电路原理 第2版PDF电子书下载

绪论 1

第1篇 基础理论篇 4

第1章 从物理学向电路理论的过渡 4

1.1电路、系统及其模型 4

1.1.1电路与系统的概念 4

1.1.2电路模型 5

1.2电路分析中的若干规则 6

1.2.1变量与参数的概念 6

1.2.2电流、电压的参考方向 7

1.2.3功率计算的规范化方法 8

1.3电路中电位的计算 10

1.4线性电阻的端口特性 12

1.5线性电感的端口特性 13

1.5.1电感中物理现象的回顾 14

1.5.2电感上电压与电流的关系 14

1.5.3电感中的储能 16

1.6线性电容的端口特性 16

1.6.1线性电容的端口特性 16

1.6.2电容、电感特性的对偶性 17

1.7电源 18

1.7.1电源的工作状态 18

1.7.2电压源 19

1.7.3电流源 20

1.7.4电源的工作点 21

1.7.5电源与负载相匹配 21

1.7.6电源的组合特性 21

1.8基尔霍夫定律③ 23

1.8.1支路与结点的定义 23

1.8.2基尔霍夫电流定律（KCL） 24

1.8.3将基尔霍夫电流定律推广到多端网路 24

1.8.4基尔霍夫电压定律（KVL） 24

1.8.5将基尔霍夫电压定律推广到有开口的虚拟回路 25

1.8.6导出电压与路径无关的概念 25

1.8.7导出一段含源电路的欧姆定律 26

1.9基尔霍夫定律的重要意义 26

1.9.1求解复杂网路的基本思想 27

1.9.2结点方程的独立性 27

1.9.3回路方程的独立性 27

1.10受控电源 28

1.10.1四种理想的受控源模型 28

1.10.2含受控源电路的分析计算特点 28

习题1 29

第2章 电路结构的等效变换 34

2.1无独立源单口网路的输入电阻和等效电阻 34

2.1.1输入电阻和等效电阻的概念 34

2.1.2电阻串联时的等效电阻和电压分配 34

2.1.3电阻并联时的等效电阻及电流分配 35

2.1.4含受控源的单口网路的输入电阻 35

2.2星形网路与三角形网路的等效变换 36

2.2.1问题的提出 36

2.2.2等效变换的条件及公式推导 36

2.3实际电源模型的等效变换 39

2.3.1等效变换可能性的逻辑思维 39

2.3.2电压源与电流源的等效变换关系 40

2.4移源等效变换法 41

2.4.1电流源的重新配置 41

2.4.2电压源的重新配置 42

习题2 43

第3章 网路的基础分析法 45

3.1回路分析法 45

3.1.1回路法的基本概念 45

3.1.2含电流源电路的回路选择 47

3.1.3含受控电压源电路的回路方程 47

3.2结点分析法 48

3.2.1结点方程的导出 48

3.2.2弥尔曼定理——结点法的特例 50

3.2.3列结点方程会遇到的两种特殊情况 50

3.2.4含受控源电路的结点方程 51

习题3 52

第4章 电路定理 54

4.1叠加定理 54

4.1.1叠加定理的表述 54

4.1.2叠加定理的证明 56

4.1.3齐性定理 57

4.2替代定理 58

4.2.1定理表述 58

4.2.2定理证明 58

4.3等效电源定理 59

4.3.1用逻辑推理得到等效电源定理 60

4.3.2戴维南定理 60

4.3.3戴维南定理的证明 60

4.3.4应用戴维南定理应注意的问题 62

4.3.5诺顿定理——戴维南定理的推论 65

4.4特勒根定理 65

4.4.1特勒根第一定理 66

4.4.2特勒根第二定理 67

4.4.3特勒根第二定理的证明 67

4.5互易定理 68

4.5.1互易定理一 68

4.5.2互易定理二 69

4.5.3互易定理三 70

4.5.4应用互易定理时应注意的几个问题 70

习题4 71

第2篇 工程电路分析篇 75

第5章 正弦交流电路的稳态分析 75

5.1正弦交流电路的基本概念 75

5.1.1周期、频率、角频率 76

5.1.2瞬时值、幅值、有效值 76

5.1.3相位、初相位、相位差 77

5.2正弦量的相量表示法 77

5.2.1用逻辑思维引出相量法 78

5.2.2相量的定义 78

5.2.3基尔霍夫定律的相量形式 79

5.2.4正弦量的相量图 80

5.2.5正弦量的一阶导数的相量 80

5.3不同性质元件上的正弦稳态响应 81

5.3.1电阻元件在正弦激励下的端口特性 81

5.3.2理想电感元件上正弦响应的特殊性 82

5.3.3理想电容元件上正弦响应的特殊性 84

5.4 RLC串、并联组合时的端口特性 86

5.4.1 KVL的相量形式在RLC串联电路中的体现 86

5.4.2 RLC串联组合时端口上电压与电流的关系 87

5.4.3 KCL的相量形式在RLC并联电路中的体现 88

5.4.4 RLC并联组合时端口上电压与电流的关系 89

5.5复阻抗运算 91

5.5.1复阻抗的串联 91

5.5.2复阻抗的并联 92

5.5.3复阻抗与复导纳的转换 93

5.6无源单口网路中的功率 93

5.6.1瞬时功率 94

5.6.2视在功率、有功功率、无功功率之间的关系 94

5.6.3功率因数的提高 95

5.7复功率 97

5.7.1复功率的定义 97

5.7.2复功率的其他关系式 98

5.7.3单口网路的复功率 98

5.8复杂交流网路的代数方程求解 99

5.9相量图在电路分析中的应用 101

5.10正弦交流电路中的共轭匹配 104

习题5 104

第6章 三相正弦交流电路 109

6.1三相正弦交流电的基本概念 109

6.1.1三相电源 109

6.1.2三相绕组的连接和供电方式 110

6.1.3三相四线制供电时相电压与线电压的关系 111

6.2三相负载的星形连接运行 111

6.2.1各电流的计算 111

6.2.2对称负载运行时的特殊情况 112

6.2.3三相星形不对称负载的运行 112

6.2.4三相四线制终端不接地系统的中性点位移 112

6.3三相负载的三角形连接运行 113

6.3.1各电流的计算 114

6.3.2对称负载运行时的特殊情况 114

6.4三相负载的总功率 115

6.4.1有功功率和无功功率 115

6.4.2瞬时功率 116

6.4.3三相负载功率的测量 117

习题6 118

第7章 互感电路 121

7.1互感的基本概念 121

7.1.1互感现象的基本关系 121

7.1.2互感的电磁关系和互感系数的定义 122

7.1.3两线圈同时存在电流时的电磁关系 122

7.1.4耦合系数 122

7.1.5同极性端 123

7.2互感线圈串、并联耦合时的计算 124

7.2.1互感线圈的串联 124

7.2.2互感线圈的并联 126

7.3互感电路的去耦等效变换 127

7.3.1星结互感电路的去耦变换 127

7.3.2互感电路的受控源等效电路 129

7.4单纯磁耦合电路的计算 130

7.4.1电流的求解 130

7.4.2输入阻抗及原边的等效电路 131

7.4.3副边的等效电路及输出阻抗 132

7.5理想变压器 135

7.5.1理想变压器的定义条件 135

7.5.2理想变压器的相量运算 135

7.5.3理想变压器的受控源模型 136

7.5.4理想变压器的阻抗变换作用 136

习题7 137

第8章 电路的频域分析 141

8.1正弦传递函数 141

8.2滤波器 141

8.2.1 RC低通滤波器 142

8.2.2 RC高通滤波器 143

8.2.3 RC带通滤波器 144

8.3电路中的串联谐振——电压谐振 145

8.3.1串联谐振条件 145

8.3.2谐振及失谐状态下的频域分析 145

8.3.3标准的谐振曲线及其方程式 147

8.3.4通频带 147

8.4电路中的并联谐振——电流谐振 148

8.4.1并联谐振条件 148

8.4.2并联谐振电路的频域分析 149

8.4.3电流源激励下的并联谐振 150

8.5非正弦电路的谐波分析法 150

8.5.1非正弦量的谐波分析 151

8.5.2傅里叶级数展开式与原函数类型的关系 153

8.5.3频谱线图 154

8.5.4线性电路在非正弦激励下的计算 154

8.5.5非正弦电流、电压的有效值 156

8.6电路在非周期性激励下的频谱分析 156

8.6.1傅里叶级数的指数形式 157

8.6.2傅里叶积分变换的初步概念 160

8.6.3非周期激励下的频谱分析 161

8.7对称三相电路中的高次谐波 162

习题8 163

第9章 电路的时域分析 166

9.1时域分析的基础知识 166

9.1.1电路的动态方程 166

9.1.2电路中的过渡过程与换路定律 167

9.2一阶电路的零输入响应 169

9.2.1一阶RC电路的零输入响应 169

9.2.2一阶RL电路的零输入响应 171

9.3一阶电路的全响应和零状态响应 173

9.3.1一阶RC电路的全响应 173

9.3.2一阶RC电路的零状态响应 174

9.3.3多电阻一阶电路的时间常数 175

9.4一阶电路求解方法的再讨论 177

9.4.1一阶电路求解方法的归纳 177

9.4.2三要素表达式的证明 178

9.4.3一阶电路在非直流激励下的求解 179

9.5一阶电路的阶跃响应 181

9.5.1单位阶跃函数的定义 181

9.5.2阶跃函数的性质 182

9.5.3阶跃响应 182

9.6一阶电路的矩形脉冲响应 184

9.6.1寄生参数对矩形脉冲激励下响应的影响 184

9.6.2 RC微分电路 184

9.6.3 RC积分电路 185

9.7一阶电路的冲激响应 185

9.7.1冲击函数 186

9.7.2求解冲激响应的方法 189

9.7.3冲激响应与阶跃响应的关系 191

9.8一阶电路的正弦响应 191

9.9二阶电路的零输入响应 193

9.9.1约束方程及其通解 193

9.9.2二阶电路的过阻尼响应分析 195

9.9.3二阶电路的欠阻尼响应分析 196

9.9.4二阶电路的临界阻尼响应分析 198

9.10用卷积积分求任意激励下的时域响应 198

9.10.1方法导出 198

9.10.2进一步认识卷积 200

习题9 202

第3篇 近代电路理论篇 207

第10章 非线性电路简介 207

10.1非线性电路分析的特殊性 207

10.1.1非线性元件的特性表示法 207

10.1.2非线性电路分析计算的特殊性 208

10.2非线性电路的图解分析 210

10.2.1非线性电路的静态图解分析 210

10.2.2非线性电路的动态图解分析 210

10.3非线性电路的小信号模型 211

10.4非线性特性的分段线性化处理 212

习题10 213

第11章 电路的复频域分析 216

11.1拉普拉斯变换法的概述 216

11.2拉普拉斯变换的定义及其主要性质 217

11.2.1拉普拉斯变换的定义 217

11.2.2拉普拉斯变换的主要性质 218

11.3拉普拉斯反变换 220

11.4电路的复频域模型 225

11.4.1 RLCM元件的复频域模型 226

11.4.2运算电路、运算阻抗与运算导纳 227

11.5复频域分析——线性电路代数方程解法的同一性 229

习题11 235

第12章 系统函数 240

12.1系统函数的主观定义与客观必然性 240

12.1.1系统函数的定义 240

12.1.2系统函数的客观必然性 241

12.1.3系统函数的类型 241

12.1.4系统函数的建立 242

12.2用系统函数研究时域响应 243

12.2.1系统函数与冲激响应的关系 243

12.2.2系统函数与时域响应的一般关系 243

12.3系统函数的零点和极点 244

12.4系统函数与频域响应的关系 247

12.4.1拉普拉斯变换实现了时域分析与频域分析的统一 247

12.4.2从系统函数的零极点分布求取网路的频率响应 247

习题12 250

第13章 双口网路 253

13.1双口网路及其方程 253

13.1.1双口网路的Y参数方程式 253

13.1.2双口网路的Z参数方程式 255

13.1.3双口网路的T参数（传输参数）方程式 257

13.1.4双口网路的H参数（混合参数）方程式 259

13.2双口网路的等效电路 260

13.2.1双口网路不含受控源时的等效电路 260

13.2.2双口网路含有受控源时的等效电路 261

13.3双口网路的组合与分解 263

13.3.1双口网路的链联 263

13.3.2双口网路的并联 264

13.3.3双口网路的串联 265

13.4双口网路的特性阻抗 266

习题13 267

第14章 网路的矩阵分析 271

14.1图论简介 271

14.1.1拓扑学的直观理解 271

14.1.2图论中的图 272

14.1.3图中的回路、树和割集 273

14.2图的矩阵表示 275

14.2.1点与边的关联性——关联矩阵 275

14.2.2回路与边的关联性——回路矩阵 276

14.2.3割集与边的关联性——割集矩阵 276

14.2.4矩阵A、B、Q之间的关系 277

14.3再论基尔霍夫定律 278

14.3.1用关联矩阵表示的基尔霍夫电流定律 278

14.3.2用关联矩阵表示的基尔霍夫电压定律 279

14.3.3用回路矩阵表示的基尔霍夫电压定律 279

14.3.4用回路矩阵表示的基尔霍夫电流定律 280

14.3.5用割集矩阵表示的基尔霍夫电流定律 280

14.3.6用割集矩阵表示的基尔霍夫电压定律 280

14.4网路的结点矩阵分析 281

14.4.1形式支路的定义 281

14.4.2用抽象化方法建立结点方程 281

14.4.3结点方程剖析 282

14.5含受控源网路的结点矩阵分析 284

14.5.1形式支路的扩充 284

14.5.2含受控源网路之结点矩阵方程的两种建立方法 284

14.6含理想电压源网路的结点矩阵分析 288

14.7含互感网路的结点矩阵分析 290

14.8网路的回路矩阵分析 292

14.8.1回路矩阵方程的一般形式 292

14.8.2含互感网路的回路矩阵方程 294

14.8.3含受控电压源网路的回路矩阵方程 296

14.9网路的割集矩阵分析 296

习题14 298

第15章 状态变量分析法 303

15.1状态、状态变量及状态方程 303

15.2状态方程的直观编写方法 305

15.2.1状态变量的选择 305

15.2.2状态方程的直观编写 305

15.2.3输出方程 306

15.3状态方程的系统化编写方法 307

15.3.1系统化编写状态方程的一般步骤 307

15.3.2构不成有条件树情况的处理 309

15.4状态方程的复频域求解 310

习题15 312

第16章 现代电路理论中的新器件 315

16.1集成运算放大器 315

16.1.1运算放大器的理想化模型 315

16.1.2运算放大电路的分析方法要点 316

16.1.3如何应用虚短、虚断特性对运算放大电路进行结点分析 317

16.2回转器 318

16.2.1回转器的特性方程 318

16.2.2回转器的基本性质 319

16.2.3回转器电路实例 319

16.2.4含回转器电路的分析 320

16.3负阻抗变换器 321

习题16 323

附录A 磁路和铁芯线圈电路 326

A.1磁路的基本概念 326

A.1.1磁路及其基本物理量 326

A.1.2磁性材料的磁性能 327

A.1.3磁路的基本定律 328

A.2直流磁路简介 329

A.3交流铁芯线圈电路 331

A.3.1交流铁芯线圈中的电磁关系 331

A.3.2交流铁芯线圈中电压与电流的关系 332

A.3.3交流铁芯线圈电路的线性化处理 332

A.3.4交流铁芯线圈中的功率损耗 333

A.3.5交流铁芯线圈的等效电路及相量图 333

习题A 334

附录B PSpice软件简介 336

B.1 PSpice功能预览 336

B.2 PSpice的基本操作 338

B.2.1在Schematics中建立电路模型 338

B.2.2电路的模拟分析 340

B.2.3图形后处理程序Probe 341

B.2.4交流分析示例 342

部分习题答案 345

参考文献 357