1、電路模型
為了實(shí)現(xiàn)電能的產(chǎn)生、傳輸、分配和轉(zhuǎn)換，電信號(hào)的采集、交換、傳輸、存儲(chǔ)和測(cè)試等任務(wù)，人們通過(guò)設(shè)計(jì)、制造出各種實(shí)際電路元件（如電阻器、電容器、電感器、晶體管、運(yùn)算放大器等），再將實(shí)際電路元件按一定的規(guī)律連接起來(lái)，以完成上述各項(xiàng)任務(wù)，從而形成了電路系統(tǒng)，通常稱(chēng)它們?yōu)閷?shí)際電路。
電路理論以電路模型為研究對(duì)象，電路模型是由理想電路元件相互連接組成的網(wǎng)絡(luò)來(lái)描述電路性能的一種模型。理想電路元件是指可以用一個(gè)單一參數(shù)來(lái)表征實(shí)際器件的抽象表示，具有明確的數(shù)學(xué)定義。
用理想電路元件的組合來(lái)模擬實(shí)際的電路，進(jìn)而分析研究電路的電氣特性是必要的和可能的。實(shí)際存在的電路器件，種類(lèi)繁多，功能各異，所涉及的物理過(guò)程很廣泛。通常包含聲、光、熱、化、電、磁等方面的問(wèn)題。本課程只關(guān)心其中的電磁過(guò)程，而且僅是電路中各部分的電流、電壓、電荷和磁通所表征的電磁過(guò)程。這種電磁過(guò)程最后都要?dú)w結(jié)為電路的電壓、電流以及他們所形成的電功率之間的關(guān)系。因此，為了進(jìn)行電氣特性的分析，須用一些能反映單一電磁性質(zhì)的抽象化、理想化的電路元件,通過(guò)各種不同的連接方式組合而成電路模型，這是研究電路問(wèn)題的常用方法。例如，理想的電阻元件是一種只表示消耗電能，產(chǎn)生焦耳熱效應(yīng)的器件；理想電容器只表示電荷及電場(chǎng)能量的存儲(chǔ)；理想電感元件只表示磁通和磁場(chǎng)能量的存儲(chǔ)等。這樣任何實(shí)際電路元件均可以用這些理想化元件模型或它們的組合來(lái)表征。根據(jù)已建立的電路模型，研究其中電壓、電流和電功率之間的聯(lián)系規(guī)律，為分析、綜合和設(shè)計(jì)實(shí)際電路準(zhǔn)備理論基礎(chǔ)，是本課程的主要任務(wù)。如圖1.1.1所示，基于電路模型運(yùn)用電路理論和現(xiàn)代計(jì)算技術(shù)，我們就能夠研究電路的電氣特性并設(shè)計(jì)出性能超群的電子電路。
圖1.1.1 研究電路電氣特性的建模過(guò)程
2、集中參數(shù)假設(shè)
常見(jiàn)的電路元件是集中參數(shù)元件,其電氣特性是由他們端點(diǎn)上的電壓和電流之間的關(guān)系（有時(shí)還必須涉及電荷或磁通）來(lái)確切地表達(dá)的，這種關(guān)系通?？捎脜?shù)來(lái)描述。有限個(gè)集中參數(shù)元件組成的電路稱(chēng)為集中參數(shù)電路。事實(shí)上，上述理想化電路元件的假設(shè)就是建立在集中參數(shù)假設(shè)的基礎(chǔ)之上：一個(gè)實(shí)際電路元件可用一個(gè)參數(shù)或多個(gè)參數(shù)給以表征，而不必考慮它的幾何尺寸，這種參數(shù)稱(chēng)為集中參數(shù)。
電路工程上，集中參數(shù)假設(shè)可以用集中化判據(jù)來(lái)表示：
其中：
為實(shí)際元件的最大線(xiàn)性尺寸；
為電路中的最高工作頻率對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。
集中參數(shù)假設(shè)表明：只有當(dāng)實(shí)際電路的尺寸遠(yuǎn)小于電路正常工作時(shí)信號(hào)最高頻率所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)，電路中的電磁過(guò)程才可以分別研究，每一種物理過(guò)程才可以用一個(gè)理想化模型來(lái)表征。實(shí)際電路參數(shù)都是分布的，但在一定條件之下可用集中參數(shù)電路模型作為工程簡(jiǎn)化來(lái)進(jìn)行分析計(jì)算。這種模型是由若干個(gè)集中參數(shù)電路元件和一些理想導(dǎo)線(xiàn)互聯(lián)而成。在這種模型中人們感興趣的只是各個(gè)電路元件端子間的電壓和流過(guò)各端子的電流；而對(duì)元件內(nèi)部的物理過(guò)程不感興趣這樣就可以約定計(jì)量電壓的路徑一律不經(jīng)過(guò)元件內(nèi)部，以便為電壓與路徑無(wú)關(guān)創(chuàng)造條件。由于全部電路元件的作用必須能體現(xiàn)電路中各種能量的轉(zhuǎn)換出納，這樣才能使不但元件間互連的導(dǎo)線(xiàn)都理想化（無(wú)電阻），空間媒質(zhì)也都理想化（無(wú)漏導(dǎo)），傳導(dǎo)電流只能在導(dǎo)線(xiàn)和元件中流過(guò)；而且導(dǎo)線(xiàn)和節(jié)點(diǎn)都不能再積聚電荷（已由各電容元件考慮），任何回路也都不能再鏈結(jié)磁通（已由電感元件考慮）。這樣就使得在電路模型的分析計(jì)算中，不但電壓與路徑無(wú)關(guān)，從而可以認(rèn)為在設(shè)定參考點(diǎn)后，電位是單值的；而且空間不能再有位移電流，從而電路中的傳導(dǎo)電流也可以認(rèn)為必然是連續(xù)的了?？傊?，在集中參數(shù)假設(shè)下，可以認(rèn)為電路中流動(dòng)的信號(hào)僅僅是時(shí)間的函數(shù)，而與空間坐標(biāo)無(wú)關(guān)，電壓和電流可以表示為和，基爾霍夫電路定律才能應(yīng)用。
例如，我國(guó)電力系統(tǒng)的供電頻率是，它對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)為。顯然，在此頻率下，實(shí)驗(yàn)室電路元件的尺寸，元件的尺寸可忽略不計(jì)，電路可看作為集中參數(shù)電路。相反，長(zhǎng)距離輸電線(xiàn)路則不能看作為集中參數(shù)電路。
例1 gsm900/ 1800雙頻手機(jī)的工作信號(hào)頻率為 900 mhz 和 1800 mhz，試判別該手機(jī)電路是否滿(mǎn)足集中參數(shù)假設(shè)。
解 因?yàn)?br>所以
，
在集成電路中，元器件的尺寸一般在微米級(jí)別。因而當(dāng)手機(jī)電路采用大規(guī)模集成電路時(shí)，滿(mǎn)足集中參數(shù)假設(shè)的要求。
如果一個(gè)電路中的參數(shù)是按幾何尺寸連續(xù)分布的，這種參數(shù)稱(chēng)為分布參數(shù)。不滿(mǎn)足集中化假設(shè)的元件稱(chēng)為分布參數(shù)元件，由分布參數(shù)元件構(gòu)成的電路稱(chēng)作分布參數(shù)電路。但是，分布參數(shù)電路理論也是建立在集中參數(shù)電路理論基礎(chǔ)上的，一個(gè)分布參數(shù)電路可以看成是一串集中參數(shù)電路序列的極限。本書(shū)只討論集中參數(shù)電路。