鎖定放大技術(shù)ppt課件-資料下載頁
2025-05-07 05:21本頁面
【正文】 增加 AC增益 ,減小 DC增益 —— 高穩(wěn)定工作狀態(tài) 鎖定放大器的應(yīng)用 ? 電橋阻抗微小變化的測量 ? 放大器噪聲系數(shù)的測量 ? 半導(dǎo)體結(jié)電容的測量 ? 微振動的測量 ? 光吸收特性的測量 ? 。 放大器噪聲系數(shù)的測量 ? 測量放大器的噪聲系數(shù)需要做兩個(gè)測量：一個(gè)是在放大器輸入端對地短路情況下，測量放大器本身噪聲在其輸出端呈現(xiàn)的噪聲功率；另一個(gè)是測量放大器對校準(zhǔn)了的信號源的響應(yīng)。對兩者進(jìn)行對比和計(jì)算就能求出噪聲系數(shù)。 ? 信號源可以是正弦波發(fā)生器，也可以是寬帶噪聲發(fā)生器。當(dāng)使用鎖定放大器進(jìn)行測量時(shí)，信號源只能用正弦波發(fā)生器。 ? 圖中， es為正弦信號電壓源，其率為 f0輸出電阻近似為零； Rs為外加的信號源電阻，放大器的噪聲系數(shù)是信號源電阻的函數(shù)。 測量步驟 ? (1)首先將開關(guān) K打向 A，即把放大器的輸入端接地，測出放大器在給定信號源電阻 Rs情況下，在 LIA等效噪聲帶寬 Be內(nèi)的輸出噪聲功率 E2n0， En0為輸出噪聲有效值。有 ? E2n0 = KpE2ni。 ? 式中， Kp為放大器功率增益。 E2ni是放大器總的等效輸入噪聲功率。上式還可以表示成 ? E2ni=4kTRsBe+E2n+I2nR2S ? （ 2）然后將開關(guān) K打向 B，正弦信號 es施加到放大器輸入端，測出放大器的輸出（正弦信號加噪聲）功率 E20，則單獨(dú)由正弦信號產(chǎn)生的輸出功率為 E2s0= E20 E2n0。 ? 設(shè) es的有效值為 Es ，則放大器功率增益 Kp可表示為 Kp=E2s0/E2s，所以有 22222 /nosoSpnoni EEEKEE ???? 根據(jù)噪聲系數(shù)的定義在 LIA的等效噪聲帶 ? 寬 Be內(nèi)，放大器的噪聲系數(shù)為 ? 將 E2ni和 E2s0的表示式代入得 esniBk T REF42?1/14 222noOessEEBk T REF ??? 式中， E2s、 E20和 E2n0都可以從電路中測出，這樣就可以計(jì)算出放大器的噪聲系數(shù) F。調(diào)整正弦信號源的頻率 f0，并重復(fù)上述測量和計(jì)算過程，就可得到不同工作頻率處的噪聲系數(shù)。連續(xù)調(diào)整 f0以及 Rs，還可以測量出放大器的噪聲因數(shù)等值圖（ NF圖）。 ? 精確測量 熱敏電阻 溫度特性的電路如 下圖所示。 電路組成 ? 信號發(fā)生器輸出的信號分為兩路，一路輸給鎖定放大器作參考信號，另一路通過變壓器隔離耦合作為電橋的交流源，這樣就滿足了鎖定放大器信號和參考信號幅度恒定，頻率相同的條件，可實(shí)現(xiàn)互相關(guān)運(yùn)算。 ? 電橋由 R1 、 R2 、 R3和 Rt 組成， R1 、 R2 、 R3均為阻值固定的電阻， Rt為正溫度系數(shù)的熱敏電阻。 ? 電位器是用來調(diào)節(jié)電橋交流信號源的大小。 測量原理 ? 電橋兩端的輸入信號電壓 Vin固定，當(dāng)熱敏電阻所測的溫度改變時(shí)，其阻值發(fā)生變化，將引起電橋的不平衡 Vs輸出，作為鎖定放大器的輸入信號，經(jīng)過前置放大器放大，進(jìn)入主機(jī)放大器、相關(guān)器，經(jīng)低通濾波器輸出到直流放大器進(jìn)行放大，最后由面板表顯示輸出電壓 V0。 ? 通過測量鎖定放大器輸出電壓 V0隨溫度的變化數(shù)據(jù)，就可得出熱敏電阻阻 Rt值隨溫度的變化特性。 ? 設(shè)熱敏電阻未感受溫度時(shí)，電橋處于平衡狀態(tài)，電橋的輸出電壓 V 為零，即： 數(shù)字化的液體電導(dǎo)測量 采用鎖定放大器測量中藥廠生成過程中的液體電導(dǎo)。 測量原理 ?鎖定放大器的激勵信號和參考信號為同頻率的正弦信號，分別由兩片 DDS模塊（ DDS1， DDS2)產(chǎn)生。 DDS1輸出的正弦信號經(jīng)過低通濾波器LPF1濾波、放大器 AMP1放大為傳感器電路提供激勵信號。傳感器的輸出經(jīng)過放大后送到模擬乘法器 (AD835)的一個(gè)輸入端， DDS2輸出的正弦信號經(jīng)過低通濾波器 LPF2濾波、放大器 AMP2放大后送到模擬乘法器的另一個(gè)輸入端。模擬乘法器的輸出經(jīng)過低通濾波處理后成為一直流信號，此直流信號的大小與傳感器的輸出成線性關(guān)系。 ?單片機(jī) (MPU)控制模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器 (A/D)采集傳感器輸出的直流信號，轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。液體的電導(dǎo)會隨溫度發(fā)生變化，系統(tǒng)中配置了溫度傳感器 PT100同時(shí)測量液體的溫度，PT100輸出的與溫度變化對應(yīng)的電阻變化經(jīng)電阻／電壓變換電路 (R/V)處理得到電壓信號，單片機(jī)采集此信號實(shí)現(xiàn)對電導(dǎo)測量值的溫度補(bǔ)償。 光學(xué)材料透過率 的測量 分別在調(diào)制盤和光電探測器的幾何光路之間插入或者移開待測的光學(xué)材料，測量鎖定放大器的鑒相通道模塊低通濾波器輸出信號，得到材料的透過率。 習(xí)題 1. 說明鎖定放大器檢測微弱信號的原理。 2. 鎖定放大器的信號通道應(yīng)具有哪些基本功能？ ？ 第四講 結(jié)束
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