二端口网络的研究实验报告-6

《电路原理》

实验报告

实验时间： 2012/5/22

一、实验名称二端口网络的研究

二、实验目的

1．学习测定无源线性二端口网络的参数。

2．了解二端口网络特性及等值电路。

三、实验原理

1．对于无源线性二端口（图 6-1）可以用网络参数来表征它的特征，这些参数只决定于二端口网络内部的元件和结构，而与输入（激励）无关。网络参数确定

后，两个端口处的电压、电流关系即网络的特征方程就唯一的确定了。

I 1I 2

2

1无源线性

输入端输出端

U 1二端口网络U 2

1′2′

图6-1

2．若将二端口网络的输出电压U 2和电流－ I 2作为自变量，输入端电压 U 1和电流 I 1作因变量，则有方程

U 1A

11

U

2A12( I2)

I 1A

21

U

2A22( I2)

式中 A11、 A12、 A21、 A22称为传输参数，分别表示为

A

11

U 1

U 2I 20A11是输出端开路时两个电压的比值，是一个无量纲

的量。

A21

I1

A

21

U 2I 20是输出端开路时开路转移导纳。

A

12U 1A

12

I

2U20是输出端短路时短路转移阻抗。

I 1

A

22

A

22

是输出端短路时两个电流的比值，是一个无量纲的 I

2

U 20

量。

可见， A 参数可以用实验的方法求得。当二端口网络为互易网络时，有

A 11

A

22

A 12

A 211

因此，四个参数中只有三个是独立的。如果是对称的二端口网络，则有

A

11

A

22

3．无源二端口网络的外特性可以用三个阻抗（或导纳）元件组成的 T 型或

π 型等效电路来代替，其 T 型等效电路如图 6-2 所示。若已知网络的 A 参数， r 3

则阻抗 r 1 、 r 2 、 分别为：

r 1

A

11

1

1 r1

r2

2

A 21

A

22

1

r3

r 2

A

21

1'

2'

r 3

1

A 21

图 6-2

因此，求出二端口网络的 A 参数之后，网络的 T 型（或 π ）等效电路的参

数也就可以求得。

4．由二端口网络的基本方程可以看出， 如果在输出端 1-1′接电源， 而输出端 2-2′处于开路和短路两种状态时，分别测出 U 10 、 U 20 、 I 10 、 U 1S 、 I 1S 、 I 2S ，

则就可以得出上述四个参数。 但这种方法实验测试时需要在网络两端， 即输入端和输出端同时进行测量电压和电流，这在某种实际情况下是不方便的。

在一般情况下， 我们常用在二端口网络的输入端及输出端分别进行测量的方法来测定这四个参数，把二端口网络的 1-1′端接电源，在 2-2′端开路与短路的情况下，分别得到开路阻抗和短路阻抗。

R

01

U 10

A 11

,

R

S1

U

1S

A

12

I

10

I 2

A

21

I

1 S

U 2

A

22

再将电源接至 2-2′端，在 1-1′端开路和短路的情况下，又可得到： U 20 A 22 , U R 02

A 21 R S 2 I

20I 1 0 I

2S A 12

2S U 10 A 11

同时由上四式可见：

R 01

R S1

A

11

R

02 R

S 2

A

22

因此， R 01 、 R 02 、 R S1 、 R S 2 中只有三个独立变量，如果是对称二端口网络就 只有二个独立变量，此时

R 01 R 02 , R S1 R S 2

如果由实验已经求得开路和短路阻抗则可很方便地算出二端口网络的

A 参

数。

四、实验设备

1．电路分析实验箱

一台 2．数字万用表

一只

五、实验内容与步骤

1．如图 16-3 接线

1

R1 R2

2

R3

1'

R4

R5

2'

图 16-3

R 1 100 ， R 2

R 5 300 ， R 3 R 4

200

， U 110 V 。 将端口 2-2′ 处开路测量

20

I 10 、 ，将 2-2′短路处测1S

量

I 2S

、

，并将结果填入表 6-1 中。

U

I

表 6-1

2-2′开路

U

20

I

I 2 0

3.99V

-19.59mA

2-2′短路

I 1 S

I

U 2 0

22.0mA -5.55mA

2．计算出 A

A A A

。

11 、 12

、21 、 22

10 2 S

A

11

U 10 =2.5

A

21

I

10

=-0.005

U

20

0,

U 20

I 2

I 2

A

12

U

1S

=-1801.8

A

22

I

1S

=3.964

I

2 S

I

2 S

0,

U 2

U 2

验证：

A 11

A

22

A 12

A 211

2.5*

3.964—(–0.005)*( –1801.8)=0.9