第10章 双端口网络
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。
大二工科电路学习最后第8-10章复习
当激励为直流或正弦信号时， 当激励为直流或正弦信号时，强制分量就 是稳态分量，自由分量也就是暂态分量。 是稳态分量，自由分量也就是暂态分量。
第8章 线性动态电路的时域分析
四、一阶电路的全响应 求全响应） 三要素法 （求全响应）
f (t ) = f ' (t ) + [ f (0 + ) − f ' (0 + )]e
d 2uC du C LC + RC + uC = 0 2 dt dt
衰减常数 固有振荡角频率
R δ= 2L
1 ω0 = LC
第8章 线性动态电路的时域分析 七、二阶电路的零输入响应
L 时，响应是非振荡性质的； 响应是非振荡性质 是非振荡性质的 1 、当 R ≥ 2 C 响应是振荡性质 振荡性质的 而当 R < 2 L 时，响应是振荡性质的。 C 2、 R < 2 L ——欠阻尼 欠阻尼 C
入信号无关的分量）。 入信号无关的分量）。
第8章 线性动态电路的时域分析 四、一阶电路的全响应 全响应 = 稳态分量 + 暂态分量
暂态分量：随着时间的推移趋于0的分量， 暂态分量：随着时间的推移趋于0的分量， t 形式为： 形式为： −
Ae
τ
稳态分量：达到新稳定状态时的响应分量。 稳态分量：达到新稳定状态时的响应分量。
二、二端口网络的方程和参数
U 1 = Z 11 I 1 + Z 12 I 2 参数方程: Z参数方程: • • • U 2 = Z 21 I 1 + Z 22 I 2
• • •
参数方程: Y参数方程: I 1 = Y11 U 1 + Y12 U 2 • • • I 2 = Y21 U 1 + Y22 U 2 • • • U 1 = AU 2 − B I 2 参数方程: T参数方程: • • • I 1 = CU 2 − D I 2
二端口网络
H 参数方程矩阵
VI••
1 2
H11
H
21
H12 H 22
•
I
•
V
1 2
V••
1
H
•
I
•
1
I 2
V 2
H
H11
H
21
H12
H
22
如果 Y12 =Y 21 , 有 H12 = -H21.
•
•
I1
I2
•
•
•
V 1 H11 I 1 H12 V 2
•
•
V1
I1
•
I2
0
开路输入阻抗
•
Z 21
V
•
2
I1
•
I2 0
开路传输阻抗
14
•
•
I1
I2
•
•
•
V 1 Z11 I 1 Z12 I 2
•
V1
•
V2
•
•
•
-
- V 2 Z21 I 1 Z22 I 2
•
Let
•
I1 0
Z12
V
•
1
I2
•
I1 0
开路传输阻抗
•
Z 22
V
•
2
I2
•
I1 0
开路输出阻抗
•
•
I1
11A
I 2 -2.5A
例例题32已知：Y11= 300μS,Y22= 500μS, and Y12=Y21
= - 200μS. 求： Za, Zb, Zc 。解：
1 Za -1
1 / Zb
Zb 300 -200
《双口网络》课件
电流传输系数
总结词
电流传输系数是衡量双口网络性能的另一个重要参数，它表示信号在传输过程中电流幅度变化的比例 。
详细描述
电流传输系数是输出电流与输入电流之比，用于评估信号在传输过程中的损失程度。与电压传输系数 类似，电流传输系数也受到阻抗不匹配、线路损耗等因素的影响。电流传输系数的大小直接影响信号 的功率和幅度，因此在实际应用中需要密切关注。
测试环境与设备
实验室环境
在实验室环境下进行双口网络的测试 ，可以模拟各种网络环境和传输条件 ，获得更准确的结果。
实际环境
在实际环境下进行双口网络的测试， 可以更好地评估双口网络在实际应用 中的性能和表现。
பைடு நூலகம்
测试环境与设备
01
02
03
网络分析仪
用于测试双口网络的数据 传输速率、延迟、丢包率 等指标。
详细描述
双口网络在现代通信、电子和计算机技术中扮演着重要 的角色。随着通信技术的发展，信号处理和数据传输的 需求不断增加，双口网络作为一种常见的网络结构，能 够实现信号的高速传输和处理，为通信技术的发展提供 了重要的支持。在电子和计算机领域中，双口网络也广 泛应用于电路设计、信号处理和数据传输等方面，对电 子和计算机技术的发展起到了推动作用。因此，双口网 络的重要性不容忽视。
《双口网络》PPT课 件
xx年xx月xx日
• 双口网络概述 • 双口网络的基本原理 • 双口网络的性能分析 • 双口网络的优化设计 • 双口网络的实现与测试 • 双口网络的未来发展与挑战
目录
01
双口网络概述
双口网络定义
总结词
双口网络是指具有两个输入端口和两个输出端口的网络，通常由两个单口网络 组合而成。
第10章双口网络
10.2 双口网络方程及参数
一、导纳参数方程和阻抗参数方程 导纳参数方程； 1．导纳参数方程；2．阻抗参数方程 二、混合参数方程 H参数方程 参数方程； 1. H参数方程； 三、传输参数方程 1.T参数方程 参数方程； 1.T参数方程； G参数方程 2. G参数方程 2.T'参数方程 2.T'参数方程
& U1 h12 = & U2 I& =0 1 & h = I2 22 U & & 2 I1 =0
& = 1 I - y12 U & & U1 1 2 y11 y11 & y & ∆y U & I 2 = 21 I1 + 2 y11 y11
h11— 短路输入阻抗 h22 — 开路输出导纳 h12—开路反向转移电压比 开路反向转移电压比 h21—短路正向转移电流比 短路正向转移电流比
& I2 =0
& & & U1 t11 t12 U 2 U 2 & = & =T & - I 2 I1 t21 t22 - I 2
& I2 =0
Байду номын сангаас
z & ∆z & & U1 = 11 U 2 + （ - I 2） z21 z21 I = 1 U + z22 - I ） & & （ &2 1 2 z21 z21
对称双口网络： 出口可以互换。 对称双口网络： y11= y22 ， y12= y21，入、出口可以互换。 互易双口： y12= y21 互易双口：
《电路基础》教材第10章 二端口网络
186第10章 二端口网络网络按其引出端子的数目可分为二端网络、三端网络及四端网络等，如果一个二端网络满足从一个端子流入的电流等于另一个端子上流出的电流时，就可称为一端口网络，如果电路中有两个一端口网络时就构成了一个二端口网络。
本章是把二端口网络当作一个整体，不研究其内部电路的工作状态，只研究端口电流、电压之间的关系，即端口的外特性。
联系这些关系的是一些参数。
这些参数只取决于网络本身的元件参数和各元件之间连接的结构形式。
一旦求出表征这个二端口网络的参数，就可以确定二端口网络各端口之间电流、电压的关系，进而对二端口网络的传输特性进行分析。
本章主要解决的问题是找出表征二端口网络的参数及由这些参数联系着的端口电流、电压方程，并在此基础上分析双口网络的电路。
本章教学要求理解二端口网络的概念，掌握二端口网络的特点，熟悉二端口网络的方程及参数，能较为熟练地计算参数，理解二端口网络等效的概念掌握其等效计算的方法，理解二端口网络的输入电阻、输出电阻及特性阻抗的定义及计算方法。
通过实验环节进一步加深理解二端口网络的基本概念和基本理论，掌握直流二端口网络传输参数的测量技术。
10.1 二端口网络的一般概念学习目标：熟悉二端口网络的判定，了解无源、有源、线性、非线性二端口网络在组成上的不同点。
在对直流电路的分析过程中，我们通过戴维南定理讲述了具有两个引线端的电路的分析方法，这种具有两个引线端的电路称为一端口网络，如图10.1（a ）所示。
一个一端口网络，不论其内部电路简单或复杂，就其外特性来说，可以用一个具有一定内阻的电源进行置换，以便在分析某个局部电路工作关系时，使分析过程得到简化。
当一个电路有四个外引线端子，如图10.1（b ）所示，其中左、右两对端子都满足：从一个引线端流入电路的电流与另一个引线端流出电路的电流相等的条件，这样组成的电路可称为二端口网络（或称为双口网络）。
（a ）一端口网络 （b ）二端口网络图10.1 端口网络2U ＋_ _187当一个二端口网络的端口处电流与电压满足线性关系时，则该二端口网络称为线性二端口网络。
10双口网络
3．本书中的双口网络 双口网络N中只包含线性元件如R、L、C及
受控源 (控制量也必须在N内) 。 当N内有受控源，称之为有源双口网络；反之
称为无源双口网络。
二、网络方程
1．单端口网络方程：变量为端口电压和电流 U、I
正弦稳态时，一个不含独立源的单端口网络方程 依照其端口的VAR可表示为：
输入阻抗方程： U ZI 输入导纳方程： I YU
第十章 双口网络
10-1 双口网络的概念及其网络方程 10-2 双口网络的参数 10-3 双口网络的等效电路 10-4 有载双口网络的转移函数
§10-1 双口网络的概念及其网络方程
一、双口网络的概念
1．单端口网络 特点： i i'
i
i'
L
2．双口网络(也称二端口网络)与四端网络
1) 四端网络：四个端钮，一个输入口、一个输出口。
Y11U1 Y12U 2 Y21U1 Y22U 2
3)
H参数方程：
UI21
H11I1 H 21I1
H12U H 22U
2 2
Y参数 H参数
4) G参数方程：
UI1
G11U1 G12I2 2 G21U1 G22I2
2．双口网络方程：变量为端口电压和电流
U1、I1、U 2、I2
正弦稳态时，可以用六组方程表征二端口网络端口 变量的关系，即：
1) Z参数方程：
U1 Z11I1 Z12I2 U 2 Z21I1 Z22I2
系数： Z参数
2) Y参数方程：
I1 I2
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。
第10章 二端口网络
求 R1 , R2 , R3 , r
I1
+ rI2 _ I1
R1
R3 I2
I2
U1
R2
U2
图10.9 例10.6图
解 应用回路电流法，有
U 1 = ( R1 + R2 ) I 1 + rI 2 + R2 I 2 = ( R1 + R2 ) I 1 + (r + R2 ) I 2
U 2 = R2 I 1 + ( R2 + R3 ) I 2
而
Z11 Z = Z 21
Z12 Z 22
其中 Z11 , Z12 , Z 21 , Z 22 称为二端口网络的Z参数，它们具有阻抗的量纲。
Z 当二端口网络不含受控源时， 12 = Z 21 ； Z 当二端口网络含有受控源时， 12 ≠ Z 21 。
例10.2
线性无源二端口网络如图10.3所示，已知 R1 = 10Ω, R2 = 20Ω, R3 = 5Ω, r = 4Ω ，试求该二端口网络的Z参数。
所以有
u1 = nu 2 − 0 1 i1 = 0 − i2 n
，
所以
n T = 0
0 1 n
（4）混合（H）参数和方程, 用相量表示，则为
U 1 = H 11 I 1 + H 12 U 2 I 2 = H 21 I 1 + H 22 U 2
用矩阵表示，则为
. . .
.
.
.
. H U. 1 = 11 I H 21 2Fra bibliotekU1I1
U2
图10.7 T形二端口
U 1 = ( Z1 + Z 2 ) I 1 + Z 2 I 2
第10章 习题解答
第10章 二端口网络10.1 求图示各二端口网络的Y 参数。
22u (b)图题10.1解：(a) 列写节点电压方程如下：1211221212223111() (1)111()3 (2)U U I R R R U U I I R R R ⎧+-=⎪⎪⎨⎪-++=+⎪⎩ 式(1)代入式(2) 整理得： 1121222121223111()3441()()I U U R R R I U U R R R R ⎧=+-⎪⎪⎨⎪=-+++⎪⎩所以Y 参数为：12212231113441R R R R RR R -⎡⎤+⎢⎥⎢⎥=-⎢⎥-+⎢⎥⎣⎦Y (b) 10i =, 11/i u R =3212212112333()()/u u R R i u R R u R i R R R -+-+===12121331R R u u R R R +=-+ 所以12133001R R R R R ⎡⎤⎢⎥=+⎢⎥-⎢⎥⎣⎦Y10.2 一个互易网络的两组测量值如图题10.2所示。
试根据这些测量值求Y 参数。
(a)(b)22-+U图题10.2解：图(a)中11222A,j2V 2j5j 10V j5A I U U I ===⨯==-,,由Y 参数方程得：11112221222j2j 10 (1)j5j2j 10 (2)I Y Y I Y Y ⎧==⨯+⨯⎨=-=⨯+⨯⎩ 由图(b)得 222jA 1V I Y ==⨯ (3) 对互易网络有：1221Y Y = (4)由式(3) 得： 22j 1S Y =，代入式(2) 得：2112( 2.5j5)S Y Y ==-- 再代入式(１)得：11(12.5j24)S Y =+ 所以12.5j2425j52.5j5j1.+--⎡⎤=⎢⎥--⎣⎦Y S 10.3 求图示各二端口网络的Z 参数。
(b)图题10.3解 (a)：按网孔列写KVL 方程得1211221(2)2 (1)2(2)3 (2)R R I RI U RI R R I U U ++=⎧⎨++=+⎩ 将式(1)代入式(2)整理得1122123273U RI RI U RI RI =+⎧⎨=--⎩ 所以 3273RR R R ⎡⎤=⎢⎥--⎣⎦Z(b) 将∆联接的三个阻抗转换成Y 形联接，如图(c)所示，由此电路可直接写出Z 参数1j j j 0+⎡⎤=⎢⎥⎣⎦Z Ω10.4求图示各二端口网络的A 参数。
二端口网络精彩分析课件
汇报人：
CONTENTS
PART ONE
PART TWO
定义：二端口网络是一种线性 网络，其输入和输出端口之间 存在线性关系
二端口网络：由两个端口组成 的网络，可以描述为两个端口 之间的相互关系
分类：二端口网络可以分为无 源二端口网络和有源二端口网
络
无源二端口网络：由电阻、电 容、电感等无源元件组成的二
端口网络
有源二端口网络：由晶体管、 集成电路等有源元件组成的二
端口网络
阻抗：描述二端口网络内部电阻和电容 的阻抗特性
导纳：描述二端口网络内部电导和电纳 的导纳特性
传输参数：描述二端口网络内部信号传 输的特性
反射系数：描述二端口网络内部信号反 射的特性
输入阻抗：描述二端口网络内部信号输 入端的阻抗特性
PART SIX
网络函数：描 述二端口网络 频率特性的数
学表达式
频率响应：二 端口网络在不 同频率下的应的图形
工具
阻抗匹配：二 端口网络在不 同频率下的阻
抗特性
频率响应法：通过 测量网络在不同频 率下的响应，得到 频率特性曲线
阻抗法：通过测量 网络在不同频率下 的阻抗，得到频率 特性曲线
信号传输中的能量守恒：信号在传输过程中，能量不会增加或减少，只会在传输 过程中进行转换
信号传输中的能量转换：信号在传输过程中，电能可以转换为磁能，磁能可以转 换为电能
能量守恒在信号传输中的应用：在信号传输过程中，可以通过能量守恒定律来优 化信号传输效率，提高信号传输质量。
功率匹配：在信号传输过程中，输入功率与输出功率相等 功率不匹配：输入功率与输出功率不等，可能导致信号失真或能量损失 功率匹配条件：输入阻抗等于输出阻抗 功率匹配方法：调整输入阻抗或输出阻抗，使两者相等
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
4. 分析方法
①分析前提：讨论初始条件为零的线性无源双端口 分析前提： 网络； 网络； 找出两个端口的电压、电流关系的独立网络方程， ②找出两个端口的电压、电流关系的独立网络方程， 这些方程通过一些参数来表示。 这些方程通过一些参数来表示。
返 回 上 页 下 页
10.2 双端口网络的参数方程
1.讨论范围 讨论范围： 约定 1.讨论范围： 与线性受控源， 与线性受控源 线性 R、L、C、M与线性受控源， 不含独立源。 不含独立源。 2. 端口电压、电流的参考方向如图 端口电压、 + u1 – i1 i1 i2 线性RLCM 线性 受控源 i2 + u2 –
② T 参数的物理意义及计算和测定
& U1 A= & U2 & I1 C= & U2
& I2 =0
转移电压比 开路参数
& & & U1 = AU2 − BI2 & & & I1 = CU2 − DI2
I1
+ U1 −
•
& I2 =0
转移导纳
•
I2
•
& U1 B= & − I2 & I1 D= & −I
返 回 上 页 下 页
求图示双端口的Z参数 参数。 例2 求图示双端口的 参数。
I1
解 +
•
•
Za Zb
Zc − Z I 1 + I 2 +
•
•
•
U1 U2 − 方程： 列KVL方程： − 方程 & & & & & & U1 = Za I1 + Zb (I1 + I2 ) = (Za + Zb )I1 + Zb I2
• •
•
I I 22 I 2 + + Y U = Yaa Ya Ycc Yc U2 2U20 Y − −
Y Ybb Yb
•
• •
•
•
•
& & I1 I1 Y = U =0 = Ya + Yb Y = 11 12 &1 & & U U2 & I2 & I2 Y21 = U =0 = −Yb Y22 = &1 & U & U2
•
& U1 Z11 = & I1
= Za + Zb
& U2 Z21 = & I1
& I2 =0
= Zb
& U1 Z12 = & I2 & U2 Z22 = & I2
= Zb
= Zb + Zc
& I1 =0
返 回
上 页
下 页
I1
+
•
•
Za Zb
Zc
I2
+
•
U1 −
解法2 解法 方程： 列KVL方程： 方程
2
& U1 =0
= −Yb = Yb + Yc
上 页 下 页
2
& U2 =0
返 回
求双端口的Y参数 参数。 例2 求双端口的 参数。 I1 解 直接列方程求解 + U1 −
•
•
jωL R
•
I2
+
•
gU1
U2 −
•
& & & U1 U1 −U2 1 1 & 1 & &1 = + I =( + )U1 − U2 R jωL R jωL jωL & & U2 −U1 1 & 1 & &2 = gU1 + & = (g − I )U1 + U2 jωL jωL jωL
U2 −
•
& & & & & & U1 = Za I1 + Zb (I1 + I2 ) = (Za + Zb )I1 + Zb I2 & & & & & & U2 = Zc I2 + Zb (I1 + I2 ) = Zb I1 + (Zb + Zc )I2
Za + Zb [Z] = Zb
Zb + Zc Zb
•
•
+ −
N N
+ + U U22 − −
• •
& I1 Y = 12 & U2 & I2 Y22 = & U2
& U1 =0
转移导纳 输入导纳
& U1 =0
Y → 短路导纳参数
[Z] = [Y]
返 回
−1
上 页
下 页
求图示双端口的Y 参数。 例1 求图示双端口的 参数。 解 + +
• • •
I I11 I1 U U1 1= 0 U1 − −
N
返 回
上 页
下 页
注意 ①双端口网络与四端网络的关系
+ u1 − i1 i1 i2
N
i2
i2
+ u2 −
双端口
i1
i3
N
i4
四端网络
返 回
上 页
下 页
双端口的两个端口间若有外部连接， ② 双端口的两个端口间若有外部连接，则会破坏 原双端口的端口条件。 原 2 i2 2’
返 回
上 页
下 页
三极管
传输线
n:1
变压器
返 回 上 页 下 页
1. 端口
+
i1 i1
u1
−
N
端口由一对端钮构成， 且 端口由一对端钮构成 ， 满足如下端口条件： 满足如下端口条件 ： 从一 个端钮流入的电流等于从 另一个端钮流出的电流。 另一个端钮流出的电流。
2. 双端口
当一个电路与外部电路通过两个端口连接时 称此电路为双端口网络。 称此电路为双端口网络。 i1 i2 + + u1 i i2 u 2 1 − −
•
•
I2
•
& U1 Z12 = & I2 & U2 Z22 = & I2
& I1 =0
转移阻抗 输入阻抗
Z→
开路阻抗参数
& I1 =0
返 回
上 页
下 页
例1 求图示双端口的 参数。 求图示双端口的Z参数 参数。
I1
+ 解法1 解法
• •
Za Zb
Zc
I2
+
•
U1 −
& I2 =0
U2 −
& I1 =0
u1 i1
⇔
u2 i2
u1 i1 ⇔ i2 u2
返 回 上 页 下 页
1. Z 参数和方程
① Z 参数方程
I1 I1
•
•
+ U1 −
•
N
I2 + U2 −
•
•
I2
•
将两个端口各施加一电流源， 则端口电压 将两个端口各施加一电流源 ， 可视为电流源单独作用时产生的电压之和。 可视为电流源单独作用时产生的电压之和。
& U2 =0
转移阻抗 短路参数
N
+ U2 −
•
& U2 =0
2
转移电流比
返 回 上 页 下 页
例1
n:1 + i1 u1 _ * * i2 + u2 _
u1 = nu2 1 i1 = − n i2
即
n u1 i = 0 1
0 u2 1 − i2 n
第10章 10章
10.1 10.2 10.3 10.4 10.6
双端口网络
双端口网络概述 双端口网络的参数方程 具有端接的双端口网络 双端口网络的等效电路 双端口网络的连接
首页
10.1 双端口网络
在工程实际中， 在工程实际中，研究信号及能量的传输和 信号变换时，经常碰到如下双端口电路。 信号变换时，经常碰到如下双端口电路。 反馈网络 R C 放大器 放大器 滤波器 C
② Y参数的物理意义及计算和测定 参数的物理意义及计算和测定
& I1 Y = 11 & U1 & I2 Y = 21 & U1
& U2 =0
输入导纳
• •
II1 1
+ +
•
•
II 2 2
•
•
& U2 =0
U1 1 U −− 转移导纳
N N
返 回 上 页
+ U2 −
•
下 页
II1 1
U1
•
•
•
II22
返 回 上 页 下 页
n u1 i = 0 1
0 u2 1 − i2 n
I1
•
n [T ] = 0
2Ω 2Ω
1Ω
I2
+
•
0 1 n
例2
+
U1 −
U1 =1.5 A= I =0 U2 U1 =4 B= U =0 − I2
−1
[Y] = [Z]
n:1 + i1 u1 _ * * i2 + u2 _