内容简介
《电路分析》为本科规划教材,也为校企共建教材。《电路分析》共10章,系统阐述了电路分析的基本概念、基本定理和基本方法。《电路分析》的主要内容包括电路分析的基本概念和基本定律、电路分析的等效变换法、线性电路的一般分析方法、线性电路的基本定理、动态电路的时域分析、正弦稳态电路分析、电路的频率响应、非正弦周期电流电路稳态分析、二端口网络、简单非线性电阻电路等。此外,《电路分析》配有大量例题、思考题、习题及参考答案,同时结合实际应用,编写“知识拓展”部分,引入实用性知识和实例。《电路分析》内容全面,难易适中,叙述清楚,语言精练,结合实际,便于教师教授和学生自学。
《电路分析》可作为电子、通信、计算机及相关专业本科学生的教材,也可供其他专业和有关工程技术人员学习参考。
内页插图
目录
1 电路分析的基本概念和基本定律
1.1 电路与电路模型
1.1.1 实际电路
1.1.2 电路模型
1.2 电路分析的基本变量
1.2.1 电流、电压及其参考方向
1.2.2 电位
1.2.3 电动势
1.2.4 电功率与电能
1.3 电路的主要组成元件
1.3.1 电阻元件
1.3.2 独立电源
1.3.3 受控电源
1.4 基尔霍夫定律
1.4.1 与拓扑约束有关的几个名词
1.4.2 基尔霍夫电流定律
1.4.3 基尔霍夫电压定律
1.5 电路的工作状态:
1.5.1 开路
1.5.2 短路
1.5.3 额定工作状态
知识拓展
本章小结
习题1
2 电路分析的等效变换法
2.1 无源电阻网络的等效变换
2.1.1 电阻的串联
2.1.2 电阻的并联
2.1.3 电阻的混联
2.1.4 电阻的星形与三角形连接
2.2 含独立源网络的等效变换
2.2.1 理想电压源的连接与等效
2.2.2 理想电流源的连接与等效
2.2.3 两种实际电源模型间的等效变换
2.2.4 含独立源网络的等效变换
2.3 含受控源网络的等效变换
2.3.1 含受控源的无源二端网络
2.3.2 含受控源的有源二端网络
知识拓展
本章小结
习题2
3 线性电路的一般分析方法
3.1 支路电流法
3.2 回路电流法
3.3 节点电压法
知识拓展
本章小结
习题3
4 线性电路的基本定理
4.1 叠加定理
4.2 替代定理
4.3 等效电源定理
4.3.1 戴维南定理
4.3.2 诺顿定理
4.4 最大功率传输定理
4.5 特勒根定理
4.5.1 特勒根定理1(特勒根功率定理)
4.5.2 特勒根定理2(特勒根似功率定理)
4.6 互易定理
4.6.1 互易定理第一形式
4.6.2 互易定理第二形式
4.6.3 互易定理第三形式
知识拓展
本章小结
习题4
5 动态电路的时域分析
6 正弦稳态电路分析
7 电路的频率响应
8 非正弦周期电流电路稳态分析
9 二端口网络
10 简单非线性电阻电路
习题答案
参考文献
前言/序言
为适应应用型本科教学改革的发展,培养高素质的应用型人才,更好地将工程教育理念融入教学中,我们依据国家教育部关于“本科电子与通信专业电路分析教学基本要求”编写了本部教材,本教材为应用型本科规划教材。
“电路分析”课程是大学本科电类专业重要的技术基础课。通过本课程的学习,不仅可使学生获得有关电路的基本知识、基本理论和基本分析方法,还可为后续课程的学习和从事相关专业技术工作打下坚实的基础。
在本教材编写过程中,着重考虑了应用型本科院校的教学特点和要求,力图做到:
(1)内容紧凑、深入浅出、详略得当,语言简练通畅,紧扣实际应用,强调“学以致用”。
(2)体现应用型本科特色。教材在注重基本知识、基本理论和基本分析方法的阐述,强调培养学生分析问题和解决问题的能力的同时,强化工程教育理念,在例题、思考题、习题的选择及课外拓展、校企共建等内容的编写中,通过工程实际应用中的各类电路问题介绍及分析,提高学生分析和解决实际电路问题的能力。
(3)习题紧扣学习要求,题目类型灵活,难度适中,数量合理,帮助学生掌握分析方法;思考题帮助学生巩固基础,拓展思维,联系实际。
(4)紧跟学科发展,增加较新仿真软件Multisim介绍并提供实例分析,培养学生借助仿真软件进行电路分析与设计,提高解决电路问题的实际能力。
(5)体现校企共建思想,邀请企业技术人员参与教材编写,对当前比较新的实际应用仪器、电气设备及测试技术进行介绍。
(6)扩大教材信息量,提升教材可读性。教材增加“知识拓展”专题,对电路分析过程中需要掌握的一些实用知识进行介绍,旨在使学生通过自行学习,扩大知识量,感受电路分析理论与实际生活的密切联系,从而提高学习兴趣。
本教材中标注“*”的内容可根据需要选择学习。
本教材适用于高等院校电子、通信、计算机及相关专业的学生使用,也可供其他专业和有关工程技术人员参考。
全书由南京工程学院教师编写。全书共10章,其中,第1、2、8章由田丽鸿编写;第5、7章由许小军编写,秦进平参与第5章编写;第4、6章由刘勤编写;第3、9章由郑胜男编写;第10章由陈敏聪编写。本书由田丽鸿、许小军担任主编并统稿。陈菊红副教授担任主审,提出了许多宝贵意见,在此表示衷心的感谢!
本教材的出版得到了东南大学出版社的大力支持和帮助,此外,在本书编写过程中查阅和参考了众多文献资料,获得许多启发,在此一并表示感谢。
由于编者水平所限,书中的疏漏和失误在所难免,敬请读者指正,以便不断完善。
《电子学原理与实践》 内容简介 《电子学原理与实践》是一本全面深入探讨电子学核心概念、基本元件特性以及实际应用的书籍。本书旨在为读者,无论是初学者还是有一定基础的学习者,构建一个坚实的电子学知识体系,并引导他们将理论知识转化为解决实际问题的能力。本书内容紧密结合电子技术的发展趋势,强调基础理论与动手实践的有机统一。 第一部分:电子学基础理论 本书的开篇将带领读者走进电子学的奇妙世界,从最基本的概念入手。我们将首先探讨电荷、电压、电流和电阻这四个基本电学量的定义、物理意义及其相互关系。通过清晰的阐述和直观的图示,读者将理解欧姆定律是如何描述导体中电流与电压、电阻之间关系的。在此基础上,我们将深入介绍功率的概念,以及如何计算电路中的功率消耗与传递。 接着,本书将重点讲解基尔霍夫定律,包括电流定律(KCL)和电压定律(KCL)。这些定律是分析复杂电路的基础,我们将通过丰富的实例,演示如何运用这些定律来求解多节点、多回路电路中的未知量。此外,对串联电路和并联电路的特性进行详细分析,包括其等效电阻的计算方法以及电流、电压在不同电路类型中的分布规律。 为了更好地理解电路的动态行为,本书将引入电容和电感的概念。我们将详细介绍电容和电感的结构、工作原理,以及它们在直流和交流电路中的响应特性。书中将解释电容的充放电过程,以及电感在电流变化时产生的自感现象。通过对这些基本无源元件的深入剖析,读者将为后续理解更复杂的电子系统打下坚实基础。 第二部分:交流电路分析 随着对直流电路的深入理解,本书将逐步转向更为广泛和实用的交流电路分析。我们将首先介绍交流电的产生方式,以及正弦交流电的电压、电流和相位的概念。在此基础上,本书将深入讲解阻抗(Impedance)的概念,它包含了电阻、电抗(感抗和容抗)以及它们之间的相位关系。我们将详细分析电感、电容以及RLC串联和并联电路的阻抗计算与相量分析方法。 相量分析是处理交流电路的重要工具,本书将详细介绍相量图的绘制与应用,以及如何利用复数来表示和计算交流电路中的电压、电流和阻抗。通过实际案例,读者将学会如何分析包含电阻、电感和电容的电路在正弦交流信号作用下的稳态响应。 本书还将探讨交流电路中的功率,包括有功功率、无功功率和视在功率的概念,以及功率因数及其对电路性能的影响。读者将了解如何进行功率因数的补偿,以提高电力系统的效率。 第三部分:半导体器件与基础电路 电子学的核心在于半导体器件的广泛应用,本书将投入大量篇幅来介绍这些至关重要的元件。我们将从 PN 结的形成原理入手,深入讲解二极管的伏安特性曲线,以及二极管在单向导电性方面的应用,例如整流电路(半波整流、全波整流)和滤波电路。 接着,我们将详细介绍三极管(BJT)和场效应管(FET)这两大类主要的晶体管。本书将详细阐述它们的结构、工作原理、各电极的命名以及静态和动态特性。我们将重点分析三极管和场效应管作为放大器的工作模式,包括共射、共集和共基放大电路的特性,以及它们的电压增益、电流增益和输入输出阻抗。 在此基础上,我们将介绍一些基本但至关重要的半导体集成电路应用,例如运算放大器(Op-Amp)。本书将详细阐述运算放大器的理想模型和实际特性,并介绍其在各种基本电路中的应用,如反相放大器、同相放大器、加法器、减法器、积分器和微分器等。通过这些实例,读者将深刻理解运算放大器强大的信号处理能力。 第四部分:信号与系统基础 理解和处理各种信号是电子技术的核心任务之一。本书将介绍不同类型的信号,包括周期信号、非周期信号、模拟信号和数字信号。我们将重点讲解傅里叶级数和傅里叶变换,这是将信号分解为不同频率正弦分量的强大工具,能够帮助我们分析和理解信号的频率特性。 本书还将介绍系统的基本概念,如线性系统、时不变系统。我们将探讨系统的瞬态响应和稳态响应,以及系统对输入信号的频率选择性。此外,我们还将介绍滤波器(Filter)的基本原理,包括低通、高通、带通和带阻滤波器的设计与应用,它们在信号的提取和增强方面发挥着关键作用。 第五部分:数字逻辑与基础 数字技术是现代电子学不可或缺的一部分。本书将为读者介绍数字逻辑的基本概念。我们将从逻辑门(AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR)入手,讲解它们的真值表和逻辑符号。在此基础上,我们将介绍布尔代数及其简化逻辑表达式的方法,为设计和分析数字电路奠定基础。 本书还将介绍组合逻辑电路和时序逻辑电路。我们将讲解组合逻辑电路的设计方法,如卡诺图(Karnaugh Map)的使用,以及常见的组合逻辑功能块,例如多路选择器(Multiplexer)和译码器(Decoder)。 在时序逻辑电路方面,我们将重点介绍触发器(Flip-Flop)的概念,包括 SR 触发器、D 触发器、JK 触发器等,以及它们在存储和移位寄存器中的应用。我们还将介绍计数器(Counter)和移位寄存器(Shift Register)的设计与工作原理,这些是构建更复杂数字系统的基本单元。 第六部分:传感器与执行器 电子学最终要与物理世界进行交互,传感器和执行器是实现这种交互的关键。本书将介绍各种常见的传感器,它们能够将物理量(如温度、光照、压力、位移等)转化为电信号。我们将讨论不同传感器的原理、特性和选择标准。 与传感器相对应,执行器则能够将电信号转化为物理动作。本书将介绍常见的执行器,例如电机、电磁阀、继电器和 LED 等,以及它们的工作原理和驱动方式。通过学习这一部分,读者将能理解如何构建能够感知环境并做出响应的电子系统。 第七部分:实际应用与项目实践 理论的学习最终需要通过实践来巩固和升华。本书的最后部分将侧重于将所学知识应用于实际项目。我们将提供一系列精心设计的实践项目,涵盖从简单的指示灯控制到更复杂的信号发生器、数据采集系统等。 每个项目都将详细说明设计思路、所需元件、电路图和实现步骤。书中将强调动手制作的重要性,鼓励读者按照图纸进行焊接、调试和测试。通过这些实践项目,读者将获得宝贵的实际操作经验,学会独立解决电子设计和制作过程中遇到的问题,并培养创新思维。 《电子学原理与实践》以其清晰的逻辑结构、丰富的图示和实例,以及理论与实践的紧密结合,将成为读者学习电子学的理想指南。本书的目标是赋予读者洞察电子世界奥秘的能力,并鼓励他们成为电子技术的创造者和探索者。