电路分析教程（第5版）课件 第1章 电路导论

如何学好本课程？第1章电路导论

特点：理论优美，概念丰富，方法灵活，应用广泛。

重点：基本概念，基本理论，基本分析方法。

信心：天下的难事被别人解决了一个又一个，别人行我也行。学习亦如此。

方法：科学求真，人文导向；善思多问，天道酬勤。2学习导引：

实践证明：当你真正学懂了基本理论，学会了思维方法，那么你就容易掌握新的知识，生发出无穷无尽的力量。学习的方法是什么？一句格言说得好：要想真正读懂一首诗，必须做到“为学者，善其端，积跬步而持以恒，悟意方停。”1.1电路理论发展简史1.2电路、信号与系统本章目录

漫长历程，人才辈出，人类文明，电子有功。请看以下成果：1.1电路理论发展简史

电磁理论发现：法拉第，麦克斯韦，赫兹

电视的发明与制作

贝尔和电话（上），马克尼和无线通信（下）

电子管、晶体管、集成电路的发明

1947年发明的第一只晶体管（右图）9各种半导体器件10

集成电路11集成电路应用——电路板

世界第一台计算机（ENIAC，诞生于1946年）光电子器件的诞生开创了光通信的新时代

梅曼1960年梅曼发明红宝石激光器1958年工程师杰克·基尔比在一块6.45平方毫米硅片上集成了12个元件，制成了一个RC移相振荡器。这是世界上第一块集成电路芯片。基尔比集成电路与内部布线设计

华人科学家高锟1966年提出光纤理论，随后发明光纤，获2009年诺贝尔物理学奖。

通讯技术电子信息用于航空航天技术（神舟7号载人飞船）

人体断层扫描图像电路（1）集总参数电路与分布参数电路

如果实际电路的几何尺寸远小于其工作信号的波长时，可以认为电流传送到电路的各处是同时到达的，即没有时间延迟，这时整个电路可以看成电磁空间的一个点。这种条件下的电路称为集总参数电路（lumpedparametercircuit），否则就称为分布参数电路（distributedparametercircuit）。1.2电路、信号与系统若集成片尺寸0.5cm

0.5cm，工作频率f=100MHz，其波长，则为集总参数电路。若雷达天线5m（直径），工作频率f=30GHz，其波长

=10cm，则为分布参数电路。例如：（2）线性电路与非线性电路

若描述电路特征的所有方程都是线性代数方程或线性微积分方程，则这类电路就是线性电路（linearcircuit）否则就是非线性电路（nonlinearcircuit）。

（3）时不变电路与时变电路时不变电路又称非时变电路（time-invariantcircuit）。它是指组成电路或系统的元件参数值不随时间变化，因而描述这类电路的方程是常系数的代数方程或常系数的微积分方程。相应地，由变系数的代数方程或微积分方程描述的电路，则称为时变电路（time-varyingcircuit）。（4）电路的功能信号（状态变化，时变）

几种典型的信号系统

所谓系统（system），是由若干相互联系、相互作用的单元组成的具有一定功能的整体。例如：

收音机系统

自动化防空系统1.3“电路分析基础”课程的任务本课程的任务是对给定的电路模型和输人信号研究电路某处的输出信号。输入信号也称为激励(excitation)，输出信号也称为响应(response)。本课程是以集总参数线性时不变的电阻电路和动态电路为主要对象而建立的基本理论、基本概念和基本分析方法。所应用的输人信号主要是直流、正弦交流、指数信号、阶跃信号和冲激信号，进而研究电路在这些输入信号作用下电路响应(电流或电压)的变化规律。电路理论及应用的发展趋势1、非线性电路理论：非线性电路理论是当前研究的重点之一。任何模拟集成电路的精确数学模型都是非线性的，随着对电路认识的不断深化，非线性理论在集成电路研制中可用于了解、检查内部元件的性能参数，从而改进工艺和设计，提高产品质量和成品率。2、量子电路理论：量子电路的研究从微观层面解释了电流和电压的行为规律，对电路分析的理论框架进行了重构。3、混沌电路理论：混沌电路的研究揭示了电路行为的非线性特性，为混沌理论的发展提供了具体的实验基础。4、分析方法的拓展与融合：从传统的时域分析和频域分析发展到复频域、z域等变换域分析，小波变换等时域-频域相结合的分析方法也不断涌现。电路理论及应用发展趋势5、符号化计算与等效模型：通过代数运算和符号计算的方式，将电路分析问题转化为代数方程组的求解问题，实现电路分析的自动化。同时，复杂的电路网络可以通过等效模型简化为简单的等效电路。6、拓扑分析与矩阵方法：系统地应用拓扑学成果，借助矩阵和张量工具对基尔霍夫定律进行描述，为电路的计算机辅助分析和设计提供了坚实的理论基础。7、新兴技术的融合大数据与人工智能：大数据技术可以挖掘电路分析中的隐藏规律和模式，提高电路分析的效率和准确性。人工智能和深度学习技术则可以帮助建立更加精确和实用的电路分析模型。8、计算机辅助设计：计算机的广泛应用使得复杂的电路分析和设计变得更加高效。现代电路分析程序不断优化，采用子电路分解、并行处理等技术，提高了电路模拟的精度和速度。9、多学科交叉应用：电路理论不仅在传统的电气工程领域发挥重要作用，还在生态学、医学等领域得到应用。例如，在植物景观遗传学中，电路理论被用于分析景观要素对植物基因流的影响。10、应用领域的拓展与深化：通信与信息处理：随着通信技术的快速发展，电路理论在通信系统中的应用不断深化，如在信号处理、滤波器设计等方面。数字滤波器的研究和应用成为热点，模拟电路综合的离散化趋势明显。电路理论及应用发展趋势思想与方法29人