Файл: Теория линейных электрических цепей учеб. пособие.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 231

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

уравнения

Ul­

 

(17.20)

li-

 

# 2 1 ^ 1 + # 2 2 ^ 2 .

или

'Un

 

 

H12

h

 

H22 Ù2.

и матрица

 

 

 

il

(17.21)

 

 

 

21

H22/

Выбор той или иной

матрицы

зависит исключительно от той

задачи, которая в данном случае решается. Матрица Я , например,

 

часто

применяется

при рассмот­

 

рении схем с транзисторами, так

 

как режим

транзистора,

опреде­

 

ляется

входным

током 7Х

и вы­

 

ходным напряжением (].г .

 

 

Соотношения

между

элемен­

 

тами различных матриц даны в

 

табл. 17.1.

 

 

 

 

 

 

Наиболее

важным

соедине­

 

нием

четырехполюсников

яв­

 

ляется

каскадное

соединение,

к е . 17.8

когда выходные зажимы

первого

 

четырехполюсника

соединяются

с входными зажимами второго (рис. 17.9). Часто применяется каскадное соединение большого числа (цепочка) четырехполюсни­

1

-0

К '

0

Рис. 17.9

ков. При каскадном соединении выходное напряжение первого четырехполюсника равно входному напряжению второго.

Необходимо согласовать направления токов — выходного пер­ вого четырехполюсника и входного второго так, чтобы можно было написать / 2 = І"х. Для этого необходимо изменить положитель­ ное направление выходного тока, что и сделано на рис. 17.9. При каскадном соединении четырехполюсников в дальнейшем будем считать направление выходного тока положительным, если ток выходит из четырехполюсника через верхний зажим, как показано на рис. 17.9. Это направление противоположно показанному на

514


Мат­ рицы

А

Z

Y

К

H

 

,4

Л11

^12

Л2 1

Л2 3

 

1 Л 1

Л2 1

Л2 ]

1

л 2 2

А2і

Л2 1

А 22

! А 1

Лі2

Л 1 2

- 1

Лц

А12

Л)2

Л21 -ИІ

Л и

Л п

1

Л1 2

Лц

An

Alt

\A\

A 22

^2?

- i

л 2 І

Л2 2

л 2 2

 

z

 

Zu

 

i 2

1

 

Z 2 2

Z 21

 

Z 21

Z n

Z 1 2

Z 21

Z 22

Z 2 2

 

z ] 2

| Z |

 

| Z |

— Z2 i

Zn

\z\

 

\z\

I

 

- 2 U

Z\i

 

z u

Z21

 

\Z\

Zu

 

Zn

! z

I

z ] 2

Z 2

2

Z 2 2

- Z „

1

Z 2 2

 

Z 2 2

1 - F 2 2

- 1

Y 21

У21

-

y „

^21

^21

^22 ^12

ІП 1K|

— ^21 ІП^11

\Y\

^11 ^12

Y 21 K 2 2

\У\ У12

У 22 У22

-У21 1

^22

^22

1

- Y 12

Y и

Y и

Y л

\Y\

Yu

Yu

Т а б л и ц а 17.1

 

 

К

 

 

п

 

 

1

к п

~\Н\

 

 

-Ни

 

К 21

К a

//21

 

 

нп

 

Kn

\K\

— Я 2 2

 

1

 

K21

K21

я 2 1

 

 

нгі

 

1

- Ki-,

\н\

 

 

ны

 

Ки

Kn

H 22

 

^22

 

K21

1 К !

-Hti

 

 

1

 

К и

Ки

Я 2

2

 

Я 2 2

 

\K\

Ki2

1

 

-

И 12

 

К?2

К22

Нц

 

 

Ни

-

К п

1

И21

 

1 н \

 

^22

К22

Ни

 

 

Hu

 

Кц

Ки

h'„

 

 

- H l t

 

\н\

 

 

\H\

 

 

 

 

 

 

К 21 К22

- H

21

Ни

 

\н\

 

 

\H\

 

 

 

 

 

 

К22

^12

Нц

 

 

н п

 

\к\

\к\

 

 

 

 

-

Кгі

Кц

H 21

 

Hi2

 

\к\

\к\

 

 

 

 

 

 

— Л и Л 2 2 — Л1 2 Л2 1 , 1 Z I Z U Z 2 2 Z 1 2 Z 2

1 , І^і — ^]1^22 — ^іг ^ Д і

1 К ! = КцКп-КаКа.

| Я | =

Н и Н п - Н и Н л .

m = ^ K

т=фч І*І=НК i " H-JK

/1 2 1

Л 12

Л п

" а я

рис. 17.1 очень удобному при применении матриц (Z) и (Y). Сказан­ ное объясняет знак «минус» перед / 2 в уравнениях (17.10). С учетом изменения направления выходного тока уравнения (17.10) записы­ ваются так:

. (Ji = AnÜ2 + A j 2 , \

7

/і = Л2 1 с72 + Л 2 2 / 2

j

'

или

(An

 

 

Ui

 

(17.23)

 

A2i Л 22,

 

 

 

 

Итак, в дальнейшем ток

/ 2 будет обозначать ток,

проходящий

через выходные зажимы, вне зависимости

от выбранного положи­

те

515


тельного направления. Для определения параметров четырехпо­ люсника и при применении матриц Z и У будет принято положи­ тельное направление тока Д, указанное на рис. 17.1, при каскад­ ном соединении четырехполюсников и при применении матрицы А — направление, указанное на рис. 17.9. При каскадном соединении четырехполюсников действительны две системы уравнений типа уравнения (17.23):

[ Щ \ 1 А П

АП\Ш;\

 

/О'Л/А'п

 

А';л/щ\

[l'J

U ,

A-J[l't)'

 

UÏ,

A;J{i;r

Для эквивалентного четырехполюсника,

заменяющего два кас-

кадно соединенных,

 

 

 

 

 

 

ù \ \ j A n

АПЧА;,

А;ЛІО;\

 

І[)

П

A'J\A'n

A'J\ni

или согласно правилу умножения матриц

 

 

 

[AnAU

+ A'vAïi

А'пАи +

А-пА'ю)\П)'

Таким образом, матрица

 

эквивалентного

четырехполюсника

при каскадном соединении равна произведению матриц соединен­ ных четырехполюсников:

(А) = (А') (А").

Естественно задать вопрос: зачем применяется столь большое количество разнообразных матриц и параметров? Ответ заключается в том, что желательно применять такую матрицу, при которой в дан­ ной задаче получаются наиболее простые формулы. Переход же от одной матрицы к другой с помощью табл. 17.1 не представляет за­ труднений. В дальнейшем будем применять обобщенную матрицу, и положительные направления токов выбирать так, как указано на рис. 17.9. Определим матрицы А для наиболее простых четырех­ полюсников.

§17.3. Простые четырехполюсники

1.Одноэлементные и двухэлементные четырехполюсники. Рас­ смотрим часто встречающиеся четырехполюсники.

Наиболее простым является прямое соединение (рис, 17.10, а). Так как в этом случае

обобщенная матрица имеет вид

516


Для скрещенного соединения (рис. 17.10, б) матрица

 

-1

0\

 

 

0

- 1

 

 

 

5)

 

0-

- 0

7

X

 

 

 

 

 

-s*

à9\

Рис. 17.10

Одноэлементный четырехполюсник с последовательно включен­ ным сопротивлением (рис. 17.11, а) определяется следующими уравнениями передачи:

 

—0

0—

v—

4S

-0

 

Рис.

17.11

Его обобщенная матрица

(А) = \0 1

Для одноэлементного четырехполюсника с параллельно включен­ ным сопротивлением (рис. 17.11, б) матрица

(Л)

0\

1

Г-образный четырехполюсник (рис. 17.12, а) получается путем каскадного соединения этих двух одноэлементных четырехполюс­ ников. Его обобщенная матрица может быть получена перемноже­ нием вышеприведенных матриц:

1 O w l Z

1

(17.24)

517


Таким же образом получается матрица А обращенного Г-образ- ного четырехполюсника (рис. 17.12,6):

1 z A / i о \

/ 1 + 7- z,

 

 

(17.25)

\Z2 -1 I

\ z 2

1

По сравнению с предыдущей матрицей

поменялись местами Ап

и А 22.

 

 

а)

В)

 

- 0

0-*

 

I и,

 

U2

-0

0—

-0

Vue.

17.12

 

2. Трехэлементные четырехполюсники. Широко применяется симметричный Т-образный четырехполюсник (рис. 17.13). Он может

0-

4

П1

•4

Рис. 17.13

Рис. 17.14

быть получен с помощью каскадного соединения двух одинаковых Г-образных четырехполюсников: обращенного и прямого. Его обоб­ щенная матрица

 

(17.26)

Для Егесимметричного Т-образного

четырехполюсника (см.

рис. 17.2) обобщенная матрица может

быть получена, например,

как произведение матриц одноэлементного четырехполюсника с по­ следовательно включенным сопротивлением и Г-образного четырех­ полюсника:

/1 Zi\

/ , _ j _

Zx_ ZXZ2 + 2 ^ 3 + Z2Z3 \

0

 

 

Необходимо

заметить, что в схеме

рис. 17.2 сопротивление Z2

в два раза больше сопротивления Z2 в схеме симметричного четы­

рехполюсника

рис. 17.13.

 

518