电路分析11章二端口网络.ppt

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1、11 二端口网络,11-1 二端口网络11-2 二端口网络的方程与参数11-3 二端口网络的等效电路11-5 二端口网络的连接,具有多个端子与外电路连接的网络（或元件），称为多端网络（或多端元件）。在这些端子中，若在任一时刻，从某一端子流入的电流等于从另一端子流出的电流，这样一对端子，称为一个端口。二端网络的两个端子就满足上述端口条件，故称二端网络为单口网络。假若四端网络的两对端子分别均满足端口条件，称这类四端网络为二端口网络，也称双口网络。,11-1 二端口网络,单口网络图11-1(a)只有一个端口电压和一个端口电流。无源单口网络，其端口特性可用联系u-i关系的一个方程 u=Roi 或i=G

2、ou来描述。二端口网络图11-1(b)则有两个端口电压u1、u2和两个端口电流i1、i2。其端口特性可用其中任意两个变量列写的两个方程来描述，显然，共有六种不同的表达形式。,图11-1单口网络与双口网络,通常，只讨论不含独立电源、初始储能为零的线性二端口网络，现分别介绍它们的表达式。本章仅讨论实际应用较多的四种参数：Z参数、Y参数、H参数和A参数。并注意与第九章9-1(次级不是开路就是短路)的不同。,11-2 二端口网络的方程与参数,11-2-1 Z参数若将二端口网络的端口电流作为自变量，则可建立如下方程：,其中，,称为二端口网络的,Z参数。四个参数的计算方法如下：,为输出端口开路时的输入阻抗

3、。,为输入端口开路时的转移阻抗。,为输出端口开路时的转移阻抗。,为输入端口开路时的输出阻抗。由于Z参数均具有阻抗量纲，且又是在输入或输出端口开路时确定，因此Z参数又称为开路阻抗参数。,若将二端口网络的端口电压作为自变量，则可建立如下方程：,11-2-2 Y参数,其中,为输出端口短路时的输入导纳。,称为二端口网络的,Y参数。四个参数的计算方法如下：,为输出端口短路时的转移导纳。,为输入端口短路时的转移导纳。,为输入端口短路时的输出导纳。由于Y参数均具有导纳量纲，且又是在输入或输出端口短路时确定，因此Y参数又称为短路导纳参数。,11-2-3 H参数若将二端口网络的 作为自变量，则可建立如下方程：,

4、其中,为输出端口短路时的输入阻抗。它具有阻抗量纲。,称为二端口网络的,H参数。四个参数的计算方法如下：,为输入端口开路时的反向转移电压比。无量纲。,为输出端口短路时的正向转移电流比。无量纲。,为输入端口开路时的输出导纳。具有导纳量纲。由于H参数中，参数有各种量纲，因此H参数又称为混合参数。,11-2-4 A参数若将二端口网络的 作为自变量，则可建立如下方程：,其中，,A参数。四个参数的计算方法如下：,为输出端口开路时的反向转移电压比。无量纲。,称为二端口网络的,为输出端口短路时的反向转移阻抗。它具有阻抗量纲。,为输出端口开路时的正向转移导纳。它具有导纳量纲。,为输出端口短路时的反向转移电流比。

5、无量纲。A参数也属于混合参数，但工程上常称A参数为(正向)传输参数。,相应的参数用矩阵形式表示为：,当然，还应该要两种参数，它们是：另一种混合参数，G参数；(反向)传输参数，B参数。,下面举例说明已知双口网络，求双口网络参数的方法：1.直接应用定义来做；例：试求下图所示二端口网络的Z参数。,由于此网络是无源对称网络，有,得Z参数为：,2.列写网络方程(节点方程、网孔方程)来做。例：求下图所示T型二端口网络的Z参数。,得Z参数为：,列KVL方程,例：试求下图所示电路的Y参数。,解：设二端口网络两端加电压源，列KVL方程。,消去变量：,这就是Z参数的方程Z参数矩阵。如果需求Y参数，只需改变上述方程

6、的形式即可。,这就是Y参数的方程和Y参数矩阵。如果需求其它参数，方法是一样的。,11-1 求题图11-1所示二端口网络的Z参数。,解：利用Z参数的物理意义求解。设图所示二端口网络端子上电压、电流参考方向如题图11-1（a）所示，则根据二端口网络Z参数的物理含义，可得,由于该网络为线性无源二端口网络，因此,所以，Z参数为,11-2 求题图11-2所示二端口网络的Y参数。,解：设二端口网络端子上电压、电流参考方向如题图11-2（a）所示，则有,由于该网络为线性无源二端口网络，因此,Y参数为,11-3 二端口网络的等效电路,等效电路法是电路分析的主要方法,从前面的知识可知：任意无源线性单口网络其外部

7、特性都可以用一个等效阻抗或等效导纳来表征；同样地，我们已经知道，任意无源线性二端口网络其外部特性都可以用三个参数来确定。那么，只要能找到由三个阻抗或导纳组成简单的二端口网络，如果其网络参数与原二端口网络的参数相同，则就说明这两个二端口网络的外部特性相同，即它们相互等效。二端口网络常见的最简单结构为T形和形两种形式。,本节介绍Z参数、Y参数等效电路。由Z参数方程：,可构成如图所示的含两个受控源的等效电路：,如果将Z参数方程改变一下，可得：,由此可得如下图所示的T形等效电路：,上述两种等效电路适合任意二端口网络。,同样地，由Y参数方程：,可构成如下图所示的含两个受控源的等效电路：,由此可得如下图所

8、示的形等效电路：,如果将Y参数方程改变一下，可得：,11-5 二端口网络的连接,对于一个复杂的二端口网络来说，可以把它看成是若干相对简单的二端口网络按某种方式联接而成，二端口网络可以按多种不同的方式相互联接。其主要联接方式有：级联、串联、并联；还有串、并联等。1.两个二端口网络N1和N2级联；设相应的A参数分别为：,(a)级联,根据A参数方程，有,由图：,得：,故得二端口网络级联时A参数的公式：,2.两个二端口网络N1和N2并联；设相应的Y参数分别为：,由图：,显然，有,3.两个二端口网络N1和N2串联；设相应的Z参数分别为：,同理可得：,4.混联(a.串、并联)的情况：,对偶地，(b.并、串

9、联)的情况：,12 简单非线性电阻电路,12-1 解析法12-2 图解法12-4 小信号分析法,严格地讲，实际电路都是非线性的，只不过可以近似地将它们看成是线性电路来分析。不会产生太大的误差。当某一个元件的非线性特征不能被近似或忽略，否则，就无法解释电路所发生的物理现象。这时，就不能再用线性电路的方法来分析了。分析非线性电路要比线性电路复杂得多，所求的解也不一定是唯一的。本章只讨论简单非线性电阻电路的分析。,12-1 解析法,当电路中的非线性电阻元件的VCR的数学函数式已知时，可使用解析法。例：试求电路中的u和i。非线性电阻R的VCR为。,解：由戴维南定理,得：,与非线性电阻的VCR联立，解非

10、线性方程，,一般地讲，非线性电路的解析法，最后总会归结到非线性方程的求解问题。,代入非线性电阻的VCR，得两组解：,得：,12-2 图解法,工程上，往往并不知道非线性元件精确的VCR，而已知其v-i曲线。这时，常用作图的方法来确定电流或电压。当然，这种方法精度较低。12-2-1 负载线法。,Q称为(静态)工作点。那条直线称为负载线。,12-2-2 非线性电阻的串联、并联和混联,12-4 小信号分析法,小信号分析法又称局部线性化近似法。是电子电路分析非线性电路的重要方法。图中US为直流电压源(常称为偏置),uS(t)为时变电压源(信号源)。且 uS(t)US。R为非线性电阻，其VCR为i=f(u

11、),如图中的曲线所示。,由KVL方程：当uS(t)0时，得工作点Q满足：,*,当直流电压源和小信号同时起作用时，即 时，由于信号较小，即在工作点Q附近可以把非线性电阻近似为一个线性电阻。其线性电阻的阻值为,Rd成为非线性电阻R在工作点Q(U0,I0)处的小信号电阻，或称动态电阻。它是个常数。Gd称为小信号电导，或动态电导。有,代入原KVL方程，可得：,将*式联立，得,于是，得：,其小信号等效电路如下图所示：,不难看出，这是一个线性电路。可见，在小信号条件下，可以将非线性电路分析近似转换为线性电路分析。,这个线性电路只保留了小信号分量部分。当然，如果需要求 u(t)和 i(t)，只需将上式代入*式即可。,非线性电阻电路小信号分析步骤：1.求静态工作点Q；2.求工作点处的动态电阻；3.画小信号等效电路，求小信号作用时的电压或电流；4.静态电压或电流与动态小信号作用下的电压或电流叠加即可。,