電子電路與係統基礎/清華大學電子工程係核心課係列教材 pdf epub mobi txt 電子書下載 2025

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李國林著

圖書標籤:

電子電路
電路係統
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清華大學
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基礎知識
電路分析

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齣版社：清華大學齣版社

ISBN：9787302468752

版次：1

商品編碼：12242970

包裝：平裝

叢書名：清華大學電子工程係核心課係列教材

開本：16開

齣版時間：2017-09-01

用紙：膠版紙

頁數：1029

字數：1709000

正文語種：中文

具體描述

編輯推薦

為瞭解決膨脹的知識量與有限的學製之間的矛盾，提高教學效率和質量，培養拔尖型創新人纔，清華大學電子工程係進行瞭全麵的教學改革。在梳理齣電子信息科學與技術知識構架的基礎上，構建起瞭全新的課程體係。本書是清華大學電子工程係核心課係列教材之一，由清華大學副校長王希勤教授作序推薦。
本課程是首次將“電路原理”“模擬電路”“通信電路”“數字電路”及場路整閤一體的新電路原理課程。課程以電路抽象為主乾，把包括放大器、濾波器、振蕩器、數字門電路及存儲器、能量轉換電路等諸多基本單元電路掛靠在綫性電阻電路、非綫性電阻電路、一階動態電路、二階動態電路四個分支上。讀者通過本課程學習可在更高層麵上理解、分析和設計電路。
（1）將晶體管歸類於非綫性電阻，使得模擬電路、通信電路課程內容可融閤於電路原理新框架中，並增加瞭對有源、無源、穩定性等內容的討論。
（2）將器件、單元電路、係統統一為單端口或多端口網絡，以網絡參量整閤綫性電路，以非綫性的綫性化處理整閤非綫性電路，以電路抽象為主乾，以電路分析方法的展開為明綫，以基本元件、受控源、負阻、開關的應用為暗綫，將多門電路課程內容有機融閤於一體。
（3）在新框架下重新排布和解讀相關電路定律、定理和電路工作原理。

內容簡介

本課程是對原“電路原理”“模擬電路”“通信電路”和“數字電路”等課程重構形成的新電路原理課程，體係架構為一條主乾四個分支。電路抽象為主乾，包括端口或支路抽象下的電路基本定律、定理，電路方程列寫方法和電路基本分析方法，開關抽象、數字邏輯、CMOS門電路，有源、無源等。四個分支為綫性電阻電路，包括電阻分壓、電橋、衰減電路，理想變壓、迴鏇、環行器，理想受控源、負阻、負反饋放大器，噪聲、阻抗、傳輸等；非綫性電阻電路，包括二極管、晶體管，反相器、電流鏡、差分對、乘法器，CE、CB、CC組態和cascode結構，運放電路及其正負反饋應用，ADC、DAC，非綫性失真，綫性化處理方法等；一階動態電路，包括一階RC、RL濾波器時頻分析，半波整流器、張弛振蕩器，開關電容，延時、帶寬等；二階動態電路，包括二階RLC濾波器時頻分析，阻抗匹配與變換電路，高頻放大器，正弦波振蕩器，DC-AC，DC-DC，諧振、匹配等。

作者簡介

李國林，清華大學電子工程係副教授。於1993年、2002年獲得清華大學電子工程係電磁場與微波技術專業學士、碩士和博士學位。2002年入職清華大學電子工程係電路與係統研究所至今，主要從事電路與係統、電子醫療、人機交互等方麵的研究工作。2003年至今，本科生專業基礎課程“通信電路”主講教師之一，該課程於2009年、2010年分獲清華大學、北京市和國傢精品課稱號。2011年至今，教改課程本科生專業核心課“電子電路與係統基礎”課程負責人和主講教師，2014年獲清華大學第5屆“清韻燭光我*喜愛的教師”稱號。

第1章緒論1
1.1電路及其功用1
1.2電子係統構成與功能單元電路4
1.3課程內容及課程要求14
1.4習題20
第2章電阻與電源22
2.1基本電量22
2.2係統概念30
2.3端口抽象與網絡33
2.4理想電源和理想電阻41
2.5各種形式的電阻54
2.6各種形式的電源70
2.7習題78
第3章電路基本定律和基本定理85
3.1電路方程列寫的基本方法86
3.2降低方程規模的電路方程列寫方法93
3.3降低分析復雜度的等效電路法102
3.4單端口綫性網絡的等效電路109
3.5對偶關係118
3.6綫性受控源121
3.7綫性阻性二端口網絡的等效電路134
3.8二端口網絡的連接158
3.9係統傳函163
3.10網絡分類171
3.11典型綫性阻性網絡及其應用189
3.12列寫電路方程的例子218
3.13習題223
第4章非綫性電阻電路237
4.1數值法：牛頓�怖�夫遜迭代法238
4.2分段綫性化之單端口非綫性電阻：二極管電路246
4.3分段綫性化之二端口非綫性電阻：反相器和電流鏡267
4.4局部綫性化之單端口非綫性電阻：負阻放大器324
4.5局部綫性化之二端口非綫性電阻：晶體管放大器339
4.6解析法：差分對放大器368
4.7741運算放大器內部電路直流分析和交流分析393
4.8習題404
第5章運算放大器422
5.1電壓轉移特性麯綫的分段摺綫化模型423
5.2運放負反饋綫性應用430
5.3運放非綫性應用452
5.4習題465
第6章電路抽象475
6.1電路抽象原則475
6.2從場到路的抽象482
6.3數字抽象517
6.4習題523
第7章數字邏輯電路524
7.1組閤邏輯電路525
7.2時序邏輯電路550
7.3習題567
第8章電容和電感576
8.1電容和電感的特性577
8.2時域分析：數值法和狀態轉移相圖597
8.3頻域分析：嚮量法分析619
8.4習題652
第9章一階動態電路661
9.1一階動態電路的狀態方程661
9.2綫性時不變一階動態電路時頻分析662
9.3非綫性一階動態電路之分段綫性化分析716
9.4習題738
第10章二階動態電路751
10.1綫性時不變二階動態電路時域分析753
10.2二階濾波器的時頻分析780
10.3阻抗匹配與變換電路808
10.4二階非綫性動態電路之局部綫性化：高頻放大及其穩定性分析844
10.5二階非綫性動態電路之準綫性化：正弦波振蕩器分析856
10.6二階非綫性動態電路之分段綫性化： DC�睞C，DC�睤C電路分析905
10.7習題916
附錄A938
參考文獻1028
第1章緒論
1.1電路及其功用
1.1.1電路定義
1.1.2電路功用
1. 對電能量進行處理
2. 對電信息進行處理
1.2電子係統構成與功能單元電路
1.2.1電子信息係統構成
1.2.2完成遠距離信息傳遞的射頻通信係統例
1. 需求分析
2. 係統框架
1.2.3基本功能單元電路
1. 放大器
2. 濾波器
3. 調製器和解調器
4. 振蕩器
5. 模數轉換器和數模轉換器
6. 存儲器
7. 數字信號處理器
8. 整流器
9. 穩壓器
10. 逆變器
11. 變壓器
1.3課程內容及課程要求
1.3.1內容安排
1.3.2課程體係和目標要求
1. 體係框架
2. 目標要求
1.4習題
第2章電阻與電源
2.1基本電量
2.1.1電流
1. 帶電粒子運動形成電流
2. 電流描述
3. 電流參考方嚮
4. 直流和交流
2.1.2電動勢
1. 電動勢驅動電荷運動
2. 電源提供能量或信號
2.1.3電壓
1. 電壓是對電場能量的描述
2. 電壓參考方嚮
3. 電位與參考地
4. 電壓與電動勢
2.1.4功率
2.2係統概念
2.2.1電路係統
2.2.2係統屬性
1. 綫性與非綫性
2. 時變與時不變
3. 記憶與無記憶
2.3端口抽象與網絡
2.3.1端口
1. 端口條件
2. 單端口網絡與多端口網絡
3. 端口描述方程形式
2.3.2端口連接
1. 串聯
2. 並聯
3. 對接
2.3.3有源網絡與無源網絡
2.4理想電源和理想電阻
2.4.1理想電壓源
1. 電路符號
2. 源關聯參考方嚮與圖解法
3. 恒壓源伏安特性麯綫
2.4.2理想電流源
1. 恒流源電路符號和伏安特性麯綫
2. 時變與時不變
2.4.3理想綫性時不變電阻
1. 電阻器件與電阻元件
2. 歐姆定律
3. 功率與有效值
4. 電導
2.4.4綫性內阻電源
1. 戴維南電壓源
2. 諾頓電流源
3. 等效電路
4. 額定功率：最大功率傳輸匹配
2.5各種形式的電阻
2.5.1短路和開路
1. 短路
2. 開路
3. 電路屬性
2.5.2開關
1. 單端口
2. 二端口
3. 基本應用
2.5.3PN結二極管
1. 伏安特性
2. 理想整流模型
3. 二極管半波整流電路圖解法分析
2.5.4N型和S型負阻二極管
1. N型負阻： 0/1狀態存儲器
2. S型負阻：有記憶的開關
2.5.5晶體管：二端口非綫性電阻
1. NMOSFET電路符號及其伏安特性
2. NMOSFET反相電路分析：圖解法和解析法
3. 對解的解析：邏輯求非與反相放大
4. 其他類型的晶體管
2.5.6等效電阻
2.6各種形式的電源
2.6.1交流發電機
2.6.2直流電池
1. 化學電池
2. 太陽能電池
3. 綫性化內阻抽象
4. 電源額定功率
2.6.3傳感器等效信號源
1. 光電二極管
2. 接收天綫
3. 信號無失真
2.6.4信號發生器
2.6.5噪聲源
1. 電阻熱噪聲
2. 信噪比
2.7習題

精彩書摘

　　第5章運算放大器
　　運算放大器(Operational Amplifier，OPA)是一種具有特殊性質的電壓放大器。我們可以通過恰當地選擇OPA的外圍連接器件，構造齣各種各樣的運算單元，包括放大器、振蕩器、觸發器、比較器、加法/減法器、積分/微分器、對數/指數運算等，其運放名稱亦源於此，它是模擬集成電路應用最廣泛的單元電路。運算放大器在1947年被命名，1968年仙童公司推齣μA741，通過添加一個30pF補償電容替代外部補償，使得它穩定可靠而成為之後運算放大器設計的一個參照標準。
　　運算放大器的特殊性體現在該電壓放大器具有足夠高的電壓增益(如741運放，電壓增益典型值為20萬倍)，足夠高的輸入電阻(2MΩ)和足夠小的輸齣電阻(75Ω)，尤其是高電壓增益，使得它在負反饋綫性應用中，具有足夠高的環路增益，很容易形成深度負反饋，故而整個電路的放大性能幾乎完全由負反饋電阻網絡決定：當負反饋電阻網絡和運放為串串連接關係時，總網絡呈現齣接近理想的壓控流源特性，相應地，並並連接關係形成接近理想的流控壓源特性，串並連接關係形成接近理想的壓控壓源特性，並串連接關係形成接近理想的流控流源特性。正是負反饋連接的運放具有接近理想受控源特性，從而運放的諸多負反饋結構以強大的運算能力和級聯驅動能力麵目呈現。
　　固然可以采用二端口網絡在不同連接關係下對應網絡參量相加這一規範方法對負反饋進行分析，但是考慮到運放具有的極高電壓增益導緻的極深負反饋，故而隻要確保運放工作在綫性區，運放的負反饋應用分析就可以進一步抽象齣更加簡單的黃金分析法則： “虛短”和“虛斷”。虛短源於將運放電壓高增益極緻化為無窮大，故而輸入差分電壓為零，同相輸入端和反相輸入端電壓相等猶如短接；虛斷則源於將大的輸入電阻極緻化為無窮大，故而兩個輸入端電流為零，猶如斷路；同時將小輸齣電阻極緻化為零電阻，那麼運放負反饋綫性應用分析時不必過多顧忌外接負載大小，因為零輸齣電阻的電壓源具有無限驅動能力。正是這三個極緻化抽象，使得運放負反饋綫性分析變得極度簡化。虛短、虛斷是運放電路抽象精髓的體現，同學應把握這種極緻化抽象實現的簡化分析，但牢記黃金法則應用的限定性條件是確保運放工作於綫性區。
　　除瞭綫性器件負反饋網絡使得運放負反饋應用閉環係統整體呈現綫性網絡特性之外，運放還有很多非綫性應用，包括非綫性負反饋應用、開環應用和正反饋應用，這些電路從整體外端口看都呈現齣強烈的非綫性特性。
　　本章首先由運放的外端口電壓轉移特性麯綫的分段摺綫化電路模型入手，之後重點考察工作在綫性區運放的負反饋綫性應用，多采用虛短、虛斷進行簡化分析，最後討論運放的非綫性應用。
　　5.1電壓轉移特性麯綫的分段摺綫化模型
　　5.1.1運放二端口網絡封裝與外端口特性
　　第4章4.7節對741運算放大器的內部電路工作進行瞭簡要說明：圖4.7.1給齣瞭741運放內部的晶體管連接關係，圖4.7.5(a)給齣瞭運放的三級放大級聯結構的各級等效電路，圖4.7.5(b)給齣瞭運放的外端口等效電路，這兩個等效電路都是綫性化電路模型，它們的有源性來自直流偏置電壓源的供能(見3.6.3節)。
　　下麵考察實際運放的外端口特性，這個外端口特性包含瞭直流偏置電壓源的供能，如圖5.1.1所示。741運放有7個對外端點，其中vip是同相輸入(noninverting input)端點，vin是反相輸入(inverting input)端點，vo是輸齣端點。圖4.7.1中的R1、R2兩個電阻的兩個上端點連齣芯片外部，這兩個外端點可以連接一個電位器，調節電位器則相當於調節R1、R2兩個電阻的阻值，使得運放輸入級等效電橋平衡，確保當輸入vid=vip-vin=0時，vo=0，即調零電路使得運放二端口網絡戴維南等效中輸入端口的等效獨立源被外加補償置零，因而這兩個端點被稱為調零端，實現失調調零(offset null)。所謂失調(offset)，就是vid=0時，vo≠0，它是由運放內部電路差分輸入級兩條支路晶體管電路的不平衡導緻的，見4.6.2節分析。調零電路則是通過外在不對稱抵償或平衡內部不對稱。
　　……

前言/序言

　　電路作為信息係統的物理層支撐滲透到瞭人類生活的方方麵麵，電路知識成為理工科大學生的基本素養。由於其極為重要的曆史地位，在發展過程中形成瞭多門在電子信息類專業課程中占據很大比重的電路課程。但是隨著計算機技術、通信技術和網絡技術的發展，電子信息類專業學生需要掌握的各類知識和技能呈現高速擴張態勢，尤其是頂層的信號處理和數據挖掘需求旺盛，但是學生仍然不得不花費大量的課時修全電路相關課程以掌握作為基本素養的底層電路知識，這顯然不適宜於當前高校電子信息類專業的全麵均衡發展，因而有必要對現有的多門電路課程重新構架，形成一門全新的電路原理課程，在有限的課時內全麵把握電路的核心精髓。
　　除瞭電路課程外，整個電子信息類專業本科教學的各門課程也存在著各種各樣的原因期望課程內容的改革變動，但本科課程之間的高度關聯導緻牽一發而動全身，各科教師有心對課程內容進行整閤卻不敢有太大的動作。清華大學電子工程係關注到這個問題的存在，於2007年啓動瞭本科生課程教學改革，在王希勤、黃翊東兩位主任的直接領導下，在各方反復調研的基礎上，於2009年整理齣瞭電子信息科學知識圖七層結構，並基於七層結構構建瞭一個新的本科課程體係，包括10門必修的核心課程、24門限選的專業限選課程、36門自由選修的專業選修課程和40門各類實驗課程，除瞭10門核心課外，其他專業課仍在緩慢持續擴張中。電路位於電子信息科學知識圖七層結構的第二層，基於該層的電路核心課最終被定名為“電子電路與係統基礎”（簡稱“電路基礎”），用於取代原課程體係中的多門必修電路課程，包括“電路原理”“模擬電路”“通信電路”，以及“數字電路”中的晶體管門級電路部分，是10門核心課中改革力度最大的一門課程。“數字電路”中的邏輯級部分和“微機原理”被閤並為核心課“數字邏輯與處理器基礎”。在新課程體係中，“電路原理”課程被“電路基礎”核心課完全取代，而其他4門和電路直接相關的課程則分彆更名進化為“模擬電路原理”“通信電路原理”“數字係統設計”和“現代計算機體係架構”，作為專業限選課供對電路專業感興趣的學生選修，以使學生更加深入地掌握電路與係統相關專業知識。
　　集成電路設計是當前電路設計的頂層核心需求，大學應該培養在掌握電路核心知識基礎上具有較高電路素養的集成電路設計專業人纔。由於集成電路設計和製作有一個相對較高的門檻，因而最終進入電路專業深造的學生將是一個小的群體，故而改革啓動時我們就已經預期新課程體係建成後，電路類相關專業限選課較原體係作為必修課時其選修人數將會大幅縮水，教改推進數年來的教學實踐也確認瞭電路限選課課堂規模大體僅是原規模的十五分之一。因而在建設“電路基礎”核心課時，我考慮的主要問題是如何打破原“電路原理”“模擬電路”“通信電路”和“數字電路”課程各自相對獨立的知識體係框架，進而構建齣一個新的體係架構將這些課程中的核心電路知識融為一體，通過這一門所有電子係本科學生必修的電路核心課程的學習，使得電子係本科生具有電路的最基本素養： ①電路基本定律和基本定理的掌握； ②電路抽象工程思維方式的培育； ③基本電路器件、基本單元電路工作原理的把握； ④電路相關基本概念的建立。
　　2010年7月我全麵接手負責“電路基礎”課程的改革。首先確認這門課需要分設在兩學期授課，原因是相關概念較多，在一學期授課信息量過大，學生將無法接受，課程教學容易變成夾生飯。其次就是如何劃分兩學期的課程內容。我通篇翻閱瞭大量的現有的相關課程教材，基於我近8年“通信電路”授課經驗和多年來電路設計經驗所建立的對電路的基本認識，將兩學期的課程劃分為可用代數方程描述的電阻電路（大一下春季學期）和需用微分方程描述的動態電路（大二上鞦季學期）兩部分。在規劃具體授課內容時，考慮到先簡單後復雜的推進次序，進而把內容規劃為綫性電阻電路、非綫性電阻電路、綫性動態電路和非綫性動態電路4部分。在2011年開始的27人小班試講中，我大體按照這個設想，將多門電路課程內容全部打散後重新整閤串講。係裏同時配備攝像師全程錄像，並將錄像錄音資料交給上課學生，轉為文字資料交給我，便於新課程講義整理工作的開展。由於課程安排在大一下和大二上，“信號與係統”課程安排在大二下，但“模擬電路”“通信電路”課程的部分內容又需要“信號與係統”的相關知識支撐，因而實際授課時，還補充瞭部分“信號與係統”課程相關內容，同時還有少量器件、電磁場相關基礎知識，因而小班試講課程內容量十分龐大。在此之前我隻講過“通信電路”課程，事實上我也是藉著這個機會，希望能夠將所有電路相關課程全部串講一遍，以充分理解它們之間到底是如何關聯的。第一年小班試講時，理論課和實驗課全部由我負責，我直接占用瞭實驗課時用於授課，實驗另行安排其他時間做，又應同學要求開設瞭習題課，通過各種手段爭取瞭足夠多的授課時間，使得我能夠將我設想的所有關聯課程內容全部過瞭一遍。這次全麵串講對我全麵把握各門電路課程之間的關聯起到瞭至關重要的作用，因而這裏首先感謝陪伴我這一年的無01班全體同學、助教宋紅艷同學和攝像師龔穎。
　　電子係課改整體規劃要求2011級學生全麵進入新課程體係，因而2012年“電路基礎”課程對2011級大一學生實施大班推廣，我把前一年的錄音文字資料按課件順序逐頁整理作為第一版講義發給同學，由於時間緊張等原因，課程仍然按照前一年的進度授課，學生和教師壓力都較大。在2012年暑期進行的電路課程改革例行研討會上，為瞭迴復各位老師對我將晶體管歸類為電阻、課程按電阻電路和動態電路劃分等認識及實際操作方麵的疑慮，我提供瞭一張圖，這張圖是我對多門課程內容之間關聯的理解，即多門電路課程內容可大體劃分為基本元件和單元電路兩個大層次，在這兩個大層次之間，多門課程內容的關聯集中在電阻電路部分的“受控源”“負阻（正反饋、雙穩）”“開關”等幾個衍生元件上，充分理解這些衍生元件有助於實現各門電路課程內容的全麵融閤。除瞭我自己基本厘清各門課程內部關聯之外，給我足夠信心支撐的另外一個外援是2012年國慶節期間我在學校圖書館翻看到蔡少棠先生的linear and nonlinear circuits一書，他的電阻電路加動態電路的整體結構完全契閤我對電路的整體認識。這本教材是1987年齣版的，其前言錶明該教材是為大三學生準備的電路入門之後的後續課程，然而之前我從來就沒有關注過這本教材，它也從未流行過。我分析瞭造成這本教材被埋沒的可能原因，我個人認為這本教材過於注重非綫性但其列舉的非綫性卻是人為構造而實際器件的非綫性討論太少，過於注重電路的數學理論及計算機仿真應用下的電路拓撲分析，使得這本教材的受眾是小眾而非大眾，換句話說它不太實用。由於這本教材的整體結構完全契閤我對電路的基本認識，因而在國慶節放假期間研讀這本教材時，我之前積纍的對電路的認識一下就落實瞭下來，新課程內容的一個主乾四個分支的基本架構至此完全成形，我之後的工作重點考慮的將是在安排新課程具體內容時應避免該教材存在的問題，使得同學能夠接受新體係框架和對電路核心內容的重新安排。2012年鞦季大班授課期間，我與高文煥老師、劉潤生老師、魏琦博士等交流瞭我對新課程體係的規劃以及我已著手編寫的按新體係框架展開的第二版講義內容。
　　2013年第二版講義按新體係框架全麵展開。新體係中，晶體管被歸類於二端口非綫性電阻，這打開瞭將模擬電路、通信電路課程內容全麵融入電路原理框架的大門。新框架中，器件、單元電路、係統被統一為單端口或多端口網絡，電路定律、定理和電路工作原理分析被重新排布和解讀，打破瞭原課程體係對低頻/高頻、模擬/數字、綫性/非綫性的人為隔離。
　　（1）一條主乾四個分支的架構。以電路抽象為主乾，以綫性電阻電路、非綫性電阻電路、一階動態電路、二階動態電路為四個分支。電路抽象主乾包括四個基本元件（歐姆定律）、基本電路定律（基爾霍夫定律）、基本電路定理（戴維南定理、疊加定理、替代定理等）和基本分析方法。綫性電阻電路是由綫性代數方程描述的電路，要求把握的是綫性傳遞關係、輸入電阻、輸齣電阻、功率傳輸等概念，典型單元電路如分壓器、分流器、電阻衰減器、理想變壓器、理想迴鏇器等，其數學分析簡而言之就是實矩陣分析，其簡化分析多用疊加定理和戴維南定理。非綫性電阻電路是由非綫性代數方程描述的電路，要求把握的是有源性來源、能量轉換、放大、反饋等概念，典型單元電路如二極管整流電路、穩壓電路、晶體管放大電路等，多采用綫性化分析方法以簡化對非綫性的分析，包括分段綫性化和局部綫性化。一階動態電路是隻包含一個動態元件如一個電容或一個電感的電路，要求把握的是電容充放電、電感充放磁、能量轉儲過程中的電荷守恒、能量守恒以及相應的延時、相移、濾波、微分、積分、電荷轉移等特性，典型單元電路有積分器、一階濾波器、開關電容電路、張弛振蕩器等；二階動態電路是包括兩個獨立動態元件的電路，要求把握的是諧振、濾波、阻抗變換、振蕩、穩定性等概念，典型單元電路有晶體管高頻小信號放大器、正弦波振蕩器、DC�睤C轉換電路等。這裏，眾多的單元電路，包括整流器、逆變器、穩壓器、放大器、濾波器、振蕩器、AD/DA轉換器、存儲器等，均自然掛在四個分支上。
　　（2）各個分支內容的展開以電路分析方法為明綫脈絡，以基本元件、受控源、負阻、開關為暗綫關節，用網絡參量整閤綫性電路，用非綫性的綫性化處理方法整閤非綫性電路，實現瞭電路課程內容的全麵融閤。綫性電阻電路因其最為簡單而作為推齣電路基本定律、基本定理的例子，兩者同時展開，將各種電路方程列寫方法和電路基本定理（尤其是戴維南定理）視為降低分析復雜度的基本方法，並將戴維南定理以網絡參量形式推廣到對多端口綫性網絡的錶徵。非綫性電阻電路則以非綫性的綫性化方法為主綫，用分段摺綫法考察二極管相關電路和晶體管反相器、電流鏡電路，用局部綫性化方法考察放大器電路。引入負反饋提高係統性能，如穩定直流工作點、穩定放大增益、實現接近理想的受控源等；引入正反饋實現負阻器件、滯迴特性或記憶功能。一階動態電路則以一階綫性時不變RC電路為核心展開，通過對一階常係數微分方程的解析考察充放電、充放磁導緻的延時特性，進而考察一階濾波器的濾波、移相特性，對一階非綫性電路則采用分段摺綫法分析，以分段綫性電阻對電容的充放電考察整流電路、張弛振蕩電路等。一階電路要求熟練應用三要素法。二階動態電路以二階綫性時不變RLC諧振電路為核心，通過對二階常係數微分方程的解析考察諧振和阻尼特性，進而考察二階濾波器的時頻對應關係和LC電路實現的阻抗變換功能；對二階非綫性動態電路，用局部綫性化方法分析高頻小信號放大器高頻功率增益及其穩定性，用準綫性化方法分析正弦波振蕩器振蕩條件，用分段綫性化方法考察DC�睞C和DC�睤C電路的能量轉換機製。二階電路要求在時域熟練應用五要素法，在頻域熟練應用嚮量法。
　　（3）新“電路基礎”課程和原“電路原理”課程對比，並重綫性和非綫性，單端口和二端口，無源RLC電路和有源晶體管電路。同時將組閤邏輯電路對應電阻電路，時序邏輯電路對應動態電路，以開關、雙穩（負阻）為紐帶，實現模擬電路和數字電路的自然過渡。課程內容中同時適當引入數值法，如非綫性代數方程求解的牛頓�怖�夫遜迭代法，微分方程求解的歐拉法，便於和現代計算機數值計算相結閤，同時通過數值法討論引入微分電阻、狀態轉移等概念，以便於後續內容的進一步展開。課程內容適當引入係統級概念，如綫性與非綫性，噪聲與失真，正負反饋等，便於和實際應用背景相結閤。除瞭功能實現外，電路性能方麵也略有涉及。
　　（4）為瞭有效融閤相關課程內容於一體並有所闡發，有一些概念需要重點考察甚至全新定義，有一些電路則需要重新解讀。例如，為瞭解決將晶體管歸類為電阻後晶體管電路是無源網絡還是有源網絡的疑問，本書對有源和無源進行瞭特彆闡述；晶體管歸類為電阻後，用電橋觀點解讀差分放大器以闡述其差模放大共模抑製就是一種自然而然的選擇。用網絡參量描述放大器，考察負反饋放大器時則需引入單嚮網絡和雙嚮網絡的概念，以及雙嚮網絡被視為單嚮網絡的單嚮化條件；這些新概念順理成章地被用來解釋晶體管CB組態電流緩衝應用、CC組態電壓緩衝應用模型的適用性條件。進而在明確隻有雙嚮網絡纔能用於實現阻抗變換後，特徵阻抗的定義使得對純電抗網絡的匹配設計有瞭一個基本抓手，如教材根據對特徵阻抗的分析首次給齣瞭雙諧振匹配網絡的設計公式等。在新體係中，電路基本定律和基本定理以復雜問題簡單化為綫索而重新排布和重新解讀，重點理解和把握的是針對綫性網絡簡化分析的戴維南定理和諾頓定理，並將網絡參量解讀為多端口網絡的戴維南等效或諾頓等效內阻或內導，從而實現瞭多端口綫性網絡和單端口綫性網絡的統一錶述。戴維南�纔刀俚刃Р喚霰淮擁ザ絲諭乒愕蕉嘍絲塚�更進一步還從電阻網絡推廣到對動態元件的時域錶述中，如電容初始電壓和電感初始電流的戴維南源或諾頓源等效，使得存在多電容連接的純容網絡或多電感連接的純感網絡參與的電路網絡的時域分析變得簡明扼要；而純容、純感網絡連通時産生的衝激電流和衝激電壓則被解讀為能量的瞬間釋放，從而解釋瞭此類電路分析中能量丟失的問題，這些解讀簡化瞭相關電路的時域分析。新體係中負阻是重要的核心器件之一，在解讀正反饋、狀態存儲、張弛振蕩、正弦振蕩、放大器穩定性時，諸多電路概念均被統一關聯在一個負阻視角下。上麵所舉例子並非本書中新解讀的全部，讀者尤其是有多年授課經驗的老師在閱讀本書時，會發現很多諸如此類與其他傳統教材不一樣的說法或傳統教材中完全沒有的說法，這些新說法基本上都是在新體係框架下對電路重新解讀或統一認識的錶述。教材中還有一些內容當屬首次發錶，如五要素法、雙諧振迴路設計公式、BJT混閤π模型的雙共軛匹配與穩定性分析等。
　　由於新體係是站在一個統一的視角下對諸多電路進行分析，使學生對電路概念的把握站到瞭更高的層次上。新體係內容排布脈絡層次比較清晰，雖然學生評教普遍對課程內容多、教學進度快有所抱怨，但學生在本課程學習結束後獲得的不僅是統一視角下的電路知識，更重要的是一種工程思維方法的建立，在數學和物理之間自在轉換的喜悅。2013年新體係推齣至今，本課程的教學工作已經連續4年學生評教高居全校Top 5%，我本人也於2014年被學生推評並獲得“清華大學第5屆清韻燭光我最喜愛的教師”稱號。
　　新體係成形後，又經過3年的教學積澱，2016年齣版的第三版講義修訂瞭2013版講義中的未說清、漏寫、錯寫的內容，同時以曆年考題為基礎，對課後練習和習題進行瞭增補。本書是對2016版講義的訂正，在同學的幫助下修改瞭其中近百處筆誤性質的錯誤，但仍然不可避免地存在著不易覺察的各類錯誤。本書內容七成是對2011年小班試講錄音材料的重新組織，因而行文中保留瞭課堂授課的口語化痕跡，有些課堂教學中的重復在行文中則略顯囉唆。由於本書屬於電路原理類課程，因而電路符號采用最直觀的符號體係，如MOSFET晶體管符號和BJT晶體管符號類同是由於它們之間具有某種可替代性，數字門電路符號捨棄瞭不夠直觀的方塊符號，本書采用的這些符號可能並不符閤國標，但我更看重的是它們的直觀性和易把握性，這對基礎教學尤為重要。讀者在閱讀和采用本書時，如果發現其他謬誤之處，請直接發Email給我（guolinli@tsinghua.edu.cn），對於明顯錯誤的地方會立即在再版中予以修正，有爭議的地方我會仔細考慮予以修訂。
　　科學技術的發展推動學校課程教學內容的修訂，電路類課程的閤並統一將是未來理工科學校電路教學的一個大趨勢，清華大學電子工程係提前瞭20年做這項工作，我有幸被選中負責這項工作。本書是清華大學電子工程係本科教學改革10年啓動6年落實的成果之一，在這裏分享給各位同仁。教材難免有比較強烈的個人風格，因我齣身微波專業，雖然課程規劃時根本就沒有考慮過把微波電路整閤進來，但微波電路課程對電路的處理仍然深刻地影響到我的選擇，如我選擇用網絡參量整閤綫性電路，並將傳輸綫的特徵阻抗定義推廣到一般二端口網絡，二端口網絡傳遞函數定義本質上是對散射參量S21參量的電壓電流重新錶述，在環行器討論中略微點齣隻有微波電路纔討論的反射概念等，一定程度上導緻本課程的數學分析味道稍重。由於顧忌推進太急導緻學生和其他院校學生的共同電路語言差異過大而不敢過度壓縮課程內容，同時因為學識有限也不能完全保證本書中對電路的重新解讀完全準確，本人對書中的錯誤負全責。目前的教材並非電路課程教改的最終版本，正式齣版本書是希望能夠拋磚引玉，吸引更多的老師參與到教學改革進程中，本書作為一個標靶和藍本供各位同仁指正其中的錯誤和不妥當之處，包括體例格式、內容安排、電路解讀和基本定義等。多年講授電路相關課程的老師都有自己對電路的理解和獨特解讀，受限於各種環境因素而不能完全展示，本書的推齣則期望能夠激發相關老師和學校的熱情，以啓動或加快各院校電路類課程改革的進程。一花獨放不是春，百花齊放春滿園，我期望不久的將來能夠看到各位老師推齣更為適當的新電路原理教材，使得理工科學生對電路知識的全麵掌握變得更加容易和富有樂趣。
　　本書共分10章，前5章以電阻電路為主，後5章以動態電路為主。由於清華大學電子工程係為本課程隻分配瞭64課時，因而本書中公式推導較多的內容在實際教學中被略去不講。對於采用本書進行教學的學校，我的建議是為本課程分配128課時，至少96課時，公式多的內容可以不講，有些內容隻需把概念或最終結論說清楚即可，有能力的同學自修相關推導，以緩解目前課程內容多、進度快對學生的壓力。第7章時序邏輯電路內容可以調整到第9章一階動態電路和第10章二階動態電路之間講授，或者隻選取其中的基本鎖存結構以雙穩器件或N型負阻形態簡單描述其存儲或記憶功能即可。
　　課程改革牽扯諸多，很多學校的老師有心無力，清華大學電子工程係在王希勤和黃翊東兩位主任的強力推動下實現瞭課改，他們承擔瞭課程內容改革之外的壓力，是課程改革最強大的後盾，各科負責人隻需關注內容上的修訂，這裏對係領導錶示特彆的感謝。清華大學電子工程係電路類課程改革不是我一個人可以完成的，先期負責人李鼕梅老師主持瞭多次研討會，定下瞭“電路原理”和“模擬電路”兩門課程內容需要閤並的主基調。在她升任係教務主任後，由於學生工作繁重，改由我主導課改工作，在課程內容安排等問題上她和我有深入的探討。電路所齣身的高文煥、劉潤生、董在望、鄭君裏等老教師十分關注課改並在各次教改研討會上積極建言，他們有著豐富的教學經驗和對教學內容的真知灼見，對課程改革提齣的寶貴意見使得本課程教學內容的變動不至於嚴重偏離預定軌道。2011級小班試講前，以高文煥老師為總顧問，武元禎、陳雅琴老師為顧問，李國林、陳雅琴、李鼕梅、雷有華、羅嶸、皇甫麗英、劉小艷、徐淑正老師指導王飛、羅華、馬自強、張超、方洋、楊迎翔、吳雪、彭亞銳同學開發瞭9個實驗用於小班實驗教學，這項工作得到瞭教學實驗室主任鄧北星和馬曉紅老師的全力配閤和支持。2011年小班試講時，劉小艷老師配閤我全麵修訂瞭實驗教學內容並帶班實驗，大班推廣後張尊僑老師、金平老師參與並再次全麵修訂瞭實驗教學內容，在三位老師的主導下，本課程的實驗教學工作得以順利進展，目前本課程的實驗教學工作主要由劉小艷、金平、孫憶楠老師負責。聞和老師參與瞭2013年的教學工作，分擔瞭部分教學壓力。在前兩年的課改教學中，聞和老師、魏琦博士和劉力源博士還參與瞭部分習題課的講解。課改期間電路所曆任所長楊華中、汪玉、劉勇攀老師對課改均大力支持，電路所各位老師在多次電路課程改革研討會上對課改給齣瞭很多好的建議，更為重要的是清華大學電子係有全國最優秀的接受能力極強的學生，這一切良好的環境纔使得教學改革得以順利推進。在此對所有參與和支持這次教學改革的老師和同學錶示最衷心的感謝。
　　在課改期間，清華大學齣版社多次舉辦全國性的研討會宣傳推動清華大學電子係的教學改革工作，這裏對責任編輯文怡的相關工作和在教材方麵的審訂工作錶示感謝。最後感謝傢人對我工作的全力支持。
　　李國林2017年7月