本書是清華大學《電路原理》(于歆杰、朱桂萍、陸文娟編著,清華大學出版社,2007)教材的配套輔導書,結(jié)合作者多年的教學經(jīng)驗和學生反饋意見編寫而成。書中仍按主教材分為6章,每章再以“教”與“學”過程中的多個難點和課程重點作為論題進行深入分析,并對教材中的相關(guān)知識點做了延伸和拓展(如MOSFET和OpAmp的應用)。本書還對教材中的所有習題給出了詳細解答,指出了每一道習題的考查重點。
本書既可以作為普通高等學校電氣工程、電子工程、自動化、計算機、微電子、軟件工程、生物醫(yī)學工程等專業(yè)本科生學習電路原理課程的復習指導書,也可作為從事電路原理課程教師的教學參考書。此外,書中介紹的內(nèi)容對于準備參加研究生入學考試的考生和從事與電路相關(guān)專業(yè)的研究人員來說,也具有參考價值。
本書是電路原理課程的輔導讀物。它與其他教學資料一起,構(gòu)成了清華大學電路原理課程的立體化教材體系。這些資料包括:
(1) 主教材: 《電路原理》于歆杰,朱桂萍,陸文娟編著.電路原理.清華大學出版社,2007。
(2) 教學和學習輔導: 《電路原理導學導教及習題解答》(即本書)。
(3) 習題集: 《電路原理學習指導與習題集》徐福媛,劉秀成,朱桂萍編著.電路原理學習指導與習題集.清華大學出版社,2005。
(4) 課件: 《電路原理電子課件》劉秀成,于歆杰,朱桂萍,陸文娟著.電路原理電子課件.清華大學出版社,2008年(該課件可向主教材用量較大的高校任課教師免費贈送。請感興趣的讀者與清華大學出版社聯(lián)系)。
(5) 教學網(wǎng)站: http://www.eea.tsinghua.edu.cn/pec,其中包括網(wǎng)絡課堂和2007年秋清華大學電路原理課程的全程錄像等多媒體資料。
整套資料的完成以教育部“高等學校電子信息科學與電氣信息類基礎(chǔ)課程”教學指導分委員會編寫的電子信息科學與電氣信息類平臺課程教學的基本要求為依據(jù)。對于電路分析基礎(chǔ)課程(信息學院本科生學習,64學時),上述5項內(nèi)容構(gòu)成了完整的教學支撐環(huán)境; 對于電路理論基礎(chǔ)課程(電機系本科生學習,96學時),則將主教材替換為《電路原理(第2版)》江緝光,劉秀成主編.電路原理(第2版).清華大學出版社,2007即可。
寫作本書的目的主要可以歸結(jié)為以下三點。
1. 說意猶未盡之話
毋庸置疑,電路原理中有些知識點是需要頗費筆墨才能闡述清楚的。但如果在主教材中對每個知識點都言之務盡,則定會使整本教材顯得冗長而重點不清,因此作者在編寫過程中不得不有所取舍和保留。篇幅的減少必然帶來讀者理解上的困難,而且由于某些章節(jié)的編排與目前國內(nèi)其他電路原理教材差別較大,因此很有必要向讀者解釋清楚作者的寫作初衷。本書無疑是暢談這些意猶未盡之話的最佳去處。
2. 答似是而非之疑
電路原理這門課程的一大特點就是知識點特別多,而且很多知識點相互之間關(guān)系緊密。這些知識點往往在學生的若干后續(xù)課程中被反復應用。因此對基本概念有清晰而正確的理解是電路教學的基本要求之一。遺憾的是,作者在課下與學生交流或面試研究生的過程中經(jīng)常發(fā)現(xiàn),學生能夠快速而準確地做對習題,但對基本概念的理解卻比較膚淺,經(jīng)不起推敲。所以有必要對電路原理中學生理解時容易似是而非的一些基本概念進行深入的剖析。
3. 解章后練習之題
盡管作者始終認為題海戰(zhàn)術(shù)對學好電路原理課程是不適用的,但認真完成適量的練習是學好電路原理的必要手段。學電路,切忌眼高手低、淺嘗輒止,務必要踏踏實實算出結(jié)果來。關(guān)于這一點,在主教材中已有較多討論,這里就不再贅述。本書給出所有主教材章后習題的完整解答,供讀者參考。
本書的寫作目的決定了其寫作風格。在內(nèi)容的組織和編排上也許會稍顯松散,有點“信馬由韁”的感覺,但所有的論題都是有感而發(fā)。它們匯集了作者在編寫主教材和教學過程中的很多體會,基本上都是電路原理課程教學中必須強調(diào)的重點或是學生學習過程中容易出錯或難以理解的難點,也有些內(nèi)容需要和后續(xù)課程中的若干知識點相互聯(lián)系起來才能理解得更為深刻,例如第2章和第4章中與MOSFET相關(guān)的部分(目錄中已經(jīng)用 * 標出)。這一部分內(nèi)容也許并不適合學生閱讀,但對于教授電路原理課程的老師來說,卻是很有必要搞清楚的。作者非常欣賞清華大學鄭君里教授所著《教與寫的記憶——信號與系統(tǒng)評注》鄭君里,高等教育出版社,2005的寫作風格,雖然我們不可能具備大師那樣舉重若輕的高超技巧,但我們篤信“取法于上,僅得為中,取法于中,故為其下”李世民《帝范》卷四,因此這種略顯輕松的寫作風格是我們樂于嘗試的。
本書每一章的若干論題篇幅不等,它們之間的聯(lián)系并不緊密,有時可能需要一些后面的知識才能讀懂前面的內(nèi)容。從導學的角度看,這也許會給學生造成一些困難; 但從本書的另一出發(fā)點——導教的角度看,這種闡述方法也許會幫助教師或者已經(jīng)全部學完本課程的學生更加深刻、正確地認識一些知識點之間的相互聯(lián)系。
本書的寫作分工基本與主教材相同,即朱桂萍主要負責第5、6章的編寫,于歆杰主要負責第1、2、4章的編寫,陸文娟主要負責第3章的編寫,劉秀成對各章均有貢獻。正是由于本書具有略顯輕松的寫作風格,同時并不要求體系完整,因此可以允許教師針對其他內(nèi)容編寫自己感興趣的話題。
由于作者水平有限,難免存在錯漏之處,我們懇切希望讀者多多批評指正。聯(lián)系方式為: 朱桂萍,北京市清華大學電機系,100084,01062794878,gpzhu@tsinghua.edu.cn。
第1章緒論
0組織結(jié)構(gòu)圖
1重讀方案
2關(guān)于模擬信號、數(shù)字信號、采樣信號和階梯信號
3實際電路元件可抽象為集總參數(shù)電路模型的幾個條件
4電路的基本量和電磁場的基本量
參考文獻
第2章簡單電阻電路分析
0組織結(jié)構(gòu)圖
1電阻和獨立電源的u和i參考方向設定
2不適當?shù)某橄罂赡墚a(chǎn)生病態(tài)電路
3電阻電路的靈敏度
4對受控源的討論
5運算放大器的共模抑制比
6影響運算放大器性能的其他參數(shù)
7信號處理電路的輸入和輸出電阻
8負反饋理想運算放大器電路的分析方法
9從靈敏度角度討論負反饋對運算放大器的作用
10為什么二端口有兩個獨立方程
11三端網(wǎng)絡與二端口網(wǎng)絡
12二端口網(wǎng)絡的聯(lián)接
13如何在數(shù)字系統(tǒng)中比較精確地表示信號的值
*14對MOSFET電氣性能的解釋
*15如何用MOSFET構(gòu)成電阻
*16MOSFET門電路的靜態(tài)功率(兼論COMS)
17功率電子中的MOSFET結(jié)構(gòu)
參考文獻
第3章線性電阻電路的分析方法和定理
0組織結(jié)構(gòu)圖
1一種電路等效變換方法——電源轉(zhuǎn)移
2在應用疊加定理時受控源能單獨作用嗎
3關(guān)于戴維南等效電路的討論
4割集和割集電壓
5應用特勒根定理分析電路時的注意點
6互易定理的第三種形式
7對偶電路中電壓源和電流源方向的對應關(guān)系
參考文獻
第4章非線性電阻電路分析
0組織結(jié)構(gòu)圖
1非線性電阻的串并聯(lián)
2為什么MOSFET的SR模型和SCS模型可能沒有相同的工作點
3什么是小信號
4小信號法是應用疊加定理嗎
5關(guān)于小信號法的兩個問題
6小信號放大電路的輸入和輸出電阻
7MOSFET跟隨器
*8MOSFET差分放大電路
9運算放大器的構(gòu)成和若干參數(shù)
*10MOSFET的柵極和漏極相連有什么作用
11對4種非線性電阻電路分析方法的總結(jié)
12用運算放大器實現(xiàn)更多的運算功能
參考文獻
第5章動態(tài)電路的時域分析
0組織結(jié)構(gòu)圖
1線性電路的基本概念
2三要素法的4張圖
3MOSFET反相器的動態(tài)過程
4利用積分電路抑制干擾的進一步說明
5示波器探頭簡介
6從能量的角度討論升壓和降壓斬波器的電壓變化
7二階電路的直覺解法
8兩個電容(或電感)和電阻構(gòu)成的二階電路一定過阻尼
9沖激激勵作用下電路初始值的簡便求解
10f(t)ε(t)和f(t)(t≥0)的區(qū)別
11電容電壓的跳變
12電感電流的跳變
13單位沖激函數(shù)與任意函數(shù)的卷積
14用卷積積分的圖形解法確定卷積積分的上下限
15用窗口函數(shù)來確定卷積積分的上下限
16常數(shù)變易法求特解
17開關(guān)電容簡介
18運算放大器的轉(zhuǎn)換速率
參考文獻
第6章正弦激勵下動態(tài)電路的穩(wěn)態(tài)分析
0組織結(jié)構(gòu)圖
1濾波器中大電容和大電感的實現(xiàn)方法
2低通和積分的關(guān)系
3高通和微分的關(guān)系
4諧振概念的引入和討論
5電感線圈的品質(zhì)因數(shù)和電容器的介質(zhì)損耗角
*6變壓器在信號處理領(lǐng)域的應用——開關(guān)電源
7最大功率傳輸問題的進一步討論
8三繞組理想變壓器的分析(安匝平衡)
9從二端口的角度分析三相功率的測量方法
10接電源和△接電源的對比
11三相系統(tǒng)的接線方式對比
12單相變?nèi)嗟膸追N方法
參考文獻
附錄《電路原理》中的應用實例
習題解答
第1章習題解答
第2章習題解答
第3章習題解答
第4章習題解答
第5章習題解答
第6章習題解答