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1、微弱信号检测微弱信号检测技术是专门抑制噪声的技术。涉及电子学、信息论、计算机和物理学。研究微弱信号检测的理论、方法和设备。第二章放大器的噪声源及其特性2.1 电子系统内部固有噪声源电子噪声电子系统内部固有噪声，具有随机性质，其大小决定着系统分辨率和可检测的最小信号幅度。内部固有噪声:载体随机运动,如,跨越势垒时的散弹噪声,与温度有关的热噪声等。外来噪声：外部干扰噪声，如空间电磁波及电源谐波耦合。第二章放大器的噪声源及其特性2.1 电子系统内部固有噪声源电子噪声电子系统内部固有噪声，具有随机性质，其大小决定着系统分辨率和可检测的最小信号幅度。内部固有噪声:载体随机运动,如,跨越势垒时的散弹噪声,
2、与温度有关的热噪声等。外来噪声：外部干扰噪声，如空间电磁波及电源谐波耦合。2.1.1 电阻的热噪声By TianGJ,YanshanUniv2.1 电子系统内部固有噪声源2.1.1 电阻的热噪声1)/exp(4)(=kThfhfRfSt一般检测系统工作频率范围,电阻的热噪声可视为白噪声而且,大量随机事件合成的随机现象具有高斯分布的概率密度函数PDF设室温下kThfkThfHzhkTf+R222)2(14)()()(fcRkTRfSfHfStto+=fRCjEEfHtto211)(.+=By TianGJ,YanshanUniv2.1.1电阻的热噪声22)2(14)()()(fcRkTRfSfH
3、fStto+=+=02002/)2(14)()( CkTdffcRkTRdffSteEPttotCkTEot/=.tERC.toEz阻容并联电路的热噪声kTRBPt4=RCBc41=可得同样的结果(参例1-7)或由By TianGJ,YanshanUniv)( fStoR1R2fCkTEot/=阻容并联电路的热噪声输出功率及有效值与电阻值无关，只取决于并联电容C及绝对温度T。For example,1pf,290K,63uv（R变化使带宽改变，但功率面积不变）*显示了联合作用。结论?z阻容并联电路的热噪声实际上，时间常数相同的一阶电路（RC并联或串联），C上输出频率带宽相同。By TianGJ
4、,YanshanUniv2.1电子系统内部的固有噪声2.1.2 PN结的散弹噪声z在半导体器件中,越过PN结的电子或孔穴的随机扩散,以及空穴/电子对的随机产生和复合导致散弹噪声,与越过势垒的电流有关.shdcPNIII +=平均电流散弹噪声电流shot肖特基1918，电子管，发现散弹（白）噪声。dcshqIfs 2)( =（A2/Hz）, q-电子电荷By TianGJ,YanshanUnivz越过PN结势垒的电流产生的也符合上式，表现为流过PN结的电流的小幅度随机波动。适用的条件是低频、小电流。2.1.2 PN结的散弹噪声=BdcdcBshshshBqIdfqIdffStiEP 22)()(
5、2z大量随机事件的综合结果，幅度波动服从高斯分布。BqIIdcsh2=z有效值（均方根）z功率dcshqIfs 2)( =通过实践，人们后来知道By TianGJ,YanshanUnivz幅度概率：1/f 噪声电流幅度服从高斯分布。约翰逊1925年，首次在电子管板极电流中发现。2.1.3 1/f 噪声z功率谱密度函数有人预测当f小到一定程度后幅度趋于常数;而高于某数值时与热噪声和散弹噪声相比可以忽略.fIKfsdcff2)( =因功率正比于1/f 而得名。两种导体接触不理想的器件都存在的接触噪声。频率越低越明显。（V2/Hz）与接触面材料和形状有关的系数By TianGJ,YanshanUni
6、v1/f 噪声不象热噪声和散弹噪声那样与带宽成正比,而是霍克，1969年提出，迁移率涨落模型，认为2.1.3 1/f 噪声=2121)ln()(1222ffdcfdcfffffffIKdffIKdffSPz功率谱密度函数实际上是将前面的系数确定为z功率NfIfsdcHf2)(=取决于上下频率之比。N为样品中载流子总数；无量刚的系数NKHf=33109101=HBy TianGJ,YanshanUniv先是在二极管中，后又在集成电路中发现。z功率谱密度函数2.1.4 爆裂噪声z通过改善半导体工艺和器件筛选可以避免暴裂噪声。20)/(1)(ffIKfsbBB+=z一种流过半导体PN结的电流突然变化（burst noise）。（A2/Hz）与材料中杂质有关的系数z起因于半导体（金属）杂质的存在。表现为随机电流脉冲,0.010.001uA, us102ms数量级。发生频率102个脉冲/s1个脉冲/minutes转折频率直流电流By TianGJ,YanshanUniv
