电路原理教程
作者： 汪建
出版社：清华大学出版社 2017年10月
简介：
本书系统地介绍电路的基本原理和基本分析方法。全书共13章,内容包括电路的基本定律和电路元件,电路分析方法——等效变换法、电路方程法、运用电路定理法,含运算放大器的电阻电路,动态元件,正弦稳态分析,谐振电路与互感耦合电路,三相电路,非正弦周期性稳态电路分析,双口网络,暂态分析方法——经典分析法、复频域分析法。本书从培养学生分析、解决电路问题的能力出发，通过对电路原理课程中重点、难点及解题方法的详细论述，将基本内容的叙述和学习方法的指导有机融合，例题丰富，十分便于自学。本书可作为高等院校电气、电子信息类专业“电路理论”课程的教材，也可供有关科技人员参考。
【目录】
目录第1章电路定律和电路元件
1.1电路的基本概念
一、 电路
二、 电路模型
三、 集中参数电路和分布参数电路
四、 电路理论的研究内容
五、 电路中的几个术语
1.2电流、电压及其参考方向
一、 电流
二、 电压和电位
三、 电流和电压的参考方向
1.3功率和能量
一、 电功率的定义
二、 电功率的计算
三、 能量及电路的无源性、有源性
1.4电路的基本定律——基尔霍夫定律
一、 基尔霍夫电流定律
二、 基尔霍夫电压定律
三、 关于基尔霍夫定律的说明
1.5电路元件的分类
1.6电阻元件
一、 电阻元件的定义及分类
二、 线性时不变电阻元件
三、 线性时不变电阻元件的功率和能量
四、 线性时变电阻元件
五、 非线性电阻元件
1.7独立电源
一、 独立电压源
二、 独立电流源
1.8受控电源
一、 四种形式的受控电源
二、 受控源的相关说明
习题
第2章电路分析方法之一——等效变换法
2.1等效电路和等效变换的概念
一、 二端电路及端口的概念
二、 等效电路
三、 等效变换
2.2电阻元件的串联和并联
一、 电阻元件的串联
二、 电阻元件的并联
2.3电阻元件的混联
一、 混联电阻电路的等效电阻
二、 求混联电路入端电阻的方法要点
三、 混联电路中电压、电流的计算
2.4线性电阻的形连接和△形连接的等效变换
一、 元件的形连接和△形连接
二、 电阻电路的?△等效变换
2.5电源的等效变换
一、 实际电源的电路模型
二、 实际电源的两种电路模型的等效变换
三、 任意支路与理想电源连接时的等效电路
2.6无伴电源的转移
一、 无伴电源的概念
二、 无伴电压源的转移
三、 无伴电流源的转移
2.7受控电源的等效变换
一、 受控电源的戴维宁?诺顿等效变换
二、 其他连接形式的受控源的等效变换
三、 含受控源电路的去耦等效变换
2.8求入端等效电阻的几种特殊方法
一、 入端电阻的定义
二、 电位的相关特性
三、 电桥平衡法
四、 对称法
习题
第3章电路分析方法之二——电路方程法
3.1概述
3.2典型支路及其支路特性
一、 典型支路及其支路特性方程
二、 电路含有受控源时的支路特性方程
3.32b变量分析法
3.4支路电流分析法
一、 支路法方程的导出
二、 视察法建立支路法方程
三、 电路中含受控源时的支路电流法方程
四、 应用支路电流法时对无伴电流源支路的处理方法
3.5节点分析法
一、 节点法方程的导出
二、 视察法建立节点法方程
三、 电路中含受控源时的节点法方程
四、 电路中含无伴电压源时的节点法方程
五、 节点分析法的相关说明
3.6回路分析法
一、 回路电流的概念
二、 回路法方程的导出
三、 视察法建立回路法方程
四、 电路中含受控源时的回路法方程
五、 电路中含无伴电流源时的回路法方程
六、 网孔电流分析法
习题
第4章电路分析方法之三——运用电路定理法
4.1叠加定理
一、 线性电路叠加性的示例
二、 叠加定理的内容
三、 叠加定理的证明
四、 关于叠加定理的说明
五、 运用叠加定理求解电路的步骤
六、 运用叠加定理求解电路示例
七、 线性电路中的线性关系
4.2替代定理
一、 替代定理的内容
二、 替代定理的证明
三、 关于替代定理的说明
4.3戴维宁定理和诺顿定理
一、 等效电源定理的内容
二、 戴维宁定理的证明
三、 关于等效电源定理的说明
四、 戴维宁电路和诺顿电路的互换
五、 求戴维宁电路和诺顿电路的方法
六、 用等效电源定理求解电路的方法和步骤
七、 关于含受控源电路的戴维宁（或诺顿）等效电路的非*性
4.4*功率传输定理
一、 *功率传输定理的内容
二、 *功率传输定理的证明
三、 关于*功率传输定理的说明
四、 运用*功率传输定理求解电路的步骤
4.5特勒根定理
一、 特勒根定理的内容
二、 关于特勒根定理的说明
4.6互易定理
一、 互易电路
二、 互易定理的内容
三、 互易定理的证明
四、 关于互易定理的说明
五、 运用互易定理求解电路示例
4.7对偶原理和对偶电路
一、 电路中的对偶现象
二、 对偶原理
三、 对偶电路的做法
习题
第5章含运算放大器的电阻电路
5.1运算放大器及其特性
一、 实际运算放大器及其特性
二、 理想运算放大器及其特性
5.2含运算放大器的电阻电路分析
习题
第6章动态元件
6.1奇异函数
一、 阶跃函数
二、 单位脉冲函数PΔ（t）
三、 冲激函数
6.2波形的奇异函数表示法
一、 闸门函数及其表达式
二、 用闸门函数表示分段连续的波形
6.3电容元件
一、 电容元件的定义及线性时不变电容元件
二、 线性时不变电容元件的伏安关系
三、 电容电压的连续性原理
四、 电容元件的能量
6.4电感元件
一、 电感线圈的磁链和感应电压
二、 电感元件的定义及线性时不变电感元件
三、 线性时不变电感元件的伏安关系
四、 电感电流的连续性原理
五、 电感元件的能量
6.5动态元件的串联和并联
一、 电容元件的串联和并联
二、 电感元件的串联和并联
习题
第7章正弦稳态电路分析
7.1正弦交流电的基本概念
一、 正弦交流电
二、 正弦量的三要素
三、 同频率正弦量的相位差
四、 周期性电量的有效值
7.2正弦量的相量表示
一、 复数和复数的四则运算
二、 用相量表示正弦量
7.3基尔霍夫定律的相量形式
一、 KCL的相量形式
二、 KVL的相量形式
7.4RLC元件伏安关系式的相量形式
一、 正弦稳态电路中的电阻元件
二、 正弦稳态电路中的电感元件
三、 正弦稳态电路中的电容元件
四、 RLC元件在正弦稳态下的特性小结
7.5复阻抗和复导纳
一、 复阻抗
二、 复导纳
7.6用相量法求解电路的正弦稳态响应
一、 正弦稳态分析方法之一——等效变换法
二、 正弦稳态分析方法之二——电路方程法
三、 正弦稳态分析方法之三——运用电路定理法
7.7相量图与位形图
一、 相量图
二、 位形图
7.8正弦稳态电路中的功率
一、 瞬时功率
二、 平均功率（有功功率）
三、 无功功率
四、 视在功率和功率三角形
五、 复功率守恒定理
六、 *功率传输定理
7.9功率因数的提高
一、 提高功率因数的意义
二、 提高功率因数的方法
三、 提高功率因数的计算方法及示例
四、 关于提高功率因数计算的说明
习题
第8章谐振电路与互感耦合电路
8.1串联谐振电路
一、 电路频率响应的概念
二、 谐振及其定义
三、 串联谐振的条件
四、 实现串联谐振的方法
五、 串联谐振时的电压和电流相量
六、 串联谐振电路中的能量
七、 串联谐振电路的品质因数
八、 串联谐振电路的频率特性
8.2并联谐振电路
一、 并联谐振的条件
二、 并联谐振时的电压相量和电流相量
三、 并联谐振电路中的能量
四、 并联谐振电路的品质因数
五、 并联谐振电路的频率特性及通频带
六、 实用并联谐振电路的分析
8.3一般谐振电路及其计算
一、 由LC元件构成的电路
二、 由RLC元件构成的一般谐振电路
8.4耦合电感与电感矩阵
一、 互感现象和耦合电感器
二、 互感系数和耦合系数
三、 电感矩阵
四、 耦合电感元件的电压方程
五、 耦合电感元件的含受控源的等效电路
六、 耦合电感元件中的磁场能量
8.5互感耦合电路的分析
一、 用视察法列写互感耦合电路的方程
二、 用电感矩阵法列写互感耦合电路的电路方程
8.6耦合电感元件的去耦等效电路
一、 耦合电感元件的串联
二、 耦合电感元件的并联
三、 多绕组耦合电感元件的混联
四、 有一公共连接点的两绕组耦合电感元件
8.7空心变压器电路
一、 空心变压器电路的去耦等效电路
二、 空心变压器电路的含受控源的等效电路
三、 反射阻抗的概念及初级回路的去耦等效电路
8.8全耦合变压器与理想变压器
一、 全耦合变压器
二、 理想变压器
8.9理想变压器电路的计算
一、 分析理想变压器电路时应注意的问题
二、 理想变压器电路的分析方法
习题
第9章三相电路
9.1三相电路的基本概念
一、 对称三相电源
二、 对称三相电源的相序
三、 三相电路中电源和负载的连接方式
9.2三相电路的两种基本连接方式
一、 三相电路的星形连接
二、 三相电路的三角形连接
9.3对称三相电路的计算
一、 对称星形三相电路的计算
二、 对称三角形三相电路的计算
三、 其他形式的对称三相电路的计算
四、 复杂对称三相电路的计算
9.4不对称三相电路的计算
一、 不对称三相电路的一般计算方法
二、 简单不对称三相电路的计算示例
9.5三相电路的功率及测量
一、 对称三相电路的功率
二、 不对称三相电路的功率
三、 三相电路功率的测量
习题
第10章周期性非正弦稳态电路分析
10.1周期性非正弦稳态电路的基本概念
一、 周期性非正弦电压、电流
二、 周期性非正弦稳态电路
三、 非正弦电路的稳态分析方法
10.2周期性非正弦函数的谐波分析
一、 周期性非正弦函数的傅里叶展开式
二、 几种对称的周期函数
10.3周期性非正弦函数的频谱图
一、 周期性非正弦函数的频谱和频谱图
二、 作频谱图的方法
10.4周期性非正弦电压、电流的有效值与平均值
一、 周期电压、电流的有效值
二、 周期电压、电流的平均值和均绝值
10.5周期性非正弦稳态电路的功率
一、 周期性非正弦稳态电路的瞬时功率
二、 周期性非正弦稳态电路的有功功率（平均功率）
三、 周期性非正弦稳态电路的视在功率和功率因数
10.6周期性非正弦电源激励下的稳态电路分析
一、 计算非正弦稳态电路的基本思路
二、 谐波阻抗
三、 计算非正弦稳态电路的步骤
四、 非正弦稳态电路计算举例
五、 滤波器的概念
10.7周期性非正弦电源激励下的对称三相电路
一、 对称三相周期性非正弦电路
二、 对称三相非正弦电路的谐波分析
三、 对称三相非正弦电路的若干特点
四、 高次谐波的危害
五、 非正弦对称三相电路的计算举例
习题
第11章双口网络
11.1双口网络及其方程
一、 多端网络端口的定义
二、 双口网络及其端口变量
三、 双口网络的方程
11.2双口网络的参数
一、 Z参数
二、 Y参数
三、 H参数（混合参数）
四、 T参数（传输参数）
五、 用实验方法测取双口网络的参数
11.3双口网络参数间的关系
11.4双口网络的等效电路
一、 互易双口网络的等效电路
二、 非互易双口网络的等效电路
三、 关于双口网络等效电路的说明
11.5复合双口网络
一、 双口网络的串联
二、 双口网络的并联
三、 双口网络的级联
四、 双口网络的串并联
11.6有载双口网络
一、 有载双口网络的输入阻抗和输出阻抗
二、 有载双口网络的特性阻抗
三、 有载双口网络计算示例
11.7回转器与负阻抗变换器
一、 回转器
二、 负阻抗变换器
习题
第12章暂态分析方法之一——时域分析法
12.1动态电路暂态过程的基本概念
一、 动态电路的暂态过程
二、 动态电路的阶数及其确定方法
三、 暂态过程的分析方法
四、 建立动态电路微积分方程的方法
12.2动态电路初始值的确定
一、 电量的初始值和原始值的概念
二、 动态电路的初始状态
三、 初始值y（0 ）的计算方法
四、 各阶导数初始值diy（0 ）dti的求法
12.3关于动态电路初始状态的突变
一、 产生突变现象的电路形式
二、 确定电容电压突变量的“割集（节点）电荷守恒原则”
三、 确定电感电流突变量的“回路磁链守恒原则”
四、 初始状态突变量的计算方法
12.4一阶电路的响应
一、 一阶电路的零输入响应
二、 一阶电路的零状态响应
三、 一阶电路的全响应
四、 三要素法
12.5二阶电路
一、 二阶电路的零输入响应
二、 二阶电路的全响应
12.6阶跃响应和冲激响应
一、 阶跃响应
二、 冲激响应
12.7线性时不变网络零状态响应的基本特性
一、 线性特性
二、 微分与积分特性
三、 时不变特性
12.8卷积
一、 卷积积分及其基本性质
二、 卷积积分的计算方法
习题
第13章暂态分析方法之二——复频域分析法
13.1拉普拉斯变换
一、 拉普拉斯变换对
二、 几种常用函数的象函数
三、 拉氏反变换
13.2拉普拉斯变换的基本性质
13.3用部分分式展开法求拉氏反变换
一、 F（s）只有简单极点时的拉氏反变换
二、 F（s）含有多重极点时的拉氏反变换
13.4用运算法求解暂态过程
一、 运算法
二、 基氏定律及元件伏安关系式的运算形式
三、 运算电路
四、 用运算法解电路的暂态过程
13.5网络函数
一、 网络函数的定义和分类
二、 网络函数的相关说明
三、 求取网络函数的方法
四、 零点、极点及零极点与网络的稳定性
五、 零点、极点与频率响应
六、 零点和零传输
七、 无源网络综合初步
习题
附录A电路专业词汇中英文对照表
附录B习题参考答案
参考文献
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CHAPTER 5
含运算放大器的电阻电路
本章提要运算放大器是一种多端电子器件，在工程中获得了非常广泛的应用。在电路理论中，运算放大器被视为一种基本的多端电路元件。本章介绍运算放大器的特性以及含有理想运算放大器的线性电阻电路的分析方法。5.1运算放大器及其特性运算放大器是一种具有较复杂结构的多端集成电路，它通常由数十个晶体管和许多电阻构成，其本质上是一种具有高放大倍数的直接耦合的放大器。由于早期主要将它用于模拟量的加法、减法、微分、积分、对数等运算，因此称之为运算放大器，也简称为“运放”。现在运算放大器的应用已远远超出了模拟量运算的范围，在各种不同功能的电路、装置中都能看到它的应用，例如广泛地使用于控制、通信、测量等领域中。人们已将运算放大器视为一种常用电路元件。
一、 实际运算放大器及其特性实际运算放大器有多个外部端钮，其中包括为保证其正常工作所需连接的外部直流电源的端钮以及为改善其性能而在外部采取一定措施的端钮。而在电路分析中人们关心的是它的外部特性，而将它看作为一种具有四个端钮的元件，其电路符号如图5?1所示。
图5?1运算放大器的电路符号
图中的三角形符号表示它为放大器。它的四个端钮是反相输入端1，同相输入端2，输出端3以及接地端4。图中的u1和u2分别为反相输入端和同相输入端的对地电压； i1和i2分别为自反相输入端和同相输入端流入运算放大器的电流； uo为输出端的对地电压。A称为运算放大器的开环放大倍数。当运算放大器工作在放大区时，其输出电压与两个输入端的电压间的关系式为
uo=A（u2-u1）=Aud（5?1）
式中ud=u2-u1，ud称为差动电压，为同相输入端电压与反相输入端电压之差，即两个输入端子间的电压。
图5?2运算放大器典型的
转移特性
输出电压uo与差动电压ud的关系曲线称为运放的转移特性（输入?输出特性）。运算放大器典型的转移特性如图5?2所示。图中Eo称为运放的输出饱和电压。显而易见，实际运算放大器是一种非线性器件。实际运算放大器有如下特性： （1） 其开环放大倍数A很高，一般可达105~108。（2） 由转移特性可见，当-e<ud<e时，输出电压随输入差动电压的增加而增长，这一区域称为运放的放大区。e一般很小，为mV级。（3） 当ud<-e及ud>e时，输出电压|uo|≈|Eo|，即输出电压几乎保持不变，一般比运放外加直流电源的电压小2V左右。这一区域称为运放的饱和区。（4） 流入实际运算放大器的电流i1和i2很小，近似为零。（5） 由运放的输入?输出关系式（5?1），当u1=0时，uo=Au2，即输出电压uo与输入电压u2具有相同的符号，因此把端钮2称为同相输入端，并在运放的电路符号中用“ ”标识。当u2=0时，uo=-Au1，即输出电压uo与输入电压u1的符号相反，因此把端钮1称为反相输入端，并在运放的电路符号中用“-”标识。
图5?3运放的分段线性化的转移特性
（6） 无论是由运放的两个输入端观察，还是由各输入端与接地端观察，电阻Rin（称输入电阻）均很大，一般为106~1013Ω。而从运放的输出端与接地端观察的电阻Ro（称输出电阻）很小，通常在100Ω以下。实际运算放大器有一种常用的近似处理方法，即将运放的转移特性分段线性化，如图5?3所示。图中，当-e≤ud≤e时，运放的转移特性用一条过原点的斜率为A的直线段表示，这一区域称为线性放大区。在直流和低频的情况下，实际运算放大器的有限增益电路模型如图5?4所示，这一电路可用于含运算放大器电路的定量分析计算。该电路的简化模型如图5?5所示。
图5?4运放的有限增益电路模型
图5?5运算放大器的简化电路模型
二、 理想运算放大器及其特性1. 理想运放的条件在电路理论中作为电路元件的运算放大器是实际运算放大器的理想化模型，理想化的条件为：
图5?6理想运算放大器的
转移特性
（1） 它具有理想化的转移特性，如图5?6所示。由图可见，其线性区域中的转移特性位于纵轴上，该直线的斜率为无穷大，这也表明理想运放的开环放大倍数A=∞。（2） 其具有无穷大的输入电阻，即Rin=∞。
