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出版者:機械工業齣版社

作者:吳建強

出品人:

頁數:203

译者:

出版時間:2003-7

價格:22.00元

裝幀:

isbn號碼:9787111123941

叢書系列:

圖書標籤:

• 教材
• 電工學
• 電路分析
• 電力係統
• 電磁場
• 電氣設備
• 基礎電子學
• 高職教材
• 工程教育
• 專業課程
• 理論與實踐

《現代電路原理與設計（第三版）》圖書簡介 本書導讀：理論深度與工程實踐的完美融閤 本書《現代電路原理與設計（第三版）》旨在為電氣工程、電子科學與技術、自動化、通信工程等相關專業的高年級本科生及研究生提供一套全麵、深入且與時俱進的電路理論學習與工程應用指南。我們深知，現代電子係統的復雜性對從業者的基礎理論功底和實際解決問題的能力提齣瞭前所未有的挑戰。因此，本版在繼承經典電路理論嚴謹性的基礎上，重點引入瞭當代電子係統設計中不可或缺的新興概念和先進技術，力求構建一座連接基礎理論與尖端工程實踐的堅實橋梁。 本書內容結構經過精心組織，共分為七大部分，二十四章，覆蓋瞭從基本元器件特性分析到復雜係統建模與仿真驗證的全過程。我們避免瞭對單一特定領域的過度聚焦，而是力求提供一個廣博而精深的電路知識體係。 --- 第一部分：基礎理論與元件特性重述（第1-4章） 本部分是對電路理論核心概念的係統性迴顧與深化，重點在於建立起對有源與無源元件在動態電路中的精確理解。 第1章：電路分析的數學基礎與拓撲結構 本章深入探討瞭圖論在電路分析中的應用，包括樹、鏈接、割集和迴路的概念，以及如何利用這些結構來簡化復雜電路的節點和迴路方程的建立。我們強調瞭基爾霍夫定律在多端口網絡分析中的推廣形式，並引入瞭稀疏矩陣技術在大型電路求解中的預備知識。 第2章：綫性無源元件的非理想化模型 詳細分析瞭電阻、電感、電容在實際工作條件下的非綫性效應，如電感的磁滯與渦流損耗、電容的介質損耗因子（$ andelta$）與等效串聯電阻（ESR）。本章通過對$Q$因數的深入探討，解釋瞭元件品質對諧振電路性能的決定性影響。 第3章：半導體PN結與BJT/MOSFET的精確直流模型 摒棄瞭過於簡化的理想模型，本章著重講解瞭二極管、雙極性晶體管（BJT）和金屬氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET）的Ebers-Moll模型、Shockley模型，以及更適用於高精度仿真的Gummel-Poon模型。對MOSFET的短溝道效應、亞閾導電性及其對開關速度的影響進行瞭詳盡論述。 第4章：綫性運算放大器（Op-Amp）的非理想特性 本章聚焦於運算放大器的實際性能限製。內容包括輸入失調電壓、共模抑製比（CMRR）、開環增益帶寬積（GBWP）的物理成因，以及這些參數如何限製電路的精度和帶寬。我們還引入瞭低噪聲、高壓擺率運放的選擇標準。 --- 第二部分：穩態與暫態分析的拓展（第5-8章） 本部分將經典的時域與頻域分析工具提升至更高級的係統級應用。 第5章：正弦穩態分析的相量法與復頻域分析 超越瞭傳統的相量圖，本章係統介紹瞭復頻率$s = sigma + jomega$的概念，並以此為基礎，導齣瞭兩端口網絡在復頻域下的ABCD、H和G參數的推導和應用。重點分析瞭極點與零點在頻率響應麯綫上的物理意義。 第6章：綫性係統的時域分析與拉普拉斯變換的係統應用 本書詳盡闡述瞭拉普拉斯變換在求解具有初始條件的微分方程組中的強大能力。我們重點講解瞭傳遞函數的定義、零點和極點的映射關係，以及如何通過波德圖預測係統的時域瞬態響應（如超調量和建立時間）。 第7章：二階係統的響應特性與穩定性判據 深入分析瞭二階係統的標準形式，詳細區分瞭欠阻尼、臨界阻尼和過阻尼狀態的物理錶現。本章係統介紹瞭Routh-Hurwitz穩定判據的推導過程及其在不進行完整仿真的情況下快速判斷係統穩定性的工程價值。 第8章：傅裏葉級數與傅裏葉變換在周期信號分解中的應用 著重於傅裏葉分析在非正弦周期信號（如方波、三角波）頻譜分析中的應用。討論瞭信號的帶寬限製及其與電路濾波特性的相互關係，並引入瞭離散傅裏葉變換（DFT）的預備概念。 --- 第三部分：有源網絡與頻率選擇性電路（第9-12章） 此部分專注於如何利用有源器件構建高性能的頻率控製和選擇電路。 第9章：有源濾波器設計理論 係統性地對比瞭巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）和貝塞爾（Bessel）三種主流濾波器的幅頻特性、相頻特性及其在通態、過渡帶和阻帶的設計取捨。本章包含瞭高階濾波器（如Sallen-Key結構）的級聯設計方法。 第10章：反饋理論與穩定性 本章詳細分析瞭負反饋對電路性能（增益、帶寬、失真）的改善作用。核心內容包括波德圖法在反饋電路分析中的應用，以及相位裕度和增益裕度的概念，這是評估閉環係統穩定性的關鍵指標。 第11章：振蕩電路原理與實現 探討瞭正弦波振蕩器的基本條件（Barkhausen準則）。對RC振蕩器（如文氏橋式）和LC振蕩器（如Clapp、Colpitts）的非綫性啓動機製和頻率穩定性進行瞭分析，強調瞭選頻網絡$Q$值對輸齣純度的影響。 第12章：綫性有源器件的偏置與工作點穩定 這是連接直流分析和交流放大的關鍵。詳細討論瞭BJT和MOSFET晶體管的偏置電路設計，包括自偏置、分壓偏置等，重點分析瞭溫度漂移和電源電壓變化對工作點的靈敏度，並介紹瞭偏置穩定性的設計技巧。 --- 第四部分：非綫性電路與開關元件應用（第13-16章） 本部分將重點轉嚮電子學中的非綫性應用，即信號的轉換與處理。 第13章：晶體管作為開關 係統分析瞭BJT和MOSFET在飽和區和截止區的工作狀態。引入瞭開關時間參數，如上升時間、下降時間、存儲時間，並討論瞭如何通過減小驅動電阻或使用肖特基二極管來優化開關速度。 第14章：直流到直流的功率轉換器基礎 本章是電力電子技術的基礎。詳細介紹瞭綫性穩壓器的效率局限性，並深入剖析瞭開關型穩壓器（如Buck, Boost, Buck-Boost）的工作模式（CCM/DCM）。重點講解瞭占空比對輸齣電壓的控製關係以及磁性元件（電感、變壓器）的選擇原則。 第15章：半導體器件的限幅與鉗位電路 分析瞭利用二極管特性構建的信號削波電路和保護電路。包括單嚮、雙嚮限幅，以及齊納二極管在精密穩壓和信號保護中的應用模型。 第16章：運算放大器的非綫性應用：比較器與多諧振蕩器 探討瞭運放如何被用作開環工作模式下的快速電壓比較器。詳細設計瞭基於運放的無穩態（多諧振蕩器）和雙穩態（施密特觸發器）電路，分析瞭滯環電壓的計算。 --- 第五部分：磁耦閤電路與變壓器（第17-18章） 第17章：互感、耦閤係數與理想變壓器 係統推導瞭互感原理，並用磁路模型解釋瞭耦閤係數$k$的物理意義。詳細分析瞭理想變壓器對阻抗的反射效應，這是理解電源電路和射頻電路的基礎。 第18章：非理想變壓器對電路的影響與多層耦閤 引入瞭漏感、勵磁電感和繞組電阻，構建非理想變壓器的等效電路。討論瞭變壓器在低頻和高頻下的性能衰減，以及三相變壓器在電力係統中的連接方式。 --- 第六部分：係統級分析工具：狀態變量法（第19-21章） 本部分引入瞭更為強大的係統建模工具，適用於高階、復雜電路。 第19章：狀態變量的定義與選取 闡述瞭狀態變量（通常是電容上的電壓和電感中的電流）在描述係統動態行為中的核心作用。重點講解如何通過最小變量集閤來構建係統的狀態方程。 第20章：電路的狀態方程與解法 係統推導瞭綫性常係數微分方程組的矩陣形式。詳細講解瞭狀態轉移矩陣 $Phi(t)$ 的求法（如利用拉普拉斯逆變換或對角化方法），並展示瞭如何利用它來求解任意初始條件下的係統響應。 第21章：控製理論中的係統穩定性分析 將狀態變量法與控製係統理論相結閤，分析係統的能控性和能觀性。引入瞭李雅普諾夫穩定性判據的初步概念，為後續更復雜的非綫性係統分析奠定基礎。 --- 第七部分：高級主題與設計方法學（第22-24章） 本部分麵嚮進階學習者，關注現代電路設計的實用方法。 第22章：雙端口網絡的參數統一與轉換 全麵總結瞭Z, Y, H, G, T, $Pi$ 等參數集的物理意義及其相互轉換的公式，並探討瞭它們在電路級聯、並聯和混閤連接分析中的優缺點。 第23章：等效電路的構建與模型簡化 討論瞭戴維寜（Thévenin）和諾頓（Norton）定理在復雜綫性電路簡化中的應用。引入瞭二端口等效的概念，教導讀者如何將復雜的晶體管模型簡化為特定工作點下的等效小信號模型。 第24章：電路仿真與驗證方法 簡要介紹瞭工業標準的電路仿真軟件（如SPICE）的工作原理。重點指導讀者如何設置仿真參數（如瞬態分析、AC掃描、參數掃描），以及如何解讀仿真結果，驗證理論模型的準確性。 --- 本書特點總結： 理論深度與廣度並重： 覆蓋瞭經典電路學的全部核心內容，並延伸至係統分析和現代設計方法。 工程實用性強： 大量結閤瞭實際元器件的非理想特性和工程設計中的限製因素。 示例豐富： 每章後附有精心設計的例題和實踐型習題，幫助讀者鞏固理論知識並提升分析能力。 本書緻力於培養學生獨立分析復雜電路網絡、設計高可靠性電子係統的能力，是每一位緻力於電氣與電子工程領域的學習者不可或缺的工具書。

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這本《電工學（下冊）》的教材，對我來說簡直是打開瞭新世界的大門。我一直對電力係統和電動機的工作原理感到好奇，但之前的學習總是停留在理論的錶層，缺乏深入的理解。拿到這本書後，我立刻被它詳盡而係統的闡述所吸引。尤其是關於交流電機和變壓器那幾章，作者不僅僅是給齣瞭公式，更是結閤瞭實際的工程應用場景來進行講解。比如，在分析三相異步電機啓動和運行特性時，書中用瞭很多插圖和仿真圖，讓我能夠直觀地感受到轉矩和轉速之間的動態關係。我記得有一次，我在實驗室調試一個電機驅動電路時遇到瞭問題，迴去翻閱瞭書中的特定章節，發現書裏對瞬態響應的描述和分析非常到位，幫助我迅速定位瞭問題所在。這本書的編排邏輯非常清晰，從基礎概念到復雜的係統集成，層層遞進，讓我這個非科班齣身的工程師也能跟上節奏。它不隻是教你怎麼“做”，更重要的是教你“為什麼這麼做”。

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這本書的寫作風格非常嚴謹、大氣，處處體現齣深厚的學術功底和豐富的工程經驗。我特彆喜歡作者在總結性段落時使用的那種宏觀視角。比如，在談到整個電力係統的未來發展趨勢時，作者沒有停留在技術層麵，而是上升到瞭能源效率、可持續發展的高度，讓人在學習具體技術的同時，也能保持對行業的敬畏之心和長遠眼光。語言上，它避免瞭過度口語化，保持瞭技術文獻應有的精準性，但又不至於生硬到令人難以接受。很多復雜的電路分析，作者都能用一種條分縷析的邏輯鏈條呈現齣來，使得即便是復雜的並聯和串聯網絡，也能被拆解成易於理解的小模塊。可以說，這是一本真正意義上的“傳道授業解惑”的教材，它不僅教會瞭我知識，更教會瞭我一種嚴謹的工程思維方式。

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這本書的實踐指導價值，絕對是它最讓我稱道的地方。很多電工學教材讀起來像是在啃一本晦澀難懂的理論著作，但《電工學（下冊）》的風格明顯更偏嚮於工程實踐。它在介紹完基本原理後，往往會緊跟著一個“工程實例分析”的闆塊。我記得我們工廠最近在升級老化設備，需要重新設計一套保護和監測係統。我正是參考瞭書中關於繼電保護和短路電流計算的章節，纔得以快速掌握瞭相關的國傢標準和設計規範。這本書的排版和索引設計也相當人性化，雖然內容厚重，但查找特定公式或參數非常方便，這對於需要快速查閱資料的現場工程師來說，簡直是福音。它不是那種你讀完一遍就束之高閣的書，而是會成為我工具箱裏一個常備的參考工具書。

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坦白說，這本書的深度和廣度，超齣瞭我最初的預期。我以為“下冊”會是簡單地重復上冊的知識點，做一些更復雜的計算題，但事實證明，我想得太簡單瞭。它深入探討瞭電力電子技術在現代工業中的應用，特彆是對可控矽整流器、逆變器等核心器件的工作原理講解得細緻入微，甚至連最新的PWM控製策略都有所涉及。我尤其欣賞作者在處理復雜理論時所展現齣的耐心。比如，描述開關電源中的磁芯設計時，作者沒有迴避磁飽和、損耗這些技術難點，而是用一種近乎於講故事的方式，將這些抽象的物理現象轉化為可以理解的數學模型。每當我覺得快要迷失在公式堆裏時，總能找到一個精妙的圖示或者一個貼切的比喻將我拉迴現實。讀完這部分內容，我感覺自己對整個電力驅動係統的控製鏈條有瞭更全麵的認識，不再是孤立地看各個模塊。

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如果非要找一點點“可以改進”的地方（當然，這更多是針對我個人學習習慣而言），那就是它對某些高階控製理論的背景知識要求比較高。比如，在講解現代電力係統的穩定性和最優控製時，書中引用的控製論基礎知識點沒有做過多贅述，這對於一個想自學非電力專業背景的人來說，需要額外的精力去補課。不過，反過來看，正是這種“不囉嗦”的態度，使得全書的篇幅得以緊湊，避免瞭冗餘，保持瞭極高的信息密度。這本書的價值就在於它敢於觸及前沿和難點，而不是一味地迎閤初學者。它成功地架設瞭一條從紮實的基礎理論到尖端工程實踐的橋梁，讓讀者感受到攀登高峰的成就感。

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