编辑推荐

　　《电路分析原理（第2版）》是为配合北京大学信息科学技术学院本科生主干基础课、北京市精品课程“电路分析原理”课堂教学而编写。
　　国内外电路分析的教科书已出版许多，为了使学生们在学习和选择参考书时减少困惑，《电路分析原理（第2版）》力图提供一本具有如下特点的电路分析教材：
　　·力图阐述更清楚、更简明、更条理、更容易理解和掌握。
　　·力图以简明、清晰、条理、渐进、渊源的方式说明和强调三基（基本概念、基本方法、基本定理）。
　　·配合双语教学，书中的标题和一些必要的名词、术语、概念、原理均辅以英文书写，各章练习题以英文书写。
　　·习题三星分级，辅以自学自测。一颗星“*”表示理解和掌握三基的简单练习题；两颗星“**”表示理解、掌握和运用本章叙述知识的习题，检查学生对本章知识的理解程度，加深对内容的掌握，顺利进入以后的学习；三颗星“***”表示一些拓宽思路或是有一定难度的习题，有些习题的内容可能在章节知识层面上未有涉及，但却是检查学生理解和运用所学原理和方法的深入程度的小“窍门”，读者可以根据自己对学习这门课的不同兴趣或是不同深度要求去选择，从而拓宽知识、加深对原理的理解。
　　《电路分析原理（第2版）》可作为高等学校电类基础课“电路分析”的教材，并可供其他相关人员参考使用。
　　“电”把人类引入了一个亦真亦幻的奇妙的新世界。今天，在电力、电子、通信、计算机、自动化、航空航天等等诸多领域，我们每天都享受着人类通过对它的不断认识与发现而创造的现代文明。
　　二十一世纪，必将是光电技术迅猛发展的时代。幸逢盛世，踌躇满志；微纳光电，勤而行之。这里，借毛泽东在32岁写下的《沁园春·长沙》中的名句，与读者共勉：“问苍茫大地，谁主沉浮？”

内容简介

　　《电路分析原理（第2版）/北京大学信息科学技术学院系列教材》为配合北京大学信息科学技术学院本科生主干基础课、北京市精品课程“电路分析原理”课堂教学而编写。
　　为了使学生们在学习和选择参考书时减少困惑，《电路分析原理（第2版）/北京大学信息科学技术学院系列教材》力图体现如下特点：阐述更清楚、更简明、更容易理解和掌握；以简明、条理清晰、渐进并辅以渊源介绍的方式说明和强调基本概念、基本方法和基本定理；配合双语教学，书中的标题和一些必要的名词、术语、概念、原理均辅以英文，各章练习题以中英文双语书写；习题三星分级，辅以自学自测及参考答案。
　　《电路分析原理（第2版）/北京大学信息科学技术学院系列教材》可作为高等学校电类基础课“电路分析”或“电路基础”的教材，并可供其他相关人员参考使用。

目录

引子——人类认识电的历史History
第1章线性电路分析基础Introduction&BasicAnalysisofLinearCircuit
1.1线性电路基本概述/BasicIntroductiontoLinearCircuit
1.1.1基本单位/UnitsandScales
1.1.2集总假设及集总电路模型/LumpedParameterCircuit
1.1.3基本元件、变量和参考方向/BasicComponents、Parametersand
ReferenceDirection
1.1.4基本定律/BasicLaws
1.2常见电路元件模型及其约束方程/CircuitElementsandElement
Constraints
1.2.1元件的分类/KindsofComponents
1.2.2电阻元件/Resistor
1.2.3理想独立电压源与理想独立电流源/IndependentSources
1.2.4电容元件/Capacitor
1.2.5电感元件/Inductor
1.2.6理想受控源/ControlledSourceorDependentSource
1.3典型源信号和响应信号/BasicSignalsandFunctions
1.4线性二端(单口)网络的等效/EquivalenceofOnePortNetwork
1.4.1等效的定义/DefinitionofEquivalence
1.4.2电阻电路的等效/EquivalenceofResistiveCircuits
1.4.3具有初始储能(初始值)的动态元件的等效/Equivalenceof
DynamicElements
1.4.4源电路的等效/EquivalenceofSources
总结与回顾SummaryandReview
学生研讨题选TopicsofDiscussion
练习与习题ExercisesandProblems
第2章线性电路的时域分析BasicAnalysisofLinearCircuitin
Timedomain
2.1动态电路的暂态过程和起始状态/IntroductionofTransientAnalysis
2.1.1静态电路与动态电路/StaticandDynamicCircuit
2.1.2静态电路分析/ResistiveCircuit
2.1.3动态电路的换路、起始状态和暂态过程/SwitchandInitialState
2.2一阶动态电路分析/AnalysisofFirstOrderCircuit
2.3动态电路的零状态响应/ZeroStateResponse
2.3.1复指数信号及正弦信号激励的零状态响应/SinusoidalExcitation
2.3.2单位阶跃响应s(t)和单位冲激响应h(t)/UnitStepResponseand
UnitImpulseResponse
2.3.3任意信号激励的零状态响应/ArbitraryExcitation
2.4二阶及高阶动态电路分析/SecondOrderCircuits
andHighOrderCircuits
2.4.1响应的求解/FunctionsandSolutions
2.4.2电路的稳定性分析/StabilityAnalysis
总结与回顾SummaryandReview
学生研讨题选TopicsofDiscussion
附录A一元n次常系数微分方程的求解
A.1一阶线性常系数微分方程的求解/FirstOrder
A.2n阶微分方程的求解/nrdOrder
练习与习题ExercisesandProblems
第3章正弦稳态电路分析SinusoidalSteadyStateAnalysis
3.1正弦稳态电路分析/SinusoidalSteadyStateAnalysis
3.1.1正弦信号的复数表示——相量/Phasor
3.1.2电路中的复数表示——相量模型/PhasorModelinCircuit
3.1.3正弦稳态电路分析/SinusoidalSteadyStateAnalysis
3.2正弦稳态功率/Powers
3.3网络函数与频率响应/NetworkFunctionsand
FrequencyResponses
3.4滤波器/Filter
3.4.1一阶滤波器/FirstOrderFilter(LowPass,HighPass)
3.4.2二阶滤波器/SecondOrderFilter(BandPass,BandStop)
总结与回顾SummaryandReview
学生研讨题选TopicsofDiscussion
练习与习题ExercisesandProblems
第4章电路的变换域分析——拉普拉斯变换LaplaceTransform
4.1拉普拉斯变换/LaplaceTransform
4.1.1变换域分析/TransformAnalysis
4.1.2拉氏变换定义/DefinitionoftheLaplaceTransform
4.1.3拉氏变换的基本性质/BasicTheoremsfortheLaplaceTransform
4.1.4拉氏反变换/InverseLaplaceTransform
4.2线性电路的s域求解/CircuitAnalysisinthesDomain
4.2.1元件的s域模型/ElementsinthesDomain
4.2.2定律的s域形式/LawsinthesDomain
4.2.3线性电路的s域求解/CircuitAnalysisinthesDomain
4.3网络函数的s域描述/NetworkFunctioninthesDomain
4.3.1定义/Definition
4.3.2网络函数的特性/CharacteristicAnalysis
总结与回顾SummaryandReview
学生研讨题选TopicsofDiscussion
练习与习题ExercisesandProblems
第5章信号的变换域分析——傅里叶变换FourierAnalysis
5.1傅里叶级数/TheFourierSeries
5.1.1周期信号的傅氏级数表示/ThreeFormsoftheFourierSeries
5.1.2周期信号的对称性与傅氏级数之间的关系/SymmetryofFourierSeries
5.1.3常见周期信号的傅氏级数/SomeUsefulFourierSeries
5.1.4周期信号的平均功率和有效值/AveragePowerandEffective
ValuesofPeriodicFunctions
5.1.5周期信号作用于线性电路的稳态响应/SteadyStateResponses
5.2傅氏变换：非周期信号的频谱分析/FourierTransform
5.2.1从傅氏级数到傅氏变换/FromFourierSeriestoTransform
5.2.2傅里叶变换与反变换/SomeUsefulFourierTransformPairs
5.2.3傅氏变换的基本性质与定理/BasicTheoremsoftheFourierTransform
5.2.4傅氏变换与拉氏变换/FourierTransformandLaplaceTransform
5.3信号通过常参量线性电路/SignalForcinginLinearCircuits
5.3.1信号通过电路的波形失真/WaveDistortion
5.3.2电路的因果律与理想滤波器/CausalityandIdealFilter
*5.4采样定理/SamplingTheorem
总结与回顾SummaryandReview
学生研讨题选TopicsofDiscussion
练习与习题ExercisesandProblems
第6章网络的拓扑分析NetworkTopologyAnalysis——Meshand
NodalAnalysis
6.1支路电流法/BranchCurrentAnalysis
6.2网络拓扑分析的基本知识/AnIntroductiontoNetworkTopology
6.2.1图论分析中的名词/SomeDefinitionsinNetworkTopologyAnalysis
6.2.2基本公式与推论/FormulaandConclusions
6.3网孔电流法与回路电流法/MeshCurrentAnalysisandLoop
CurrentAnalysis
6.3.1回路电流法/LoopCurrentAnalysis
6.3.2网孔电流法/MeshCurrentAnalysis
6.3.3含电流源支路的处理/SolutionInvolvingCurrentSources
6.4节点分析法/NodalAnalysis
6.4.1节点电压法/NodalVoltageAnalysis
6.4.2含电压源支路的处理/SolutionInvolvingVoltageSources
*6.5大网络拓扑分析/TopologyAnalysis
6.5.1节点分析/GeneralNodalAnalysis
6.5.2回路分析/LoopAnalysis
总结与回顾SummaryandReview
学生研讨题选TopicsofDiscussion
练习与习题ExercisesandProblems
第7章网络定理TheoremsinCircuitAnalysis
7.1存在和唯一性/ExistenceandUniqueness
7.2置换定理/SubstitutionTheorem
7.3叠加定理/SuperpositionTheorem
7.4戴维南定理和诺顿定理/ThéveninsTheoremandNortonsTheorem
7.5互易定理/ReciprocityTheorem
7.6特勒根定理/TellegensTheorem
总结与回顾SummaryandReview
学生研讨题选TopicsofDiscussion
练习与习题ExercisesandProblems
第8章双口网络分析TwoPortNetworkAnalysis
8.1双口网络参量概述/Introduction
8.1.1双口网络参量及其相互转换/ParametersTransformationBetween
TwoPortNetwork
8.1.2双口网络参量与网络连接/TwoPortNetworkConnections
8.2Z参量和Y参量/ZandYParameters
8.2.1Z参量的定义/ZParameters
8.2.2T形等效电路/TtypeEquivalentCircuit
8.2.3Y参量的定义/YParameters
8.2.4π形等效电路/πtypeEquivalentCircuit
8.3混合参量/HybridParameters
8.3.1H参量的定义/HParameters
8.3.2G参量的定义/GParameters
8.3.3等效电路/EquivalentCircuit
8.4传输参量/TransmissionParameters
8.5有端接的双口网络/TwoPortNetworkwithInputandOutput
8.5.1网络函数/NetworkFunctions
8.5.2阻抗变换和阻抗匹配/ImpedanceTransformandImpedanceMatching
*8.6有源双口网络/ActiveTwoPortNetwork
总结与回顾SummaryandReview
学生研讨题选TopicsofDiscussion
练习与习题ExercisesandProblems
第9章均匀无耗传输线TheUniformLosslessTransmissionLine
9.1分布参数电路/DistributedParameterCircuit
9.2传输线方程/TransmissionLineEquations
9.2.1传输线的分布参数模型/CircuitModel
9.2.2传输线方程/LineEquations
9.2.3传播常数、入射波和反射波/PropagationConstant，Incident
WaveandReflectedWave
9.2.4特性阻抗与无限长传输线/CharacteristicImpedanceand
InfiniteLengthLine
9.2.5双口网络等效/TwoPortNetworkEquivalence
9.3均匀无耗传输线上的波动/WaveonLosslessLine
9.3.1双口网络方程/TwoPortNetworkEquation
9.3.2电压和电流反射系数/ReflectionCoefficient
9.3.3终端负载与反射波/LoadandReflectedWave
9.3.4终端负载与阻抗匹配/LoadandImpedanceMatching
9.4均匀无耗传输线的阶跃响应/StepResponse
*9.5微波双口网络的散射参量/ScatteringParameters
总结与回顾SummaryandReview
学生研讨题选TopicsofDiscussion
练习与习题ExercisesandProblems
第10章非线性电路分析简介NonlinearCircuitAnalysis
10.1非线性电路的分析方法/IntroductiontoNonlinearCircuitAnalysis
10.1.1解析法/AnalyticalMethod
10.1.2图解法/GraphicalMethod
10.1.3折线法/PiecewiselinearTechnique
10.2非线性器件的双口网络分析/TwoPortNetworkof
NonlinearDevices
10.2.1三极管的小信号模型/SmallSignalModelofTransistor
10.2.2运算放大器/OperationalAmplifer
总结与回顾SummaryandReview
学生研讨题选TopicsofDiscussion
练习与习题ExercisesandProblems
中英文索引
英中文索引
参考文献

精彩书摘

　　第3章正弦稳态电路分析
　　SinusoidalSteadyStateAnalysis
　　在这一章中，我们将接触到正弦稳态电路分析中一些重要的概念和方法，并将基本定律、定理推广至正弦稳态电路的分析之中，我们希望达到的目标是：
　　■明白正弦稳态电路分析中复数法的引入机理。
　　■掌握基本定律、定理、概念和方法在正弦稳态电路分析中的推广。
　　■掌握并理解传递函数，会利用传递函数判断电路的稳定性、分析滤波器的频率响应特性。
　　■掌握正弦稳态电路分析。
　　Inthischapter,wellhelplearnerunderstandthefollowingcontents.
　　■Theprincipleofsinusoidalsteadystateanalysismethod.
　　■Theconceptsofphasormethodandimpedanceandadmittance.
　　■Thebandwidthandresonantfrequencyofanetwork.
　　■Howtoapproximateafrequencyresponsecurve.
　　■Thesinusoidalsteadystateresponseofacircuit.
　　正弦信号激励下电路的稳态响应称为正弦稳态响应(SinusoidalSteadyStateResponse)。正弦信号激励下电路的稳态响应问题是电路分析中的重要课题，这是因为：
　　(1)正弦信号比较容易产生和获得，在科学研究和工程技术中，许多电气设备和仪器都是以正弦信号为基本信号的。
　　(2)根据傅里叶级数的数学理论，任何周期信号都能分解为—系列不同频率上正弦信号的叠加。因此，利用线性电路的叠加性，可以把正弦信号激励下电路的稳态响应分析，推广到周期信号激励下电路的稳态响应分析。
　　(3)不同频率的正弦信号作用于电路所产生的响应是不同的，电路的这种不同频率响应特性，是电路分析和电路综合的一个重要内容，也是电路特性的重要指标。
　　前面对线性微分方程的全解分析告诉我们，本章描述的正弦信号激励下网络的稳态响应问题，在数学上，就是正弦信号激励下网络方程的特解问题。前面2.3.1节对复指数信号激励下一阶电路稳态响应问题的分析，可以推广至一般动态电路，假设激励为x(t)=X0ej(ωt+φ)=X(jω)ejωt，稳态解为y(t)=Y0ej(ωt+φ)=Y(jω)ejωt，其中X0,Y0,ω,φ,均为常数，由于d(n)［ej(ωt+)］/dtn=(jω)nej(ωt+)的微分特性，则微分方程式(242)可写为
　　［an(jω)n+…+a1(jω)+a0］Y(jω)ejωt=［bm(jω)m+…+b1(jω)+b0］X(jω)ejωt(31)
　　所以
　　Y0ej=Y(jω)=bm(jω)m+…+b1(jω)+b0an(jω)n+…+a1(jω)+a0X(jω)(32)
　　以上简单而有效的代数求解方法充满吸引力，只要正弦信号可以用复指数信号表示，正弦稳态响应问题就可以转换为简单的复指数信号激励的稳态响应问题，由此引出这一章将要讨论的求取正弦稳态响应的方法——复数分析法或称为相量分析法(简称复数法或相量法)。
　　3.1正弦稳态电路分析/SinusoidalSteadyStateAnalysis
　　3.1.1正弦信号的复数表示——相量/Phasor
　　以正弦电压为例，其数学表达式为
　　v(t)=Vmcos(ωt+φ)(311)
　　式中振幅Vm、角频率ω、初相位φ为描述一个正弦量的三个要素，三要素一旦确定，正弦量也就被唯一地确定了。根据欧拉公式
　　ejθ=cosθ+jsinθ(312)
　　式(311)可用复数形式表示为
　　v(t)=Re［Vmej(ωt+φ)］=Re(Vmejφ·ejωt)=Re［Vm(jω)ejωt］
　　=Re(2·Vejφ·ejωt)=Re［V(jω)2ejωt］(313)
　　式中，定义最大值相量为
　　Vm(jω)=Vmejφ(314)
　　定义有效值相量为
　　V(jω)=Vejφ(315)
　　简称“相量”(Phasor)，为简化分析，将电路中所有变量共有的ejωt项不纳入相量定义。相量包含了正弦信号的幅度和初相位两个要素，还可以简写为
　　Vm(jω)=Vm/φ或V(jω)=V/φ(316)
　　比较式(311)和式(314)可见，正弦信号的复数形式(或相量表示)将关注的重心从时域(TimeDomain)描述转移到以频率ω为自变量的“频域”(FrequencyDomain)描述上，因此，《电路分析原理（第2版）/北京大学信息科学技术学院系列教材》统一用自变量为jω的变量形式来表示相量有很多教材用头上有一点的变量符号来表示相量：V·=Vejφ。。
　　如图311所示，可以用复平面（ComplexPlane）上的有向线段来表示相量。即以有向线段的长度来表示幅度Vm，以与水平轴的夹角来表示相位φ，称复平面上这样的图为“相量图”(PhasorDiagram)。相量图311所对应的时域波形如图312所示。
　　图311
　　图312
　　若相量Vm1(jω)和Vm2(jω)的相位如图311(a)所示，则φ1=φ2，称两个正弦电压同相位，简称同相(InPhase)。同相时，v1(t)和v2(t)同时达到最大值和最小值，如图312(a)所示。
　　若相量Vm1(jω)和Vm2(jω)的相位如图311(b)所示，则φ1>φ2，称θ=φ1-φ2为v1(t)和v2(t)的相位差，并说v1(t)超前(Leading)v2(t)θ相位，或者说v2(t)滞后(Lagging)v1(t)θ相位，如图312(b)所示。
　　如果v1(t)和v2(t)的相位差θ=90°，即φ1=φ2+90°，如图312(c)所示，则有
　　Vm1(jω)=Vm1ejφ1=Vm1ej(φ2+90°)
　　……

前言/序言

　　前言
　　1.定位
　　《电路分析原理（第2版）/北京大学信息科学技术学院系列教材》配合北京市2008年精品课程、北京大学本科生主干基础课“电路分析原理”课堂教学，是在原教材（王楚、余道衡，《电路分析》，北京大学出版社，2000年9月；胡薇薇、陈江，《电路分析方法》，北京大学出版社，2009年4月）基础之上编写的，作为学生学习的配套或辅助教材，也可作为高等院校电子与信息科学类专业学生的教材或参考书，还可供相关专业的研究生、教师及专业技术人员参考。
　　2.特点
　　国内外电路分析的教科书已出版许多，为了使学生们在学习和选择参考书时减少困惑，《电路分析原理（第2版）/北京大学信息科学技术学院系列教材》力图提供一本具有如下特点的电路分析教材：
　　以简明、条理清晰、渐进并辅以渊源介绍的方式说明和强调三基（基本概念、基本方法、基本定理）内容，对比较难理解的概念和原理,以及比较有争议的内容给以特别关注，力图阐述更清楚明了、更容易理解和掌握。
　　配合双语教学，书中的标题和一些必要的名词、术语、概念、原理均辅以英文，各章练习题以中英文书写。
　　习题三星分级，辅以自学自测参考答案。一颗星“*”表示理解和掌握三基的简单练习；两颗星“**”表示掌握和运用学习内容的习题，可以检查学生对章节知识的理解程度，增进内容掌握，顺利进入后续学习；三颗星“***”表示一些拓宽思路或是有一定难度的习题，有些习题的内容可能在章节知识层面上未有涉及，但却是检查学生理解和运用所学原理程度的小“窍门”，有些题目选自高年级学生或研究生的研究课题，读者可以根据自己的兴趣或不同深度的需求去选择，从而拓宽知识、加深对原理的理解。
　　3.致谢
　　特别感谢德高望重的余道衡先生和李瀚荪先生认真、严谨、细致地审阅了初稿全文，提出了非常重要的修改意见和建议，使《电路分析原理（第2版）/北京大学信息科学技术学院系列教材》质量得到很大的提升。
　　余道衡先生：课程顾问，初稿阅读，问题、意见和建议回馈。
　　蒋伟：课程主讲，共同编写历年试题，初稿阅读，问题、意见和建议回馈。
　　王志军、盖伟新、陈江、马猛、杜朝海、鲁文高：研讨班课程主讲，初稿阅读，问题、意见和建议回馈。
　　陈特：习题英文翻译。
　　张诚、杨暐健、杨筱舟、陈特、刘成、徐晓帆、王达、刘永强、马思鸣：部分三星习题编写。
　　北京大学信息科学技术学院2009级选课本科生（孙宇翔、薛萍、谈仲伟、潘多、陈佳华）、2010级选课本科生（刘笑尘、侯冠荣、张航、高翔、张泓亮、卢海昌、袁昊琛、张玮、葛大伟、邹恺蘅、张萌、徐袁媛、阮恒心、贾韬、王然、崔一凡、曹萱、牛玉泽、吴俊东）、2011级选课本科生（张德辉、魏明、刘利俊）、2012级选课本科生（杨雨成、柳毓、任哲学、李琪）、2013级选课本科生（张爽、金纪成、何娴）：初稿阅读，问题、意见和建议回馈。北京大学信息科学技术学院2013级选课本科生（陈思杰、康健、张泽轩、唐沁宜、刘兆恺、徐朋秋、王泽田、曲祺）、2014级选课本科生（孙雨、许昌民、周晔、王欣欣、徐辉、李懿、董镇、林正晗、张馨月、李泽凡）、2015级选课本科生（郑钦佩、梁政、孙新昊、周清逸）、2016级选课本科生（刘姝涵、叶思源、周全、王子琛）、北京大学工学院2014级选课本科生（王晨曦、杨周剑云）、旁听生牛苗雨：问题、意见和建议回馈。
　　北京大学“电路分析原理”课，自2013年开设了以学生为主的小型研讨班，与大班同期并行，作为学校推行的大班授课与小班研讨相结合的“小班教学”模式的试点改革课程。课程组多样化、多层次、多方位、有针对、有现场、有合作、有创新实验的教学尝试，培养了学生自主提出问题和解决问题的能力，锻炼了学生交流和表达能力，训练了学生科学思维与研究能力。课程改革获得了北京大学教学成果一等奖。以学生为主的研讨常常精彩频出，教学相长、非常享受。一并感谢。
　　笔者一直认为有特色的好教材才有编写的必要，应该是好的教学与好的科研合力而为。执笔前曾贪心地希望写一本迄今为止最有特色的“电路分析”课程教材，为此博览国内外同类优秀教材，追觅现代科技发展脚步，结合在中国科学技术大学、北京大学几十年的教学经验和体会，并虚心听取老师和同学们的建议、意见。然执笔后深感愚心拙笔，限于水平，书中不妥之处在所难免，恳请读者批评指正。
　　胡薇薇
　　2018年5月于北大燕园

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