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本书主要讲解噪声产生的原因和规律、低噪声电子电路的设计方法、微弱信号检测的方法以及相应的理论基础。全书内容共分8章，内容包括：微弱信号检测的含义、特点、常用方法和发展状况，随机信号与噪声基础，电路和系统中的噪声源及特性，低噪声电路的分析与设计，相关检测与锁定放大，取样积分器与数字多点平均器，匹配滤波器，光子计数技术等。

本书适合于仪器仪表类、机电类、自动化类、信息类等相关专业的高年级本科生和研究生以及工程技术人员参考。

序

前言

第1章绪论1

1.1微弱信号检测基础知识1

1.1.1噪声与干扰1

1.1.2信噪比与信噪改善比2

1.1.3微弱信号检测的含义与特点3

1.2微弱信号检测方法4

1.2.1微弱信号检测的基本方法4

1.2.2微弱信号检测的新方法5

1.3本书主要内容7

思考题与习题7

第2章随机信号与噪声基础8

2.1确定信号与随机信号8

2.1.1确定信号8

2.1.2随机信号9

2.2随机信号的统计特性10

2.2.1概率密度函数10

2.2.2统计平均11

2.2.3平稳随机过程的自相关函数14

2.2.4平稳随机过程的互相关函数15

2.2.5平稳随机过程的功率谱密度17

2.3常见随机噪声及特性19

2.3.1高斯噪声19

2.3.2白噪声、高斯白噪声和限带

白噪声20

2.3.3有色噪声22

2.4随机过程通过线性系统22

2.4.1确定信号通过线性时不变

系统23

2.4.2平稳随机过程通过线性时不

变系统23

2.5随机过程通过非线性系统简介26

2.6噪声带宽27

2.7额定功率和额定功率增益30

思考题与习题31

第3章电路和系统中的噪声33

3.1电子系统内部的固有噪声源33

3.1.1热噪声33

3.1.2散粒噪声37

3.1.3闪烁噪声38

3.1.4其他噪声39

3.2噪声指标40

3.2.1放大器的噪声模型40

3.2.2等效输入噪声41

3.2.3噪声系数42

3.2.4最佳源电阻45

3.2.5噪声温度45

3.2.6放大器的极限灵敏度46

3.2.7多级放大电路的噪声系数47

3.3元器件的噪声48

3.3.1电阻的噪声48

3.3.2电容的噪声50

3.3.3电感的噪声50

3.3.4变压器的噪声51

3.3.5二极管的噪声51

3.3.6双极型晶体管的噪声53

3.3.7场效应晶体管的噪声59

3.3.8运算放大器的噪声63

3.3.9自归零放大器的噪声特性66

3.3.10模数转换器的噪声特性68

思考题与习题72

第4章低噪声电路的分析与设计75

4.1噪声电路的分析与计算75

4.1.1计算过程75

4.1.2差分运算放大器电路噪声

计算76

4.1.3反相和同相运算放大器电路噪

声计算77

4.2低噪声电子电路的设计79

4.2.1设计原则与步骤79

4.2.2元器件的选择79

4.2.3同相放大与反相放大的选择83

4.2.4负反馈对噪声性能的影响83

4.2.5工作点的选择85

4.2.6噪声匹配86

4.3屏蔽与接地88

4.3.1屏蔽88

4.3.2接地93

4.4噪声的测量98

4.4.1噪声测量仪器98

4.4.2正弦波法102

4.4.3噪声发生器法102

4.4.4噪声带宽Bn的测量103

思考题与习题103

第5章相关检测与锁定放大105

5.1相关函数105

5.1.1能量信号与功率信号105

5.1.2相关函数的概念106

5.2相关检测107

5.2.1自相关法107

5.2.2互相关法108

5.2.3自相关检测法中信噪比的

计算109

5.2.4互相关检测法中信噪比的

计算111

5.3相关器概念及其传输函数112

5.3.1相关器的数学解112

5.3.2相关器的传输函数及性能114

5.3.3相关器的等效噪声带宽117

5.4典型相关器电路118

5.5锁定放大器119

5.5.1锁定放大器的基本原理120

5.5.2锁定放大器的主要性能121

5.5.3锁定放大器的主要技术指标123

5.5.4锁定放大器的动态范围126

5.5.5双相锁定放大器132

5.5.6数字锁定放大器134

思考题与习题136

第6章取样积分器与数字多点平

均器138

6.1取样过程、取样定理与取样积分138

6.1.1取样的物理过程139

6.1.2取样定理139

6.1.3取样积分的基本原理140

6.2Boxcar积分器141

6.2.1工作原理141

6.2.2信噪比的改善142

6.2.3频率响应143

6.2.4参数选择143

6.3几种典型的取样积分器146

6.3.1具有基线取样补偿的取样积

分器146

6.3.2双通道取样积分器147

6.3.3多点取样积分器系统148

6.4数字多点平均器148

思考题与习题153

第7章匹配滤波器154

7.1白噪声背景下的匹配滤波器154

7.2色噪声背景下确知信号的匹配滤

波器159

7.3信号波形未知时构造匹配滤波器

的方法161

7.3.1用相干平均方法提取未知确

定性信号波形161

7.3.2有用信号有一定随机性时的

匹配滤波处理163

思考题与习题163

第8章光子计数技术165

8.1光子计数原理概述165

8.1.1光子流量和光流强度165

8.1.2光子发射的泊松分布166

8.1.3光电子脉冲堆积效应167

8.1.4光子计数原理框图167

8.2常用单光子探测器167

8.2.1光电倍增管167

8.2.2雪崩光敏二极管173

8.3放大器甄别器174

8.3.1放大器174

8.3.2甄别器175

8.4光子计数器的自动背景扣除测

量法176

8.5光子计数器的信噪比177

8.5.1量子效率和SNR177

8.5.2斩波条件下的SNR178

思考题与习题178

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书籍介绍

本书主要讲解噪声产生的原因和规律、低噪声电子电路的设计方法、微弱信号检测的方法以及相应的理论基础。全书内容共分8章，内容包括：微弱信号检测的含义、特点、常用方法和发展状况，随机信号与噪声基础，电路和系统中的噪声源及特性，低噪声电路的分析与设计，相关检测与锁定放大，取样积分器与数字多点平均器，匹配滤波器，光子计数技术等。

本书适合于仪器仪表类、机电类、自动化类、信息类等相关专业的高年级本科生和研究生以及工程技术人员参考。