本书是浙江省普通本科高校"十四五”重点立项建设教材,是教育部高等学校电工电子基础课程教学指导分委员会推荐教材。本书依据教育部高等学校电工电子基础课程教学指导分委员会制定的课程教学基本要求编写,共12章,主要内容包括:电路模型和电路定律、电路结构及等效规律、电路的分析方法、电路的性质和定理、动态电路的时域分析、相量法、动态电路的正弦稳态分析、非正弦周期信号激励的电路、磁耦合电路和三相电路、电路的频率特性、二端口网络和忆阻器等;并后附"常用电路符号说明”、"三角函数对照表”和"n阶常系数常微分方程的求解”三个附录。本书配套微课视频、习题参考答案等,可扫描书中二维码在线学习,配套电子课件、仿真实例、课前学习指南、课程授课计划等,可登录华信教育资源网免费注册下载。本书可作为高等学校电子、电气、微电子与集成电路、计算机、人工智能与机器人等专业电路课程的教材,也可作为高等职业教育本科层次相关课程的教材,还可供相关领域的工程技术人员学习参考。
顾梅园,电子科学与技术专业博士,副教授,硕导。校电路与电子线路1课程负责人。近年来主持浙江省线上一流本课程项目1项;主持浙江省普通本科高校“十四五”首批四新重点教材建设项目1项;作为主要成员参与“国家级线上/线上线下混合式一流本科课程项目2项(排2和3);主编一级出版社教材2部,参编1部;主持浙江省科技厅项目1项,横向课题2项;参与多项科技部-国家863计划项目和国家自然科学基金项目;获浙江省科学技术奖三等奖1项(排4);在物理学报、IJBC和Pramana等国内外期刊发表SCI论文5篇,任IJBC期刊审稿人;目前从事混沌电路理论及应用、忆阻神经网络等方向的研究。
目 录
第1章 电路模型和电路定律 1
1.1 电路的抽象和建模 1
1.2 电路中的基本物理量 2
1.2.1 电流和电压及其参考方向 2
1.2.2 功率和能量 4
1.3 基尔霍夫定律 5
1.3.1 基尔霍夫电流定律 6
1.3.2 基尔霍夫电压定律 8
1.4 电路元件 10
1.4.1 电阻元件 10
1.4.2 独立电源 14
1.4.3 受控源 16
1.4.4 集成运算放大器 18
1.5 工程实例 24
习题 25
第2章 电路结构及等效规律 30
2.1 电路结构及等效概念 30
2.1.1 二端网络和四端网络 30
2.1.2 等效概念及等效原则 31
2.2 电路的等效规律 33
2.2.1 一端口网络的等效电阻Req 33
2.2.2 二端口网络的等效电阻Req 35
2.2.3 电阻的串并联等效规律 36
2.2.4 电源的串并联等效规律 38
2.2.5 Y型-△型电阻网络的等效变换 41
2.3 工程实例 43
2.3.1 惠斯通电桥电路 43
2.3.2 单相桥式整流电路 44
习题 44
第3章 电路的分析方法 48
3.1 电路约束与电路方程 48
3.2 支路分析法 49
3.2.1 支路电流法 50
3.2.2 支路电压法 50
3.3 节点电压法 52
3.3.1 仅含电流源电路的分析 52
3.3.2 含电压源电路的分析 54
3.4 网孔电流法 58
3.4.1 仅含电压源电路的分析 58
3.4.2 含电流源电路的分析 61
3.5 电路仿真 63
习题 63
第4章 电路的性质和定理 68
4.1 线性电路的性质 68
4.1.1 线性电路的比例性 68
4.1.2 线性电路的叠加性 69
4.2 戴维南定理和诺顿定理 73
4.2.1 戴维南定理 73
4.2.2 诺顿定理 77
4.3 直流电阻电路最大功率传输定理 79
4.4 置换定理和互易定理 81
4.4.1 置换定理 81
4.4.2 互易定理 83
4.5 工程实例 84
习题 86
第5章 动态电路的时域分析 89
5.1 电容元件及其性质 89
5.1.1 电容元件 89
5.1.2 电容元件VCR及储能 90
5.1.3 电容元件的串并联及等效 91
5.2 电感元件及其性质 94
5.2.1 电感元件 94
5.2.2 电感元件VCR及储能 94
5.2.3 电感元件的串并联及等效 95
5.3 一阶动态电路及初始条件 97
5.3.1 一阶动态电路方程的建立 97
5.3.2 换路定则 98
5.4 一阶动态电路零输入响应 100
5.4.1 一阶RC电路零输入响应 100
5.4.2 一阶RL电路零输入响应 103
5.5 一阶动态电路零状态响应 105
5.5.1 一阶RC电路零状态响应 105
5.5.2 一阶RL电路零状态响应 107
5.6 完全响应及三要素法 109
5.6.1 完全响应 109
5.6.2 三要素法求一阶电路响应 110
5.7 阶跃响应 114
5.8 二阶动态电路的分析 116
5.8.1 RLC串联二阶动态电路分析 116
5.8.2 RLC并联二阶动态电路分析 121
5.8.3 一般二阶动态电路分析 124
5.9 工程实例 126
习题 128
第6章 相量法 134
6.1 复数 134
6.1.1 复数的表示形式 134
6.1.2 复数的基本运算 135
6.2 正弦量 137
6.2.1 正弦量的三要素 137
6.2.2 正弦量的相位差 138
6.3 相量法的基础 139
6.3.1 正弦稳态电路方程的求解 139
6.3.2 正弦交流电的相量表示 141
6.4 电路定律的相量形式 144
6.4.1 元件约束的相量形式 144
6.4.2 拓扑约束的相量形式 145
习题 146
第7章 动态电路的正弦稳态分析 148
7.1 阻抗和导纳 148
7.1.1 阻抗与导纳的定义 148
7.1.2 电路元件的阻抗和导纳 150
7.1.3 RLC串并联电路 152
7.2 正弦稳态电路分析 153
7.2.1 相量法的应用 153
7.2.2 相量图法的应用 158
7.3 正弦稳态电路的功率 159
7.3.1 瞬时功率 159
7.3.2 有功功率 161
7.3.3 无功功率 162
7.3.4 元件的功率和储能 163
7.3.5 复功率 164
7.3.6 视在功率和功率因数 166
7.3.7 最大功率传输定理 168
7.4 工程实例 171
习题 173
第8章 非正弦周期信号激励的电路 179
8.1 非正弦周期信号的傅里叶级数 179
8.1.1 周期信号的傅里叶级数 179
8.1.2 信号对称和平移与傅里叶级数展开式的关系 180
8.1.3 典型非正弦周期信号的傅里叶级数展开 183
8.2 周期性电压、电流的有效值和平均功率 184
8.3 非正弦周期信号激励下电路的稳态分析 186
8.4 工程案例和电路仿真 188
习题 191
第9章 磁耦合电路和三相电路 193
9.1 耦合电感 193
9.1.1 耦合电感的基本概念 193
9.1.2 耦合电感的去耦等效 197
9.1.3 耦合电感电路的分析 199
9.2 理想变压器 202
9.3 三相电源 205
9.4 负载Y连接的三相电路分析 207
9.5 负载△连接的三相电路分析 213
9.6 三相电路负载功率的测量 217
9.7 工程案例和电路仿真 218
习题 222
第10章 电路的频率特性 225
10.1 网络函数 225
10.2 滤波器 226
10.3 谐振电路 233
10.3.1 RLC串联谐振电路 234
10.3.2 RLC并联谐振电路 237
10.4 工程案例和电路仿真 240
习题 245
第11章 二端口网络 248
11.1 二端口网络的定义 248
11.2 二端口网络的方程和参数 248
11.2.1 网络方程和Y参数 248
11.2.2 网络方程和Z参数 250
11.2.3 网络方程和H参数 252
11.2.4 网络方程和T参数 254
11.2.5 各参数之间的关系 256
11.3 二端口网络与电源和负载的连接 257
11.4 二端口网络的互连 259
11.4.1 二端口网络的串联 259
11.4.2 二端口网络的并联 260
11.4.3 二端口网络的级联 261
11.5 负阻抗变换器和回转器 262
11.5.1 负阻抗变换器及电路设计 262
11.5.2 回转器原理及电路设计 264
习题 265
第12章 忆阻器 268
12.1 忆阻器及其特性 268
12.1.1 忆阻器的提出 268
12.1.2 忆阻系统 269
12.1.3 忆阻器的物理实现 270
12.1.4 典型电学特性 272
12.2 忆阻器模型 273
12.2.1 数学模型 273
12.2.2 数字仿真模型 276
12.2.3 电路仿真器 278
12.3 忆阻器的典型应用 281
12.3.1 非易失性存储器 281
12.3.2 忆阻模拟电路 282
12.3.3 类脑神经形态计算 282
习题答案 284
附录A 常用电路符号说明 294
附录B 三角函数对照表 295
附录C n阶常系数常微分方程的求解 296
参考文献 297