電子噪聲與低噪聲設計 高晉占 9787302435594 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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高晉占 著

圖書標籤:

• 電子噪聲
• 低噪聲設計
• 模擬電路
• 射頻電路
• 噪聲分析
• 電路設計
• 高晉占
• 電子工程
• 信號處理
• 專業教材

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齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302435594

商品編碼：29418634294

包裝：平裝

齣版時間：2016-05-01

圖書基本信息
圖書名稱	電子噪聲與低噪聲設計
作者	高晉占
定價	59.00元
齣版社	清華大學齣版社
ISBN	9787302435594
齣版日期	2016-05-01
字數
頁碼	320
版次	1
裝幀	平裝
開本	16開
商品重量	0.4Kg

內容簡介

電子噪聲包括內部固有噪聲和外部乾擾噪聲。電子噪聲是影響檢測係統性能的主要因素之一。在通信係統中，噪聲可能導緻信息傳輸錯誤。本書緻力於利用噪聲理論分析和解釋電子係統中噪聲的産生和傳播問題，介紹各種噪聲源相關的機製和模型，說明不同噪聲的特性和傳播方式，以及綫性電路中的噪聲分析方法和噪聲特性測量方法，並詳細介紹各種不同噪聲的抑製方法，給齣大量實例，總結齣低噪聲設計的規則和要點。本書可用作電子工程、自動化、測試技術與儀器等專業的本科生或研究生教材，也可供涉及電子噪聲和電磁兼容性的工程技術人員參考。

作者簡介

目錄

編輯推薦

文摘

序言

章噪聲基礎 1.1噪聲概述 1.1.1噪聲定義與分類 1.1.2內部固有噪聲和外部乾擾噪聲比較 1.1.3噪聲的影響 1.2噪聲的概率分析方法 1.3噪聲的統計特徵 1.3.1均值、方差與均方值 1.3.2相關函數與協方差函數 1.3.3功率譜密度函數 1.4常見噪聲 1.4.1白噪聲與有色噪聲 1.4.2窄帶噪聲 1.5噪聲通過電路係統的響應 1.5.1噪聲通過綫性係統的響應 1.5.2噪聲通過非綫性係統的響應 第2章電子係統中的固有噪聲源 2.1熱噪聲 2.1.1熱噪聲的起源 2.1.2熱噪聲的特性 2.2擴散噪聲 2.3散彈噪聲 2.4量子噪聲 2.5産生�哺春顯膁�(G�睷噪聲) 2.61/f噪聲 2.7爆裂噪聲 2.8雪崩噪聲 第3章噪聲參數與噪聲分析 3.1功率和增益 3.1.1功率的各種常用定義 3.1.2資用功率和資用功率增益 3.1.3可交換功率和可交換功率增益 3.2等效噪聲帶寬 3.3綫性一端口的噪聲參數 3.3.1等效噪聲電阻 3.3.2等效噪聲溫度 3.3.3其他噪聲參數 3.4綫性二端口的噪聲模型與噪聲參數 3.4.1En�睮n噪聲模型及等效輸入噪聲電阻 3.4.2等效輸入噪聲溫度 3.4.3工作噪聲溫度 3.4.4噪聲係數 3.4.5噪聲測度 3.5二端口噪聲分析 3.5.1二端口的噪聲模型變換 3.5.2等效噪聲源相關時二端口的噪聲分析 第4章電子器件噪聲 4.1電阻噪聲 4.1.1電阻的噪聲機製與噪聲指標 4.1.2低噪聲電阻的選擇 4.2電容、電感和電池噪聲 4.3半導體二極管的噪聲特性 4.4雙極型晶體管(BJT)的噪聲特性 4.4.1BJT的結構、等效電路和噪聲源 4.4.2BJT的噪聲參數 4.4.3BJT噪聲的頻率分布 4.5場效應管(FET)的噪聲特性 4.5.1FET的結構與噪聲源 4.5.2FET的噪聲等效電路與噪聲參數 4.6運算放大器的噪聲特性 4.6.1運算放大器的等效輸入噪聲模型 4.6.2運算放大器噪聲性能計算 4.7傳感器電路噪聲分析 第5章噪聲性能測量 5.1噪聲測量常用方法 5.2噪聲測量中的檢波器和平均器 5.3噪聲功率和有效值的測量誤差 5.4噪聲功率譜密度測量 5.5二端口等效輸入噪聲測量 5.6噪聲係數測量 5.7噪聲溫度測量 5.8其他噪聲性能的測量和計算 5.9噪聲發生器 第6章乾擾噪聲 6．1外部噪聲源 6.1.1自然噪聲源 6.1.2電磁噪聲源 6.1.3靜電噪聲源 6.1.4非電起源的乾擾噪聲源 6.1.5乾擾噪聲的頻譜分布 6．2乾擾噪聲耦閤途徑 6.2.1傳導耦閤 6.2.2電場耦閤 6.2.3磁場耦閤 6.2.4電磁輻射耦閤 6.2.5耦閤模式 第7章乾擾噪聲抑製方法 7.1電磁屏蔽 7.1.1場傳播與波阻抗 7.1.2屏蔽層的吸收損耗 7.1.3屏蔽層的反射損耗 7.1.4屏蔽層中的多次反射 7.1.5屏蔽效能分析與綜閤 7.1.6影響屏蔽效能的其他因素 7.1.7屏蔽總結 7.2電纜屏蔽層接地 7.2.1電纜介紹 7.2.2電纜屏蔽層和芯綫之間的耦閤 7.2.3電纜屏蔽層接地抑製電場耦閤噪聲 7.2.4電纜屏蔽層接地抑製磁場耦閤噪聲 7.2.5電纜屏蔽層接地的實現 7.3電路接地 7.3.1接地概述 7.3.2電路的接地方式 7.3.3放大器輸入信號迴路接地 7.3.4防護屏蔽 7.4其他噪聲抑製技術 7.4.1隔離 7.4.2共模扼流圈 7.4.3濾波 7.4.4鐵氧體磁珠 7.4.5信號綫和電源綫的抗乾擾措施 第8章減少乾擾噪聲發射的方法 8.1與交流供電有關的乾擾噪聲 8.2直流電源産生的噪聲 8.2.1傳統直流電源 8.2.2開關式電源 8.3機械觸點開關産生的噪聲 8.3.1輝光放電 8.3.2電弧放電 8.3.3觸點保護基礎 8.3.4觸點保護網絡 8.4數字電路發射的噪聲 8.4.1感應噪聲 8.4.2與時鍾輻射相關的噪聲 8.4.3電纜不匹配引起的反射 8.4.4直流電源的電流需求突變 8.5變壓器噪聲 8.6靜電放電噪聲 8.6.1靜電積纍 8.6.2靜電放電 8.6.3ESD事件的預防和控製 第9章低噪聲電路設計 9.1低噪聲設計技術概述 9.2有源器件的選擇 9.3直流工作點設置 9.4偏置電路低噪聲設計 9.5噪聲匹配 9.5.1附加電阻或電抗對噪聲係數的影響 9.5.2調整工作點進行噪聲匹配的局限性 9.5.3利用變壓器實現噪聲匹配 9.5.4有源器件並聯法 9.6反饋 9.6.1反饋對噪聲特性的影響 9.6.2不同組態反饋放大器噪聲分析 9.7高頻低噪聲放大器設計考慮 9.8低噪聲電路設計舉例 9.9抑製乾擾噪聲的實用建議 附錄常用常數 參考文獻

電子噪聲的迷霧與低噪聲設計的奧秘 在紛繁復雜的電子世界裏，信號如同生命的脈搏，承載著信息傳遞的重任。然而，在這精密運作的背後，一股無形的力量——電子噪聲，時刻覬覦著，試圖模糊信號的邊界，吞噬數據的本質。它如同一層揮之不去的薄霧，遮蔽瞭信號的真實麵貌；又似一場無聲的侵蝕，削弱瞭係統的性能。理解電子噪聲的起源、特性，並掌握規避與抑製它的低噪聲設計之道，是每一個電子工程師追求卓越的必修課。 電子噪聲：無處不在的擾動者 電子噪聲並非單一的現象，而是多種物理機製共同作用的産物。它們在電路的各個環節中孕育而生，並以不同的形式錶現齣來，對電子係統的信噪比（SNR）産生深遠影響。 熱噪聲（Johnson-Nyquist Noise）： 這是最普遍的電子噪聲之一，源於導體中載流子（電子）的熱運動。無論是否存在外加電壓，隻要導體存在溫度，載流子就會隨機運動，這種不規則的運動産生瞭微小的電流波動，從而錶現為電壓噪聲。熱噪聲的功率譜密度是均勻的，即在很寬的頻率範圍內，噪聲功率與頻率無關。其均方根值與導體的電阻、溫度和帶寬成正比。在高溫下或高電阻的電路中，熱噪聲的影響尤為顯著。 散粒噪聲（Shot Noise）： 這種噪聲是由於電子在導體中的離散性以及在PN結等器件中的穿過量子化特性造成的。電子並非連續流動的流體，而是由一個個獨立的粒子組成。當電子穿過勢壘（如二極管的PN結）時，這種離散的到達時間會産生隨機的電流波動。散粒噪聲的功率譜密度同樣是均勻的，其均方根值與直流電流的大小以及帶寬成正比。因此，在低電流應用中，散粒噪聲的影響相對較小，但在高頻和高增益的電路中，它依然是不可忽視的乾擾源。 閃爍噪聲（Flicker Noise / 1/f Noise）： 相比於熱噪聲和散粒噪聲，閃爍噪聲的特性更為復雜，其功率譜密度與頻率成反比，即頻率越低，噪聲功率越大，因此也被稱為“1/f噪聲”。這種噪聲主要來源於半導體器件中的錶麵陷阱和體缺陷。當載流子在器件內部移動時，會與這些陷阱發生隨機的捕獲和釋放過程，導緻電荷數和遷移率的隨機變化，從而産生低頻的電流和電壓噪聲。閃爍噪聲在直流和低頻應用中尤為突齣，對精密測量、傳感器等係統造成嚴峻挑戰。 陷波噪聲（Generation-Recombination Noise）： 這種噪聲與半導體材料中載流子的産生與復閤過程有關。當電子和空穴在半導體材料中隨機産生或復閤時，會引起載流子濃度的局部隨機波動，從而導緻電流或電壓的變化。陷波噪聲的功率譜密度在一定頻率範圍內呈現一個“拐點”，並在更高頻率處衰減。它與材料的特性、溫度以及半導體器件的結構密切相關。 外部噪聲（External Noise）： 除瞭器件內部産生的噪聲，外部環境中的電磁乾擾（EMI）和射頻乾擾（RFI）也是不可忽視的噪聲來源。這些外部噪聲可以通過空間耦閤、傳導耦閤等方式侵入到電子係統中，影響信號的完整性。例如，開關電源的瞬態變化、電機的電磁輻射、甚至附近的無綫電信號都可能成為外部噪聲的源頭。 低噪聲設計：守護信號的純淨 在深刻理解瞭電子噪聲的各種形態之後，工程師們便可以運用一係列精妙的設計策略來降低其對係統性能的負麵影響。低噪聲設計並非一蹴而就，而是貫穿於電路設計的每一個細節之中。 選擇低噪聲器件： 噪聲的源頭往往是元器件本身。因此，在設計初期，選擇具有低噪聲特性的元器件至關重要。例如，在放大器設計中，應優先選用低噪聲係數（NF）的運算放大器或晶體管。低噪聲電阻、低噪聲電容等也應被納入考量範圍。對於特定的應用，甚至需要定製化的低噪聲器件。 優化電路拓撲結構： 閤適的電路結構能夠有效地隔離和抑製噪聲。例如，在信號采集前端，采用差分輸入結構可以有效地抑製共模噪聲；使用屏蔽層、接地網格等技術可以減少外部電磁乾擾的侵入。對於高靈敏度的測量係統，采用零漂移技術、斬波放大器等可以有效降低閃爍噪聲的影響。 精心的布局與布綫： 物理布局和布綫是降低噪聲的關鍵環節。 接地設計： 良好的接地是降低噪聲的基礎。應采用單點接地或星型接地，避免地綫環路，以減小地綫阻抗和地綫噪聲的耦閤。 電源去耦： 為每一個IC提供獨立的電源去耦電容，能夠有效地濾除電源綫上的高頻噪聲和瞬態紋波。 信號走綫： 關鍵的低電平信號綫應盡量遠離高頻信號源和電源綫，並采取屏蔽措施。差分信號的布綫應保持等長和緊耦閤，以提高其抗乾擾能力。 屏蔽： 對於對噪聲敏感的電路，應采用金屬屏蔽罩來隔離外部電磁乾擾。屏蔽層應可靠接地。 優化濾波技術： 濾波是抑製特定頻率噪聲的有效手段。 低通濾波器： 用於濾除高頻噪聲，保留低頻信號。 高通濾波器： 用於濾除低頻噪聲（如直流漂移、閃爍噪聲），保留高頻信號。 帶通濾波器： 用於僅允許特定頻率範圍內的信號通過，從而隔離帶外噪聲。 陷波濾波器： 用於精確地濾除特定乾擾頻率（如市電乾擾50/60Hz）。 濾波器的選擇與設計應根據信號的頻率特性和噪聲的頻率分布來決定。 電流和電壓控製： 噪聲的産生往往與電流和電壓的波動有關。 穩定的電源： 使用低噪聲、高穩定度的電源供應器，能夠為電路提供純淨的電壓，從源頭上降低噪聲。 電流限製： 在某些情況下，限製工作電流可以降低散粒噪聲和閃爍噪聲的影響。 阻抗匹配： 閤適的阻抗匹配可以最大化信號傳輸效率，並減小由阻抗失配引起的反射和噪聲。 數字信號處理（DSP）： 在數字係統中，DSP技術提供瞭強大的噪聲抑製能力。 平均法： 對多個信號樣本進行平均，可以有效地降低隨機噪聲的均方根值。 濾波算法： 利用數字濾波器（如FIR濾波器、IIR濾波器）可以根據需要精確地濾除特定頻率的噪聲。 自適應濾波： 能夠根據噪聲的統計特性實時調整濾波參數，實現更優的降噪效果。 信號重構： 對於某些特定類型的信號，可以利用其已知的模型或約束來重構齣更純淨的信號。 係統級的噪聲分析與優化： 低噪聲設計是一個係統工程，需要從整體上進行考慮。 噪聲預算： 在設計初期，為係統的各個模塊設定噪聲預算，明確各部分允許的噪聲貢獻，有助於指導設計決策。 仿真與測試： 利用噪聲仿真工具對電路進行建模和分析，提前預測潛在的噪聲問題。在原型製作完成後，進行詳細的噪聲測試，驗證設計效果，並找齣需要改進的地方。 權衡取捨： 低噪聲設計往往需要在性能、功耗、成本等多個方麵進行權衡。例如，使用更低噪聲的器件可能意味著更高的成本；過於復雜的濾波電路可能會增加信號延遲。因此，需要根據具體的應用需求，做齣最閤適的取捨。 低噪聲設計的意義深遠 在當今信息爆炸的時代，對信號純淨度的追求從未停止。從靈敏的生物傳感器到精準的科學儀器，從高速通信係統到低功耗物聯網設備，低噪聲設計都是實現高性能的關鍵。 提升測量精度： 在科學研究和工業測量領域，微弱信號的檢測至關重要。低噪聲設計能夠顯著提高信噪比，使得微弱信號得以被清晰地捕捉和分析，從而獲得更準確的測量結果。 提高通信速率與可靠性： 在通信係統中，噪聲是限製傳輸速率和可靠性的重要因素。低噪聲設計能夠減少誤碼率，提高數據傳輸的穩定性和效率。 降低功耗： 在許多應用中，為瞭獲得足夠的信噪比，常常需要采用高增益的放大器，這會增加功耗。通過有效的低噪聲設計，可以在較低的增益下達到同樣的信噪比，從而降低係統功耗，延長電池壽命。 實現更小的信號檢測： 隨著技術的進步，對越來越微弱信號的檢測需求日益增長，如腦電信號、心電信號等。低噪聲設計是實現這些微弱信號檢測的基礎。 提升用戶體驗： 在消費電子産品中，如音頻設備、圖像傳感器等，噪聲的減少能夠直接提升産品的音質、畫質，從而改善用戶體驗。 電子噪聲的迷霧無處不在，但低噪聲設計的奧秘並非遙不可及。通過深入理解噪聲的本質，並運用係統性的設計思維和精湛的工程技術，工程師們能夠有效地驅散這層迷霧，守護信號的純淨，從而驅動電子技術的不斷進步，為人類社會帶來更多創新與可能。

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收到！我將以五位風格迥異的讀者的口吻，為您的圖書《電子噪聲與低噪聲設計》（作者：高晉占，ISBN：9787302435594）撰寫五段互不相似、且避免直接提及書中具體內容的圖書評價。 --- 剛拿到這本書，還沒來得及深入研讀，但僅從包裝和初步翻閱的印象來看，就覺得它沉甸甸的，充滿瞭技術分量。封麵設計算不上特彆華麗，但那種樸實無華的感覺反而讓我覺得它更專注於內容本身，而不是花哨的營銷。我一直以來都在電子領域摸爬滾打，深知在這個快速迭代的行業裏，基礎理論的重要性不言而喻，而“噪聲”這個概念，更是許多高性能電子係統設計的“攔路虎”。無論是音頻處理、高精度測量，還是射頻通信，噪聲的存在都會直接影響最終的性能指標。我尤其關注那些能夠提供係統性解決方案的書籍，而不是零散的技巧羅列。希望這本書能為我梳理清楚那些錯綜復雜的噪聲源，並且能夠提供一些切實可行的、具有工程實踐指導意義的設計思路。我看重的是那種能夠幫助我“舉一反三”的知識體係，而不是僅僅復製粘貼的“模闆”。我希望能從中找到關於如何從源頭上抑製噪聲，以及在無法完全消除的情況下，如何有效地進行補償和濾波的深度解析。對於我來說，一本好的技術書籍，應該像一個經驗豐富的老工匠，用最清晰的語言，引導我去理解那些看似抽象的物理原理，並將其轉化為實際可操作的設計步驟。這本書的厚度預示著它應該涵蓋瞭相當廣泛的討論範圍，這一點讓我充滿期待。

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我是一名硬件發燒友，對音頻設備尤其癡迷。我總覺得，那些真正能夠打動人的聲音，往往隱藏在極低的背景噪聲之下。有時候，即使電路設計理論上很完美，但如果存在無法抑製的噪聲，就會毀掉整個音頻體驗。我一直在尋找一些能夠幫助我理解如何從源頭上減少或者消除這些惱人的“嘶嘶聲”、“嗡嗡聲”的書籍。我希望這本書能夠深入淺齣地講解各種可能影響音頻信號純淨度的噪聲源，無論是電源的紋流，還是器件本身的固有噪聲，甚至是電磁乾擾。更關鍵的是，我期待它能提供一些具體的、可操作的“秘訣”，告訴我如何去選擇那些“寜靜”的元器件，如何去設計低噪聲的放大電路，如何去有效地屏蔽外部乾擾，以及如何去優化PCB布局，讓我的音頻設備能夠達到“靜如止水”的境界。我追求的是那種能夠讓我聽到音樂最細微之處的純粹體驗，這本書的齣現，讓我看到瞭實現這一目標的希望。我希望能從中學習到如何讓我的設備在“寂靜”中綻放音樂的魅力。

評分☆☆☆☆☆

作為一個已經從業多年的PCB設計工程師，我深知任何電子産品的最終性能，都與PCB上的布綫、布局、接地以及電源分配息息相關，而“噪聲”問題，更是其中最棘手的一環。我常常需要在設計後期，麵對各種各樣的信號完整性問題和電磁兼容（EMC）問題，而很多時候，這些問題的根源都指嚮瞭電子噪聲。我非常希望能夠通過閱讀這樣一本專業書籍，來更深入地理解各種噪聲的物理本質，以及它們是如何在PCB層麵産生的，比如串擾、地彈、電源耦閤等等。我期待它能為我提供一套係統性的、基於PCB設計理念的噪聲控製策略，例如如何進行閤理的信號分層、如何設計高效的差分對布綫、如何選擇閤適的過孔和去耦電容、以及如何進行有效的接地和屏蔽設計。我希望這本書能幫助我提升在PCB設計階段就“消滅”噪聲的能力，從而減少後期返工和調試的麻煩，最終為客戶提供更加穩定可靠的高性能産品。我需要的是那種能夠讓我從“事後補救”轉嚮“事前預防”的設計理念和方法論。

評分☆☆☆☆☆

我是一名正在攻讀研究生學位的學生，研究方嚮與微電子器件的性能優化有關。對於“噪聲”這個話題，我一直覺得它既神秘又至關重要。在很多文獻中，噪聲往往被視為一個不可避免的“背景乾擾”，但如何有效地“馴服”這個乾擾，讓我們的器件和係統發揮齣最佳性能，卻是一個充滿挑戰的課題。我非常希望能夠通過閱讀一本權威性的著作，來係統地學習關於電子噪聲的理論基礎，理解不同類型的噪聲是如何産生的，它們各自的特性是什麼，以及在不同應用場景下，哪種噪聲是我們需要特彆關注的。更讓我期待的是，如果這本書能提供一些關於低噪聲設計的工程實踐指導，比如在器件選型、電路架構設計、以及係統級優化方麵的一些原則和方法，那就太有幫助瞭。畢竟，理論知識最終需要轉化為實際的設計能力。我尤其關注那些能夠幫助我建立起對噪聲問題的“直覺”的書籍，讓我能夠在設計初期就預見到潛在的噪聲問題，並提前采取措施。這本書的齣現，讓我看到瞭一個係統性學習和解決噪聲問題的機會，我希望能從中獲得啓發，為我的研究和未來的工程實踐打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

作為一個長期在模擬電路設計一綫工作的工程師，我不得不說，現在市麵上很多關於“噪聲”的書籍，要麼過於理論化，要麼就是淺嘗輒止。我更傾嚮於那些能夠直接觸及設計痛點的著作，能夠提供切實可行的解決方案，並且能幫助我理解背後的工程權衡。當我看到這本書的標題時，我的第一反應是它可能包含瞭對當前主流的低噪聲設計技術，以及各種噪聲抑製方法的全麵梳理。我希望它能深入探討各種噪聲的産生機製，比如熱噪聲、散彈噪聲、閃爍噪聲等等，並提供詳細的分析方法，讓我能夠準確地量化它們對電路性能的影響。更重要的是，我期望這本書能為我提供一些關於如何選擇閤適的器件、如何設計低噪聲的偏置電路、如何優化PCB布局以減少耦閤噪聲，以及如何設計高效的濾波和屏蔽方案的指導。我希望它能不僅僅是理論的堆砌，更能體現齣作者在實際工程中的經驗和智慧。能夠幫助我在麵對復雜噪聲問題時，不再感到束手無策，而是能有條理地進行分析和設計，找到最佳的解決方案，這纔是這本書對我最大的價值所在。