第1章微弱信号检测与随机噪声1

1.1微弱信号检测概述1

1.2常规小信号检测方法3

1.2.1滤波3

1.2.2调制放大与解调3

1.2.3零位法5

1.2.4反馈补偿法7

1.3随机噪声及其统计特征8

1.3.1随机噪声的概率密度函数8

1.3.2随机噪声的均值、方差和均方值10

1.3.3随机噪声的相关函数11

1.3.4随机噪声的功率谱密度函数17

1.4常见随机噪声20

1.4.1白噪声20

1.4.2限带白噪声21

1.4.3窄带噪声21

1.5随机噪声通过电路系统的响应27

1.5.1随机噪声通过线性系统的响应27

1.5.2非平稳随机噪声通过线性系统的响应30

1.5.3随机噪声通过非线性系统的响应31

1.6等效噪声带宽35

1.6.1等效噪声带宽的定义35

1.6.2等效噪声带宽的计算方法36

第2章放大器的噪声源和噪声特性40

2.1电子系统内部的固有噪声源40

2.1.1电阻的热噪声41

2.1.2PN结的散弹噪声45

2.1.31/f噪声47

2.1.4爆裂噪声48

2.2放大器的噪声系数49

2.2.1噪声系数和噪声因数49

2.2.2级联放大器的噪声系数51

2.3放大器的噪声性能分析53

2.3.1放大器的噪声模型53

2.3.2放大器的噪声特性55

2.4二极管和双极型晶体管的噪声特性60

2.4.1半导体二极管的噪声模型60

2.4.2双极型晶体管的噪声模型62

2.4.3双极型晶体管的等效输入噪声63

2.4.4双极型晶体管的噪声因数频率分布67

2.5场效应管的噪声特性71

2.5.1场效应管的内部噪声源71

2.5.2场效应管的噪声等效电路与噪声特性73

2.6运算放大器的噪声特性76

2.6.1运算放大器的等效输入噪声模型76

2.6.2运算放大器的噪声性能计算77

2.7低噪声放大器设计80

2.7.1有源器件的选择81

2.7.2偏置电路与直流工作点选择83

2.7.3噪声匹配86

2.7.4反馈电路92

2.7.5高频低噪声放大器设计考虑96

第3章干扰噪声及其抑制99

3.1环境干扰噪声100

3.1.1干扰噪声源100

3.1.2干扰噪声的频谱分布105

3.2干扰耦合途径106

3.2.1传导耦合与公共阻抗耦合106

3.2.2电源耦合107

3.2.3电场耦合109

3.2.4磁场耦合111

3.2.5电磁辐射耦合117

3.3屏蔽118

3.3.1场传播与波阻抗119

3.3.2屏蔽层的吸收损耗122

3.3.3屏蔽层的反射损耗123

3.3.4屏蔽效果125

3.4屏蔽电缆的接地130

3.4.1电缆屏蔽层和芯线之间的耦合130

3.4.2电缆屏蔽层接地抑制电场耦合噪声133

3.4.3电缆屏蔽层接地抑制磁场耦合噪声135

3.4.4屏蔽层接地点的选择139

3.5电路接地141

3.5.1电路的接地方式141

3.5.2放大器输入信号回路接地144

3.6其他噪声抑制技术149

3.6.1隔离149

3.6.2纵向扼流变压器150

3.6.3信号线和电源线滤波152

第4章锁定放大154

4.1概述154

4.1.1锁定放大器中的频谱迁移154

4.1.2锁定放大器的工作原理155

4.2相敏检测156

4.2.1模拟乘法器型相敏检测器156

4.2.2电子开关型相敏检测器166

4.3锁定放大器的组成与部件170

4.3.1锁定放大器的基本组成170

4.3.2正交矢量型锁定放大器172

4.3.3外差式锁定放大器173

4.3.4微机化数字式相敏检测器174

4.4旋转电容滤波及其在锁定放大器中的应用177

4.4.1旋转电容滤波器的工作原理177

4.4.2旋转电容滤波器的性能180

4.4.3基于旋转电容滤波器的同步外差锁定放大器182

4.5锁定放大器的性能指标与动态协调186

4.5.1锁定放大器的主要性能指标187

4.5.2动态范围与频率的关系189

4.5.3动态协调190

4.6锁定放大器应用191

4.6.1阻抗微小变化的测量192

4.6.2放大器噪声系数测量194

4.6.3其他应用196

第5章取样积分与数字式平均199

5.1取样积分的基本原理200

5.1.1线性门积分200

5.1.2指数式门积分202

5.2指数式门积分器分析204

5.2.1取样过程频域分析204

5.2.2指数式门积分器电路频域分析206

5.2.3指数式门积分器的输出特性207

5.2.4指数式门积分的信噪改善比210

5.3取样积分器的工作方式210

5.3.1定点工作方式210

5.3.2扫描工作方式212

5.4取样积分器的参数选择及应用216

5.4.1取样积分器的参数选择216

5.4.2基线取样与双通道取样积分器219

5.4.3多点取样积分器系统222

5.4.4取样积分器应用实例223

5.5数字式平均226

5.5.1数字式平均的原理及实现227

5.5.2数字式平均的信噪改善比229

5.5.3数字式平均的频域描述231

5.5.4数字式平均算法233

第6章相关检测239

6.1概述239

6.2相关函数的实际运算及误差分析242

6.2.1相关函数的实际运算242

6.2.2运算误差分析243

6.3相关函数算法及实现245

6.3.1递推算法246

6.3.2继电式相关算法248

6.3.3极性相关算法251

6.3.4其他相关算法253

6.4相关函数峰点跟踪254

6.5相关检测应用257

6.5.1噪声中信号的恢复257

6.5.2延时测量264

6.5.3泄漏检测266

6.5.4运动速度及流速测量268

6.5.5系统辨识275

第7章自适应噪声抵消280

7.1自适应噪声抵消原理280

7.1.1简述280

7.1.2自适应噪声抵消原理282

7.1.3自适应FIR维纳滤波器284

7.2最陡下降法286

7.2.1最陡下降法的递推公式286

7.2.2最陡下降法的性能分析288

7.3最小均方算法292

7.3.1最小均方算法的原理293

7.3.2最小均方算法的性能分析294

7.4其他自适应算法301

7.4.1归一化最小均方算法301

7.4.2最小均方符号算法302

7.5自适应滤波器应用305

7.5.1消除心电图的工频干扰305

7.5.2胎儿心电图检测307

7.5.3涡街流量检测中机械振动噪声的抑制308

7.5.4窄带信号和宽带信号的分离309

7.5.5自适应回声抵消311

附录A常用常数314

附录B线性二端口网络的噪声模型316

参考文献318本书常用符号