电路原理教程（高等学校电子信息类专业系列教材） pdf epub mobi txt 电子书下载 2025

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汪建，汪泉著

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出版社：清华大学出版社

ISBN：9787302482031

版次：1

商品编码：12240166

包装：平装

开本：16开

出版时间：2017-09-01

用纸：胶版纸

页数：525

字数：828000

正文语种：中文

具体描述

编辑推荐

　　本书是教育部高等学校电子信息类专业教学指导委员会规划教材！湖北省精品课程教材！配教学课件与学习辅导！配套教学课件（PPT），下载地址为清华大学出版社网站本书页面，配套辅导用书《电路原理教程——学习指导与习题题解》（清华大学出版社）。

内容简介

　　本书系统地介绍电路的基本原理和基本分析方法。全书共13章,内容包括电路的基本定律和电路元件,电路分析方法——等效变换法、电路方程法、运用电路定理法,含运算放大器的电阻电路,动态元件,正弦稳态分析,谐振电路与互感耦合电路,三相电路,非正弦周期性稳态电路分析,双口网络,暂态分析方法——经典分析法、复频域分析法。

　　本书从培养学生分析、解决电路问题的能力出发，通过对电路原理课程中重点、难点及解题方法的详细论述，将基本内容的叙述和学习方法的指导有机融合，例题丰富，十分便于自学。

　　本书可作为高等院校电气、电子信息类专业“电路理论”课程的教材，也可供有关科技人员参考。

作者简介

　　汪建华中科技大学电气与电子工程学院教授，现担任中国南方十省电工理论学会理事长、武汉电工理论学会理事长、湖北省电机工程学会电工理论专业委员会主任委员。担任湖北省精品课程“电路理论”课程负责人。主要研究方向为电路与系统、网络理论、电气信息检测技术、智能仪器等。近年来，作为主持人完成了科研课题二十余项；先后在各类专业期刊发表学术论文五十余篇；编写出版图书七部。所编著的《电路原理（上册）》《电路原理（下册）》《单片机原理及应用》等教材被列入“普通高等教育‘十一五’国家级规划教材”；《电路原理（上册）》及《电路原理（下册）》获华中科技大学优秀教材一等奖。

精彩书摘

　　第5章

　　CHAPTER5

　　含运算放大器的电阻电路

　　本章提要

　　运算放大器是一种多端电子器件，在工程中获得了非常广泛的应用。在电路理论中，运算放大器被视为一种基本的多端电路元件。本章介绍运算放大器的特性以及含有理想运算放大器的线性电阻电路的分析方法。

　　5.1运算放大器及其特性

　　运算放大器是一种具有较复杂结构的多端集成电路，它通常由数十个晶体管和许多电阻构成，其本质上是一种具有高放大倍数的直接耦合的放大器。由于早期主要将它用于模拟量的加法、减法、微分、积分、对数等运算，因此称之为运算放大器，也简称为“运放”。现在运算放大器的应用已远远超出了模拟量运算的范围，在各种不同功能的电路、装置中都能看到它的应用，例如广泛地使用于控制、通信、测量等领域中。人们已将运算放大器视为一种常用电路元件。

　　一、实际运算放大器及其特性

　　实际运算放大器有多个外部端钮，其中包括为保证其正常工作所需连接的外部直流电源的端钮以及为改善其性能而在外部采取一定措施的端钮。而在电路分析中人们关心的是它的外部特性，而将它看作为一种具有四个端钮的元件，其电路符号如图5��1所示。

　　图5��1运算放大器的电路符号

　　图中的三角形符号表示它为放大器。它的四个端钮是反相输入端1，同相输入端2，输出端3以及接地端4。图中的u1和u2分别为反相输入端和同相输入端的对地电压；i1和i2分别为自反相输入端和同相输入端流入运算放大器的电流；uo为输出端的对地电压。A称为运算放大器的开环放大倍数。当运算放大器工作在放大区时，其输出电压与两个输入端的电压间的关系式为

　　uo=A（u2-u1）=Aud（5��1）

　　式中ud=u2-u1，ud称为差动电压，为同相输入端电压与反相输入端电压之差，即两个输入端子间的电压。

　　图5��2运算放大器典型的

　　转移特性

　　输出电压uo与差动电压ud的关系曲线称为运放的转移特性（输入�彩涑鎏匦裕�。运算放大器典型的转移特性如图5��2所示。图中Eo称为运放的输出饱和电压。显而易见，实际运算放大器是一种非线性器件。

　　实际运算放大器有如下特性：

　　（1）其开环放大倍数A很高，一般可达105~108。

　　（2）由转移特性可见，当-e

　　（3）当ud<-e及ud>e时，输出电压|uo|≈|Eo|，即输出电压几乎保持不变，一般比运放外加直流电源的电压小2V左右。这一区域称为运放的饱和区。

　　（4）流入实际运算放大器的电流i1和i2很小，近似为零。

　　（5）由运放的输入�彩涑龉叵凳剑�5��1），当u1=0时，uo=Au2，即输出电压uo与输入电压u2具有相同的符号，因此把端钮2称为同相输入端，并在运放的电路符号中用“+”标识。当u2=0时，uo=-Au1，即输出电压uo与输入电压u1的符号相反，因此把端钮1称为反相输入端，并在运放的电路符号中用“-”标识。

　　图5��3运放的分段线性化的转移特性

　　（6）无论是由运放的两个输入端观察，还是由各输入端与接地端观察，电阻Rin（称输入电阻）均很大，一般为106~1013Ω。而从运放的输出端与接地端观察的电阻Ro（称输出电阻）很小，通常在100Ω以下。

　　实际运算放大器有一种常用的近似处理方法，即将运放的转移特性分段线性化，如图5��3所示。图中，当-e≤ud≤e时，运放的转移特性用一条过原点的斜率为A的直线段表示，这一区域称为线性放大区。在直流和低频的情况下，实际运算放大器的有限增益电路模型如图5��4所示，这一电路可用于含运算放大器电路的定量分析计算。该电路的简化模型如图5��5所示。

　　图5��4运放的有限增益电路模型

　　图5��5运算放大器的简化电路模型

　　二、理想运算放大器及其特性

　　1.理想运放的条件

　　在电路理论中作为电路元件的运算放大器是实际运算放大器的理想化模型，理想化的条件为：

　　图5��6理想运算放大器的

　　转移特性

　　（1）它具有理想化的转移特性，如图5��6所示。由图可见，其线性区域中的转移特性位于纵轴上，该直线的斜率为无穷大，这也表明理想运放的开环放大倍数A=∞。

　　（2）其具有无穷大的输入电阻，即Rin=∞。

　　（3）其输出电阻为零，即Ro=0。

　　2.理想运放的特性

　　由理想运放的条件，可导出该元件的如下重要特性：

　　（1）因输入电阻Rin=∞，则从理想运放两输入端观察相当于断路，因此有i1=0和i2=0，即流入两输入端钮的电流均为零。这一特性称为“虚断路”。

　　（2）输出电压uo=Aud，但A=∞，而uo总为有限值，因此必有ud=0，这表明理想运放的两输入端之间的电压为零，或两输入端的对地电位相等，或两输入端之间等同于短路。这一特性称为“虚短路”。

　　图5��7运算放大器是有源元件的说明图

　　（3）理想运算放大器是有源元件，它能向外电路提供能量。在如图5��7所示的电路中，运算放大器吸收的功率为

前言/序言

　　前言

　　“电路原理”是高等学校电子类专业的学科基础课程。本课程的教学目的是使学习者深入了解和掌握电路的基础理论，能熟练地运用电路分析的基本方法，为后续课程的学习及今后从事电类各学科领域的研究和专业技术工作打下坚实的基础。毋庸置疑，在电类专业领域的学习及研究中，电路理论知识的掌握程度至关重要，因此，学好这门课程的重要性不容低估。

　　电路原理的内容丰富、知识点多、概念性强，学习上有一定的难度。学习者除了重视课堂教学外，还应特别注意加强课后练习。课后通过独立思考完成作业，并尽可能地多做习题是学好本课程的一个关键环节。为此，本书的各章均配有数量较丰富的习题和练习题供读者选用。可以说，各章习题的练习过程是对教材和课堂所授知识加深理解并熟练掌握、灵活运用的重要且必要的步骤和环节，而能否顺利完成各种类型的习题则是检验学习效果的一个重要标志。

　　学生对本课程内容的掌握，可归结为综合运用所学知识分析求解具体电路的能力。而这一能力的培养和提高，有赖于对基本概念、基本原理的准确理解，对基本方法的熟练掌握。因此，在本书的编写中，除参照教育部高等学校电工电子基础课程教学指导委员会对“电路原理”课程教学的基本要求，兼顾电子信息类和电气类及自动控制类专业的需要，突出对基本内容的叙述外，还刻意加强了对学习方法包括解题方法的指导。具体的做法是：

　　（1）强调对基本概念的准确理解。对重点、难点内容用注释方式予以较详尽的说明和讨论；对在理解和掌握上易出错之处给予必要的提示。

　　（2）重视对基本分析方法的训练和掌握。对各种解题方法给出了具体步骤，并用实例说明这些解题方法的具体应用，且许多例题同时给出多种解法供读者比较。

　　（3）注意培养学生独立思考、善于灵活运用基本概念和方法分析解决各种电路问题的能力。通过对一些典型的或综合性较强且有一定难度的例题的讲解，进一步讨论各种电路分析方法的灵活应用，以启迪思维，开阔思路，达到融会贯通、举一反三的效果。

　　本书内容翔实、叙述深入浅出、语言通俗易懂、例题丰富，十分便于自学。

　　全书共13章，汪泉负责编写第2、3、9章，其余各章由汪建编写，全书由汪建统稿。

　　本书的出版得到了清华大学出版社的大力支持，在此深表谢意。

　　限于编者的水平以及时间有限，书中的缺点和错误在所难免，敬请读者批评指正，以便今后修订完善。

　　编者2017年5月于华中科技大学

《现代集成电路设计基础》内容简介：本书是一本面向高等院校电子信息类专业本科生和研究生的集成电路设计领域的入门教材。它系统地介绍了集成电路设计的核心理论、基本方法和常用工具，旨在帮助读者建立扎实的理论基础，掌握实际的设计流程，并为进一步深入学习和研究打下坚实的基础。第一部分：集成电路设计概述与基本概念本部分将首先带领读者走进集成电路设计的广阔天地，阐述集成电路产业的重要地位、发展历程以及在现代科技中的关键作用。我们将深入探讨集成电路设计的宏观架构，包括系统级设计、逻辑设计、物理设计等不同层次，并介绍贯穿整个设计流程的EDA（Electronic Design Automation）工具及其在智能化、自动化设计中的演进。随后，我们将聚焦于集成电路设计中的基本要素。首先，对半导体器件的基础物理原理进行回顾与梳理，重点讲解MOSFET（金属-氧化物-半导体场效应晶体管）的结构、工作特性及其在数字和模拟电路中的应用。我们将详细分析MOSFET的电压-电流关系、亚阈值区行为、寄生效应等关键参数，并介绍其在不同工艺下的演变。接着，我们将引入数字集成电路设计的基础。这包括二进制逻辑、布尔代数、逻辑门电路（AND, OR, NOT, XOR等）的设计与实现，以及更复杂的组合逻辑和时序逻辑电路（触发器、寄存器、计数器等）的工作原理和设计方法。我们将讨论逻辑综合、逻辑优化等概念，并初步介绍硬件描述语言（HDL）如Verilog或VHDL在描述和设计逻辑功能上的重要性。对于模拟集成电路设计，本部分将着重介绍其基本构建模块，如电流镜、差分放大器、运算放大器等。我们将分析这些电路的直流和交流特性，探讨其增益、带宽、线性度、噪声等关键性能指标，并介绍这些基本模块如何构成更复杂的模拟前端和后端电路。第二部分：数字集成电路设计方法与技术本部分将深入探讨数字集成电路设计的具体方法与先进技术。我们将详细讲解硬件描述语言（HDL）在现代集成电路设计中的核心地位。以Verilog或VHDL为例，我们将系统地介绍其语法结构、数据类型、运算符、行为级描述、寄存器传输级（RTL）描述等。通过大量的实例，读者将学会如何使用HDL来描述数字电路的功能，并通过仿真工具进行验证。逻辑综合是实现HDL描述到门级网表转换的关键步骤。本部分将详细阐述逻辑综合的原理、流程和常用算法，介绍约束（Constraints）在综合过程中的作用，以及如何通过综合工具优化电路的性能，如面积、速度和功耗。布局布线（Placement and Routing）是数字集成电路物理设计的核心环节。我们将介绍布局的基本概念，包括标准单元的放置、宏单元的安排，以及布线的目标和策略，如优化线网长度、减少拥塞、满足时序要求等。我们将探讨不同布局布线算法的优劣，以及它们如何影响最终芯片的性能。时序分析（Timing Analysis）是确保数字电路在规定时钟周期内正确工作的关键。本部分将详细讲解时序分析的基本概念，如时钟信号、时钟偏移（Clock Skew）、建立时间（Setup Time）、保持时间（Hold Time）、临界路径（Critical Path）等。我们将介绍静态时序分析（STA）工具的使用，以及如何通过设计优化来满足时序要求。功耗分析与优化是现代集成电路设计中不可忽视的重要方面。我们将讨论集成电路的功耗来源，包括动态功耗和静态功耗，并介绍常用的功耗分析方法和工具。此外，我们将深入探讨各种降低功耗的技术，如门控时钟、动态电压频率调整（DVFS）、低功耗状态设计等。第三部分：模拟与混合信号集成电路设计本部分将聚焦于模拟和混合信号集成电路的设计。我们将深入分析模拟电路设计中的关键性能指标，包括增益、带宽、噪声、失真、线性度、功耗和稳定性。我们将详细介绍各种技术，用于提升这些性能指标，例如使用补偿技术来提高稳定性，使用滤波器技术来抑制噪声和失真。电流镜和差分放大器作为模拟电路的基本构件，在本部分将得到更深入的探讨。我们将分析不同类型的电流镜（如二极管连接、二等分、三等分电流镜）的优缺点，以及它们在偏置和电流传输中的应用。差分放大器将从共模抑制比（CMRR）、电源抑制比（PSRR）等角度进行深入分析，并介绍其在放大器、滤波器等电路中的应用。运算放大器（Op-Amp）作为模拟电路的“瑞士军刀”，我们将对其进行全面的剖析。我们将讨论运算放大器的基本结构（如折叠式、 Telescopic, Two-stage Op-Amp）、性能指标（如开环增益、单位增益带宽、压摆率、输出摆幅）以及常见的补偿技术（如极点补偿、零点补偿）。我们将介绍运算放大器在有源滤波器、仪表放大器、比较器等典型应用中的设计。混合信号集成电路是连接数字世界与模拟世界的桥梁。本部分将介绍模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）的设计原理和常用架构，如逐次逼近型ADC、Σ-Δ调制型ADC、R-2R DAC、电流舵DAC等。我们将分析其关键性能指标，如分辨率、采样率、线性度、噪声等。第四部分：芯片制造工艺与可靠性本部分将为读者提供集成电路设计背后的制造工艺基础，以及保障芯片可靠性的重要知识。我们将简要介绍半导体材料（如硅、砷化镓）的性质，以及晶圆制造的基本流程，包括光刻、蚀刻、掺杂、薄膜沉积等关键工艺步骤。我们将探讨不同工艺节点（如nm工艺）对器件性能和设计的影响。晶体管模型（如BSIM模型）是进行精确电路仿真的基础。本部分将介绍晶体管模型的概念，以及模型参数提取在设计中的重要性。芯片的可靠性是保障产品长期稳定运行的关键。我们将讨论集成电路的可靠性问题，包括静电放电（ESD）、电迁移（Electromigration）、热应力（Thermal Stress）、化学腐蚀等。我们将介绍设计中常用的可靠性设计规则和防护措施。第五部分：EDA工具的使用与实践本部分将引导读者熟悉现代集成电路设计的EDA工具链。我们将介绍主流EDA工具的整体架构和功能，涵盖原理图输入、仿真、逻辑综合、布局布线、时序分析、版图设计等各个环节。通过实例演示，读者将学会如何使用仿真工具（如ModelSim, VCS）来验证HDL代码的功能。我们将介绍逻辑综合工具（如Synopsys Design Compiler, Cadence Genus）的使用，学习如何导入HDL代码，设置约束，生成门级网表。布局布线工具（如Cadence Innovus, Synopsys IC Compiler）的介绍将涵盖标准单元放置、时钟树综合、布线等关键步骤。此外，我们还将介绍版图设计工具（如Cadence Virtuoso, Synopsys L-Edit）的基本操作，以及DRC（设计规则检查）、LVS（版图与原理图一致性检查）等物理验证流程。结论与展望本书的最后，我们将对集成电路设计领域的最新发展趋势进行展望，包括先进的封装技术、异构集成、人工智能在EDA中的应用、以及RISC-V等开源指令集架构的兴起。我们鼓励读者将所学知识应用于实际项目，不断探索和创新，为集成电路产业的发展贡献力量。本书内容丰富，循序渐进，理论与实践相结合，旨在为读者提供一个全面、深入的集成电路设计学习平台。通过学习本书，读者将能够掌握集成电路设计的核心技能，为未来的学习和职业发展奠定坚实的基础。

用户评价

评分☆☆☆☆☆

我是一名电子信息工程专业的本科生，第一次接触电路原理课程时，感觉无从下手，很多概念都像天书一样。我的任课老师推荐了这本《电路原理教程》，一开始我还担心它会不会太枯燥，但事实证明我的担忧是多余的。这本书最大的特点就是它的“引导性”。它会巧妙地将复杂的概念分解成易于理解的小块，并且在讲解过程中，总是会适时地引入一些历史背景或者实际应用，让学习过程变得更有趣。我特别喜欢它在讲解“电容”和“电感”的章节，作者通过生动的比喻，例如电容像一个小水库，电感像一个旋转的飞轮，来解释它们在电路中的储能和延迟作用。这种方式让我能够直观地理解这些元件的物理含义，而不是死记硬背公式。此外，书中的习题设计也非常用心，从简单的概念题到复杂的综合题，循序渐进，能够有效地巩固和检验学习效果。对于像我这样初学者来说，这本书就像一位耐心细致的老师，一步步地引导我走进了奇妙的电路世界。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度着实让我吃了一惊，原本以为只是本入门级的教材，没想到它在内容的组织上如此有条理，而且讲解的深度也远超我的预期。在基础概念建立稳固之后，这本书并没有停滞不前，而是循序渐进地深入到各种电路分析方法。我尤其喜欢它在讲解节点电压法和网孔电流法时的处理方式。作者没有仅仅列出公式，而是花了大量篇幅解释这些方法背后的逻辑和思考过程，为什么这样设“节点”，为什么这样定义“网孔”，每一步操作的意义是什么。他还会用一些经典的电路实例来演示这两种方法的应用，并且会对比分析不同方法在解决同一问题时的优劣，这对于我这种希望理解“为什么”而不是仅仅记住“怎么做”的学生来说，简直是福音。此外，书中还涉及到了叠加定理、戴维宁定理和诺顿定理等重要的分析工具，这些内容对于理解复杂电路的简化和分析至关重要，作者在讲解这些定理时，同样注重理论与实践的结合，提供了大量可供练习的题目，让我能够及时检验自己的学习成果。

评分☆☆☆☆☆

我是一个在职工程师，工作几年后，发现自己在某些基础理论知识上存在一些欠缺，特别是在处理一些非线性电路和交流电路的功率分析时，总感觉不够得心应手。于是我翻阅了一些经典的电路教材，最终选择了这本《电路原理教程》。我最欣赏的是它对交流电路的深入探讨。书中关于正弦稳态分析的部分，讲解得非常透彻。它不仅介绍了相量法，还详细阐述了阻抗和导纳的概念，以及它们在幅度和相位上的意义。令我印象深刻的是，书中对有功功率、无功功率和视在功率的区分和计算进行了详细的讲解，并且通过实际的电力系统案例，说明了功率因数的重要性以及如何进行功率因数校正。此外，对于非线性电路部分，虽然篇幅不多，但作者也给出了一些初步的介绍，例如谐波的概念以及失真的产生原因，这为我理解更复杂的电子设备工作原理提供了启示。这本书虽然名为“教程”，但其内容深度和广度，对于有一定工程基础的读者来说，同样具有很高的参考价值。

评分☆☆☆☆☆

我是一名正在为考研做准备的学生，选择这本《电路原理教程》纯粹是出于对内容可靠性的考量。我的导师曾经推荐过这套系列教材，并强调了其严谨性和全面性。在学习过程中，我确实感受到了这一点。这本书在理论推导上非常扎实，每一个公式的得出都有清晰的逻辑链条，不会有含糊不清的地方。我曾经在其他地方遇到过一些关于“暂态分析”的困惑，但在阅读这本书的章节时，作者将不同阶电路的暂态响应，例如RLC电路的零输入响应和零状态响应，进行了非常细致的剖析。他不仅从数学模型的角度进行了推导，还结合了物理意义进行解释，例如电感器和电容器在电路中的储能和释能过程，是如何影响电流和电压随时间变化的。书中还引入了拉普拉斯变换等高等数学工具来简化暂态分析，并给出了具体的应用示例，这对我理解和掌握复杂的动态电路行为起到了决定性的作用。可以说，这本书为我深入理解电路的动态特性打下了坚实的基础，对于我后续深入学习更高级的电路理论非常有帮助。

评分☆☆☆☆☆

初次接触这本《电路原理教程》纯属偶然，当时在图书馆里漫无目的地翻阅，被它朴实无华的书名吸引。我一直对电子世界充满好奇，但又总觉得电路这东西高深莫测，像是一道难以逾越的鸿沟。拿到这本书，我本想着先随意翻翻，了解个大概，没想到却一头扎了进去。这本书的开篇并没有上来就抛出复杂的公式和定理，而是用一种非常亲切的方式，从最基础的概念讲起，比如电压、电流、电阻这三个最核心的元素。作者没有回避它们的抽象性，但却用了很多贴近生活的类比，像是水流、水压、管道的阻力等等，让我这个完全的“小白”也能迅速抓住核心要点。更让我惊喜的是，它在讲解每一个概念时，都会配以清晰的插图，这些图画的逻辑性非常强，能够直观地展示电流的流向、电位的变化，甚至是一些抽象的电路模型，都能通过图形化的方式变得生动起来。我花了整整一个下午，就沉浸在这些基础知识中，感觉自己仿佛打开了新世界的大门，对电子的奇妙旅程充满了期待。