第1章 电路的基本概念和基本定律

1.1 电路与电路模型

1.1.1 电路

电流流过的回路叫做电路，又称导电回路。最简单的电路，是由电源、负载、导线、开关等元器件组成。电路导通叫做通路。只有通路，电路中才有电流通过。电路某一处断开叫做断路或者开路。如果电路中电源正负极间没有负载而是直接接通叫做短路，这种情况是决不允许的。另有一种短路是指某个元件的两端直接接通，此时电流从直接接通处流经而不会经过该元件，这种情况叫做该元件短路。开路（或断路）是允许的，而第一种短路决不允许，因为电源的短路会导致电源、用电器、电流表被烧坏。

电路（英语：Electrical circuit）或称电子回路，是由电器设备和元器件, 按一定方式连接起来，为电荷流通提供了路径的总体，也叫电子线路或称电气回路，简称网络或回路。如电源、电阻、电容、电感、二极管、三极管、晶体管、IC和电键等，构成的网络、硬件。负电荷可以在其中流动。

1.1.2 理想电路元件和电路模型

电路模型是实际电路抽象而成，它近似地反映实际电路的电气特性。电路模型由一些理想电路元件用理想导线连接而成。用不同特性的电路元件按照不同的方式连接就构成不同特性的电路。

电路模型近似地描述实际电路的电气特性。根据实际电路的不同工作条件以及对模型精确度的不同要求，应当用不同的电路模型模拟同一实际电路。

这种抽象的电路模型中的元件均为理想元件。

1.2 电流与电压的参考方向

1.2.1 电流

1.2.2 电压

1.3 电功率

1.4 电阻元件

1.4.1 线性时不变电阻元件

1.4.2 非线性时不变电阻元件

1.4.3 时变电阻元件

1.4.4 电阻元件的无源性

1.5 独立电源

1.5.1 独立电压源

如果一个二端元件的电流无论为何值，其电压保持常量US或按给定的时间函数uS(t)变化，则此二端元件称为独立电压源，简称为电压源。另外，独立电压源是从实际电源抽象出来的一种模型。

如果一个二端元件的电流无论为何值，其电压保持常量US或按给定的时间函数uS(t)变化，则此二端元件称为独立电压源，简称为电压源。电压源的符号“ ” ，“-”号表示电压源电压的参考极性。

电压保持常量的电压源，称为恒定电压源或直流电压源。电压随时间变化的电压源，称为时变电压源。电压随时间周期性变化且平均值为零的时变电压源，称为交流电压源。

电压源的电压与电流采用关联参考方向时，其吸收功率为p=ui

当p>0，即电压源工作在i-u平面的一、三象限时，电压源实际吸收功率。

当p<0，即电压源工作在i-u平面的二、四象限时，电压源实际发出功率。

也就是说，随着电压源工作状态的不同，它既可发出功率，也可吸收功率。

独立电压源的特点是其端电压由其特性确定，与电压源在电路中的位置无关。

独立电压源的电流则与其连接的外电路有关。由其电压和外电路共同确定

1.5.2 独立电流源

独立电流源是从实际电源抽象出来的另一种电路元件。如果一个二端元件的电压无论为何值，其电流保持常量IS或按给定时间函数iS(t)变化，则此二端元件称为独立电流源，简称电流源。

1.6 受控电源

1.7 基尔霍夫定律

基尔霍夫定律Kirchhoff laws是电路中电压和电流所遵循的基本规律，是分析和计算较为复杂电路的基础，1845年由德国物理学家G.R.基尔霍夫（Gustav Robert Kirchhoff，1824～1887）提出。它既可以用于直流电路的分析，也可以用于交流电路的分析，还可以用于含有电子元件的非线性电路的分析。运用基尔霍夫定律进行电路分析时，仅与电路的连接方式有关，而与构成该电路的元器件具有什么样的性质无关。基尔霍夫定律包括电流定律（KCL)和电压定律(KVL)，前者应用于电路中的节点而后者应用于电路中的回路。

1.7.1 电路的图

1.7.2 基尔霍夫电流定律

1.7.3 基尔霍夫电压定律

习题1

第2章 简单电阻电路分析

2.1 支路电流分析法

2.1.1 支路的基本方程

2.1.2 支路电流法

2.2 等效变换

2.2.1 等效电路的概念

2.2.2 电阻的串联和并联

2.2.3 星形与三角形电阻网络的等效变换

2.2.4 实际电源的两种模型及其等效变换

2.2.5 无伴电源的等效转移

2.3 入端电阻

习题2

第3章 电路分析的一般方法

3.1 结点分析法

3.2 回路分析法

3.3 直流电阻电路的PSpice分析

习题3

第4章 电路定理

4.1 线性电路的线性特性与叠加定理

4.1.1 线性电路的线性特性

4.1.2 叠加定理

4.2 替代定理

4.3 戴维宁定理与诺顿定理

4.3.1 戴维宁定理

4.3.2 诺顿定理

4.4 特勒根定理与互易定理

4.4.1 特勒根功率定理

4.4.2 特勒根似功率定理

4.4.3 互易定理

4.5 对偶原理

4.6 用PSpice验证电路定理

习题4

第5章 含运算放大器的电阻电路

5.1 运算放大器

运算放大器（简称“运放”）是具有很高放大倍数的电路单元。在实际电路中，通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。由于早期应用于模拟计算机中，用以实现数学运算，故得名“运算放大器”。运放是一个从功能的角度命名的电路单元，可以由分立的器件实现，也可以实现在半导体芯片当中。随着半导体技术的发展，大部分的运放是以单芯片的形式存在。运放的种类繁多，广泛应用于电子行业当中。

运算放大器最早被设计出来的目的是将电压类比成数字，用来进行加、减、乘、除的运算，同时也成为实现模拟计算机（analog computer）的基本建构方块。然而，理想运算放大器的在电路系统设计上的用途却远超过加减乘除的计算。今日的运算放大器，无论是使用晶体管（transistor）或真空管（vacuum tube）、分立式（discrete）元件或集成电路（integrated circuits）元件，运算放大器的效能都已经逐渐接近理想运算放大器的要求。早期的运算放大器是使用真空管设计，则多半是集成电路式的元件。但是如果系统对于放大器的需求超出集成电路放大器的需求时，常常会利用分立式元件来实现这些特殊规格的运算放大器。

1960年代晚期，仙童半导体（Fairchild Semiconductor）推出了第一个被广泛使用的集成电路运算放大器，型号为μA709，设计者则是鲍伯·韦勒（Bob Widlar）。但是709很快地被随后而来的新产品μA741取代，741有着更好的性能，更为稳定，也更容易使用。741运算放大器成了微电子工业发展历史上一个独一无二的象征，历经了数十年的演进仍然没有被取代，很多集成电路的制造商至今仍然在生产741。直到今天μA741仍然是各大学电子工程系中讲解运放原理的典型教材。

5.2 理想运算放大器

5.3 含运算放大器电路的分析

5.3.1 比例运算电路

5.3.2 加/减运算电路

5.4 用PSpice分析含运算放大器的电路

习题5

第6章 动态元件与动态电路

6.1 单位阶跃函数与单位冲激函数

6.1.1 单位阶跃函数

6.1.2 单位冲激函数

6.2 电容元件

6.2.1 电容的特性

6.2.2 电容的储能

6.2.3 电容的串联与并联

6.3 电感元件

6.3.1 电感的特性

6.3.2 电感的储能

6.3.3 电感的串联与并联

6.4 动态电路

6.4.1 动态电路的微分方程

6.4.2 动态电路的初始条件

6.4.3 动态电路的时域分析

习题6

第7章 一阶电路和二阶电路

7.1 一阶电路的零输入响应

7.1.1 RC电路的零输入响应

7.1.2 RL电路的零输入响应

7.2 一阶电路的零状态响应

7.2.1 直流电源激励下的零状态响应

7.2.2 阶跃响应

7.2.3 正弦电源激励下的零状态响应

7.2.4 零状态响应的线性特性与时不变特性

7.3 一阶电路的全响应

7.3.1 RC电路的全响应

7.3.2 全响应的分解

7.3.3 一阶电路的三要素法

7.4 二阶电路

7.4.1 RLC串联电路的零输入响应

7.4.2 二阶电路的零状态响应与全响应

7.5 冲激响应

7.6 零状态响应的卷积计算

7.7 动态电路的PSpice分析

习题7

第8章 正弦稳态电路分析

8.1 正弦量

8.1.1 正弦量的三要素

8.1.2 同频率正弦量的相位关系

8.1.3 正弦电量的有效值

8.2 相量法

8.2.1 正弦量与相量的对应关系

8.2.2 正弦量运算的相量方法

8.2.3 基尔霍夫定律的相量形式

8.2.4 电路的相量模型

8.3 阻抗与导纳

8.4 正弦稳态电路分析

8.5 位形相量图及其应用

8.6 正弦稳态电路的功率

8.6.1 有功功率与无功功率

8.6.2 视在功率及功率因数

8.6.3 复功率及功率守恒

8.7 最大功率传输

8.8 有功功率的测量

8.9 正弦稳态电路的PSpice分析

习题8

第9章 正弦稳态电路的频率响应

9.1 网络函数

9.2 谐振电路的频率响应

9.2.1 RLC串联谐振电路

9.2.2 RLC串联谐振电路的频率响应

9.2.3 RLC并联谐振电路

9.3 滤波器

9.3.1 无源滤波器

9.3.2 有源滤波器

习题9

第10章 含耦合元件的正弦稳态电路

10.1 耦合电感元件及其特性

10.1.1 耦合电感元件的互感

10.1.2 同名端

10.1.3 耦合电感元件的电压-电流关系

10.1.4 耦合电感元件的储能及耦合系数

10.2 含有耦合电感的电路分析

10.2.1 耦合电感的VCR应用

10.2.2 用受控源表示互感电压

10.2.3 去耦等效电路

10.3 线性变压器

10.3.1 空心变压器

10.3.2 全耦合变压器

10.4 理想变压器

10.4.1 变压器的理想化条件

10.4.2 理想变压器的特性方程

10.4.3 理想变压器的阻抗变换特性

10.5 变压器的工程应用

10.5.1 隔离直流

10.5.2 阻抗匹配

10.5.3 电力传输

10.6 用PSpice分析含耦合元件的正弦稳态电路

习题10

第11章 三相正弦稳态电路

11.1 三相电路

11.2 对称三相电路的分析

11.2.1 线电压（电流）与相电压（电流的关系

11.2.2 Y-Y连接的对称三相电路分析

11.2.3 其他连接的对称三相电路分析

11.3 不对称三相电路分析

11.4 三相电路的功率

11.4.1 三相电路的功率计算

11.4.2 三相电路的功率测量

11.5 用PSpice分析三相正弦稳态电路

习题11

第12章 周期性非正弦稳态电路

12.1 周期性非正弦函数的傅里叶级数

12.1.1 傅里叶级数

12.1.2 对称周期函数的谐波分析

12.2 有效值和平均功率

12.2.1 有效值

12.2.2 平均功率

12.3 线性电路在周期性非正弦电源激励的稳态响应

12.4 周期性非正弦电源激励下的对称三相电路

12.4.1 周期性非正弦对称三相电源

12.4.2 对称三相电路中的谐波

习题12

第13章 动态电路的复频域分析

13.1 拉普拉斯变换及逆变换

13.1.1 拉普拉斯变换的定义

13.1.2 拉普拉斯变换的基本性质

13.1.3 拉普拉斯逆变换

13.2 动态电路的复频域分析法

13.2.1 基尔霍夫定律的复频域模型

13.2.2 电路元件的复频域模型

13.2.3 动态电路的复频域分析法

13.3 网络函数

13.3.1 网络函数的定义

13.3.2 网络函数与单位冲激响应

13.3.3 网络函数的极点与网络的稳定性

13.3.4 网络函数与频率响应

习题13

第14章 二端口网络

14.1 概述

14.1.1 二端口网络的定义

14.1.2 二端口网络的端口特性方程

14.2 二端口网络的参数

14.2.1 阻抗参数

14.2.2 导纳参数

14.2.3 混合参数

14.2.4 传输参数

14.3 二端口网络各参数之间的关系

14.3.1 参数之间的互换关系

14.3.2 互易及对称二端口网络的参数特点

14.4 二端口网络的等效电路

14.5 二端口网络的相互连接

14.5.1 级联

14.5.2 串联

14.5.3 并联

14.6 有载二端口网络

14.6.1 输入阻抗和输出阻抗

14.6.2 转移函数

14.7 回转器和负阻抗变换器

第15章　非线性电阻电路

第16章　网络的矩阵方程

第17章　网络的状态方程

第18章　均匀传输线的正弦稳态分析

第19章　无损耗均匀传输线的暂态分析

附录A　磁路与含铁芯的线圈

附录B　PSpice简介

附录C　名词术语索引

附录D　部分习题参考答案

参考文献

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