电路与模拟电子技术:原理、仿真与设计

前言
第1章　电路与定律1
　1.1　引言1
　　1.1.1　电路及其组成1
　　1.1.2　计量单位制2
　1.2　电路变量3
　　1.2.1　电荷与电流3
　　1.2.2　电流4
　　1.2.3　电流方向4
　　1.2.4　电压5
　　1.2.5　功率9
　1.3　电阻和欧姆定律10
　　1.3.1　欧姆定律10
　　1.3.2　电阻的伏安特性11
　　1.3.3　电阻的功率12
　　1.3.4　电导13
　　1.3.5　开路和短路13
　1.4　电源13
　　1.4.1　理想独立电源14
　　1.4.2　受控电源16
　　1.4.3　无源元件和有源元件18
　1.5　电路元器件在LTspice中的符号
表示19
　1.6　基尔霍夫定律24
　　1.6.1　基尔霍夫电流定律25
　　1.6.2　基尔霍夫电压定律25
　　1.6.3　有源电路欧姆定律和全电路
欧姆定律27
　　1.6.4　LTspice直流仿真29
　1.7　线性电路和叠加定理30
　　1.7.1　从结构（元件与连接）的角度
看电路30
　　1.7.2　从功能（激励与响应）的角度
看电路30
　　1.7.3　线性电路32
　　1.7.4　线性电路的齐次性和
叠加性35
　　1.7.5　叠加定理36
　　1.7.6　线性电路理论应用举例39
　1.8　替代定理40
　1.9　电路学习方法42
　习题43
第2章　线性电阻电路46
　2.1　等效变换法46
　　2.1.1　电路的等效变换46
　　2.1.2　串并联电路48
　　2.1.3　电源变换54
　　2.1.4　-△变换58
　2.2　网络方程法60
　　2.2.1　支路电流法61
　　2.2.2　节点分析法61
　　2.2.3　网孔分析法65
　2.3　线性系统法68
　　2.3.1　线性电阻电路叠加定理69
　　2.3.2　戴维南定理与诺顿定理71
　　2.3.3　*大功率传输定理77
　习题78
第3章　动态元件和动态电路80
　3.1　电容80
　3.2　电感85
　3.3　电容的串并联88
　3.4　电感的串并联89
　3.5　线性动态元件90
　　3.5.1　线性电容的线性特征91
　　3.5.2　线性电感的线性特征92
　3.6　线性动态电路93
　　3.6.1　线性动态电路方程的
微分-积分形式93
　　3.6.2　线性动态电路方程的
微分形式95
　　3.6.3　线性动态电路分析方法
概述95
　习题96
第4章　一阶电路分析98
　4.1　一阶电路方程98
　　4.1.1　一阶RC电路98
　　4.1.2　一阶RL电路99
　　4.1.3　一阶电路方程及其解的
形式100
　4.2　三要素分析法101
　　4.2.1　换路定则和初始值102
　　4.2.2　直流激励的稳态值104
　　4.2.3　过渡过程和时间常数106
　　4.2.4　三要素法求解一阶电路110
　　4.2.5　用LTspice仿真一阶电路的
瞬态响应112
　4.3　线性动态电路叠加定理117
　　4.3.1　零状态响应和零输入
响应119
　　4.3.2　零状态响应和零输入
响应的LTspice仿真123
　　4.3.3　受迫响应和自由响应124
　　4.3.4　暂态响应和稳态响应125
　习题126
第5章　正弦稳态分析128
　5.1　正弦交流电128
　　5.1.1　正弦信号的三要素128
　　5.1.2　正弦信号的相位差129
　　5.1.3　正弦信号的参考方向130
　　5.1.4　正弦信号的有效值130
　　5.1.5　正弦信号的运算131
　5.2　相量133
　　5.2.1　复数及其运算133
　　5.2.2　将微分方程转化为代数
方程135
　　5.2.3　正弦信号的相量表示136
　　5.2.4　正弦量的微分、积分的
相量表示137
　　5.2.5　总结：从时域表示到频域
表示137
　5.3　相量分析138
　　5.3.1　电路元件伏安特性的相量
形式139
　　5.3.2　基尔霍夫定律的相量
形式142
　5.4　阻抗和导纳142
　　5.4.1　欧姆定律的相量形式142
　　5.4.2　阻抗的串并联143
　　5.4.3　阻抗的意义144
　　5.4.4　交流电路的相量分析仿真
和瞬态仿真146
　5.5　谐振149
　　5.5.1　串联谐振：总阻抗*小149
　　5.5.2　并联谐振：总导纳*小
（总阻抗*大）150
　　5.5.3　谐振的物理本质：LC储能的
无损转移152
　　5.5.4　谐振的品质因数：储能
效率、选频能力153
　　5.5.5　谐振电路的频率特性
仿真156
　5.6　相量分析法157
　5.7　交流电路的功率159
　　5.7.1　平均功率159
　　5.7.2　复功率、有功功率和无功
功率160
　　5.7.3　*大功率传输定理162
　5.8　三相电路163
　　5.8.1　三相电源163
　　5.8.2　三相电路的负载165
　　5.8.3　三相电路负载的星形（）
联结165
　　5.8.4　三相电路负载的三角形（△）
联结167
　　5.8.5　三相电路的功率168
　习题168
第6章　半导体元器件172
　6.1　从电子管到晶体管172
　6.2　半导体173
　　6.2.1　本征半导体173
　　6.2.2　杂质半导体174
　　6.2.3　PN结175
　6.3　半导体二极管178
　　6.3.1　半导体二极管的基本
结构178
　　6.3.2　二极管的特性179
　　6.3.3　二极管的应用181
　　6.3.4　二极管的应用仿真187
　6.4　双极型晶体管188
　　6.4.1　双极型晶体管的基本
结构188
　　6.4.2　双极型晶体管的工作
原理189
　　6.4.3　双极型晶体管的特性194
　　6.4.4　双极型晶体管的应用197
　　6.4.5　双极型晶体管的应用
仿真199
　6.5　场效应晶体管200
　　6.5.1　结型场效应晶体管200
　　6.5.2　绝缘栅型场效应晶体管204
　　6.5.3　场效应晶体管的特性209
　　6.5.4　场效应晶体管的应用210
　习题210
第7章　基本放大电路212
　7.1　放大电路概述212
　　7.1.1　放大电路的功能与参数213
　　7.1.2　放大电路的基本结构217
　7.2　双极型晶体管放大电路218
　　7.2.1　双极型晶体管放大电路的
组成218
　　7.2.2　双极型晶体管放大电路的
近似估算221
　　7.2.3　双极型晶体管放大电路的
仿真227
　　7.2.4　双极型晶体管放大电路的
图解分析230
　　7.2.5　双极型晶体管放大电路的
失真235
　　7.2.6　静态工作点稳定电路236
　　7.2.7　模型237
　7.3　场效应晶体管放大电路237
　　7.3.1　场效应晶体管放大电路的
工作原理238
　　7.3.2　场效应晶体管放大电路的
组成240
　　7.3.3　场效应晶体管放大电路的
近似估算241
　　7.3.4　JFET静态工作点的仿真244
　7.4　功率放大电路244
　　7.4.1　功率放大电路的参数245
　　7.4.2　甲类放大电路的功率放大
特性245
　　7.4.3　变压器输出的甲类功率放大
电路247
　　7.4.4　乙类推挽功率放大电路248
　　7.4.5　甲乙类推挽功率放大
电路249
　7.5　多级放大电路251
　　7.5.1　基本放大电路的局限性251
　　7.5.2　多级放大电路的组成与
性能指标估算252
　　7.5.3　多级放大电路的耦合
方式253
　习题254
第8章　集成运算放大器256
　8.1　从分立元器件到集成电路256
　8.2　集成运算放大器的原理与
组成256
　　8.2.1　直接耦合与零点漂移257
　　8.2.2　差动放大电路258
　　8.2.3　集成运放的组成264
　8.3　集成运放的特性参数265
　8.4　理想运放的线性和非线性
特征266
　　8.4.1　理想运放266
　　8.4.2　理想运放的线性特征：
虚短和虚断267
　　8.4.3　理想运放的非线性特征：
正饱和与负饱和267
　8.5　集成运放应用举例268
　　8.5.1　运放的线性应用
（运算电路）268
　　8.5.2　运放的非线性应用
（比较器）270
　　8.5.3　集成运放应用的仿真273
　习题275
第9章　负反馈放大器276
　9.1　负反馈276
　　9.1.1　前馈和反馈
（开环与闭环）276
　　9.1.2　利用负反馈稳定放大
倍数278
　　9.1.3　相移、正反馈与自激
振荡280
　9.2　负反馈放大电路281
　　9.2.1　输出采样：电压反馈和
电流反馈281
　　9.2.2　输入叠加：串联反馈和
并联反馈283
　　9.2.3　负反馈放大电路的4种
组态284
　　9.2.4　直流反馈和交流反馈285
　　9.2.5　负反馈对放大电路性能的
改善285
　9.3　负反馈放大电路分析举例287
　　9.3.1　判断反馈类型288
　　9.3.2　深度负反馈放大电路的
近似估算291
　习题297
第10章　正弦波振荡器299
　10.1　正弦波产生原理299
　　10.1.1　正反馈的优势299
　　10.1.2　正弦波振荡器的组成301
　10.2　选频网络302
　　10.2.1　RC串并联选频302
　　10.2.2　LC选频303
　　10.2.3　石英晶体选频304
　10.3　典型正弦波振荡器305
　　10.3.1　文氏桥振荡器305
　　10.3.2　LC振荡器309
　　10.3.3　石英晶体振荡器316
　习题317
第11章　直流稳压电源319
　11.1　整流-滤波电源319
　　11.1.1　整流：交流电变单向电319
　　11.1.2　滤波：脉动电变直流电321
　　11.1.3　整流-滤波电源的组成322
　11.2　线性稳压电源323
　　11.2.1　并联稳压二极管稳压
电路324
　　11.2.2　负反馈并联稳压电路324
　　11.2.3　串联调整管稳压电路326
　　11.2.4　线性稳压电源的组成327
　　11.2.5　线性稳压电源的仿真327
　11.3　开关稳压电源329
　　11.3.1　高频变压器和开关管：
降压与逆变329
　　11.3.2　电压负反馈调整占空比：
稳压330
　　11.3.3　非隔离型开关变换器331
　11.4　电容变压电路332
　　11.4.1　倍压整流（升压）电路333
　　11.4.2　电容降压电路333
　11.5　无变压器直流变压电路的
设计思路分析334
　　11.5.1　电容滤波和电感滤波334
　　11.5.2　电容升压和电感
升压334
　　11.5.3　3类非隔离型变换器的
构建336
　习题337
参考文献339