二端口网络文件(PPT课件)

1第6章二端口网络6.1二端口网络的方程与参数6.2二端口网络的连接与等效6.3二端口网络的网络函数与特性阻抗返回21.理解二端口网络的概念。2.熟悉二端口网络的方程（Z、Y、H、T）及参数，能熟练地进行参数的计算。3.能对复杂的二端口网络进行分解，计算其网络参数。4.理解二端口网络等效的概念，掌握二端口网络的等效的计算方法。5.理解二端口网络的输入电阻、输出电阻及特性阻抗的定义，掌握其计算方法.学习目标36.1二端口网络的方程与参数6.1.1二端口网络的Z方程和Z参数Z方程是一组以二端口网络的电流İ1和İ2表征电压和的方程。二端口网络以电流İ1和İ2作为独立变量，电压和作为待求量，根据置换定理，二端口网络端口的外部电路总是可以用电流源替代，如图6-1(a)所示，替代后网络是线性的，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。端口电压和是电流İ1、İ2单独作用时所产生的电压之和，即1U2U1U2U1U2U4图6-1二端口网络的Z参数IZIZUIZIZU222221221211115上式还可以写成如下的矩阵形式：21212221121121IIIIUUZZZZZ参数矩阵称为其中Z22211211ZZZZZ如果二端口网络中的电流İ2和İ1相等，所产生的开路电压和也相等时，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。1U2U6Z11=U1İ1İ2=0Z21=U2İ1İ2=0Z12=U1İ2İ1=0Z22=U2İ2İ1=0Z11是输出端开路时，输入端的入端阻抗；Z21是输出端开路时，输出端对输入端的转移阻抗；Z12是输入端开路时，输入端对输出端的转移阻抗；Z22是输入端开路时，输出端的入端阻抗。Z参数的确定可通过输入端口、输出端口开路测量或计算确定：7例1：求图6-2所示二端口网络的开路阻抗矩阵Z。图6-2例1图解：首先求二端口网络的开路阻抗参数（Z参数）。令二端口网络的输出端口开路，则İ2=0，由图6-2可得8111321111U7263141U21URRURUI1133212U74313141URRRUUΩ132Ω426774Ω22126IU267IUZ10I110I1122Z所以9322121RRRUU313213R221212123212322U41UU41U1URURUI1令二端口网络的输入端口开路，则İ1=0，由图6-2可知10故二端口网络的开路阻抗矩阵Z为133132132267ZΩΩ132133322121133IUZIUZ220I220I11所以11图6-3二端口网络的Y参数6.1.2二端口网络的Y方程和Y参数Y方程是一组以二端口网络的电压和表征电流İ1和İ2的方程。二端口网络以电压和作为独立变量，电流İ1和İ2为待求量，仍采用上节的分析方法，根据置换定理，将二端口网络端口的外部电路用电压源替代，如图6-3(a)所示。1U2U1U2U12按照叠加定理，将图6-3(a)所示的网络，分解成仅含单个电压源的网络，如图6-3(b)、(c)所示，端口电流İ1和İ2是电压和单独作用时所产生的电流之和，即1U2U22212122121111UYUYIUYUYI参数矩阵称为其中Y22211211YYYYY上式称为二端口网络的Y参数方程，其矩阵形式为21212221121121UUYUUYYYYII13Y参数的确定可通过输入端口、输出端口短路测量或计算确定。Y11=İ1U1U2=00Y21=İ2U1U2=00Y11是输出端短路时，输入端的入端导纳；Y21是输出端短路时，输出端对输入端的转移导纳；Y12=İ1U2U1=00Y12是输入端短路时，输入端对输出端的转移导纳；Y22=İ2U2U1=00Y22是输入端短路时，输出端的入端导纳。14Y参数也可由其它参数转换而定。例如当Z参数已知时，由Z参数方程可知212221121121IIUUZZZZ对以上方程求逆，即可得Y参数方程21222112112112221121121UUYYYYUUIIZZZZzZZzZYYYY1121122212221121122211211zzZZZZZ15zZYzZYzZYzZY1122212112122211由此可知：当Y21=Y12时，二端口网络具有互易性；如果该网络还具有Y11=Y22的特点，则二端口网络是对称的。212221122211211ZZZZzZZZZ其中166.1.3二端口网络的T方程和T参数T方程是一组以二端口网络的输出端口电压和电流表征入口电压和电流İ1的方程，二端口网络以和İ2作为独立变量，、İ1为待求量。由Y参数方程可知:22212122121111UYUYIUYUYI则22111221211222112122212212211122121221IYYUYUYIY1UYYYIIY1YUYYYYUY2）（2U2I1U1U2U17BA2111212121122211212122YYDYyYYYYYY1YYC则221221)(D)(BIUCIIUAU上式称为二端口网络的T参数方程。A、B、C、D称为二端口网络的T参数，其中A、D无量纲；B具有阻抗性质，量纲为欧姆；C具有导纳的性质，量纲为西门子。令18由于、İ2是二端口网络出口一侧的物理量，、İ1是二端口网络入口一侧的物理量，所以又称为传输参数方程，也叫一般传输方程。T参数方程的矩阵形式为:222211IUTIUDCBAIU参数矩阵称为其中TDCBAT2U1U19T参数可以通过两个端口的开路和短路两种状态分析计算或测量获得：A=U1U2I2=0C=İ1U2I2=0B=U1-İ2U2=00D=I1-İ2U2=00A是输出端开路时，输入电压与输出电压的比值；C是输出端开路时，输入端对输出端的转移导纳；B是输出端短路时，输入端对输出端的转移阻抗；D是输出端短路时，输入电流与输出电流的比值。20对于互易二端口网络，AD–BC=1；如果二端口网络是对称的，则A=D。例2：试求图6-4所示二端口网络的T参数，并验证关系式：AD–BC=1。图6-4例2图21解：当二端口网络输出端口开路时，İ2=0，有2221112212212([1111U)]CLCCCCLUUCILCUCCLUU21211jjjjjjj)CLCCC(UICLC1UUA212210I21220I2122j所以令二端口网络输出端口短路，=0，有2U22LUCLLUUCILUI11112jjjjω)1(2111120U210U21LC1IIDLIUB22ωjω所以212221212CCLLCLCBCCCLLCLC1AD42124221BCAD故23H方程是一组以二端口网络的电流İ1和电压表征电压和电流İ2的方程，即以İ1和另一端口的电压为独立变量，和另一端口电流İ2作为待求量，方程的结构为:2221212121111UHIH2IUHIHU上式称为二端口网络的H参数方程。系数H11、H12、H21、H22称为二端口网络的H参数，其中H12、H21无量纲；H11具有阻抗性质，量纲为欧姆；H22具有导纳的性质，量纲为西门子。6.1.4二端口网络的H方程和H参数2U1U2U1U24由于H参数的量纲不完全相同，物理量具有混合之意，故也称为混合参数方程。H参数其矩阵形式为:21212221121121UIHUIHHHHIU参数矩阵称为HHHHHH22211211其中H参数可以通过二端口网络的出口短路和入口开路来分析计算或测量来确定。25H11=U1I1U2=0H12=U1U2I1=0H21=I2I1U2=0H22=I2U2I1=0H11是输出端短路时，输入端的入端阻抗。在晶体管电路中称为晶体管的输入电阻；H12是输入端开路时，输入与输出端的电压之比。在晶体管电路中称为晶体管的内部电压反馈系数或反向电压传输比；H21是输出端短路时，输出端与输入端电流之比。在晶体管电路中称为晶体管的电流放大倍数或电流增益。H22输入端开路时，输出端的入端导纳。在晶体管电路中称为晶体管的输出电导。266.2二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。两个或两个以上二端口网络的对应端口分别作串联连接称为二端口网络的串联，如图6-5所示。6.2.1二端口网络的串联27图6-5二端口网络串联根据基尔霍夫电压定理，图6-5串联的二端口网络的端口电压为2B2A21B1A1UUUUUU28其矩阵形式为B2B12AA121UUUUUU串联时参数的计算，采用Z参数方便。二端口网络NA、NB的Z参数方程的矩阵形式为21212221121121AAAAAAAAAAAZZZZZIIIIUU2B1BB2B1B22B21B12B11B2B1BIIIIUUZZZZZ29串联时，通过各二端口网络对应端口的是同一个电流，即İ1=İA1=İB1İ2=İA2=İB2B2B12AA121IIIIII或写成2121BA2B1BB2A1AAB2B12AA121II)(UUUUUIIIIIIUZZZZZ所以其中Z=ZA+ZB3022BA2221B21A12B12A11B11AZZZZZZZZZ即两个二端口网络串联的等效Z参数矩阵等于各二端口网络的矩阵ZA和ZB之和。同理，当n个二端口网络串联时，则复合后的二端口网络Z参数矩阵为Z=Z1+Z2+Z3+…+Zn316.2.2二端口网络的并联两个或两个以上二端口网络的对应端口分别作并联连接称为二端口网络的并联，如图6-6所示。二端口网络并联时参数的计算，采用Y参数方便。图6-6二端口网络并联32根据基尔霍夫电流定理，通过图6-6并联的二端口网络的电流为：2B2A21B1A1IIIIII其矩阵形式为：B2B12AA121IIIIII二端口网络NA、NB的Y参数方程的矩阵形式为21212221121121UUYYIAAAAAAAAAAAUYUYIY