第10章二端口網(wǎng)絡(已修改)
2024-10-17 16:16 本頁面
【正文】 第 10章 二端口網(wǎng)絡 二端口 網(wǎng)絡的特性 阻抗和 傳輸常數(shù) 二端口 網(wǎng)絡的基本 方程和參數(shù) 二端口 網(wǎng)絡的一般 概念 二端口網(wǎng)絡 的輸入阻抗、 輸出阻抗和 傳輸函數(shù) 二端口 網(wǎng)絡應用簡介 線性 二端口網(wǎng)絡 的等效電路 本章教學目的及要求 本章主要研究端口電流、電壓之間的關(guān)系，即端口的外特性。本章主要解決的問題是找出表征二端口網(wǎng)絡的參數(shù)及由這些參數(shù)聯(lián)系著的端口電流、電壓方程，并在此基礎(chǔ)上分析二端口網(wǎng)絡的電路。 二端口網(wǎng)絡的一般概念 學習目標： 熟悉二端口網(wǎng)絡的判定，了解無源、有 源、線性及非線性二端口網(wǎng)絡在組成上 的不同點。 戴維南定理中介紹的二端網(wǎng) 絡即為一端口網(wǎng)絡。顯然 一端口 網(wǎng)絡兩個端鈕上的電流相等，方 向相反。 I 一端口 網(wǎng)絡 U + － 二端口 網(wǎng)絡 I1 I1 I2 I2 兩對端口均滿足一端口網(wǎng) 絡條件的電路稱為 二端口 網(wǎng)絡。 U1 + － U2 + － 二端口網(wǎng)絡內(nèi)部均由線性 元件組成，且兩個端口處 的電壓與電流均滿足線性 關(guān)系時，該二端口網(wǎng)絡稱 為 線性二端口網(wǎng)絡 。 二端口 網(wǎng)絡 I1 I1 I2 I2 U1 + － U2 + － 如果一個二端口網(wǎng)絡內(nèi)部不含有獨立源或受控 源時，我們稱其為 無源 二端口網(wǎng)絡 ；如果二端口網(wǎng) 絡內(nèi)部含有獨立源或受控源時，則稱其為 有源 二端 口網(wǎng)絡 。 什么是二端口網(wǎng)絡？ 二端口網(wǎng)絡的基本方程和參數(shù) 學習目標： 熟悉表征二端口網(wǎng)絡參數(shù)的不同形式， 能夠?qū)懗鲇蛇@些參數(shù)聯(lián)系著的端口電流 和電壓方程，并在此基礎(chǔ)上分析雙口網(wǎng) 絡的電路，熟悉表征二端口網(wǎng)絡不同參 數(shù)之間的關(guān)系。 實際的二端口網(wǎng)絡制做好后一般都要封裝起來， 無法看到其內(nèi)部電路的具體結(jié)構(gòu)。因此，分析這類網(wǎng) 絡時，只能通過兩對端子處電壓與電流之間的相互關(guān) 系來表征電路的功能。而這種關(guān)系又可以用一些參數(shù) 來描述，且 這些參數(shù)只決定于網(wǎng)絡本身的結(jié)構(gòu)和內(nèi)部 元件，與外部電路無關(guān) 。 利用這些參數(shù)，還可以比較不同網(wǎng)絡在傳遞電能 和信號方面的性能，從而評價端口網(wǎng)絡的質(zhì)量 。 阻抗方程和 Z參數(shù) Z參數(shù)方程是一組以端口電流為激勵，以兩個端 口電壓為求解對象的無源線性二端口網(wǎng)絡的特征方 程。 Z參數(shù)方程的一般形式為： I1 I2 U1 + － U2 + － Z3 Z1 Z2 22212122121111 IZIZUIZIZU?????????? Z方程中的參數(shù)稱為 Z參數(shù) ，如果令 Z11=Z1+Z3， Z22=Z2+Z3， Z12=Z21=Z3。 則二端口網(wǎng)絡可表示為 ： 1. Z參數(shù)方程 顯然 Z參數(shù)具有 阻抗的性質(zhì) 。 1. Z參數(shù)的物理意義 Z參數(shù)僅與網(wǎng)絡的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、元件參數(shù)和工作頻 率有關(guān)，而與輸入信號的振幅、負載的情況無關(guān)。因 此， Z參數(shù)是用來描述二端口網(wǎng)絡本身特性的。 Z參數(shù)的物理意義可由 Z參數(shù)方程推導而得。 00122101111222 ????????????IIIUZIUZI 時，當輸出端口電路 其中 Z11是輸出端口開路時在輸入端口處的輸入 阻抗，稱為 開路輸入阻抗 。 Z21稱為 開路轉(zhuǎn)移阻抗 ， 轉(zhuǎn)移阻抗是一個端口的電壓與另一個端口電流之比。 同理 00211202222111 ????????????IIIUZIUZI 時，有當輸入端口電路 其中 Z22是輸入端口開路時在輸出端口處的輸出 阻抗，稱為 開路輸出阻抗 。 Z21稱為 開路轉(zhuǎn)移阻抗 。 由互易定理可證明，輸入、輸出兩端口位置互換 時，不會改變由同一激勵所產(chǎn)生的響應，因此總有 Z12 =Z21，所以說 一般情況下 Z參數(shù)中只有 3個是獨立的 。 假如無源線性 二端口網(wǎng)絡是對稱 的， 即 Z11=Z22， 則輸出端口和輸入端口互換位置后，各電壓與電流均 不改變，此時 Z參數(shù)中 僅有兩個參數(shù)是獨立的 。 00122101111222 ????????????UUUIYUIYU 時，即當輸出端口電路短路， 導納方程和 Y參數(shù) Y參數(shù)方程是一組以端口電壓為激勵，以兩個端 口電流為求解對象的無源線性二端口網(wǎng)絡的特征方 程。 Y參數(shù)方程的一般形式為： 22212122121111UYUYIUYUYI?????????? Y方程中的參數(shù)稱為 Y參數(shù) 。 Y參數(shù)的物理意義 同樣可由 Y參數(shù)方程推導而得。 1. Y參數(shù)方程 短路 輸入導納 。 短路 轉(zhuǎn)移導納 。 同理 00211202222111 ????????????UUUIYUIYU 有當輸入端口短路時，即 其中 Y22是輸入端口短路時在輸出端口處的輸出 導納，稱為 短路輸出導納 。 Y21稱為 短路轉(zhuǎn)移導納 。 同樣可以證明，對于無源線性二端口網(wǎng)絡而言， 總有 Y12=Y21，因此 Y參數(shù)中也只有 3個是獨立的 。 如果無源線性 二端口網(wǎng)絡對稱 ，就有 Z11=Z22， 這時即使輸出端口和輸入端口互換位置，各電流與電 壓也不會改變，此時 Y參數(shù)中 僅有兩個是獨立的 。 求圖示電路的 Z參數(shù)。 當輸出端開路時 I1 I2 U1 + － U2 + － 1 4 Ω 1 2 Ω 1 3
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