微弱信号检测是发展高新技术、探索及发现新的自然规律的重要手段，对推动很多领域的发展具有重要的应用价值。对于淹没在强背景噪声中的微弱信号，运用电子学和近代信号处理手段抑制噪声，进而从噪声中提取和恢复有用的微弱信号，是《微弱信号检测（第2版）》的主要内容。《微弱信号检测（第2版）》涉及利用随机噪声理论分析和解释电子系统内部噪声和外部干扰噪声的产生和传播问题，并详细介绍各种不同噪声的抑制方法，以及锁相放大、取样积分、相关检测、自适应降噪等应用技术。《微弱信号检测（第2版）》可作为自动化、电子工程、物理、化学、生物医学工程、核技术、测试技术与仪器等专业的研究生和高年级本科生的教材，也可供涉及电子噪声、低噪声设计、电磁兼容性、微弱信号检测的工程技术人员参考。

　　《微弱信号检测》于2004年11月由清华大学出版社出版，已重印5次，其中的若干不足之处在第2次印刷中作了更正。尽管如此，随着科学技术的发展，经过全国多所高等院校6年的教学应用，发现书中仍然存在不少需要修订、补充和提高之处，促使作者对本书进行修改和增补。第2版中的改动主要包括以下几个方面：
　　（1） 部分章节和段落补充了新的素材，增加了有关的IC芯片的介绍，以反映新技术、新器件在微弱信号检测方面的应用。
　　（2） 部分章节进行了重新编写，在第2章中增加了“噪声特性测量”一节，并改写了“1/f噪声”小节的内容，重写了第3章中的“屏蔽”一节，在第7章中增加了“卡尔曼滤波”一节。
　　（3） 对全书文字进行了校订，各章内容均有增删和修改，删除了第1版中一些可有可无和阐述不严格的内容。
　　（4） 对本书部分内容的条理和层次进行了调整，以增强本书的可读性。
　　（5） 对原版中某些不统一的符号，进行了统一处理，例如IDC和Idc，β0和βDC等。某些符号使用不当，则予以改正。
内容更新和语言推敲是一个无止境的工作，没有最好，只有更好。　　尽管我已在订正方面做了很大的努力，修正补充了许多内容，我相信肯定还会有一些不尽如人意的地方，书中疏漏和错误在所难免，恳请读者批评指正。
高晋占

2011年1月于清华大学

　　高晋占，清华大学教授，工学博士。1970年毕业于清华大学并留校任教，1979-1982年由教育部选派到荷兰Delft大学电机系学习。多次承担国家自然科学基金项目及科技攻关项目的研究工作，在多相流检测、微弱信号检测以及智能仪表领域达到先进水平。在国内外学术刊物上发表文章多篇。曾在“智能仪器设计基础》、《数据采集和监控中的微机应用》和《微型计算机应用技术》等书中编写部分章节，主编《注册工程师执业资格考试复习教程一公共基础部分》。

第1章 微弱信号检测与随机噪声
1.1 微弱信号检测概述
1.2 常规小信号检测方法
1.2.1 滤波
1.2.2 调制放大与解调
1.2.3 零位法
1.2.4 反馈补偿法
1.3 随机噪声及其统计特征
1.3.1 随机噪声的概率密度函数
1.3.2 随机噪声的均值、方差和均方值
1.3.3 随机噪声的相关函数与协方差函数
1.3.4 随机噪声的功率谱密度函数
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 非平稳随机噪声通过线性系统的响应
1.5.3 随机噪声通过非线性系统的响应
1.6 等效噪声带宽
1.6.1 等效噪声带宽的定义
1.6.2 等效噪声带宽的计算方法
第2章 放大器的噪声源和噪声特性
2.1 电子系统内部的固有噪声源
2.1.1 电阻的热噪声
2.1.2 PN结的散弹噪声
2.1.3 1／f噪声
2.1.4 爆裂噪声
2.2 放大器的噪声指标与噪声特性
2.2.1 噪声系数和噪声因数
2.2.2 级联放大器的噪声系数
2.2.3 放大器的噪声模型
2.2.4 放大器的噪声特性
2.3 二极管和双极型晶体管的噪声特性
2.3.1 半导体二极管的噪声模型
2.3.2 双极型晶体管的噪声模型
2.3.3 双极型晶体管的等效输入噪声
2.3.4 双极型晶体管的噪声因数频率分布
2.4 场效应管的噪声特性
2.4.1 场效应管的内部噪声源
2.4.2 场效应管的噪声等效电路与噪声特性
2.5 运算放大器的噪声特性
2.5.1 运算放大器的等效输入噪声模型
2.5.2 运算放大器的噪声性能计算
2.6 低噪声放大器设计
2.6.1 有源器件的选择
2.6.2 偏置电路与直流工作点选择
2.6.3 噪声匹配
2.6.4 反馈电路对噪声特性的影响
2.6.5 高频低噪声放大器设计考虑
2.7 噪声特性测量
2.7.1 噪声功率和有效值测量
2.7.2 噪声功率谱密度测量
2.7.3 噪声系数测量
2.7.4 其他噪声特性的测量和计算
第3章 干扰噪声及其抑制
3.1 环境干扰噪声
3.1.1 干扰噪声源
3.1.2 干扰噪声的频谱分布
3.2 干扰耦合途径
3.2.1 传导耦合
3.2.2 电场耦合
……
第4章 锁定放大
第5章 取样积分与数字式平均
第6章 相关检测
第7章 自适应噪声抵消
附录A 常用常数
附录B 线性二端口网络的噪声模型
附录C 磁场薄屏蔽层中的多次反射
参考文献

　　第2章 放大器的噪声源和噪声特性
　　对于电子噪声，通常有两种定义：一种是由于电荷载体的随机运动所导致的电压或电流的随机波动，另一种是污染或干扰有用信号的不期望的信号。第二种噪声定义的范围更广，它既包括电路内部产生的噪声，也包括来自电路外部的干扰。这种叠加在有用信号上的外部干扰噪声可能是随机的，也可能是确定性的。本书将采用广义的噪声概念。
　　由组成检测电路的元件产生的内部噪声称之为固有噪声，它是由电荷载体的随机运动所引起的。例如，散弹噪声就是流过势垒（如半导体PN结）的电流的随机成分，它是由载流子随机越过势垒所引起的。热力引起的载流子的随机运动是热噪声的根源，其幅度取决于温度，也与导体的电阻值有关，即使没有电流流过导体，热噪声依然存在。
　　本章分析和论述电路内部的固有噪声，第3章分析和论述外部干扰噪声。
　　2．1 电子系统内部的固有噪声源
　　为了把微弱信号幅度放大到人们可以感知的幅度，必须使用放大器和其他电路对其进行处理。但是，电子系统内部几乎所有的器件本身往往就是噪声源，在放大微弱信号的同时，这些噪声源产生的噪声同样会被放大。即使电子系统外部的所有干扰噪声都被有效地抑制掉，放大器也会输出一定幅度的噪声。在各种测试系统中，固有噪声的大小决定了系统的分辨率和可检测的最小信号幅度。电子系统内部的固有噪声具有随机的性质，其瞬时幅度不可预测，只能用概率和统计的方法来表述其大小和特征，例如用均方值、概率密度函数、功率谱密度函数等进行描述。
　　长期以来，人们对电子系统内部的固有噪声进行了大量的理论分析和实验研究，详细介绍这些成果超出了本书的范围，这里只是适当地介绍固有噪声源的特性，以便用于推演电路元件的噪声模型，以及说明电路和系统中固有噪声的分析方法。
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