项目五二端口网络.ppt.ppt

本章介绍二端口网络及其方程，二端口网络的Z、Y、T(A)、H参数矩阵以及参数之间的相互关系，二端口网络的连接和等效。 项目五 二端口网络 任务一 二端口网络方程和参数 任务二 二端口网络连接和等效 任务一 二端口网络方程和参数 一个网络，不论其复杂与否，如果有n个端子可以与外电路连接，则称为n端网络，如图5.1(a)所示。如果有n对端子(即有2n个端子)可以与外电路连接，且满足端口条件(即每一对端子，流入一个端子的电流恒等于流出另一个端子的电流)，则称为n端口网络，如图5.1(b)所示。仅有一个端口的网络称为一端口网络或单端口网络，如图5.1(c)所示。只有两个端口的网络称为二端口网络或双端口网络，如图5.1(d)所示，本章讨论二端口网络。 研究二端口网络具有现实意义，有些比较复杂的网络，其内部结构及元件的特性是无法完全知道的或难以确定的，而该网络的端口电压、电流及相互之间的关系可以通过一些参数表示，这些参数只取决于构成二端口本身的元件及其连接方式。一旦确定二端口的参数后，当一个端口的电压、电流发生变化时，就能较容易得到另一个端口的电压、电流的变化。同时，还可以利用这些参数比较不同的二端口网络在传递电能和信号方面的性能，从而评价其质量。 二端口网络内部可以含独立电源、受控电源。对于网络中既无独立电源、又无受控源，只含有线性电阻、电感和电容元件组成的网络称为无源线性二端口网络。本章研究的二端口网络是含有线性电阻、电感、电容和线性受控源的二端口网络，并不包含独立电源。 5.1.1 二端口网络的Z方程和Z参数  图5.2所示为一线性二端口网络，在分析中将按正弦稳态情况考虑，并应用相量法。在输入端口 和输出端口 的电压和电流分别表示为 、 、 、 ，并规定电压和电流为关联参考方向。 设端口电流 和 为已知，要求端口电压 和 ，则可以用电流源 和 分别代替端口电流 和 ，即 、 ，如图5.3所示。应用线性叠加原理，由两个电流源分别作用叠加求得 和 。 例5-1 图5.4为电阻网络，求该二端口网络的Z参数矩阵。 解：由式(5-2)得 Z参数矩阵： 对于同一二端口网络，Z参数矩阵和Y参数矩阵的关系互为逆关系，即 例5-2 求图5.6(a)所示二端口的Y参数矩阵。 解：这个端口的结构比较简单，是一个 形电路。如图5.6(b)所示，把端口短路 ，在端口 上外加电压 ，可求得 式中 前有负号是由指定的电流和电压参考方向造成的。根据定义可求得 同样，把端口 短路，并在端口 上外施电压 ，则可得到 由此可见， 例5-3 求图5.7所示二端口的Y参数矩阵。 解：把端口 短路，在端口 上外加电压 ，这时可求得 于是，可得 同理，把端口 短路，即令 ，这时受控源的电流也等于零，故得 可见，在这种情况下 。 例5-4 图5.9所示为一RC网络，试求其T矩阵。 解： 所以 例5-5 求图5.10(a)所示二端口网络的H参数。 解：在输入端口加，输出端口短接，如图5.10(b)所示，则有  将输入端口断路，根据定义得 另外，也可以利用网孔法列KVL方程，或用节点法列电流方程，最后整理成H参数基本方程形式，可以得到同样的解。 例5-6 图5.11为一晶体管在小信号条件工作下的H参数等效电路，求其H参数。 解：根据H参数的定义，求得 R1相当于晶体管的输入电阻rbe，β是晶体管的电流放大倍数，这是晶体管常用的两个重要参数。 同一二端口网络可以用不同参数矩阵来表示其端口的特征。具体采用哪种矩阵参数进行分析和计算要根据实际需要而定，如在电子技术领域中通常用H参数矩阵来表示晶体管的输入输出特性，测试也非常方便；而电力与电信领域中通常用T参数矩阵来表示输入、输出端口电压、电流等。各种不同参数矩阵可以进行相互转换，二端口网络的参数矩阵转换见表5.1。 任务二 二端口网络的连接与等效 如果把一个复杂的二端口分解为若干个简单的二端口，并按某种方式连接而成，从而使电路得到简化。同时，在设计和实现一个复杂的二端口时，也可以用简单的二端口作为“积木块”，把其按一定方式连接成具有所需特性的二端口。一般来说，设计简单的部分电