Кіріспе

Екі жұп терминалы бар электр тізбегі

Электроникада екі портты желі (төрт терминалды желі немесе төртполюс) – сыртқы тізбектерге қосылу үшін екі жұп терминалы бар электр желісі (яғни тізбек) немесе құрылғы. Екі терминал портты құрайды, егер оларға түсетін тоқтар порт шарты деп аталатын қажетті талапты орындаса: бір терминалға кіретін тоқ сол порттағы екінші терминалдан шығатын токқа тең болуы керек. Порттар – желінің басқа желілерге қосылатын интерфейстері, сигналдар берілетін немесе нәтижелер алынатын нүктелер. Екі портты желіде көбінесе 1-порт кіріс порты, ал 2-порт шығыс порты деп есептеледі. Ол математикалық тізбектерді талдауда жиі қолданылады.

Жалпы қасиеттері

Екі порттың кейбір қасиеттері практикалық желілерде жиі кездеседі және талдауды қатты жеңілдетуге мүмкіндік береді. Оларға мыналар жатады:

Өзара желілер. Желі, егер 1-портқа қосылған токтан 2-портта туындаған кернеу, сол ток 2-портқа қосылғанда 1-портта туындаған кернеуге тең болса, өзара желі деп аталады. Кернеу мен ток алмастыру өзара теңдіктің балама анықтамасын береді. Сызықтық пассивті компоненттерден (яғни, резисторлардан, конденсаторлардан және индукторлардан) тұратын желі әдетте өзара болады, бірақ магниттелген материалдардан құралған пассивті циркуляторлар мен изоляторлар ерекше жағдайлар болып табылады. Егер желіде генераторлар немесе транзисторлар сияқты активті компоненттер болса, онда ол, әдетте, өзара емес болады. Симметриялық желілер. Желінің кіріс кедергісі шығыс кедергісіне тең болса, онда ол симметриялық болып саналады. Көбінесе, бірақ міндетті емес, симметриялық желілер физикалық тұрғыдан да симметриялық болады. Кейде антисимметриялық желілерге де қызығушылық танытылады. Бұл – кіріс және шығыс кедергілері бір-біріне кері кедергілер болатын желілер. Жоғалмайтын желі. Жоғалмайтын желі – бұл резисторлар немесе басқа да энергияны жұтатын элементтер жоқ желі.

Стриптингтің параметрлері (S-параметрлері)

Алдыңғы параметрлердің барлығы порттардағы кернеулер мен токтар арқылы анықталады. S параметрлері басқаша, олар порттардағы түскен және шағылған толқындар арқылы анықталады. S параметрлері негізінен UHF және микротолқынды жиіліктерде қолданылады, онда кернеулер мен токтарды тікелей өлшеу қиынға түседі. Ал, түскен және шағылған қуатты бағыттағыш байланыстар арқылы өлшеу оңай. Анықтамасы мынадай: мұнда – k порттағы түскен толқындар, ал – шағылған толқындар. Дәстүр бойынша, және қуаттың квадрат түбірі ретінде анықталады. Осының салдарынан толқындық кернеулермен байланыс бар (толық мақалаға қараңыз). Өзара байланысты желілер үшін: Симметриялы желілер үшін: Антисимметриялы желілер үшін: Жоғалмалы өзара байланысты желілер үшін: және.

Скатерлік трансферт параметрлері (T-параметрлері)

Скаттерлік беру параметрлері, скаттерлік параметрлер сияқты, түсетін және шағылысқан толқындар арқылы анықталады. Айырмашылығы T параметрлері 1-порттағы толқындарды 2-порттағы толқындармен байланыстырады, ал S параметрлері шағылысқан толқындарды түсетін толқындармен байланыстырады. Осы тұрғыдан T параметрлері ABCD параметрлерімен бірдей қызмет атқарады және каскадталған желілердің T параметрлерін құрауыш желілердің матрицалық көбейтуі арқылы есептеуге мүмкіндік береді. T параметрлерін, ABCD параметрлері сияқты, беру параметрлері деп те атауға болады. Анықтамасы мынадай:

T параметрлерін S параметрлері сияқты тікелей өлшеу оңай емес. Дегенмен, S параметрлерін T параметрлеріне оңай түрлендіруге болады, толық мәліметтер үшін негізгі мақаланы қараңыз.

Екі портты желілердің бірігуі

Екі немесе одан көп екіпортты желілер қосылғанда, біріктірілген желінің екіпорттық параметрлерін, құрамына кіретін екіпорттық желілердің параметрлік матрицаларында матрицалық алгебраны қолдану арқылы табуға болады. Матрицалық операцияны екіпорттық желілердің қосылу түріне сәйкес екіпорттық параметрлерді тиімді таңдау арқылы айтарлықтай жеңілдетуге болады. Мысалы, z параметрлері тізбекті қосылған порттар үшін ең қолайлы. Қосылу қағидаларын сақтап қолдану қажет. Кейбір қосылымдар (әртүрлі потенциалдар тікелей қосылғанда) порттық шарттың бұзылуына және қосылу қағидасының қолданылмауына әкелуі мүмкін. Қосылудың мүмкіндігін тексеру үшін Бруне тестін қолдануға болады. Бұл қиындықтан құтылу үшін мәселі бар екіпорттық желілердің шығысына 1:1 идеалды трансформаторларды қоюға болады. Бұл екіпорттық желілердің параметрлерін өзгертпейді, бірақ олардың өзара байланыс кезінде порттық шартты сақтауын қамтамасыз етеді. Осы мәселенің мысалы тізбекті қосылымдар үшін 11-ші және 12-ші суреттерде көрсетілген.

Сериялы-сериялы қосылым

Екі порт 10-суретте көрсетілгендей тізбектей қосылғанда, екі порттық параметрлердің ең қолайлысы – z параметрлері. Біріктірілген желінің z параметрлері екі жеке z параметрлік матрицаны қосу арқылы есептеледі. Жоғарыда айтылғандай, кейбір желілер осы талдауға тікелей бағынбайды.

Ілеспе-сериялық қосылым

14-суретте көрсетілгендей екі портты қатар-параллель конфигурацияда қосылғанда, екі портты параметрлердің ең қолайлысы – h параметрлері болып табылады. Біріктірілген желінің h параметрлері екі жеке h параметрлік матрицаны матрицалық қосу арқылы есептеледі.

Параллельді-сериялық қосылым

15-суретте көрсетілгендей екі порт параллель-қатарлы конфигурацияда қосылғанда, ең қолайлы екі порттық параметрлер g параметрлері болып табылады. Біріктірілген желінің g параметрлері екі жеке g параметрлік матрицаны матрицалық қосу арқылы есептеледі.

Каскадты байланыс

Екі порт 16-суретте көрсетілгендей, бірінші порттың шығыс порты екінші порттың кіріс портына қосылғанда (каскадты қосылым), екі порттық параметрлердің ең тиімді таңдауы – ABCD параметрлері болып табылады. Біріктірілген желідегі a параметрлері екі жеке a параметрлік матрицаны матрицалық көбейту арқылы есептеледі. n екі порттан тұратын тізбекті n матрицаны матрицалық көбейту арқылы біріктіруге болады. b параметрлік матрицалардың каскадын біріктіру үшін оларды қайтадан көбейту қажет, бірақ көбейту кері тәртіппен орындалуы керек, яғни;

h-параметрлер тарихы

Д. А. Алсберг, "Транзистор метрологиясы", IRE Конвенциясының жазбалары, 9-бөлім, 39–44 беттер, 1953 жыл.
Сондай-ақ, "Транзистор метрологиясы" деген атпен жарияланған, IRE Электрондық құрылғылар кәсіби тобының мәмілелері, 1-том, 3-шығарылым, 12–17 беттер, 1954 жылдың тамыз айы. AIEE IRE бірлескен комитеті, "Транзисторларды сынаудың ұсынылатын әдістері", Америка электр инженерлері институтының мәмілелері: Байланыс және электроника, 725–740 беттер, 1955 жылдың қаңтары. "IRE қатты күйдегі құрылғылар стандарттары: транзисторларды сынау әдістері, 1956", IRE мәмілелері, 44-том, 11-шығарылым, 1542–1561 беттер, 1956 жылдың қарашасы. Транзисторларды сынаудың IEEE стандартты әдістері, IEEE Std 218 1956 жыл.