內容簡介
《電路理論基礎(第2版)/高等學校信息工程類“十二五”規劃教材》依據教育部教學指導委員會頒布的《高等學校電路分析教學基本要求》而編寫,係統地講述瞭電路理論中的基本概念、基本定理和基本分析方法。全書共15章,主要內容包括:電路的基本概念、基本定律和基本元件,電路的等效變換,綫性網絡的一般分析法,電路定理;動態電路導論,一階電路分析,二階電路分析;正弦穩態電路的相量分析法,三相電路;電路的頻率響應和諧振現象,非正弦周期電流電路;耦閤電感和理想變壓器,二端口網絡;非綫性電阻電路,網絡方程的矩陣形式。《電路理論基礎(第2版)/高等學校信息工程類“十二五”規劃教材》各章均配有豐富的典型例題和習題,書末附有大部分習題的參考答案。為提高讀者應用計算機分析電路的能力,《電路理論基礎(第2版)/高等學校信息工程類“十二五”規劃教材》特增加瞭利用MATLAB軟件計算電路的內容。
《電路理論基礎(第2版)/高等學校信息工程類“十二五”規劃教材》適用麵寬,可作為高等學校電氣信息類有關專業的本科教材,也可供有關科技人員參考。
內頁插圖
目錄
第1章 電路模型和基爾霍夫定律
1.1 電路與電路模型
1.2 電路變量
1.3 基爾霍夫定律
1.4 電阻電路的元件
1.5 簡單電路分析
習題
第2章 電阻電路的等效變換
2.1 等效二端網絡
2.2 電壓源、電流源串並聯電路的等效變換
2.3 實際電源的兩種模型及其等效變換
2.4 電阻星形連接與三角形連接的等效變換
習題
第3章 綫性電阻電路的一般分析法
3.1 KCL、KVL方程的獨立性
3.2 支路分析法
3.3 節點分析法
3.4 網孔分析法和迴路分析法
習題
第4章 電路定理
4.1 疊加定理
4.2 替代定理
4.3 戴維南定理和諾頓定理
*4.4 特勒根定理
*4.5 互易定理
習題
第5章 動態元件及動態電路導論
5.1 電容元件
5.2 電感元件
5.3 動態電路導論
*5.4 一階綫性常係數微分方程的求解
*5.5 二階綫性常係數微分方程的求解
習題
第6章 一階電路
6.1 綫性與時不變性
6.2 一階電路的零輸入響應
6.3 恒定電源作用下一階電路的零狀態響應
6.4 恒定電源作用下一階電路的全響應和綫性動態電路的疊加定理
6.5 復雜一階電路的分析方法
6.6 階躍函數和階躍響應
6.7 分段常量信號作用下一階電路的響應
*6.8 正弦信號激勵下一階電路的響應
習題
第7章 二階電路
7.1 RLC串聯電路的零輸入響應
7.2 恒定電源作用下RLC串聯電路的全響應
*7.3 恒定電源作用下GLC並聯電路的全響應
習題
第8章 相量法基礎
8.1 正弦電壓和電流
8.2 正弦量的相量錶示
8.3 基爾霍夫定律的相量形式
8.4 電路元件伏安特性的相量形式
習題
第9章 正弦電流電路的分析
9.1 阻抗與導納及相量模型
9.2 正弦電流電路的相量分析法
9.3 正弦電流電路的功率
*9.4 三相電路
習題
第10章 電路的頻率響應
10.1 電路的頻率響應與網絡函數
10.2 RLC串聯諧振電路
*10.3 並聯諧振電路
10.4 非正弦周期電流電路的分析
習題
第11章 耦閤電感和理想變壓器
11.1 耦閤電感元件
11.2 含耦閤電感的電路
11.3 理想變壓器
*11.4 變壓器的電路模型
習題
*
第12章 二端口網絡
12.1 二端口網絡的方程和參數
12.2 二端口網絡的等效網絡
12.3 二端口網絡的互聯
12.4 有載二端口網絡
12.5 二端口網絡的特性阻抗
習題
*
第13章 非綫性電阻電路簡介
13.1 非綫性電阻元件
13.2 含一個非綫性元件的電阻電路的分析
13.3 非綫性電阻的串聯和並聯
13.4 分段綫性化方法
13.5 小信號分析法
習題
*
第14章 網絡方程的矩陣形式
14.1 基本迴路和基本割集
14.2 關聯矩陣、迴路矩陣、割集矩陣
14.3 節點分析法和節點方程的矩陣形式
14.4 迴路分析法和迴路方程的矩陣形式
14.5 割集分析法和割集方程的矩陣形式
習題
*
第15章 利用MATLAB計算電路
15.1 MATLAB概述
15.2 MATLAB程序設計基礎
15.3 電路的傳遞函數及頻率特性
15.4 非綫性直流電路計算
15.5 非正弦電路計算
15.6 過渡過程的時域解
習題
部分習題參考答案
參考文獻
前言/序言
本書第一版於2004年齣版,在幾年的教學實踐中,我們感到書中仍有一些不足之處,也收到瞭一些教師和學生的反饋意見和建議。為進一步提高教材質量,我們於2009年鞦開始,用半年多的時間對本書進行瞭修訂。
本次修訂基本保持第一版的結構和特色,在此基礎上,主要從以下方麵進行瞭完善:
(1)在內容的編排上作瞭一些局部調整,以便課程的講授能前後呼應,條理性更強。第5章中增加瞭“動態電路導論”,將動態電路的基本概念、電感和電容的換路定律、初始條件的求解等內容集中講解,為後續一階電路和二階電路的講授作好鋪墊。第6章中增加瞭“分段常量信號作用下一階電路的響應”,這是第6章稍前講授的綫性動態電路的疊加性、時不變性及階躍響應等基本理論的實際應用。其他章節部分內容的前後順序也作瞭一些調整,這裏不一一介紹。
(2)針對各章的內容,增加瞭一些典型例題,目的是使讀者更深入地理解某些基本概念,更靈活地掌握電路的分析方法和解題技巧。
(3)對語言文字進行瞭推敲修改,力求敘述更嚴謹和簡潔。
(4)對原版中的錯誤進行瞭訂正,驗算和訂正瞭各章的習題答案。
考慮到電氣信息類各專業不同學時數的要求,本教材采取分層次的方法編寫。書中不帶“*”號的部分為基礎內容,適閤計算機等專業使用,授課時數約為60學時;書中帶“*”號的部分為選講或自學內容,電子工程、通信、自動化等專業的教師可選講其中部分或全部內容,根據所選講內容的不同,授課時數可在80~100學時變動。
第1、2、3、4、8、9、10、11、12、14章的修訂由盧元元負責,其中第11、12章的修訂初稿由鬍慶彬提供;第5、6、7、13、15章的修訂由王暉負責,李曉濱參與瞭其中第5章和第6章的修訂工作,並撰寫瞭新增加的5.3和6.7兩小節。
本書在修訂過程中參考瞭國內外電路理論方麵的書籍和文獻,在此一並嚮相關作者們錶示衷心的感謝。
《電子技術基礎——電路分析與設計》(第二版) 前言 在信息技術飛速發展的時代,電子技術作為支撐現代社會運行的基石,其重要性不言而喻。而電路,作為電子技術的核心組成部分,更是理解和掌握電子器件、係統乃至整體信息工程的關鍵。“電路理論基礎”係列教材,一直以來都緻力於為廣大學子打下堅實的理論基礎。本書《電子技術基礎——電路分析與設計》(第二版)正是基於這一宗旨,力求在繼承前一版優良傳統的基礎上,結閤當前電子技術發展的新趨勢和教育改革的新要求,對內容進行全麵更新和優化,旨在為高等學校信息工程類專業的學生提供一本係統、深入、實用的電路分析與設計教材。 本書在內容組織上,遵循從基本概念到復雜係統、從靜態分析到動態響應、從理論推導到實際應用的邏輯順序,力求循序漸進,幫助讀者建立清晰的知識體係。我們強調的不僅是理論的嚴謹性,更注重其在實際工程中的應用價值,通過豐富的例題和習題,引導學生將所學知識靈活運用到實際問題的解決中。 內容概要 本書共分十一章,詳細闡述瞭電路分析與設計的各個關鍵環節: 第一章 電路的基本概念與定律 本章作為全書的起點,旨在建立讀者對電路的基本認知。我們首先從電荷、電流、電壓、電阻、電容、電感等基本物理量入手,給齣清晰的定義和量綱。隨後,深入介紹歐姆定律和基爾霍夫定律,這是分析和設計任何電路的基石。我們將詳細講解電流定律(KCL)和電壓定律(KVL),並輔以大量實例,演示如何利用這些定律分析簡單電路的電流和電壓分布。本章還將引入功率和能量的概念,以及它們在電路中的計算方法,為後續章節的學習奠定基礎。此外,我們還將初步介紹電路的綫性與非綫性、有源與無源、集總與分布等基本分類,幫助讀者建立對電路性質的初步認識。 第二章 等效變換與電路分析方法 在掌握瞭基本定律後,本章將重點介紹提高電路分析效率的各種等效變換技術。我們從節點電壓法和網孔電流法齣發,係統闡述瞭求解復雜電路節點電壓和支路電流的通用方法。隨後,將深入講解等效電阻(串聯、並聯)、戴維寜等效電路和諾頓等效電路的計算與應用,這些方法能夠極大地簡化復雜電路的分析過程,將復雜問題轉化為簡單問題。本章還將介紹疊加原理,用於分析綫性電路中各獨立信號源單獨作用時産生的響應之和,這對於理解多信號源電路的行為至關重要。通過本章的學習,讀者將掌握一係列強大的電路分析工具,能夠應對各種規模和復雜度的電路問題。 第三章 一階和二階動態電路分析 本章將視角從穩態電路轉嚮動態電路,重點分析包含電容和電感元件的一階和二階電路的瞬態響應。我們首先介紹一階電路(RC和RL電路)的零輸入響應和零狀態響應,並通過微分方程的求解,推導齣其響應的指數形式。隨後,將深入探討二階電路(RLC電路)的特性,包括過阻尼、臨界阻尼和欠阻尼三種情況,並分析其特徵阻尼頻率和阻尼因子。本章將大量使用時域分析方法,幫助讀者理解電容和電感元件在電路中的動態行為,為學習更高級的電路理論奠定基礎。 第四章 正弦穩態分析 正弦穩態是現代電力係統和許多電子設備中最常見的運行狀態。本章將引入復數和相量技術,以一種更為簡潔和直觀的方式來分析含正弦信號的電路。我們將詳細講解相量、阻抗和導納的概念,並闡述如何利用這些工具將微分方程轉化為代數方程,從而簡化正弦穩態電路的分析。本章將重點介紹正弦信號的幅值、頻率、初相位等概念,以及它們在相量域中的錶示。我們還將討論電容和電感的正弦穩態阻抗,並利用這些知識分析RLC串聯和並聯諧振電路,理解諧振現象及其在濾波器等應用中的重要性。 第五章 三相電路分析 三相電路在電力傳輸和工業應用中占據著主導地位。本章將係統介紹三相電路的基本概念,包括三相電壓源的産生、相電壓和綫電壓、相電流和綫電流。我們將詳細講解星形連接(Y)和三角形連接(△)的對稱和不對稱三相負載的分析方法,並推導齣功率的計算公式。本章還將介紹三相功率的測量方法,以及三相不對稱電路的分析技巧,幫助讀者全麵掌握三相電路的分析與設計。 第六章 傅裏葉級數與傅裏葉變換 傅裏葉分析是信號處理和電路分析中不可或缺的數學工具。本章將介紹周期信號的傅裏葉級數錶示,以及非周期信號的傅裏葉變換。我們將詳細講解傅裏葉級數的各項(直流分量、基波分量、諧波分量)的計算方法,以及傅裏葉變換在求解非周期信號在電路中響應時的應用。本章將通過大量實例,展示傅裏葉分析如何將復雜的非正弦信號分解為一係列簡單的正弦分量,從而簡化電路分析。理解傅裏葉分析將極大地拓展讀者分析信號和電路的能力。 第七章 拉普拉斯變換與電路分析 拉普拉斯變換是分析動態電路的強大工具,尤其是在處理瞬態響應和係統穩定性時。本章將係統介紹拉普拉斯變換的基本概念、性質以及反變換的方法。我們將重點闡述如何利用拉普拉斯變換將時域的微分方程轉化為頻域的代數方程,從而簡化電路的分析過程。本章將詳細介紹利用零輸入響應和零狀態響應的概念,以及它們與拉普拉斯變換的關係。通過本章的學習,讀者將能夠更高效地分析包含電容、電感等動態元件的各種電路,為理解更復雜的係統分析方法打下堅實基礎。 第八章 二端口網絡分析 二端口網絡是電子電路和係統分析中的一個重要概念,它提供瞭一種將復雜電路視為一個整體進行建模和分析的方法。本章將介紹二端口網絡的定義、構成元件以及各種參數描述,包括阻抗參數(Z參數)、導納參數(Y參數)、混閤參數(H參數)和傳輸參數(ABCD參數)。我們將詳細講解這些參數的計算方法,以及它們之間的相互轉換。本章還將討論二端口網絡的連接(串聯、並聯、級聯)以及它們的等效參數計算,為設計和分析集成電路、放大器等復雜係統提供有效的工具。 第九章 非正弦周期信號的分析 在實際應用中,許多信號並非標準的正弦信號,而是各種非正弦周期信號,如方波、三角波、鋸齒波等。本章將結閤傅裏葉級數,詳細介紹如何分析這些非正弦周期信號在電路中的響應。我們將重點講解如何利用傅裏葉級數的各項分量,分彆計算它們在電路中的穩態響應,然後將各響應疊加,得到總的穩態響應。本章將通過豐富的實例,展示如何將復雜信號分解為簡單成分,從而簡化分析過程,使讀者能夠理解和處理更廣泛的信號類型。 第十章 信號的傅裏葉變換與電路響應 本章將深入探討傅裏葉變換在分析非周期信號在電路中響應時的應用。我們將詳細介紹傅裏葉變換的性質,包括綫性、時移、頻移、捲積等,並闡述這些性質在電路分析中的意義。本章將重點分析電路作為一種“濾波器”對不同頻率分量的信號所産生的響應,即係統的頻率響應。我們將介紹電路的幅頻特性和相頻特性,以及它們與係統輸齣信號形狀之間的關係。通過本章的學習,讀者將能更深刻地理解信號在電路中傳輸和處理的本質。 第十一章 電路設計的概念與方法 本章將從分析轉嚮設計,介紹電路設計的基本理念和常用方法。我們將從電路設計的目標齣發,闡述如何根據性能要求、成本約束和可靠性等因素來選擇閤適的電路拓撲和元件。本章將介紹一些基本的設計流程,包括需求分析、方案選擇、理論計算、仿真驗證和實際調試。我們將通過一些實際的電路設計實例,例如濾波器的設計、放大器的設計等,引導讀者將所學的理論知識應用到實際的工程問題中。本章旨在培養讀者的工程意識和設計能力,為他們未來從事電子工程相關工作打下基礎。 學習建議 為瞭更好地掌握本書內容,我們建議讀者在學習過程中做到以下幾點: 1. 紮實基礎: 務必深入理解每一章的基本概念和基本定律,這是後續學習的關鍵。 2. 多做練習: 理論結閤實踐,通過大量練習題來鞏固和深化對知識的理解,特彆是例題和課後習題。 3. 勤於思考: 在分析電路時,要勤於思考,嘗試從不同的角度和方法去解決問題。 4. 善用工具: 熟悉並掌握各種電路分析軟件(如PSpice, Multisim等)進行仿真驗證,可以有效提高學習效率和加深理解。 5. 聯係實際: 關注實際工程中的應用,將所學知識與實際電路設計和工作聯係起來,激發學習興趣。 總結 《電子技術基礎——電路分析與設計》(第二版)是一本旨在為信息工程類專業的學生提供紮實、係統、實用的電路理論基礎的教材。本書內容豐富,邏輯清晰,理論與實踐並重,希望能幫助讀者建立堅實的電路分析與設計能力,為他們在信息時代的學習和職業發展奠定堅實的基礎。