鎖定放大技術(shù)ppt課件(編輯修改稿)
2025-06-03 05:21 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 效噪聲帶寬： ? 總的等效帶寬： TCRf OON 21211 ???Tff NN 168212 ??????（ T為積分常數(shù)） ? ③信噪比改善 (SNIR) ? 對(duì)于白噪聲， PSD的信噪比改善在不計(jì)諧波響應(yīng)時(shí) 為： ? 其中 △ fN1為 PSD的前置級(jí)電路的等效噪聲帶寬； ?fNLPF為 PSD中的 LPF的等效噪聲帶寬。 N L P FNffS N I R??? 1? ④相敏特性 ? 當(dāng)輸入信號(hào)為一恒定幅度的與參考信號(hào)同步的對(duì)稱方波時(shí)。 PSD的輸出直流電壓和參考信號(hào)與位相差 φ成線性關(guān)系 。 PSD可以作鑒相器使用。 鎖定放大器的組成與類型 ? 鎖定放大器的基本組成 ? 正交矢量型鎖定放大器 ? 外差式鎖定放大器 ? 數(shù)字式相敏檢測(cè)器 鎖定放大器的基本組成 ? 根據(jù)鎖定放大電路的工作原理設(shè)計(jì)電路，鎖定放大器可分為 3個(gè)主要部分： – 信號(hào)通道 – 參考通道 – 相關(guān)器 ? 其框圖如下圖所示。其中核心部件是相關(guān)器，它包括相敏檢波和積分器兩個(gè)部分。 鎖定放大器原理框圖 ? 信號(hào)通道 ? 信號(hào)通道由 AC前置放大電路、帶通濾波電路及選頻放大電路組成．其作用是將伴有噪聲的輸入信號(hào)放大，并經(jīng)選頻放大對(duì)噪聲作初步處理。 ? 由于被測(cè)信號(hào)微弱，伴隨的噪聲相對(duì)較大，要求前置放大電路低噪聲、高增益、動(dòng)態(tài)范圍大。同時(shí)與信號(hào)源的輸出阻抗匹配。 ? 帶通濾波電路的中心頻率為載波頻率 w0，由低通濾波器和高通濾波器組合而成。 ? 在信號(hào)通道中常常設(shè)置 50Hz的濾波器。 ? 高通、低通濾波器組合的帶通濾波器 ? 參考通道 ? 參考通道提供參考信號(hào)，完成 PSD的相關(guān)控制。 ? 參考輸入信號(hào)可以是正弦波、方波、三角波、脈沖波以及一些不規(guī)則形狀的周期信號(hào)，由觸發(fā)電路將其變換為規(guī)則的同步脈沖波。 ? 移相電路通常是參考通道的重要部件，由按級(jí)跳變（ 90176。 、 180176。 、 270176。 等）和連續(xù)可調(diào)的移相電路組成，實(shí)現(xiàn) 0176。 ～360176。 范圍的任意相移值。 ? 低通濾波器 ? 低通濾波器的作用就是濾除 PSD輸出的高頻部分。低通濾波器的時(shí)間常數(shù) RC越大，鎖定放大器的通頻帶寬就越窄，抑制噪聲的能力就越強(qiáng)。 ? 時(shí)間常數(shù) RC通常做成可調(diào)的，以適應(yīng)不同被測(cè)信號(hào)的頻率特性需求。 正交矢量型鎖定放大器 ? 采用兩組相敏檢測(cè)器和 LPF，實(shí)現(xiàn)同時(shí)輸出同相分量和正交分量。 第二組相敏檢測(cè)器的參考輸入的相位與第一組相敏檢測(cè)器的參考輸入的相位相差 90176。 。第一組相敏檢測(cè)器的參考輸入的相位為 q (0176。 ~360176。 )， 第二組的為 q＋ 90176。 ? 正交矢量型鎖定放大器的同相輸出： ? 正交輸出： ? 被測(cè)信號(hào)的幅度和相位： qc o ssVI ?qs insVQ ?)/a r c t a n (22IIV s???q使用正交矢量鎖相放大器能夠有效克服單路鎖相放大器由于 q所產(chǎn)生的誤差而影響幅度 Vs測(cè)量精度的問(wèn)題。 外差式鎖定放大器 ? 利用頻率變換器將輸入信號(hào)的頻率變換到一個(gè)固定頻率上，然后進(jìn)行帶通濾波和相敏檢測(cè)，以便帶通濾波器和相敏檢測(cè)器的最佳設(shè)計(jì)，以及避免帶通濾波器的調(diào)節(jié)。 數(shù)字式相敏檢測(cè)器 ? 利用數(shù)字采集器和微計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)相敏檢測(cè)器和低通濾波器的功能 ? 設(shè)被測(cè)信號(hào)的周期微 T，每周期內(nèi)均勻采樣 M點(diǎn)，采用控制信號(hào)為： ? 參考信號(hào)的采樣離散值為： ? 輸入信號(hào)的采樣離散值為： )()(0 MkTttpt??????)()()()()(0 MkTtMkTrtptrkrt???????)()()()()(0 MkTtMkTxtptxkxt???????? 參考信號(hào)和輸入信號(hào)相乘后積分輸出： )()(110krkxNuNk ??? 鎖定放大器 的 特點(diǎn) ? 鎖定放大器 的 特點(diǎn) 如下 ： ? (1)鎖定放大器相當(dāng)于以 參看頻率 fr為中心頻率的帶通放大器， 等效信號(hào)帶寬 △ fS由相關(guān)器的時(shí)間常數(shù)決定。用公式表示為： ? 式中 R0， C0為相關(guān)器的低通濾波器的濾波電阻和電容。 001CRf s???? (2)鎖定放大器的等效噪聲帶寬 △ fN 由相關(guān)器決定： ? 同樣由低通濾波器的時(shí)間常數(shù) T1=R0Co決定。 00212 CRff SN ???? ??
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