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微弱信号检测前端电路设计与系统校准

📚 共计 30 章节

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微弱信号检测概述

什么是微弱信号、检测的挑战、应用领域（生物医学、物理实验、通信等）。

热噪声、散粒噪声、1/f噪声、噪声的统计特性与功率谱密度。

信号源与传感器

常用传感器类型（光电、压电、热电）、传感器接口电路设计要点。

传感器接口

前置放大器设计

低噪声放大器（LNA）选型、增益与带宽权衡、输入阻抗匹配。

滤波技术基础

低通、高通、带通、带阻滤波器原理，RC与LC滤波器设计。

锁相放大器原理

相敏检测（PSD）原理、参考信号生成、正交解调。

锁相放大器搭建

模拟锁相环设计、低通滤波器选择、动态储备与灵敏度。

数字锁相放大器

FPGA/DSP实现、数字混频、CIC滤波器与抽取。

相关检测技术

自相关与互相关函数、相关检测在噪声抑制中的应用。

相关噪声抑制

平均累加技术

时域平均、同步平均、平均次数与信噪比提升关系。

斩波与调制技术

斩波稳定放大器、调制解调原理、抑制低频漂移。

阻抗匹配与屏蔽

传输线理论、阻抗匹配网络、电磁屏蔽与接地。

电源噪声抑制

线性稳压与开关电源噪声、低噪声LDO选型、电源滤波。

PCB布局布线

模拟与数字分区、地平面设计、走线间距与寄生参数。

星型接地、多点接地、浮地、接地环路消除。

微弱电流检测

跨阻放大器（TIA）设计、皮安级电流检测、偏置电流补偿。

微弱电压检测

纳伏级电压测量、仪表放大器（INA）应用、差分测量。

微弱电荷检测

电荷放大器设计、压电传感器接口、电荷灵敏度。

电容检测技术

电容-电压转换、开关电容电路、寄生电容消除。

电感与磁场检测

电感传感器、磁阻传感器、磁通门原理。

光电检测系统

光电二极管偏置、跨阻放大器优化、暗电流补偿。

光电暗电流

生物医学信号检测

ECG/EEG/EMG前端设计、共模抑制、电极噪声。

生物医学ECG

低温与超导检测

低温放大器、SQUID原理、约瑟夫森结。

量子极限检测

散粒噪声极限、标准量子极限、压缩态检测。

数据采集系统

ADC选型（SAR、Sigma-Delta）、采样率与分辨率、抗混叠滤波。

数字信号处理

数字滤波、FFT与频谱分析、小波去噪。

系统校准与测试

自校准技术、标准源、噪声系数测量。

系统集成与调试

模块级联、阻抗匹配、噪声预算分配。

光声光谱检测系统、单光子探测、引力波探测前端。

量子传感、片上检测系统、AI辅助噪声抑制。