端口网络参数及等效电路.ppt

作 业,13-3(a)13-4 13-10(c,d)13-20,13.1 二端口网络概述,其中11 端口称为输入端口，22 端口称为输出端口。在输入端口处加上激励，在输出端口处产生响应,如图所示的四端网络，如果满足，则称该网络为二端口网络,二端口网络,二端口是四端网络，但四端网络不一定是二端口网络,阻抗方程和Z参数,取 作自变量，取 为因变量,记为：,Z参数：,一、阻抗方程和Z参数,一、阻抗方程和Z参数,注意：讨论二端网络的网络方程式，其端口上电压、电流 的参考方向必须向内关联!,互易二端口满足：Z12=Z21,一、阻抗方程和Z参数,互易二端口网络：满足互易定理的二端口网络,对称二端口网络：如果将二端口网络的输入端口(端口11)与输出端口(端口22)对调后，其各端口电流、电压关系均 不改变，这种二端口网络称为对称二端口网络，这种网络 从联接结构看也是对称的,一、阻抗方程和Z参数,对称二端口满足：Z12=Z21,Z11=Z22,例：求如图所示二端口的Z参数,一、阻抗方程和Z参数,导纳方程和Y参数,取 作自变量，取 为因变量,记为：,二、导纳方程和Y参数,Y参数：,可见：Y参数又称为短路导纳参数,互易二端口满足：Y12=Y21,对称二端口满足：Y12=Y21,Y11=Y22,二、导纳方程和Y参数,例：求如图所示二端口的Y参数,二、导纳方程和Y参数,二、导纳方程和Y参数,例：求如图所示二端口的Y参数,13.2 二端口网络方程和参数,一、阻抗方程和Z参数二、导纳方程和Y参数三、混合方程和H参数四、传输方程和T参数,三、混合方程和H参数,混合方程和H参数,取 作自变量，取 为因变量,记 为混合参数矩阵,三、混合方程和H参数,H参数也可用实验法测试得到：,电流比,三、混合方程和H参数,H参数也可用实验法测试得到：,电流比,具有导纳的量纲,三、混合方程和H参数,互易二端口满足：H12=-H21,对称二端口满足：H12=-H21,H11H22-H12H21=1,三、混合方程和H参数,例：求如图所示二端口的H参数,三、混合方程和H参数,例：图示为晶体管在小信号条件下的简化等效电路，求H参数,四、传输方程和T参数,传输方程和T参数,取 作自变量，取 为因变量,记 为传输参数矩阵,四、传输方程和T参数,网络的级连,互易二端口满足：AD-BC=1,对称二端口满足：AD BC=1,A=D,T参数也可利用实验法测试得到（略）,四、传输方程和T参数,选用二端口网络何种参数要看实际需要。如分析晶体管等效电路常用H参数和Y参数；分析电力系统级联网络则常用T参数。选择的原则在于：便于分析和易于实际测量,例：已知，求T参数,四、传输方程和T参数,解：由(2)式：,将(3)式代入(1)式得：,例：求如图所示二端口的H和T参数,四、传输方程和T参数,13.2 二端口网络方程和参数,第13章 二端口网络,13.1 二端口网络概述13.2 二端口网络的方程和参数13.3 二端口网络的等效电路13.4 二端口网络的网络函数13.5 二端口网络的特性阻抗与实验参数13.6 二端口网络的连接13.7 回转器,目 录,13.3 二端口网络的等效电路,任何复杂的无源线性一端口网络可以用一个等效阻抗表征它的外部特性；同理，任何给定的线性无源二端口网络也可找到一个最简单的二端口网络与之等效。,一、互易二端口网络的等效电路,互易二端口网络的等效电路,Z参数描述：,互易二端口网络的等效电路,等效电路：,一、互易二端口网络的等效电路,互易二端口网络的等效电路,Y参数描述：,一、互易二端口网络的等效电路,互易二端口网络的等效电路,等效电路：,一、互易二端口网络的等效电路,非互易二端口网络的等效电路,二、非互易二端口网络的等效电路,非互易二端口网络的等效电路,等效电路：,二、非互易二端口网络的等效电路,13.4 二端口网络的网络函数,二端口网络的网络函数,网络函数为网络的响应和激励之比。对正弦稳态二端口网络而言，网络函数为网络的响应相量和激励相量之比。网络函数分策动点函数和转移函数两大类。,单端接：只考虑电源内阻抗Zs或负载ZL时的情况。双端接：同时考虑电源内阻抗Zs和负载ZL时的情况。,无端接：当端口11外加输入电源且无内阻抗、端口22不接负载。,13.4 二端口网络的网络函数,在工程上大多数二端口网络如放大器、滤波器等都是在 输出端口接负载ZL，在输入端口接实际电压源(用电压源 与内阻抗ZS的串联支路表示)，如图所示:,13.4 二端口网络的网络函数,1.策动点函数（输入阻抗与输出阻抗）,输入阻抗 Zi（策动点阻抗）,此式表明：输入阻抗不仅与网络参数有关，还和负载阻抗有关。对于不同的网络，Zi与ZL的关系不同，故二端口网络具有变换阻抗的作用。,13.4 二端口网络的网络函数,1.策动点函数（输入阻抗与输出阻抗）,输出阻抗 Zo（策动点阻抗）,此式表明：输出阻抗不仅与网络参数有关，还和电源内阻有关。当然，输入阻抗和输出阻抗也可用其它参数表示。,13.4 二端口网络的网络函数,引入输入阻抗和输出阻抗后，图(a)可等效成图(b)或图(c)。,13.4 二端口网络的网络函数,根据转移函数的定义，二端口网络端口的转移函数有转移 阻抗、转移导纳、转移电压比、转移电流比，可用二端口 网络的参数(Z、Y、H或T参数)来表示,2.转移函数,13.4 二端口网络的网络函数,2.转移函数,无端接的,转移电压比,转移电流比,转移阻抗,转移导纳,13.4 二端口网络的网络函数,2.转移函数,单端接的,13.4 二端口网络的网络函数,2.转移函数,双端接的,思考题,例：已知二端口网络N的T参数，求ZL=?时可获得最大 平均功率，并求此Pmax值,当 时可获得最大平均功率，,13.5 二端口网络的特性阻抗与实验参数,一般情况下，,13.5 二端口网络的特性阻抗与实验参数,特性阻抗,得：,13.5 二端口网络的特性阻抗与实验参数,特性阻抗,在对称二端口网络中，若适当选择Zs、ZL的值，使它们满足：Zi=Zs=Zo=ZL=ZC，ZC称为对称二端口网络的特性阻抗（重复阻抗）,特性阻抗仅由二端口网络的本身参数来确定，与负载阻抗 ZL和电源内阻抗Zs无关,对称二端口网络的特性阻抗还可以运用实验方法获得:,时：,时：,13.5 二端口网络的特性阻抗与实验参数,例:求图示网路特性阻抗ZC。,例：求图示电路中的电流,13.5 二端口网络的特性阻抗与实验参数,解：本例题在第8章中已介绍，可采用戴维南定理求,在第8章中，利用开路、短路法求得等效阻抗,13.5 二端口网络的特性阻抗与实验参数,由电路结构可见，此时该电路中存在一个对称二端口网络。,利用特性阻抗的概念，可快捷地求出该电路的戴维南 等效阻抗,13.5 二端口网络的特性阻抗与实验参数,13.6 二端口网络的连接,如果把一个复杂的二端口网络看成是由若干个简单的二端口按某种方式连接而成，这将使得电路分析得到简化。,另一方面，在设计和实现一个复杂的二端口网络时，也可用简单的二端口网络作为“积木块”，把它们按一定的方式联接成具有所需特性的二端口网络。,一般说来，设计简单的部分电路并加以连接要比直接设计一个复杂的整体电路容易些。因此讨论二端口的连接问题非常重要。,13.6 二端口网络的连接,二端口网络的串联,满足串联的特点：端口电流相等；端口总电压为两子网络端口电压之和。,13.6 二端口网络的连接,二端口网络的并联,满足并联的特点：端口电压相等；端口总电流为两子网络端口电流之和。,13.6 二端口网络的连接,二端口网络的级联,注意：等效T参数是由级联二端口网络从左向右乘！,13.6 二端口网络的连接,二端口网络的串并联,13.6 二端口网络的连接,例：已知,求ZL=?时可获得最大 平均功率，并求此Pmax值,当ZL=50时可获最大平均功率，,13.6 二端口网络的连接,解：,13.6 二端口网络的连接,则,故当ZL=50时可获最大平均功率，,13.7 理想回转器,理想回转器（线性、非互易二端口网络）,一、电路模型及其方程,回转器是一种二端口元件，可以用晶体管或运算放大器的电路来实现。理想回转器的电路模型如图所示，图中箭头表示回转方向。,在图示参考方向下，理想回转器端口的伏安关系为：,r回转电阻 g回转电导,13.7 理想回转器,如果回转方向相反，,13.7 理想回转器,由端口方程，可作出回转器的等效电路：,13.7 理想回转器,功 率,既不储能也不耗能.,13.7 理想回转器,例：求Zi=?,阻抗倒换性质,13.7 理想回转器,解：,阻抗倒换性质,(端口2开路)，(端口1开路),(端口2短路)，(端口1短路),13.7 理想回转器,理想回转器具有把一个端口的电压（流）回转成另一个端口的电流（压）的功能。理想回转器的一个重要用途是将电感回转成电容，或反之。在微电子学中，常将集成电容回转成较难集成的电感。,理想回转器也具有变换阻抗的功能，但与理想变压器有着本质的区别。用两个回转器可实现一个理想变压器。,例：已知：，求：1.K断开时，输入阻抗Z11 2.K闭合时，输入阻抗Zab,13.7 理想回转器,解：1.K断开，利用阻抗倒换性质：,13.7 理想回转器,解：2.K闭合时：,对于回转器：,二端口网络参数Z、Y、H、T的列写.特性阻抗.回转器.,本 次 课 重 点,