当前课程知识点:电路理论 > 11 二端口与理想运算放大器 > 11-1 二端口的端接 > 11-2 二端口左源-右载端接
同学们好!本节学习:11.2具有端接的二端口
这里研究的端接:是指一端(口)接电源,
另一端(口)接负载,简称:二端口的电源-负载端接。
无源二端口的电源-负载端接,
分析时有两种处理方案:
第一种处理方案:
将无源双口网络用其等效电路代替,
然后再根据相关电压、电流关系进行分析;
可以解决本课程之前第三章中,含有黑匣子电路时的综合问题。
另一种方法:
是将二端口网络,看作一广义的元件,
其元件方程便是端口(VCR)方程,
将其端口的VCR方程、和电路其它的支路方程、
以及KVL、KCL方程联立求解即可。
那么,我们分析什么呢?
二端口网络,常连接在信号源与负载之间,
用于完成特定功能,
二端口网络起着对信号源或激励源,进行传递、加工、处理等作用。
在工程中,对于这种电路的分析,一般有如下几项:
1)求输入阻抗或导纳,如求U1/I1,或I1/U1;
2)求转移电压比或电流比,
即电压和电流的增益,如:AU=U2/U1、AI=I2/I1;
3)等效电路分析,如负载之外的电路,
其等效戴维南的电路求解,以及负载的最大功率分析,等等。
我们怎么分析?
对应图(a)所示电路,通常我们按照下列的方案进行分析:
1)列写出端口的电压、电流变量的某类端口的特性标准方程。
它们可以是Z、Y、T、H等参数中的任意一种;
2)再列写左边电源支路的线性方程:U1=Us-Zs×I1;
和右边负载的线性方程,即U2=-I2×ZL。
3)然后对这样的四个方程,
联立,求解。
有时可能只需要3个方程即可,
求解感兴趣的变量,或函数,等等。
看一个示范,以Z参数已知,
电源电压和内阻也是已知。
负载R2取不同值时,分析一些常见的量。
1)R2=0时,分析I2/I1、U1/I1;
2)R2=∞时,求U2/U1,或者U2/US。
3)R2为非零的有限值时,求U2/U1等。
解:首先把Z参数代入电路变量,
形成两个方程(1)和(2)。
然后再列写左边的电源支路的方程(3),和右边的负载支路方程(4)。
1)若R2=0,则U2=0。
代入方程(2)中,可以分析I2/I1=-z21/z22;
也可以求得U1/I1=△z/z22;
2)若 R2 = ∞ ,则由方程式(4)得到I2=0,
代入方程式(1)、(2)中,
可以求取电压比函数:U2/U1=z21/z11,
如表达式(5)所示。
而代入方程式(3)中,转换一下U1和US的关系,
可以得到U2/US的函数,为表达式(6)所示。
3)若R2为不等于0的有限值时,
由(1)和(2)表达式,通过必要的转换,
再代入(4)后,转换和推导,
最终得出U2/U1,为表达式(5)所示。
我们还可以用给定的参数,如Y、H、T等,
来分析上述的3种类型中感兴趣的量。
只要把参数的方程中(1)和(2)表达式,替换即可。
看一个例题11-8.
有端接的二端口如图(a)所示,电源电压US和电源的内阻zS已知,
Z参数也已知。问负载RL为多少时,获得最大功率,并求此最大功率。
解:本题属于前面介绍的求解戴维南等效电路的情况,
因此,列写已知Z参数的方程,如表达式(1)和(2)所示。
然后再列写左边电源支路的方程如表达式(3)所示。
(1)、(2)、(3),三个式子联立,消去U1、I1后得到表达式(4),
因此获得开路电压Uoc=6V;
等效阻抗Z0=5+10jΩ。
所以,当ZL为Z0共轭时,
可以获得最大功率。最大功率为:
UOC平方/4倍的R0=1.8W。
看一个补充例题分析。已知无源线性电阻组成的二端口网络,
外接一个负载RL,如图5所示。
若RL为非负,此时1-1'端输入的电阻为10-100/(12+RL)。
则求取该二端口的T参数矩阵为多少?
解:本题分析属于前面介绍的求输入阻抗的范畴。
由于本题要求,求T参数矩阵,
因此,列写T参数矩阵的标准方程,如方程式(1)和(2)所示,
再列写右边负载支路,如方程式(3)所示。
由这三个方程,推导出输入电阻Ri,
可以表示为表达式(4)的形式。
这样,再把对应的项,与已知条件Ri=10-100/(12+RL)作比较,
再配合无源线性纯电阻二端口的互易特性,即方程式(5),
联立起来,求得T参数矩阵,为表达式(6)所示。
总结一下
本节,介绍的是无源二端口模块,接在左边电源右边负载的电路中,
进行电路分析。属于二端口连接的第一种类型,
其分析的对象,几乎涵盖了电路分析课程所有情况,
如电流、电压、电功率、等效电路、网络函数等,
又因为在二端口网络分析时,采用电路变量可以是直流量、
(正弦)交流量、也可以是运算量、或时间函数量,因此本节属于相对较综合的知识点。
提示
其实无源二端口模块,
当存在多个模块时,它们还可以串联、并联,或者其他类型的连接,
我们称为二端口的连接的第二类型,
下节我们将来介绍。
好的,本节就到这里,下节再见!
-00绪论
-01-1 电路模型与集总假设
--01-1作业
--讨论01
-01-2 电路变量
--01-2作业
-01-3 基尔霍夫定律
--01-3作业
-01-4 电路基本元件及方程
--01-4-1作业
--01-4-2作业
--01-4-3作业
--讨论02
--01-x自测题
-02-1 电阻电路的化简与等效
--02-1作业
-02-2 电阻△-Y等效变换
--02-2作业
-02-3 含受控源的等效电阻
--02-3等效电阻
--02-3作业
-02-4 电路的拓扑图和电路方程 的独立性
--02-4-1作业
--02-4-2作业
-02-5 支路法
--02-5作业
-02-6 网孔电流法和回路电流法
--02-6作业
-02-7 结点电压法
--02-7作业
--讨论03
-03-1 叠加定理
--03-1叠加定理
--03-1作业
-03-2 齐性定理和替代定理
--03-2作业
-03-3 戴维南定理
--03-3作业
-03-4 诺顿定理与最大功率传输定理
--03-4作业
-03-5 特勒根定理
-03-6 互易定理与对偶原理
--3-56作业
-04-1 动态电路概念和换路定则
--04-1-1作业
--04-1-2作业
-04-2 一阶电路
--04-2作业
-04-3 二阶电路
--04-3作业
-04-4 阶跃与冲激
--04-4作业
-05-1 正弦量
--05-1作业
-05-2 正弦量的相量表示
--05-2作业
-05-3 电路定律和元件方程的相量形式
--05-3作业
-05-4 阻抗与导纳
--05-4-1作业
--05-4-2作业
-05-5 正弦稳态电路的相量法分析
--05-5作业
-05-6 正弦稳态交流电路的功率
--05-6作业
-06-1 三相电源
--06-1作业
-06-2 对称三相电路的线值与相值
--06-2作业
-06-3 对称三相电路一相法计算
--06-3作业
-06-4 不对称三相电路
--06-4作业
-06-5 三相电路功率
--06-5作业
--期中考试01
-07-1 耦合电感的电路模型
--7-1作业
-07-2 耦合电感的串并联
--7-2作业
-07-3 空心变压器
--7-3作业
-07-4 理想变压器
--7-4作业
-08-1 非正弦周期信号
--8-1作业
-08-2 有效值与平均功率
--8-2作业
-08-3 谐波分析法
--8-3作业
-09-1 网络函数与频率响应
--9-1作业
-09-2 串联谐振
--9-2作业
-09-3 并联谐振
--9-3作业
-10-1 拉普拉斯正变换
--10-1作业
-10-2 拉普拉斯反变换
--10-2作业
-10-3 运算模型
--10-3作业
-10-4 运算法
--10-4作业
-10-5 网络函数与冲激响应和卷积
--10-5-3课件
-11-1 无源线性二端口网络的方程和参数
--11-1作业
-11-1 二端口的端接
--11-2作业
-11-3 二端口的有效性
--11-3作业
-11-4 含理想运算放大器电路分析
--11-4作业
-12-1 非线性元件
--12-1作业
-12-2 非线性电阻电路的折线分析法和小信号分析法
--12-2-1作业
--12-2-2作业
-考试3
-电路分析基础考试-1