Elektronisches Rauschen:
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Stuttgart
Teubner
1996
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ELEKTRONISCHES
RAUSCHEN
VON DR. RER. NAT. ALFONS BLUM
PROFESSOR AN DER UNIVERSITAET DES SAARLANDES
M
B.G. TEUBNER STUTTGART 1996
INHALTSVERZEICHNIS
1 EINFUHRUNG 1
2 EINIGE GRUNDBEGRIFFE DER STOCHASTIK 5
2.1 WAHRSCHEINLICHKEIT UND ZUFALLSVARIABLEN 5
2.2 STOCHASTISCHE PROZESSE 15
2.3 SPEZIELLE WAHRSCHEINLICHKEITSVERTEILUNGEN 19
3 SPEKTRALANALYSE STOCHASTISCHER PROZESSE 29
3.1 SPEKTRALE LEISTUNGSDICHTE 29
3.2 SCHMALBANDRAUSCHEN UND STOCHASTISCHE PHASOREN 35
4 SCHROT-RAUSCHEN 41
4.1 CAMPBELL-THEOREM, CARSON-THEOREM, SCHOTTKY-THEOREM 41
4.2 ERWEITERUNG DES CARSON-THEOREMS, VARIANZ-THEOREM UND
STROMVERTEILUNGS
RAUSCHEN 46
4.3 SCHROTRAUSCHEN ALS QUASI-PERIODISCHER VORGANG 48
5 THERMISCHES RAUSCHEN UND DIFFUSIONSRAUSCHEN 51
5.1 GLEICHVERTEILUNGSSATZ 51
5.2 NYQUIST-THEOREM (JOHNSON-THEOREM) 52
5.3 DIFFUSIONSRAUSCHEN 60
6 WEITERE RAUSCHERSCHEINUNGEN 67
6.1 GENERATIONS-REKOMBINATIONS-RAUSCHEN 67
6.2 1//-RAUSCHEN 74
VI INHALTSVERZEICHNIS
6.3 RAUSCHEN BEI OPTISCHEN FREQUENZEN 78
7 RAUSCHEN IN BIPOLAREN HALBLEITERBAUELEMENTEN 81
7.1 GEMEINSAME GRUNDLAGEN 81
7.2 RAUSCHEN DES DIODENSTROMS BEI DIODEN MIT PN-UEBERGANG 94
7.3 RAUSCHEN BEI BIPOLARTRANSISTOREN 98
8 RAUSCHEN IN UNIPOLAREN BAUELEMENTEN 107
8.1 GEMEINSAME GRUNDLAGEN ZUR BESCHREIBUNG DES RAUSCHENS BEI
FELDEFFEKTTRAN
SISTOREN 107
8.2 RAUSCHEN IN MOS-FELDEFFEKTTRANSISTOREN 113
8.3 RAUSCHEN IN SPERRSCHICHT-FELDEFFEKTTRANSISTOREN 119
8.4 RAUSCHEN IN KURZKANAL-FELDEFFEKTTRANSISTOREN 126
8.5 RAUSCHEN IN SCHOTTKY-DIODEN 134
9 RAUSCHANALYSE UND RAUSCHKENNGROESSEN 139
9.1 THEORIE RAUSCHENDER DREI- UND VIERPOLE, KORRELATIONSMATRIZEN 139
9.2 DEFINITIONEN DER LEISTUNGSVERSTAERKUNG UND IHR ZUSAMMENHANG 145
9.3 RAUSCHTEMPERATUR, RAUSCHZAHL UND RAUSCHMASS 148
9.4 DIE RAUSCHKENNGROESSEN F
M
J
N
, FI*, GA
VT
UND BA
V
, 157
9.5 DIE CHARAKTERISTISCHE RAUSCHMATRIX UND IHR ZUSAMMENHANG MIT DEM
RAUSCH
MASS M 163
9.6 SCHALTUNGS-RAUSCHKENNGROESSEN BEI NICHT-THERMISCH RAUSCHENDER
SIGNALQUELLE 175
10 RAUSCHEIGENSCHAFTEN VON VERSTAERKERN 177
10.1 RAUSCHKENNGROESSEN DER NF-GRUNDSCHALTUNGEN MIT BIPOLARTRANSISTOR 177
10.2 RAUSCHKENNGROESSEN VON VERSTAERKERN MIT FELDEFFEKTTRANSISTOREN 183
10.3 RAUSCHKENNGROESSEN GEGENGEKOPPELTER VERSTAERKER 185
10.4 RAUSCHKENNGROESSEN VON SCHALTUNGEN MIT OPERATIONSVERSTAERKERN 190
10.5 RAUSCHKENNGROESSEN FUER VERSTAERKER IN SYSTEMEN ZUR IMPULSREGENERATION
. 194
INHALTSVERZEICHNIS VII
11 NUMERISCHE BERECHNUNG DER RAUSCHEIGENSCHAFTEN VON VERSTAERKERN 201
11.1 TELLEGEN-THEOREM UND ADJUNGIERTES NETZWERK 201
11.2 EINZELBEITRAEGE DER RAUSCHQUELLEN ZUR RAUSCHZAHL UND ZUR
AUSGANGSRAUSCH
SPANNUNG 206
11.3 NUMERISCHE BERECHNUNG DER KORRELATIONSMATRIX, DER AEQUIVALENTEN
RAUSCH
KENNGROESSEN UND DER RAUSCHZAHL 217
12 RAUSCHEN IN NICHTLINEAREN SCHALTKREISEN 231
12.1 OSZILLATOR-RAUSCHEN 231
12.2 RAUSCHEN IN MISCHERN 247
13 RAUSCHMESSTECHNIK 261
13.1 RAUSCHQUELLEN 261
13.2 RAUSCHLEISTUNGSMESSUNG 264
13.3 MESSUNG DER RAUSCHKENNGROESSEN LINEARER SCHALTKREISE 267
13.4 MESSUNG DES PHASENRAUSCHENS VON OSZILLATOREN 273
ANHANG 283
A VARIANZ BEI DIFFUSION UND DIFFUSIONSKONSTANTE 283
B DIE GREENSCHE FUNKTION 284
C RAUSCHEN IN KURZKANAL-FELDEFFEKTTRANSISTOREN 286
D TABELLE DER TRANSFORMATIONSMATRIZEN [T ]'"'"' FUER FORMALE
RAUSCHQUELLEN . . . 292
E TELLEGEN-THEOREM 293
F MIT SURA BERECHNETE SCHALTUNGSGROESSEN 294
G AUTOKORRELATIONSFUNKTION VON Y(T) 296
H PERIODISCHE LOESUNG DER DIFFERENTIALGLEICHUNG (12.28) 298
I AUTOKORRELATIONSFUNKTION DER ABLEITUNG EINES STATIONAEREN
STOCHASTISCHEN PRO
ZESSES 301
J ZUSAMMENHANG ZWISCHEN RE
R
(Q) UND R
CC
(Q) SOWIE FI
E
,(0) 302
LITERATURVERZEICHNIS 305
STICHWORTVERZEICHNIS 314
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