电路分析实用教程——使用Multisim仿真与描述

“电路分析”是普通高等院校电类专业的一门重要的专业技术基础课，它的任务是在给定电路模型的情况下，通过求解电路中各部分的电压和电流来了解其特性。作者在多年教学实践中发现，通过这门课，学生除了应掌握电路的基本概念、基本规律、基本分析方法和定理等内容外，还应学会计算机软件仿真，以及树立电路设计思想，这样更有利于本课程的学习，有利于与后续专业课程的衔接，有利于满足行业对专业人才的知识要求。

电路理论应该与实践紧密结合，二者相辅相成。本书每一章均在讲述“电路分析”理论的基础上，介绍了与之相关的仿真实验，利用Multisim本书采用的仿真软件为Multisim英文版，书中仿真图中的文字为英文，元器件符号为美国标准符号。仿真软件对所学内容进行分析和设计验证。每一章的习题均分为分析题和设计题，旨在能够更好地培养学生认识、分析和设计电路的能力。

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我们在教学中深刻体会到，学生往往只是分析一个给定的电路，而对设计一个电路却无从下手，哪怕是简单的一个电阻分压电路、一个RLC谐振电路。为此，本书在每一章中特意编写了实际电路设计方面的题目，使读者在这方面有所涉及，以便为以后的课程学习和实践打下基础。
本书从内容上可分为三个部分。第1~7章介绍电路的稳态分析方法，包括直流电阻电路分析和正弦交流电路分析，直流分析是交流分析的基础，而稳态分析是本课程的核心内容。第8章介绍电路的动态分析，通过本章，读者可以学习动态分析的方法，掌握一些结论性的知识点。为了与后续课程知识衔接，还需要学习第9章二端口网络和第10章非线性电阻电路分析，前者包含有模拟电路中建立放大电路模型所涉及的知识点，介绍从端口分析问题的方法，后者选择了模拟电路中常见的二极管电路、晶体管电路和集成运算放大器电路作为实例，介绍由非线性元件构建电路的基本思想和分析方法，为后续课程的学习奠定基础。
本书的特点是理论分析与仿真实验相结合，理论知识与实际问题相结合，电路分析与电路设计相结合。

由于作者水平有限，书中难免有不妥之处，敬请读者批评指正。

作者2021年4月于上海

《电路分析实用教程——使用Multisim仿真与描述》分为三个部分。第1~7章介绍电路的稳态分析方法，包括直流电阻电路分析和正弦交流电路分析，直流分析是交流分析的基础，而稳态分析是本课程的核心内容。第8章介绍电路的动态分析，通过本章，读者可以学习动态分析的方法，掌握一些结论性的知识点。为了与后续课程知识衔接，还需要学习第9章和第10章，前者是模拟电路中建立放大电路模型所涉及的知识点，介绍从端口分析问题的方法，后者选择了模拟电路中常见的二极管电路、晶体管电路和集成运算放大器电路作为实例，介绍由非线性元件构建电路的基本思想和分析方法，为后续课程的学习奠定基础。

劳五一 华东师范大学信息科学与技术学院通信工程系教师，长期工作在教学线，主要承担本科“电路分析基础及实验”“模拟电子线路”“模拟电子线路实验”“视频技术及实验”“通信电子线路”“现代模拟电路”和研究生“现代通信电路”等课程的教学工作。近几年，完成了华东师范大学百门主干课程之一“模拟电子电路”的建设工作、华东师范大学精品教材《模拟电子学导论》的编写，并完成了华东师范大学核心课程“电路分析”等教改项目。出版教材《模拟电子电路分析、设计与仿真》《模拟电子技术》《模拟电子学导论》《电路基础实验》和《电路分析》。曾获得华东师范大学优秀教学奖一等奖、第二届优秀教学改革研究论文奖二等奖、校级教学成果奖三等奖、华东师范大学优秀教学贡献奖、上海市教学成果奖一等奖，当选华东师范大学“学生心目中优秀教师”、第七届华东师范大学师德标兵，并获得校级优秀任课教师奖三次、获得优秀本科生导师奖四次，获得全国大学生电子设计竞赛上海赛区优秀指导教师奖两次。

第1章电路模型及其两类约束

1.1集总电路模型

1.1.1实际电路

1.1.2集总电路模型

1.2电路的基本物理量

1.2.1电流及其参考方向

1.2.2电压及其参考方向

1.2.3电压和电流参考方向的关联性

1.2.4电功率和电能

1.3电路的基本元件

1.3.1电阻元件

1.3.2电容元件

1.3.3电感元件

1.3.4独立电源元件

1.3.5受控源元件

1.4基尔霍夫定律

1.4.1基尔霍夫电流定律

1.4.2基尔霍夫电压定律

1.5电路中的电位及其计算

1.5.1电位的概念

1.5.2电位的计算

1.6Multisim实战——电阻元件VCR的仿真分析

1.6.1伏安法

1.6.2直流扫描分析

习题

第2章电阻电路的等效变换

2.1等效变换的概念

2.2单口网络的VCR

2.3单口网络的等效变换

2.3.1电阻的串联与并联

2.3.2理想电源的串联与并联

2.3.3实际电压源与实际电流源的等效变换

2.3.4含受控源电路的等效变换

2.4电阻的T形网络和П形网络的等效变换

2.5Multisim实战——电阻电路等效变换的仿真分析

习题

第3章电路的基本分析方法

3.1基于两类约束的独立方程

3.2支路分析法

3.3网孔分析法

3.4节点分析法

3.5Multisim实战——直流工作点分析

习题

第4章电路定理

4.1齐次定理

4.2叠加定理

4.3置换定理

4.4戴维南定理和诺顿定理

4.4.1戴维南定理

4.4.2诺顿定理

4.5功率传输定理

4.6互易定理

4.7特勒根定理

4.8对偶原理

4.9Multisim实战——叠加定理和戴维南定理研究

4.9.1叠加定理

4.9.2戴维南定理

习题

第5章正弦稳态电路

5.1正弦量的基本概念

5.1.1正弦量的三要素

5.1.2正弦量的有效值

5.2正弦量的相量表示与相量变换

5.2.1正弦量的相量表示

5.2.2相量变换的性质

5.3基尔霍夫定律和电路元件VCR的相量形式

5.3.1基尔霍夫定律的相量形式

5.3.2电路元件VCR的相量形式

5.4正弦稳态电路与电阻电路的类比

5.4.1阻抗和导纳的引入

5.4.2相量模型的引入

5.5正弦稳态电路的分析

5.6正弦稳态电路的功率

5.6.1正弦稳态单口网络的功率

5.6.2复功率

5.6.3功率因数的提高

5.6.4功率传输

5.7谐振电路

5.7.1串联谐振

5.7.2并联谐振

5.8Multisim实战——瞬态分析和交流分析

5.8.1瞬态分析

5.8.2交流分析

习题

第6章耦合电感和理想变压器

6.1耦合电感

6.1.1基本概念

6.1.2耦合电感的VCR

6.1.3互感电路分析

6.2空心变压器

6.3理想变压器

6.4Multisim实战——功率因数的提高

习题

第7章三相电路

7.1对称三相电源

7.1.1三相电源电压

7.1.2三相电源的连接

7.2三相电路的分析

7.2.1三相电路中的负载

7.2.2负载为三角形连接

7.2.3负载为星形连接

7.3三相电路的功率

7.4Multisim实战——三相电路

习题

第8章一阶电路和二阶电路

8.1电路初始值的确定

8.2一阶电路的分析

8.2.1一阶电路的全响应

8.2.2一阶电路的零输入响应

8.2.3一阶电路的零状态响应

8.2.4一阶电路的阶跃响应

8.2.5一阶电路的冲激响应

8.3二阶电路的分析

8.3.1二阶电路的零输入响应

8.3.2二阶电路的零状态响应

8.4Multisim实战——RC应用电路

习题

第9章二端口网络

9.1二端口网络的VCR及其等效电路

9.1.1z模型

9.1.2y模型

9.1.3h模型

9.1.4g模型

9.2二端口网络各参数间的换算关系

9.3二端口网络的连接

9.3.1二端口网络的串联

9.3.2二端口网络的并联

9.3.3二端口网络的级联

9.4具有端接的二端口网络

9.4.1输入阻抗

9.4.2开路电压与输出阻抗

9.4.3电流传输函数和电压传输函数

9.5Multisim实战——LC无源滤波器

习题

第10章非线性电阻电路分析

10.1含二极管的电阻电路

10.2含双极型晶体管的电阻电路

10.3含集成运算放大器的电阻电路

10.4Multisim实战——受控源研究

习题

附录A常用电子元器件简介

附录BNI Multisim仿真

附录C电压测量法

附录D部分习题参考答案

参考文献