《现代电路分析nch5.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《现代电路分析nch5.ppt（71页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、本章主要内容及要求本章主要内容及要求掌握网络参数方程（掌握网络参数方程（Y、Z、T）及应用及应用网络函数概念网络函数概念掌握网络参数方程（掌握网络参数方程（Y、Z、T）与网络连接（并、串、链）与网络连接（并、串、链）掌握特性参数、掌握波参数及传输线应用分析掌握特性参数、掌握波参数及传输线应用分析国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9双端口网络分析双端口网络分析第一节第一节 网网 络络 函函 数数国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9网络函数（系统函数）：是电路的零状态响应网络函数（系统函数）：是电路的零状态响应的拉普拉斯变换与激励的拉普拉斯变换之比：的拉普拉斯变
2、换与激励的拉普拉斯变换之比：网络函数的物理意义：是单位冲激响应的拉普网络函数的物理意义：是单位冲激响应的拉普拉斯变换。拉斯变换。国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9策动点函数策动点函数定义：响应与激励在同一对端子的网络函数定义：响应与激励在同一对端子的网络函数策动点阻抗策动点阻抗策动点导纳策动点导纳讨论：（讨论：（1）网络中无独立源）网络中无独立源（2）网络中元件无初始值网络中元件无初始值I1V1N国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9传递函数传递函数定义：响应与激励不在同一对端子的网络函数定义：响应与激励不在同一对端子的网络函数转移阻抗转移阻抗电流增益（转移
3、电流比）电流增益（转移电流比）电压增益（转移电压比）电压增益（转移电压比）转移导纳转移导纳注意电压电流的注意电压电流的定义方向定义方向NI1ILV1VL国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9双端口网络分析双端口网络分析第二节第二节双端口网络函数双端口网络函数国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9两端口网络名词解释两端口网络名词解释输入口：输入口：11端口（通常接等效电源）端口（通常接等效电源）输出口：输出口：22端口（通常接等效负载）端口（通常接等效负载）端口变量：端口变量：V1，I1，V2，I2要点：变量定义方向要点：变量定义方向两端口网络分类两端口网络分类根
4、据对称性：根据对称性：对称对称/不对称型（关于中心纵轴左右对称）不对称型（关于中心纵轴左右对称）平衡平衡/不平衡型（关于中心横轴上下对称）不平衡型（关于中心横轴上下对称）国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9常用网络举例常用网络举例几何形状，对称，平衡，串臂，并臂，直臂，斜臂几何形状，对称，平衡，串臂，并臂，直臂，斜臂T型型型型桥桥T型型格格型型国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9两端口网络参数方程两端口网络参数方程参数方程参数方程：两个方程描述两个变量与另：两个方程描述两个变量与另两个变量关系的方程两个变量关系的方程（一）一）Y参数与参数与Y参数方程参数方程
5、1.Y参数方程定义参数方程定义2.Y参数与参数与Y参数矩阵参数矩阵Y参数参数Y参数矩阵参数矩阵国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9测试法求测试法求Y参数参数国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9测试法求测试法求Y参数参数国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9测试法求测试法求Y参数参数国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9（1）Y参数的物理意义参数的物理意义2 端口短路时端口短路时1 端口输入导纳端口输入导纳2 端口短路时端口短路时1 端口转移导纳端口转移导纳1 端口短路时端口短路时2 端口转移导纳端口转移导纳1 端口短路时端口短
6、路时2 端口输入导纳端口输入导纳（2）Y参数的特点参数的特点（a）对无源网络对无源网络只有三个独立参数只有三个独立参数（b）对无源对称网络对无源对称网络只有两个独立参数只有两个独立参数Y参数被称为短路导纳参数参数被称为短路导纳参数Y参数的物理意义及特点参数的物理意义及特点国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9Z参数与参数与Z参数方程参数方程1.Z参数方程定义参数方程定义2.Z参数矩阵参数矩阵国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9 测试法求测试法求Z参数参数例：例：原理：原理：国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9（1）Z参数的物理意义参数的物理意
7、义2 端口开路时端口开路时1 端口输入阻抗端口输入阻抗2 端口开路时端口开路时1 端口转移阻抗端口转移阻抗1 端口开路时端口开路时2 端口转移阻抗端口转移阻抗1 端口开路时端口开路时2 端口输入阻抗端口输入阻抗（2）Z参数的特点参数的特点（a）对无源网络对无源网络只有三个独立参数只有三个独立参数（b）对无源对称网络对无源对称网络只有两个独立参数只有两个独立参数Z参数被称为开路阻抗参数参数被称为开路阻抗参数Z参数的物理意义及特点参数的物理意义及特点国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9T参数与参数与T参数方程参数方程T参数方程定义参数方程定义T参数矩阵参数矩阵T T参数也叫传输参
8、数，参数也叫传输参数，A A参数参数国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9 测试法求测试法求T参数参数国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9（1）T参数的物理意义参数的物理意义2 端口开路时端口开路时电压增益倒数电压增益倒数2 端口开路时端口开路时1 端口转移导纳端口转移导纳2 端口短路时端口短路时1 端口转移负阻抗端口转移负阻抗2 端口短路时端口短路时电流增益负倒数电流增益负倒数（2）T参数的特点参数的特点（a）对无源网络对无源网络只有三个独立参数只有三个独立参数（b）对无源对称网络对无源对称网络只有两个独立参数只有两个独立参数所以所以T参数被称为传输参数参数
9、被称为传输参数T参数的物理意义及特点参数的物理意义及特点国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9反向反向T参数与参数方程参数与参数方程国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9由由T参数方程参数方程（1）当传输方向改变后，相当）当传输方向改变后，相当T参数的参数的A与与D对换对换（2）当网络对称时，当网络对称时，A=D，传输参数与传输方向无关传输参数与传输方向无关对无源网络对无源网络反向反向T参数与参数与T参数的关系参数的关系国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9习习 题题 5.1，5.2，5.3，5.4国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 200
10、9.9双端口网络分析双端口网络分析第三节第三节 双口网络的连接双口网络的连接国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9问题的提出问题的提出复杂网络可看成是较简单网络按一定方式连接而成复杂网络可看成是较简单网络按一定方式连接而成复杂网络可简化为比较简单网络的分析复杂网络可简化为比较简单网络的分析由简单网络特性，按连接方式得到复杂网络的特性由简单网络特性，按连接方式得到复杂网络的特性连接分类：并联，串联，链接。连接分类：并联，串联，链接。国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9双端口网络并联双端口网络并联形式：形式：特性关系（特性关系（Y参数）参数）特点：特点：两网络并联
11、，两网络并联，Y参数矩阵相加参数矩阵相加国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9双端口网络并联例题双端口网络并联例题国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9双端口网络并联例题双端口网络并联例题国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9特性关系（特性关系（Z参数）参数）特点：特点：两网络串联，两网络串联，Z参数矩阵相加参数矩阵相加双端口网络串联双端口网络串联国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9形式：形式：特性关系（特性关系（T参数）参数）特点：特点：两网络链接，两网络链接，T参数矩阵相乘参数矩阵相乘双端口网络链接（级联）双端口网络链接（级
12、联）国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9如何应用网络参数如何应用网络参数关键是理解变量数与方程数关键是理解变量数与方程数用两个方程描述两端口网络四个变量间的关系用两个方程描述两端口网络四个变量间的关系求解这四个变量要建立两个关系（端口约束）求解这四个变量要建立两个关系（端口约束）国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9如何应用网络参数如何应用网络参数例：例：求：求：I1，IL，VL解：解：国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9习习 题题5.5，5.6国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9双端口网络分析双端口网络分析 第四节第四节
13、特性参数及波参数理论特性参数及波参数理论国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9特性参数引言特性参数引言网络特性描述工具网络特性描述工具网络函数网络函数策动点函数策动点函数转移函数转移函数网络参数网络参数Y，Z，T特性参数特性参数特性阻抗特性阻抗传输常数传输常数特性（影像）阻抗便于反映网络的匹配情况特性（影像）阻抗便于反映网络的匹配情况传输常数便于反映信号通过时的传输特性传输常数便于反映信号通过时的传输特性国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9两端口网络的特性阻抗两端口网络的特性阻抗特性阻抗引例特性阻抗引例国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9两端
14、口网络的特性阻抗两端口网络的特性阻抗1.输入阻抗输入阻抗由反向由反向T参数可得参数可得国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9讨论：特殊情况下的输入阻抗讨论：特殊情况下的输入阻抗 22短路短路（ZL=0）11短路短路（Zs=0）22开路开路（ZL=）11开路开路（Zs=）Z0与与Z网络的固有参数网络的固有参数说明：当网络对称时说明：当网络对称时A=D两端口网络的特性阻抗两端口网络的特性阻抗国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.92.特性阻抗（影像阻抗）特性阻抗（影像阻抗）定义：使网络两端同时达到匹配的那一对输入阻抗定义：使网络两端同时达到匹配的那一对输入阻抗两端口网
15、络的特性阻抗两端口网络的特性阻抗国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9讨论讨论（1）当当11端接端接4，22端接端接3使网络两端都匹配使网络两端都匹配（2）任何一对其他阻抗都不具有上述特点任何一对其他阻抗都不具有上述特点（3）4为为11端特性阻抗端特性阻抗Zc1；3 为为22端特性阻抗端特性阻抗Zc2（4）特性阻抗是网络固有的）特性阻抗是网络固有的（5）匹配：负载阻抗）匹配：负载阻抗=特性阻抗特性阻抗特性阻抗例题特性阻抗例题国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9当当ZL=Zc2 时时Zsr1=Zc1当当Zs=Zc1 时时Zsr2=Zc2特性阻抗求法特性阻抗求法国
16、家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9结论：对称网络结论：对称网络 Zc1=Zc2特性阻抗例题特性阻抗例题国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9定义定义：在输出端口阻抗匹配：在输出端口阻抗匹配时，输入口复数视在功率与时，输入口复数视在功率与输出端口复数视在功率之比输出端口复数视在功率之比的自然对数的一半。的自然对数的一半。a：固有衰减（最小衰减），单位：奈培（固有衰减（最小衰减），单位：奈培（Np)b：固有相移（最小相移），单位：弧度（固有相移（最小相移），单位：弧度（rad)两端口网络的传输常数两端口网络的传输常数国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 200
17、9.9传输常数的其他形式传输常数的其他形式当网络对称时：当网络对称时：A=DZc1=Zc2国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9传输常数的单位传输常数的单位dB与与Np的换算的换算1Np=8.686dB1dB=0.1151Np国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9传输常数与传输常数与T参数的关系参数的关系国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9传输常数与传输常数与Z0，Z的关系的关系注：注：与信号传输方向无关，与信号传输方向无关，但它是负载匹配条件下的功率关系但它是负载匹配条件下的功率关系国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9由由Z
18、c1Zc2表示的表示的T参数方程参数方程及：及：当网络对称时：当网络对称时：国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9匹配链接时特性参数匹配链接时特性参数总网络的特性阻抗总网络的特性阻抗输入端的特性阻抗为第一个子网络输入端的特性阻抗输入端的特性阻抗为第一个子网络输入端的特性阻抗输出端的特性阻抗为最后一个子网络输出端的特性阻抗输出端的特性阻抗为最后一个子网络输出端的特性阻抗国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9总网络的传输常数为各子网络传输常数之和总网络的传输常数为各子网络传输常数之和匹配链接时特性参数匹配链接时特性参数国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 200
19、9.9特性参数例题特性参数例题国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9解：当终端接解：当终端接Z1时，电桥平衡时，电桥平衡 2，4间无电流，可视为开间无电流，可视为开 路或短路，当视为开路时路或短路，当视为开路时由此可知由此可知Zc1=Zc2=Z1特性参数例题特性参数例题国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9例：例：已知：已知：Zc=600，=a=10dB求：求：Z1，Z2解：解：特性参数例题特性参数例题国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9已知已知 Zc1=4 Zc2=3=4.777dB求求 （1）当）当ZL=3V1=1V时时 I1、V2、I2？
20、（2）当当ZL=V1=1V 时时 V2？（3）当当ZL=0 V1=1V 时时 I2？解：（解：（1）ZL=3=Zc2 匹配匹配特性参数例题特性参数例题国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9（2）当）当ZL=，4.777dB=0.55Np（3）当）当ZL=0，4.777dB=0.55Np 特性参数例题特性参数例题国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9求求Zc1 Zc2 ，I1 V2解：划分基本节解：划分基本节特性参数例题特性参数例题国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9因为各基本节匹配链接因为各基本节匹配链接特性参数例题特性参数例题国家电工电子教学
21、基地 电路理论系列课程组 2009.9等效电路等效电路X=l/n0分析传输线的特性参数分析传输线的特性参数（1）特性阻抗）特性阻抗传输线概念及等效电路传输线概念及等效电路国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9传输线二次参数及传输方程传输线二次参数及传输方程国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9结论：当结论：当X0时，时，传输线二次参数及传输方程传输线二次参数及传输方程国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9（2）传输常数传输常数传输线二次参数及传输方程传输线二次参数及传输方程国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9实际中每公里的传输常
22、数实际中每公里的传输常数表示传输线的传输特性表示传输线的传输特性：衰减常数（衰减常数（Np/km)：相移常数（相移常数（rad/km)根据传输常数定义，当终端负载匹配时根据传输常数定义，当终端负载匹配时因为因为Zc和和是一次参数是一次参数R，L，G，C的函数，的函数，所以被称为二次参数（特性参数，波参数）所以被称为二次参数（特性参数，波参数）传输线二次参数及传输方程传输线二次参数及传输方程国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9（3）传输方程传输方程线上各点电压电流为线上各点电压电流为u(y,t)，i(y,t)由特性参数的传输方程，得由特性参数的传输方程，得传输线传输方程传输线传
23、输方程国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9欲求距终端欲求距终端y公里处的电压电流时，上式可推广为公里处的电压电流时，上式可推广为用用V2、I2表示表示Vy、Iy同理（证明略）同理（证明略）用用V1、I1表示表示Vx、Ix传输线传输方程传输线传输方程国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9传输线传输方程传输线传输方程国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9y增加（远离终端）幅度增加增加（远离终端）幅度增加，入射波入射波 y增加（远离终端）幅度减小增加（远离终端）幅度减小，反射波反射波终端入射电压终端入射电压终端反射电压终端反射电压终端入射电流终端入射
24、电流终端反射电流终端反射电流入射波与反射波入射波与反射波国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9传输方程变为传输方程变为结论结论线上的电压线上的电压Vy是该点是该点入入射电压与反射电压之和射电压与反射电压之和线上的电流线上的电流Iy是该点是该点入入射电流与反射电流之差射电流与反射电流之差线上一点线上一点称为波阻抗称为波阻抗终端反射系数终端反射系数同理同理入射波与反射波入射波与反射波国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9关于关于（1）ZL=电压全反射电压全反射（2）ZL=0电流全反射电流全反射（3）ZL=Zc匹配，称为匹配，称为行波行波入射波与反射波入射波与反射波反
25、射部分，称为反射部分，称为驻波驻波国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9入射波与反射波的物理意义入射波与反射波的物理意义信信号号传传输输要要满满足足入射电压与入射电流应维持入射电压与入射电流应维持当入射波传输到终端时又应维持当入射波传输到终端时又应维持当当ZL=Zc时，两约束同时满足，无需反射时，两约束同时满足，无需反射当当ZLZc时，必须按反射系数确定的关系时，必须按反射系数确定的关系产生反射，以维持这两个约束。产生反射，以维持这两个约束。国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9说明：对用说明：对用X表示的方程，同样可推出对应的波方程表示的方程，同样可推出对应的波方程其中：其中：入射波与反射波入射波与反射波国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9求：分别求（求：分别求（1）ZL=600（2）ZL=300时的时的V1解解1：解解2：入射波与反射波例题入射波与反射波例题国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9习习 题题5.12，5.13，5.14国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组 2009.9