- •3. Четырехполюсники
- •3.1. Классификация четырехполюсников
- •3.2. Основные уравнения четырехполюсников
- •3.3. Режим обратного питания четырехполюсников
- •3.4. Определение а–параметров с помощью режимов короткого замыкания и холостого хода
- •3.5. Нагрузочный режим четырехполюсника как результат наложения режимов холостого хода и короткого замыкания
- •3.6. Эквивалентные схемы замещения четырехполюсника
- •3.7. Симметричный четырехполюсник
- •3.8. Родственные четырехполюсники
- •3.9. Характеристические параметры четырехполюсника
- •3.10. Уравнения четырехполюсника в гиперболических функциях
- •3.11. Режим согласованной нагрузки четырехполюсника
- •3.12. Передаточные функции четырехполюсника
- •3.13. Соединения четырехполюсников
- •3.13.1. Каскадное соединение
- •3.13.2. Параллельное соединение
- •3.11.3. Последовательное соединение
3.12. Передаточные функции четырехполюсника
Токи и напряжения могут быть выражены через токи и напряжения со стороны входа и выхода с помощью передаточных коэффициентов и. Передаточная функция – это отношение комплексных амплитуд или комплексных действующих значений электрической величины на выходе и входе четырехполюсника при заданном режиме нагрузки. Выразив эти коэффициенты черезА–параметры, получимкоэффициент передачи (или передаточную функцию) по напряжению
(3.47)
и коэффициент передачи по току
. (3.48)
Если четырехполюсник нагружен на характеристическое сопротивление, то в соответствии с (3.39), (3.40)
.
Если U2, ,U1, I1 являются функциями частоты, то
.
Модули этих величин представляют собой амплитудно-частотные характеристики (АЧХ), а их аргументы – фазо-частотные характеристики (ФЧХ).
Используются и такие передаточные функции как передаточное сопротивление
и передаточная проводимость
.
3.13. Соединения четырехполюсников
Рассмотрим три вида соединения четырехполюсников – каскадное (цепная схема соединения, рис. 3.8),параллельное (рис. 3.10) ипоследовательное(рис. 3.11).
3.13.1. Каскадное соединение
Пусть в цепной схеме соединения заданы А–параметры четырехполюсника(АI) и(АII). Выразим напряжение и ток на входе четырехполюсника заданными напряженияими и токами на выходе последнего четырехполюсника (в данном случае второго). Для первого и второго четырехполюсников справедливо
,(3.49)
. (3.50)
Подставив значение матрицы из (3.50) в (3.49), получим
.
Если схема состоит из nчетырехполюсников, справедливо равенство
, (3.51)
где Aэ– эквивалентная матрица, равная произведениюn матриц, .
Таким образом, матрицаА–параметров каскадно соединенных четырехполюсников равна произведению матрицА–параметров отдельных четырехполюсников.
Пусть имеется два четырехполюсника с постоянными передачи ии с характеристическими сопротивлениями,,,. Причем,. Если включить их по цепной схеме (рис. 3.9) и подключить на выходе второго четырехполюсника, то будет иметь место согласованное включение двух четырехполюсников. В соответствии с (3.39)
.
После подстановки получим
.
Если цепная схема будет состоять из nсогласованных четырехполюсников, то
, (3.52)
где – напряжение на выходе последнего четырехполюсника.
В схеме, состоящей из nсогласованных симметричных четырехполюсников
.
3.13.2. Параллельное соединение
При параллельном соединении четырехполюсников (рис. 3.10) напряжения на входе и выходе четырехполюсников равны:,, т.е. являются общими для всех четырехполюсников. Поэтому в качестве системы, описывающей это соединение, следует выбирать систему уравнений вY–параметрах. Для схемы (рис. 3.9) справедливо
.
Просуммируем эти выражения с учетом того, что ,,:
.
Если параллельно включено n четырехполюсников, то
. (3.53)
Следовательно, при параллельном соединении четырехполюсников матрица Y–параметров есть сумма матрицY–параметров отдельных четырехполюсников.
3.11.3. Последовательное соединение
При последовательном включении четырехполюсников (рис. 3.11), , т.е. являются общими для всех четырехполюсников. Для математического описания соединения удобно воспользоваться уравнениями четырехполюсника вZ–параметрах:
, .
Просуммируем эти выражения с учетом того, что ,:
.
Если в схеме nчетырехполюсников включены по последовательной схеме, то
. (3.54)
Таким образом, при последовательном соединении четырехполюсников матрица Z–параметров эквивалентного четырехполюсника равна сумме матрицZ–параметров отдельных четырехполюсников.
Выражения (3.52), (3.53), (3.54) дают возможность перейти от сложных схем соединения четырехполюсников к схемам, состоящим из одного четырехполюсника с соответствующими параметрами эквивалентных матриц.
Список литературы
Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. М.: Высшая школа, 1984. 559 с.
Зевеек Г.В., Ионкин П.А., Нетушил А.В., Страхов С.В. Основы теории цепей. М.: Энергоатомиздат, 1989. 528 с.
Бахрах В.Н., Кузнецова Т.А., Кулютникова Е.А. Теоретические основы электротехники. Конспект лекций. Перм. гос. техн. ун-т, Пермь, 2000. Ч. I.89 с.