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顧梅園，杜鐵鈞，呂偉鋒 著

圖書標籤:

• 電路分析
• 電路原理
• 電氣工程
• 電子技術
• 模擬電路
• 綫性電路
• 電路理論
• 高等教育
• 理工科
• 教材

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121307379

版次：1

商品編碼：12133498

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2017-02-01

用紙：膠版紙

頁數：244

字數：459000

正文語種：中文

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

《智慧之網：解構現代世界的基石》 在這個信息爆炸、技術飛速迭代的時代，我們無時無刻不被各種由“看不見的手”驅動的設備和服務所包圍。從晨起喚醒你的智能鬧鍾，到指尖滑動的社交媒體，再到橫跨大陸的通信網絡，以及照亮城市夜晚的燈火，這一切都離不開一個共同的、深刻影響我們生活的領域——電氣係統。本書《智慧之網：解構現代世界的基石》並非一本枯燥的教科書，而是一次引人入勝的探索之旅，旨在揭示那些驅動我們現代生活運轉的無形力量，並深入淺齣地剖析支撐這一切的科學原理和工程智慧。 一、 什麼是“智慧之網”？ 我們通常認為“網”是物理連接的，比如漁網、蜘蛛網，抑或是覆蓋全球的互聯網。然而，“智慧之網”在這裏的含義更為宏大和抽象。它指的是由無數個相互連接、相互協作的電氣係統所構成的復雜網絡，這個網絡不僅傳遞著電力，更承載著信息、驅動著創新，並且不斷重塑著我們的社會形態和生活方式。從微觀的電子元件如何協同工作，到宏觀的電力係統如何穩定運行，本書將帶您一同解構這個龐大而精密的“智慧之網”。 二、 能量的脈搏：電力係統的奧秘 我們賴以生存的電力，其産生、傳輸和分配的過程本身就是一場精密而壯麗的工程壯舉。本書將從發電的源頭開始，介紹各種發電方式的原理——無論是傳統的火力、水力、核能發電，還是蓬勃發展的風能、太陽能等可再生能源。我們會深入瞭解發電機組如何將機械能轉化為電能，以及變壓器在改變電壓等級、實現高效傳輸中的關鍵作用。 接下來，我們將踏上輸電的“高速公路”。你是否曾好奇為什麼高壓電塔可以支撐如此巨大的能量跨越韆山萬水？本書將詳細闡述高壓直流輸電（HVDC）和交流輸電（HVAC）的優勢與劣勢，以及它們在不同場景下的應用。我們將探討電網的穩定性問題，以及如何通過先進的控製技術來應對負載波動和故障。 然後，我們將目光投嚮配電網。從高壓電網如何逐步降壓，最終安全地輸送到我們的傢庭和工廠，每一步都凝聚著工程人員的智慧。本書將介紹各種配電設備，如開關、斷路器、電容器等，以及它們在保障電力供應質量和安全方麵的職責。我們還會觸及智能電網的概念，它如何利用先進的通信和控製技術，實現能源的高效利用和靈活調度，為未來的能源挑戰提供解決方案。 三、 信息的河流：通信與電子的精密計算 “智慧之網”不僅是能量的傳遞者，更是信息的載體。本書將帶領讀者走進數字世界的基石——電子學。我們將從最基本的電子元器件講起，例如電阻、電容、電感，它們如同構成城市的磚塊，是所有復雜電子設備的基礎。我們會瞭解這些元器件的工作原理，以及它們在電路中扮演的不同角色。 接下來，我們將深入探究半導體器件的奇妙世界。晶體管，這個被譽為20世紀最偉大的發明之一，是如何通過微小的控製實現信號的放大和開關的？二極管又如何在電流方嚮上扮演“單嚮閥”的角色？本書將用生動形象的語言，解釋這些基本器件的物理原理和應用，讓你理解從簡單的開關電路到復雜的集成電路，其內在的邏輯是如何實現的。 我們還將探討數字信號的處理。從二進製的代碼到邏輯門，再到微處理器和微控製器，這些是構建現代計算機和各種智能設備的核心。本書將為你揭示，計算機是如何執行指令、處理數據的，以及我們每天使用的手機、電腦、智能傢居設備，其內部精密的計算和控製是如何運作的。 四、 連接你我：通信網絡的神奇織就 信息得以快速、高效地傳遞，離不開錯綜復雜的通信網絡。本書將深入剖析通信係統的構成和工作原理。我們將從最基礎的信號傳輸開始，瞭解模擬信號和數字信號的區彆，以及它們如何被編碼、調製和解調。 你會好奇你的聲音如何能跨越萬裏，瞬間傳遞給遠方的親友嗎？本書將為你揭示電話網絡的工作原理，從早期的模擬交換到現代的數字交換，再到我們現在習以為常的移動通信技術，如4G、5G，它們是如何實現語音和數據的雙嚮傳輸的。 互聯網，這個連接全球的巨大網絡，其背後又隱藏著怎樣的技術？本書將介紹網絡協議（如TCP/IP）的作用，它們如何確保數據包在復雜的網絡路徑中準確無誤地傳輸。我們將瞭解路由器、交換機等網絡設備的功能，以及它們如何像“交通指揮官”一樣，引導信息流嚮正確的目的地。 我們還將探討無綫通信的奧秘。Wi-Fi、藍牙、蜂窩網絡，這些技術是如何讓我們的設備擺脫綫纜的束縛，自由地接入網絡的？本書將簡要介紹無綫電波的傳播特性，以及各種無綫通信技術在不同應用場景下的優勢。 五、 智能湧現：係統集成與未來展望 “智慧之網”的真正魅力在於其“係統性”和“湧現性”。單個的電子元件、設備，本身可能並不“智能”，但當它們以特定的方式連接、交互，並受控於先進的算法和控製策略時，便能湧現齣強大的智能和強大的功能。 本書將探討係統集成的概念，即如何將不同的子係統（如電力、通信、控製）有機地結閤起來，形成一個整體。例如，智能電網的建設，就是電力係統與信息通信技術深度融閤的典範。智能傢居係統，則是將傢中的各種電器設備通過網絡互聯，實現遠程控製、自動化聯動，從而提升生活品質。 展望未來，“智慧之網”將變得更加龐大、更加智能。本書將簡要介紹人工智能、物聯網（IoT）、大數據等新興技術，它們將如何進一步賦能“智慧之網”，使其在能源管理、交通運輸、醫療健康、環境保護等諸多領域發揮更加重要的作用。我們將討論自動駕駛汽車如何感知環境、做齣決策，智能工廠如何實現高效生産，智慧城市如何優化資源配置，這些都離不開“智慧之網”的不斷演進。 結語 《智慧之網：解構現代世界的基石》，旨在為你打開一扇瞭解現代世界運行機製的窗戶。它並非要求你成為一名專業的工程師，而是希望通過深入淺齣的講解，讓你對那些曾經讓你感到神秘的科技背後的原理有所認識，對我們賴以生存的“智慧之網”有一個更清晰、更全麵的理解。當你下次看到閃爍的屏幕、聽到流暢的通話、感受到穩定的電力時，或許你會對驅動這一切的“看不見的手”多一份敬畏和贊嘆。這本書，便是你探索這宏大“智慧之網”的最佳起點。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是為我量身定做的！作為一名剛剛入門電子工程的學生，我對那些晦澀難懂的理論感到頭疼，尤其是剛接觸電路分析這個科目的時候，腦子裏就像一團漿糊。翻開這本書，我立刻就被它清晰的邏輯和循序漸進的講解吸引住瞭。作者就像一位耐心的老師，把每一個概念都拆解得明明白白，從最基礎的歐姆定律、基爾霍夫定律開始，到後麵的疊加定理、節點分析、網孔分析，每一步都講解得深入淺齣。更讓我驚喜的是，書中提供瞭大量的例題，而且都是從易到難，每道例題都配有詳細的解題步驟和思路分析，讓我能夠模仿著去練習，一點點建立起自信。我特彆喜歡作者在講解定理時，會穿插一些實際應用的小例子，比如用節點分析來求解一個簡單的LED驅動電路，這種聯係實際的做法，讓我覺得學習理論不再是枯燥的應試，而是能夠解決實際問題的強大工具。而且，書中對一些容易混淆的概念，比如電容和電感的特性，也做瞭非常細緻的區分和對比，讓我不再被它們繞暈。我感覺自己就像在一條平緩的河流中航行，慢慢地，但卻堅定地，駛嚮電路分析的彼岸。

評分☆☆☆☆☆

我是一名已經從事電力係統工作多年的老工程師，一直以來，雖然工作中也會接觸到電路的概念，但總感覺理論知識有些生疏，尤其是在麵對一些新型的電力電子設備時，會感到力不從心。偶然的機會，我接觸到瞭這本書，讓我對電路分析有瞭全新的認識。這本書的視野非常開闊，它不僅僅局限於傳統的電路理論，還涉及瞭一些現代電力電子技術中的基本電路模型和分析方法。我特彆喜歡書中關於“功率分析”和“三相電路”的章節，這些內容對於理解電力係統的運行至關重要。作者對復雜的三相電路進行瞭非常清晰的梳理，並且提供瞭多種計算方法，讓我能夠從不同的角度去理解其工作原理。更重要的是，書中並沒有停留在理論層麵，而是結閤瞭一些實際的工程案例，比如對變壓器、電機等設備的等效電路分析，這讓我看到瞭理論知識如何直接應用於解決實際工程問題。這本書就像一位老友，用一種沉穩而深刻的方式，重新點燃瞭我對電路分析的熱情，也為我在職業生涯的新階段提供瞭寶貴的知識支持。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我之前對“電路分析”這個詞一直敬而遠之，總覺得這是個需要天賦和深厚數學功底的領域。但最近因為工作需要，不得不硬著頭皮開始學習。抱著試試看的心態，我找瞭這本書，沒想到，我的看法被徹底顛覆瞭！這本書的語言風格非常親切，就像朋友在聊天一樣，用瞭很多生活化的比喻來解釋一些抽象的概念。比如，講到電流的時候，作者會類比成水流，而電壓則比作水壓，這種形象的比喻讓我一下子就明白瞭其中的道理。而且，書中並沒有迴避那些數學推導，但它總能把復雜的數學過程分解成一個個容易理解的小步驟，並且會解釋每一步推導的意義，讓我知道我們為什麼要做這些數學運算，而不是機械地記憶公式。我最喜歡的是書中關於“戴維寜等效電路”和“諾頓等效電路”的講解，作者花瞭大量的篇幅來闡述這兩個概念在實際應用中的重要性，並且提供瞭多個不同類型的實例，讓我看到瞭如何利用這些工具來分析和簡化各種復雜的電路。這本書讓我覺得，原來電路分析並沒有那麼可怕，甚至可以說，它是一門充滿趣味和智慧的學科。

評分☆☆☆☆☆

我是一位有幾年工作經驗的嵌入式工程師，平時工作中涉及的電路分析雖然不算特彆高深，但總覺得基礎不夠紮實，遇到一些復雜問題時，常常會卡殼。這本書的齣現，就像在我的技術知識體係中打下瞭一劑強心針。它沒有一開始就堆砌那些高難度的數學公式，而是從最根本的物理原理齣發，一步步引導讀者理解電信號的本質。我尤其欣賞書中關於“等效電路”的講解，這部分內容對於簡化復雜電路非常有幫助，而且作者給齣瞭多種不同視角來理解等效的概念，讓我能夠根據具體情況選擇最閤適的方法。書中對各種電路元件的特性分析也十分到位，不僅僅是描述其數學模型，更深入地解釋瞭其背後的物理意義，這對於我理解電路的行為模式非常有啓發。而且，書中關於暫態分析和穩態分析的講解，條理清晰，讓我對不同電路狀態下的響應有瞭更深刻的認識。我發現，很多我之前憑經驗或者“感覺”來處理的問題，在這本書的指導下，都能夠找到更嚴謹、更可靠的理論依據。這本書就像一個寶藏，裏麵藏著我一直渴望的關於電路的“內功心法”。

評分☆☆☆☆☆

作為一名電子設計競賽的指導老師，我一直在尋找一本能夠真正幫助學生理解並掌握電路分析精髓的書籍。這本書的齣現，無疑讓我眼前一亮。它不僅在理論深度上達到瞭專業的水準，更在教學方法上有著獨到之處。我注意到書中對不同分析方法的比較非常詳細，比如節點分析和網孔分析在解決同一類問題時，各自的優缺點以及適用場景，都做瞭清晰的闡述。這對於學生在實際解題時，能夠靈活選擇最有效的方法至關重要。此外，書中對一些工程中常見的電路結構，如運算放大器電路、濾波電路等，都進行瞭深入的分析，並且能夠將前麵學到的基礎理論融會貫通地應用其中。我特彆贊賞書中關於“故障分析”和“魯棒性設計”的討論，這些內容對於培養學生的工程思維和解決實際工程問題的能力非常有價值。這本書的編寫，充分體現瞭作者深厚的學術功底和豐富的教學經驗，它能夠幫助學生從“知其然”達到“知其所以然”，真正成為一名閤格的電子工程師。