二端口网络ppt课件.ppt

项目五二端口网络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图5.1端口网络框图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
式(5-1)称为二端口的Z参数方程，式称为Z参数，这些参数具有阻抗的性质，是与网络内部结构和参数有关而与外部电路无关的一组参数，Z参数可按下述方法计算或由实验测量求得
上式还可以写成如下的矩阵形式：

其中Z (5-4)

称为二端口的Z参数矩阵，也称开路阻抗矩阵。
Z11是输出端口开路时，输入端口的入端阻抗；

Z21是输出端口开路时，输出端口电压对输入端口电流的转移阻抗；

Z12是输入端口开路时，输入端口电压对输出端口电流的转移阻抗；

Z22是输入端口开路时，输出端口的入端阻抗。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：

Y11是输出端口短路时，输入端口的入端导纳；

Y21是输出端口短路时，输出端口电流对输入端口电压的转移导纳；

Y12是输入端口短路时，输入端口电流对输出端口电压的转移导纳；

Y22是输入端口短路时，输出端口的入端导纳。

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。5.1.3二端口网络的T方程和T参数上式称为二端口网络的T参数方程，又称为传输参数方程或A参数方程。T参数方程中之所以写成，是因为的参考方向规定为流入网络，而在用T参数方程分析问题时，以流出网络为方便，如图5.8所示。
T参数方程的矩阵形式为:例5-4图5.9所示为一RC网络，试求其T矩阵。

解：

所以若已知二端口网络的和，求和时，则二端口网络的特征方程为

上式称为二端口网络的H参数方程。系数H11、H12、H21、H22称为二端口网络的H参数，其中H12、H21无量纲；H11具有阻抗性质，量纲为欧姆；H22具有导纳的性质，量纲为西门子。H参数可以通过二端口网络的出口短路和入口开路来分析计算或测量来确定。在式(5-14)中的H参数具有阻抗、导纳量纲，还有量纲为1的电压比值和电流比值，因此又称混合参数。式(5-14)可写成矩阵形式，即

其中例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5.2.1二端口网络的串联又根据串联的特点，有

故

写成矩阵形式5.2.2二端口网络的并联则应有

其中Y为和两个二端口并联后总的参数矩阵，