电路分析（高等学校电子信息类专业系列教材） 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

编辑推荐

　　本书提供配套教学课件（PPT）等教辅资料，下载地址为清华大学出版社网站本书页面。本书特色如下：

　　注重知识点的整合以及与后续课程的衔接；

　　注重理论分析与计算机软件仿真相结合；

　　注重理论知识与学生自行实验相结合；

　　注重电路分析与实用电路设计相结合。

内容简介

　　劳五一 华东师范大学信息科学与技术学院通信工程系教师，长期工作在教学第一线，主要承担本科“电路分析基础”“电路分析基础实验”“模拟电子线路”“模拟电子线路实验”“视频技术及实验”“通信电子线路”“现代模拟电路”和研究生“现代通信电路”等课程的教学工作。近几年来，完成华东师范大学百门主干课程之一“模拟电子电路”的建设工作、华东师范大学精品教材《模拟电子学导论》的编写，并完成华东师范大学核心课程“电路分析”等教改项目。出版教材《模拟电子电路分析、设计与仿真》《模拟电子技术》《模拟电子学导论》《电路基础实验》和《电路分析》。曾获得华东师范大学优秀教学奖一等奖、第二届优秀教学改革研究论文奖二等奖、校级教学成果奖三等奖、华东师范大学“学生心目中*优秀教师”、第七届华东师范大学师德标兵、华东师范大学优秀教学贡献奖，并获得校级优秀任课教师奖三次、获得优秀本科生导师奖四次，获得全国大学生电子设计竞赛上海赛区优秀指导教师奖两次。

精彩书评

目录

第1章电路模型及其两类约束

1．1集总电路模型

1．1．1实际电路

1．1．2集总电路模型

1．2电路的基本物理量

1．2．1电流及其参考方向

1．2．2电压及其参考方向

1．2．3电压和电流参考方向的关联性

1．2．4电功率和电能

1．3电路的基本元件

1．3．1电阻元件

1．3．2电容元件

1．3．3电感元件

1．3．4独立电源元件

1．3．5受控源元件

1．4基尔霍夫定律

1．4．1基尔霍夫电流定律

1．4．2基尔霍夫电压定律

1．5电路中的电位及其计算

1．5．1电位的概念

1．5．2电位的计算

1．6仿真实验——电阻元件VCR曲线的测量

习题

第2章电阻电路的等效变换

2．1等效变换的概念

2．2单口网络的VCR

2．3单口网络的等效变换

2．3．1电阻的串联与并联

2．3．2理想电源的串联与并联

2．3．3实际电压源与实际电流源的等效变换

2．3．4含受控源电路的等效变换

2．4电阻的T形网络和П形网络的等效变换

2．5仿真实验——直流扫描分析

习题

第3章电路的基本分析方法

3．1基于两类约束的独立方程

3．2支路分析法

3．3网孔分析法

3．4节点分析法

3．5仿真实验——直流工作点分析

习题

第4章电路定理

4．1齐次定理

4．2叠加定理

4．3置换定理

4．4戴维南定理和诺顿定理

4．4．1戴维南定理

4．4．2诺顿定理

4．5最大功率传输定理

4．6互易定理

4．7特勒根定理

4．8对偶原理

4．9仿真实验——叠加定理和戴维南定理研究

4．9．1叠加定理

4．9．2戴维南定理

习题

第5章正弦稳态电路

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正弦量的相量表示与相量变换

5．2．1正弦量的相量表示

5．2．2相量变换的性质

5．3基尔霍夫定律和电路元件VCR的相量形式

5．3．1基尔霍夫定律的相量形式

5．3．2电路元件VCR的相量形式

5．4正弦稳态电路与电阻电路的类比

5．4．1阻抗和导纳的引入

5．4．2相量模型的引入

5．5正弦稳态电路的分析

5．6正弦稳态电路的功率

5．6．1正弦稳态单口网络的功率

5．6．2复功率

5．6．3功率因数的提高

5．6．4最大功率传输

5．7谐振电路

5．7．1串联谐振

5．7．2并联谐振

5．8仿真实验——瞬态分析和交流分析

5．8．1瞬态分析

5．8．2交流分析

习题

第6章耦合电感和理想变压器

6．1耦合电感

6．1．1基本概念

6．1．2耦合电感的VCR

6．1．3互感电路分析

6．2空心变压器

6．3理想变压器

6．4仿真实验——功率因数的提高

习题

第7章三相电路

7．1对称三相电源

7．1．1三相电源电压

7．1．2三相电源的连接

7．2三相电路的分析

7．2．1三相电路中的负载

7．2．2负载为三角形连接

7．2．3负载为星形连接

7．3三相电路的功率

7．4仿真实验——三相电路

习题

第8章一阶电路和二阶电路

8．1电路初始值的确定

8．2一阶电路的分析

8．2．1一阶电路的全响应

8．2．2一阶电路的零输入响应

8．2．3一阶电路的零状态响应

8．2．4一阶电路的阶跃响应

8．2．5一阶电路的冲激响应

8．3二阶电路的分析

8．3．1二阶电路的零输入响应

8．3．2二阶电路的零状态响应

8．4仿真实验——RC应用电路

习题

第9章二端口网络

9．1二端口网络的VCR及其等效电路

9．1．1z模型

9．1．2y模型

9．1．3h模型

9．1．4g模型

9．2二端口网络各参数间的换算关系

9．3二端口网络的连接

9．3．1二端口网络的串联

9．3．2二端口网络的并联

9．3．3二端口网络的级联

9．4具有端接的二端口网络

9．4．1输入阻抗

9．4．2开路电压与输出阻抗

9．4．3电流传输函数和电压传输函数

9．5仿真实验——LC无源滤波器

习题

第10章非线性电阻电路分析

10．1含二极管的电阻电路

10．2含双极型晶体管的电阻电路

10．3含集成运算放大器的电阻电路

10．4仿真实验——受控源研究

习题

附录A常用电子元器件简介

附录BNI Multisim仿真

附录C电压测量法

附录D部分习题参考答案

参考文献

精彩书摘

　　第3章

　　CHAPTER3

　　电路的基本分析方法

　　上一章介绍了电路分析中的等效变换法，它基于等效的概念，可以把一个结构复杂的单口网络变换为一个结构较简单的单口网络，从而简化了电路的计算。然而，等效变换法改变了原电路结构，不适于求解多变量的电路问题。本章将介绍电路的基本分析方法，它是在给定了电路结构、元件参数和激励的条件下，选择合适的电路变量，依据两类约束，列写电路方程，先求解所选电路变量，然后再求待求量。根据所选电路变量的不同，本章重点介绍支路分析法，网孔分析法和节点分析法。此外，还介绍了仿真分析中的直流工作点分析。

　　3．1基于两类约束的独立方程

　　我们知道，拓扑约束和元件约束是对电路中各电流变量、电压变量施加的全部约束。根

　　据这两类约束，可以列写求解电路中所有电流变量和电压变量的独立方程组。比如一个具有m条支路的电路，可列出联系m个支路电流变量和m个支路电压变量的2m个独立方程式。

　　图3��1电阻电路

　　下面以图3��1所示的电路为例，可以看出，该电路有4个节点，6条支路，7个回路，3个网孔，共有6个支路电流变量和6个支路电压变量。

　　对节点a、b、c、d，根据KCL，分别列写节点电流方程，有

　　i5－i1－i4=0

　　i1+i2－i3=0

　　i4+i6－i2=0

　　i3－i5－i6=0(3.1)

　　显然，将式(3．1)中任意3个方程相加，可得到剩余的第4个方程，说明这4个方程式中只有3个是独立的，也就是说，对所有节点列写的KCL方程不是独立的，因此，对图3��1所示电路来说，只需对任意3个节点列写KCL方程，便可得到该电路的独立节点方程。比如选节点a、b、c列写节点电流方程，该电路的独立节点方程为

　　i5－i1－i4=0

　　i1+i2－i3=0

　　i4+i6－i2=0(3.2)

　　一般来说，对具有n个节点的电路应用KCL列写方程式时，只能写出(n－1)个独立方程，且为任意的(n－1)个。这(n－1)个节点称为独立节点。

　　对7个回路，根据KVL，分别列写回路电压方程，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)

　　将式(3．3)中第1、2个方程相加，可得到第5个方程；第1、3个方程相加，可得到第7个方程；第2、4个方程相加，可得到第6个方程；第1、2、3个方程相加，可得到第4个方程，说明这7个方程式中只有3个是独立的，也就是说，对所有回路列写的KVL方程不是独立的，因此，对图3��1所示的电路来说，只需对3个网孔列写KVL方程，便可得到该电路的独立回路方程。比如选3个网孔列写KVL方程，该电路的独立回路方程为

　　v1+v3－vS1=0

　　－v2+vS2－v3=0

　　v4+v2－v1=0(3.4)

　　对于一个给定的平面电路来说，其中含有m－n－1个网孔，且m－n－1个网孔的KVL方程是独立的。我们把能提供独立的KVL方程的回路称为独立回路。

　　需要说明，在电路中，将KVL应用于每一个网孔，得到了独立的KVL方程，这只是一种方法，且此方法只能用于平面电路，能获得KVL独立方程还有其他的方法，但独立KVL方程的数目仍为m－n－1个。

　　再利用元件的VCR，可得到6条支路的VCR，即

　　v1=R1i1

　　v2=R2i2

　　v3=R3i3

　　v4=R4i4

　　vS1=给定值

　　vS2=给定值(3.5)

　　式(3．5)所示方程均为独立的。

　　总之，对于具有m条支路、n个节点的电路来说，有m个支路电流变量和m个支路电压变量，需要2m个独立方程式联立求解。其中由m条支路的VCR可得到m个独立方程，如上述的式(3．5)，其余的m个独立方程，分别为n－1个KCL方程和m－n－1个KVL方程，分别如上述的式(3．2)和式(3．4)。

　　由此可见，在给定电路结构、元件特性和各独立源参数的情况下，欲求出该电路中所有的支路电流和支路电压，或部分的支路电流和支路电压，需要列写2m个方程式联立求解。如上例中则需要联立2×6＝12个方程式。显然，求解这样的方程组是比较麻烦的。为了避免求解大量的联立方程式，要设法减少联立的方程数，以求比较简单的分析方法。比如，先以支路电流(支路电压)列写方程组，求得支路电流(支路电压)后，再去求解支路电压(支路电流)，即不同时求出这些电压和电流，这样，所涉及的联立方程数会减少一半。又比如，先选择一些特定的电流或电压来列写方程组，求解之后，再利用这些特定的电流或电压，求出所求量，这可使联立方程数进一步减少。概括一下，这些电路分析方法的思路是将求解过程分两步进行，使每一步求解过程都相对容易了很多。

　　3．2支路分析法

　　鉴于以上分析，我们把以支路电流为变量，列写联立方程组求解电路的方法，称为支路

　　电流法；以支路电压为变量，列写联立方程组求解电路的方法，称为支路电压法。这两种分析方法的依据是电路的两类约束，均属于支路分析法。所以，这两种分析法应用于具有m条支路的电路中时，需要联立的方程数为m个。本节通过实例重点介绍支路电流法。

　　1．电路中只含独立源

　　例3．1如图3��2所示，已知R1＝3Ω，R2＝2Ω，R3＝6Ω，vS1＝12V，vS2＝4V。用支路电流法求解电路中所标出的电流和电压。

　　图3��2例3．1的图

　　解：选各支路的电流为变量，并以图中标出的方向为它们的参考方向(注意：若电路中没有标出电流电压的方向，在列写方程前，必须先标出它们的参考方向)。

　　以支路电流为变量列写方程：

　　图中有独立节点1个，选节点a列写KCL方程，有

　　i1+i2－i3=0(3.6)

　　图中有网孔2个，为独立回路，根据KVL和元件约束，有

　　i1R1+i3R3－vS1=0

　　－i2R2－i3R3+vS2=0(3.7)

　　联立式(3．6)和式(3．7)，可得到用支路电流法列写的方程组

　　i1+i2－i3=0

　　i1R1+i3R3－vS1=0

　　－i2R2－i3R3+vS2=0(3.8)

　　代入数据，得

　　i1+i2－i3=0

　　3i1+6i3=12

　　2i2+6i3=4(3.9)

　　解之，可求得3个支路的电流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

　　“电路分析”是普通高等院校电类专业的一门重要的专业技术基础课，它的任务是在给定电路模型的情况下，通过求解电路中各部分的电压和电流来了解其特性。作者在多年教学实践中发现，通过这门课，学生除了应掌握电路的基本概念、基本规律、基本分析方法和定理等内容外，还应学会计算机软件仿真，以及树立电路设计思想，这样更有利于本课程的学习，有利于与后续专业课程的衔接，有利于满足行业对专业人才的知识要求。

　　电路理论应该与实践紧密结合，二者相辅相成。本书每一章均在讲述“电路分析”理论的基础上，介绍了与之相关的仿真实验，利用Multisim本书采用的仿真软件为Multisim英文版，书中仿真图中的图字为英文。仿真软件对所学内容进行分析和设计验证。每一章的习题均分为分析题和设计题，旨在能够更好地培养学生认识、分析和设计电路的能力。

　　我们在教学中深刻体会到，学生往往只是分析一个给定的电路，而对设计一个电路无从下手，哪怕是最简单的一个电阻分压电路、一个RLC谐振电路。为此，本教材每一章中特意编写了实际电路设计方面的题目，使读者在这方面有所涉及，以便为以后的课程学习和实践打下基础。

　　本书整体分为三个部分。第1~7章介绍电路的稳态分析方法，包括直流电阻电路分析和正弦交流电路分析，直流分析是交流分析的基础，而稳态分析是本课程的核心内容。第8章介绍电路的动态分析，通过本章，读者可以学习动态分析的方法，掌握一些结论性的知识点。为了与后续课程知识衔接，还需要学习第9章二端口网络和第10章非线性电阻电路分析，前者是模拟电路中建立放大电路模型所涉及的知识点，介绍从端口分析问题的方法，后者选择了模拟电路中常见的二极管电路、晶体管电路和集成运算放大器电路作为实例，介绍由非线性元件构建电路的基本思想和分析方法，为后续课程的学习奠定基础。

　　本书的特点是理论分析与仿真实验相结合，理论知识与实际问题相结合，电路分析与电路设计相结合。

　　由于作者水平有限，书中难免有不妥之处，敬请读者批评指正。

　　作者2017年4月于上海