内容简介

本书分为6章，主要内容包括：电路的基本概念；包括电学中的物理量、基本定律、电路元件、电路等效规律等概念；电路定理和分析方法：集总参数电路中所有的电路分析方法和定理；动态电路的时域分析；介绍动态元件L和C的性质，以及包含L和C的一阶和二阶电路暂态响应的分析；正弦交流电激励下的电路分析；介绍用相量法和相量图法求解正弦稳态电路响应以及功率的方法，以及耦合电路和三相电路的电路结构和分析方法；提出频率响应的概念，并列举谐振电路和滤波电路作为实例进行讲解；双口网络相关内容。

作者简介

顾梅园，女，杭州电子科技大学电子信息学院电子系统集成技术研究所副教授，电路课程负责人。长期从事高校电类基础课程教学、科研工作。

目录

目 录
第1章 电路的基本概念 1
1．1 电路及电路模型 1
1．2 电学中的物理量 2
1．2．1 电流和电压 2
1．2．2 功率和能量 4
1．3 基尔霍夫定律 5
1．3．1 基尔霍夫电流定律 5
1．3．2 基尔霍夫电压定律 7
1．4 电路元件及其电路应用 9
1．4．1 电阻元件 9
1．4．2 独立电源 12
1．4．3 受控源 14
1．4．4 集成运算放大器 19
1．5 电路结构及等效规律 26
1．5．1 单口网络和双口网络及其规律 26
1．5．2 电阻的串并联等效规律 27
1．5．3 电源的等效变换规律 29
1．5．4 ―△的等效变换规律 32
1．6 工程应用实例 35
习 题 36
第2章 电路的分析方法和电路定理 42
2．1 电路约束与电路方程 42
2．2 支路分析法 43
2．2．1 支路电流法 44
2．2．2 支路电压法 44
2．3 节点电压法 46
2．4 网孔电流法 51
2．5 线性电路的性质 56
2．5．1 线性电路的比例性 56
2．5．2 线性电路的叠加性 57
2．6 戴维南定理和诺顿定理 61
2．6．1 戴维南定理 61
2．6．2 诺顿定理 65
2．7 最大功率传递定理 67
2．8 工程应用实例 69
习题 71
第3章 动态电路的时域分析 78
3．1 电容元件及其性质 78
3．1．1 电容元件 78
3．1．2 电容元件VAR及储能 79
3．1．3 电容元件的串并联及等效 80
3．2 电感元件及其性质 82
3．2．1 电感元件 82
3．2．2 电感元件VAR及储能 83
3．2．3 电感元件的串并联及等效 84
3．3 一阶动态电路及初始条件 86
3．3．1 一阶动态电路方程的建立 86
3．3．2 换路定则 87
3．4 一阶电路零输入响应 89
3．4．1 一阶RC电路零输入响应 89
3．4．2 一阶RL电路零输入响应 92
3．5 一阶电路零状态响应 94
3．5．1 一阶RC电路零状态响应 94
3．5．2 一阶RL电路零状态响应 96
3．6 完全响应及三要素法 97
3．6．1 完全响应 97
3．6．2 三要素法求一阶电路响应 99
3．7 阶跃响应 103
3．8 二阶动态电路的分析 105
3．9 工程应用实例 111
习题 112
第4章 正弦交流电激励下的电路分析 118
4．1 正弦稳态电路的分析 118
4．1．1 正弦交流电 118
4．1．2 正弦量的相量表示 120
4．1．3 元件约束和基尔霍夫定律的相量形式 124
4．1．4 阻抗与导纳 127
4．1．5 相量法的应用 131
4．1．6 相量图法的应用 132
4．2 正弦稳态电路的功率 134
4．2．1 瞬时功率 134
4．2．2 有功功率和无功功率 135
4．2．3 复功率 138
4．2．4 视在功率和功率因数 140
4．2．5 最大功率传输定理 142
4．3 磁耦合电路分析 145
4．3．1 互感及耦合电路的分析 145
4．3．2 线性变压器 152
4．3．3 理想变压器 154
4．4 三相电路分析 157
4．4．1 三相电源 157
4．4．2 负载 连接的三相电路分析 159
4．4．3 负载△连接的三相电路分析 164
4．4．4 三相电路负载功率的测量 167
4．5 周期性非正弦信号激励下的电路分析 168
4．5．1 周期性非正弦信号的傅里叶级数展开 168
4．5．2 周期性电压、电流的有效值和平均功率 171
4．5．3 周期性非正弦信号激励下电路的稳态分析 173
4．6 工程应用实例 175
习题 177
第5章 频率响应 185
5．1 传递函数 185
5．2 波特图 187
5．3 RLC串联谐振 193
5．4 RLC并联谐振 197
5．5 滤波器 199
5．6 工程应用实例 204
习题 205
第6章 双口网络 208
6．1 双口网络 208
6．2 双口网络的参数 208
6．2．1 双口网络的压控型和流控型参数 208
6．2．2 双口网络的混合型和传输型参数 213
6．2．3 各参数之间的关系 217
6．3 双口网络与电源和负载的连接 218
6．4 双口网络的互连 220
习题 223
习题答案 226
附录 234
参考文献 235

前言/序言

前 言

随着大规模集成电路技术的日趋成熟，数字系统、模拟系统或模数混合系统得到广泛应用。有源器件如MOSFET和BJT被大量使用，并在集成电路设计中扮演了重要角色。仅由R、L或C元件组成的简单电路的局面已经不复存在，电路分析与设计的理念产生了根本性的改变，然而传统的电路课程依然是围绕R、L或C元件进行电路的分析与设计，这显然与工程技术的发展不相适应。长期以来，传统的电路课程只研究电路模型，极少涉及抽象模型的物理背景、抽象过程以及不同模型之间的区别与联系，其选材和基本框架虽然相对独立和完整，有利于电路理论的系统学习，但不利于和后续专业课程之间的衔接，导致学生不知为何而学，不知学为何用。

为此，在2015年和2016年春，作者面向电类专业，进行了两届“电路分析”课程的教学改革试点。将“电路分析”和“模拟电子电路”两门课程的教学内容进行了整合。在“电路分析”的课程内容中增加了有源器件MOSFET、BJT以及集成运放的端口特性、工作原理、大信号电路模型和电路应用等内容；对电路元件的建模背景和抽象过程进行了分析和讨论；在频率响应章节中进行了内容的扩充，包括利用简单的RC电路推导网络的频率特性，引入直线波特图的绘制方法，利用波特图的分类介绍4种不同类型的滤波器，对无源和有源滤波器进行电路的分析和设计。并在每章的最后介绍了与该章内容相关的工程领域的实例分析。在“电路分析”课程教学的过程中，布置了叠加原理和戴维南定理、一阶动态电路响应、RLC串并联谐振及一阶低通和高通滤波器的Multisim仿真实验。

教学改革的过程除了培养学生扎实的电路分析能力，更重要的是加强了对元件建模背景和工程应用实例的讨论。从学生的问卷调查来看，利用基本概念、分析方法和电路理论对实际的工程案例进行分析和探讨，是学生的兴趣所在。因此在本书编写的过程当中，除了覆盖电路课程的教学基本要求之外，对电路和模拟电子电路课程进行适当的整合，同时在每一章的最后引入了与实际相关的案例。本教材在延续了传统教材的精髓之外，更加注重学生对电路基本概念的理解、解题技能的训练以及工程实践能力的培养。将抽象观点、工程观点和等效观点渗透到该教材中。学生通过对电路课程的学习，构建起学科整体知识脉络，让学生理解电路模型背后的抽象原则，学会利用抽象思想去分析、设计电路，解决实际工程问题。

本书系统全面地介绍电路的基本概念、基础理论、分析方法和实例应用，共三大模块，包括电阻电路的时域分析、动态电路的时域分析和动态电路的相量域分析。本书共6章：第1章为电路的基本概念，第2章为分析方法和电路定理，第3章为动态电路的时域分析，第4章为正弦交流电激励下的电路分析，第5章为频率响应，第6章为双口网络。

本书在介绍电路元件时，从线性到非线性，从理想模型到实际器件均有涉及。在介绍集成运放时，从实际器件到理想模型，从端口特性到伏安特性曲线，从基本组态的电路结构到电路应用均进行了详细介绍。在传统教材的基础上增加了有源器件MOSFET和BJT的端口特性、电路模型和电路应用。本书详细地介绍了正弦交流电和周期性非正弦交流电激励下的电路，并将其分析方法进行了统一。频率响应是电子线路的重要概念，本书提出了网络函数、零极点系统和波特图等概念之后，重点介绍了RLC串并联谐振电路，并以RC无源和有源网络为例进行滤波器的介绍。

本书向使用本书作为教材的教师提供电子课件、习题参考答案、程序代码等，请登录华信教育资源网http://www.hxedu.com.cn免费注册下载。

本书由杭州电子科技大学“电路分析”课程负责人顾梅园编写第1章、4.1、4.2和4.6节，以及第6章，并负责全书的统稿。吕伟锋编写了第2章和第3章。杜铁钧编写3.8、4.3-4.5节以及第5章。

本书能较好的兼顾普通高等学校电子通信类学生的教学基本要求，可以作为高校64学时左右电路类课程的教材或参考书。

感谢杭州电子科技大学教务处、电子信息学院以及电子工业出版社对作者在教学改革和撰写教材所提供的帮助。感谢刘敬彪教授和刘圆圆副教授在教材编写过程中的指导和大力支持。感谢课程组全体教师辛勤地劳动与付出。本书融入了作者多年来从事电路教学的经验和体会，是杭州电子科技大学对电路课程进行教学改革的成果之一。但由于水平和时间的限制，书中难免有些错误和不完善之处，恳请广大读者批评和指正。

编 者

于杭州电子科技大学

2017年1月