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第一篇 电阻电路 1

第一章 基本概念和基本规律 1

1.1 电路和电路模型 1

1.1.1 实际电路与电路模型 1

1.1.2 集中参数电路 5

1.2 电路变量 6

1.2.1 电流及其参考方向 6

1.2.2 电压及其参考方向 7

1.2.3 功率和能量 8

1.3 电路基本规律 10

1.3.1 图论的基础知识与基本结论 10

1.3.2 基尔霍夫电流定律 17

1.3.3 基尔霍夫电压定律 18

1.3.4 关联矩阵和基尔霍夫定律的矩阵形式 20

1.3.5 特勒根定理 24

1.4 电阻电路元件 27

1.4.1 电阻元件 27

1.4.2 独立电源 31

1.4.3 受控电源 39

1.4.4 运算放大器 42

1.4.5 理想变压器 46

1.4.6 负转换器 47

1.4.7 理想回转器 48

1.5 支路分析法 49

1.6 应用实例：人体电路模型与安全用电 51

习题 53

第二章 电路分析的基本方法 62

2.1 电路的分类 62

2.2 电路的等效变换 63

2.2.1 等效电路的概念 63

2.2.2 线性电阻、独立电源的常用连接方式及其等效变换 65

2.2.3 含受控电源电路的等效变换 76

2.2.4 T形电路和П形电路的等效变换 78

2.2.5 含等电压节点和零电流支路电路的等效变换 82

2.3 回路分析法 85

2.4 节点分析法 91

2.5 回路分析的矩阵方法 98

2.5.1 广义支路及其特性方程的矩阵形式 99

2.5.2 网孔分析的矩阵方法 99

2.5.3 基本回路矩阵和基尔霍夫定律的基本回路矩阵形式 101

2.5.4 基本回路分析的矩阵方法 103

2.6 割集分析的矩阵方法 106

2.6.1 节点分析的矩阵方法 107

2.6.2 基本割集矩阵和基尔霍夫定律的基本割集矩阵形式 109

2.6.3 基本割集分析的矩阵方法 111

2.7 电路的对偶性 114

2.8 端口特性分析 118

2.8.1 一端口电路的端口特性 119

2.8.2 一端口电路的等效电路 122

2.8.3 不含独立电源二端口电路的端口特性 124

2.8.4 二端口电路各参数间的关系 131

2.8.5 二端口电路的互连 136

2.8.6 具有端接的二端口电路 146

2.8.7 含独立电源二端口电路的端口特性 148

2.9 应用实例：电阻应变式传感器的测量电路 151

2.10 应用实例：数字－模拟转换器（DAC）电路（一） 153

习题 155

第三章 电路定理 166

3.1 齐次性定理和叠加定理 166

3.1.1 齐次性定理 166

3.1.2 叠加定理 167

3.1.3 齐次性定理和叠加定理的应用 168

3.2 置换定理 172

3.2.1 置换定理 172

3.2.2 置换定理的应用 173

3.3 戴维宁定理 176

3.3.1 戴维宁定理 176

3.3.2 戴维宁定理的应用 178

3.4 诺顿定理 181

3.4.1 诺顿定理 181

3.4.2 诺顿定理的应用 183

3.5 互易定理 185

3.5.1 互易定理 185

3.5.2 互易定理的应用 189

3.6 应用实例：集成测量放大器—AD612 193

3.7 应用实例：数字－模拟转换器（DAC）电路（二） 195

习题 198

第四章 非线性电阻电路分析 206

4.1 非线性电阻元件的特性 206

4.2 非线性电阻电路的方程 208

4.3 图解分析法 209

4.4 小信号分析法 211

4.5 分段线性分析法 213

4.6 数值分析法 216

4.7 应用实例：温度测量与控制电路 220

习题 222

第二篇 动态电路 226

第五章 动态电路的时域分析 226

5.1 动态元件 226

5.1.1 电容元件 226

5.1.2 电感元件 234

5.1.3 耦合电感元件 240

5.2 动态电路方程 248

5.3 动态电路的初始状态和变量初始值 249

5.4 一阶动态电路的零输入响应 252

5.4.1 一阶RC电路的零输入响应 253

5.4.2 一阶RL电路的零输入响应 256

5.5 一阶动态电路的零状态响应 259

5.5.1 一阶电路在直流电源激励下的零状态响应 259

5.5.2 一阶电路在正弦电源激励下的零状态响应 263

5.5.3 一阶电路的阶跃响应 264

5.5.4 一阶电路的冲激响应 268

5.5.5 对任意输入的零状态响应（卷积积分） 272

5.6 一阶动态电路的全响应 275

5.6.1 一阶电路在阶跃电源激励下的全响应 275

5.6.2 一阶电路的经典方法 277

5.6.3 一阶电路的三要素法 280

5.7 二阶动态电路的响应 286

5.7.1 二阶RLC电路的零输入响应 286

5.7.2 二阶RLC电路的零状态响应 294

5.7.3 二阶RLC电路的全响应 300

5.8 高阶电路的响应 303

5.8.1 初始值的确定 303

5.8.2 零输入响应 305

5.8.3 零状态响应 305

5.8.4 冲激响应 306

5.9 应用实例：继电器电路 314

5.10 应用实例：电火花加工电路 316

习题 318

第六章 动态电路的复频域分析 331

6.1 拉普拉斯变换及其性质 331

6.1.1 拉普拉斯变换的定义 331

6.1.2 拉普拉斯变换的基本性质 333

6.2 拉普拉斯反变换 339

6.2.1 部分分式展开法 339

6.2.2 单极点有理函数的拉普拉斯反变换 340

6.2.3 重极点有理函数的拉普拉斯反变换 342

6.3 电路基本定律及电路元件的复频域形式 344

6.3.1 基尔霍夫定律的复频域形式 344

6.3.2 电路元件电压－电流关系的复频域形式 344

6.4 应用拉普拉斯变换分析动态电路 347

6.4.1 电路的复频域形式及运算阻抗和运算导纳 348

6.4.2 用运算法分析线性非时变动态电路 349

6.5 网络函数 357

6.5.1 网络函数的定义和分类 357

6.5.2 网络函数的零点和极点 361

6.5.3 网络函数与冲激响应 362

6.6 固有频率 364

6.6.1 固有频率的定义 364

6.6.2 电路固有频率数 365

6.6.3 零固有频率 368

6.6.4 固有频率的求取 368

6.7 应用实例：电气设备的接入与断开 371

6.8 应用实例：文氏桥式振荡电路分析 373

习题 375

第七章 动态电路的状态变量分析 384

7.1 电路的状态和状态变量 384

7.2 状态方程及其列写 387

7.2.1 状态方程和输出方程 387

7.2.2 线性非时变动态电路状态方程列写 388

7.2.3 非线性动态电路的状态方程列写 396

7.3 状态方程的解法 401

7.3.1 线性非时变电路状态方程的时域解法 401

7.3.2 线性非时变电路状态方程的复频域解法 406

7.4 应用实例：解微分方程电路 408

习题 409

第三篇 稳态电路 416

第八章 正弦稳态电路分析 416

8.1 正弦量与正弦稳态 416

8.1.1 正弦量 416

8.1.2 正弦量的有效值和平均值 418

8.1.3 线性非时变电路的正弦稳态 419

8.2 相量变换 421

8.2.1 正弦量的相量表示 421

8.2.2 相量变换的性质 424

8.2.3 相量变换在微分方程中的应用 425

8.3 电路定律和电路元件的相量形式 428

8.3.1 基尔霍夫定律的相量形式 428

8.3.2 电路元件电压－电流关系的相量形式 429

8.4 阻抗和导纳 434

8.4.1 阻抗和导纳 434

8.4.2 RLC串联电路 437

8.4.3 GCL并联电路 440

8.5 正弦稳态电路的分析 442

8.6 正弦稳态电路的功率 451

8.6.1 正弦稳态一端口电路的功率 451

8.6.2 复功率 457

8.6.3 最大功率传输定理 460

8.6.4 功率因数的提高 463

8.7 正弦稳态网络函数和频率特性 465

8.7.1 正弦稳态网络函数 465

8.7.2 RLC串联电路的频率特性 468

8.7.3 s域网络函数与正弦稳态响应的关系 472

8.7.4 有源滤波电路简介 473

8.8 RLC电路的谐振 476

8.8.1 RLC电路的串联谐振 476

8.8.2 GCL电路的并联谐振 481

8.9 应用实例：音响高音音量控制 484

习题 487

第九章 三相电路 497

9.1 三相电路的基本概念 497

9.1.1 对称三相电源和对称三相负载 497

9.1.2 三相电路的连接方式 499

9.2 三相电路的计算 503

9.2.1 对称三相电路 503

9.2.2 复杂对称三相电路 507

9.2.3 不对称三相电路 508

9.3 三相电路的功率 513

9.3.1 三相电路功率的基本概念 513

9.3.2 三相电路功率的测量 516

9.4 应用实例：电力系统简介 520

9.5 应用实例：电力传输与节电技术 522

习题 524

第十章 非正弦周期稳态电路分析 536

10.1 非正弦周期波形的傅里叶级数展开 536

10.1.1 非正弦周期波形分解为傅里叶级数 536

10.1.2 波形的对称性与傅里叶级数的关系 537

10.2 非正弦周期波形的频谱 544

10.3 非正弦周期波形的有效值、平均值 546

10.4 非正弦周期电源激励下电路的稳态响应 548

10.5 非正弦周期电路的功率 549

10.6 非正弦周期电源激励下电路的谐振 552

10.7 对称三相电路的高次谐波 556

10.8 应用实例：直流稳压电源滤波电路 559

习题 560

附录A 分布参数电路 568

A.1 分布参数电路的概念 568

A.2 均匀传输线的方程 569

A.3 均匀传输线方程的正弦稳态解 570

A.4 入射波与反射波 574

A.5 有限长均匀传输线 577

A.6 无损耗传输线方程的正弦稳态解 580

A.7 无损耗传输线上的波过程 584

附录B MATLAB语言简介 587

B.1 MATLAB简介 587

B.2 MATLAB文件编写方法 588

B.3 MATLAB的二维绘图 590

B.4 获得有关MATLAB的帮助 592

附录C OrCAD/Capture CIS、PSpice简介 593

C.1 OrCAD简介 593

C.2 电路图的绘制 594

C.3 电路分析 598

部分习题答案 602

中英文名词索引 637

参考文献 645