Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ОТВЕТЫ ЭиЭ.docx
Скачиваний:
0
Добавлен:
14.11.2026
Размер:
5 Мб
Скачать
☆

Часть 2. Весенний семестр

(плюс «вопросы предыдущего семестра», то есть всё, что выше)

6. Пассивные четырёхполюсники

6.1 Определение и виды [+] Четырёхполюсник — часть цепи с двумя парами зажимов (вход 1–1′, выход 2–2′).

Четырёхполюсник — это электрическая цепь или её часть, имеющая четыре вывода (два входных и два выходных полюса) для подключения к внешним цепям, источнику сигнала или нагрузке.

  • Входные зажимы (1-1'): К ним прикладывается входное напряжение \(\.{U}_{1}\) и течет входной ток \(\.{I}_{1}\).

  • Выходные зажимы (2-2'): На них формируется выходное напряжение \(\.{U}_{2}\) и течет выходной ток \(\.{I}_{2}\).

  • Уравнения связи: Связывают входные и выходные токи и напряжения через систему параметров (A, B, C, D; Z; Y или H).

общий вид четырёхполюсника

Виды: пассивный/активный (с источниками), линейный/нелинейный, обратимый (отношение U₂/I₁ не меняется при перестановке входа и выхода), симметричный (перестановка зажимов не меняет токов и напряжений), уравновешенный/неуравновешенный (Т- и П-схемы — неуравновешенные).

6.2 Системы уравнений и параметры [+] A-параметры (передаточные, основные): U1 = A·U2 + B·I2 I1 = C·U2 + D·I2

Для обратимого: AD − BC = 1; для симметричного дополнительно A = D.

Z-параметры (сопротивления): U₁ = Z₁₁I₁ + Z₁₂I₂; U₂ = Z₂₁I₁ + Z₂₂I₂. Y-параметры (проводимости): I₁ = Y₁₁U₁ + Y₁₂U₂; I₂ = Y₂₁U₁ + Y₂₂U₂. H-параметры (гибридные): U₁ = H₁₁I₁ + H₁₂U₂; I₂ = H₂₁I₁ + H₂₂U₂. Для обратимого: Z₁₂ = Z₂₁, Y₁₂ = Y₂₁, H₁₂ = −H₂₁.

6.3 Физический смысл и опыты определения [+] Параметры находят из опытов холостого хода (ХХ) и короткого замыкания (КЗ):

Параметр

Смысл

Опыт

A = U₁/U₂ (при I₂=0)

обратный коэф. передачи по напряжению

ХХ на выходе

B = U₁/I₂ (при U₂=0)

передаточное сопротивление

КЗ на выходе

C = I₁/U₂ (при I₂=0)

передаточная проводимость

ХХ на выходе

D = I₁/I₂ (при U₂=0)

обратный коэф. передачи по току

КЗ на выходе

Z₁₁ = U₁/I₁ (I₂=0)

входное сопротивление при ХХ

ХХ

Y₁₁ = I₁/U₁ (U₂=0)

входная проводимость при КЗ

КЗ

Способы: расчётный (по схеме), опытный (измерения ХХ/КЗ), через связь между системами параметров. Для определения четырёх A-параметров достаточно трёх опытов, потому что есть связь AD − BC = 1.

6.4 Схемы замещения [+]

T-образная и П-образная схемы замещения

Т-схема: A = 1 + Z₁/Z₃, B = Z₁ + Z₂ + Z₁Z₂/Z₃, C = 1/Z₃, D = 1 + Z₂/Z₃. П-схема: A = 1 + Z₃/Z₂, B = Z₃, C = 1/Z₁ + 1/Z₂ + Z₃/(Z₁Z₂), D = 1 + Z₃/Z₁.

Формулы пересчёта между Т и П: проще вычислять через A-параметры: любой обратимый ЧП эквивалентен Т- или П-схеме.

6.5 Характеристические параметры [+]

  • Характеристические сопротивления Zс1, Zс2 — такие, что при нагрузке Zн = Zс2 входное сопротивление равно Zс1 и наоборот (согласованное включение): Zс1 = √(AB/(CD)), Zс2 = √(DB/(AC)). Также Zс = √(Z_ХХ·Z_КЗ). Для симметричного ЧП Zс = √(B/C).

  • Постоянная передачи g = a + jb = ln(√(AD) + √(BC)), где a — коэффициент затухания (Нп), b — коэффициент фазы (рад). В согласованном режиме: U₁/U₂ = e^{g}.

6.6 К-фильтры [+] Фильтр — ЧП, пропускающий сигналы одной полосы частот (полоса пропускания, затухание ≈ 0) и подавляющий другие (полоса задерживания). К-фильтр (постоянной k): Z₁·Z₂ = k² = const (Z₁ — продольное, Z₂ — поперечное сопротивление), состоит только из реактивных элементов. Условие полосы пропускания: −1 ≤ Z₁/(4Z₂) ≤ 0.

  • ФНЧ (Фильтр нижних частот): Пропускает частоты ниже частоты среза. В простейшем RC-варианте резистор включен последовательно, а конденсатор — параллельно нагрузке.

  • ФВЧ (Фильтр верхних частот): Пропускает частоты выше частоты среза. Конденсатор включен последовательно, резистор — параллельно нагрузке.

  • ПФ (Полосовой фильтр): Пропускает только определенную полосу частот. Реализуется комбинацией ФНЧ и ФВЧ или резонансными контурами.

  • РФ (Режекторный / заграждающий фильтр): Подавляет определенную полосу частот, пропуская все остальные.

ФНЧ, ФВЧ, полосовой и заграждающий фильтры

АЧХ (затухание a или коэффициент передачи K):

АЧХ ФНЧ, ФВЧ, ПФ, РФ

  • АЧХ ФНЧ: Коэффициент передачи \(K(\omega)\) близок к 1 на низких частотах и спадает до нуля после частоты среза \(\omega _{c}\).

  • АЧХ ФВЧ: Коэффициент передачи близок к 0 на низких частотах и стремится к 1 на высоких.

  • АЧХ ПФ: Имеет колоколообразную форму с максимумом в полосе пропускания между \(\omega _{1}\) и \(\omega _{2}\).

  • АЧХ РФ: Имеет провал (минимум) коэффициента передачи на частоте режекции.

Достоинство К-фильтров — простота. Недостаток — неравномерность характеристического сопротивления в полосе пропускания и плавный, не очень крутой спад на границе.