內容簡介

本書分為6章，主要內容包括：電路的基本概念；包括電學中的物理量、基本定律、電路元件、電路等效規律等概念；電路定理和分析方法：集總參數電路中所有的電路分析方法和定理；動態電路的時域分析；介紹動態元件L和C的性質，以及包含L和C的一階和二階電路暫態響應的分析；正弦交流電激勵下的電路分析；介紹用相量法和相量圖法求解正弦穩態電路響應以及功率的方法，以及耦閤電路和三相電路的電路結構和分析方法；提齣頻率響應的概念，並列舉諧振電路和濾波電路作為實例進行講解；雙口網絡相關內容。

作者簡介

顧梅園，女，杭州電子科技大學電子信息學院電子係統集成技術研究所副教授，電路課程負責人。長期從事高校電類基礎課程教學、科研工作。

目錄

目 錄
第1章 電路的基本概念 1
1．1 電路及電路模型 1
1．2 電學中的物理量 2
1．2．1 電流和電壓 2
1．2．2 功率和能量 4
1．3 基爾霍夫定律 5
1．3．1 基爾霍夫電流定律 5
1．3．2 基爾霍夫電壓定律 7
1．4 電路元件及其電路應用 9
1．4．1 電阻元件 9
1．4．2 獨立電源 12
1．4．3 受控源 14
1．4．4 集成運算放大器 19
1．5 電路結構及等效規律 26
1．5．1 單口網絡和雙口網絡及其規律 26
1．5．2 電阻的串並聯等效規律 27
1．5．3 電源的等效變換規律 29
1．5．4 ―△的等效變換規律 32
1．6 工程應用實例 35
習 題 36
第2章 電路的分析方法和電路定理 42
2．1 電路約束與電路方程 42
2．2 支路分析法 43
2．2．1 支路電流法 44
2．2．2 支路電壓法 44
2．3 節點電壓法 46
2．4 網孔電流法 51
2．5 綫性電路的性質 56
2．5．1 綫性電路的比例性 56
2．5．2 綫性電路的疊加性 57
2．6 戴維南定理和諾頓定理 61
2．6．1 戴維南定理 61
2．6．2 諾頓定理 65
2．7 最大功率傳遞定理 67
2．8 工程應用實例 69
習題 71
第3章 動態電路的時域分析 78
3．1 電容元件及其性質 78
3．1．1 電容元件 78
3．1．2 電容元件VAR及儲能 79
3．1．3 電容元件的串並聯及等效 80
3．2 電感元件及其性質 82
3．2．1 電感元件 82
3．2．2 電感元件VAR及儲能 83
3．2．3 電感元件的串並聯及等效 84
3．3 一階動態電路及初始條件 86
3．3．1 一階動態電路方程的建立 86
3．3．2 換路定則 87
3．4 一階電路零輸入響應 89
3．4．1 一階RC電路零輸入響應 89
3．4．2 一階RL電路零輸入響應 92
3．5 一階電路零狀態響應 94
3．5．1 一階RC電路零狀態響應 94
3．5．2 一階RL電路零狀態響應 96
3．6 完全響應及三要素法 97
3．6．1 完全響應 97
3．6．2 三要素法求一階電路響應 99
3．7 階躍響應 103
3．8 二階動態電路的分析 105
3．9 工程應用實例 111
習題 112
第4章 正弦交流電激勵下的電路分析 118
4．1 正弦穩態電路的分析 118
4．1．1 正弦交流電 118
4．1．2 正弦量的相量錶示 120
4．1．3 元件約束和基爾霍夫定律的相量形式 124
4．1．4 阻抗與導納 127
4．1．5 相量法的應用 131
4．1．6 相量圖法的應用 132
4．2 正弦穩態電路的功率 134
4．2．1 瞬時功率 134
4．2．2 有功功率和無功功率 135
4．2．3 復功率 138
4．2．4 視在功率和功率因數 140
4．2．5 最大功率傳輸定理 142
4．3 磁耦閤電路分析 145
4．3．1 互感及耦閤電路的分析 145
4．3．2 綫性變壓器 152
4．3．3 理想變壓器 154
4．4 三相電路分析 157
4．4．1 三相電源 157
4．4．2 負載 連接的三相電路分析 159
4．4．3 負載△連接的三相電路分析 164
4．4．4 三相電路負載功率的測量 167
4．5 周期性非正弦信號激勵下的電路分析 168
4．5．1 周期性非正弦信號的傅裏葉級數展開 168
4．5．2 周期性電壓、電流的有效值和平均功率 171
4．5．3 周期性非正弦信號激勵下電路的穩態分析 173
4．6 工程應用實例 175
習題 177
第5章 頻率響應 185
5．1 傳遞函數 185
5．2 波特圖 187
5．3 RLC串聯諧振 193
5．4 RLC並聯諧振 197
5．5 濾波器 199
5．6 工程應用實例 204
習題 205
第6章 雙口網絡 208
6．1 雙口網絡 208
6．2 雙口網絡的參數 208
6．2．1 雙口網絡的壓控型和流控型參數 208
6．2．2 雙口網絡的混閤型和傳輸型參數 213
6．2．3 各參數之間的關係 217
6．3 雙口網絡與電源和負載的連接 218
6．4 雙口網絡的互連 220
習題 223
習題答案 226
附錄 234
參考文獻 235

前言/序言

前 言

隨著大規模集成電路技術的日趨成熟，數字係統、模擬係統或模數混閤係統得到廣泛應用。有源器件如MOSFET和BJT被大量使用，並在集成電路設計中扮演瞭重要角色。僅由R、L或C元件組成的簡單電路的局麵已經不復存在，電路分析與設計的理念産生瞭根本性的改變，然而傳統的電路課程依然是圍繞R、L或C元件進行電路的分析與設計，這顯然與工程技術的發展不相適應。長期以來，傳統的電路課程隻研究電路模型，極少涉及抽象模型的物理背景、抽象過程以及不同模型之間的區彆與聯係，其選材和基本框架雖然相對獨立和完整，有利於電路理論的係統學習，但不利於和後續專業課程之間的銜接，導緻學生不知為何而學，不知學為何用。

為此，在2015年和2016年春，作者麵嚮電類專業，進行瞭兩屆“電路分析”課程的教學改革試點。將“電路分析”和“模擬電子電路”兩門課程的教學內容進行瞭整閤。在“電路分析”的課程內容中增加瞭有源器件MOSFET、BJT以及集成運放的端口特性、工作原理、大信號電路模型和電路應用等內容；對電路元件的建模背景和抽象過程進行瞭分析和討論；在頻率響應章節中進行瞭內容的擴充，包括利用簡單的RC電路推導網絡的頻率特性，引入直綫波特圖的繪製方法，利用波特圖的分類介紹4種不同類型的濾波器，對無源和有源濾波器進行電路的分析和設計。並在每章的最後介紹瞭與該章內容相關的工程領域的實例分析。在“電路分析”課程教學的過程中，布置瞭疊加原理和戴維南定理、一階動態電路響應、RLC串並聯諧振及一階低通和高通濾波器的Multisim仿真實驗。

教學改革的過程除瞭培養學生紮實的電路分析能力，更重要的是加強瞭對元件建模背景和工程應用實例的討論。從學生的問捲調查來看，利用基本概念、分析方法和電路理論對實際的工程案例進行分析和探討，是學生的興趣所在。因此在本書編寫的過程當中，除瞭覆蓋電路課程的教學基本要求之外，對電路和模擬電子電路課程進行適當的整閤，同時在每一章的最後引入瞭與實際相關的案例。本教材在延續瞭傳統教材的精髓之外，更加注重學生對電路基本概念的理解、解題技能的訓練以及工程實踐能力的培養。將抽象觀點、工程觀點和等效觀點滲透到該教材中。學生通過對電路課程的學習，構建起學科整體知識脈絡，讓學生理解電路模型背後的抽象原則，學會利用抽象思想去分析、設計電路，解決實際工程問題。

本書係統全麵地介紹電路的基本概念、基礎理論、分析方法和實例應用，共三大模塊，包括電阻電路的時域分析、動態電路的時域分析和動態電路的相量域分析。本書共6章：第1章為電路的基本概念，第2章為分析方法和電路定理，第3章為動態電路的時域分析，第4章為正弦交流電激勵下的電路分析，第5章為頻率響應，第6章為雙口網絡。

本書在介紹電路元件時，從綫性到非綫性，從理想模型到實際器件均有涉及。在介紹集成運放時，從實際器件到理想模型，從端口特性到伏安特性麯綫，從基本組態的電路結構到電路應用均進行瞭詳細介紹。在傳統教材的基礎上增加瞭有源器件MOSFET和BJT的端口特性、電路模型和電路應用。本書詳細地介紹瞭正弦交流電和周期性非正弦交流電激勵下的電路，並將其分析方法進行瞭統一。頻率響應是電子綫路的重要概念，本書提齣瞭網絡函數、零極點係統和波特圖等概念之後，重點介紹瞭RLC串並聯諧振電路，並以RC無源和有源網絡為例進行濾波器的介紹。

本書嚮使用本書作為教材的教師提供電子課件、習題參考答案、程序代碼等，請登錄華信教育資源網http://www.hxedu.com.cn免費注冊下載。

本書由杭州電子科技大學“電路分析”課程負責人顧梅園編寫第1章、4.1、4.2和4.6節，以及第6章，並負責全書的統稿。呂偉鋒編寫瞭第2章和第3章。杜鐵鈞編寫3.8、4.3-4.5節以及第5章。

本書能較好的兼顧普通高等學校電子通信類學生的教學基本要求，可以作為高校64學時左右電路類課程的教材或參考書。

感謝杭州電子科技大學教務處、電子信息學院以及電子工業齣版社對作者在教學改革和撰寫教材所提供的幫助。感謝劉敬彪教授和劉圓圓副教授在教材編寫過程中的指導和大力支持。感謝課程組全體教師辛勤地勞動與付齣。本書融入瞭作者多年來從事電路教學的經驗和體會，是杭州電子科技大學對電路課程進行教學改革的成果之一。但由於水平和時間的限製，書中難免有些錯誤和不完善之處，懇請廣大讀者批評和指正。

編 者

於杭州電子科技大學

2017年1月