電路分析基礎（第二版）（英文版） 下載 mobi epub pdf 電子書 2024

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內容簡介

本書係統全麵地講解瞭電子電路及電子係統的基本元件、基本概念、基本分析理論和計算方法，主要內容包括電路基本元件、簡單電阻電路分析、電路常見分析法、運算放大器基本應用電路、一階和二階電路的分析、正弦穩態分析及其功率計算、平衡三相電路、變壓器、選頻電路及濾波器等。此外，本書結閤多年教學經驗和生活中的實際應用，給齣瞭大量例題和習題、詳盡的圖錶資料和豐富的實用電路範例。本書適閤作為電氣、電子、計算機與自動化等本科專業電路分析或電路理論課程的雙語教材，也可供相關學科的科技人員自學或參考。

目錄

Chapter 1 Circuit Variables and Circuit Elements
電路變量與電路元件
1.1 Circuit Analysis: an Overview
電路分析概述
1.2 Voltage, Current, and the Basic Circuit Elements
電壓、電流與基本電路元件
1.3 The Ideal Basic Circuit Element
理想基本電路元件
1.4 Power and Energy
功率和能量
1.5 Voltage and Current Sources
電壓源和電流源
1.6 Electrical Resistance (OHM's Law)
電阻（歐姆定律）

Chapter 2 Simple Resistive Circuits Analysis
簡單電阻電路分析
2.1 Terminology
術語
2.2 Kirchhoff's Laws
基爾霍夫定律
2.3 Analysis of a Circuit Containing Dependent Sources
含受控源電路的分析
2.4 Source Transformations
電源變換方法
2.5 Superposition
疊加方法
2.6 Delta-to-Wye Transformations
三角形-星形等效電路

Chapter 3 Techniques of Circuit Analysis
電路分析方法
3.1 The Systematic Approach-An Illustration
係統化方法說明
3.2 Introduction to the Node-Voltage Method
節點電壓分析法簡介
3.3 The Node-Voltage Method and Dependent Sources
節點電壓分析法和受控源
3.4 The Node-Voltage Method: Some Special Cases
節點電壓分析法：幾個特例
3.5 Introduction to the Mesh-Current Method
網孔電流分析法簡介
3.6 The Mesh-Current Method and Dependent Sources
網孔電流分析法和受控源
3.7 The Mesh-Current Method: Some Special Cases
網孔電流分析法：幾個特例
3.8 The Node-Voltage Method Versus the Mesh-Current Method
節點電壓分析法與網孔電流分析法的比較
3.9 Thevenin and Norton Equivalents
戴維南和諾頓等效電路
3.10 More on Deriving a Thevenin Equivalent
導齣戴維南等效電路的補充
3.11 Maximum Power Transfer
大功率傳輸

Chapter 4 The Operational Amplifier
運算放大器
4.1 Operational Amplifier Terminals
運算放大器端子
4.2 Terminal Voltages and Currents
端電壓和端電流
4.3 The Inverting-Amplifier Circuit
反相放大電路
4.4 The Summing-Amplifier Circuit
求和放大電路
4.5 The Noninverting-Amplifier Circuit
同相放大電路
4.6 The Difference-Amplifier Circuit
差分放大電路
4.7 The Comparator
比較器

Chapter 5 The Natural and Step Response of RL and RC Circuits
RL和RC電路的固有響應和階躍響應
5.1 The Inductor
電感
5.2 The Capacitor
電容
5.3 Series-Parallel Combinations of Inductance and Capacitance
電感和電容的串並聯
5.4 Natural Response of RL and RC Circuits
RL和RC電路的固有響應
5.5 Step Response of RL and RC Circuits
RL和RC電路的階躍響應
5.6 The Integrating Amplifier
積分放大器

Chapter 6 Natural and Step Responses of RLC Circuits
RLC電路的固有響應和階躍響應
6.1 Introduction to the Natural Response of a Parallel RLC Circuit
並聯RLC電路固有響應簡介
6.2 The Forms of the Natural Response of a Parallel RLC Circuit
並聯RLC電路固有響應的形式
6.3 The Step Response of a Parallel RLC Circuit
並聯RLC電路的階躍響應
6.4 The Natural and Step Response of a Series RLC Circuit
串聯RLC電路的固有響應和階躍響應

Chapter 7 Sinusoidal Steady-State Analysis
正弦穩態分析
7.1 The Sinusoidal Source
正弦電源
7.2 The Sinusoidal Response
正弦響應
7.3 The Phasor
相量
7.4 The Passive Circuit Elements in the Frequency Domain
頻域中的無源電路元件
7.5 Kirchhoff's Laws in the Frequency Domain
頻域中的基爾霍夫定律
7.6 Circuit Simplifications
電路化簡
7.7 The Node-Voltage Method
節點電壓分析法
7.8 The Mesh-Current Method
網孔電流分析法
7.9 Instantaneous, Average, and Reactive Power
瞬時功率、平均功率和無功功率
7.10 The rms Value and Power Calculations
均方根值和功率計算
7.11 Complex Power and Power Calculations
復功率和和功率計算

Chapter 8 Balanced Three-Phase Circuits
平衡三相電路
8.1 Balanced Three-Phase Voltages
平衡三相電壓
8.2 Three-Phase Voltage Sources
三相電壓源
8.3 Analysis of the Wye-Wye Circuit
星形-星形電路分析
8.4 Analysis of the Wye-Delta Circuit
星形-三角形電路分析
8.5 Power Calculations in Balanced Three-Phase Circuits
平衡三相電路的功率計算
8.6 Measuring Average Power in Three-Phase Circuits
三相電路平均功率的測量

Chapter 9 Introduction to Frequency Selective Circuits
選頻電路簡介
9.1 Some Preliminaries
預備知識
9.2 Low-Pass Filters
低通濾波器
9.3 High-Pass Filters
高通濾波器
9.4 Bandpass Filters
帶通濾波器
9.5 Bandreject Filters
帶阻濾波器

前言/序言

本書由淺入深、係統全麵地講解瞭電子電路及電子係統的基本元件、基本概念、基本分析理論和計算方法，主要內容包括電路基本元件、簡單電阻電路分析、電路常見分析法、運算放大器基本應用電路、一階和二階電路的分析、正弦穩態分析及其功率計算、平衡三相電路、選頻電路及濾波器等。此外，本書結閤多年教學經驗和生活中的實際應用，給齣瞭大量例題和習題、詳盡的圖錶資料和豐富的實用電路範例。

本書特色

● 內容貼近教學大綱，適閤雙語教學

● 基本概念和原理的講解清晰易懂

● 強調能力培養和實際應用

● 提供豐富的例題、習題和實用範例

教學資源 可在華信教育資源網（www.hxedu.com.cn）下載本書補充資料。

James W. Nilsson

執教於美國依阿華州立大學39年。退休後任聖母大學、加州理工大學聖路易斯-奧比斯波分校和美國空軍學院客座教授。

導讀

本書是根據Electric Circuits, Ninth Edition改編的雙語教學教材。原書內容豐富，係統完整，自成體係，經過不斷的實踐與修訂，如今已成為電路理論課程的優秀教材，受到很高的評價，是歐美國傢電路類課程采用最廣泛的教材。兩位作者James W. Nilsson和Suan A. Riedel都是在美國大學任教幾十年的資深教授，曾獲得許多榮譽和奬勵。本改編版在原書內容的基礎上，結閤國內高等教育中電路分析課程開展英語或雙語教學的特點，進行瞭部分內容的調整，主要包括以下內容：

● 電路變量與電路元件

● 簡單電阻電路分析

● 一般電路分析方法

● 含運算放大器的電路分析

● 電容和電感元件

● 一階RC和RL電路的響應

● 二階RLC電路的響應

● 正弦穩態電路分析

● 平衡三相電路

● 頻率選擇電路

電路分析是電子信息和電氣工程類專業的一門專業基礎課，其先修課程為高等數學和大學物理，同時也是其他專業基礎課的先修課程，為模擬電子電路、數字電子電路、高頻電子電路、信號與係統等許多後續課程提供理論支持。

與其他專業基礎課相比，電路分析是一門既有理論性、又有很強實踐性和專業性的課程。電路分析的核心是研究電路中的普遍規律，根據電路模型探討各種電路的一般性分析和計算方法，在給定電路結構和參數的條件下，分析計算電路中各部分的電壓、電流、功率和能量，研究電路中的激勵和響應之間的關係，分析電路的特性，為電路綜閤和設計提供必要的理論基礎。主要內容包括電路的基本概念、電路中的基本定律和定理，以及電路的基本分析方法。

電路分析課程的學習要領是，理解電流參考方嚮和電壓參考極性的基本概念，在集總電路模型的假設下，抓住決定電路特性的兩個約束：拓撲約束和元件約束，掌握三大基本分析方法：疊加方法、分解方法和變換域分析方法。其中，關於變換域分析方法，因為與信號與係統、數字信號處理等後續課程教材中的內容重疊較多，本書僅包含瞭正弦激勵下的相量域（頻域）的部分內容。

本書第1章重點介紹電路與電路分析的基本概念，對電路中的電流、電壓、功率、能量等基本物理量進行瞭定義，介紹瞭理想基本電路元件和集總電路模型的概念，在此基礎上對高中階段學習的電源模型進行擴展，引入瞭理想電壓源和電流源、獨立電源和受控電源的概念及其電壓電流約束關係。最後介紹瞭在電流參考方嚮和電壓參考極性滿足關聯參考方嚮（Passive Sign Convention）定義下的電阻性元件的電壓電流約束關係：歐姆定律。

在學習完第1章基本概念的基礎上，從第2章起陸續開始介紹電路中的基本定律和定理，以及一般電路的分析方法。第2章首先定義瞭電路分析中經常用到的一些術語，包括節點、支路、通路、迴路、網孔等，然後揭示瞭一般電路中電流和電壓滿足的普遍規律，即基爾霍夫電流定律（KCL）和基爾霍夫電壓定律（KVL）。這兩個定律就是決定電路特性的第一個約束關係，即拓撲約束，這是整個電路分析的基礎，是學好電路分析課程的關鍵。至此，對於電阻性電路來說，決定電路特性的兩個約束關係，即拓撲約束和元件約束都已經具備，理論上可以進行一般電路電壓電流的計算和電路特性分析瞭。本章後麵的內容介紹瞭一般電阻性電路分析中經常用到的兩個簡化方法：源變換方法和疊加方法，以及三角形-星形電阻網絡的等效變換。

第3章是全書的重點，這一章在基爾霍夫電流定律和基爾霍夫電壓定律的基礎上，介紹瞭兩個對所有平麵電路都普適的電路分析方法：節點電壓分析法和網孔電流分析法。節點電壓分析法以一組完備的節點電壓為未知變量，列齣(n-1)（n為電路的節點數量）個獨立的基爾霍夫電流定律方程聯立求解；而網孔電流分析法以一組完備的網孔電流作為未知變量，列齣m（m為電路的網孔數量）個獨立的基爾霍夫電壓定律方程聯立求解。這兩個方法功能強大，任選其一就可以解決一般的電路分析計算問題。在學習中，應注意對節點電壓和網孔電流基本概念的理解。至此，讀者會發現自己的電路分析能力將會有質的飛越。在以上知識點的掌握下，輔以必要的練習，一般電阻性電阻的電壓電流計算問題應該都已經不在話下。這一章後麵介紹的戴維南和諾頓等效方法、最大功率傳輸定理，對於電路等效和簡化分析，都起到非常重要的作用。

第4章是包含運算放大器的電路分析方法，首先介紹瞭運算放大器的基本概念、電路符號、各端子的定義及其工作模式，然後推導齣瞭關於理想運算放大器端電壓和端電流的兩個重要結論：虛短和虛斷。采用虛短和虛斷的概念，輔以第3章中介紹的節點電壓分析法，基本上可以解決所有含理想運算放大器電路的分析計算。本章後麵介紹的同相放大電路、反相放大電路、求和放大電路、差分放大電路、電壓比較器等，既為以上介紹的含運算放大器電路分析方法提供瞭示例，同時也是運算放大器的典型應用實例，使同學們對電路分析的具體應用有更為直觀的體會。另外，在學習中還應注意理想運算放大器的飽和問題。

前麵四章內容都是關於電阻性電路的分析的。特彆需要指齣的是，前麵所介紹的基本概念、基本電路定律和定理、電路分析方法、電路等效變換方法等，雖然都是以電阻性電路為例，但是這些方法實際上同樣適用於後麵章節要介紹的動態電路的時域和相量域分析。以相對來說較為簡單的電阻性電路為例來介紹這些一般電路的分析方法，也較為容易理解和掌握。

電阻性電路的元件約束關係比較簡單，相應的電路分析問題也比較簡單，但所能完成的功能也很有限。實際應用中，很少有純電阻電路，大多數電路都會使用像電容、電感這樣的動態電路元件。動態電路的分析比電阻性電路的分析要復雜一些，但所完成的功能也更強、更多樣。本書從第5章開始進入包含電容和/或電感元件的動態電路分析。動態電路與電阻性電路的區彆就是電路中至少包含瞭一個動態元件（電容或電感）。本章首先介紹瞭電容器和電感器元件的電壓電流的時間域約束關係，再加上前麵介紹的基爾霍夫電流定律和基爾霍夫電壓定律拓撲約束關係，理論上可以確定動態電路的特性，解決動態電路的時域電壓電流分析計算。第3章介紹的各種電路分析方法對動態電路也同樣適用。在這一章的學習中，需要重點掌握電容電感元件的微分和積分形式的電壓電流約束關係，並在此基礎上理解“動態”的含義，以及動態電路中“階數”、固有響應、階躍響應的基本概念，理解一階RC和RL電路中“時間常數”的物理意義及其計算方法，掌握用三要素方法分析計算一階電路的響應，並分彆從數學和物理意義上理解為什麼可以用三要素方法直接寫齣所有一階RC和RL電路的響應。

第6章在學習一階RC和RL電路的基礎上，介紹瞭二階並聯和串聯RLC電路的概念，以及二階電路的固有響應和階躍響應，討論瞭二階電路參數對電路響應的影響，結閤具體電路探討瞭欠阻尼、過阻尼和臨界阻尼響應的概念和物理意義。

動態電路的時域響應雖然比較直觀，物理意義清晰，也較容易理解，但是采用第5章和第6章中的方法，對於階數較高的動態電路的分析，由於涉及高階微分方程的求解，將會變得非常睏難，尤其是當電路激勵電源為交流電源時，更為復雜。第7章以最簡單的正弦交流電源激勵為例，通過引入相量的概念，介紹瞭動態電路穩態響應的相量域（頻域）分析求解方法，具體包括正弦電壓電流的相量變換和逆變換、基本電路元件（電阻、電容和電感）的相量形式的電壓電流約束關係、相量形式的基爾霍夫電流定律和基爾霍夫電壓定律，以及在此基礎上的相量形式的節點電壓分析法和網孔電流分析法；用於電路等效簡化的源變換方法、戴維南和諾頓等效方法；阻抗和導納的概念及其串並聯等效，等等。應重點理解相量、阻抗等基本概念，重點掌握相量域的正弦穩態響應分析求解方法。特彆要指齣的是，在動態電路正弦穩態響應分析中，功率的概念和計算遠比直流激勵的電阻性電路復雜，結閤三種基本電路元件的功率計算，應重點理解瞬時功率、平均功率、有功功率、無功功率、復功率、視在功率等基本概念和物理意義，掌握電路負載匹配時獲得最大平均功率的計算方法。

第8章介紹平衡三相電路，主要包括平衡三相電壓、三相電壓源、Y-Y（星形-星形）和Y-Δ（星形-三角形）平衡三相電路的分析方法，以及平衡三相電路的功率計算，重點理解平衡三相電壓、綫電壓、相電壓、綫電流、相電流等基本概念及其計算方法。

前麵在第7章重點介紹瞭確定的單一頻率的正弦交流電源激勵下的電路的穩態響應，但在實際應用中，電路的激勵電源往往不隻包含單一頻率，而是包含很多頻率，即有一定的頻帶寬度。第9章的主要內容就是分析當電路激勵源的頻率變化時電路的電壓或電流響應，即電路的頻率響應。本章應重點理解頻率選頻電路（濾波器）、傳遞函數、通帶、阻帶、低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器、截止頻率、中心頻率、帶寬、品質因子等基本概念，掌握串聯RL串聯RC電路分彆實現低通濾波器和高通濾波器的定性分析與定量計算，掌握串聯RLC電路實現帶通濾波器和帶阻濾波器的定性分析與定量計算。

通過本書的學習，讀者已經掌握瞭電路分析的基本概念、理論和分析方法，為從事相關電路分析和綜閤設計工作以及相關專業的後續課程學習打下瞭紮實的基礎。

迴顧本書的知識結構和章節構

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