第十三章-二端口网络.ppt

目录目录 13-1二端口网络的概念 13-2二端口网络方程及参数 13-5二端口网络的连接 13-6回转器和负阻抗变换器13-1二端口网络若网络的一对端钮满足下面的条件：即从一个端钮流入的电流等于从另一个端钮流出的电流，则称该对端钮为网络的一个端口(singleport)二端口网络分类：(1)按元件的性质分为线性和非线性二端口网络；(2)按是否满足互易定理分为互易性（可逆）和非互易（不可逆）二端口网络；(3)按电气特性分为对称和非对称二端口网络对称二端口网络又分为电气对称和结构对称两种；结构对称的一定是电气对称的，但电气对称的不一定是结构对称13-1二端口网络本章只讨论线性二端口网络的描述及其特性分析方法约定：(1)二端口网络为线性非时变网络，网络内部不含独立电源，且储能元件的初始状态为零，即双口网络是线性、定常、无独立源和零状态的2)二端口网络的端口电压、电流参数方向，即端口电流的参考方向均为流进网络的一般称1-1为输入端口，2-2为输出端口3)双口网络的分析可以采用相量法，也可以采用运算法一个主要内容是寻求端口处的电压、电流关系双端口网络中共有U1、I1和U2、I2四个变量每一个端口的电压、电流都有一个与外电路相连接的约束关系。

自变量的取法不同，得到的网络参数也不同，共有六种参数，而本章只讨论常用的Z、Y、T、H四种参数13-2二端口方程及参数13.2.1Z方程与方程与Z参数参数1.1.方程的一般形式方程的一般形式方程的一般形式方程的一般形式写成矩阵形式为：其中系数Z11、Z12、Z21、Z22具有阻抗的量纲称为阻抗参数，简称Z参数13-2二端口方程及参数2.2. Z Z参数的物理意义参数的物理意义参数的物理意义参数的物理意义13.2.1Z方程与方程与Z参数参数13-2二端口方程及参数3.3.网络的互易条件网络的互易条件网络的互易条件网络的互易条件对于由线性R、L、M、C元件构成的任何无源二端口，Z12=Z21总是成立的所以对任何一个无源线性二端口，只要3个独立的参数就足以表明它的性能13.2.1Z方程与方程与Z参数参数13-2二端口方程及参数4.4.网络对称条件网络对称条件网络对称条件网络对称条件在Z参数中，若同时有Z12=Z21，Z11=Z22，则称为对称二端口网络其物理意义是，将两个端口1-1与2-2互换位置后与外电路连接，其端口特性保持不变电路结构对称的二端口网络必然同时有Z12=Z21，Z11=Z22，即在电性能上也一定是对称的。

但要注意在电性能上对称，其电路结构不一定对称对称二端口网络的Z参数只有两个独立参数13.2.1Z方程与方程与Z参数参数13-2二端口方程及参数13.2.2Y方程与方程与Y参数参数1. 1. Y Y方程的一般形式方程的一般形式方程的一般形式方程的一般形式系数Y11、Y12、Y21、Y22具有导纳的量纲称为导纳参数，简称Y 参数，它只与网络的内部结构、元件值及电源频率有关，而与电源和负载无关，故可用来描述网络本身的特性其方程称为二端口网络的导纳方程，简称Y 方程13-2二端口方程及参数13.2.2Y方程与方程与Y参数参数2. 2. Y Y参数物理意义参数物理意义参数物理意义参数物理意义 Y参数可以通过在Y参数方程中分别令，U2=0如图13-7(a)所示、如图13-7(b)的条件下求得，即13-2二端口方程及参数13.2.2Y方程与方程与Y参数参数3.3.互易条件、对称条件互易条件、对称条件互易条件、对称条件互易条件、对称条件4个Y参数都是在某个端口短路的条件定义的，所以Y参数又称为短路导纳参数若网络是互易的，则根据互易特性应满足Y12=Y21这说明，在互易二端口网络的4个Y参数中，只有3个参数相互独立的。

同样，对于互易、对称二端口网络存在Y12=Y21Y11=Y2213-2二端口方程及参数13.2.2Y方程与方程与Y参数参数4.4. Z Z参数与参数与参数与参数与Y Y参数关系参数关系参数关系参数关系若矩阵Z为非奇异的，即则得即需要指出，Y与Z是互逆的当Z为奇异，即当其行列式Z=0时，此时不存在Y矩阵这就是说，对同一个网络而言，这一种参数存在，但另一种参数可能不存在13-2二端口方程及参数13.2.3 T参数方程与参数方程与T参数参数式中，A、B、C、D称为二端口网络的T 参数（或传输参数），该组方程称为T参数方程T参数的物理意义可由下面的定义式说明13-2二端口方程及参数13.2.3 T参数方程与参数方程与T参数参数矩阵形式，有对于互易二端口网络，可以证明det( T )=AD-BC=1对于互易、对称二端口网络，则有det( T )=AD-BC=1A=D在互易二端口网络中，只有3个T参数是相互独立的在互易、对称二端口网络中，只有两个T参数是独立的13-2二端口方程及参数13.2.4混合参数方程和混合参数方程和H参数参数13-2二端口方程及参数13.2.4混合参数方程和混合参数方程和H参数参数式中称为二端口网络的H参数（或混合参数）矩阵，它的元素称为H参数或混合参数。

13-2二端口方程及参数13.2.4混合参数方程和混合参数方程和H参数参数如果网络是互易的，可以证明H12=-H21说明H参数中只有3个参数是相互独立的若网络是互易的且又是对称的，则有H12=-H21det( H )=H11H22-H12H21=1说明只有两个H参数是相互独立的13.5二端口连接在分析和设计电路时，常将多个二端口网络适当地连接起来组成一个新的网络，或将一网络视为由多个二端口网络连接而成的网络二端口网络的连接有多种形式，常见的连接方式有串联、并联、级联等本节主要研究两个二端口网络以不同形式连接后形成新的二端口网络的参数与原来的两个二端口网络参数之间的关系这种参数之间的关系也可以推广到多个二端口网络的连接中去13.5二端口连接将一个二端口网络的输出端口与另一个二端口网络的输入端口连接在一起，形成一个复合二端口网络，如图13-34所示，这样的连接方式称为两个端口网络的级联13.5.1二端口网络的级联二端口网络的级联T=T1T2即两个二端口网络级联后形成的复合二端口网络的传输参数矩阵等于相级联的两个二端口网络的传输参数矩阵之乘积这个结论可以推广到多个二端口网络级联的情况，如T=T1T2TN。

13.5二端口连接采用Z参数分析比较方便Z=Z1+Z2，即两个二端口网络串联连接时，其复合二端口网络的阻抗矩阵等于被串联的两个二端口网络阻抗矩阵之和这个结论也可以推广到多个二端口网络串联的情况，如Z=Z1+Z2+ZN，即N 个二端口网络串联时，串联后复合二端口网络的阻抗矩阵等于被串联的各个二端口网络阻抗矩阵之和13.5.2二端口网络的串联二端口网络的串联13.5二端口连接采用Y参数分析比较方便其中,Y=Y1+Y2,即两个二端口网络并联连接时，其复合二端口网络的阻抗矩阵等于被并联的两个二端口网络导纳矩阵之和这个结论也可以推广到多个二端口网络并联的情况，如Y=Y1+Y2+YN,即N个二端口网络并联时，并联后复合二端口网络的导纳矩阵等于被并联的各个二端口网络导纳矩阵之和13.5.3二端口网络的并联二端口网络的并联13.6回转器和负阻抗变换器理想回转器的电路符号如图13-40所示，回转器电流电压在图13-40所示参考方向下，可用下列方程表示13.6.1回转器回转器(gyrator)1.1.回转器的电路符号回转器的电路符号回转器的电路符号回转器的电路符号回转器为相关性元件，它把一个端口的电压回转成另一个端口的电流，把一个端口的电流回转成另一个端口的电压。

回转”之名即由此而来13.6回转器和负阻抗变换器若在回转器的输出端接负载阻抗Z，则其输入阻抗为13.6.1回转器回转器(gyrator)2.2.回转器的阻抗变换作用回转器的阻抗变换作用回转器的阻抗变换作用回转器的阻抗变换作用即能将R、L、C相应回转为电导g2R、电容g2L、电感r2C，特别是将电容回转成电感这一性质尤为宝贵因为到目前为止，在集成电路中要实现一个电感还有困难，但实现一个电容却很容易13.6回转器和负阻抗变换器它有两种形式，即电压反向型负阻抗变换器（UNIC）和电流反向型负阻抗变换器（INIC）13.6.3负阻抗变换器负阻抗变换器13.6回转器和负阻抗变换器13.6.3负阻抗变换器负阻抗变换器负阻抗变换器的特性可用T 参数来描述，对UNIC列端口方程为对INIC其端口方程为故该式所反映的NIC特性为电压反向型负阻抗变换器13.6回转器和负阻抗变换器13.6.3负阻抗变换器负阻抗变换器在端口2-2接上阻抗ZL，从端口1-1看进去的输入阻抗Z1可计算如下：所以这个二端口能把一个正阻抗变为负阻抗，也就是说，当端口2-2接上电阻R电感L或电容C时，则在端口1-1将变为、或kC。