1、 普通高等教育“十二五”规划教材 电工电子基础课程规划教材 电路与信号分析 陈 亮 刘景夏 贾永兴 王丽娟 胡冰新 编著 内 容 简 介 本书依据教育部电工电子基础课程教学指导委员会相关课程规范，基于非电类专业对电类基础课程的实际需求编写，主要讨论电路与信号系统的基本规律和分析方法。全书按照从电阻电路到动态电路，从微观电路到宏观系统，从时域分析到变换域分析的思路进行内容组织，分为两部分，共 6章。第 1 部分介绍电路分析基础，主要内容包括：直流电阻电路分析、动态电路时域分析、正弦稳态分析；第 2 部分从信号与系统的角度对电路进行讨论和拓展，主要内容包括：信号与系统的时域分析、频域分析、复频域分
2、析。每章附思考与练习及习题，提供电子课件、习题参考答案等。本书可作为高等学校本科非电类专业学生相关课程的教材，也可作为高等学校专科、成人教育相关课程的教材，还可供电子工程科技人员学习参考。未经许可，不得以任何方式复制或抄袭本书之部分或全部内容。版权所有，侵权必究。图书在版编目（CIP）数据 电路与信号分析/陈亮等编著.北京：电子工业出版社，2014.4 电工电子基础课程规划教材 ISBN 978-7-121-22565-9 I.电 II.陈 III.电路分析-高等学校-教材 信号分析-高等学校-教材 IV.TM133 TN911 中国版本图书馆 CIP 数据核字（2014）第 047719 号
3、 策划编辑：王羽佳 责任编辑：周宏敏 印 刷：装 订：出版发行：电子工业出版社 北京市海淀区万寿路 173 信箱 邮编：100036 开 本：7871 092 1/16 印张：19 字数：548 千字 版 次：2014 年 4 月第 1 版 印 次：2015 年 2 月第 2 次印刷 印 数：2000 册 定价：39.90 元 凡所购买电子工业出版社图书有缺损问题，请向购买书店调换。若书店售缺，请与本社发行部联系，联系及邮购电话：(010)88254888。质量投诉请发邮件至 ，盗版侵权举报请发邮件至 。服务热线：(010)88258888。III前 言 本书作者团队所在的课程教学组 20 多
4、年来一直承担着电类基础课程的教学任务，有着丰富的教学实践经验。近年来，面对电工电子系列课程改革的潮流，伴随高校课程和学时调整的趋势，为适应非电类专业对电类基础课程通识教育的实际教学需求，我们经过长达 5 年的教学改革探索，将传统的“电路分析基础”与“信号与系统”课程的内容有机融合，开设了“电路与信号分析”课程。本课程按照从电阻电路到动态电路、从微观电路到宏观系统、从时域分析到变换域分析的指导思想，抓住两者的内在联系优化设计。强调理论分析方法的物理意义和工程背景，揭示问题的本质和知识发现过程，突出知识点间的联系，注重发现问题、分析问题和解决问题的思路，培养学生的科学思维能力、分析计算能力和创新能
5、力。我们依据教育部电工电子基础课程教学指导委员会相关课程规范，广泛听取师生意见，编写了本书。本书以讲义形式已在校内使用两年，深受师生的欢迎，普遍反映内容精练实用，物理概念清晰，分析透彻，深入浅出，注重理论与实践的紧密结合，应用实例丰富。全书共6 章，分为电路分析基础、信号与系统两个部分，建议理论教学 5060 学时。其中，第 13 章主要讨论电路的基础知识和基本分析方法，包括直流电阻电路分析、动态电路时域分析、正弦稳态分析等。第 46 章主要从信号与系统的角度来讨论解决电路分析问题的基本方法，包括信号与系统的时域分析、频域分析和复频域分析。每章后附思考与练习及习题。本书配有电子课件和习题参考答
6、案等教学资源，方便教学，易于自学。请登录华信教育资源网http:/注册下载。本书由陈亮、刘景夏、贾永兴、王丽娟和胡冰新编写。刘景夏和胡冰新编写了第 1、2、3 章，陈亮编写了第 4 章，贾永兴编写了第 5 章，王丽娟编写了第 6 章，全书由陈亮统稿和审校。通信工程学院电路与信号分析课程教学组张兆东、孙梯全、王娜、于战科、朱莹、王渊、张静、林莹、杨宇、荣传振、倪雪等老师在本书策划和编写过程中，提出了许多宝贵的意见和建议，电子技术教研中心的全体老师为本书的出版做了许多工作，在此一并深致谢意。本书得到国家自然科学基金（项目编号 61072042）和大学教育教学研究重点课题（项目编号 GJ130200
7、8）的资助。由于作者水平有限，书中难免有疏漏或错误之处，恳请广大读者不吝赐教。作 者 V目 录 第 1 章 直流电阻电路分析 1 1.1 实际电路与电路模型 1 1.1.1 实际电路的组成与功能 1 1.1.2 电路模型 2 思考与练习 3 1.2 电路基本变量 3 1.2.1 电流 3 1.2.2 电压 4 1.2.3 功率 5 思考与练习 7 1.3 基尔霍夫定律 7 1.3.1 基尔霍夫电流定律 7 1.3.2 基尔霍夫电压定律 9 思考与练习 10 1.4 电路基本元件 10 1.4.1 电阻 10 1.4.2 电压源与电流源 12 1.4.3 受控源 14 思考与练习 16 1.5
8、简单电路分析 16 1.5.1 单回路电路分析 16 1.5.2 单节点偶电路分析 17 思考与练习 17 1.6 电路的等效变换 17 1.6.1 电路的等效概念 18 1.6.2 电阻的串联、并联和混联 等效 20 1.6.3 电阻星形和三角形联接的等效 变换 23 1.6.4 理想电源的串、并联等效 25 1.6.5 实际电源的两种模型及其等效 变换 25 1.6.6 含受控源电路的等效变换 27 思考与练习 28 1.7 支路电流法 28 思考与练习 29 1.8 网孔法 29 思考与练习 32 1.9 节点法 32 思考与练习 34 1.10 齐次定理和叠加定理 34 1.10.1
9、齐次定理 35 1.10.2 叠加定理 36 思考与练习 38 1.11 替代定理 38 思考与练习 40 1.12 等效电源定理 40 思考与练习 45 1.13 最大功率传输定理 46 思考与练习 47 习题 1 48 第 2 章 动态电路时域分析 58 2.1 动态元件 58 2.1.1 电容元件 58 2.1.2 电感元件 61 2.1.3 电感、电容的串联和并联 63 思考与练习 65 2.2 动态电路方程的建立及其解 65 2.2.1 动态电路方程的建立 65 2.2.2 动态方程的解 66 2.2.3 初始值的计算 67 思考与练习 69 2.3 直流一阶动态电路的响应 69 2
10、.3.1 零输入响应 69 2.3.2 零状态响应 73 2.3.3 全响应 75 VI思考与练习 77 2.4 直流一阶电路的三要素法 77 思考与练习 81 习题 2 81 第 3 章 正弦稳态分析 87 3.1 正弦量 87 3.1.1 正弦量的三要素 87 3.1.2 正弦量的相位差 88 3.1.3 正弦量的有效值 90 思考与练习 91 3.2 正弦量的相量表示 91 3.2.1 复数的表示及运算 91 3.2.2 正弦量的相量表示 92 思考与练习 95 3.3 两类约束的相量形式 95 3.3.1 基尔霍夫定律的相量形式 95 3.3.2 基本元件伏安关系的相量 形式 96 思
11、考与练习 99 3.4 阻抗和导纳 99 3.4.1 阻抗 Z 99 3.4.2 导纳 Y 100 3.4.3 阻抗和导纳的关系 100 思考与练习 101 3.5 正弦稳态电路的分析与计算 102 3.5.1 相量模型和相量法 102 3.5.2 等效分析法 103 3.5.3 相量图法 105 3.5.4 方程法 106 3.5.5 多频电路的分析 108 思考与练习 109 3.6 正弦稳态电路的功率 109 3.6.1 二端网络的功率 109 3.6.2 功率因数的提高 113 3.6.3 最大功率传输条件 114 思考与练习 117 3.7 电路中的谐振 118 3.7.1 串联谐振
12、电路 118 3.7.2 并联谐振电路 123 3.7.3 实用的简单并联谐振电路 124 思考与练习 127 3.8 三相电路 127 3.8.1 三相电源 128 3.8.2 对称三相电路的分析 130 3.8.3 不对称三相电路的分析 135 思考与练习 136 3.9 安全用电技术简介 136 3.9.1 人体所受伤害的分类 136 3.9.2 触电事故 137 3.9.3 保护接地与保护接零 138 3.9.4 静电防护和电气防火防爆 139 思考与练习 140 习题 3 140 第 4 章 信号与系统的时域分析 148 4.1 电路、信号与系统 148 4.1.1 信号的概念 14
13、8 4.1.2 系统的概念 148 4.1.3 电路、信号与系统的相互 关系 149 4.2 信号的描述及其分类 149 思考与练习 151 4.3 典型信号 152 4.3.1 常用连续信号 152 4.3.2 奇异信号 154 思考与练习 158 4.4 信号的基本运算 159 4.4.1 时移、反褶和尺度 159 4.4.2 微分与积分 161 4.4.3 信号的加（减）、乘（除）162 思考与练习 163 4.5 信号的分解 165 4.5.1 信号的奇偶分解 165 4.5.2 信号的冲激函数分解 166 思考与练习 167 4.6 系统模型及其分类 167 4.6.1 系统模型 1
14、67 4.6.2 系统分类 168 思考与练习 172 VII4.7 线性时不变系统 173 4.7.1 LTI 系统的基本特性 173 4.7.2 LTI 系统的单位冲激响应 174 思考与练习 176 4.8 卷积 177 4.8.1 卷积的引入 177 4.8.2 卷积的计算 177 4.8.3 卷积的性质 181 思考与练习 183 4.9 零状态响应的卷积分析法 184 思考与练习 186 习题 4 186 第 5 章 信号与系统的频域分析 189 5.1 周期信号的傅里叶级数 189 5.1.1 三角形式的傅里叶级数 189 5.1.2 复指数形式的傅里叶级数 192 5.1.3
15、典型周期信号的傅里叶级数 194 思考与练习 197 5.2 傅里叶变换 198 5.2.1 傅里叶变换概述 198 5.2.2 常用信号的傅里叶变换 200 5.2.3 傅里叶复系数 Fn与频谱函数 ()F的关系 204 思考与练习 205 5.3 傅里叶变换的性质和定理 205 思考与练习 217 5.4 周期信号的傅里叶变换 218 思考与练习 219 5.5 系统的频域分析 219 5.5.1 系统函数 220 5.5.2 系统的频域分析 225 5.5.3 无失真传输 229 5.5.4 理想低通滤波器 232 思考与练习 236 5.6 时域采样定理 237 思考与练习 242 习
16、题 5 242 第 6 章 信号与系统的复频域分析 248 6.1 单边拉普拉斯变换 248 6.1.1 单边拉普拉斯变换的定义 248 6.1.2 单边拉普拉斯变换的收敛域 250 6.1.3 部分基本函数的单边拉普拉斯 变换 251 6.2 单边拉普拉斯变换的常用性质 与定理 253 6.2.1 性质 253 6.2.2 定理 259 思考与练习 262 6.3 拉普拉斯反变换 262 思考与练习 267 6.4 用拉普拉斯变换分析 LTI 连续 时间系统 268 6.4.1 s域电路模型分析法 268 6.4.2 系统函数H(s)272 思考与练习 273 6.5 系统函数的零、极点分析 274 6.5.1 系统函数H(s)的零点与极点 274 6.5.2 H(s)的零点和极点分布与时域 波形的关系 275 6.5.3 系统的稳定性 277 6.5.4 H(s)的零点和极点分布与频率 特性的关系 279 思考与练习 281 习题 6 281 附录 A 部分习题参考答案 286 参考文献 296 第 1 章 直流电阻电路分析 提到电路，大家并不陌生。人类进入电气时代已经一个半世纪了