电子电路与系统基础(本科教材)

本书特色

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本课程是对原“电路原理”“模拟电路”“通信电路”和“数字电路”等课程重构形成的新电路原理课程，体系架构为一条主干四个分支。电路抽象为主干，包括端口或支路抽象下的电路基本定律、定理，电路方程列写方法和电路基本分析方法，开关抽象、数字逻辑、CMOS门电路，有源、无源等。四个分支为线性电阻电路，包括电阻分压、电桥、衰减电路，理想变压、回旋、环行器，理想受控源、负阻、负反馈放大器，噪声、阻抗、传输等；非线性电阻电路，包括二极管、晶体管，反相器、电流镜、差分对、乘法器，CE、CB、CC组态和cascode结构，运放电路及其正负反馈应用，ADC、DAC，非线性失真，线性化处理方法等；一阶动态电路，包括一阶RC、RL滤波器时频分析，半波整流器、张弛振荡器，开关电容，延时、带宽等；二阶动态电路，包括二阶RLC滤波器时频分析，阻抗匹配与变换电路，高频放大器，正弦波振荡器，DC-AC，DC-DC，谐振、匹配等。

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内容简介

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为了解决膨胀的知识量与有限的学制之间的矛盾，提高教学效率和质量，培养拔尖型创新人才，清华大学电子工程系进行了全面的教学改革。在梳理出电子信息科学与技术知识构架的基础上，构建起了全新的课程体系。本书是清华大学电子工程系核心课系列教材之一，由清华大学副校长王希勤教授作序推荐。本课程是首次将“电路原理”“模拟电路”“通信电路”“数字电路”及场路整合一体的新电路原理课程。课程以电路抽象为主干，把包括放大器、滤波器、振荡器、数字门电路及存储器、能量转换电路等诸多基本单元电路挂靠在线性电阻电路、非线性电阻电路、一阶动态电路、二阶动态电路四个分支上。读者通过本课程学习可在更高层面上理解、分析和设计电路。（1）将晶体管归类于非线性电阻，使得模拟电路、通信电路课程内容可融合于电路原理新框架中，并增加了对有源、无源、稳定性等内容的讨论。（2）将器件、单元电路、系统统一为单端口或多端口网络，以网络参量整合线性电路，以非线性的线性化处理整合非线性电路，以电路抽象为主干，以电路分析方法的展开为明线，以基本元件、受控源、负阻、开关的应用为暗线，将多门电路课程内容有机融合于一体。（3）在新框架下重新排布和解读相关电路定律、定理和电路工作原理。

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作者简介

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李国林，清华大学电子工程系副教授。于1993年、2002年获得清华大学电子工程系电磁场与微波技术专业学士、硕士和博士学位。2002年入职清华大学电子工程系电路与系统研究所至今，主要从事电路与系统、电子医疗、人机交互等方面的研究工作。2003年至今，本科生专业基础课程“通信电路”主讲教师之一，该课程于2009年、2010年分获清华大学、北京市和国家精品课称号。2011年至今，教改课程本科生专业核心课“电子电路与系统基础”课程负责人和主讲教师，2014年获清华大学第5届“清韵烛光我最喜爱的教师”称号。

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目录

目录第1章绪论11.1电路及其功用11.2电子系统构成与功能单元电路41.3课程内容及课程要求141.4习题20第2章电阻与电源222.1基本电量222.2系统概念302.3端口抽象与网络332.4理想电源和理想电阻412.5各种形式的电阻542.6各种形式的电源702.7习题78第3章电路基本定律和基本定理853.1电路方程列写的基本方法863.2降低方程规模的电路方程列写方法933.3降低分析复杂度的等效电路法1023.4单端口线性网络的等效电路1093.5对偶关系1183.6线性受控源1213.7线性阻性二端口网络的等效电路1343.8二端口网络的连接1583.9系统传函1633.10网络分类1713.11典型线性阻性网络及其应用1893.12列写电路方程的例子2183.13习题223第4章非线性电阻电路2374.1数值法： 牛顿�怖�夫逊迭代法2384.2分段线性化之单端口非线性电阻： 二极管电路2464.3分段线性化之二端口非线性电阻： 反相器和电流镜2674.4局部线性化之单端口非线性电阻： 负阻放大器3244.5局部线性化之二端口非线性电阻： 晶体管放大器3394.6解析法： 差分对放大器3684.7741运算放大器内部电路直流分析和交流分析3934.8习题404第5章运算放大器4225.1电压转移特性曲线的分段折线化模型4235.2运放负反馈线性应用4305.3运放非线性应用4525.4习题465第6章电路抽象4756.1电路抽象原则4756.2从场到路的抽象4826.3数字抽象5176.4习题523第7章数字逻辑电路5247.1组合逻辑电路5257.2时序逻辑电路5507.3习题567第8章电容和电感5768.1电容和电感的特性5778.2时域分析： 数值法和状态转移相图5978.3频域分析： 向量法分析6198.4习题652第9章一阶动态电路6619.1一阶动态电路的状态方程6619.2线性时不变一阶动态电路时频分析6629.3非线性一阶动态电路之分段线性化分析7169.4习题738第10章二阶动态电路75110.1线性时不变二阶动态电路时域分析75310.2二阶滤波器的时频分析78010.3阻抗匹配与变换电路80810.4二阶非线性动态电路之局部线性化： 高频放大及其稳定性分析84410.5二阶非线性动态电路之准线性化： 正弦波振荡器分析85610.6二阶非线性动态电路之分段线性化： DC�睞C，DC�睤C电路分析90510.7习题916附录A938参考文献1028第1章绪论1.1电路及其功用1.1.1电路定义1.1.2电路功用1. 对电能量进行处理2. 对电信息进行处理1.2电子系统构成与功能单元电路1.2.1电子信息系统构成1.2.2完成远距离信息传递的射频通信系统例1. 需求分析2. 系统框架1.2.3基本功能单元电路1. 放大器2. 滤波器3. 调制器和解调器4. 振荡器5. 模数转换器和数模转换器6. 存储器7. 数字信号处理器8. 整流器9. 稳压器10. 逆变器11. 变压器1.3课程内容及课程要求1.3.1内容安排1.3.2课程体系和目标要求1. 体系框架2. 目标要求1.4习题第2章电阻与电源2.1基本电量2.1.1电流1. 带电粒子运动形成电流2. 电流描述3. 电流参考方向4. 直流和交流2.1.2电动势1. 电动势驱动电荷运动2. 电源提供能量或信号2.1.3电压1. 电压是对电场能量的描述2. 电压参考方向3. 电位与参考地4. 电压与电动势2.1.4功率2.2系统概念2.2.1电路系统2.2.2系统属性1. 线性与非线性2. 时变与时不变3. 记忆与无记忆2.3端口抽象与网络2.3.1端口1. 端口条件2. 单端口网络与多端口网络3. 端口描述方程形式2.3.2端口连接1. 串联2. 并联3. 对接2.3.3有源网络与无源网络2.4理想电源和理想电阻2.4.1理想电压源1. 电路符号2. 源关联参考方向与图解法3. 恒压源伏安特性曲线2.4.2理想电流源1. 恒流源电路符号和伏安特性曲线2. 时变与时不变2.4.3理想线性时不变电阻1. 电阻器件与电阻元件2. 欧姆定律3. 功率与有效值4. 电导2.4.4线性内阻电源1. 戴维南电压源2. 诺顿电流源3. 等效电路4. 额定功率： *大功率传输匹配2.5各种形式的电阻2.5.1短路和开路1. 短路2. 开路3. 电路属性2.5.2开关1. 单端口2. 二端口3. 基本应用2.5.3PN结二极管1. 伏安特性2. 理想整流模型3. 二极管半波整流电路图解法分析2.5.4N型和S型负阻二极管1. N型负阻： 0/1状态存储器2. S型负阻： 有记忆的开关2.5.5晶体管： 二端口非线性电阻1. NMOSFET电路符号及其伏安特性2. NMOSFET反相电路分析： 图解法和解析法3. 对解的解析： 逻辑求非与反相放大4. 其他类型的晶体管2.5.6等效电阻2.6各种形式的电源2.6.1交流发电机2.6.2直流电池1. 化学电池2. 太阳能电池3. 线性化内阻抽象4. 电源额定功率2.6.3传感器等效信号源1. 光电二极管2. 接收天线3. 信号无失真2.6.4信号发生器2.6.5噪声源1. 电阻热噪声2. 信噪比2.7习题第3章电路基本定律和基本定理3.1电路方程列写的基本方法3.1.1元件约束关系方程3.1.2元件连接关系方程1. KCL方程2. KVL方程3.1.3支路电压电流法3.2降低方程规模的电路方程列写方法3.2.1支路电流法3.2.2回路电流法3.2.3结点电压法3.2.4修正结点电压法3.3降低分析复杂度的等效电路法3.3.1等效电路1. 等效电路的建立方法2. 等效电路的描述方法3. 一些等效电路例3.3.2替代定理3.3.3用等效电路简化电路分析1. 非线性电阻电路中的线性电阻网络等效与简化2. 动态电路中的线性电阻网络等效与简化3.4单端口线性网络的等效电路3.4.1电阻串并联等效3.4.2电源串并联等效3.4.3单端口电阻网络的一般性等效方法1. 加压求流法/加流求压法2. 纯阻网络的纯阻等效3. 含源线性电阻网络的戴维南源等效3.4.4叠加定理3.4.5戴维南�才刀俣ɡ�3.5对偶关系3.6线性受控源3.6.1受控源元件的引入3.6.2理想受控源1. 四种理想受控源2. 受控源抽象的必要性3.6.3有源与无源1. 有源性来源2. 网络边界对有源性的影响3.6.4含有受控源的线性电阻网络的戴维南�才刀俣ɡ�3.7线性阻性二端口网络的等效电路3.7.1戴维南等效： 阻抗参量1. 戴维南等效2. 阻抗参量矩阵3.7.2诺顿等效： 导纳参量1. 诺顿等效2. 导纳参量矩阵3. 病态网络3.7.3戴维南�才刀俚刃В� 混合参量3.7.4诺顿�泊魑�南等效： 逆混参量3.7.5传输参量1. 同时加压加流测试和分别加压加流测试2. 传输参量与本征增益3. 逆传参量4. 噪声系数分析例3.7.6网络参量之间的相互转换1. 转换表格2. 转换公式3. *适参量3.8二端口网络的连接3.8.1串联连接： 串串连接3.8.2并联连接： 并并连接3.8.3混合连接1. 串并连接2. 并串连接3.8.4级联连接3.9系统传函3.9.1传递函数3.9.2输入阻抗和输出阻抗3.9.3特征阻抗3.10网络分类3.10.1阻性网络和动态网络3.10.2线性网络和非线性网络3.10.3互易网络和非互易网络1. 特勒根定理2. 互易定理3. 互易网络和非互易网络3.10.4对称网络和非对称网络3.10.5有源网络和无源网络1. 有源性定义2. 有源二端口网络3. 功率增益1) 转换功率增益2) 资用功率增益3) 工作功率增益4. *大功率增益5. 有源性与功率增益3.10.6无损网络和有损网络1. 无损定义2. 理想环行器： 无损网络典型例1) 环行器应用1： 反射型负阻放大器2) 环行器应用2： 收发分离3.10.7双向网络和单向网络1. 单向与双向2. 双向网络具有阻抗变换功能3. 基本放大器： 典型的单向网络1) 有源性与功率增益2) 基本放大器单向网络的隔离作用3) 单向化条件4. 弱耦合网络3.11典型线性阻性网络及其应用3.11.1典型无源网络之有损网络1. 分压分流与合压合流及其在ADC/DAC中的应用2. 衰减器3. 电桥电路1) 电阻测量应用2) 温度传感器例： 用电桥检测外界物理量变化3.11.2典型无源网络之无损网络1. 理想变压器： 理想传输与阻抗变换1) 理想传输特性2) 阻抗变换功能3) 单双端信号转换2. 理想回旋器： 对偶变换3. 多端口理想变压器： 信号无损分解与合成3.11.3典型有源网络1. 线性放大器1) 放大网络是有源网络2) 放大器基本功能3) 实现放大功能的放大器简单模型4) 基本电压放大器电路符号及等效电路2. 反馈项的消除： 双向变单向3. 添加反馈项： 负反馈放大器1) 负反馈一般原理2) 理想受控源需求下的负反馈网络连接方式选择3) 负载效应4) 线性流压转换器设计例3.12列写电路方程的例子3.12.1线性网络简化后和非线性网络对接3.12.2线性电阻网络简化后和动态元件对接3.13习题第4章非线性电阻电路4.1数值法： 牛顿�怖�夫逊迭代法4.1.1非线性电阻保护电路例解4.1.2牛顿�怖�夫逊迭代法4.2分段线性化之单端口非线性电阻： 二极管电路4.2.1微分电阻4.2.2PN结二极管1. 非线性伏安特性2. 分段折线电路模型3. 二极管混频器4. 二极管整流器5. 二极管门电路6. 二极管ESD保护电路7. 二极管限幅器4.2.3齐纳二极管稳压器4.3分段线性化之二端口非线性电阻： 反相器和电流镜4.3.1晶体管分类1. 双极型和单极型2. 场效应和势效应4.3.2MOSFET分段线性化1. NMOS结构与端口伏安特性1) 场效应结构及其受控机制2) 伏安特性的三个分区3) 元件约束方程4) PMOS是NMOS的互补2. NMOSFET分段线性化电路模型1) 截止区电路模型2) 欧姆区电路模型3) 开关模型4) 恒流区电路模型5) 通过直流偏置使MOSFET工作于恒流区6) 二极管连接方式： 恒流区3. MOS电流源1) 二极管提供直流偏置： 电流镜结构2) 电阻分压电路提供直流偏置3) 稳定恒流输出： 电流镜和负反馈4) 厄利效应影响被忽略不计4. MOS反相器1) 线性/非线性偏置电阻： 图解法2) 线性/非线性偏置电阻： 分段折线法3) NMOS反相器工作原理4) CMOS反相器5) 不同电阻偏置比较： 有源的负载6) 反相器基本应用： 逻辑求非与反相放大4.3.3BJT分段线性化1. BJT结构与端口伏安特性1) BJT结构及其伏安特性分区特点2) NPN�睟JT和NMOSFET伏安特性分区对应关系3) NPN�睟JT有源区端口描述方程4) PNP�睟JT和NPN�睟JT是互补的2. NPN�睟JT分段线性化电路模型1) 截止区电路模型2) 饱和区电路模型3) 开关模型4) 有源区电路模型3. 分压偏置电路1) 三种典型偏置电路比较2) 灵敏度分析3) 两种负反馈偏置的灵敏度分析4. BJT电流源1) 有源区恒流源等效2) 分压偏置： 串联负反馈结构3) 二极管偏置： 电流镜结构5. BJT反相器4.4局部线性化之单端口非线性电阻： 负阻放大器4.4.1局部线性化原理1. 泰勒展开线性项2. 交直流分析3. 先直流非线性分析获得直流工作点4. 再在直流工作点上做交流小信号分析5. 交直流分析不同于叠加定理4.4.2负阻放大器1. 交直流分析2. 耦合电容和射频扼流圈3. 直流功率到交流功率的转换4. 线性度描述： 总谐波失真与1dB线性范围4.5局部线性化之二端口非线性电阻： 晶体管放大器4.5.1局部线性化原理1. 泰勒展开与交直流分析2. 有源区晶体管交直流分析电路模型1) BJT电路模型2) MOSFET电路模型3. 交直流分析的一般工作流程4.5.2晶体管放大器1. CE组态放大器交直流分析例2. CE组态晶体管理想跨导器模型3. 放大器的二端口网络抽象4. 有源性来源5. 负反馈分析6. 有源负载7. 三种组态1) CE组态： 跨导器模型2) CB组态： 电流缓冲器模型3) CC组态： 电压缓冲器模型4) 三种组态小结8. 典型双晶体管跨导器1) cascode结构(CS�睠G级联)2) CC�睠B双管组合结构3) CC�睠E级联结构4) Darlington复合管

封面

书名:电子电路与系统基础(本科教材)

作者:李国林

页数:1029

定价:¥168.0

出版社:清华大学出版社

出版日期:2017-10-01

ISBN:9787302468752

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