电工技能培训专题-电路分析基础-双口网络

13．1双口网络13．2双口网络的方程和参数13．4双口网络的联接13．3双口网络的等效电路13．5双口网络的特性阻抗和传输常数13．6回转器和负阻抗变换器第十三章双口网络实际电路中的放大器、滤波器、变压器可用双口网络模型来表示，如图所示。双口网络LZ1UiZSU1'12'2双口网络1'12'22U1U2U1I2I1I2I13.1双口网络1.端子1—1＇称为输入端口，端子2—2＇称为输出端口。11II22II如果不满足上述条件，称为四端网络。一个四端网络满足以下条件时才能称为双口网络。13.1双口网络双口网络13.2双口网络的方程和参数一个线性双口网络，端口1-1＇和2-2＇处的电流相量和电压相量的参考方向如图所示。一、Z参数方程式中的，，，称为Z参数2121111IzIzU2221212IzIzU（13—2—1）1U2U根据叠加定理和应分别等于各个电流源单独作用时产生的电压之和，即11z12z21z22zZ参数方程22211211zzzzZ称为Z参数矩阵。对于一个给定的双口网络，求Z参数：021111IIUz2端口开路时1端口输入阻抗012112IIUz1端口开路时从2端口到1端口的转移阻抗Z参数方程021221IIUz012222IIUz2端口开路时从1端口到2端口的转移阻抗1端口开路时2端口输入阻抗在确定Z参数时，必须有一端口电流为零，即必须有一个端口开路，因此Z参数又称开路阻抗参数。Z参数方程2112zz当双口网络仅由R、L（M）、C无源元件组成时，双口网络具有互易性，称为互易双口网络。2112zz1122zz对称双口网络，当满足、时，从双口网络两端看进去的电特性完全相同，这种网络称为对称双口网络。互易双口网络对称双口网络二、Y参数方程根据叠加定理，和应分别等于各个电压源单独作用时产生的电流之和，即1I2I2121111UyUyI2221212UyUyI（13—2—3），，，称为Y参数，它们具有导纳特性。11y12y21y22y其中22211211yyyyY称为Y参数矩阵。对于一个给定的双口网络，求Y参数021111UUIy2端口短路时1端口输入导纳012112UUIy1端口短路时从2端口到1端口的转移导纳021221UUIy2端口短路时从1端口到2端口的转移导纳012222UUIy1端口短路时2端口输入导纳求Y参数时必须有一个端口短路，因此Y参数也称短路导纳参数。互易网络,对称网络,。2112yy2211yy2112yy三、H参数方程2121111UyIhU2221212UhIhI（13—2—5）式（13—2—5）中的,,,,称为H参数。11h12h21h22h22211211hhhhH称为H参数矩阵。求H参数021111UIUh2端口短路时，1端口输入阻抗,它具有阻抗的量纲012112IUUh1端口开路时反向电压增益,无量纲021221UIIh2端口短路时的正向电流增益，无量纲012221UUIh1端口开路时2端口输入导纳，它具有导纳的量纲由于H参数有阻抗、导纳和比例系数，故称H参数为混合参数。四、A参数方程2122111IaUaU2222211IaUaI（13—2—7）式（13—2—7）中的,,,称为A参数。11a12a21a22a22211211aaaaA称为A参数矩阵。A参数可由式（13—2—7）求得：022111IUUa2端口开路时电压比022112UIUa2端口短路时转移阻抗022121IUIa2端口短路时转移导纳022122UIIa2端口开路时电流比A参数也是一个混合参数，其中的四个参数都具有转移参数性质，多用于传输理论，也叫传输参数。除上述四种参数方程外还有B参数方程和G参数方程。B参数方程为:1122IUBIU22211211bbbbBG参数方程为:2121IUGUIG参数矩阵为:22211211ggggG例13－2－1已知图13—2—3所示电路,求3Z1Z2Z1'12'2Z参数。解：由Z参数定义得211311113011()IIZZUZZZII1231123022IIZUZZII2132213011IIZUZZII122322223022()IIZZUZZZII例13－2－2已知图13－2—4所示电路，求参数Y12U（a）1Y3Y2Y'1'22（b）3Y2Y2I1I（c）3Y2Y2I1Y1Y解：参照等效电路图()b21111201UIYYYU2221101UIYYU参照等效电路图()c求得1112102UIYYU12221302UIYYYU由于，这是一个互易双口网络。1221YY例13－2－3双口网络如图13－2—5所示，求参数Y2S2U5S13U2I2S1U5S13U1I2I2S2U5S13U2I1I（a）（b）(c)例13－1－3解：根据参数定义并参照图求得参照图求得211111011(25)310SUIUUYUU221121011(53)8SUIUUYUU参照图求得1112025SUIYU1222025SUIYU解：列写双口网络的参数方程例13－2－42,U2I。求图示电路的由电路知联立以上四方程，消去和得222.1250.375UjIj1U1I228UI11360/UI228UI解得20.05A104.88/I20.4V75.12/U已知一工作在小信号条件下的晶体管电路模型如图所示，求H参数。例13－2－5211101bUUhRI1112020IUhU222101UIhU1222021ICIhRU解：由参数方程可知五、双口网络参数间的相互换算已知一种参数，通过转换可以求出另一种参数。例如已知Z参数方程...1211112UzIzI...1222122UzIzI求出Y参数方程...22121121122122111221221zzIUUzzzzzzzz...22112121122122111221221zzIUUzzzzzzzzY参数221111221221zYzzzz111211221221zYzzzz212111221221zYzzzz112211221221zYzzzz五、双口网络参数间的相互换算13.3双口网络的等效电路一、Z参数等效电路若已知双口网络的Z参数方程...1211112UzIzI...1222122UzIzI则Z参数等效电路如图13—3—1所示。2.U图13—3—1Z参数等效电路1.I+2.I-1.U-+2.12IZ11Z22Z1.21IZ+-+-对应的等效电路是一个含有受控源的T型电路，如图（a）所示。如果是互易双口网络，，等效电路是不含受控源的三个阻抗组成的T型网络，如图（b）所示。将Z参数方程改写成如下形式....1121111212()()UzzIzII.....122121222122112()()()UzIIzzIzzIZ参数等效电路二、Y参数等效电路2121111UyUyI2221212UyUyI将Y参数方程改为....1112111212()()()IyyUyUU＝.....212212112221212()()()()IyyUyyUyUU若已知Y参数方程则Y参数等效电路如图(a)所示则Y参数等效电路如图(b)所示解：双口网络的Z参数方程为...1211112UzIzI...1222122UzIzI将上式改写为....1121111212()()UzzIzII例13—3—1已知双口网络的Z参数矩阵，求此双口网络的等效电路。.....122121222122112()()()UzIIzzIzzI代入参数值可得：531211ZZ5112Z581222ZZ5351521221ZZZ参数T型等效电路如图所示13.4双口网络的联接13.4.1串联1bU1aU2U1U2aU2bU2I1IaNbN图13－4－1双口网络串联将两个双口网络分别在输入端口和输出端口串接起来，就称为双口网络的串联。如图13-4-1所示。双口网络串联时，总端口的电流等于各网络端口的电流，即bbIIIIII2.1.a2.a1.2.1.电压等于各串联网络端口电压之和，即bbaaUUUUUU2.1.2.1.2.1...1111121112..2122212222aabbaabbzzzzIIzzzzII13.4双口网络的联接.111121112.212221222aabbaabbzzzzIzzzzI两个双口网络串联形成总双口网络，总双口网络的Z参数矩阵等于各串联网络Z参数矩阵之和baZZZ1112111211111212111221222122212122222122aabbababaabababzzzzzzZZzzzzzzzzZZzz即13.4双口网络的联接13.4.2并联将两个双口网络的输入端口和输出端口分别并接在一起，这样的联接方式称为双口网络的并联。如图所示。1U2U1I2IaNbN1aI1bI2aI2bI图13－4－2双口网络并联并联时总端口电流等于两个并联网络端口电流之和，即bbaaIIIIII2.1.2.1.2.1.aaaayyyy222112112.1.UUbbbbyyyy22211211+13.4.2并联2.1.UU＝babababayyyyyyyy22222121121211112.1.UU22211211yyyy2.1.UU＝其中babababayyyyyyyyyyyy222221211212111122211211baYYY或并联后的双口网络总端口Y参数矩阵等于各双口网络Y参数矩阵之和。13.4.3级联一个双口网络的输出端口与另一个双口网络的输入端口相联，如图所示，称为双口网络的级联。双口网络双口网络图13－4－3双口网络级联1I2I2U2Ua1Ub1122级联双口网络的计算，采用传输参数较为方便。aaIU2.2.bbIU1.1.＝＝11122122bbbbaaaa＝2.2.IUNa，Nb级联后的总网络的传输参数方程为1.1.IUaaaaaaaa22211211aaIU2.2.11122122aaaaaaaabbbbaaaa222112112.2.IU＝＝22211211aaaa2.2.IU＝对于双口Nb网络传输参数方程为11122122aaaa11122122aaaaaaaabbbbaaaa222