12.5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СОСТАВНЫХ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ. КАСКАДНОЕ, ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ И ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЯ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ
Рассмотрим сначала каскадное соединение, при котором выходные ток и напряжение первого четырехполюсника являются входными для второго (рис. 12.7):
Рис. 12.7
Используя уравнения обоих четырехполюсников
получим для токов и напряжений на входе и выходе каскадного соединения:
Так как выходные величины составного четырехполюсника
то для каскадного соединения четырехполюсников a и b будем иметь
где
Таким образом, А-матрица составного четырехполюсника при каскадном соединении равна произведению А-матриц отдельных четырехполюсников. Так как произведение матриц в общем случае не обладает свойством коммутативности, то и A-параметры каскадного соединения двух четырехполюсников в общем случае зависят от последовательности их включения, так как AaAb ¹ AbAa.
Из приведенных соотношений видно, что при рассмотрении каскадного соединения удобнее использовать другие направления выходных токов четырехпорлюсника, обозначенные на рис. 12.7 как İ '2, İ '2a.
При последовательном соединении четырехполюсников равны их входные и выходные токи (рис. 12.8, а): = = ; = = , а входное и выходное напряжения составного четырехполюсника равны сумме напряжений отдельных четырехполюсников ; .
Рис. 12.8
Эти равенства проще всего использовать при описании четырехполюсников с помощью Z-параметров:
Суммируя напряжения и учитывая равенство токов, приходим к выводу, что Z-матрицы последовательно соединенных четырехполюсников суммируются
При параллельном соединении четырехполюсников (рис. 12.8, б) аналогично их входные и выходные напряжения одинаковы = = , = = , а суммируются токи — ; . Матрица параметров составного четырехполюсника в этом случае находится по Y-уравнениям:
которые наиболее просто реализуют суммирование токов при параллельном соединении. Суммируя соответствующие уравнения обеих систем, придем к матричному равенству Y = Ya + Yb.
Определение параметров составных четырехполюсников при более сложных схемах соединений требует использования перечисленных правил и формул перехода от одной системы параметров к другой (Приложениe 1). В качестве примера рассмотрим схему трехполюсника, перекрытого ветвью с проводимостью Y и имеющего сопротивление Z в общей ветви (рис. 12.9).
Рис. 12.9
Ее можно рассматривать как последовательное соединение четырехполюсника a с общим зажимом (трехполюсника), имеющего матрицу параметров Za, с простейшим четырехполюсником b (см. рис. 12,5, а), параметры которого определялись ранее: . Суммирование Z-матриц Zab = Za + Zb приводит к составному четырехполюснику ab (рис. 12.9). Теперь полученную схему можно рассматривать как параллельное соединение четырехполюсника ab и четырехполюсника c, состоящего из продольной проводимости Y (рис. 12.5, б). Используя его Y-параметры, найдем Y-параметры результирующего четырехполюсника, суммируя матрицы Y = Yc + Yab. Для нахождения последней матрицы необходимо обратить матрицу Zab. Эту же задачу можно решать и иным путем, рассматривая сначала параллельное соединение четырехполюсника a и четырехполюсника c, представляемого проводимостью Y, с последующим суммированием Z-параметров полученного составного четырехполюсника и Z-параметров поперечного сопротивления Z. Разумеется, оба пути приводят к одинаковым значениям параметров составного четырехполюсника.
Пример определения параметров четырехполюсника при каскадном, последовательном и параллельном соединении составляющих его четырехполюсников рассмотрен в Задаче 11.2.