第5章-双口网络课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,5,章 双口网络,2.,双口网络的等效电路,重点,1.,R,、,G,参数矩阵的计算,3.,互易定理和互易双口,第5章 双口网络2.双口网络的等效电路 重点1.R、G,1,在工程实际中，研究信号及能量的传输和信号变换时，经常碰到如下形式的电路。,放大器,滤波器,R,C,C,A,三极管,变压器,n,:1,双口概述,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,2,1.,单口,(port),单口由一对端钮构成，且满足如下端口条件：从一个端钮流入的电流等于从另一个端钮流出的电流。,2.,双口,（two-port),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口网络。,i,1,N,+,u,1,i,1,i,1,i,2,N,+,u,2,+,u,1,i,1,i,2,1.单口(port)单口由一对端钮构成，且满足如下端口条,3,双口网络与四端网络的关系,双口,四端网络,i,1,i,2,N,+,u,2,+,u,1,i,1,i,2,i,1,N,i,2,i,3,i,4,双口网络与四端网络的关系双口四端网络i1i2N+u2+,4,端口条件破坏,1-1,2-2,是双口,3-3,4-4,不是双口，是四端网络,双口的两个端口间若有外部连接，则会破坏原双口的端口条件。,i,1,i,2,N,i,1,i,2,1,2,1,2,i,i,1,i,2,R,3,3,4,4,端口条件破坏1-1 2-2是双口3-3 4,5,约定,1.,讨论范围,不含独立源线性电阻双口网络,5,.,1,双口网络的电压电流关系,i,1,i,2,N,+,u,2,+,u,1,i,1,i,2,端口物理量4个,i,1,u,1,i,2,u,2,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。,2.,参考方向如图,约定1.讨论范围不含独立源线性电阻双口网络5.1 双口网,6,1.,R,参数矩阵,i,1,i,2,N,+,u,2,+,u,1,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:,其中,称为双口网络的电阻矩阵，或,R,参数矩阵。,其矩阵形式为,1.R参数矩阵i1i2N+u2+u1 线,7,（1）求R,参数矩阵,+,_,u,2,+,u,1,i,1,i,2,2,3,6,+,u,1,+,_,u,2,i,1,i,2,2,3,6,i,1,i,2,例,1,法一,、端口外加两个电流源，列写,KVL,R,参数矩阵为,（1）求R 参数矩阵+_u2+u1i1i2236+,8,法二、叠加定理,（,实验测量方法）,r,11,是输出端口开路时输入端的驱动点电阻（输入电阻）,r,21,是输出端口开路时的正向转移电阻,r,22,是输入端口开路时输出端的驱动点电阻（输出电阻）,r,12,是输入端口开路时的反向转移电阻,电阻参数又称为开路电阻参数,法二、叠加定理r11是输出端口开路时输入端的驱动点电阻（输入,9,+,u,1,+,_,u,2,i,1,i,2,2,3,6,i,1,i,2,R,参数矩阵为,i,2,=0,i,1,=0,+u1+_u2i1i2236i1i2R参数矩阵为i,10,i,=,i,1,+,i,2,3,i,例,2,i,+,_,u,2,+,u,1,i,1,i,2,2,2,4,3,i,求图示双口网络的,R,参数矩阵,解法一:用外加电源法,R,矩阵方程,u,1,=2,i,1,+2(,i,1,3,i,)+4,i,u,2,=4,i,u,1,=3.5,i,1,0.5,i,2,u,2,=,i,1,+,i,2,i,2,i,1,i=i1+i2 3i 例2i+_u2+u1i1i,11,例,2,i,+,_,u,2,+,u,1,i,1,i,2,2,2,4,3,i,解法二：用实验测量方法,R,矩阵方程,例2i+_u2+u1i1i22243i解法二：用实验,12,（2）已知R,参数矩阵，分析电路,i,1,i,2,N,+,u,2,+,u,1,+,_,1,6V,3,+,_,u,0,已知,R,参数矩阵,求,u,0,=?,例,KVL,已知,（2）已知R 参数矩阵，分析电路i1i2N+u2+u1+,13,（3）双口网络等效,若两个双口网络的,R,参数矩阵相等，则它们互相等效。,i,1,i,2,N,+,u,2,+,u,1,+,_,1,6V,3,+,_,u,0,+,_,1,6V,3,+,_,u,0,i,1,i,2,+,u,2,+,u,1,3,2,6,已知,R,参数矩阵,（3）双口网络等效若两个双口网络的R参数矩阵相等，则它们互相,14,+,_,u,2,+,u,1,i,1,i,2,R,12,R,13,R,23,R,1,+,_,u,2,+,u,1,i,1,i,2,R,2,R,3,等效,+_u2+u1i1i2R12R13R23R1+_u2+u,15,（4）R参数的等效模型,双口网络的流控表达式,r,11,+,u,1,i,1,i,2,+,_,u,2,r,22,+,_,r,12,i,2,+,_,r,21,i,1,若已知,i,1,8,+,u,1,i,2,+,_,u,2,+,_,6,i,2,+,_,6,i,1,9,i,1,i,2,N,+,u,2,+,u,1,则其等效电路模型为,（4）R参数的等效模型双口网络的流控表达式r11+u1i1,16,作业5.1,作业5.2,求,R、G,参数矩阵,+,_,u,2,+,u,1,i,1,i,2,3,9,6,i,1,i,2,N,+,u,2,+,u,1,+,_,2,6V,6,+,_,u,0,已知R参数矩阵,求,u,0,=?,提示,：方法不限，可用等效模型,作业5.1作业5.2求R、G参数矩阵+_u2+u1i1i2,17,线性电阻双口网络的压控表达式为,称为双口网络的电导矩阵，或,G,参数矩阵。,其中,其矩阵形式为,i,1,i,2,N,+,u,2,+,u,1,2.,G,参数矩阵,线性电阻双口网络的压控表达式为 称为双口网络的电导矩阵，或G,18,（1）求G,参数矩阵,i,1,i,2,N,+,u,2,+,u,1,g,11,是输出端口短路时输入端的驱动点电导,g,21,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,g,12,是输入端口短路时的反向转移电导,电导参数又称为短路电导参数,（1）求G 参数矩阵i1i2N+u2+u1g11是输出端,19,G,1,G,2,G,3,+,_,u,2,+,u,1,i,1,i,2,例,1,求,G,参数矩阵,G1G2G3+_u2+u1i1i2例1求G参数矩阵,20,G,1,G,2,G,3,+,_,u,2,+,u,1,i,1,i,2,例,1,求,G,参数矩阵,i,2,i,1,法二：外加电源法,G1G2G3+_u2+u1i1i2例1求G参数矩阵i2i1,21,+,_,u,2,+,u,1,i,1,i,2,1,1,1,+,u,1,例,2,求,G,参数矩阵,i,2,i,1,+,_,u,2,+,u,1,i,1,i,2,1,1,1,u,1,i,2,i,1,法一：外加电源法,+_u2+u1i1i2111+u1例2求G参数矩阵,22,+,_,u,2,+,u,1,i,1,i,2,1,1,1,+,u,1,例,2,求,G,参数矩阵,法二：实验测定法,+_u2+u1i1i2111+u1例2求G参数矩阵,23,+,_,u,2,+,u,1,i,1,i,2,2,3,6,例,3,i,2,i,1,求图示双口网络,G,参数矩阵,解：外加电源法,+_u2+u1i1i2236例3i2i1求图示双口网,24,（2）R参数矩阵与G,参数矩阵的关系,R=G,-1,已知,R,参数矩阵,其中,假定,（2）R参数矩阵与G 参数矩阵的关系R=G-1已知R参数矩,25,（3）,G,参数的等效模型,g,11,+,u,1,i,1,i,2,+,_,u,2,g,22,r,12,u,2,r,21,u,1,+,_,u,2,+,u,1,i,1,i,2,R,+,_,u,2,+,u,1,i,1,i,2,R,注意,并不是所有的双口网络都存在,R、G,参数矩阵,不存在,R,参数矩阵,不存在,G,参数矩阵,（3）G参数的等效模型g11+u1i1i2+_u2g22r,26,+,_,u,2,+,u,1,i,1,i,2,1,+,2,u,1,例,4,求图示双口网络,G,参数矩阵,解：外加电源法,i,2,i,1,+_u2+u1i1i21+2u1例4求图示双口网络G参,27,3.,H,参数矩阵,（1）求,H,参数矩阵,线性电阻双口网络的混合,1,表达式为,：,3.H参数矩阵（1）求H参数矩阵线性电阻双口网络的混合1表,28,+,_,u,2,+,u,1,i,1,i,2,2,3,6,例,求,H,参数矩阵,+_u2+u1i1i2236例求H参数矩阵,29,h,11,+,u,1,i,1,i,2,+,_,u,2,h,22,h,12,u,2,h,21,i,1,+,（2）H参数的等效模型,h11+u1i1i2+_u2h22h12u2h21i1+,30,5.2,互易双口和互易定理,仅含线性电阻和理想变压器的双口网络，称为,互易双口,。,1.,互易双口,对于,R,参数和,G,参数矩阵,r,12,=,r,21,、,g,12,=,g,21,对于互易双口，存在以下关系：,对于,H,参数和,T,参数矩阵,2.,互易定理,对一个仅含电阻的二端口电路,N,R,，其中一个端口加,激励源,，一个端口作,响应,端口，在只有一个激励源的情况下，当,激励与响应互换位置,时，同一激励所产生的响应相同。,5.2 互易双口和互易定理仅含线性电阻和理想变压器的,31,情况,1,i,2,线性电阻网络,N,R,+,u,S1,a,b,c,d,(a),激励,电压源,电流,响应,c,d,线性电阻网络,N,R,i,1,+,u,S2,a,b,(b),当,u,S1,=,u,S2,时，,i,2,=,i,1,则两个支路中电压电流有如下关系：,情况1 i2线性电阻网络 NR+uS1abc,32,情况,2,激励,电流源,电压,响应,u,2,线性电阻网络,N,R,+,i,S1,a,b,c,d,(a),c,d,线性电阻网络,N,R,u,1,+,i,S2,a,b,(b),则两个支路中电压电流有如下关系：,当,i,S1,=,i,S2,时，,u,2,=,u,1,情况2 激励电流源电压响应u2线性电阻网络 N,33,情况,3,则两个支路中电压电流在数值上有如下关系：,当,i,S1,=,u,S2,时，,i,2,=,u,1,激励,电流源,电压源,图b,图a,电流,响应,图b,图a,电压,i,2,线性电阻网络,N,R,i,S1,a,b,c,d,(a),c,d,线性电阻网络,N,R,u,1,+,u,S2,a,b,(b),+,情况3 则两个支路中电压电流在数值上有如下关系：当 i,34,(,3,)互易定理只适用于线性电阻网络在单一电源激励下，两个支路电压电流关系。,(,1,)互易前后应保持网络的拓扑结构不变，仅理想电源搬移；,(,2,)互易前后端口处的激励和响应的极性保持一致（要么都,关联，要么都非关联)；,(,4,)含有受控源的网络，互易定理一般不成立。,应用互易定理分析电路时应注意：,(3)互易定理只适用于线性电阻网络在单一电源激励下，两,35,例,1,求电流,i,。,解,利用互易定理,i,1,=,i,2/(4+2)=2/3A,i,2,=,i,2/(1+2)=4/3A,i,=,i,1,-,i,2,=,-,2/3A,2,1,2,4,8V,2,i,a,b,c,d,+,_,2,1,2,4,8V,2,i,a,b,c,d,+,_,i,1,i,2,i,例1求电流 i。解利用互易定理i1=i2/(4+2),36,例,2,测得a图中,u,1,10V，,u,2,5V，求b图中的电流,i,。,解1,(1),利用互易定理知,c,图的,u,1,+,u,2,线性电阻网络,N,R,+,2A,a,b,c,d,(a),c,d,线性电阻网络,N,R,2A,a,b,(b),+,5,i,c,d,线性电阻网络,N,R,2A,a,b,(c),+,+,例2测得a图中u110V，u25V，求b图中的电流i。,37,c,d,线性电阻网络 N,R,R,eq,a,b,(d),5,5,+,5V,a,b,i,(2),结合,a,图，知,c,图的等效电阻：,戴维宁等效电路,cd线性电阻网络 NRReqab(d)55+5V,38,3A,4,+,_,+,_,2A,a,b,c,d,(a),+,u,2,+,u,1,线性电阻网络,N,R,1,1,1,+,u,1,i,+,_,u,2,+,u,1,i,1,i,2,2,2,4,3,i,3A4+_+_2Aabcd(a)+u2+u1线性电阻网,39,+,_,u,2,+,u,1,i,1,i,2,1,+,2,u,1,2,2,+,_,u,2,+,u,1,i,1,i,2,R,+,_,u,2,+,u,1,i,1,i,2,R,+_u2+u1i1i21+2u122+_u2+u,40,