第16章习题课 二端口网络
第十六章 二端口网络
6
§16.1 二端口网络
三、分析方法
1）分析前提：讨论初始条件为零的无源线性二端口网络；
但是二端口的串联、并联和级联是需要满足一定条件 的，即不能因为某种联接而破坏了端口处的端口条件。
几个二端口网络在做各种连接以后，可以用一个等效 的二端口来等效。考虑到在做不同联接时的参数方程的特 点，其等效二端口也应有不同的网络参数与其对应。
44
§16.3 二端口的连接
一、级联(链接，cascade)
17
§16.2 二端口的参数和方程
在端口
2
上外施电流
•
I
2
，把端口
1
开路，如图所示，由
Z
参数方程得：
18
§16.2 二端口的参数和方程
由以上各式得 Z 参数的物理意义： Z11 表示端口 2 开路时，端口 1 处的输入阻抗或驱动点阻抗； Z22 表示端口 1 开路时，端口 2 处的输入阻抗或驱动点阻抗； Z12 表示端口 1 开路时，端口 1 与端口 2 之间的转移阻抗； Z21 表示端口 2 开路时，端口 2 与端口 1 之间的转移阻抗， 因 Z12和 Z21 表示一个端口的电压与另一个端口的电流之间的 关系。故 Z 参数也称开路阻抗参数。
故
A Aa Ab
等效A参数矩阵为两个级联二端口的A参数之矩阵之积。
48
§16.3 二端口的连接
二、串联和并联：
1、串联：
1
i
1
u
电路第十六章（二端口网络）习题
电路第⼗六章（⼆端⼝⽹络）习题第⼗六章(⼆端⼝⽹络)习题⼀、选择题
1．图16—3（a ）所⽰⼆端⼝电路的Y 参数矩阵为Y = ，图16—3（b ）所⽰⼆端⼝的Z 参数矩阵为Z = 。
2．图16—4所⽰⼆端⼝⽹络的Y 参数矩阵是Y = 。
3．图16—5所⽰回转器的T 参数矩阵为。
4．图16—6所⽰的⼆端⼝⽹络中，设⼦⼆端⼝⽹络1N 的传输参数矩阵为??
D C B A ，则复
合⼆端⼝⽹络的传输参数矩阵为。
5．图16—7所⽰⼆端⼝⽹络的Y 参数矩阵为。
三、计算题
1．图16—8所⽰⼆端⼝⽹络的Z 参数是Ω=1011Z 、Ω=1512Z 、Ω=521Z ，Ω=2022Z 。
试求s U U 2。
2．求图16—11所⽰⼆端⼝⽹络的T 参数。
3.图⽰电路中，⼆端⼝⽹络N 的传输参数矩阵为 2.560.5 1.6T S
Ω??
=
，求（1）L R 等于多少时其吸收功率最⼤？
（2）若9V S U =，求L R 所吸收的最⼤功率max P ，以及此时⽹络N 吸收的功率N P
4.图⽰电路中，直流电源U S =10 V ,⽹络N 的传输参数矩阵为??
=11.0102][T ，t ＜0时电路处于稳态，t =0时开关S 由a 打向b 。
求t >0时的响应u (t )。
7.已知图⽰电路中，⼆端⼝⽹络N的传输参数矩阵为
1.5
2.5
0.5 1.5
T
S
Ω
=??
，t=0时闭合
开关k。
求零状态响应()
C
i t
本章作业：计算题的3、4、7、8⼩题。
第十六章二端口网络
第十六章二端口网络16二端网络口1-61二端口网络16-2 二口端方的程和参数1-6 二3端的等口电路1效6-4 端口二的移转数函61-5二端的连接口166 -转回和器负抗变阻换器16- 二端口网1一、络一口端网络+ iI+u- UiN I U +-U OC+-Z-Y I S二C、二端网口络a. 1i= i1’i2= i’21b 不.含包任独立何电c.源零状+ 态1u1ii ’11 -二口端网络i2i ’2+ u22- 2由线性RL、C及、线性受控源组成在复，频域是络工程实际题问常要常研究一网个的络对端钮之间的两系关16- 二2口的端方程和数参1+u111i-二端口络网i2+u2 2- 2电压、电关系流描述的用(量描述相) I 1 , I2 U1 , U2 U1 ,U 2 I , 1I2 U1I , 1U 2 , I 2 1I U 1 = Y Y 数参矩阵I U 22 U1 I1 = Z Z数矩参阵U I 2 2 U1 U 2 =T 参数矩T 阵I -I 1 2 , I I U, 1 U = H I 1 U 12 参数矩阵H 1 2 I 2 2 Uii1bi βibi o+ uo-+ u 1i11-二端口网络i2+2u2- 2+ iu-一Y参数方、(导纳程数参矩)阵1 方、程导的出11 LTII+ U1I 2 20N U 2 1I = 1Y U1 +1Y1 2 U 2 I 2 =Y 211U +Y 22U 2 I1 Y11 Y1 2 U 1 = I 2Y Y12 2 2 U 2- 1 2、参2的数义含(路导纳参短数) I 2 12I 1LT I+ U1-N021IY 1 1= U1 U 20=1端2-2口短路，端口11-的入端导纳端2-口2 短路正，向移导转纳I2 2Y1= 1U2 =01UI1 TIL 0NI2 2+- 2U I1 = Y11 U1 + Y12U 2 I =2Y 1U12 +22 U 21Y2 I2Y22 = 2U I 1Y1 =2 U 2 U =01口1-1 端路，短端2口2 的-端入纳端导口11 短-路，反转向移导U1 纳0=例1Y求数。
电路 第十六章 二端口网络
第十六章 二端口网络16.1 基本概念16.1.1 二端口网络的端口条件和端口变量1. 端口条件：在端口网络的任意端口上，由一端流入的电流必须等于由另一端流出的电流，这叫做双口网络的端口条件； 2. 端口变量：包括两个端口电压21u u ，和两个端口电流21i i ，。
16.1.2 二端口网络的方程和参数二端口网络的对外电气性能可以用一些参数表示。
即以这些参数组成的方程对外电路表示二端口网络的电气性能。
在分析二端口的参数时，按正弦稳态情况考虑。
本章讨论的二端口是由线性电阻、电感、电容和线性受控源组成，不含任何独立电源。
如图16-1所示为一线性二端口。
11'22'116-图1. Y 参数方程用21U U ∙∙，表示21I I ∙∙，（1） 方程⎪⎩⎪⎨⎧+=+=∙∙∙∙∙∙22212122121111U Y U Y I U Y U Y I （2） 参数的物理意义。
分别把入口和出口短路出口的驱动点导纳导纳入口与出口之间的转移导纳出口与入口之间的转移入口的驱动点导纳----=----=----=----==∙∙=∙∙=∙∙=∙∙∙∙∙∙22220211201221011111122U U U U U I Y U I Y U I Y U I Y由于以上参数是在入口和出口分别短路情况下的参数，所以称为短路参数。
对于线性无源网络（指即不包含独立电源，也不包含受控源），2111Y Y =，只有三个独立参数，又称互易双口；当2211Y Y =时，称为对称双口，只有两个独立参数。
2. Z 参数方程用∙∙21I I ，表示∙∙21U U ， （1）⎪⎩⎪⎨⎧+=+=∙∙∙∙∙∙22212122121111I Z I Z U I Z I Z U （2）参数的物理意义。
分别把入口和出口开路，出口驱动点阻抗入口对出口的转移阻抗出口对入口的转移阻抗入口驱动点阻抗----=----=----=----==∙∙=∙∙=∙∙=∙∙∙∙∙∙22220211201221011111122I I I I I U Z I U Z I U Z I U Z对于互易双口，2112Z Z = ，只有三个独立参数； 对于对称双口，1211Z Z =，只有两个独立参数。
第十六章 二端口网络
1、一般情况
+
I1 z11–z12 z22–z12
-
I2
++
U1
z12
(z21–z12)I1 U2
-
-
2、如果二端口网络满足互易条件，即z12= z21
z11–z12 z22–z12
+
I1
U1
z12
I2
+
U2
-
-
二、用Y参数表示的等效电路 1、一般情况
+ I1
-Y12
I2
+
U1
U2
-
- ( Y21-Y12 )U1
. 1 I1
+.
-U1
1
.
I2
+. 2
NIC
-U2
2
T参数
电流反向型
. U. 1 = 1 I1 0
. 0 U. 2 -k -I2
电压反向型
. U. 1 = -k I1 0
0 U.. 2 1 -I2
1、负阻抗变换器应用
电路设计中，实现负阻抗——负R、L、C
.
.
I1 1
- Z1
+. U1
I2
2
.+
例1 求Y 参数。
I1
Yb
I2
I1 Y11U 1 Y12U 2 +
+
I2
Y21U 1
Y22U 2
U1
Ya
Yc
U2
解：
I1
+
U1
U1 0
第16章-b-二端口网络
L di1 dt
L r 2C
BACK NEXT
从端口1看，u1, i1关系为一等效电感关系，L= r2C. 若 r =50k, C =1F 则 等效电感 L=2500H ！
3. 回转器不消耗功率(能量)，也不储能。是线性无源元件。
u1i1 u2i2 ri2i1 ri1i2 0
4. 回转器是非互易元件。
T11 T21
T12 T11
T22
T21
T12 T22
UI22
得 T T T
结论： 级联后所得复合二端口T 参数矩阵等于级联旳二 端口T 参数矩阵相乘。上述结论可推广到n个二端 口级联旳关系。
...
T1
T2
... Tn
T=[T1][T2] …. [Tn]
BACK NEXT
例
4
Z11 Z 21
Z12
Z
22
结论：
串联后复合二端口Z 参数矩阵等于原二端口Z 参数 矩阵相加。可推广到n端口串联。
BACK NEXT
注意： （1）串联后端口条件可能被破坏。
2A
2 Z” 2
1A
1.5A
3A 1¸
3 1¸ 1.5A
2A
1A
1¸
1¸
1.5A
1.5A 2
2A
2 2 端口条件破坏
1A
[Z] [Z'][Z"]
i2
+ u1
UNIC
+ u2
电压反向型
ui11
ku2 i2
u1
i1
k
0
0 u2
1
i
2
T 参数矩阵
BACK NEXT
第16章a二端口网络
YZT
H
互易Y12=Y21 Z12=Z21 detT=1 H12=-H21 对称 Y11=Y22 Z11=Z22 A=D detH=1
Y22
I2 U 2
U 2 0 Yb Yc
Y12Y21Yb 互易二端口
BACK NEXT
YYaYYbb
Yb Yb Yc
若 Ya=Yc 有 Y11=Y22 （电气对称），称为对称二端口。 对称二端口只有两个参数是独立的。
对称二端口是指两个端口电气特性上对称。电路结 构左右对称的，端口电气特性对称；电路结构不对称的 二端口，其电气特性也可能是对称的。这样的二端口也 是对称二端口。
H H1222U I12
I1 + U1
-
线性 无源
I2 +
-U 2
H 参数的实验测定
H1 1
U1 I1
U2 0
H2 1
I2 I1
U2 0
互易二端口
短路参数
H1 2
U1 U 2
I1 0
H22
I2 U2
I1 0
开路参数
H12H21
Z
Z11 Z21
Z12
Z2
2
称为Z参数矩阵
Z21U I12 I20 转移阻抗 Z22U I22 I10 出端阻抗
Z参数又称开路阻抗参数
BACK NEXT
互易二端口 对称二端口
Z12Z21 Z11Z22 (Z12Z21)
则 例
YZ1 ZY 1
I1
Za
无源
-U 2
Y 短路导纳参数
BACK NEXT
例1. 求Y 参数。
邱关源《电路》配套题库-课后习题(二端口网络)【圣才出品】
第16章二端口网络1．求图16-1所示二端口的Y参数、Z参数和T参数矩阵。
图16-1解：（1）图16-1（a），两端口电压和电流参考方向，如图16-2（a）所示。
根据各元件的特性及电路的KVL和KCL定理，可得：将式②代入式①得：综上可得：图16-2（2）图16-1（b），两端口电压和电流参考方向，如图16-2（b）所示。
根据各元件的特性及电路的KVL和KCL定理，可得：将式②代入式①得：综上可得：2．求图16-3所示二端口的Y参数和Z参数矩阵。
图16-3解：图16-3所示电路为纯电阻电路，所以只求Z即可。
（1）图16-3（a），将三个电阻为1Ω的三角形电路转换为星形电路，如图16-4（a）所示，可得：所以（a）（b）图16-4（2）图16-3（b），电流电压方向如图16-4（b）所示，则有：又根据电路的对称特点可得：所以3．求图16-5所示二端口的T参数矩阵。
图16-5解：图16-6是五个二端口电路，分别标出了端口电压、，电流、及其参考方向。
图16-6（1）图16-6（a），，所以T参数矩阵为（2）图16-6（b），，所以T参数矩阵为（3）图16-6（c），建立KVL方程：整理得：所以T参数矩阵为：（4）图16-6（d），，所以T参数矩阵为（5）图16-6（e），，所以T参数矩阵为。
4．求图16-7所示二端口的Y参数矩阵。
图16-7解：图16-8是两个二端口电路，分别标出了端口电压、，电流、及其参考方向。
图16-8（1）图16-8（a），网孔电流方程为：所以Y参数矩阵为：（2）图16-8（b），结点电压方程为：。
第16章 二端口网络
对称二端口是指两个端口电气特性上对称。 电路结构左右对称的一般为对称二端口。结构不 对称的二端口，其电气特性可能是对称的，这样 的二端口也是对称二端口。
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例 求图示两端口的Y 参数。
为互易对
③仅研究端口特性时，可以用二端口网络的电路模型 进行研究。
4. 分析方法
①分析前提：讨论初始条件为零的线性无源二端口 网络；
②找出两个端口的电压、电流关系的独立网络方程， 这些方程通过一些参数来表示。
返回 上页 下页
16.2 二端口的方程和参数
约定 1.讨论范围：
线性 R、L、C、M与线性受控源，
Y12
Y21
1 jωL
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③互易二端口(满足互易定理)
Y12
I1 U2
U1 0
Y21
I2 U1
U2 0
当 U 1 U 2时 , I 1 I 2
Y12 Y21
上例中有 Y12Y21Yb注意互易二端口四个参数中只有三个 Nhomakorabea独立的。
返回 上页 下页
④对称二端口
对称二端口 除 Y 12 Y 2外 1, 还满 Y 11 Y 2足 ,2
Z11 Z21
Z12
Z2
2
Z 参数矩阵
ZY1
② Z 参数的物理意义及计算和测定
Z11
U1 I1
第16章 二端口网络
本章重点
16.1 二端口网络 16.2 二端口的方程和参数 16.3 二端口的等效电路 16.4 二端口的转移函数 16.5 二端口的连接 16.6 回转器和负阻抗转换器
十六章 二端口网络
U 2
11
二端口网络的Y、Z参数特性：
1、对于线性R、L（M）、C元件构成的 任何无源二端口，Z12=Z21，Y12=Y21
2、对于对称的二端口，Z11=Z22，Y11=Y22 3、Z=Y-1参数
I 1 I 2
方法一：分别求Z四个 参数
+ -
+
-
U 1
第十六章 二端口网络（369）
$16-1 二端口网络 一、定义： N0由线性电阻、电感、 电容和受控源组成，不包括 独立电源。 端口条件： i1
i1
i1
i2
N0
i2
i1
i2 i2
满足端口条件的为双口网络，否则为四端网络。 放大器、滤波器、变压器等均可认为二端口网络
1
二端口网络分析特性： 1、对于二端口网络，主要分析端口的电流和电压， 不涉及内部电路的工作状况。因此，本章主要讨论 端口u、i为变量的电路方程（二端口VAR约束方程) 2、二端口网络端口有四个物理量(u1、i1、u2、i2）， 若其中两个为自变量，另两个为应变量，可有六组 表征网络特性的独立方程：
4
方法二：分别求出四个Y参数，从而得出Y矩阵
根据方程
1 Y1 1U 1 Y1 2U 2 I 2 Y2 1U 1 Y2 2U 2 I
0 ，U 1V，则如图 1、令 U 1 2
I Y1 2 1 U2
I 1 U 1
0 U 1
I 1
二、电流控制型二端口VAR方程
＋
I 1
U 1 －
No
＋
i2 ) u1 f(i1 , i2 ) u 2 f(i1 , 结构电 路 如 图
第16章 二端口网络
Ya
Yc
有 Y12=Y21 且Y11=Y22 称为对称二端口。
对称二端口只有两个参数是独立的。
I2 U+ 2 -
对称二端口是指两个端口电气特性上对称。电路结构 左右对称的，端口电气特性对称；电路结构不对称的二端 口，其电气特性也可能是对称的。这样的二端口也是对称 二端口。
例
I1 2
10
I2
+
U1 5
U 2 0
I2
U+ 2 -
Y11 Y21
I1 UI21 U 1
U 2 0 Ya Yb U2 0 Yb
Y12
I1 U 2
U1 0 Yb
Y22
I2 U 2
U 2 0 Yb Yc
互易二端口
Y
Ya Yb
Yb
Yb
Yb
Yc
若 Ya=Yc，则Y11=Y22 。
I1
+ U 1 -
Yb
2
经比较，得
T11
Y22 Y21
1 T12 Y21
T21
Y12Y21 Y11Y22 Y21
其矩阵形式
T22
Y11 Y21
UI11
T11 T21
T12
T22
U 2 I2
（注意负号）
T
T11 T21
T12
T22
称为T 参数矩阵。
互易二端口、对称二端口T 参数之间关系：
互易二端口
I2 ( g Yb )U1 YbU 2
Y
Ya Yb g Yb
Yb
Yb
非互易二端口网络（网络内部有受控源）四个独立参数。
二、Z 参数（impedance parameters）和方程
第十六章 二端口网络 - 天津工业大学精品课程
.
.
.
T 参数可以通过标准 方程得到，也可通过实验的 方法的到（略） 。
方程中的“”号是由于 U 2 、 I 2 为非关联参考方向。
对于可互易网络，T11T22—T12T21=1。只有三个独立的参数。对于对称（可以是结构 对称，也可以是电对称）的二端口网络，T11=T22。只有两个独立的参数。 四、H 方程 H 参数（又称混合参数） ：方程的标准形式如下： H 参数可以通过标准方程得到，也可通过 . . . U 1 H 11 I1 H 12 U 2 实验的方法的到（略） 。H 参数主要用在晶 . . . 体管电路中。 I 2 H 21 I1 H 22 U 2
【例 16-4】已知图（a）中 N 为多端元件，其 Y 参数矩阵为：
Yn
y11
y 21
y12 y 22
求整个电路的 Y 参数矩阵。 【解】 （a） 图的二端口网 络可以看成（b）图的两个二端 口网络的并联。
0 则Y参数矩阵为：
Yn ' Y
一、二端口网络的串联。电路如图 16-5-1。
6
二、二端口网络的并联。电路如图 16-5-2。 若两个二端口网络的 Y 参数分别为[Y1]、[Y2]，可以证明：二端口网络并联后的 Y 参数矩阵为： [Y]=[Y1]+[Y2]
三、二端口网络的级联。电路如图 16-5-3。 若两个二端口网络的 T 参数分别为 [T1]、[T2]，可以证明：二端口网络级联后的 T 参数矩阵为：[T]=[T1]*[T2]*……
. Y12 U 1 . Y22 U 2 . . .
.
二端口网络习题解答
)习题解答(第十六章二端口网络一、选择题1．二端口电路的a 。
参数方程是H????????IU?HH?UU?IH?HI21111111112122b． a ．????????UI?H?HI?HUU?HI??22222122112221????????IH??HUUH?IUI?H21112121222111d．． c ????????I??UHIU?IH?HUH??22221222112121b —161所示二端口网络的Z参数方程为。
．图2j4j43?j4???j43????．b；a；．????j1??j4j1j4??????j43?j4j43j4??????cd．；．????j1?j4?j4j1????T。
d 参数应满足3．无任何电源的线性二端口电路的1BC?BCAD???BC?AD1DA?．b．．cda．c 联接，其端口条件总是满足的。
4．两个二端口三种、cba ．串联b．并联c．级联d．、a．图516—2所示理想变压器的各电压、电流之间满足的关系为d 。
iiuu111111n???n?? b ； a ．．，；，uinuni2222iiuu111111n?n????d．．c，；；，uinuni2222二、填空题Y?Y??3，图=参数矩阵为Y）所示二端口电路的（316．图1—a Y16—??Y?Y??ZZ??）所示二端口的b（Z参数矩阵为Z=。
??ZZ??6113????Y2．图Y 参数矩阵是。
16—4所示二端口网络的??3627???6?2三角形连接的电阻，则电路416—中三个星形连接的电阻等效为三个解：将图a416a如图164—（）所示。
由图—（）得：UUU?11211?UI?U??1216663U?UUU1141??2122U4U?????4I?I???UU??2111226616633??72UU?=213661?13??Y =于是??3627??g10??T所示回转器的5—3．图16参数矩阵为。
(完整word版)二端口网络习题
Chapter 16 二端口网络习题精选一、填空题1. 如果一对端子，在所有时刻都满足 这一条件，则可称为一端口网络。
2. 对任何一个无源线性二端口，只要 个独立的参数就足以表征它的外特性。
3. 二端口的对称有两种形式： 和 ，对于对称二端口的Y 参数，只有 个是独立的。
4. 有两个线性无源二端口1P 和2P , 它们的传输参数矩阵分别为1T 和2T ，它们按级联方式连接后的新二端口的传输矩阵T = 。
5. 两个线性无源二端口1P 和2P ，它们的导纳参数矩阵分别为1Y 和2Y ，它们的阻抗参数矩阵分别为1Z 和2Z 。
当1P 和2P 并联连接后的新二端口的导纳矩阵Y , 则Y = ； 当1P 和2P 串联连接后的新二端口的阻抗矩阵Z , 则Z = 。
6. 对于内部无独立源和附加电源的线性无源二端口，其转移函数（或称传递函数）就是用 表示的输出电压或电流与输入电压或电流之比。
7. 对于所有时间t ，通过回转器的两个端口的功率之和等于 。
8. 回转器具有把一个端口上的 “回转”为另一端口上的 或相反过程的性质。
正是这一性质，使回转器具有把电容回转为一个 的功能。
9. 负阻抗变换器具有 的功能，从而为电路设计 实现提供了可能性。
10. 在一个回转系数为r =20Ω的回转器的负载端，接以10Ω的电阻，则回转器的输入端等效电阻 。
11. 有些端口网络不可能用短路参数矩阵Y 表示，试举一例： 。
12. 有些端口网络不可能用开路参数矩阵Z 表示，试举一例： 。
二、选择题1. 回转器如图16-1所示，回转常数为r ，则回转器的Z 参数矩阵为（ ）。
A . ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-00r rB .⎥⎦⎤⎢⎣⎡-r r 00C .⎥⎦⎤⎢⎣⎡-00r rD .⎥⎦⎤⎢⎣⎡-r r 002. 如图16-2所示电路，回转器的回转常数为r ，则从端口1-1’看进去的输入阻抗in Z =( )。
A . sC r 2B . sC r 2- C . sC r /2D . 2/r sC3. 有一电流反向型负阻抗变换器（NIC ）如图16-3所示，已知1I (s)=2kI (s),在端口2-2’接阻抗2Z ,则从1-1’看进去的输入阻抗1Z =( ).A .kZ 2 B . kZ2- C . 2kZ D . 2kZ -4.电路如图16-4所示，此二端口的导纳矩阵为（ ）。
第十六章 二端口网络
放大器
2 、二端口网络
1
i1in
1
i2 in
2
u1
1 i1out
u2
i2out 2
(1)给定一个四端网络，若 i1in i1out , i2 in i2out , 则这个四端网络构成了二端口网络。 (2)二端口网络的对外联接特性由端口电压 u1 , u2 和电流 i1 , i2 确定。端口四个变量的相互关系可 通过二端口的参数和方程来描述，参数只决定于 二端口本身的元件及联接方式。
Z1 Z 2
[Z ]
Z2
Z2 Z2 Z3
例2：若上图中加上一个受控电压源，如图所示， 求二端口网络的Z参数。 Z I I Z1
1
3
2
U1
Z2 U R
3U R
U2
Z1
Z3
Z2 U R
I1
3U R
解： 方法一：
在左边端口加电流为 I1的电流源，右端开路，则： U1 U1 ( Z1 Z 2 ) I1 Z11 Z1 Z 2 I1 U2 U2 Z 2 I1 3 Z 2 I1 Z 21 4 Z 2 I1 在右边端口加电流为 I 2 的电流源，左端开路，则： U1 U1 Z 2 I 2 Z12 Z 2 I2 U2 U2 ( Z 2 Z 3 ) I 2 3 Z 2 I 2 Z 22 4 Z 2 Z 3 I2
直接列方程
1
Yc
2
I1 YaU1 Yb (U1 U2 ) (Ya Yb )U1 YbU2 I 2 YcU2 Yb (U2 U1 ) YbU1 (Yb Yc )U2
二端口网络练习题及答案
二端口网络练习题及答案二端口网络是电子电路中的一个重要概念，它由两个端口组成，可以是输入端口和输出端口。
在电路分析中，二端口网络通常用来描述电路元件的电气特性，如电阻、电感和电容。
以下是一些关于二端口网络的练习题及答案：练习题1：二端口网络参数定义1. 什么是二端口网络的Z参数矩阵？2. 什么是二端口网络的Y参数矩阵？3. 什么是二端口网络的h参数矩阵？答案1：1. Z参数矩阵，也称为阻抗参数矩阵，是一个2x2的矩阵，用于描述二端口网络的输入和输出阻抗。
2. Y参数矩阵，也称为导纳参数矩阵，是一个2x2的矩阵，用于描述二端口网络的输入和输出导纳。
3. h参数矩阵，也称为混合参数矩阵，是一个2x2的矩阵，用于描述二端口网络的输入和输出混合参数。
练习题2：二端口网络参数转换1. 如何从Z参数矩阵转换到Y参数矩阵？2. 如何从Y参数矩阵转换到Z参数矩阵？答案2：1. 从Z参数矩阵转换到Y参数矩阵，可以使用以下公式：\[ Y =Z^{-1} \] 其中Z^{-1}表示Z矩阵的逆矩阵。
2. 从Y参数矩阵转换到Z参数矩阵，可以使用以下公式：\[ Z =Y^{-1} \]练习题3：二端口网络的等效电路1. 如何使用Z参数矩阵构建二端口网络的等效电路？2. 如何使用Y参数矩阵构建二端口网络的等效电路？答案3：1. 使用Z参数矩阵构建二端口网络的等效电路，可以通过将Z参数矩阵的元素视为电路元件的阻抗值来实现。
2. 使用Y参数矩阵构建二端口网络的等效电路，可以通过将Y参数矩阵的元素视为电路元件的导纳值来实现。
练习题4：二端口网络的串联和并联1. 两个二端口网络串联时，它们的Z参数矩阵如何计算？2. 两个二端口网络并联时，它们的Y参数矩阵如何计算？答案4：1. 两个二端口网络串联时，它们的Z参数矩阵可以通过矩阵加法来计算，即：\[ Z_{total} = Z_1 + Z_2 \] 其中Z_1和Z_2分别是两个二端口网络的Z参数矩阵。
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Z 21 = r + Z 3
Z 22 = Z 2 + Z 3
可见，网络内含有受控源时，Z12 ≠ Z 21。 同样的有 Y12 ≠ Y21。
传输参数 【例4】求图示二端口网络的传输参数。 】求图示二端口网络的传输参数。 解 直接建立传输参数方程
& & & U1 = (10 + 20) I1 = 30 I1 & & & & U = −3I + 20 I = 17 I
2 − 1 1 3 3 3 Yb = S ，Yc = 1 −1 2 − 3 3 6 − 1 6 S 1 3 1 − 1 2 Y = Yb + Yc = S −1 1 2
【例10】求图示二端口网络的 参数。 】求图示二端口网络的T 参数。
由以上结果求得
A = 30 = 1.765 17 C = 1 = 0.0588 S 17
参数。 【例5】求图示二端口网络的 参数。 】求图示二端口网络的H参数 解 直接建立H参数方程
& & & & & & U1 = 2 I1 + 6( I1 + I 2 ) = 8 I1 + 6 I 2 & & & & & & U = 2 I + 6( I + I ) = 6 I + 8I
参数。 【例2】求图示网络的 参数。 】求图示网络的Z参数 解 方法一 用开路法求Z参数
1
+ I & 1 & U
1
Z1 Z3
Z2
& I2 + & U2
2
2 − 2′口开路，见图b
& & U1 = ( Z1 + Z 2 ) I1
& U1 Z11 = & I1 & U2 Z 21 = & I1
1′ −
& & & & & & I 2 = YbU 2 + Yc (U 2 − U1 ) = −YcU1 + (Yb + Yc )U 2
求出
Y11 = Ya + Yc
Y12 = −Yc
Y21 = −Yc
Y22 = Yb + Yc
对无源二端口网络Y12 = Y21， 含有受控源时 Y12 ≠ Y21。 若还有 Y11 = Y22，则此网络称为电气对称，或为对称二 端口网络。
Z12 = Z 3
Z 21 = Z 3
Z 22 = Z 2 + Z3
互易定理可以证明：由线性R、L(M)、C元件 构成的任何无源二端口网络，总有 Z12 = Z 21； 对于 对称二端口网络，还有 Z11 = Z 22 成立。
参数。 【例3】求图示网络的 参数。 】求图示网络的Z参数 解 方法一 用开路法求Z参数
+I & 1 & U
1
Z1
Z2 Z3
−
+I + 2 & 2′
(a)
& & & & & & & U 2 = rI1 + Z 2 I 2 + Z 3 ( I1 + I 2 ) = Z 3 I1 + ( Z 3 + Z 2 ) I 2
求出
Z11 = Z1 + Z 3
Z12 = Z 3
按式 Y1 = Y11 + Y12 ，Y2 = −Y12 = −Y21 ，Y3 = Y22 + Y12 ， 求出Π形 等效电路各导纳
Y1 = Y11 + Y12 = 5 − 1 = 2 S， 21 7 21
(
)
Y2 = −Y12 = 1 S 7
Y3 = Y22 + Y12 = 2 − 3 = 1 S 7 7 7
Y11 = Z 22 5 Z Z = S ，Y12 = Y21 = − 12 = − 3 = − 1 S ， 22 = 11 = 6 = 2 S Y ∆ Z 21 ∆Z 21 7 ∆ Z 21 7
Z Z 22 5 Z Y12 = Y21 = − 12 = − 3 = − 1 S ，Y22 = 11 = 6 = 2 S Y11 = = S， ∆Z 21 7 ∆ Z 21 ∆ Z 21 7
= r + Z3
& I 2 =0
& 1 − 1′ 口开路 U 2 = ( Z 2 + Z3 ) I&2 & U2 Z 22 = & I2 = Z 2 + Z3
& I1 =0
& & U1 = Z 3 I 2 & U1 Z12 = & I2 = Z3
& I1 =0
得出
1
方法二 列出Z参数方程
& & & & U1 = Z1 I1 + Z 3 ( I1 + I 2 ) & & = ( Z1 + Z3 ) I1 + Z 3 I 2
2 2 1 2 1
1 + I & 1 & U
1
2Ω
6Ω
2Ω
2 & I2 + & U
2
2
− 1′
− 2′
由上两式得 由上两式得
& & & I 2 = − 6 I1 + 1 U 2 8 8
H11 = 3.5Ω
H 21 = − 6 = −0.75 8
& & & U1 = 3.5 I1 + 6 U 2 8
H12 = 6 = 0.75 8 H 22 = 1 = 0.125 S 8
第十六章习题课 二端口网络
内容提要
二端口的概念、方程及参数； 二端口的概念、方程及参数； 各参数方程形式、参数的含义及求法； 各参数方程形式、参数的含义及求法； 二端口转移函数及求法； 二端口转移函数及求法； 二端口等效电路的结构及参数； 二端口等效电路的结构及参数； 二端口级联、串联、 二端口级联、串联、并联的条件与等效参 数的求法； 数的求法； 6. 回转器、负阻抗变换器的定义与特性。 回转器、负阻抗变换器的定义与特性。 1. 2. 3. 4. 5.
+ & U
Z1 Z3
Z2
1
& I2 + & U2
2
1′ −
− 2′
(c)
得出
& U2 Z 22 = & I2 & U1 Z12 = & I2
= Z 2 + Z3
& I1 =0
1
& I1 = 0
+ & U
Z1 Z3
Z2
1
& I2 + & U2
2
= Z3
& I1 =0
1′ −
− 2′
(c)
方法二 直接建立Z 参数方程
5Ω
1Ω
10Ω
+
& I1 Z1
& Z3 I 2
+
1Ω
1Ω
& U1
−
1Ω 1Ω Z 2 1Ω
− 2′
(a)
1
& I2 = 0 & + I1 & U
1
& & U 2 = Z 3 I1
= Z1 + Z 3
Z1 Z3
Z2
+ & U
2
2
得出
& I 2 =0
1′ −
− 2′
(b)
= Z3
1
& I1 = 0
& I 2 =0
1 − 1′ 口开路，见图c
& & U 2 = (Z 2 + Z3 ) I 2 & & U1 = Z 3 I 2
求出T形等效电路各阻抗值
Z1 = Z11 − Z12 = 6 − 3 = 3 Ω Z 2 = Z12 = Z 21 = 3 Ω Z3 = Z 22 − Z12 = 5 − 3 = 2 Ω
1′
3Ω
2Ω
1
3Ω
2
2′
按表16-1求出Y参数 ∆ Z = Z11Z 22 − Z12 Z 21 = 6 × 5 − 3 × 3 = 21，
2 1 1
1
10Ω 1 + I & 1 & U1 20Ω − 1′
+
−
& 3I1
2 + & U
2
− 2′
由上述第二式得
& & & U1 = 1 U 2 − 20 I 2 17 17
代入第一式整理，得
& & & U1 = 30 U 2 − 260 I 2 17 17 B = 260 = 15.294Ω 17 D = 20 = 1.176 17
& I2 2 + + & U
2
& 1 I1 + & U
1
1 Ω 15 2 Ω 15
2 & I1 15 & I2 2 + − + 1 Ω & U 5 −
2
− 1′
图
(a)
− 2′
− 1′
(b)
− 2′