編輯推薦

　　本書提供配套教學課件（PPT）等教輔資料，下載地址為清華大學齣版社網站本書頁麵。本書特色如下：

　　注重知識點的整閤以及與後續課程的銜接；

　　注重理論分析與計算機軟件仿真相結閤；

　　注重理論知識與學生自行實驗相結閤；

　　注重電路分析與實用電路設計相結閤。

內容簡介

　　勞五一 華東師範大學信息科學與技術學院通信工程係教師，長期工作在教學第一綫，主要承擔本科“電路分析基礎”“電路分析基礎實驗”“模擬電子綫路”“模擬電子綫路實驗”“視頻技術及實驗”“通信電子綫路”“現代模擬電路”和研究生“現代通信電路”等課程的教學工作。近幾年來，完成華東師範大學百門主乾課程之一“模擬電子電路”的建設工作、華東師範大學精品教材《模擬電子學導論》的編寫，並完成華東師範大學核心課程“電路分析”等教改項目。齣版教材《模擬電子電路分析、設計與仿真》《模擬電子技術》《模擬電子學導論》《電路基礎實驗》和《電路分析》。曾獲得華東師範大學優秀教學奬一等奬、第二屆優秀教學改革研究論文奬二等奬、校級教學成果奬三等奬、華東師範大學“學生心目中*優秀教師”、第七屆華東師範大學師德標兵、華東師範大學優秀教學貢獻奬，並獲得校級優秀任課教師奬三次、獲得優秀本科生導師奬四次，獲得全國大學生電子設計競賽上海賽區優秀指導教師奬兩次。

精彩書評

目錄

第1章電路模型及其兩類約束

1．1集總電路模型

1．1．1實際電路

1．1．2集總電路模型

1．2電路的基本物理量

1．2．1電流及其參考方嚮

1．2．2電壓及其參考方嚮

1．2．3電壓和電流參考方嚮的關聯性

1．2．4電功率和電能

1．3電路的基本元件

1．3．1電阻元件

1．3．2電容元件

1．3．3電感元件

1．3．4獨立電源元件

1．3．5受控源元件

1．4基爾霍夫定律

1．4．1基爾霍夫電流定律

1．4．2基爾霍夫電壓定律

1．5電路中的電位及其計算

1．5．1電位的概念

1．5．2電位的計算

1．6仿真實驗——電阻元件VCR麯綫的測量

習題

第2章電阻電路的等效變換

2．1等效變換的概念

2．2單口網絡的VCR

2．3單口網絡的等效變換

2．3．1電阻的串聯與並聯

2．3．2理想電源的串聯與並聯

2．3．3實際電壓源與實際電流源的等效變換

2．3．4含受控源電路的等效變換

2．4電阻的T形網絡和П形網絡的等效變換

2．5仿真實驗——直流掃描分析

習題

第3章電路的基本分析方法

3．1基於兩類約束的獨立方程

3．2支路分析法

3．3網孔分析法

3．4節點分析法

3．5仿真實驗——直流工作點分析

習題

第4章電路定理

4．1齊次定理

4．2疊加定理

4．3置換定理

4．4戴維南定理和諾頓定理

4．4．1戴維南定理

4．4．2諾頓定理

4．5最大功率傳輸定理

4．6互易定理

4．7特勒根定理

4．8對偶原理

4．9仿真實驗——疊加定理和戴維南定理研究

4．9．1疊加定理

4．9．2戴維南定理

習題

第5章正弦穩態電路

5．1正弦量的基本概念

5．1．1正弦量的三要素

5．1．2正弦量的有效值

5．2正弦量的相量錶示與相量變換

5．2．1正弦量的相量錶示

5．2．2相量變換的性質

5．3基爾霍夫定律和電路元件VCR的相量形式

5．3．1基爾霍夫定律的相量形式

5．3．2電路元件VCR的相量形式

5．4正弦穩態電路與電阻電路的類比

5．4．1阻抗和導納的引入

5．4．2相量模型的引入

5．5正弦穩態電路的分析

5．6正弦穩態電路的功率

5．6．1正弦穩態單口網絡的功率

5．6．2復功率

5．6．3功率因數的提高

5．6．4最大功率傳輸

5．7諧振電路

5．7．1串聯諧振

5．7．2並聯諧振

5．8仿真實驗——瞬態分析和交流分析

5．8．1瞬態分析

5．8．2交流分析

習題

第6章耦閤電感和理想變壓器

6．1耦閤電感

6．1．1基本概念

6．1．2耦閤電感的VCR

6．1．3互感電路分析

6．2空心變壓器

6．3理想變壓器

6．4仿真實驗——功率因數的提高

習題

第7章三相電路

7．1對稱三相電源

7．1．1三相電源電壓

7．1．2三相電源的連接

7．2三相電路的分析

7．2．1三相電路中的負載

7．2．2負載為三角形連接

7．2．3負載為星形連接

7．3三相電路的功率

7．4仿真實驗——三相電路

習題

第8章一階電路和二階電路

8．1電路初始值的確定

8．2一階電路的分析

8．2．1一階電路的全響應

8．2．2一階電路的零輸入響應

8．2．3一階電路的零狀態響應

8．2．4一階電路的階躍響應

8．2．5一階電路的衝激響應

8．3二階電路的分析

8．3．1二階電路的零輸入響應

8．3．2二階電路的零狀態響應

8．4仿真實驗——RC應用電路

習題

第9章二端口網絡

9．1二端口網絡的VCR及其等效電路

9．1．1z模型

9．1．2y模型

9．1．3h模型

9．1．4g模型

9．2二端口網絡各參數間的換算關係

9．3二端口網絡的連接

9．3．1二端口網絡的串聯

9．3．2二端口網絡的並聯

9．3．3二端口網絡的級聯

9．4具有端接的二端口網絡

9．4．1輸入阻抗

9．4．2開路電壓與輸齣阻抗

9．4．3電流傳輸函數和電壓傳輸函數

9．5仿真實驗——LC無源濾波器

習題

第10章非綫性電阻電路分析

10．1含二極管的電阻電路

10．2含雙極型晶體管的電阻電路

10．3含集成運算放大器的電阻電路

10．4仿真實驗——受控源研究

習題

附錄A常用電子元器件簡介

附錄BNI Multisim仿真

附錄C電壓測量法

附錄D部分習題參考答案

參考文獻

精彩書摘

　　第3章

　　CHAPTER3

　　電路的基本分析方法

　　上一章介紹瞭電路分析中的等效變換法，它基於等效的概念，可以把一個結構復雜的單口網絡變換為一個結構較簡單的單口網絡，從而簡化瞭電路的計算。然而，等效變換法改變瞭原電路結構，不適於求解多變量的電路問題。本章將介紹電路的基本分析方法，它是在給定瞭電路結構、元件參數和激勵的條件下，選擇閤適的電路變量，依據兩類約束，列寫電路方程，先求解所選電路變量，然後再求待求量。根據所選電路變量的不同，本章重點介紹支路分析法，網孔分析法和節點分析法。此外，還介紹瞭仿真分析中的直流工作點分析。

　　3．1基於兩類約束的獨立方程

　　我們知道，拓撲約束和元件約束是對電路中各電流變量、電壓變量施加的全部約束。根

　　據這兩類約束，可以列寫求解電路中所有電流變量和電壓變量的獨立方程組。比如一個具有m條支路的電路，可列齣聯係m個支路電流變量和m個支路電壓變量的2m個獨立方程式。

　　圖3��1電阻電路

　　下麵以圖3��1所示的電路為例，可以看齣，該電路有4個節點，6條支路，7個迴路，3個網孔，共有6個支路電流變量和6個支路電壓變量。

　　對節點a、b、c、d，根據KCL，分彆列寫節點電流方程，有

　　i5－i1－i4=0

　　i1+i2－i3=0

　　i4+i6－i2=0

　　i3－i5－i6=0(3.1)

　　顯然，將式(3．1)中任意3個方程相加，可得到剩餘的第4個方程，說明這4個方程式中隻有3個是獨立的，也就是說，對所有節點列寫的KCL方程不是獨立的，因此，對圖3��1所示電路來說，隻需對任意3個節點列寫KCL方程，便可得到該電路的獨立節點方程。比如選節點a、b、c列寫節點電流方程，該電路的獨立節點方程為

　　i5－i1－i4=0

　　i1+i2－i3=0

　　i4+i6－i2=0(3.2)

　　一般來說，對具有n個節點的電路應用KCL列寫方程式時，隻能寫齣(n－1)個獨立方程，且為任意的(n－1)個。這(n－1)個節點稱為獨立節點。

　　對7個迴路，根據KVL，分彆列寫迴路電壓方程，有

　　v1+v3－vS1=0

　　－v2+vS2－v3=0

　　v4+v2－v1=0

　　v4+vS2－vS1=0

　　v1－v2+vS2－vS1=0

　　v4+vS2－v3－v1=0

　　v4+v2+v3－vS1=0

　　(3.3)

　　將式(3．3)中第1、2個方程相加，可得到第5個方程；第1、3個方程相加，可得到第7個方程；第2、4個方程相加，可得到第6個方程；第1、2、3個方程相加，可得到第4個方程，說明這7個方程式中隻有3個是獨立的，也就是說，對所有迴路列寫的KVL方程不是獨立的，因此，對圖3��1所示的電路來說，隻需對3個網孔列寫KVL方程，便可得到該電路的獨立迴路方程。比如選3個網孔列寫KVL方程，該電路的獨立迴路方程為

　　v1+v3－vS1=0

　　－v2+vS2－v3=0

　　v4+v2－v1=0(3.4)

　　對於一個給定的平麵電路來說，其中含有m－n－1個網孔，且m－n－1個網孔的KVL方程是獨立的。我們把能提供獨立的KVL方程的迴路稱為獨立迴路。

　　需要說明，在電路中，將KVL應用於每一個網孔，得到瞭獨立的KVL方程，這隻是一種方法，且此方法隻能用於平麵電路，能獲得KVL獨立方程還有其他的方法，但獨立KVL方程的數目仍為m－n－1個。

　　再利用元件的VCR，可得到6條支路的VCR，即

　　v1=R1i1

　　v2=R2i2

　　v3=R3i3

　　v4=R4i4

　　vS1=給定值

　　vS2=給定值(3.5)

　　式(3．5)所示方程均為獨立的。

　　總之，對於具有m條支路、n個節點的電路來說，有m個支路電流變量和m個支路電壓變量，需要2m個獨立方程式聯立求解。其中由m條支路的VCR可得到m個獨立方程，如上述的式(3．5)，其餘的m個獨立方程，分彆為n－1個KCL方程和m－n－1個KVL方程，分彆如上述的式(3．2)和式(3．4)。

　　由此可見，在給定電路結構、元件特性和各獨立源參數的情況下，欲求齣該電路中所有的支路電流和支路電壓，或部分的支路電流和支路電壓，需要列寫2m個方程式聯立求解。如上例中則需要聯立2×6＝12個方程式。顯然，求解這樣的方程組是比較麻煩的。為瞭避免求解大量的聯立方程式，要設法減少聯立的方程數，以求比較簡單的分析方法。比如，先以支路電流(支路電壓)列寫方程組，求得支路電流(支路電壓)後，再去求解支路電壓(支路電流)，即不同時求齣這些電壓和電流，這樣，所涉及的聯立方程數會減少一半。又比如，先選擇一些特定的電流或電壓來列寫方程組，求解之後，再利用這些特定的電流或電壓，求齣所求量，這可使聯立方程數進一步減少。概括一下，這些電路分析方法的思路是將求解過程分兩步進行，使每一步求解過程都相對容易瞭很多。

　　3．2支路分析法

　　鑒於以上分析，我們把以支路電流為變量，列寫聯立方程組求解電路的方法，稱為支路

　　電流法；以支路電壓為變量，列寫聯立方程組求解電路的方法，稱為支路電壓法。這兩種分析方法的依據是電路的兩類約束，均屬於支路分析法。所以，這兩種分析法應用於具有m條支路的電路中時，需要聯立的方程數為m個。本節通過實例重點介紹支路電流法。

　　1．電路中隻含獨立源

　　例3．1如圖3��2所示，已知R1＝3Ω，R2＝2Ω，R3＝6Ω，vS1＝12V，vS2＝4V。用支路電流法求解電路中所標齣的電流和電壓。

　　圖3��2例3．1的圖

　　解：選各支路的電流為變量，並以圖中標齣的方嚮為它們的參考方嚮(注意：若電路中沒有標齣電流電壓的方嚮，在列寫方程前，必須先標齣它們的參考方嚮)。

　　以支路電流為變量列寫方程：

　　圖中有獨立節點1個，選節點a列寫KCL方程，有

　　i1+i2－i3=0(3.6)

　　圖中有網孔2個，為獨立迴路，根據KVL和元件約束，有

　　i1R1+i3R3－vS1=0

　　－i2R2－i3R3+vS2=0(3.7)

　　聯立式(3．6)和式(3．7)，可得到用支路電流法列寫的方程組

　　i1+i2－i3=0

　　i1R1+i3R3－vS1=0

　　－i2R2－i3R3+vS2=0(3.8)

　　代入數據，得

　　i1+i2－i3=0

　　3i1+6i3=12

　　2i2+6i3=4(3.9)

　　解之，可求得3個支路的電流i1、i2、i3。即

　　i1=01－1

　　1206

　　42611－1

　　306

　　026=24－24－72－6－18－12=－72－36=2A(3.10)

　　i2=10－1

　　3126

　　04611－1

　　306

　　026=72－12－24－36=36－36=－1A(3.11)

　　i3=110

　　3012

　　02411－1

　　306

　　026=－12－24－36=－36－36=1A(3.12)

前言/序言

　　前言

　　“電路分析”是普通高等院校電類專業的一門重要的專業技術基礎課，它的任務是在給定電路模型的情況下，通過求解電路中各部分的電壓和電流來瞭解其特性。作者在多年教學實踐中發現，通過這門課，學生除瞭應掌握電路的基本概念、基本規律、基本分析方法和定理等內容外，還應學會計算機軟件仿真，以及樹立電路設計思想，這樣更有利於本課程的學習，有利於與後續專業課程的銜接，有利於滿足行業對專業人纔的知識要求。

　　電路理論應該與實踐緊密結閤，二者相輔相成。本書每一章均在講述“電路分析”理論的基礎上，介紹瞭與之相關的仿真實驗，利用Multisim本書采用的仿真軟件為Multisim英文版，書中仿真圖中的圖字為英文。仿真軟件對所學內容進行分析和設計驗證。每一章的習題均分為分析題和設計題，旨在能夠更好地培養學生認識、分析和設計電路的能力。

　　我們在教學中深刻體會到，學生往往隻是分析一個給定的電路，而對設計一個電路無從下手，哪怕是最簡單的一個電阻分壓電路、一個RLC諧振電路。為此，本教材每一章中特意編寫瞭實際電路設計方麵的題目，使讀者在這方麵有所涉及，以便為以後的課程學習和實踐打下基礎。

　　本書整體分為三個部分。第1~7章介紹電路的穩態分析方法，包括直流電阻電路分析和正弦交流電路分析，直流分析是交流分析的基礎，而穩態分析是本課程的核心內容。第8章介紹電路的動態分析，通過本章，讀者可以學習動態分析的方法，掌握一些結論性的知識點。為瞭與後續課程知識銜接，還需要學習第9章二端口網絡和第10章非綫性電阻電路分析，前者是模擬電路中建立放大電路模型所涉及的知識點，介紹從端口分析問題的方法，後者選擇瞭模擬電路中常見的二極管電路、晶體管電路和集成運算放大器電路作為實例，介紹由非綫性元件構建電路的基本思想和分析方法，為後續課程的學習奠定基礎。

　　本書的特點是理論分析與仿真實驗相結閤，理論知識與實際問題相結閤，電路分析與電路設計相結閤。

　　由於作者水平有限，書中難免有不妥之處，敬請讀者批評指正。

　　作者2017年4月於上海