PREFACE
前言

每一個(gè)初學(xué)C語(yǔ)言的人，都會(huì)興奮地發(fā)現(xiàn)自己會(huì)寫(xiě)程序了；而每一個(gè)初學(xué)模擬電子技術(shù)的人，卻會(huì)沮喪地發(fā)現(xiàn)自己幾乎沒(méi)學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)任何電路。目前電路與模擬電子技術(shù)方面的教材，基本都是圍繞如何分析電路而寫(xiě)，只是詳細(xì)講解電路是如何滿足要求的，而沒(méi)有涉及電路是怎樣從功能需求到設(shè)計(jì)方案，直到最終完成電路設(shè)計(jì)的。學(xué)完了電路理論，卻只能分析電路，不能設(shè)計(jì)電路，這樣的狀況無(wú)疑令人遺憾。本書(shū)就是為了解決這個(gè)問(wèn)題而編著。

1.本書(shū)既講電路分析，又講電路設(shè)計(jì)

作者認(rèn)為，電路分析之于電路設(shè)計(jì)，好比計(jì)算機(jī)組成原理之于計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)，前者是后者的基礎(chǔ)，后者是前者的升華。一本電路書(shū)，如果只能讓讀者學(xué)會(huì)分析電路，就好比一本計(jì)算機(jī)書(shū)只能讓讀者學(xué)會(huì)分析程序一樣，不夠完備。

電路的設(shè)計(jì)和創(chuàng)新是一個(gè)不斷改進(jìn)的過(guò)程。針對(duì)本書(shū)所提到的每一種經(jīng)典電路，作者都給出了完整的形成過(guò)程，讓讀者學(xué)習(xí)從功能需求到電路實(shí)現(xiàn)的完整設(shè)計(jì)過(guò)程。這樣的寫(xiě)法，有助于讀者真正理解電路設(shè)計(jì)的思想與方法，實(shí)現(xiàn)從模仿者向創(chuàng)新者的轉(zhuǎn)變。

2.關(guān)于電路分析

作者堅(jiān)信，多數(shù)具有實(shí)用意義的創(chuàng)新并不是基于高深莫測(cè)的理論，而是基于常識(shí)的靈活運(yùn)用。多數(shù)人并非欠缺常識(shí)，而是沒(méi)能把常識(shí)用好。所以在寫(xiě)作此書(shū)的時(shí)候，作者堅(jiān)持用淺顯易懂的語(yǔ)言和常識(shí)闡述涉及的知識(shí)，盡可能回避數(shù)學(xué)公式的推導(dǎo)，采用“創(chuàng)新說(shuō)夠，原理說(shuō)透”的寫(xiě)作原則。

本書(shū)在第1章就引入疊加定理（也稱疊加原理）和替代定理，這樣寫(xiě)的原因如下：

（1）疊加定理的重要性

為了與多數(shù)教材的表述方式相同，本書(shū)使用了“疊加定理”的表述，但是作者更傾向于使用“疊加原理”這個(gè)詞，因?yàn)樗兄安蛔C自明”的含義。

疊加定理有著十分重要的理論意義，它不僅僅是電路理論的基礎(chǔ)，而且是所有線性理論的基礎(chǔ)。如果我們僅僅把它放到電阻電路分析的相應(yīng)章節(jié)中介紹，并要求學(xué)生學(xué)會(huì)用疊加定理求解電路，那就未免低估了疊加定理的意義。

還有一個(gè)問(wèn)題與疊加定理相關(guān)，那就是一階電路中零狀態(tài)響應(yīng)和零輸入響應(yīng)的問(wèn)題。

從求解電路變量的角度看，實(shí)在看不出有了三要素法，為什么還要讓學(xué)生明白哪些是零狀態(tài)響應(yīng)，哪些是零輸入響應(yīng)。從分析響應(yīng)的角度看，會(huì)算而且知道零狀態(tài)、零輸入的情況下也可能有響應(yīng)就可以了，為什么要區(qū)別得那么清楚呢？三要素法本身也不難，為什么非得要給出幾個(gè)意義不大的新概念？

但是如果從疊加定理的角度看，意義就完全不同了。因?yàn)閰^(qū)分零狀態(tài)響應(yīng)和零輸入響應(yīng)的目的，是要強(qiáng)調(diào)動(dòng)態(tài)電路中初始狀態(tài)和獨(dú)立源一樣，也起著激勵(lì)的作用。動(dòng)態(tài)電路中的響應(yīng)，是所有激勵(lì)——包括初始狀態(tài)和獨(dú)立源所產(chǎn)生的響應(yīng)的疊加，也只有在這個(gè)意義上，強(qiáng)調(diào)零狀態(tài)響應(yīng)和零輸入響應(yīng)才是有意義的。

對(duì)于疊加定理的適用范圍，本書(shū)沒(méi)有照搬很多教材的表述，比如把疊加定理的適用范圍說(shuō)成“在線性電路中……”。這種表述無(wú)疑在傳達(dá)這樣的意思，就是疊加定理只能適用于線性電路。這樣的表述當(dāng)然沒(méi)有問(wèn)題，問(wèn)題在于幾乎沒(méi)有教材給出線性電路的清晰定義，外文教材也是一樣。如果不能告訴讀者怎樣的電路是線性電路，那么用這樣的詞匯去限定疊加定理的使用范圍就沒(méi)有意義。

顯然，把疊加定理放到電阻電路的相應(yīng)章節(jié)介紹，就回避了定義線性電路這個(gè)概念的問(wèn)題，可是又如何把電阻電路的疊加性擴(kuò)展到一階電路呢？?jī)H僅因?yàn)槟切╇娙荨㈦姼幸脖还谝跃€性之名嗎？誰(shuí)敢說(shuō)微分、積分特性與比例特性是相同的？這也回答了前面的問(wèn)題，只有把疊加定理放到總體概念中，才能在動(dòng)態(tài)電路分析中順理成章地強(qiáng)調(diào)初始狀態(tài)、零狀態(tài)、零輸入等概念。

實(shí)際上，線性與疊加性是緊密相連的概念，世界的本質(zhì)是非線性的，為了便于分析，才有了線性這一概念。線性的定義本身就包含了疊加性，二者有著“雞和雞蛋”的關(guān)系。對(duì)于線性系統(tǒng)而言，疊加定理是不證自明的，所以用線性來(lái)限制疊加的使用范圍有點(diǎn)不倫不類。

疊加定理是整個(gè)線性系統(tǒng)理論的基礎(chǔ)，正是基于此，本書(shū)才把線性與疊加的概念緊密結(jié)合地放在了第1章，作為全書(shū)的理論基礎(chǔ)。

（2）替代定理的作用

很多教材把替代定理去掉，這有其合理性，因?yàn)樗鼘?duì)于現(xiàn)實(shí)電路問(wèn)題的求解意義不大。本書(shū)不是從電路分析的角度引入替代定理，而是從理論完整性的角度考慮的。如果沒(méi)有替代定理，戴維南定理就無(wú)從說(shuō)起，誰(shuí)能知道戴維南定理的發(fā)表僅僅用了一頁(yè)半的紙呢？讓讀者學(xué)習(xí)和理解創(chuàng)新之源，這是本書(shū)的重要目的。

替代定理在本書(shū)中的另一個(gè)作用，是為非線性電路的線性化提供合理性。盡管這是一個(gè)直觀上就能接受的觀點(diǎn)，但是理論上嚴(yán)密一些總是好的。

（3）非線性電路的理論基礎(chǔ)：差動(dòng)電路、反饋

本書(shū)第8章詳細(xì)地講解了差動(dòng)電路形成的完整過(guò)程，并徹底回避了其放大性能的具體計(jì)算。這是從讀者的角度考慮的，大部分讀者學(xué)會(huì)如何使用集成電路就可以了，不必深入集成電路內(nèi)部去設(shè)計(jì)差動(dòng)電路，所以詳細(xì)煩瑣的計(jì)算對(duì)他們而言意義不大，而且，差動(dòng)設(shè)計(jì)的方案并不是只對(duì)電路設(shè)計(jì)有意義，對(duì)任何領(lǐng)域都是有意義的。

本書(shū)第9章詳細(xì)講解了從反饋概念到使用反饋電路的過(guò)程。反饋絕對(duì)不是一個(gè)很容易從生活經(jīng)驗(yàn)升華到實(shí)用電路的概念。本書(shū)對(duì)其形成過(guò)程進(jìn)行演繹，是希望讀者能夠?qū)W到發(fā)明創(chuàng)新的飛躍點(diǎn)——其實(shí)很多具有實(shí)用意義的發(fā)明創(chuàng)新往往就在于非常關(guān)鍵的觀念飛躍。

3.關(guān)于電路設(shè)計(jì)

電路設(shè)計(jì)的思路，簡(jiǎn)單而言分為兩部分：一是電路設(shè)計(jì)理論，如疊加原理、戴維南定理、反饋理論和差動(dòng)理論，它們相當(dāng)于計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)的“算法”；二是基本電路模塊，如各類基本放大電路、反饋電路、差動(dòng)電路和恒流源電路，它們相當(dāng)于計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)的“語(yǔ)句”。有了電路的“算法和語(yǔ)句”，電路設(shè)計(jì)也就不再神秘了。

4.關(guān)于電路仿真

在電路與模擬電子技術(shù)的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)中，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證是必不可少的。使用實(shí)驗(yàn)箱，存在實(shí)驗(yàn)類型受限、易出故障的問(wèn)題；使用面包板，雖然能提供實(shí)驗(yàn)類型的靈活性，也存在規(guī)模受限、故障率高的問(wèn)題。綜合來(lái)看，模擬仿真實(shí)驗(yàn)是一個(gè)比較好的解決方案。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，在實(shí)物驗(yàn)證之前，也應(yīng)首先進(jìn)行模擬仿真驗(yàn)證，規(guī)模越大的設(shè)計(jì)越需要首先進(jìn)行仿真驗(yàn)證。

作者從2014年開(kāi)始探索電路與模擬電子技術(shù)的模擬仿真，經(jīng)多年對(duì)比之后，最終選擇了LTspice軟件作為仿真實(shí)驗(yàn)工具。作為一款免費(fèi)的商業(yè)軟件，該軟件使用方便，既能實(shí)現(xiàn)低成本又能保證準(zhǔn)確性，是學(xué)習(xí)和工作中的一個(gè)好工具。

本書(shū)對(duì)涉及的典型電路都給出了相應(yīng)的仿真電路。正是借助于仿真軟件，才能對(duì)涉及的每一個(gè)電路，從組成形式的變化到器件參數(shù)的調(diào)整，一一做出驗(yàn)證。

作者