二端口网络ppt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16章,二端口网络,工程实际中，研究信号及能量的传输和信号变换时，经常碰到如下两端口电路。,滤波器,R,C,C,传输线,变压器,n:1,（1）线性一端口网络的外部性能用戴维南或诺顿等效电路代替去分析；,（2）线性二端口网络的,端口,处的,i,u,间的关系可通过一些只取决于构成二端口本身的元件及连接方式的参数表示。,（3）二端口网络分析方法易推广于,n,端口网络。,第16章 二端口网络 工程实际中，研究信号及能量的传输和,1,1.一端口（网络）,N,+,u,1,i,1,i,1,2.二端口（网络）,N,+,u,1,i,1,i,1,i,2,i,2,+,u,2,N,i,1,i,2,i,3,i,4,3.四端网络,1.一端口（网络）+u1i1i12.二端口（网络）+,2,约定,1.讨论范围,线性,R、L、C、M,与线性受控源,不含独立源,和初始值构成的附加电源,2.参考方向如图,16.1-2 二端口的参数和方程,线性,RLCM,受控源,i,1,i,2,i,2,i,1,u,1,+,u,2,+,约定1.讨论范围线性 R、L、C、M与线性受控源不含独立,3,Y参数方程（短路导纳方程）,+,+,RCL(M),（1）设 已知,矩阵形式,：,相量形式：,式中,和 分别表示端口电压和电流向量,(导纳参数矩阵或,Y,参数矩阵),Y参数方程（短路导纳方程）+（1）设,4,&,Y,参数也称为,短路导纳参数,-,短路输入导纳,-,短路输出导纳,-,短路转移导纳,短路导纳参数的测定,&Y参数也称为短路导纳参数-短路输入导纳-短路输出导纳-,5,解,例16-,1,求图示两端口的,Y,参数。,Y,b,+,+,Y,a,Y,c,Y,b,+,Y,a,Y,c,Y,b,+,Y,a,Y,c,对称二端口,解例16-1 求图示两端口的Y 参数。Yb+Ya,6,对称二端口是指两个端口电气特性上对称。,电路结构左右对称的一般为对称二端口。,结构不对称的二端口，其电气特性可能是对称的，这样的二端口也是对称二端口。,矩阵形式：,相量形式：,（2）设 已知,Z参数方程（开路阻抗方程）,对称二端口是指两个端口电气特性上对称。电路结构左右对称的,7,特殊情况,例：如图所示二端口互感:,只有,只有,均不存在,*,*,n:1,+,_,u,1,+,_,u,2,i,1,i,2,特殊情况例：如图所示二端口互感:只有只有均不存在*n:1+,8,（3）传输参数方程（T参数方程）,对称二端口:,（4）,H,参数方程(混合参数方程）,常用于晶体管等效电路。,互易二端口：,对称二端口:,（3）传输参数方程（T参数方程）对称二端口:（4）H 参,9,16-3 二端口的等效电路,1.,Z,参数表示的等效电路,（宜选用T形等效电路）,如果网络是互易的，上图变为,T,型等效电路。,+,+,+,Z,11,Z,12,等效电路,+,+,Z,11,Z,12,等效只对两个端口的电压，电流关系成立。,16-3 二端口的等效电路1.Z参数表示的等效电路（宜,10,2.,Y,参数表示的等效电路(,宜选用,形等效电路）,如果网络是互易的，上图变为,型等效电路。,Y,12,Y,11,Y,12,Y,22,+Y,12,+,+,Y,12,Y,11,Y,12,Y,22,+Y,12,+,+,2.Y 参数表示的等效电路(宜选用形等效电路）如果网络是,11,16.4 二端口的转移函数,二端口常为完成某种功能起着耦合两部分电路的作用，这种功能常通过转移函数描述或指定。,二端口转移函数,二端口的转移函数（传递函数）是用拉氏变换形式表示的输出电压或电流与输入电压或电流之比。,16.4 二端口的转移函数 二端口常为完成某种功,12,1.,无端接二端口的转移函数,线性,RLCM,受控源,I,1,(,s,),I,2,(,s,),I,2,(,s,),I,1,(,s,),U,1,(,s,),+,U,2,(,s,),+,无端接,二端口没有外接负载及输入激励无内阻抗。,1.无端接二端口的转移函数线性RLCMI1(s)I2(,13,2.,有端接二端口的转移函数,输出端口接负载，,输入端口接电压源和阻抗的串联组合或电流源和阻抗的并联组合。,R,2,线性,RLCM,受控源,I,1,(,s,),I,2,(,s,),U,1,(,s,),+,U,2,(,s,),+,R,1,+,U,S,(,s,),双端接两端口,R,2,线性,RLCM,受控源,I,1,(,s,),I,2,(,s,),U,1,(,s,),+,U,2,(,s,),+,+,U,S,(,s,),线性,RLCM,受控源,I,1,(,s,),I,2,(,s,),U,1,(,s,),+,U,2,(,s,),+,R,1,+,U,S,(,s,),单端接两端口,2.有端接二端口的转移函数输出端口接负载，输入端口接电压,14,16.5 二端口的连接,一个复杂二端口网络可以看作是由若干简单的二端口按某种方式连接而成。,1.级联(链联),+,+,T,P,1,+,+,P,2,+,+,级联后所得复合二端口,T,参数矩阵等于级联的二端口,T,参数矩阵相乘。可推广到,n,个二端口级联的关系。,16.5 二端口的连接 一个复杂二端口网络可以看作是由,15,例,T,1,T,2,T,3,求两端口的,T,参数。,4,6,4,+,+,解,4,4,6,易求出,例T1T2T3求两端口的T 参数。4 6 4+,16,2.并联,P,1,+,+,+,+,P,2,+,+,并联采用,Y,参数方便。,二端口并联所得复合二端口的,Y,参数矩阵等于两个二端口,Y,参数矩阵相加。,2.并联P1+P2+并联采用Y 参数方,17,3.串联,P,1,+,+,+,+,P,2,+,+,串联采用,Z,参数方便。,串联后复合二端口,Z,参数矩阵等于原二端口,Z,参数矩阵相加。可推广到,n,端口串联。,3.串联P1+P2+串联采用Z 参数方便,18,16-6 回转器和负阻抗转换器,回转器是一种线性非互易的多端元件，可以用晶体管电路或运算放大器来实现。,理想回转器是不储能、不耗能的无源线性两端口元件。,1.回转器,理想回转器的基本特性,u,2,i,2,i,1,u,1,-,+,+,-,回转电阻,回转电导,或写为,16-6 回转器和负阻抗转换器 回转器是一种线性非互易的,19,图示电路的输入阻抗为：,u,2,i,2,i,1,u,1,-,+,+,-,Z,L,若：,结论,回转器具有把一个电容回转为一个电感的本领，实现了没有磁场的电感，这为实现难于集成的电感提供了可能性。,图示电路的输入阻抗为：u2i2i1u1-+-ZL若：结论,20,利用回转器实现理想变压器。,图示电路的,T,参数为：,g,1,i,2,i,1,u,1,-,+,u,2,+,-,g,2,*,*,n:1,+,_,u,1,+,_,u,2,结论,两个回转器的级联相当于一个变比,n=,g,2,/,g,1,的理想变压器。,利用回转器实现理想变压器。图示电路的T参数为：g1i2i1u,21,负阻抗变换器（简称,NIC,）,是一个能将阻抗按一定比例进行变换并改变其符号的两端口元件，可以用晶体管电路或运算放大器来实现。,2.负阻抗变换器,负阻抗变换器的基本特性,符号,电压电流关系,电流反向型,+,u,1,i,1,i,2,+,u,2,NIC,负阻抗变换器（简称NIC）是一个能将阻抗按一定比例进行,22,下 页,上 页,或,T,参数,电压反向型,正阻抗变为负阻抗的性质,Z,L,+,u,1,i,1,i,2,+,u,2,NIC,返 回,下 页上 页或 T参数电压反向型正阻抗变为负阻抗的性质ZL+,23,例,负阻抗变换器的,k,=1,，,求输入阻抗。,结论,j,Z,i,NIC,1,2,解,j0.5,Z,i,0.5,等效网络,可以用,NIC,和,RC,元件组成的网络来实现,RL,或,RLC,元件组成的网络。,例负阻抗变换器的k=1，求输入阻抗。结论jZi12解j,24,N,U,s,R,1,R,图1,N,R,1,L,图2,C,N,u,s,u,C,例、一电阻二端口N，转移参数,NUsR1R图1NR1L图2CNusuC例、一电阻二端口N，,25,N,(1)求T型等效电路,R,a,R,b,R,c,U,1,U,2,I,1,I,2,解之得：,N(1)求T型等效电路RaRb Rc U1U2I1I2,26,N,U,s,R,1,R,图1,(2)若端口1接,U,S,=6V、,R,1,=2,的串联支路，端口2接电阻,R,（图1）,，求,R=,？时可使其上获得最大功率，并求此最大功率值。,a,b,计算a、b,以左电路的戴维南等效电路：,N,U,s,R,图1,U,2,I,1,I,2,a,b,U,oc,R,i,R,R,等于,R,i,时其上功率最大，此时最大功率为：,NUsR1R图1(2)若端口1接US=6V、R1=2的串联,27,(3),若端口1接电压源,u,s,=,6+10sin,t,V与电阻,R,1,=2,的串联支路，端口2接,L,=1H与,C,=1F的串联支路（图2），求电容,C,上电压的有效值。,R,1,图2,N,u,s,L,C,u,C,(1)6V电压源单独作用，,L,短路、,C,开路,(2)正弦电源单独作用，,L,、,C,发生串联谐振相当于短路（,U,2,=0）,N,6V,U,2,I,1,I,2,U,C 0,N,(3)若端口1接电压源us=6+10sint V与电阻R1=,28,N,有效值,N有效值,29,(4),u,s,=12,(,t,)V，,端口2接一电容,C=,1F，,u,c,(0,-,)=1V,求,u,c,(,t,)。,N,运算电路模型：,N,(4)us=12(t)V，端口2接一电容C=1F，uc,30,N,N,31,谢谢同学们的合作!预祝大家取得优异成绩！,谢谢同学们的合作!预祝大家取得优异成绩！,32,