电路与信号分析基础

第1章 基础知识 （1）

1.1 引言 （1）

1.2 电路、信号与系统的基本概念 （2）

1.2.1 电路及电路模型 （2）

1.2.2 信号的基本概念 （4）

1.2.3 系统的基本概念 （6）

1.3 电路的基本变量 （7）

1.3.1 电流及其参考方向 （7）

1.3.2 电压及其参考方向 （8）

1.3.3 电路中的电位 （8）

1.3.4 电路中的功率和能量 （9）

1.4 电路的基本元件 （11）

1.4.1 电阻元件 （11）

1.4.2 电容元件 （12）

1.4.3 电感元件 （15）

1.5 电源 （17）

1.5.1 独立源 （17）

1.5.2 受控源 （18）

1.6 基尔霍夫定律 （19）

1.6.1 基尔霍夫电流定律 （20）

1.6.2 基尔霍夫电压定律 （21）

1.7 Multisim仿真应用 （23）

1.7.1 Multisim 2001软件简介 （23）

1.7.2 Multisim 2001实例 （23）

小结 （25）

习题1 （26）

第2章 直流电路及基本分析法 （29）

2.1 电阻电路的等效变换分析法 （29）

2.1.1 电阻串联、并联及混联的等效

变换 （29）

2.1.2 电阻星形连接与三角形连接及其

等效变换 （32）

2.1.3 含独立电源网络的等效

变换 （35）

2.2 复杂电路的一般分析法 （39）

2.2.1 支路电流法 （39）

2.2.2 网孔电流法 （40）

2.2.3 节点电压法 （42）

2.3 线性电路的几个基本定理 （44）

2.3.1 叠加定理 （44）

2.3.2 替代定理 （46）

2.3.3 戴维南定理 （47）

2.3.4 诺顿定理 （49）

2.3.5 最大功率传输定理 （51）

2.4 Multisim直流电路分析 （54）

小结 （57）

习题2 （58）

第3章 一阶电路的时域分析 （65）

3.1 电路的过渡过程及换路定则 （65）

3.1.1 电路的过渡过程 （65）

3.1.2 电路的换路定则 （66）

3.1.3 初始值的确定 （67）

3.2 一阶电路的过渡过程 （69）

3.2.1 一阶电路的零输入响应 （69）

3.2.2 一阶电路的零状态响应 （73）

3.3 一阶电路的全响应 （75）

3.3.1 一阶电路的全响应 （75）

3.3.2 三要素法 （77）

3.4 一阶电路的阶跃响应 （79）

3.4.1 单位阶跃信号 （79）

3.4.2 阶跃响应 （81）

3.5 一阶电路的冲激响应 （82）

3.5.1 单位冲激信号的定义 （82）

3.5.2 冲激响应 （83）

3.6 卷积积分 （85）

3.6.1 信号的时域分解 （85）

3.6.2 零状态响应——卷积

积分 （86）

3.7 Multisim动态电路分析 （87）

小结 （88）

习题3 （89）

第4章 正弦稳态电路分析 （93）

4.1 正弦信号的基本概念 （93）

4.1.1 正弦量的三要素 （93）

4.1.2 有效值 （94）

4.1.3 同频率正弦量的相位差 （95）

4.2 正弦量的相量表示 （97）

4.2.1 复数 （97）

4.2.2 相量 （100）

4.3 正弦稳态电路的相量模型 （101）

4.3.1 基尔霍夫定律的相量形式 （101）

4.3.2 无源二端元件伏安关系的相量

形式 （102）

4.3.3 电路的相量模型 （105）

4.4 无源二端网络的等效阻抗

与导纳 （107）

4.4.1 二端网络的阻抗与导纳 （107）

4.4.2 阻抗与导纳的串、并联 （109）

4.4.3 RLC串联的交流电路 （111）

4.4.4 GLC并联的交流电路 （113）

4.5 复杂正弦稳态电路分析举例 （116）

4.6 正弦交流电路的功率 （119）

4.6.1 无源二端元件的功率 （119）

4.6.2 二端网络的功率 （122）

4.6.3 复功率 （125）

4.6.4 功率因数的提高 （126）

4.6.5 最大功率传输 （129）

4.7 谐振电路 （130）

4.7.1 串联谐振电路 （130）

4.7.2 并联谐振电路 （134）

4.8 变压器 （136）

4.8.1 空心变压器 （136）

4.8.2 理想变压器 （138）

4.9 三相电路 （141）

4.9.1 三相电源 （141）

4.9.2 负载星形连接的三相

电路 （144）

4.9.3 负载三角形连接的三相

电路 （147）

4.9.4 三相电路的功率 （148）

4.10 Multisim正弦稳态分析 （149）

4.10.1 用虚拟仪器做测量仿真 （149）

4.10.2 用Multisim的AC频率扫描功能

分析电路 （151）

小结 （153）

习题4 （155）

第5章 信号与系统的频域分析 （162）

5.1 连续周期信号的傅里叶级数

展开 （162）

5.1.1 信号分类 （162）

5.1.2 周期信号分解为傅里叶

级数 （163）

5.1.3 信号对称性与傅里叶系数

的关系 （165）

5.2 连续周期信号的频谱 （169）

5.2.1 单边频谱 （169）

5.2.2 双边频谱 （170）

5.2.3 典型矩形脉冲信号

的频谱 （171）

5.2.4 傅里叶级数在电路分析中

的应用 （174）

5.3 连续非周期信号的傅里叶

变换 （178）

5.3.1 非周期信号的傅里叶

变换 （178）

5.3.2 傅里叶变换的物理意义 （179）

5.3.3 典型非周期信号的傅里叶

变换 （179）

5.4 傅里叶变换性质 （183）

5.4.1 线性 （183）

5.4.2 时移性 （183）

5.4.3 频移性 （184）

5.4.4 尺度变换 （185）

5.4.5 对称性 （186）

5.4.6 时域微分、积分性 （187）

5.4.7 频域微分、积分性 （188）

5.4.8 卷积定理 （189）

5.5 线性系统的频域分析 （190）

5.5.1 系统的频率特性H（j） （190）

5.5.2 频域分析法 （192）

5.5.3 电路无失真传输信号

的条件 （194）

5.6 滤波器 （196）

5.6.1 滤波器概述 （196）

5.6.2 理想滤波器的频率特性 （196）

5.6.3 理想低通滤波器的单位冲激

响应 （198）

5.6.4 理想低通滤波器的单位阶跃

响应 （198）

5.6.5 实际的低通滤波器 （199）

5.7 Multisim频域分析 （200）

5.7.1 用Multisim对信号进行傅里叶

分析 （200）

5.7.2 用Multisim对网络的传输特性

进行分析 （202）

小结 （204）

习题5 （207）

第6章 信号与系统的复频域分析 （210）

6.1 拉普拉斯变换 （210）

6.1.1 拉普拉斯变换的定义 （210）

6.1.2 典型信号的拉普拉斯

变换 （212）

6.2 拉普拉斯变换的性质 （214）

6.2.1 线性 （214）

6.2.2 时移性 （215）

6.2.3 尺度变换性 （216）

6.2.4 频移性 （216）

6.2.5 时域微分性 （217）

6.2.6 时域积分性 （218）

6.2.7 初值定理 （219）

6.2.8 终值定理 （219）

6.3 拉普拉斯反变换 （221）

6.3.1 实数单极点情况 （221）

6.3.2 重极点情况 （223）

6.3.3 共轭复数极点情况 （224）

6.4 线性系统的复频域分析 （225）

6.4.1 微分方程的复频域分析 （225）

6.4.2 电路的复频域模型 （226）

6.5 网络函数与网络特性 （231）

6.5.1 网络函数 （231）

6.5.2 网络函数的零、极点 （232）

6.5.3 网络函数的零、极点与

稳定性 （233）

6.5.4 网络函数的零、极点与频率

特性 （235）

6.6 Multisim复频域分析 （237）

小结 （241）

习题6 （243）

附录A Multisim 2001软件简介 （246）

A.1 Multisim 2001界面主窗口

简介 （246）

A.2 用户界面设置 （254）

A.3 实验中用到的设备的使用

方法 （255）

A.4 仿真实验的基本步骤 （258）

参考文献 （260）

《电路与信号分析基础》是普通高等教育“十二五”规划教材,高等学校规划教材,卓越工程师教育培养计划系列教材之一。《电路与信号分析基础》是太原理工大学国家级特色专业、教育部“卓越工程师教育培养计划”建设成果。《电路与信号分析基础》系统地介绍了电路、信号与系统的基本概念、基本理论和基本分析方法。全书共6章，内容包括基础知识、直流电路分析、一阶电路时域分析、正弦稳态电路分析、信号与系统的频域分析、信号与系统的复频域分析。各章配有适量的例题和习题，以利于学生更好地掌握基础理论知识和分析方法。《电路与信号分析基础》配有PPT和习题解答等教学资源。