《双口网络》PPT课件
合集下载
第十章 双口网络
第十章双口网络为了方便复杂电网络的分析、设计和调试，常将复杂电网络分解为若干简单的子网络。
双口网络是最常见的子网络，对于复杂电网络中的双口网络，通常更多关注的是其外部的电压、电流的约束关系，而不把注意力放在对双口网络内部的分析上。
本章以不含独立源，且电容、电感处于零状态的线性双口网络为研究对象，依次介绍了双口网络方程及参数、双口网络的互连、双口网络的开路阻抗和短路阻抗、对称双口网络的特性阻抗和双口网络的等效电路。
§10-1双口网络概述一般把具有2n个对外引出端子的网络称为2n端网络（2n-terminal network），如图10-1所示。
当一对端子如nn'满足端口条件(current relationship of port)，即由一个端子n 流入的电流能全部从另一个端子n'流出时，就称nn'这对端子为一个端口(port)。
如果图10-1所示的n对端子均满足端口条件，则称为n端口(n-port network)网络。
根据上述可知，一个四端网络的两对端子如果满足端口条件，则称为二端口网络或双口网络(two-port network)。
双口网络的电路符号如图10-2所示，习惯上把11'端称为输入端口(input port)，把22'端称为输出端口(output port)，通常也分别简称为入口和出口。
图10-1 2n端网络图10-2 双口网络的电路符号双口网络的电路符号并没有体现双口网络内部元件参数和结构，而是把双口网络视为一个满足端口上某种电压和电流关系的“黑箱子”。
即使对于某些内部元件参数和结构已知的双口网络，采用端口电压和电流关系即双口网络的外特性来描述其电性能也更有意义。
因为这样有利于双口网络输入、输出特性的讨论，特别是在分析含有集成电路元件的电路时更是如此。
一个双口网络的内部结构可能很简单，如图10-3所示，也可能很复杂。
对于复杂的双口网络可以适当分解为若干简单的双口网络来研究。
第五章双口网络
N1 N2
n
求双口网络的Y参数。
I1
I2a
a I1a
2
P
b 1'
2
N1 : N 2
解：
I1
Y11
U1
Y12
U2
I2 Y21 U1 Y22 U2
对于上图，
I1a
Y11
U1 Y12
U2
I2a Y21 U1 Y22 U2
联结1
. Ib
Y11
1
jL
jC
Y21U I21U20, I2U 1(gjC) Y21gjC
求 Y12、 Y22 ,
1 - 1 ' 短路，2 2 '加电压 U
，
2
求 I 1 、I 2
1
I1 U1
1'
2
C L
L g U1
I2 U2
2'
I1
Y11
U1
Y12
U2
222112112221121153双口网络的短路参数y1短路参数方程用端口电压来表示端口电流为端口2短接时端口1的入端导纳为端口2短接时12端的转移导纳11122122为端口1短接时21端的转移导纳为端口1短接时端口2的入端导纳11122122对于互易双口网络y12对于对称双口网络y11y参数都是短路情况下的导纳所以又称y参数为短路参数
U1 P
1'
. .I2
2
U2
2'
第13章 双口网络
若 U s1 U s 2 则 有
I1 I 2 或
1
I2 I1
2
互易网络
U s1 U s2
I1
1’
U S2 _
+
2’
第二种
若 I s1 I s 2 则 有
U1 U 2 或
I s1
1
互易 网络
2
＋
U2
I s1 I s2
U2 U1
1’
§13－2 双口网络参数表示网络函数
N1 Zs I 1 ＋ ＋ U US 1 _ _
N
N2
N
I2 ＋ ZL U_ 2
N1为信号源网络， N2为负载网络，N为双口网 络，N完成对信号的处理，其网络函数为：
输出相量 H（j ) 输入相量
共有六种网络函数
六组网络参数任选一组 U1 ＝U S － I1 Z S U 2 ＝－Z L I 2
I1 Y11 U I Y12 U 2 I 2 Y21 U 1 Y22 U 2
Y12
I1 U2 I2
U1 U 2 0
短路转移导纳
U 1 0
Y21
短路转移导纳
Y11
I1
U1 U 2 0
短路输入导纳
Y22
双口网络的等效电路
由网络参数可得等效网络，而网络参数可求出、 测量或给定。 一、不可逆的双口网络（含受控源）的等效 Z参数方程(不可逆，则Z12 Z21)
第5讲：双口网络
例3：Page 242 例题7-2 求Z参数矩阵
例4： 求Z参数
+
I1
Za
Zc Zb
Z I1
+
I2
+
U1
U2
解： 列KVL方程：
U1 Z a I1 Z b ( I1 I 2 ) ( Z a Z b ) I1 Z b I 2
U 2 Z c I 2 Z b ( I 1 I 2 ) ZI 1 ( Z b Z ) I1 ( Z b Z c ) I 2
I1 ( s)
+
I 2 ( s)
1口短路策动点阻抗 1 ( s) U
N
2口正向短路转移电流比
I1 ( s ) 0
I 2 ( s)
+ U1 ( s)
I 2 ( s) h22 U 2 ( s)
1口反向开路转移电压比
I1 ( s ) 0
N
+
U 2 ( s)
2口开路策动点导纳
4、注解：
U1(s)、 U2(s)分别作用于二端口网络时产生的分响应的叠加。
I1 ( s)
+
I 2 ( s)
+
U1 ( s)
可以得出：
N
U 2 ( s)
I1 ( s) Y11( s)U1 ( s) Y12 ( s)U 2 ( s)
I 2 ( s) Y21( s)U1 ( s) Y22 ( s)U 2 ( s)
3、Y参数的含义：
I1 ( s ) Y11 U1 ( s ) I 2 ( s) Y21 U1 ( s )
双口网络
1 i1
i2 2
N
1 i1
i2 2
特别地，当
i1 i1
i2 i2
称此四端网络为双口网络（二端口网络）。
习惯上称 11 端口为输入口，2 2 端口为输出端口。
因此双口网络的四个端口变量分别为
u1, i1, u。2 , i2
5.2 双口网络的参数及其方程
5.2.1 双口网络的开路电阻参数（R 参数）
Rs
I1
I2
Us
U1
N
U2
RL
采用方法：（1）双口网络的VAR方程 （2）双口网络两端外接电路的方程
UU12
U
s Rs RL I 2
I1
联立求解即可。
5.6 含运算放大器的电阻电路的分析
1. 运放及其特性
（1） 运放的电路符号 运算放大器,简称运放，是目前获得广泛应用的多端
器件，因为它能完成加法、减法、微分、积分等运算， 所以称为运算放大器。虽然运算放大器有许多端钮，但 仅有四个端钮可与外部电路连接，因此，从电路角度来 看，运放可作为一个四端器件，它的电路符号为
I1
R12 (I1
R11 R12
I2)
(
R22 R12
R22 R12
)
I-2
(+R21
R12 )I1
I2
+
(R21 R12 )I1
+
U1
-
R12
U2
-
如果网络是互易的，上图变为T型等效电路。
2.G 参数表示的等效电路
I1 I2
G11U1 G21U1
G12U2 G22U2
方法一:直接由参数方程得到等效电路。
第6章双口网络
–
–
11 I 4 (U 5I ) 3I 4U U 2 2 1 2 2 2 3 3 3 4 1 11 A11 A S A12 21 3 3 3
A 22
5 3
4. 混合方程与h参数 混合方程是已知双口网络输出端口电压和输入端 口电流，求解其输入电压和输出电流时，用 h 参数而 建立的方程式，其一般表达形式为：
当输出端口电路I 2 0时， Z11 U1 I1
I 2 0
Z 21
U2 I1
I 2 0
Z11 为开路输入阻抗，是输出端口开路时在输入端口 处的输入阻抗。 Z21 为开路转移阻抗，是某端口的电压与另一个端口 的电流之比。
同理
当输入端口电路I 1 0时，有 Z 22 U2 I2
例：
1
I 1
2
2
j4
I 2
+
U 1
+
U 2
2 求: Z参数 2'
1'
–
–
解一：用定义
U Z11 1 I 1 U Z 21 2 I 1
= 2 + j4
0 I 2
Z12
U 1 I 2
= j4
0 I 1
= j4
0 I 2
I 1 0时， U2 1 2 U1 U2 1 1 2 3 2 4 I 2 0时， U1 1 4 U2 U1 1 1 3 7 3 4
· I
1
1Ω 4 1Ω 2
I2
·
+ · U1
第12章双口网络
3.互易、对称双口
(1)互易双口，不含独立源，和受控源 (2)互易、对称双口，见书p277，图12-6
例 图（a）所示为电阻性双口网络，其参数可用直流进行 测量。1－1′接压源10V，当 2－ 2′短路时，A1 读数
为6A， A2 读数为5A；当 2－ 2′开路时， A1 为2.5A，
V2 读数为5V。求该双口的Y参数矩阵，该双口是否为互
节点电压方程求Y参数，再根据Z＝Y－1求Z参数； 4. 测量计算法：写出参数方程表达式，再将测量数据代 人即可求得各参数。
参数类型的选择
采用什么形式的参数更适合并能更好的描 述给定的二端口网络或器件？ 1.可能某些类型的参数不存在或无定义。 （如书p281 图12-12） 2.当网络与其他网络相连时，某些参数更 方便。 3.对某些网络或器件，当使用内部互联电 路时，某类型的参数会产生较好的计算精 度和较好的灵敏度。
A T C
B D
—— T参数矩阵或正向传输矩阵
T参数方程中双口N1的 I 2 矩阵对下一级N2来说是 输入电流，所以自变量用 I 2 而不用 I 2
I1
N1
I2
N2
T参数方程和T参数
为了便于分析信号的传输情况，常以一个端口的
电压、电流表示另一端口的电压、电流，这就构成了传 输参数方程，常称为T参数方程。 T参数方程（传输参数方程或A参数） T参数方程 —— U 2 、 I 2 为自变量，U 1 、 I 1 与 U 2 、 I 2 之关系方程。也称为正向传输方程。 以 U 1 、 I 1 为自变量， U 2 、 I 2 与U 1
利用Y参数方程进行变换
电路分析 第5章 双口网络(new)
⎧ ⎨
i1
⎩i2
= =
g11 u1 + g 21 u1 +
g12 u 2 g 22 u2
i1
i2
+
+
u1
N
u2
−
−
g11
=
i1 u1
u2 =0
g11是输出端口短路时 输入端的驱动点电导
g12
=
i1 u2
u1 =0
g12是输入端口短路 时的反向转移电导
g21
=
i2 u1
u2 =0
电导参数又称为 短路电导参数
g22
=
i2 u2
u1 =0
g21是输出端口短路 时的正向转移电导
g 22是输入端口短路时 输出端的驱动点电导
例
i1
+
u1 =u01
−
G3
G1
G2
i2 +
u_22 =0
求G参数矩阵
( ) g11
=
i1 u1
u2 =0
=
G1 + G3 u1
u1 = G1 + G3
g21
=
i2 u1
u2 =0
=
− G3u1 u1
端口物理量4个
u1 u2 i1 i2
端口电压电流有六种不同的方程来表示，即可用六 套参数描述二端口网络。
u1 ⇔ i1 u2 i2
u1 ⇔ u2 i1 i2
u1 ⇔ i1 i2 u2
1
1. R参数矩阵
线性电阻双口网络的流控表达式(即以电流为自变
量的表达式)为:
i1
i2
⎧ ⎨
u1
⎩u2
第16章 二端口网络ppt课件
–
1 Z 1 Z
Z1 1
Z2 1
1 Z
1
2 2
2 2
1
Y=
Z1+Z 21
Z1+Z
2
1 Z1+Z 21 Z1+Z
2
不存在Y参数
例3：
I1 1
8
U1
1
I1 8 1 U1
2
1
+ –
求二端口网络的Y参数
5 I2 方法一：根据参数的定义
2
2
解：① 将2—2 端
2I1
U2
短路 可以看出：2 、5 电阻
2
上无电流；受控电流源两 端无电压。
2、一般情况下，线性、无独立源的二端口网络 的独立参数有四个。但对互易的二端口网络，仅有三 个独立参数，对称的二端口网络，仅有两个独立参数。
3、选用二端口网络何种参数要看实际需要。并非 任何线性、无独立源二端口网络都能任选各种参数进 行分析，如理想变压器就没有Z参数和Y参数。
六、Z、Y、T、H参数之间的相互转换
= –Yb
U1 U2=0
= U2 U1=0
I2
Y21
= –Yb
= U1 U2=0
I2 Y22
=Yb+Y
= U2 U1=c0
Ya+Yb –Yb Y=
–Yb Yb+Y
c
网络中不含受控源时，Y12=Y21 只有三个独立参数。网络对称时 Y11=Y22，只有两个独立参数。
例2：
1 1
Z
2 2
Y
=
1
Z
–
1 Z
5
I2
Y11= I1 U1
=
U2=0
第0章二端口网络-PPT课件
I Y U Y U 1 111 122 I Y U Y U
2 211 222
U
1
N
1'
'
U
2
I 2 Y 为 2 2 ’ 端短路，其电流与 1 1 ’ 端口的电压 21 U 2 0 U 1 称为 2 2 ’ 端口与 1 1 ’ 端口间的转移导纳。 二、 Y 参数方程 上述参数决定于网络内部元件及其连接方式，它们都是在一 个端口短路的情况下计算或测试得到，也称其为短路导纳参数 (short-circuit admittance parameters)
第十章 二端口网络
端口 ( port):网络中一个端子流入的电 i i2 流等于另一个端子流出的电流，则这 1 1 2 两个端子就构成了一个端口。端口的 u1 N u2 i i 1 2 VCR关系称为端口的外特性。 2' 1' 一端口网络(one port network)：含有 一个端口的网络。 二端口网络(two port network)：含有两个端口的网络。注意与四 端子网络（four terminal network）的区别。 n端口网络(n port network)：含有n个端口的网络。注意与2n端 子网络（2n terminal network）的区别。 我们只研究线性非时变无独立源的二端口网络即网络中仅含有 线性电阻、电感、电容和线性受控源，不含独立电源且动态元件 的初始状态为零。 二端口网络中，我们往往称一个端口为输入端（电源端或激励 端），如1-1′端;另一个端口为输出端(负载端或响应端),如2-2′。
I 1 Y 2 11 U 0 U 1
1 I Y12 2 U
第一节 二端口网络的方程和参数