王振遠(yuǎn)

摘 要：任何二端口，它的輸出端電壓和電流的大小都可以隨輸入端電壓或電流的變化而變化。通過改變雙口網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（電阻、電感、電容的大小，連接方式等）來改變電路的性質(zhì)和功能。二端口網(wǎng)絡(luò)就像是一個具有輸入輸出端口的盒子，盒子里面盛放的電子元件不同，對電子電路的影響也不同。

關(guān)鍵詞：二端口網(wǎng)絡(luò)；運(yùn)算放大器；移相器；濾波器；波形信號、能量

二端口網(wǎng)絡(luò)（two-port network），是指端口數(shù)等于二的多端網(wǎng)絡(luò)，又稱為雙口。分為有源和無源，線性和非線性等。在二端口網(wǎng)絡(luò)中接電源的端口稱為入口，接負(fù)載的端口稱為出口。各個端口的電壓和電流稱為端口電壓V1，V2和i1，i2統(tǒng)稱為端口變量。

由于二端口網(wǎng)絡(luò)的這種特性，它既可以是非常復(fù)雜的電路網(wǎng)絡(luò)，也可以是由極其簡單的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，常見的二端口有變壓器，運(yùn)算放大器等。在電子電路中，二端口網(wǎng)絡(luò)之間的連接方式有五種，分別是串聯(lián)、并聯(lián)、串-并聯(lián)、并-串聯(lián)和級聯(lián)。

二端口網(wǎng)絡(luò)在電子線路中的應(yīng)用非常廣泛，本文將對一些電子電路中應(yīng)用到的二端口網(wǎng)絡(luò)作介紹：

1.濾波器（filter）

濾波器就是一種二端口網(wǎng)絡(luò)，它是一種減少或消除諧波對電力系統(tǒng)影響的電氣部件，能實(shí)現(xiàn)對信號頻率的篩選作用，由電阻，電容和電感組成。在一個電子電路中，濾波器可以對電源線中特定頻率的頻點(diǎn)或頻段進(jìn)行有效的濾除，得到或濾除一個固定頻率的電源信號。能通過濾波器的信號頻率范圍稱為通帶，反之，被完全抑制或者大幅度衰減的信號頻率范圍稱為阻帶。通帶和阻帶之間的分界頻率稱為截止頻率。由于電容器具有隔直通交，電感器具有隔交通直的作用，濾波器也能起到使混合的交直流分開的作用。

在電子電路中，我們可以利用濾波器就能濾除畸變和被污染的噪聲信號，保證信號產(chǎn)生、轉(zhuǎn)換、傳輸過程的準(zhǔn)確性。

2.移相器（Phaser）

移相器是一種能對波的相位進(jìn)行調(diào)整的一種裝置?，F(xiàn)代電子技術(shù)利用A/D、D/A轉(zhuǎn)換來實(shí)現(xiàn)數(shù)字移相，并且具有很高的精確性。電子電路中的移相器，通過調(diào)節(jié)輸入信號的相位來改變電路特性。移相器有多種類型，首先定義相位移移相器和時延遲移相器。

相位移移相器的定義為在工作頻率帶寬上具有平坦的群延遲的頻率響應(yīng)，波前平面不隨插入相位的變化而改變的控制器件。時延遲移相器在工作頻率帶寬上也具有平坦的群延遲頻率響應(yīng)，但是波的前平面隨插入相位的變化而改變。如圖所示：

相位移移相器和時延遲移相器各有優(yōu)缺點(diǎn)：相位移移相器可以應(yīng)用于多路間隔不同脈沖的接收一合并機(jī)中，將射頻信號對位在脈沖的包絡(luò)內(nèi)而不改變脈沖邊沿的時序。然而，由于“相位偏斜”和“脈沖展寬”效應(yīng)的限制，相位移移相器無法應(yīng)用于大孔徑相陣天線的寬帶波束形成網(wǎng)絡(luò)中。時延遲移相器在寬帶微波信號處理系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用，如相陣天線的波束形成網(wǎng)絡(luò)中。

3.運(yùn)算放大器

運(yùn)算放大器是一種具有很高放大倍數(shù)的電路單元。它的核心是一個差動放大器。就是兩個三極管背靠背連著。共同分擔(dān)一個橫流源的電流。三極管一個是運(yùn)放的正向輸入，一個是反向輸入。正向輸入的三極管放大后送到一個功率放大電路放大輸出。在實(shí)際電路中，可以結(jié)合反饋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成某種功能模塊。運(yùn)算放大器最早被設(shè)計出來的目的是將電路中的電壓類比成數(shù)字進(jìn)行加減乘除的運(yùn)算，同時也成為模擬計算機(jī)的基本建構(gòu)方塊。今天的運(yùn)算放大器，具有晶體管，真空管，分立式元件或者集成電路元件的類型。效能已經(jīng)逐漸能夠達(dá)到理想運(yùn)算放大器的需求。運(yùn)算放大器是差分輸入、單端輸出的極高增益放大器，常用于高精度模擬電路，因此必須精確測量其性能。但在開環(huán)測量中，其開環(huán)增益可能高達(dá)107或更高，而拾取、雜散電流或塞貝克（熱電偶）效應(yīng)可能會在放大器輸入端產(chǎn)生非常小的電壓，這樣誤差將難以避免。

一般來說，運(yùn)放具有以下特性：

（1）如果運(yùn)放兩個輸入端上的電壓均為0V，則輸出端電壓也應(yīng)該等于0V。但事實(shí)上，輸出端總有一些電壓，該電壓稱為失調(diào)電壓VOS。如果將輸出端的失調(diào)電壓除以電路的噪聲增益，得到結(jié)果稱為輸入失調(diào)電壓 或輸入?yún)⒖际д{(diào)電壓。這個特性在數(shù)據(jù)表中通常以VOS 給出。VOS 被等效成一個與運(yùn)放反相輸入端串聯(lián)的電壓源。必須對放大器的兩個輸入端施加差分電壓，以 產(chǎn)生0V輸出。

（2）理想運(yùn)放具有非常大的阻抗，趨近于無窮大，因此流入輸入端的電流趨近于零。但是在輸入集中使用雙極結(jié)晶體管（BJT）的真實(shí)運(yùn)放需要一些電流才可以工作，稱之為偏置電流（IB）通常有IB+和IB-兩個，他們分別流入兩個輸入端。并且有些高速運(yùn)放的偏置電流有時候可以達(dá)到幾十毫安。

任何二端口，它的輸出端電壓和電流的大小都可以隨輸入端電壓或電流的變化而變化。通過改變雙口網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（電阻、電感、電容等的大小，連接方式等）來改變電路的性質(zhì)和功能，通過二端口網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的互易網(wǎng)絡(luò)、對稱網(wǎng)絡(luò)、無耗網(wǎng)絡(luò)具有不同的特點(diǎn)?；ヒ拙W(wǎng)絡(luò)在兩個端口產(chǎn)生的電壓相同，且組成網(wǎng)絡(luò)的元件都是線性無源元件。若組成的網(wǎng)絡(luò)包含主動元件（電晶體、數(shù)碼電路器件等）則不是互易網(wǎng)絡(luò)。對稱網(wǎng)絡(luò)是指這個網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗等于輸出阻抗。大多數(shù)情況下，對稱網(wǎng)絡(luò)在物理結(jié)構(gòu)上也是對稱的，但是有時候不具有物理對稱結(jié)構(gòu)的電阻組成的電路網(wǎng)絡(luò)也能組成對稱網(wǎng)絡(luò)。若一個二端口網(wǎng)絡(luò)中不包含耗能元件則稱這個二端口網(wǎng)絡(luò)是無耗網(wǎng)絡(luò)。

參考文獻(xiàn)：

[1]學(xué)好的運(yùn)算放大器的16個基礎(chǔ)知識點(diǎn)https：//zhuanlan.zhihu.com/p/23979877

[2]電工論壇-二端口網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

http：//www.diangon.com/m394531.html

[3]電子發(fā)燒友網(wǎng)http：//www.elecfans.com/article/88/131/sz/2017/20171221605899.html