电路基础第八章二端口网络ppt课件

《电路基础第八章二端口网络ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电路基础第八章二端口网络ppt课件（40页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、西安电子科技大学电路与系统多媒体室制作点击目录 ，进入相关章节 8.1 二端口网络的方程与参数 一、Z参数方程和Y参数方程 二、A参数方程 三、H参数方程 四、各种参数之间的关系 8.2 二端口网络的网络函数 一、用Z参数表示网络函数 二、用A参数表示网络函数 三、特性阻抗 8.3 二端口网络的等效 一、二端口网络的Z参数等效电路 二、二端口网络的Y参数等效电路 8.4 二端口网络的级联 下一页前一页第 8-1 页退出本章西安电子科技大学电路与系统多媒体室制作回本章目录下一页前一页第 8-2 页二端电路12三端电路123四端电路1234n端电路123n 显然，二端电路的两个端子满足端口条件，故

2、又常称为一端口电路或单口电路。端口(port)的概念：电路中与外电路相连的某两个端子(如端子k，k)，假设在恣意时辰t，流入端子k的电流ik恒等于流出另一端子k的电流ik，那么称这一对端子为一个端口。端口电流的关系：ik=ik,称为端口条件 t 前面讨论的互感元件和理想变压器，由于初级和次级均满足端口条件，故称为二端口元件或双口元件。实践的电路通常比较复杂，除运用二端元件外，还广泛运用多端子器件，如集成电路。这种电路称为多端电路。西安电子科技大学电路与系统多媒体室制作回本章目录下一页前一页第 8-3 页 二端口电路或双口电路(two-port circuit)是研讨多端电路的根底。本章重点引见

3、描画二端口电路特性的方法。1921年波里森(Brisig)首先提出二端口电路的概念，指出：一个由线性元件组成的二端口电路，不论其内部参数和构造如何，总可以用一组方程描画其外部特性。他的这种黑箱方法目前已运用于许多领域。西安电子科技大学电路与系统多媒体室制作回本章目录下一页前一页第 8-4 页二端口电路N1U2U1I2I信号源负载左端口常接信号源，称为输入口(或入口；右端口常接负载，称为输出口。我们商定：N中不含独立源。端口电压电流对N取关联方向。有四个端口变量2211IUIU、假设任选两个作自变量，另两个作因变量，那么可列出描画双口电路端口VAR的6组不同的方程 第一种组合第二种组合第三种组合

4、第四种组合第五种组合第六种组合222121221211112121,IzIzUIzIzUUUII应变量自变量222121221211112121,UyUyIUyUyIIIUU应变量自变量)()(,222221121221111122IaUaIIaUaUIUIU应变量自变量)()(,122121211211122211IbUbIIbUbUIUIU应变量自变量222121221211112121,UhIhIUhIhUIUUI应变量自变量222121221211112121,IgUgUIgUgIUIIU应变量自变量图示二端口电路。西安电子科技大学电路与系统多媒体室制作回本章目录下一页前一页第 8-5

5、 页一、Z参数方程和Y参数方程1、开路参数二端口电路N1U2U1I2I1I2I选 和 为自变量,以 和 为因变量描画端口VAR，为此，端口外加电流源。1I2I1U2U由叠加原理有22212122121111IzIzUIzIzU称二端口电路N的Z方程z11、z12、z21、z22称Z参数。Z方程写成矩阵方式212221121121IIzzzzUU矩阵Z=称为z矩阵。22211211zzzz1Z方程西安电子科技大学电路与系统多媒体室制作回本章目录下一页前一页第 8-6 页由 Z方程知，011112IIUz出口开路时的输入阻抗012212IIUz出口开路时的转移阻抗021121IIUz入口开路时的转

6、移阻抗022221IIUz入口开路时的输出阻抗故，常称为开路阻抗参数。2Z参数的物理意义：22212122121111IzIzUIzIzU 假设有 z12=z21，那么称该二端口电路为互易电路。不含受控源的无源电路一定是互易电路。互易电路只需三个独立参数。假设有 z12=z21，z11=z22，那么称该二端口电路为(电气)对称电路。对称电路只需两个独立参数。西安电子科技大学电路与系统多媒体室制作回本章目录下一页前一页第 8-7 页构造对称电路一定是电气对称的，反之，那么不一定。例，如下两图均为构造对称的，显然也是电气对称的。2232335335Z8/158/98/98/15Z例，如以下图的构造

7、不对称，但电气对称。1224123126612Z西安电子科技大学电路与系统多媒体室制作回本章目录下一页前一页第 8-8 页例1 如图电路求其Z参数矩阵。1U2U1I2I1IRbReRc解 列KVL方程212111)()(IRIRRIIRIRUeebeb2121122)()()()(IRRIRRIIRIIRUecceecz参数矩阵为ecceeebRRRRRRRZZ参数的求解方法有两种(1)直接列Z方程并写成规范方式；(2)利用物理意义。西安电子科技大学电路与系统多媒体室制作回本章目录下一页前一页第 8-9 页1U2U1I2IZ1Z2Z31I=0解 用物理含义求，比较简单。端口1加电流源，端口2开

8、路。先求z21。132113IZZZZI3I132113332IZZZZZIZU32113012212ZZZZZIUzI该电路是互易的，故z12=z21。例2 如图电路求其Z参数中的z21、z12和z11。012212IIUz32132101111)(2ZZZZZZIUzI西安电子科技大学电路与系统多媒体室制作回本章目录下一页前一页第 8-10 页例3 如图电路，知US=15V,RS=2，N的z参数矩阵4337Z，假设RL=2，求U2及二端口电路吸收的功率。解列二端口电路的Z方程，得 U1=7I1+3I2 (1)U2=3I1+4I2 (2)列出输入口KVL方程，有 US=2I1+U1 (3)对

9、RL，由欧姆定律得 U2=-2I2 (4)(1)代入(3)及(2)代入(4)并整理得 9I1+3I2=US=15 3I1+6I2=0解得 I1=2A，I2=-1A代入(1)(4)得U1=11V，U2=2VPN=U1 I1+U2 I2=112+2(-1)=20 W NUSRSU1U2I1I2RL西安电子科技大学电路与系统多媒体室制作回本章目录下一页前一页第 8-11 页2、短路参数1Y方程二端口电路N1U2U1I2I选 和 为自变量，以 和 为因变量描画端口VAR，为此，端口外加电压源。1I2I1U2U1U2U由叠加原理有22212122121111UyUyIUyUyI称二端口电路N的Y方程y1

10、1、y12、y21、y22称Y参数。Y方程写成矩阵方式212221121121UUyyyyII矩阵Y=称为Y矩阵。22211211yyyy西安电子科技大学电路与系统多媒体室制作回本章目录下一页前一页第 8-12 页2Y参数的物理意义：22212122121111UyUyIUyUyI由 Y方程知，011112UUIy出口短路时的输入导纳012212UUIy出口短路时的转移导纳021121UUIy入口短路时的转移导纳022221UUIy入口短路时的输出导纳故，常称为短路导纳参数。西安电子科技大学电路与系统多媒体室制作回本章目录下一页前一页第 8-13 页假设二端口电路为互易电路，那么有 y12=y

11、21 假设二端口电路为对称电路，那么有 y12=y21，y11=y22。Y=Z 1，即，即211222111121122212221121122211211,zzzzzzzzzzzzyyyyzzzzz3Y矩阵与Z矩阵的关系：西安电子科技大学电路与系统多媒体室制作回本章目录下一页前一页第 8-14 页二、A参数方程1A方程或传输方程当研讨信号从输入口到输出口传输的有关问题时，以输出端 和 作为自变量，以 和 作因变量比较方便。由Z方程可解得1I2I1U2U)(1)(|221222211221221111IzzUzIIzZUzzU式中，|Z|=z11z22 z12z21将上式的各系数分别记为a11

12、、a12、a21 和 a22，称为电路的A参数，也称为传输参数(transmission parameters)。从而得A方程。1、A参数西安电子科技大学电路与系统多媒体室制作回本章目录下一页前一页第 8-15 页)()(22222112122111IaUaIIaUaUA方程中之所以写成-，是由于 的参考方向规定为流入电路，而用A方程分析问题时，以 流出电路比较方便。2I2I2IA参数矩阵传输参数矩阵为22211211aaaaAA方程为西安电子科技大学电路与系统多媒体室制作回本章目录下一页前一页第 8-16 页2A参数的物理意义：)()(22222112122111IaUaIIaUaU由 A方

13、程知，021112IUUa出口开路时的电压增益021212IUIa出口开路时的转移导纳021122UIUa出口短路时的转移阻抗021222UIIa出口短路时的电流增益对于互易电路，A参数满足A=a11 a22-a12 a21=1。假设为对称电路，那么有 A=1，a11=a22。西安电子科技大学电路与系统多媒体室制作回本章目录下一页前一页第 8-17 页例1 如图电路求其A参数矩阵。解法一：根据物理意义1U2U1I2IRCj1CRjCjCjRUUaI111021112CjICjIUIaI110212112RIIRIUaU11021122111021222IIIIaU1)()(1SCjRCRjAA

14、参数的常用求法有(1)利用物理意义；(2)由其他方程推出A方程。西安电子科技大学电路与系统多媒体室制作回本章目录下一页前一页第 8-18 页2121221211111)(11)1()(1ICjICjIICjUICjICjRIICjIRU由第二个方程得)(221IUCjI代入第一个方程得)()1(221IRUCRjU故解法二：先列Z方程，再转换为A方程1U2U1I2IRCj11(S)(1CjRCRjA西安电子科技大学电路与系统多媒体室制作回本章目录下一页前一页第 8-19 页RL=？，其上获得最大功率？PLmax=?例2 如图电路，US=10V，N中不含独立源，N的传输参数矩阵为5.2S5.08

15、2A解对除RL之外的电路进展戴维南等效，用外加电流源法求端口2的伏安关系：列二端口电路的A方程，得 US=2U2+8(-I2)故 U2=5+4 I2所以UOC=5V，R0=4因此 RL=R0=4 时 WRUPOCL1625402maxNUSRLU2I2西安电子科技大学电路与系统多媒体室制作回本章目录下一页前一页第 8-20 页1B方程或反向传输方程2、B参数以 和 作为自变量，以 和 作因变量，那么有方程1I2I1U2U)()(12212121121112IbUbIIbUbU称反向传输方程或B方程22211211bbbbB称为反向传输矩阵留意：B A-1对于互易电路，B参数满足 B=b11 b

16、22-b12 b21=1。假设为对称电路，那么有 B=1，b11=b22。实践中很少用。西安电子科技大学电路与系统多媒体室制作回本章目录下一页前一页第 8-21 页三、H参数方程1、H参数1H方程或混合参数方程在分析晶体管低频电路时，常以 、为自变量，而以 、为因变量，其方程称为混合参数方程或H方程。即1I2I1U2U22212122121111UhIhIUhIhU22211211hhhhH称为混合参数矩阵西安电子科技大学电路与系统多媒体室制作回本章目录下一页前一页第 8-22 页2H参数的物理意义：由 H方程知，011112UIUh出口短路时的输入阻抗012212UIIh出口短路时的电流增益

17、021121IUUh入口开路时的反向电压增益022221IUIh入口开路时的输出导纳22212122121111UhIhIUhIhU什么都有，故常称为混合参数。对于互易电路，H参数满足 h12=-h21。假设为对称电路，那么有 h=h11 h22-h12 h21=1，h12=-h21。西安电子科技大学电路与系统多媒体室制作回本章目录下一页前一页第 8-23 页2、G参数以 和 作为自变量，以 和 作因变量，那么有方程1I2I1U2U22212122121111IgUgUIgUgI称二端口电路的G方程22211211ggggG也称为混合矩阵G=H-1对于互易电路，G参数满足 g12=-g21。假

18、设为对称电路，那么有 g=g11 g22-g12 g21=1，g12=-g21。实践中很少用。西安电子科技大学电路与系统多媒体室制作回本章目录下一页前一页第 8-24 页 上面引见了描画二端口电路的6种类型的方程和参数。即，同一电路可以用不同的方程和参数描画。因此，这6种方程和参数之间存在着确定的关系。P307,表8.1列出它们之间的相互关系。四、各种参数之间的关系留意：并非每个二端口电路都存在这6种参数，有些电路只存在其中某几种。西安电子科技大学电路与系统多媒体室制作回本章目录下一页前一页第 8-25 页四、各种参数之间的关系11z12z21z22z22yY12yY21yY11yY1121a

19、a21Aa211a2221aa22Hh1222hh2122hh221h22zZ12zZ21zZ11zZ11y12y21y22y2212aa12Aa121a1112aa111h1211hh2111hh11Hh1121zz21Zz211z2221zz2221yy211y21Yy1121yy11a12a21a22a21Hh1121hh2221hh211h22Zz1222zz2122zz221z111y1211yy2111yy11Yy1222aa22Aa221a2122aa11h12h21h22h Z参数Y参数A参数H参数Z参数 Y参数 A参数 H参数 西安电子科技大学电路与系统多媒体室制作将呼应相量

20、与鼓励相量的比值定义为电路的网络函数：FYjH 如下图的二端口电路，在呼应与鼓励之间的关系中，有几个典型的网络函数，它们表征了电路的重要特性。N1I2I1USU2ULZSZ1输入阻抗 ，或输入导纳11IUZin11UIYin2电压放大倍数 ，或12UUKuSuSUUK23电流放大倍数 12IIKi4输出阻抗 ，或输出导纳22IUZout22UIYout回本章目录下一页前一页第 8-26 页 只需知道二端口网络的任何一种参数，都可列出相应的方程，求出所需的网络函数。西安电子科技大学电路与系统多媒体室制作回本章目录下一页前一页第 8-27 页一、用Z参数表示网络函数N1I2I1USU2ULZSZ2

21、2212122121111IzIzUIzIzUZ参数方程为：输入输出端口的约束方程为：2211IZUIZUULSS由上述四个方程即可求出用Z参数表示的任何一种网络函数1.输入阻抗22112221121111 zZZzZzZzzzIUZLLLin西安电子科技大学电路与系统多媒体室制作回本章目录下一页前一页第 8-28 页输入导纳为输入阻抗的倒数LLinZzZzZUIY112211 2.电压放大倍数LLuZzZZzUUK112112 LSSLinSinuSuSuSZzZZzZZzZZZKUUKUUK11222112 西安电子科技大学电路与系统多媒体室制作回本章目录下一页前一页第 8-29 页3.电

22、流放大倍数 222112zZzIIKLi4.输出阻抗SSoutZZzZIUZ112222z SSoutZzZZzUIY221122 输出导纳为输出阻抗的倒数西安电子科技大学电路与系统多媒体室制作回本章目录下一页前一页第 8-30 页二、用A参数表示网络函数N1I2I1USU2ULZSZ22222112122111IaUaIIaUaUA参数方程为：输入输出端口的约束方程为：2211IZUIZUULSS由上述四个方程即可求出用A参数表示的任何一种网络函数1.输入阻抗2221121122222112221111aZaaZaaIUaaIUaIUZLLin西安电子科技大学电路与系统多媒体室制作回本章目录

23、下一页前一页第 8-31 页2.电压放大倍数121112aZaZUUKLLu3.电流放大倍数 LiZaaIIK21221214.输出阻抗1121122222aZaaZaIUZSSout西安电子科技大学电路与系统多媒体室制作回本章目录下一页前一页第 8-32 页三、特性阻抗 接有电源和负载的二端口电路，假设输出口接负载 时，输入阻抗 ；而当输入口接阻抗 时，恰有 ，那么称 和 分别为二端口网络输入口和输出口的特性阻抗characteristic impedance2cLZZ 1cinZZ1cSZZ 2coutZZ1cZ2cZN1cinZZ2cLZZ N2coutZZ1cSZZ 西安电子科技大学电

24、路与系统多媒体室制作根据输入阻抗、输出阻抗和A参数的关系，得1222211221122211211cccLLinZaZaaZaaZaaZaZ2111211212211211222cccSSoutZaZaaZaaZaaZaZ联立求解，得222112111aaaaZc112112222aaaaZc回本章目录下一页前一页第 8-33 页 和 是特定条件下的输入阻抗和输出阻抗、它们只与电路的参数有关，与负载、信号源内阻抗都无关，因此 和可表征电路本身的特性。假设满足 ，称输入口匹配；假设满足 ，称输出口匹配；假设既满足 ，又满足 ，称二端口网络全匹配。1cZ2cZ1cZ2cZ1cSZZ 2cLZZ 1

25、cSZZ 2cLZZ 西安电子科技大学电路与系统多媒体室制作回本章目录下一页前一页第 8-34 页1、含独立源二端口网络的等效二端口电路N(含独立源)1U2U1I2I1I2I对于如图含源电路，选 和 为自变量，以 和 为因变量描画端口VAR，为此，端口外加电流源。1I2I1U2U 根据电路的线性性质，端口电压看作是鼓励电流源 、和N内独立源分别作用的叠加。2I1I1当仅由 作用时(=0，电路N内部独立源均为零)，根据齐次定理有1I2I121)1(2111)1(1IzUIzU2当仅由 作用时(=0，电路N内部独立源均为零)，根据齐次定理有1I2I222)2(2212)2(1IzUIzU一、二端口

26、网络的Z参数等效电路西安电子科技大学电路与系统多媒体室制作回本章目录下一页前一页第 8-35 页根据叠加定理得2222121212121111OCOCUIzIzUUIzIzU等效电路为1I2I1U2U1OCU2OCU212Iz121Izz11z22可看作是戴维南定理在二端口电路中的推行。类似地，用其它方程也可以作出相应的等效电路。3当仅由电路N内部的独立源作用时，入口、出口均开路，有2)3(21)3(1OCOCUUUU西安电子科技大学电路与系统多媒体室制作回本章目录下一页前一页第 8-36 页2、不含独立源二端口电路的等效相当于前面0,021OCOCUU22212122121111IzIzUI

27、zIzU1I2I1U2U212Iz121Izz11z22将上述方程改写1122121122122222112112111)()()()()(IzzIIzIzzUIIzIzzU1I2I1U2Uz12z11-z12z22-z1211221)(Izz 假设z12=z21，那么电路变成含有3个阻抗的T形等效电路。西安电子科技大学电路与系统多媒体室制作回本章目录下一页前一页第 8-37 页级联是信号传输系统中最常见的联接方式，如图。二端口电路的联接方式有：级联(链接)、串联、并联、串并联、并串联等。一、级联NaNbaUU11aII1122IIb22UUbbaUU12aI2bI1设子电路Na和Nb的传输矩

28、阵分别为Aa和Ab，那么其传输方程为bbbbbaaaaaIUIUIUIU22112211,AA22222211221111IUIUIUIUIUIUIUbabbbabbaaaaaaAAAAAAA故 A=Aa Ab西安电子科技大学电路与系统多媒体室制作回本章目录下一页前一页第 8-38 页二、串联和并联1串联：NaNb假设子电路Na和Nb都满足端口条件，那么有Z=Za+Zb2并联：假设子电路Na和Nb都满足端口条件，那么有Y=Ya+YbNaNb西安电子科技大学电路与系统多媒体室制作回本章目录下一页前一页第 8-39 页3串并联：NaNb假设子电路Na和Nb都满足端口条件，那么有H=Ha+Hb4并串联：假设子电路Na和Nb都满足端口条件，那么有G=Ga+GbNaNb西安电子科技大学电路与系统多媒体室制作回本章目录下一页前一页第 8-40 页如图，上面22136231131Z82252Z下面1283311ZZ2257557Z显然，Z Z1+Z2，由于不满足端口条件。由于串、并联需验证端口条件，满足才干利用。因此实践中运用较少。例：