线性无源二端口网络的研究

姓名班级：学号:成绩：教师签字：自主设计实验线性无源二端口网络的研究一、实验目的（1）学习测试二端口网络参数的方法（2）通过实验来研究二端口网络的特性及其等值电路二、实验原理（1）二端口网络是电路技术中广泛使用的一种电路形式。就二端口网络的外部性能来说，重要的问题是要找出它的两个端口（通常也就是称为输入端和输出端）处的电压和电流之间的相互关系，这种相互关系可以由网络本身结构所决定的一些参数来表示。不管网络如何复杂，总可以通过实验的方法来得到这些参数，从而可以很方便的来比较不同的二端口网络在传递电能和信号方面的性能，以便评价它们的质量。（2）由图1分析可知二端口网络的基本方程是：U1=AU2-BI2I1=CU2-DI2式中A、B、C、D称为二端口网络的T参数。其数值的大小决定于网络本身的元件及结构。这些参数可以表征网络的全部特性。它们的物理概念可分别用以下的式子来说明：输出端开路：A=C=输出端短路：B=D=可见A是两个电压比值，是一个无量纲的量，B是短路转移阻抗；C是开路转移导纳，D是两个电流的比值，也是无量纲的。A、B、C、D四个参数中也只有三个是独立的，因为这个参数间具有如下关系：A·D-B·C=102'20'10'IUU02'20'10'IUI02'2'1'UIUSS02'2'1'UIISS1I2I12’U221’二端口网络U1图1如果是对称的二端口网络，则有A=D（3）由上述二端口网络的基本方程组可以看出，如果在输入端1-1'接以电源，而输出端2-2'处于开路和短路两种状态时，分别测出、、、、及则就可得出上述四个参数。但这种方法实验测试时需要在网络两端，即输入端和输出端同时进行测量电压和电流，这在某些实际情况下是不方便的。在一般情况下，我们常用在二端口网络的输入端及输出端分别进行测量的方法来测定这四个常数，把二端口网络的1-1'端接以电源，在2-2'端开路与短路的情况下，分别得到开路阻抗和短路阻抗。R01=再将电源接至2-2'端，在1-1'端开路和短路的情况下，又可得到：R02=同时由上四式可见：因此R01、R02、RS1、RS2中只有三个独立变量，如果是对称二端口网络就只有二个独立变量，此时R01=R02，RS1=RS2如果由实验已经求得开路和短路阻抗则很方便地算出二端口网络的T参数。（4）由上所述，无源二端口网络的外特性既然可以用三个参数来确定。那么只要找到一个由具有三个不同阻抗（或导纳）所组成的一个简单二端口网络。如果后者的参数与前者分别相同，则就可认为该两个二端口网络的外特性是完全相同了。由三个独立阻抗（或导纳）所组成的二端口网络只有两种形式。即T型电路和π型电路。如果给定了二端口网络的A参数，则无源二端口网络的T形等值电路及π形等值电路的三个参数可由下式求得：T形电路：π形电路：10'U20'U10'ISU1'SI1'SI2'DBUIURCAIIUS0,02'1'1'12'10'10'ABUIURCDIIUSSS0,01'2'2'21'20'20'DARRRRSS210201图2R1=R2=R3=R31=R12=BR23=实验需以下电阻，其参数如下（图2中两二端口等效）：R1=200Ω，R2=100Ω，R3=300Ω，R31=1.1KΩ，R12=367Ω，R23=550Ω精度全为1.0级，功率每只4W。三、实验仪器序号名称型号规格数量1可调直流稳压电源0—30V12数字万用表13数字直流毫安表0—500mA14二端口网络实验电路板1四、实验任务（1）按图3接好线路，固定U1=E=5伏，测量并记录2-2'端开路时及2-2'端短路时的各参数，记入表一。（2）由第一步测得的结果，计算出A、B、C、D。并验证AD-BC，然后计算等值T形电路的各电阻值。（3）图3中换成B网络。在1-1'端加电压U1=5伏，测量该等值电路的外特性，数据CA1CD1C11DB1AB1B2B2B’1B’R3R1R2双口网络A双口网络B1A2A2A’1A’R23R31R12mAmA+-+-U1+-U2I2I1A二端口网络E图3记入表二。并与步骤1相比较。（4）将电源移至2-2'端，固定U2=5伏。测量并记录1-1'端开路时及1-1'端短路时各参数，计算出R01、R02及RS1、RS2记入表三。并验证，并由此算出A、B、C、D记入表四。与步骤2所得结果相比较。表一E=5伏2-2'开路U10U20I10I20ACR0102-2'短路U1SU2SI1SI2SBDRS10表二E=＿＿＿＿伏2-2'开路U10U20I10I20ACR0102-2'短路U1SU2SI1SI2SBDRS10表三E=＿＿＿＿伏1-1'开路U10U20I10I20R0201-1'短路U1SU2SI1SI2SRS20表四计算R01R02RS1RS2R01/R02RS1/RS2ABCD五、思考题本实验可否用于交流双口网络的测定？原始数据记录210201SSRRRR表一E=5伏2-2'开路U10U20I10I20ACR0102-2'短路U1SU2SI1SI2SBDRS10表二E=＿＿＿＿伏2-2'开路U10U20I10I20ACR0102-2'短路U1SU2SI1SI2SBDRS10表三E=＿＿＿＿伏1-1'开路U10U20I10I20R0201-1'短路U1SU2SI1SI2SRS20表四计算R01R02RS1RS2R01/R02RS1/RS2ABCD教师签字：