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低噪声微弱信号检测与锁相测量

📚 共计 30 章节
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01
绪论：微弱信号世界
什么是微弱信号？为什么需要检测？课程整体框架与学习路径。
入门框架
02
噪声基础（上）
电阻热噪声、散粒噪声、1/f噪声的物理机理与数学模型。
物理模型
03
噪声基础（下）
噪声带宽、等效噪声功率（NEP）、信噪比（SNR）与噪声系数（NF）。
指标度量
04
低噪声放大器设计（一）
双极型晶体管（BJT）与场效应管（FET）的噪声模型对比。
器件对比
05
低噪声放大器设计（二）
阻抗匹配与噪声匹配的博弈，最佳源阻抗的选取。
匹配优化
06
低噪声放大器设计（三）
实际电路设计步骤——从指标分解到元件选型。
实战选型
07
锁定放大技术（一）
基本原理——相敏检波（PSD）与低通滤波的协同工作。
核心PSD
08
锁定放大技术（二）
正交锁定放大器——同时提取幅度与相位信息。
正交矢量
09
锁定放大技术（三）
谐波响应与动态储备——如何应对强干扰环境。
抗干扰动态
10
锁定放大器实操
SR830/SR860系列面板操作、参数设置与典型测量案例。
仪器实操
11
相关检测技术
自相关与互相关函数在噪声中提取周期信号的应用。
相关提取
12
取样积分与平均技术
Boxcar平均器原理、门控积分器与指数平均。
平均门控
13
微弱光信号检测（一）
光电探测器（PMT、APD、PIN）的噪声特性与偏置电路。
光学探测器
14
微弱光信号检测（二）
光子计数技术——鉴别电平设置与死区时间修正。
光子计数
15
微弱光信号检测（三）
锁相光子计数与时间相关单光子计数（TCSPC）入门。
TCSPC锁相
16
微弱磁信号检测
SQUID磁强计原理、磁屏蔽与梯度计设计。
磁学SQUID
17
微弱电荷/电流检测
皮安计与静电计设计要点——高阻反馈与保护环。
电荷保护环
18
微弱电容检测
基于电荷放大器的电容传感器接口电路。
电容电荷放大
19
微弱电阻/电导检测
交流激励法（如锁相电导测量）与四线法。
电阻四线法
20
微弱电压检测
纳伏表与数字万用表（DMM）的底层设计原理。
电压纳伏
21
前置放大器与屏蔽技术
屏蔽盒设计、接地环路消除、共模抑制比（CMRR）优化。
屏蔽接地
22
滤波器设计
低通、高通、带通、陷波滤波器在微弱信号链中的位置与设计。
滤波信号链
23
数据采集系统噪声
ADC的量化噪声、孔径抖动、有效位数（ENOB）与过采样技术。
ADCENOB
24
数字信号处理降噪
匹配滤波器、维纳滤波器与小波阈值去噪。
DSP小波
25
统计方法入门
最大似然估计、贝叶斯估计与卡尔曼滤波入门。
估计卡尔曼
26
实验一：低噪声放大器搭建
基于OP27的10nV/√Hz低噪声放大器搭建与测试。
实验OP27
27
实验二：锁定放大器测1μV
使用SR830锁定放大器测量1μV正弦波信号。
实验SR830
28
实验三：PMT光子计数
光电倍增管（PMT）暗计数测量与光子计数系统搭建。
实验PMT
29
实验四：皮法级电容测量
微弱电容检测——基于电荷放大器的皮法级电容测量。
实验电容
30
综合案例：微弱磁场检测系统
从传感器到数据——设计一个完整的微弱磁场检测系统。
综合项目
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