系电路方程电路方程 ZIU UYI Z 阻抗参数阻抗参数 Y 导纳参数导纳参数 2、二端口网络、二端口网络 共共6种组合，种组合，6个方程个方程 介绍介绍4种：种：Y Z A(T)H 1I 1U2I 2UI-+U10下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页1、方程的建立、方程的建立.11111111I=YI=YUU说明：说明：的参考方向如图的参考方向如图2211IUIU端口电压端口电压,电流可以是相量，也可电流可以是相量，也可以运算形式以运算形式(零状态的零状态的)研究无源二端口研究无源二端口(无独立源无独立源)21UU作用

7、下求作用下求21II)(应用叠加原理，在应用叠加原理，在1)1U单独作用单独作用 02 UI1 1UI2应用网络函数概念应用网络函数概念激激励励函函数数响响应应函函数数网网络络函函数数 1I 1U2I 2UN一、一、Y参数及方程参数及方程 21UU求求21II)（已知（已知.22122111I=YI=YUU11下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页 1I 2U 2I3)迭加迭加2U单独作用单独作用 01 U2)2.1112122.22222222I=YI =YUUI=YI =YUU.111111122.222211222IIIY UY UIIIY UY U写出矩阵形式写出矩阵形式2122

8、21121121UUYYYYIIY Y参数方程参数方程11122122YYYYYY参数矩阵参数矩阵12下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页1)意意 义义0U12212UIY 输出端短路时转移导纳输出端短路时转移导纳输入端短路时输出导纳输入端短路时输出导纳022221 UUIY1I 1U2I 2U 22212122121111UYUYIUYUYI011112 UUIY输出端短路时输入导纳输出端短路时输入导纳021121 UUIY输入端短路时转移导纳输入端短路时转移导纳2、Y参数的意义及性质参数的意义及性质13电气对称：如果二端口的Y参数，除了Y12=Y21外还有Y11=Y22，则此两个端

9、口的1-1和2-2互换位置后与外电路连接，外部特性将不会有变化。这种二端口从任一端口看进去电气特性完全相同。因而称为电气对称，或简称为对称的二端口。结构对称：指连接方式和元件性质及其参数的大小均具有对称性。电气对称和结构对称二者关系：结构对称一定电气对称，电气对称不一定结构对称。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页2)性质性质Y Y参数是导纳参数，也称为短路参数；参数是导纳参数，也称为短路参数；Y Y参数本质上是网络函数，反映网络的构造与参数本质上是网络函数，反映网络的构造与原件的参数，它与激励无关。原件的参数，它与激励无关。由互易定理形式一，在无源（且不含受控源）二端口中：由互易定理

10、形式一，在无源（且不含受控源）二端口中：2112YY 14下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页012122 UUIYBY 022221 UUIYCBYY 图示双口网络，图示双口网络，求求Y参数参数.例例1：解法一：根据解法一：根据Y参数意义参数意义011112 UUIYBAYY 021121 UUIYBY 1I 2U2I1U BYAYCY3.实际电路中实际电路中Y参数的求解参数的求解15解法二：建立电路方程解法二：建立电路方程节点节点1：1AB2B1UY+Y-U Y=I节点节点2：1B2BC2-U Y+UY+Y=IABYBBBCY+Y -Y-Y Y+Y下一页下一页章目录章目录返回返回上

11、一页上一页总结：1）线性无源（且不含受控源）二端口，Y12=Y21总成立，只有三个独立的参数。反过来，3个独立参数就可以表示二端口网络。2）如果图中Y11=Y22,，则二端口电气对称，仅当 YA=YC才称为结构对称。3）反例：右图电气对称，结构不对称。1I 2U2I1U BYAYCYCYCYCYCY=+16下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页1ABB21B12BC21UY+Y-YU=I-YU+UY+Y=I+gU例例2：1I 2U2I1U BYAYCY121UgABYBBBCY+Y -Y-Y -g Y+YAB1B21B1BC22Y+YU-Y U=I(-Y-g)U+Y+YU=I总结：1）线

12、性无源（包含受控源）二端口，Y12=Y21不再成立，需要四个独立的参数来表示这个二端口网络。17下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页1、方程的建立、方程的建立 1)由由Y参数方程导出参数方程导出 22212122121111UYUYIUYUYI11 111 2222 112 22U=ZI+ZIU=ZI+ZI二、二、Z参数及方程参数及方程 1I 1U2I 2UN21UU求求21II)（已知（已知Z参数方程参数方程18下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页2）应用迭加原理）应用迭加原理1111ZIU 2112ZIU 22I。单独作用单独作用 01 I单独作用单独作用11I。02 I2

13、222ZIU 1221ZIU。3迭加迭加方程方程 22212122121111IZIZUIZIZU1I U1U2 U 2 I2 U 1 19下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页2.Z参数的意义和性质参数的意义和性质矩阵形式矩阵形式 212221121121IIZZZZUU 1)意义意义011112 IIUZ输出端开路时输入阻抗输出端开路时输入阻抗012212 IIUZ输出端开路时转移阻抗输出端开路时转移阻抗021121 IIUZ输入端开路时转移阻抗输入端开路时转移阻抗022221 IIUZ输入端开路时输出阻抗输入端开路时输出阻抗Z11122122ZZZZZ参数矩阵参数矩阵在无源（不含受

14、控源）二端口中在无源（不含受控源）二端口中2112ZZ 20下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页3.实际电路实际电路Z参数的求解参数的求解阻抗参数阻抗参数。1开路参数开路参数。22U1I 2I1U 4 8 4解法一：根据解法一：根据Z参数意义参数意义 122211 ZZ 82112 ZZ解法二：建立回路方程求解解法二：建立回路方程求解 221121848884UIIUII 2)性质性质Z12 88 124.思考思考Z参数和参数和Y参数的关系？参数的关系？1）一个二端口网络既可用）一个二端口网络既可用Z参数也可用参数也可用Y参数参数表示；表示；2）二者关系：二者关系：Z=Y-121下一页

15、下一页章目录章目录返回返回上一页上一页三三.T(A)参数及方程参数及方程应用情况：1）工程实践中，往往希望找到一个端口的电流、电压与另一个端口的电流电压之间的直接关系；2）二端口网络无Z、Y参数。如理想变压器：2u1u+_+_1i2i*1:n 21nuu 211ini 思考：能写出Z、Y矩阵吗？n 00 -1/n=u1 1i1 1u2 2-i2 2221.方程及参数方程及参数1I 1U2I 2UN 2I(输入、输出电流关系，考虑的是输入、输出电流关系，考虑的是 )2I 1222212222U=A U+B-I=A U-B II=C U+D-I=C U-D I1212UUA B=C DI-I11U

16、,I22U,-I求求)（已知（已知A BT=C D下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页23下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页212I=0UA=U输出端开路时转移电压比输出端开路时转移电压比212U=0UB=-I输出端短路时转移阻抗输出端短路时转移阻抗212I=0IC=U输出端开路时转移导纳输出端开路时转移导纳212U=0ID=-I输出端短路时转移电流比输出端短路时转移电流比 2)性质性质转移参数转移参数(传输参数传输参数)。12A D-B C=1。2.T参数的意义和性质参数的意义和性质 1)意义意义24下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页例：求二端口网络的传输参数例：

17、求二端口网络的传输参数1I 1U2I 2UjL 解：解：传输参数为传输参数为1 jLT=0 112212U=U+j-II=-IL25下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页例：求例：求TYbYaYc1I 1U2I 2U解：解：1ab1b22b1bc2I=(Y+Y)U-YUI=-YU+(Y+Y)U由由整理得整理得1b2bc2U YUY+Y-I26下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页c122bbY1UU(1+)-IYY由由带入带入整理得整理得作业作业 P390 16-4 16-3(C)P390 16-4 16-3(C)求求TT.22.1.)(IYYYUYYYYYIbbabcaca bb

18、abcacabbcYYYYYYYYYYYT1127下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页四、四、H参数及方程参数及方程 22212122121111UHIHIUHIHU1、电路方程、电路方程 212221121121UIHHHHIU 22211211HHHHH2、参数意义及性质、参数意义及性质0U11112IUH输出端短路时的输入阻抗输出端短路时的输入阻抗1I 1U2I 2UN12U,I21U,I求求)（已知（已知28下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页3.应用举例应用举例021121 IUUH输入端开路时的转移电压比输入端开路时的转移电压比012212 UIIH输出端短路时的转

19、移电流比输出端短路时的转移电流比0I22221UIH 输入端开路时的输出导纳输入端开路时的输出导纳晶体三极管微变等效电路晶体三极管微变等效电路 cebccebbeUHIHIUHIHU22211211bI beUcI ceUbecbe0Ubbe11rIUHce 29下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页ef0Icebe12hUUHb 0Ubc21ceIIHoe0Icec22hUIHb ceoebcceefbbebeUhIIUhIrU bI ceUcIbeU berbI 很小很小很大很大cIbI ceUbeU oehberbI ceefUh30下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页16

20、-3 16-3 二端口网络的等效电路二端口网络的等效电路一、等效电路形式一、等效电路形式 解决问题：解决问题：网络内部复杂，已知端口电压、电流关系，只网络内部复杂，已知端口电压、电流关系，只要知道等效电路就可以，或者端口电压、电流关系知道，要知道等效电路就可以，或者端口电压、电流关系知道，确定网络内部的等效结构确定网络内部的等效结构（无受控源时，双口网络三个参数独立，未知双口（无受控源时，双口网络三个参数独立，未知双口网络只要用三个参数表示即可，三个参数组成二端口网网络只要用三个参数表示即可，三个参数组成二端口网络联接情况有两种情况）络联接情况有两种情况）1.型电路型电路 2.型电路型电路 T

21、31下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页二二.等效电路中各元件参数的确定等效电路中各元件参数的确定1、已知已知Y Y参数方程确定参数方程确定 型电路型电路 aYcYbY1U2U1I2I画画等效电路等效电路根据电路建立方程根据电路建立方程 1ab1b2I=(Y+Y)U-Y U2b1bc2I=-Y U+(Y+Y)U对照系数对照系数 b2112cb22ba11YYYYYYYYYabcY=Y=Y=32下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页2、已知已知Z Z参数方程确定参数方程确定T T型电路型电路 aZcZbZ1U2U1I2I画画等效电路等效电路根据电路建立方程根据电路建立方程 ab1b

22、21Z+ZI+Z I=Ub1bc22Z I+Z+ZI=U cb22b2112ba11ZZZYZZZZZ对照系数对照系数abcZ=Z=Z=33下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页例：已知例：已知Y，求等效电路，求等效电路1S 4S 3S 1I 1U2I 2U解：解：4S5 Y=-1 4112I=5U+4U212I=-U+4U122=5U-U+5U25U其等效电路为其等效电路为34下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页16-4 16-4 二端口网络的转移函数二端口网络的转移函数概概 述：述：1、研究的条件、研究的条件1）线性无源，无受控源）线性无源，无受控源2）运算形式）运算形式3）

23、sEsRsH 输出端输出端输入端输入端 sI1 sU1 sI2 sU2N2、转移函数的求解、转移函数的求解1）已知双口网络结构与参数，根据实际电路求解）已知双口网络结构与参数，根据实际电路求解2）双口网络结构未知，根据实验，建立电路）双口网络结构未知，根据实验，建立电路由转移函数与方程中参数关系求由转移函数与方程中参数关系求H(s)35下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页一、一、无端接双口网络的转移函数的求解无端接双口网络的转移函数的求解有端接双口网络有端接双口网络单端接：单端接：双端接：双端接：22211122I=0UsYHs=-UsY2222 1U=01IsHs=YUs 0U121

24、231Y1sIsUsH sUYsUYsIsUYsUYsI22212122121111单端接有外电路单端接有外电路双端接有外电路双端接有外电路无端接双口网络：无端接双口网络：二端口没有外接电路，或输二端口没有外接电路，或输入激励没有内阻抗。入激励没有内阻抗。3、电路形式、电路形式 0222111211242HUZZYYsIsIs36下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页二二.有端接双口网络的转移函数的求解有端接双口网络的转移函数的求解1.电路形式电路形式 sI1 sU1 sI2 sU2N sU2R1R2.H(s)的求解的求解1）H(s)要符合双口网络的电路方程要符合双口网络的电路方程2）符

25、合端接元件的特性）符合端接元件的特性 sIRsUsIRsUsU22211s137下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页1I 1U2I 2UN2R解：解：2221212UYUYI 222IRU 22212122UYUYRU 2222112YR1YUU 所求所求例：单端接电路，求例：单端接电路，求12UU38下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页16-5 16-5 二端口网络的连接二端口网络的连接一、一、级联（链联）级联（链联）1、电路形式、电路形式1I1UI2U2AI1U1AU2U12UI1I22I2、端口条件、端口条件 IUIU11223、复合后、复合后与与的关系的关系TTT 12

26、12UUTII1212UUTII39下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页二、并联二、并联1212UUTII122122UUUTTTTIIITTT1、电路形式、电路形式YU1YU1I1I1I2U2I2U21U2U1I2I40下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页三、三、串联串联2、端口条件端口条件UUUU2211 3、复合后、复合后与与的关系的关系 Y Y Y UUYII2121 UUYII2121 2121221121UUYYUUYYIIIIII YYY 1、电路形式、电路形式41下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页YU1I1I2U2YU1I1I2U2ZU1ZU1I1I1

27、I2U2I2U21U2U1I2I2.端口条件端口条件IIII2211 3.复合后复合后与与的关系的关系 Y Y Y IIZUU2121 IIZUU2121 IIZZUUUUUU2122112142下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页例例:2121IIZZUU ZZZ 的的A参数矩阵已知为参数矩阵已知为 222112111AAAAA求图示二端口网络的求图示二端口网络的A参数矩阵参数矩阵,设内部二端口网络设内部二端口网络P1 P2 1 122YP1 a1 122ZP1 bP2 解：解：a Y01A243下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页 222121111211222112112

28、1AYAAYAAAAAAAY01AAA b 0Z1A2 2221211211112221121121AZAAAZAA0Z1AAAAAAAP2 1 122YP1 a1 122ZP1 bP2 44下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页例例:求图示二端口网络的求图示二端口网络的T参数矩阵参数矩阵n:1 2Z1Z解解:1Z1I 1U2I 2U 122112U=U+-I ZI=-I111 ZT=0 1n:1 1I 1U2I 2U 1212U=nU1I=-In2n 0T=10 n45下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页2Z1I 1U2I 2U2Z12212U=UUI=-I32 1 0T=1

29、1Z=123TTTT=n:1 2Z1Z46下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页16-16-6 6 回转器和负阻抗变换器回转器和负阻抗变换器一、回转器一、回转器 ：是一种线性非互易的多端元件。：是一种线性非互易的多端元件。1、符号符号 2、端口端口特性特性 1)Z Z参数方程参数方程 21ri0u 0riu12 2121ii0rr0uur回转系数（回转电阻）回转系数（回转电阻）2)Y Y参数方程参数方程 2121uu0gg0ii 0guigu0i1221g回转系数（回转电导）回转系数（回转电导）1 1 221i2i1u2u+-+-47下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页3 3、性

30、质、性质211()Z Y 1 121I2I1U2U22()Z YR(g)2212121222U-rIrrZ(s)=-=1UIZ(s)UrI212g Y(s)=Y(s)或2）回转器可以把一个电容回转为一个电感。）回转器可以把一个电容回转为一个电感。1）回转器是一个无源线性元件，既不消耗功率又不发出功率。）回转器是一个无源线性元件，既不消耗功率又不发出功率。021212211iriiriiuiu48下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页4、应用举例应用举例1 1221i2i1u2uCZ求求?Z 解：解：1221riuriu dtdicrdtduci1c2 dtdicrdtdicrru1211 dtdiLuL2 22CrjZCrL 49下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页1 1、电流反向型的负阻抗变换器（、电流反向型的负阻抗变换器（CNICCNIC）1212U=UI=kI2ZfU=-IZfZ12f12U=-I ZI=kIf1i1ZUZ=-Ikk实常数实常数二、负阻抗变换器（二、负阻抗变换器（NICNIC）1I1U2INICNIC2U+_+_2 2、电压反向型的负阻抗变换器（、电压反向型的负阻抗变换器（VNICVNIC）1212U=-kUI=-I2112fifkI ZUZkZII