電路原理教程（高等學校電子信息類專業係列教材） pdf epub mobi txt 電子書下載 2025

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汪建，汪泉著

圖書標籤:

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大學教材

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齣版社：清華大學齣版社

ISBN：9787302482031

版次：1

商品編碼：12240166

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2017-09-01

用紙：膠版紙

頁數：525

字數：828000

正文語種：中文

具體描述

編輯推薦

　　本書是教育部高等學校電子信息類專業教學指導委員會規劃教材！湖北省精品課程教材！配教學課件與學習輔導！配套教學課件（PPT），下載地址為清華大學齣版社網站本書頁麵，配套輔導用書《電路原理教程——學習指導與習題題解》（清華大學齣版社）。

內容簡介

　　本書係統地介紹電路的基本原理和基本分析方法。全書共13章,內容包括電路的基本定律和電路元件,電路分析方法——等效變換法、電路方程法、運用電路定理法,含運算放大器的電阻電路,動態元件,正弦穩態分析,諧振電路與互感耦閤電路,三相電路,非正弦周期性穩態電路分析,雙口網絡,暫態分析方法——經典分析法、復頻域分析法。

　　本書從培養學生分析、解決電路問題的能力齣發，通過對電路原理課程中重點、難點及解題方法的詳細論述，將基本內容的敘述和學習方法的指導有機融閤，例題豐富，十分便於自學。

　　本書可作為高等院校電氣、電子信息類專業“電路理論”課程的教材，也可供有關科技人員參考。

作者簡介

　　汪建華中科技大學電氣與電子工程學院教授，現擔任中國南方十省電工理論學會理事長、武漢電工理論學會理事長、湖北省電機工程學會電工理論專業委員會主任委員。擔任湖北省精品課程“電路理論”課程負責人。主要研究方嚮為電路與係統、網絡理論、電氣信息檢測技術、智能儀器等。近年來，作為主持人完成瞭科研課題二十餘項；先後在各類專業期刊發錶學術論文五十餘篇；編寫齣版圖書七部。所編著的《電路原理（上冊）》《電路原理（下冊）》《單片機原理及應用》等教材被列入“普通高等教育‘十一五’國傢級規劃教材”；《電路原理（上冊）》及《電路原理（下冊）》獲華中科技大學優秀教材一等奬。

精彩書摘

　　第5章

　　CHAPTER5

　　含運算放大器的電阻電路

　　本章提要

　　運算放大器是一種多端電子器件，在工程中獲得瞭非常廣泛的應用。在電路理論中，運算放大器被視為一種基本的多端電路元件。本章介紹運算放大器的特性以及含有理想運算放大器的綫性電阻電路的分析方法。

　　5.1運算放大器及其特性

　　運算放大器是一種具有較復雜結構的多端集成電路，它通常由數十個晶體管和許多電阻構成，其本質上是一種具有高放大倍數的直接耦閤的放大器。由於早期主要將它用於模擬量的加法、減法、微分、積分、對數等運算，因此稱之為運算放大器，也簡稱為“運放”。現在運算放大器的應用已遠遠超齣瞭模擬量運算的範圍，在各種不同功能的電路、裝置中都能看到它的應用，例如廣泛地使用於控製、通信、測量等領域中。人們已將運算放大器視為一種常用電路元件。

　　一、實際運算放大器及其特性

　　實際運算放大器有多個外部端鈕，其中包括為保證其正常工作所需連接的外部直流電源的端鈕以及為改善其性能而在外部采取一定措施的端鈕。而在電路分析中人們關心的是它的外部特性，而將它看作為一種具有四個端鈕的元件，其電路符號如圖5��1所示。

　　圖5��1運算放大器的電路符號

　　圖中的三角形符號錶示它為放大器。它的四個端鈕是反相輸入端1，同相輸入端2，輸齣端3以及接地端4。圖中的u1和u2分彆為反相輸入端和同相輸入端的對地電壓；i1和i2分彆為自反相輸入端和同相輸入端流入運算放大器的電流；uo為輸齣端的對地電壓。A稱為運算放大器的開環放大倍數。當運算放大器工作在放大區時，其輸齣電壓與兩個輸入端的電壓間的關係式為

　　uo=A（u2-u1）=Aud（5��1）

　　式中ud=u2-u1，ud稱為差動電壓，為同相輸入端電壓與反相輸入端電壓之差，即兩個輸入端子間的電壓。

　　圖5��2運算放大器典型的

　　轉移特性

　　輸齣電壓uo與差動電壓ud的關係麯綫稱為運放的轉移特性（輸入�彩涑鎏匭裕�。運算放大器典型的轉移特性如圖5��2所示。圖中Eo稱為運放的輸齣飽和電壓。顯而易見，實際運算放大器是一種非綫性器件。

　　實際運算放大器有如下特性：

　　（1）其開環放大倍數A很高，一般可達105~108。

　　（2）由轉移特性可見，當-e

　　（3）當ud<-e及ud>e時，輸齣電壓|uo|≈|Eo|，即輸齣電壓幾乎保持不變，一般比運放外加直流電源的電壓小2V左右。這一區域稱為運放的飽和區。

　　（4）流入實際運算放大器的電流i1和i2很小，近似為零。

　　（5）由運放的輸入�彩涑齬叵凳劍�5��1），當u1=0時，uo=Au2，即輸齣電壓uo與輸入電壓u2具有相同的符號，因此把端鈕2稱為同相輸入端，並在運放的電路符號中用“+”標識。當u2=0時，uo=-Au1，即輸齣電壓uo與輸入電壓u1的符號相反，因此把端鈕1稱為反相輸入端，並在運放的電路符號中用“-”標識。

　　圖5��3運放的分段綫性化的轉移特性

　　（6）無論是由運放的兩個輸入端觀察，還是由各輸入端與接地端觀察，電阻Rin（稱輸入電阻）均很大，一般為106~1013Ω。而從運放的輸齣端與接地端觀察的電阻Ro（稱輸齣電阻）很小，通常在100Ω以下。

　　實際運算放大器有一種常用的近似處理方法，即將運放的轉移特性分段綫性化，如圖5��3所示。圖中，當-e≤ud≤e時，運放的轉移特性用一條過原點的斜率為A的直綫段錶示，這一區域稱為綫性放大區。在直流和低頻的情況下，實際運算放大器的有限增益電路模型如圖5��4所示，這一電路可用於含運算放大器電路的定量分析計算。該電路的簡化模型如圖5��5所示。

　　圖5��4運放的有限增益電路模型

　　圖5��5運算放大器的簡化電路模型

　　二、理想運算放大器及其特性

　　1.理想運放的條件

　　在電路理論中作為電路元件的運算放大器是實際運算放大器的理想化模型，理想化的條件為：

　　圖5��6理想運算放大器的

　　轉移特性

　　（1）它具有理想化的轉移特性，如圖5��6所示。由圖可見，其綫性區域中的轉移特性位於縱軸上，該直綫的斜率為無窮大，這也錶明理想運放的開環放大倍數A=∞。

　　（2）其具有無窮大的輸入電阻，即Rin=∞。

　　（3）其輸齣電阻為零，即Ro=0。

　　2.理想運放的特性

　　由理想運放的條件，可導齣該元件的如下重要特性：

　　（1）因輸入電阻Rin=∞，則從理想運放兩輸入端觀察相當於斷路，因此有i1=0和i2=0，即流入兩輸入端鈕的電流均為零。這一特性稱為“虛斷路”。

　　（2）輸齣電壓uo=Aud，但A=∞，而uo總為有限值，因此必有ud=0，這錶明理想運放的兩輸入端之間的電壓為零，或兩輸入端的對地電位相等，或兩輸入端之間等同於短路。這一特性稱為“虛短路”。

　　圖5��7運算放大器是有源元件的說明圖

　　（3）理想運算放大器是有源元件，它能嚮外電路提供能量。在如圖5��7所示的電路中，運算放大器吸收的功率為

前言/序言

　　前言

　　“電路原理”是高等學校電子類專業的學科基礎課程。本課程的教學目的是使學習者深入瞭解和掌握電路的基礎理論，能熟練地運用電路分析的基本方法，為後續課程的學習及今後從事電類各學科領域的研究和專業技術工作打下堅實的基礎。毋庸置疑，在電類專業領域的學習及研究中，電路理論知識的掌握程度至關重要，因此，學好這門課程的重要性不容低估。

　　電路原理的內容豐富、知識點多、概念性強，學習上有一定的難度。學習者除瞭重視課堂教學外，還應特彆注意加強課後練習。課後通過獨立思考完成作業，並盡可能地多做習題是學好本課程的一個關鍵環節。為此，本書的各章均配有數量較豐富的習題和練習題供讀者選用。可以說，各章習題的練習過程是對教材和課堂所授知識加深理解並熟練掌握、靈活運用的重要且必要的步驟和環節，而能否順利完成各種類型的習題則是檢驗學習效果的一個重要標誌。

　　學生對本課程內容的掌握，可歸結為綜閤運用所學知識分析求解具體電路的能力。而這一能力的培養和提高，有賴於對基本概念、基本原理的準確理解，對基本方法的熟練掌握。因此，在本書的編寫中，除參照教育部高等學校電工電子基礎課程教學指導委員會對“電路原理”課程教學的基本要求，兼顧電子信息類和電氣類及自動控製類專業的需要，突齣對基本內容的敘述外，還刻意加強瞭對學習方法包括解題方法的指導。具體的做法是：

　　（1）強調對基本概念的準確理解。對重點、難點內容用注釋方式予以較詳盡的說明和討論；對在理解和掌握上易齣錯之處給予必要的提示。

　　（2）重視對基本分析方法的訓練和掌握。對各種解題方法給齣瞭具體步驟，並用實例說明這些解題方法的具體應用，且許多例題同時給齣多種解法供讀者比較。

　　（3）注意培養學生獨立思考、善於靈活運用基本概念和方法分析解決各種電路問題的能力。通過對一些典型的或綜閤性較強且有一定難度的例題的講解，進一步討論各種電路分析方法的靈活應用，以啓迪思維，開闊思路，達到融會貫通、舉一反三的效果。

　　本書內容翔實、敘述深入淺齣、語言通俗易懂、例題豐富，十分便於自學。

　　全書共13章，汪泉負責編寫第2、3、9章，其餘各章由汪建編寫，全書由汪建統稿。

　　本書的齣版得到瞭清華大學齣版社的大力支持，在此深錶謝意。

　　限於編者的水平以及時間有限，書中的缺點和錯誤在所難免，敬請讀者批評指正，以便今後修訂完善。

　　編者2017年5月於華中科技大學

《現代集成電路設計基礎》內容簡介：本書是一本麵嚮高等院校電子信息類專業本科生和研究生的集成電路設計領域的入門教材。它係統地介紹瞭集成電路設計的核心理論、基本方法和常用工具，旨在幫助讀者建立紮實的理論基礎，掌握實際的設計流程，並為進一步深入學習和研究打下堅實的基礎。第一部分：集成電路設計概述與基本概念本部分將首先帶領讀者走進集成電路設計的廣闊天地，闡述集成電路産業的重要地位、發展曆程以及在現代科技中的關鍵作用。我們將深入探討集成電路設計的宏觀架構，包括係統級設計、邏輯設計、物理設計等不同層次，並介紹貫穿整個設計流程的EDA（Electronic Design Automation）工具及其在智能化、自動化設計中的演進。隨後，我們將聚焦於集成電路設計中的基本要素。首先，對半導體器件的基礎物理原理進行迴顧與梳理，重點講解MOSFET（金屬-氧化物-半導體場效應晶體管）的結構、工作特性及其在數字和模擬電路中的應用。我們將詳細分析MOSFET的電壓-電流關係、亞閾值區行為、寄生效應等關鍵參數，並介紹其在不同工藝下的演變。接著，我們將引入數字集成電路設計的基礎。這包括二進製邏輯、布爾代數、邏輯門電路（AND, OR, NOT, XOR等）的設計與實現，以及更復雜的組閤邏輯和時序邏輯電路（觸發器、寄存器、計數器等）的工作原理和設計方法。我們將討論邏輯綜閤、邏輯優化等概念，並初步介紹硬件描述語言（HDL）如Verilog或VHDL在描述和設計邏輯功能上的重要性。對於模擬集成電路設計，本部分將著重介紹其基本構建模塊，如電流鏡、差分放大器、運算放大器等。我們將分析這些電路的直流和交流特性，探討其增益、帶寬、綫性度、噪聲等關鍵性能指標，並介紹這些基本模塊如何構成更復雜的模擬前端和後端電路。第二部分：數字集成電路設計方法與技術本部分將深入探討數字集成電路設計的具體方法與先進技術。我們將詳細講解硬件描述語言（HDL）在現代集成電路設計中的核心地位。以Verilog或VHDL為例，我們將係統地介紹其語法結構、數據類型、運算符、行為級描述、寄存器傳輸級（RTL）描述等。通過大量的實例，讀者將學會如何使用HDL來描述數字電路的功能，並通過仿真工具進行驗證。邏輯綜閤是實現HDL描述到門級網錶轉換的關鍵步驟。本部分將詳細闡述邏輯綜閤的原理、流程和常用算法，介紹約束（Constraints）在綜閤過程中的作用，以及如何通過綜閤工具優化電路的性能，如麵積、速度和功耗。布局布綫（Placement and Routing）是數字集成電路物理設計的核心環節。我們將介紹布局的基本概念，包括標準單元的放置、宏單元的安排，以及布綫的目標和策略，如優化綫網長度、減少擁塞、滿足時序要求等。我們將探討不同布局布綫算法的優劣，以及它們如何影響最終芯片的性能。時序分析（Timing Analysis）是確保數字電路在規定時鍾周期內正確工作的關鍵。本部分將詳細講解時序分析的基本概念，如時鍾信號、時鍾偏移（Clock Skew）、建立時間（Setup Time）、保持時間（Hold Time）、臨界路徑（Critical Path）等。我們將介紹靜態時序分析（STA）工具的使用，以及如何通過設計優化來滿足時序要求。功耗分析與優化是現代集成電路設計中不可忽視的重要方麵。我們將討論集成電路的功耗來源，包括動態功耗和靜態功耗，並介紹常用的功耗分析方法和工具。此外，我們將深入探討各種降低功耗的技術，如門控時鍾、動態電壓頻率調整（DVFS）、低功耗狀態設計等。第三部分：模擬與混閤信號集成電路設計本部分將聚焦於模擬和混閤信號集成電路的設計。我們將深入分析模擬電路設計中的關鍵性能指標，包括增益、帶寬、噪聲、失真、綫性度、功耗和穩定性。我們將詳細介紹各種技術，用於提升這些性能指標，例如使用補償技術來提高穩定性，使用濾波器技術來抑製噪聲和失真。電流鏡和差分放大器作為模擬電路的基本構件，在本部分將得到更深入的探討。我們將分析不同類型的電流鏡（如二極管連接、二等分、三等分電流鏡）的優缺點，以及它們在偏置和電流傳輸中的應用。差分放大器將從共模抑製比（CMRR）、電源抑製比（PSRR）等角度進行深入分析，並介紹其在放大器、濾波器等電路中的應用。運算放大器（Op-Amp）作為模擬電路的“瑞士軍刀”，我們將對其進行全麵的剖析。我們將討論運算放大器的基本結構（如摺疊式、 Telescopic, Two-stage Op-Amp）、性能指標（如開環增益、單位增益帶寬、壓擺率、輸齣擺幅）以及常見的補償技術（如極點補償、零點補償）。我們將介紹運算放大器在有源濾波器、儀錶放大器、比較器等典型應用中的設計。混閤信號集成電路是連接數字世界與模擬世界的橋梁。本部分將介紹模數轉換器（ADC）和數模轉換器（DAC）的設計原理和常用架構，如逐次逼近型ADC、Σ-Δ調製型ADC、R-2R DAC、電流舵DAC等。我們將分析其關鍵性能指標，如分辨率、采樣率、綫性度、噪聲等。第四部分：芯片製造工藝與可靠性本部分將為讀者提供集成電路設計背後的製造工藝基礎，以及保障芯片可靠性的重要知識。我們將簡要介紹半導體材料（如矽、砷化鎵）的性質，以及晶圓製造的基本流程，包括光刻、蝕刻、摻雜、薄膜沉積等關鍵工藝步驟。我們將探討不同工藝節點（如nm工藝）對器件性能和設計的影響。晶體管模型（如BSIM模型）是進行精確電路仿真的基礎。本部分將介紹晶體管模型的概念，以及模型參數提取在設計中的重要性。芯片的可靠性是保障産品長期穩定運行的關鍵。我們將討論集成電路的可靠性問題，包括靜電放電（ESD）、電遷移（Electromigration）、熱應力（Thermal Stress）、化學腐蝕等。我們將介紹設計中常用的可靠性設計規則和防護措施。第五部分：EDA工具的使用與實踐本部分將引導讀者熟悉現代集成電路設計的EDA工具鏈。我們將介紹主流EDA工具的整體架構和功能，涵蓋原理圖輸入、仿真、邏輯綜閤、布局布綫、時序分析、版圖設計等各個環節。通過實例演示，讀者將學會如何使用仿真工具（如ModelSim, VCS）來驗證HDL代碼的功能。我們將介紹邏輯綜閤工具（如Synopsys Design Compiler, Cadence Genus）的使用，學習如何導入HDL代碼，設置約束，生成門級網錶。布局布綫工具（如Cadence Innovus, Synopsys IC Compiler）的介紹將涵蓋標準單元放置、時鍾樹綜閤、布綫等關鍵步驟。此外，我們還將介紹版圖設計工具（如Cadence Virtuoso, Synopsys L-Edit）的基本操作，以及DRC（設計規則檢查）、LVS（版圖與原理圖一緻性檢查）等物理驗證流程。結論與展望本書的最後，我們將對集成電路設計領域的最新發展趨勢進行展望，包括先進的封裝技術、異構集成、人工智能在EDA中的應用、以及RISC-V等開源指令集架構的興起。我們鼓勵讀者將所學知識應用於實際項目，不斷探索和創新，為集成電路産業的發展貢獻力量。本書內容豐富，循序漸進，理論與實踐相結閤，旨在為讀者提供一個全麵、深入的集成電路設計學習平颱。通過學習本書，讀者將能夠掌握集成電路設計的核心技能，為未來的學習和職業發展奠定堅實的基礎。

用戶評價

評分☆☆☆☆☆

這本書的深度和廣度著實讓我吃瞭一驚，原本以為隻是本入門級的教材，沒想到它在內容的組織上如此有條理，而且講解的深度也遠超我的預期。在基礎概念建立穩固之後，這本書並沒有停滯不前，而是循序漸進地深入到各種電路分析方法。我尤其喜歡它在講解節點電壓法和網孔電流法時的處理方式。作者沒有僅僅列齣公式，而是花瞭大量篇幅解釋這些方法背後的邏輯和思考過程，為什麼這樣設“節點”，為什麼這樣定義“網孔”，每一步操作的意義是什麼。他還會用一些經典的電路實例來演示這兩種方法的應用，並且會對比分析不同方法在解決同一問題時的優劣，這對於我這種希望理解“為什麼”而不是僅僅記住“怎麼做”的學生來說，簡直是福音。此外，書中還涉及到瞭疊加定理、戴維寜定理和諾頓定理等重要的分析工具，這些內容對於理解復雜電路的簡化和分析至關重要，作者在講解這些定理時，同樣注重理論與實踐的結閤，提供瞭大量可供練習的題目，讓我能夠及時檢驗自己的學習成果。

評分☆☆☆☆☆

我是一名正在為考研做準備的學生，選擇這本《電路原理教程》純粹是齣於對內容可靠性的考量。我的導師曾經推薦過這套係列教材，並強調瞭其嚴謹性和全麵性。在學習過程中，我確實感受到瞭這一點。這本書在理論推導上非常紮實，每一個公式的得齣都有清晰的邏輯鏈條，不會有含糊不清的地方。我曾經在其他地方遇到過一些關於“暫態分析”的睏惑，但在閱讀這本書的章節時，作者將不同階電路的暫態響應，例如RLC電路的零輸入響應和零狀態響應，進行瞭非常細緻的剖析。他不僅從數學模型的角度進行瞭推導，還結閤瞭物理意義進行解釋，例如電感器和電容器在電路中的儲能和釋能過程，是如何影響電流和電壓隨時間變化的。書中還引入瞭拉普拉斯變換等高等數學工具來簡化暫態分析，並給齣瞭具體的應用示例，這對我理解和掌握復雜的動態電路行為起到瞭決定性的作用。可以說，這本書為我深入理解電路的動態特性打下瞭堅實的基礎，對於我後續深入學習更高級的電路理論非常有幫助。

評分☆☆☆☆☆

我是一名電子信息工程專業的本科生，第一次接觸電路原理課程時，感覺無從下手，很多概念都像天書一樣。我的任課老師推薦瞭這本《電路原理教程》，一開始我還擔心它會不會太枯燥，但事實證明我的擔憂是多餘的。這本書最大的特點就是它的“引導性”。它會巧妙地將復雜的概念分解成易於理解的小塊，並且在講解過程中，總是會適時地引入一些曆史背景或者實際應用，讓學習過程變得更有趣。我特彆喜歡它在講解“電容”和“電感”的章節，作者通過生動的比喻，例如電容像一個小水庫，電感像一個鏇轉的飛輪，來解釋它們在電路中的儲能和延遲作用。這種方式讓我能夠直觀地理解這些元件的物理含義，而不是死記硬背公式。此外，書中的習題設計也非常用心，從簡單的概念題到復雜的綜閤題，循序漸進，能夠有效地鞏固和檢驗學習效果。對於像我這樣初學者來說，這本書就像一位耐心細緻的老師，一步步地引導我走進瞭奇妙的電路世界。

評分☆☆☆☆☆

我是一個在職工程師，工作幾年後，發現自己在某些基礎理論知識上存在一些欠缺，特彆是在處理一些非綫性電路和交流電路的功率分析時，總感覺不夠得心應手。於是我翻閱瞭一些經典的電路教材，最終選擇瞭這本《電路原理教程》。我最欣賞的是它對交流電路的深入探討。書中關於正弦穩態分析的部分，講解得非常透徹。它不僅介紹瞭相量法，還詳細闡述瞭阻抗和導納的概念，以及它們在幅度和相位上的意義。令我印象深刻的是，書中對有功功率、無功功率和視在功率的區分和計算進行瞭詳細的講解，並且通過實際的電力係統案例，說明瞭功率因數的重要性以及如何進行功率因數校正。此外，對於非綫性電路部分，雖然篇幅不多，但作者也給齣瞭一些初步的介紹，例如諧波的概念以及失真的産生原因，這為我理解更復雜的電子設備工作原理提供瞭啓示。這本書雖然名為“教程”，但其內容深度和廣度，對於有一定工程基礎的讀者來說，同樣具有很高的參考價值。

評分☆☆☆☆☆

初次接觸這本《電路原理教程》純屬偶然，當時在圖書館裏漫無目的地翻閱，被它樸實無華的書名吸引。我一直對電子世界充滿好奇，但又總覺得電路這東西高深莫測，像是一道難以逾越的鴻溝。拿到這本書，我本想著先隨意翻翻，瞭解個大概，沒想到卻一頭紮瞭進去。這本書的開篇並沒有上來就拋齣復雜的公式和定理，而是用一種非常親切的方式，從最基礎的概念講起，比如電壓、電流、電阻這三個最核心的元素。作者沒有迴避它們的抽象性，但卻用瞭很多貼近生活的類比，像是水流、水壓、管道的阻力等等，讓我這個完全的“小白”也能迅速抓住核心要點。更讓我驚喜的是，它在講解每一個概念時，都會配以清晰的插圖，這些圖畫的邏輯性非常強，能夠直觀地展示電流的流嚮、電位的變化，甚至是一些抽象的電路模型，都能通過圖形化的方式變得生動起來。我花瞭整整一個下午，就沉浸在這些基礎知識中，感覺自己仿佛打開瞭新世界的大門，對電子的奇妙旅程充滿瞭期待。