本书为配合北京大学信息科学技术学院本科生主干基础课、北京市精品课程“电路分析原理”课堂教学而编写。

为了使学生们在学习和选择参考书时减少困惑，本书力图体现如下特点： 阐述更清楚、更简明、更容易理解和掌握； 以简明、条理清晰、渐进并辅以渊源介绍的方式说明和强调基本概念、基本方法和基本定理； 配合双语教学，书中的标题和一些必要的名词、术语、概念、原理均辅以英文，各章练习题以中英文双语书写； 习题三星分级，辅以自学自测及参考答案。

本书可作为高等学校电类基础课“电路分析”或“电路基础”的教材，并可供其他相关人员参考使用。

1. 定位

本书配合北京市2008年精品课程、北京大学本科生主干基础课“电路分析原理”课堂教学，是在原教材（王楚、余道衡，《电路分析》，北京大学出版社，2000年9月； 胡薇薇、陈江，《电路分析方法》，北京大学出版社，2009年4月）基础之上编写的，作为学生学习的配套或辅助教材，也可作为高等院校电子与信息科学类专业学生的教材或参考书，还可供相关专业的研究生、教师及专业技术人员参考。

2. 特点

国内外电路分析的教科书已出版许多，为了使学生们在学习和选择参考书时减少困惑，本书力图提供一本具有如下特点的电路分析教材： 

 以简明、条理清晰、渐进并辅以渊源介绍的方式说明和强调三基（基本概念、基本方法、基本定理）内容，对比较难理解的概念和原理,以及比较有争议的内容给以特别关注，力图阐述更清楚明了、更容易理解和掌握。

 配合双语教学，书中的标题和一些必要的名词、术语、概念、原理均辅以英文，各章练习题以中英文书写。

 习题三星分级，辅以自学自测参考答案。 一颗星“*”表示理解和掌握三基的简单练习； 两颗星“**”表示掌握和运用学习内容的习题，可以检查学生对章节知识的理解程度，增进内容掌握，顺利进入后续学习； 三颗星“***”表示一些拓宽思路或是有一定难度的习题，有些习题的内容可能在章节知识层面上未有涉及，但却是检查学生理解和运用所学原理程度的小“窍门”，有些题目选自高年级学生或研究生的研究课题，读者可以根据自己的兴趣或不同深度的需求去选择，从而拓宽知识、加深对原理的理解。

3. 致谢

特别感谢德高望重的余道衡先生和李瀚荪先生认真、严谨、细致地审阅了初稿全文，提出了非常重要的修改意见和建议，使本书质量得到很大的提升。

余道衡先生： 课程顾问，初稿阅读，问题、意见和建议回馈。

蒋伟： 课程主讲，共同编写历年试题，初稿阅读，问题、意见和建议回馈。

王志军、盖伟新、陈江、马猛、杜朝海、鲁文高： 研讨班课程主讲，初稿阅读，问题、意见和建议回馈。

陈特： 习题英文翻译。

张诚、杨暐健、杨筱舟、陈特、刘成、徐晓帆、王达、刘永强、马思鸣： 部分三星习题编写。

北京大学信息科学技术学院2009级选课本科生（孙宇翔、薛萍、谈仲伟、潘多、陈佳华）、2010级选课本科生（刘笑尘、侯冠荣、张航、高翔、张泓亮、卢海昌、袁昊琛、张玮、葛大伟、邹恺蘅、张萌、徐袁媛、阮恒心、贾韬、王然、崔一凡、曹萱、牛玉泽、吴俊东）、2011级选课本科生（张德辉、魏明、刘利俊）、2012级选课本科生（杨雨成、柳毓、任哲学、李琪）、2013级选课本科生（张爽、金纪成、何娴）： 初稿阅读，问题、意见和建议回馈。北京大学信息科学技术学院2013级选课本科生（陈思杰、康健、张泽轩、唐沁宜、刘兆恺、徐朋秋、王泽田、曲祺）、2014级选课本科生（孙雨、许昌民、周晔、王欣欣、徐辉、李懿、董镇、林正晗、张馨月、李泽凡）、2015级选课本科生（郑钦佩、梁政、孙新昊、周清逸）、2016级选课本科生（刘姝涵、叶思源、周全、王子琛）、北京大学工学院2014级选课本科生（王晨曦、杨周剑云）、旁听生牛苗雨： 问题、意见和建议回馈。

北京大学“电路分析原理”课，自2013年开设了以学生为主的小型研讨班，与大班同期并行，作为学校推行的大班授课与小班研讨相结合的“小班教学”模式的试点改革课程。课程组多样化、多层次、多方位、有针对、有现场、有合作、有创新实验的教学尝试，培养了学生自主提出问题和解决问题的能力，锻炼了学生交流和表达能力，训练了学生科学思维与研究能力。课程改革获得了北京大学教学成果一等奖。以学生为主的研讨常常精彩频出，教学相长、非常享受。一并感谢。

笔者一直认为有特色的好教材才有编写的必要，应该是好的教学与好的科研合力而为。执笔前曾贪心地希望写一本迄今为止最有特色的“电路分析”课程教材，为此博览国内外同类优秀教材，追觅现代科技发展脚步，结合在中国科学技术大学、北京大学几十年的教学经验和体会，并虚心听取老师和同学们的建议、意见。然执笔后深感愚心拙笔，限于水平，书中不妥之处在所难免，恳请读者批评指正。来信请寄至北京大学信息科学技术学院（100871），或电邮至wwhu@pku.edu.cn。

胡薇薇

2018年5月于北大燕园

Contents

引子——人类认识电的历史History

第1章线性电路分析基础Introduction & Basic Analysis of Linear Circuit

1.1线性电路基本概述/Basic Introduction to Linear Circuit

1.1.1基本单位/Units and Scales

1.1.2集总假设及集总电路模型/LumpedParameter Circuit

1.1.3基本元件、变量和参考方向/Basic Components、Parameters and 

Reference Direction

1.1.4基本定律/Basic Laws

1.2常见电路元件模型及其约束方程/Circuit Elements and Element

Constraints

1.2.1元件的分类/Kinds of Components

1.2.2电阻元件/Resistor

1.2.3理想独立电压源与理想独立电流源/Independent Sources

1.2.4电容元件/Capacitor

1.2.5电感元件/Inductor

1.2.6理想受控源/Controlled Source or Dependent Source

1.3典型源信号和响应信号/Basic Signals and Functions

1.4线性二端(单口)网络的等效/Equivalence of OnePort Network

1.4.1等效的定义/Definition of Equivalence

1.4.2电阻电路的等效/Equivalence of Resistive Circuits

1.4.3具有初始储能(初始值)的动态元件的等效/Equivalence of 

Dynamic Elements

1.4.4源电路的等效/Equivalence of Sources

总结与回顾Summary and Review

学生研讨题选Topics of Discussion

练习与习题Exercises and Problems

第2章线性电路的时域分析Basic Analysis of Linear Circuit in 

Timedomain

2.1动态电路的暂态过程和起始状态/Introduction of Transient Analysis

2.1.1静态电路与动态电路/Static and Dynamic Circuit

2.1.2静态电路分析/Resistive Circuit

2.1.3动态电路的换路、起始状态和暂态过程/Switch and Initial State

2.2一阶动态电路分析/Analysis of FirstOrder Circuit

2.3动态电路的零状态响应/Zero State Response

2.3.1复指数信号及正弦信号激励的零状态响应/Sinusoidal Excitation

2.3.2单位阶跃响应s(t)和单位冲激响应h(t)/UnitStep Response and 

UnitImpulse Response

2.3.3任意信号激励的零状态响应/Arbitrary Excitation

2.4二阶及高阶动态电路分析/SecondOrder Circuits 

and HighOrder Circuits

2.4.1响应的求解/Functions and Solutions

2.4.2电路的稳定性分析/Stability Analysis

总结与回顾Summary and Review

学生研讨题选Topics of Discussion

附录A一元 n次常系数微分方程的求解

A.1一阶线性常系数微分方程的求解/First Order

A.2n阶微分方程的求解/nrd Order

练习与习题Exercises and Problems

第3章正弦稳态电路分析Sinusoidal SteadyState Analysis

3.1正弦稳态电路分析/Sinusoidal SteadyState Analysis

3.1.1正弦信号的复数表示——相量/Phasor

3.1.2电路中的复数表示——相量模型/Phasor Model in Circuit

3.1.3正弦稳态电路分析/Sinusoidal SteadyState Analysis

3.2正弦稳态功率/Powers

3.3网络函数与频率响应/Network Functions and 

Frequency Responses

3.4滤波器/Filter

3.4.1一阶滤波器/FirstOrder Filter(LowPass,HighPass)

3.4.2二阶滤波器/SecondOrder Filter(Band Pass,Band Stop)

总结与回顾Summary and Review

学生研讨题选Topics of Discussion

练习与习题Exercises and Problems

第4章电路的变换域分析——拉普拉斯变换Laplace Transform

4.1拉普拉斯变换/Laplace Transform

4.1.1变换域分析/Transform Analysis

4.1.2拉氏变换定义/Definition of the Laplace Transform

4.1.3拉氏变换的基本性质/Basic Theorems for the Laplace Transform

4.1.4拉氏反变换/Inverse Laplace Transform

4.2线性电路的s域求解/Circuit Analysis in the sDomain

4.2.1元件的s域模型/Elements in the sDomain

4.2.2定律的s域形式/Laws in the sDomain

4.2.3线性电路的s域求解/Circuit Analysis in the sDomain

4.3网络函数的s域描述/Network Function in the sDomain

4.3.1定义/Definition

4.3.2网络函数的特性/Characteristic Analysis

总结与回顾Summary and Review

学生研讨题选Topics of Discussion

练习与习题Exercises and Problems

第5章信号的变换域分析——傅里叶变换Fourier Analysis

5.1傅里叶级数/The Fourier Series

5.1.1周期信号的傅氏级数表示/Three Forms of the Fourier Series

5.1.2周期信号的对称性与傅氏级数之间的关系/Symmetry of Fourier Series

5.1.3常见周期信号的傅氏级数/Some Useful Fourier Series

5.1.4周期信号的平均功率和有效值/Average Power and Effective 

Values of Periodic Functions

5.1.5周期信号作用于线性电路的稳态响应/SteadyState Responses

5.2傅氏变换： 非周期信号的频谱分析/Fourier Transform

5.2.1从傅氏级数到傅氏变换/From Fourier Series to Transform

5.2.2傅里叶变换与反变换/Some Useful Fourier Transform Pairs

5.2.3傅氏变换的基本性质与定理/Basic Theorems of the Fourier Transform

5.2.4傅氏变换与拉氏变换/Fourier Transform and Laplace Transform

5.3信号通过常参量线性电路/Signal Forcing in Linear Circuits

5.3.1信号通过电路的波形失真/Wave Distortion

5.3.2电路的因果律与理想滤波器/Causality and Ideal Filter

*5.4采样定理/Sampling Theorem

总结与回顾Summary and Review

学生研讨题选Topics of Discussion

练习与习题Exercises and Problems

第6章网络的拓扑分析Network Topology Analysis——Mesh and 

Nodal Analysis

6.1支路电流法 / Branch Current Analysis

6.2网络拓扑分析的基本知识/An Introduction to Network Topology

6.2.1图论分析中的名词/Some Definitions in Network Topology Analysis

6.2.2基本公式与推论/Formula and Conclusions

6.3网孔电流法与回路电流法/Mesh Current Analysis and Loop 

Current Analysis

6.3.1回路电流法/Loop Current Analysis

6.3.2网孔电流法/Mesh Current Analysis

6.3.3含电流源支路的处理/Solution Involving Current Sources

6.4节点分析法/Nodal Analysis

6.4.1节点电压法/Nodal Voltage Analysis

6.4.2含电压源支路的处理/Solution Involving Voltage Sources

*6.5大网络拓扑分析/Topology Analysis

6.5.1节点分析/General Nodal Analysis

6.5.2回路分析/Loop Analysis

总结与回顾Summary and Review

学生研讨题选Topics of Discussion

练习与习题Exercises and Problems

第7章网络定理Theorems in Circuit Analysis

7.1存在和唯一性/Existence and Uniqueness

7.2置换定理/Substitution Theorem

7.3叠加定理/Superposition Theorem

7.4戴维南定理和诺顿定理/Thévenins Theorem and Nortons Theorem

7.5互易定理/Reciprocity Theorem

7.6特勒根定理/Tellegens Theorem

总结与回顾Summary and Review

学生研讨题选Topics of Discussion

练习与习题Exercises and Problems

第8章双口网络分析TwoPort Network Analysis

8.1双口网络参量概述/Introduction

8.1.1双口网络参量及其相互转换/Parameters Transformation Between 

TwoPort Network

8.1.2双口网络参量与网络连接/TwoPort Network Connections

8.2Z参量和Y参量/Z and Y Parameters

8.2.1Z参量的定义/Z Parameters

8.2.2T形等效电路/Ttype Equivalent Circuit

8.2.3Y参量的定义/Y Parameters

8.2.4π形等效电路/πtype Equivalent Circuit

8.3混合参量/Hybrid Parameters

8.3.1H参量的定义/H Parameters

8.3.2G参量的定义/G Parameters

8.3.3等效电路/ Equivalent Circuit

8.4传输参量/Transmission Parameters

8.5有端接的双口网络/TwoPort Network with Input and Output

8.5.1网络函数/Network Functions

8.5.2阻抗变换和阻抗匹配/Impedance Transform and Impedance Matching

*8.6有源双口网络/Active TwoPort Network

总结与回顾Summary and Review

学生研讨题选Topics of Discussion

练习与习题Exercises and Problems

第9章均匀无耗传输线The Uniform Lossless Transmission Line

9.1分布参数电路/Distributed Parameter Circuit

9.2传输线方程/Transmission Line Equations

9.2.1传输线的分布参数模型/Circuit Model

9.2.2传输线方程/Line Equations

9.2.3传播常数、入射波和反射波/Propagation Constant，Incident 

Wave and Reflected Wave

9.2.4特性阻抗与无限长传输线/Characteristic Impedance and 

InfiniteLength Line

9.2.5双口网络等效/TwoPort Network Equivalence

9.3均匀无耗传输线上的波动/Wave on Lossless Line

9.3.1双口网络方程/TwoPort Network Equation

9.3.2电压和电流反射系数/Reflection Coefficient

9.3.3终端负载与反射波/Load and Reflected Wave

9.3.4终端负载与阻抗匹配/Load and Impedance Matching

9.4均匀无耗传输线的阶跃响应/Step Response

*9.5微波双口网络的散射参量/Scattering Parameters

总结与回顾Summary and Review

学生研讨题选Topics of Discussion

练习与习题Exercises and Problems

第10章非线性电路分析简介Nonlinear Circuit Analysis

10.1非线性电路的分析方法/Introduction to Nonlinear Circuit Analysis

10.1.1解析法/Analytical Method

10.1.2图解法/Graphical Method

10.1.3折线法/Piecewiselinear Technique

10.2非线性器件的双口网络分析/TwoPort Network of 

Nonlinear Devices

10.2.1三极管的小信号模型/SmallSignal Model of Transistor

10.2.2运算放大器/Operational Amplifer

总结与回顾Summary and Review

学生研讨题选Topics of Discussion

练习与习题Exercises and Problems

中英文索引

英中文索引

参考文献

《电路分析原理（第2版）》是为配合北京大学信息科学技术学院本科生主干基础课、北京市精品课程“电路分析原理”课堂教学而编写。

国内外电路分析的教科书已出版许多，为了使学生们在学习和选择参考书时减少困惑，《电路分析原理（第2版）》力图提供一本具有如下特点的电路分析教材：

? 力图阐述更清楚、更简明、更条理、更容易理解和掌握。

? 力图以简明、清晰、条理、渐进、渊源的方式说明和强调三基（基本概念、基本方法、基本定理）。

? 配合双语教学，书中的标题和一些必要的名词、术语、概念、原理均辅以英文书写，各章练习题以英文书写。

? 习题三星分级，辅以自学自测。 一颗星“*”表示理解和掌握三基的简单练习题；两颗星“**”表示理解、掌握和运用本章叙述知识的习题，检查学生对本章知识的理解程度，加深对内容的掌握，顺利进入以后的学习；三颗星“***”表示一些拓宽思路或是有一定难度的习题，有些习题的内容可能在章节知识层面上未有涉及，但却是检查学生理解和运用所学原理和方法的深入程度的小“窍门”，读者可以根据自己对学习这门课的不同兴趣或是不同深度要求去选择，从而拓宽知识、加深对原理的理解。

《电路分析原理（第2版）》可作为高等学校电类基础课“电路分析”的教材，并可供其他相关人员参考使用。

“电”把人类引入了一个亦真亦幻的奇妙的新世界。今天，在电力、电子、通信、计算机、自动化、航空航天等等诸多领域，我们每天都享受着人类通过对它的不断认识与发现而创造的现代文明。

二十一世纪，必将是光电技术迅猛发展的时代。幸逢盛世，踌躇满志；微纳光电，勤而行之。这里，借毛泽东在32岁写下的《沁园春?长沙》中的名句，与读者共勉：“问苍茫大地，谁主沉浮？”

《电路分析原理（第2版）》是为配合北京大学信息科学技术学院本科生主干基础课、北京市精品课程“电路分析原理”课堂教学而编写。

国内外电路分析的教科书已出版许多，为了使学生们在学习和选择参考书时减少困惑，《电路分析原理（第2版）》力图提供一本具有如下特点的电路分析教材：

? 力图阐述更清楚、更简明、更条理、更容易理解和掌握。

? 力图以简明、清晰、条理、渐进、渊源的方式说明和强调三基（基本概念、基本方法、基本定理）。

? 配合双语教学，书中的标题和一些必要的名词、术语、概念、原理均辅以英文书写，各章练习题以英文书写。

? 习题三星分级，辅以自学自测。 一颗星“*”表示理解和掌握三基的简单练习题；两颗星“**”表示理解、掌握和运用本章叙述知识的习题，检查学生对本章知识的理解程度，加深对内容的掌握，顺利进入以后的学习；三颗星“***”表示一些拓宽思路或是有一定难度的习题，有些习题的内容可能在章节知识层面上未有涉及，但却是检查学生理解和运用所学原理和方法的深入程度的小“窍门”，读者可以根据自己对学习这门课的不同兴趣或是不同深度要求去选择，从而拓宽知识、加深对原理的理解。

《电路分析原理（第2版）》可作为高等学校电类基础课“电路分析”的教材，并可供其他相关人员参考使用。

“电”把人类引入了一个亦真亦幻的奇妙的新世界。今天，在电力、电子、通信、计算机、自动化、航空航天等等诸多领域，我们每天都享受着人类通过对它的不断认识与发现而创造的现代文明。

二十一世纪，必将是光电技术迅猛发展的时代。幸逢盛世，踌躇满志；微纳光电，勤而行之。这里，借毛泽东在32岁写下的《沁园春?长沙》中的名句，与读者共勉：“问苍茫大地，谁主沉浮？”