电路分析：二端口网络

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1、v重重 点点1、二端口网络的有关基本概念、二端口网络的有关基本概念2、熟练计算二端口网络的四种参数矩阵、熟练计算二端口网络的四种参数矩阵3、掌握分析网络参数已知的二端口网络、掌握分析网络参数已知的二端口网络组成的复杂电路的分析方法组成的复杂电路的分析方法v 难难 点点1、掌握复杂网络的分析、掌握复杂网络的分析16-1 概述16-2 二端口网络参数16-3 网络参数之间的变换关系16-4 含二端口网络的电路分析16-5 典型二端口元件模型16-6 二端口网络的互联1N端网络端网络 如果一个网络有如果一个网络有N个端子向外接个端子向外接出，在分析中又并不关心电路的内部出，在分析中又并不关心电路的内

2、部结构及内部各个支路的情况，而只讨结构及内部各个支路的情况，而只讨论外电路的状态与变化时，称该网络论外电路的状态与变化时，称该网络为为N端网络。端网络。2N端口网络端口网络 如果一个网络有如果一个网络有2N个端子向外个端子向外接出，这接出，这2N个端子又个端子又成对出现成对出现，即，即端口处的端口处的输入电流等于输出电流输入电流等于输出电流时，时，该网络可以视为一个该网络可以视为一个N端口网络。端口网络。1、通过定义及计算方法求二端口网络、通过定义及计算方法求二端口网络的各种参数矩阵；（正向求解）的各种参数矩阵；（正向求解）2、已知复杂网络中二端口网络的参数、已知复杂网络中二端口网络的参数矩阵

3、通过模块化的思想将复杂网络等效矩阵通过模块化的思想将复杂网络等效成为简单的单口网络及二端口网络的组成为简单的单口网络及二端口网络的组合，得出电路的解。合，得出电路的解。（反向求解）（反向求解）1二端口网络中不含独立源及附加电二端口网络中不含独立源及附加电源，也就是说动态元件的初始状态为零；源，也就是说动态元件的初始状态为零；2二端口网络中的元件均为线性无源二端口网络中的元件均为线性无源非时变元件；非时变元件；3在分析中一般使用拉氏变换或相量在分析中一般使用拉氏变换或相量法进行。法进行。1变量变量 对于二端口网络，在对于二端口网络，在U1(s)、U2(s)、I1(s)、I2(s)中任选其中两个作

4、变量，其中任选其中两个作变量，其余两个可用这两个自变量来表示。余两个可用这两个自变量来表示。2方程方程 线性方程组线性方程组16-2 二端口网络的参数二端口网络的参数在本章的二端口网络参数中，均用以下在本章的二端口网络参数中，均用以下参考方向参考方向:(各端口均为各端口均为)I1(s)I2(s)+U1(s)U2(s)_ _ 线性 无源 非时变 二端口 网络 1、对应的方程、对应的方程 以以I1(s)、I2(s)为自变量，即激励为自变量，即激励 方程的矩阵式：方程的矩阵式：)()()()()()()()()()(22212122121111sIsZsIsZsUsIsZsIsZsU)()()()(

5、)()()()(212221121121sIsIsZsZsZsZsUsU2、开路阻抗矩阵、开路阻抗矩阵3、参数矩阵的求取、参数矩阵的求取)()()()(22211211sZsZsZsZZ0)(21120)(111122)()()()()()(sIsIsIsUsZsIsUsZ，0)(22220)(122111)()()()()()(sIsIsIsUsZsIsUsZ，4、方程的矩阵形式、方程的矩阵形式 其中其中5、参数矩阵的特性、参数矩阵的特性 当二端口网络为线性非时变，且不含受当二端口网络为线性非时变，且不含受控源时，控源时，)()()()(2121sIsIsUsUI(s)U(s)，I(s)Z(

6、s)U(s)2112ZZ1、对应的方程、对应的方程 以以U1(s)、U2(s)为变量，即激励为变量，即激励 方程的矩阵式：方程的矩阵式：)()()()()()()()()()(22212122121111sUsysUsysIsUsysUsysI)()()()()()()()(212221121121sUsUsysysysysIsI2、短路导纳矩阵、短路导纳矩阵3、参数矩阵的求取、参数矩阵的求取)()()()(22211211sysysysyY0)(12210)(111122)()()()()()(sUsUsUsIsysUsIsy，0)(22220)(212111)()()()()()(sUsU

7、sUsIsysUsIsy，4、方程的矩阵形式、方程的矩阵形式 其中其中5、参数矩阵的特性、参数矩阵的特性 当二端口网络为线性非时变，且不含受当二端口网络为线性非时变，且不含受控源时，控源时，)()()()(2121sIsIsUsUI(s)U(s)，U(s)Y(s)I(s)2112yy1、对应的方程、对应的方程 以以I1(s)、U2(s)为变量，即激励为变量，即激励 方程的矩阵式：方程的矩阵式：)()()()()()()()()()(22212122121111sUshsIshsIsUshsIshsU)()()()()()()()(212221121121sUsIshshshshsIsU2、混合

8、参数矩阵、混合参数矩阵3、参数矩阵的求取、参数矩阵的求取)()()()(22211211shshshshH0)(12210)(111122)()()()()()(sUsUsIsIshsIsUsh，0)(22220)(211211)()()()()()(sIsIsUsIshsUsUsh，4、当二端口网络为线性非时变，且不、当二端口网络为线性非时变，且不含受控源时，含受控源时，5、注意：当以、注意：当以I1(s)、U2(s)为变量时，为变量时，得到的参数矩阵为逆混合参数矩阵得到的参数矩阵为逆混合参数矩阵H 2112hh1、对应的方程、对应的方程 以以U2(s)、I2(s)为变量，即激励为变量，即激

9、励 方程的矩阵式：方程的矩阵式：)()()()()()()()()()(221221sIsDsUsCsIsIsBsUsAsU)()()()()()()()(2211sIsUsDsCsBsAsIsU2、传输参数矩阵、传输参数矩阵3、参数矩阵的求取、参数矩阵的求取)()()()(sDsCsBsAT0)(210)(2122)()()()()()(sIsIsUsIsCsUsUsA，0)(210)(2222)()()()()()(sUsUsIsIsDsIsUsB，4、当二端口网络为线性非时变，且不、当二端口网络为线性非时变，且不含受控源时，含受控源时，AD-BC=1。5、网络对称时，、网络对称时，A=D

10、。6、注意：当以、注意：当以U1(s)、I1(s)为变量时，为变量时，得到的参数矩阵为逆传输参数矩阵得到的参数矩阵为逆传输参数矩阵T。16-3 网络参数之间的变换网络参数之间的变换例如，求下图中的例如，求下图中的Y：一、方法一一、方法一方程的变换方程的变换由（由（2）式得：）式得：I1(s)sL I2(s)+U1(s)R U2(s)_ IR(s)gU1(s)_)()()()(1111sgURsUsIsI)()()()(1112sUsLRsUsIsU)(1)()11()()()()(211121sUsLsURsLRsUsLsUsLsUsI列写电路方程列写电路方程)(1)()1()(1)()11(

11、)()()(2121112sUsLsUsLgsUsLsURsLRsUsgUsIsLsLgsLsLRsysysysy11111)()()()(22211211Y代入（代入（1）式可得）式可得因此，得解：因此，得解：二、方法二二、方法二直接查表直接查表ZYHTZYHT22211211ZZZZYYYYYYYY112112222222212212121HHHHHHHCDCCCAT1ZZZZZZZZ1121122222211211YYYY1111211112111HHHHHHHBABBBDT12222212212221ZZZZZZZ1111211112111YYYYYYY22211211HHHHDCDD

12、DBT12122212121111ZZZZZZZ2111212121221YYYYYYY2121222111211HHHHHHHDCBA16-4 含二端口网络的电路分析含二端口网络的电路分析一、无端接的二端口网络一、无端接的二端口网络1、转移电压比、转移电压比因网络无端接，因网络无端接，I2=0代入电路方程。得代入电路方程。得所以，转移电压比为：所以，转移电压比为：下面的结论以此类推。下面的结论以此类推。I1(s)I2(s)+U1(s)U2(s)_ _ N)()()()()()(12121111sIsZsUsIsZsU)()()()()()(2221112112sYsYsZsZsUsU2、转移

13、电流比：、转移电流比：3、转移导纳：、转移导纳：4、转移阻抗：、转移阻抗：)()()()()()(1121222112sYsYsZsZsIsI)()()(2112sYsUsI)()()(2112sZsIsU二、仅具端接电阻的二端口网络二、仅具端接电阻的二端口网络1、转移导纳、转移导纳消去消去U2(s)，可得转移导纳：，可得转移导纳：I1(s)I2(s)+U1(s)U2(s)R2 _ _ N )()()()()()()(1222221212sIRsUsUsYsUsYsI2212122122112)(1)(1)()()()(RsYsYRsYRsYsUsI2、转移导纳、转移导纳消去消去I2(s)，可

14、得转移导纳：，可得转移导纳：3、转移电压比、转移电压比消去消去I1(s)和 I2(s)，可得转移电压比，可得转移电压比 )()()()()()()(1222221212sIRsUsIsZsIsZsU)()()()(22221212sZRsZRsIsU )()()()()()()()()()()()(12222212122121111sIRsUsIsZsIsZsUsUsYsUsYsI)()()()()()()(21122221121212sZsZsZRsZsZRsUsU3、转移电流比、转移电流比消去消去U1(s)和U2(s)，可得转移电流比，可得转移电流比 )()()()()()()()()()

15、()()(12222212122121111sIRsUsIsZsIsZsUsUsYsUsYsI)()()()()()()(21122221121212sZsZsZRsZsZRsUsU三、两端均具端接的二端口网络三、两端均具端接的二端口网络 I1(s)R1 +I2(s)+U1(s)US(s)R2 _ US(s)_ _ _ N)()()()()()()()()()(22212122121111sIsZsIsZsUsIsZsIsZsU )()()()()()()(2211sIsZsUsIsZsUsULSS端接伏安端接伏安约束关系约束关系网络拓扑网络拓扑约束关系约束关系1、输入阻抗、输入阻抗2、T等效

16、等效3、转移电压比、转移电压比4、转移电流比、转移电流比)()(|)()()()()()(221122211211sZsZsZsZsZsZsZsZZZLLLiZ)()(|)()()()()(11221121sZsZsZsZZUsZsZsZUSSeqSSocZ，|)()()()(112112ZsZsZsZsZUUALLu)()()(222112sZsZsZIIALi16-5 典型的二端口元件典型的二端口元件一、正阻抗变换器一、正阻抗变换器PICnn100Tu定义定义u阻抗变换作用阻抗变换作用221ZnZ u实现实现可以用理想变压器实现可以用理想变压器实现二、负阻抗变换器二、负阻抗变换器NICk0

17、01Tu定义：电流反向型定义：电流反向型 电压反向型电压反向型u阻抗变换作用：电流反向型阻抗变换作用：电流反向型 电压反向型电压反向型u说明说明可用可用NIC实现负电阻、负电容及负电感实现负电阻、负电容及负电感100kT211ZkZ21kZZ三、回转器三、回转器u定义：定义：或或u符号符号注意：回转箭头由右到左时，电路方程为注意：回转箭头由右到左时，电路方程为 I1(s)r I2(s)+U1(s)U2(s)_ _ 00rrZ00ggY)()(00)()(2121sIsIrrsUsUu阻抗变换作用阻抗变换作用当当 时，时，当当 时，时，可见，回转器可将输出端口所接的电容可见，回转器可将输出端口所接的电容（电感）变换成为输入端口的电感（电容）。（电感）变换成为输入端口的电感（电容）。I1(s)I2(s)I1(s)+U1(s)U2(s)Z2 U1(s)Z1 _ _ _ sCZ12sCrZ)(21sLZ 2sLrZ)(2116-6 二端口网络的互联二端口网络的互联一、串联一、串联 NA NB BAZZZ二、并联二、并联 NA NB BAYYY三、级联三、级联 NA NB BATTT四、串并联四、串并联 NA NB BAHHH五、并串联五、并串联 NA NB BAHHH ZA1ZA2ZA3ZB1ZB1ZB1NANB ZA1ZB1ZB1ZB1NANB六、例题六、例题