PREFACE
前言

每一个初学C语言的人，都会兴奋地发现自己会写程序了；而每一个初学模拟电子技术的人，却会沮丧地发现自己几乎没学会设计任何电路。目前电路与模拟电子技术方面的教材，基本都是围绕如何分析电路而写，只是详细讲解电路是如何满足要求的，而没有涉及电路是怎样从功能需求到设计方案，直到最终完成电路设计的。学完了电路理论，却只能分析电路，不能设计电路，这样的状况无疑令人遗憾。本书就是为了解决这个问题而编著。

1．本书既讲电路分析，又讲电路设计

作者认为，电路分析之于电路设计，好比计算机组成原理之于计算机程序设计，前者是后者的基础，后者是前者的升华。一本电路书，如果只能让读者学会分析电路，就好比一本计算机书只能让读者学会分析程序一样，不够完备。

电路的设计和创新是一个不断改进的过程。针对本书所提到的每一种经典电路，作者都给出了完整的形成过程，让读者学习从功能需求到电路实现的完整设计过程。这样的写法，有助于读者真正理解电路设计的思想与方法，实现从模仿者向创新者的转变。

2．关于电路分析

作者坚信，多数具有实用意义的创新并不是基于高深莫测的理论，而是基于常识的灵活运用。多数人并非欠缺常识，而是没能把常识用好。所以在写作此书的时候，作者坚持用浅显易懂的语言和常识阐述涉及的知识，尽可能回避数学公式的推导，采用“创新说够，原理说透”的写作原则。

本书在第1章就引入叠加定理（也称叠加原理）和替代定理，这样写的原因如下：

（1）叠加定理的重要性

为了与多数教材的表述方式相同，本书使用了“叠加定理”的表述，但是作者更倾向于使用“叠加原理”这个词，因为它有着“不证自明”的含义。

叠加定理有着十分重要的理论意义，它不仅仅是电路理论的基础，而且是所有线性理论的基础。如果我们仅仅把它放到电阻电路分析的相应章节中介绍，并要求学生学会用叠加定理求解电路，那就未免低估了叠加定理的意义。

还有一个问题与叠加定理相关，那就是一阶电路中零状态响应和零输入响应的问题。

从求解电路变量的角度看，实在看不出有了三要素法，为什么还要让学生明白哪些是零状态响应，哪些是零输入响应。从分析响应的角度看，会算而且知道零状态、零输入的情况下也可能有响应就可以了，为什么要区别得那么清楚呢？三要素法本身也不难，为什么非得要给出几个意义不大的新概念？

但是如果从叠加定理的角度看，意义就完全不同了。因为区分零状态响应和零输入响应的目的，是要强调动态电路中初始状态和独立源一样，也起着激励的作用。动态电路中的响应，是所有激励——包括初始状态和独立源所产生的响应的叠加，也只有在这个意义上，强调零状态响应和零输入响应才是有意义的。

对于叠加定理的适用范围，本书没有照搬很多教材的表述，比如把叠加定理的适用范围说成“在线性电路中……”。这种表述无疑在传达这样的意思，就是叠加定理只能适用于线性电路。这样的表述当然没有问题，问题在于几乎没有教材给出线性电路的清晰定义，外文教材也是一样。如果不能告诉读者怎样的电路是线性电路，那么用这样的词汇去限定叠加定理的使用范围就没有意义。

显然，把叠加定理放到电阻电路的相应章节介绍，就回避了定义线性电路这个概念的问题，可是又如何把电阻电路的叠加性扩展到一阶电路呢？仅仅因为那些电容、电感也被冠以线性之名吗？谁敢说微分、积分特性与比例特性是相同的？这也回答了前面的问题，只有把叠加定理放到总体概念中，才能在动态电路分析中顺理成章地强调初始状态、零状态、零输入等概念。

实际上，线性与叠加性是紧密相连的概念，世界的本质是非线性的，为了便于分析，才有了线性这一概念。线性的定义本身就包含了叠加性，二者有着“鸡和鸡蛋”的关系。对于线性系统而言，叠加定理是不证自明的，所以用线性来限制叠加的使用范围有点不伦不类。

叠加定理是整个线性系统理论的基础，正是基于此，本书才把线性与叠加的概念紧密结合地放在了第1章，作为全书的理论基础。

（2）替代定理的作用

很多教材把替代定理去掉，这有其合理性，因为它对于现实电路问题的求解意义不大。本书不是从电路分析的角度引入替代定理，而是从理论完整性的角度考虑的。如果没有替代定理，戴维南定理就无从说起，谁能知道戴维南定理的发表仅仅用了一页半的纸呢？让读者学习和理解创新之源，这是本书的重要目的。

替代定理在本书中的另一个作用，是为非线性电路的线性化提供合理性。尽管这是一个直观上就能接受的观点，但是理论上严密一些总是好的。

（3）非线性电路的理论基础：差动电路、反馈

本书第8章详细地讲解了差动电路形成的完整过程，并彻底回避了其放大性能的具体计算。这是从读者的角度考虑的，大部分读者学会如何使用集成电路就可以了，不必深入集成电路内部去设计差动电路，所以详细烦琐的计算对他们而言意义不大，而且，差动设计的方案并不是只对电路设计有意义，对任何领域都是有意义的。

本书第9章详细讲解了从反馈概念到使用反馈电路的过程。反馈绝对不是一个很容易从生活经验升华到实用电路的概念。本书对其形成过程进行演绎，是希望读者能够学到发明创新的飞跃点——其实很多具有实用意义的发明创新往往就在于非常关键的观念飞跃。

3．关于电路设计

电路设计的思路，简单而言分为两部分：一是电路设计理论，如叠加原理、戴维南定理、反馈理论和差动理论，它们相当于计算机程序设计的“算法”；二是基本电路模块，如各类基本放大电路、反馈电路、差动电路和恒流源电路，它们相当于计算机程序设计的“语句”。有了电路的“算法和语句”，电路设计也就不再神秘了。

4．关于电路仿真

在电路与模拟电子技术的学习和设计中，实验验证是必不可少的。使用实验箱，存在实验类型受限、易出故障的问题；使用面包板，虽然能提供实验类型的灵活性，也存在规模受限、故障率高的问题。综合来看，模拟仿真实验是一个比较好的解决方案。在设计过程中，在实物验证之前，也应首先进行模拟仿真验证，规模越大的设计越需要首先进行仿真验证。

作者从2014年开始探索电路与模拟电子技术的模拟仿真，经多年对比之后，最终选择了LTspice软件作为仿真实验工具。作为一款免费的商业软件，该软件使用方便，既能实现低成本又能保证准确性，是学习和工作中的一个好工具。

本书对涉及的典型电路都给出了相应的仿真电路。正是借助于仿真软件，才能对涉及的每一个电路，从组成形式的变化到器件参数的调整，一一做出验证。

作者 Lz7fr4UoPGiUDAvU7yTyrkomLcvo6jzSr3AxTBibwM6ZBg1R7lhguELjWuQQoeR7