线性无源二端口网络研究实验

2023-06-24 理论教育版权反馈

【摘要】：通过实验进一步了解和熟悉二端口网络的特性及其等值电路。由上所述，无源二端口网络的外特性既然可以用三个参数来确定。如果后者的参数与前者分别相同，则可认为该两个二端口网络的外特性完全相同。

一、实验目的

（1）学习测试二端口网络参数的方法。

（2）通过实验进一步了解和熟悉二端口网络的特性及其等值电路。

二、实验原理

（1）二端口网络是电路技术中广泛使用的一种电路形式。就二端口网络的外部性能来说，重要的问题是要找出它的输入端和输出端两个端口处电压和电流之间的相互关系，这种相互关系可以由网络本身结构所决定的一些参数来表示。不管网络如何复杂，总可以通过实验的方法来得到这些参数，从而可以很方便的来比较不同的二端口网络在传递电能和信号方面的性能，以便评价它们的质量。

式中A、B、C、D 称为二端口网络的T 参数。其数值的大小决定于网络本身的元件及结构。这些参数可以表征网络的全部特性。它们的物理概念可分别用以下的式子来说明：

输出端开路时

图1　二端口网络

（2）由图1分析可知二端口网络的基本方程是

输出端开路时

输出端短路时

可见A是两个电压比值，是一个无量纲的量，D 是两个电流的比值，也是无量纲的量。B是短路转移阻抗；C是开路转移导纳；A、B、C、D 四个参数中只有三个是独立的，因为这几个参数间具有如下关系：

如果二端口网络是对称的，则有

一般情况下，我们通常在二端口网络的输入端及输出端分别进行测量，来测定这四个常数，把二端口网络的1—1′端接以电源，在2—2′端开路与短路的情况下，可分别得到开路阻抗和短路阻抗

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

同时由上四式可见

因此R01、R02、RS1、RS2中只有三个是独立变量，如果二端口网络对称，则只有两个独立变量，此时如果由实验已经求得开路和短路阻抗则可较为方便地计算出二端口网络的T参数。

（4）由上所述，无源二端口网络的外特性既然可以用三个参数来确定。那么只要找到一个由具有三个不同阻抗（或导纳）所组成的一个简单二端口网络。如果后者的参数与前者分别相同，则可认为该两个二端口网络的外特性完全相同。由三个独立阻抗（或导纳）所组成的二端口网络只有两种形式：T形电路和Π形电路。

如果给定了二端口网络的A参数，则无源二端口网络的T形等值电路及Π形等值电路的三个参数可由下式求得：

图2　双口网络

（a）T形电路的双口网络B；（b）Π形电路的双口网络A

图2　双口网络

（a）T形电路的双口网络B；（b）Π形电路的双口网络A

实验装置中提供的两个双口网络应该是等价的，其参数如下：

R1=200Ω，R2=100Ω，R3=300Ω，R31=1.1kΩ，R12=367Ω，R23=550Ω

上述电阻的精度全选择为1.0级，功率每只4W。

三、实验内容

（1）按图3接好线路，固定U1=E=5V，测量并记录2—2′端开路时及2—2′端短路时的各参数，记入表1。

（2）由第一步测得的结果，计算出A、B、C、D。并验证AD-BC，然后计算等值T形电路的各电阻值。

实验装置中提供的两个双口网络应该是等价的，其参数如下：

R1=200Ω，R2=100Ω，R3=300Ω，R31=1.1kΩ，R12=367Ω，R23=550Ω

上述电阻的精度全选择为1.0级，功率每只4W。

三、实验内容

（1）按图3接好线路，固定U1=E=5V，测量并记录2—2′端开路时及2—2′端短路时的各参数，记入表1。

（2）由第一步测得的结果，计算出A、B、C、D。并验证AD-BC，然后计算等值T形电路的各电阻值。

图3

（3）图3中的A网络换成B网络。在1—1′端加电压U1=5V，测量该等值电路的外特性，数据记入表2。并与步骤（1）相比较。

图3

（3）图3中的A网络换成B网络。在1—1′端加电压U1=5V，测量该等值电路的外特性，数据记入表2。并与步骤（1）相比较。

表1　E=5V

表2　E=_______V

表3　E=_______V

表4　计算

四、实验报告

（略）

四、实验报告

（略）

线性无源二端口网络研究实验

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