电子噪声与低噪声设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 在线阅读 2026

内容简介

　　电子噪声包括内部固有噪声和外部干扰噪声。电子噪声是影响检测系统性能的主要因素之一。在通信系统中，噪声可能导致信息传输错误。本书致力于利用随机噪声理论分析和解释电子系统中噪声的产生和传播问题，介绍各种噪声源相关的机制和模型，说明不同噪声的特性和传播方式，以及线性电路中的噪声分析方法和噪声特性测量方法，并详细介绍各种不同噪声的抑制方法，给出大量实例，总结出低噪声设计的规则和要点。本书可用作电子工程、自动化、测试技术与仪器等专业的本科生或研究生教材，也可供涉及电子噪声和电磁兼容性的工程技术人员参考。

内页插图

目录

第1章随机噪声基础
1.1随机噪声概述
1.1.1噪声定义与分类
1.1.2内部固有噪声和外部干扰噪声比较
1.1.3噪声的影响
1.2随机噪声的概率分析方法
1.3随机噪声的统计特征
1.3.1均值、方差与均方值
1.3.2相关函数与协方差函数
1.3.3功率谱密度函数
1.4常见随机噪声
1.4.1白噪声与有色噪声
1.4.2窄带噪声
1.5随机噪声通过电路系统的响应
1.5.1随机噪声通过线性系统的响应
1.5.2随机噪声通过非线性系统的响应
第2章电子系统中的固有噪声源
2.1热噪声
2.1.1热噪声的起源
2.1.2热噪声的特性
2.2扩散噪声
2.3散弹噪声
2.4量子噪声
2.5产生�哺春显肷�(G�睷噪声)
2.61/f噪声
2.7爆裂噪声
2.8雪崩噪声
第3章噪声参数与噪声分析
3.1功率和增益
3.1.1功率的各种常用定义
3.1.2资用功率和资用功率增益
3.1.3可交换功率和可交换功率增益
3.2等效噪声带宽
3.3线性一端口的噪声参数
3.3.1等效噪声电阻
3.3.2等效噪声温度
3.3.3其他噪声参数
3.4线性二端口的噪声模型与噪声参数
3.4.1En�睮n噪声模型及等效输入噪声电阻
3.4.2等效输入噪声温度
3.4.3工作噪声温度
3.4.4噪声系数
3.4.5噪声测度
3.5二端口噪声分析
3.5.1二端口的噪声模型变换
3.5.2等效噪声源相关时二端口的噪声分析
第4章电子器件噪声
4.1电阻噪声
4.1.1电阻的噪声机制与噪声指标
4.1.2低噪声电阻的选择
4.2电容、电感和电池噪声
4.3半导体二极管的噪声特性
4.4双极型晶体管(BJT)的噪声特性
4.4.1BJT的结构、等效电路和噪声源
4.4.2BJT的噪声参数
4.4.3BJT噪声的频率分布
4.5场效应管(FET)的噪声特性
4.5.1FET的结构与噪声源
4.5.2FET的噪声等效电路与噪声参数
4.6运算放大器的噪声特性
4.6.1运算放大器的等效输入噪声模型
4.6.2运算放大器噪声性能计算
4.7传感器电路噪声分析
第5章噪声性能测量
5.1噪声测量常用方法
5.2噪声测量中的检波器和平均器
5.3噪声功率和有效值的测量误差
5.4噪声功率谱密度测量
5.5二端口等效输入噪声测量
5.6噪声系数测量
5.7噪声温度测量
5.8其他噪声性能的测量和计算
5.9噪声发生器
第6章干扰噪声
6．1外部噪声源
6.1.1自然噪声源
6.1.2电磁噪声源
6.1.3静电噪声源
6.1.4非电起源的干扰噪声源
6.1.5干扰噪声的频谱分布
6．2干扰噪声耦合途径
6.2.1传导耦合
6.2.2电场耦合
6.2.3磁场耦合
6.2.4电磁辐射耦合
6.2.5耦合模式
第7章干扰噪声抑制方法
7.1电磁屏蔽
7.1.1场传播与波阻抗
7.1.2屏蔽层的吸收损耗
7.1.3屏蔽层的反射损耗
7.1.4屏蔽层中的多次反射
7.1.5屏蔽效能分析与综合
7.1.6影响屏蔽效能的其他因素
7.1.7屏蔽总结
7.2电缆屏蔽层接地
7.2.1电缆介绍
7.2.2电缆屏蔽层和芯线之间的耦合
7.2.3电缆屏蔽层接地抑制电场耦合噪声
7.2.4电缆屏蔽层接地抑制磁场耦合噪声
7.2.5电缆屏蔽层接地的实现
7.3电路接地
7.3.1接地概述
7.3.2电路的接地方式
7.3.3放大器输入信号回路接地
7.3.4防护屏蔽
7.4其他噪声抑制技术
7.4.1隔离
7.4.2共模扼流圈
7.4.3滤波
7.4.4铁氧体磁珠
7.4.5信号线和电源线的抗干扰措施
第8章减少干扰噪声发射的方法
8.1与交流供电有关的干扰噪声
8.2直流电源产生的噪声
8.2.1传统直流电源
8.2.2开关式电源
8.3机械触点开关产生的噪声
8.3.1辉光放电
8.3.2电弧放电
8.3.3触点保护基础
8.3.4触点保护网络
8.4数字电路发射的噪声
8.4.1感应噪声
8.4.2与时钟辐射相关的噪声
8.4.3电缆不匹配引起的反射
8.4.4直流电源的电流需求突变
8.5变压器噪声
8.6静电放电噪声
8.6.1静电积累
8.6.2静电放电
8.6.3ESD事件的预防和控制
第9章低噪声电路设计
9.1低噪声设计技术概述
9.2有源器件的选择
9.3直流工作点设置
9.4偏置电路低噪声设计
9.5噪声匹配
9.5.1附加电阻或电抗对噪声系数的影响
9.5.2调整工作点进行噪声匹配的局限性
9.5.3利用变压器实现噪声匹配
9.5.4有源器件并联法
9.6反馈
9.6.1反馈对噪声特性的影响
9.6.2不同组态反馈放大器噪声分析
9.7高频低噪声放大器设计考虑
9.8低噪声电路设计举例
9.9抑制干扰噪声的实用建议
附录常用常数
参考文献

前言/序言

《电磁波谱的奥秘与应用》 简介 本书将带领读者踏上一段探索电磁波谱广袤世界的旅程，深入揭示其背后深刻的物理原理，并广泛展现其在现代科技和社会生活中的多元化应用。从宏观宇宙的星辰大海，到微观粒子世界的奇妙碰撞，电磁波以其独特而强大的力量，塑造着我们认知和改造世界的方式。本书旨在打破电磁波谱的神秘面纱，以严谨的科学态度，清晰易懂的语言，为读者勾勒出一幅波澜壮阔的电磁图景。 第一章：电磁波谱的起源与基本性质 本章将追溯电磁波谱的理论基石，从法拉第的感应现象到麦克斯韦方程组的诞生，系统阐述电磁波的产生机制。我们将深入理解电场和磁场如何相互激发，以光速在空间中传播。同时，本章将详细解析电磁波的几个关键性质，包括其波长、频率、波速的关系，以及能量与频率的关联（普朗克常数的作用）。读者将了解到，正是这些基本性质，决定了不同频段电磁波的独特性质和应用范围。我们将通过生动的类比和图示，帮助读者直观理解波粒二象性，以及光子作为能量载体的概念。 第二章：电磁波谱的划分与特征 电磁波谱并非浑然一体，而是被划分为多个具有鲜明特征的频段。本章将逐一介绍这些划分，从低频的无线电波，到可见光，再到高频的X射线和伽马射线。对于每一个频段，我们将深入探讨其典型的产生源、探测方法，以及最重要的——其独特的物理性质和相互作用方式。例如，我们将解析无线电波如何通过天线发射和接收，可见光如何与物质发生反射、折射、吸收和透射，以及X射线和伽马射线为何具有极强的穿透力。通过对比不同频段的特性，读者将能深刻理解为何针对不同电磁波，需要发展出差异化的技术和应用。 第三章：可见光谱与色彩的奥秘 人类对世界的感知，很大程度上依赖于对可见光的解读。本章将聚焦于我们最熟悉的电磁波——可见光。我们将深入探讨光的本质，从光的传播、干涉、衍化等波动光学现象，到光电效应等粒子光学现象。色彩的产生机制将是本章的重点，我们将解释物体颜色是如何由于其对不同波长可见光的吸收和反射能力而形成的，以及人眼是如何感知这些光信号并转化为视觉信息的。本章还将涉及色度学的基础知识，介绍色彩模型（如RGB、CMYK），以及色彩的混合原理。 第四章：红外线的感知与应用 红外线，作为可见光谱的延伸，以其“热”的属性在众多领域扮演着重要角色。本章将详细阐述红外线的产生源（如热辐射），以及其与物质相互作用时产生的热效应。我们将深入探讨红外探测器的原理，以及如何利用这些探测器实现非接触式的温度测量。在应用方面，本书将广泛介绍红外线在热成像技术中的应用，例如在工业检测、医疗诊断、安保监控以及天体观测等方面的价值。此外，红外通信、红外遥控等技术也将得到详细的阐述。 第五章：紫外线的能量与影响 紫外线，虽然肉眼不可见，却蕴含着强大的能量，对生命和社会产生着双重影响。本章将解析紫外线的来源，例如太阳辐射，以及其高能量的特性。我们将重点讨论紫外线在杀菌消毒、光化学反应（如光合作用、维生素D的合成）中的积极作用。同时，本书也将审慎地探讨紫外线对生物体可能造成的伤害，例如皮肤晒伤、眼部损伤以及潜在的致癌风险，并介绍如何采取有效的防护措施。在工业应用方面，紫外线固化、荧光检测等技术也将被纳入讨论。 第六章：微波的穿透与通信 微波，以其适中的频率和穿透性，在现代通信领域占据着举足轻重的地位。本章将剖析微波的产生机制，例如固态器件和真空电子器件。我们将重点介绍微波在无线通信中的核心作用，包括其在雷达系统、卫星通信、移动通信（如4G、5G）以及Wi-Fi技术中的关键技术和实现原理。微波炉的加热原理也将被深入解析，阐明其如何利用微波能量使水分子振动而产生热量。此外，微波在遥感、医学治疗等领域的应用也将得到提及。 第七章：无线电波的广播与信息传递 无线电波，作为电磁波谱中频率最低的成员，却是信息传播的先驱。本章将详细介绍无线电波的产生和传播方式，包括其在大气层中的反射和绕射现象。我们将回顾广播、电视等传统媒体是如何利用无线电波实现远距离信息传递的。AM、FM等调制技术的原理也将被清晰地解析，帮助读者理解信息是如何被编码并加载到无线电波上的。此外，无线电波在业余无线电、导航定位等领域的应用也将有所涉猎。 第八章：X射线与伽马射线：穿透物质的眼睛 X射线和伽马射线，以其极高的能量和穿透力，为我们揭示了物质内部的奥秘。本章将深入探讨X射线的产生机制，例如电子在急剧减速时产生的轫致辐射，以及原子内层电子跃迁产生的特征X射线。我们将详细介绍X射线在医学影像诊断中的广泛应用，例如X光摄影、CT扫描等，以及其成像原理。伽马射线的产生源，例如放射性衰变，以及其极强的穿透能力也将被解析。在工业和科研领域，X射线和伽马射线在材料分析、无损检测、天体物理研究等方面的应用也将得到阐述。 第九章：电磁波的相互作用与物质响应 电磁波并非孤立存在，它们与物质之间会发生复杂的相互作用。本章将从微观层面，解析电磁波与原子、分子以及宏观材料之间的耦合机制。我们将讨论共振吸收、散射、诱导偶极矩等现象，并解释这些相互作用如何决定物质对不同频段电磁波的响应。例如，为什么玻璃对可见光透明，而金属却会反射可见光。理解这些相互作用，对于设计高效的电磁波发射、接收和屏蔽器件至关重要。 第十章：电磁波谱的测量与探测技术 准确地测量和探测电磁波是理解和应用电磁波谱的基础。本章将介绍各种用于测量电磁波参数（如强度、频率、偏振）的仪器和技术。我们将探讨不同频段的探测器，从光电倍增管、半导体探测器，到射频接收机和微波混频器。频谱分析仪等关键仪器的工作原理也将被详细介绍，帮助读者理解如何识别和分析电磁信号。 第十一章：电磁兼容性（EMC）与电磁屏蔽 在日益复杂的电磁环境中，电磁兼容性（EMC）成为了保障电子设备正常运行的关键。本章将解释电磁干扰（EMI）的产生源和传播途径，以及其对设备性能的影响。我们将深入探讨电磁屏蔽的原理，包括法拉第笼效应，以及不同屏蔽材料和结构的有效性。本书将为读者提供实用的EMC设计原则和屏蔽解决方案，以减少不必要的电磁辐射和对外界电磁场的敏感性。 第十二章：电磁波谱的未来展望 电磁波谱的研究和应用仍在不断拓展。本章将展望电磁波谱领域的未来发展趋势。我们将探讨新的电磁波源和探测技术的出现，例如太赫兹波技术及其潜在应用；量子光学与电磁波的交叉领域；以及人工智能在电磁波谱分析和应用中的作用。从通信技术的飞跃，到新能源的开发，再到对宇宙更深层次的探索，电磁波谱将继续在塑造人类的未来中扮演不可或缺的角色。 《电磁波谱的奥秘与应用》是一本面向对电磁波谱感兴趣的广大读者，包括学生、工程师、研究人员以及对科学充满好奇的普通爱好者。本书力求在保证科学严谨性的同时，以生动形象的方式呈现复杂的科学概念，激发读者的学习兴趣，并为他们在各自领域内更深入地探索电磁波谱的世界打下坚实的基础。