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锁定放大器的原理与设计

时间: 2024-02-03 18:59:42 |   作者: 竞技宝官网

或慢变信号,为避免1/f噪声和直流放大器的直流漂移的不利影响,一般都使用调制器或斩波器将其变换成
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  或慢变信号,为避免1/f噪声和直流放大器的直流漂移的不利影响,一般都使用调制器或斩波器将其变换成交流信号后,再进行放大和处理,用带通抑制宽带噪声,提高信噪比,之后再进行解调和低通滤波,以得到放大了的被测信号,要达到足够的信噪比SNR,用于提高信噪比的带通滤波器(BPF)的带宽必须非常窄,Q值(Q= W0/B,B为带宽,W0为频率)必须非常高(甚至要求有上万的等效Q值),这在实际上往往很难实(一般上百的Q值的带通滤波器设计实现都有一定难度了),而且Q值太高的带通滤波器往往不稳定,温度、电压的波动均会使滤波器的中心发生明显的变化,因此导致其通频带不能覆盖信号频率,使得测量系统无法稳定可靠地做测量。在这种情况下,利用锁定放大器可以很好地解决以上问题,其实现的等效带宽可以到毫Hz级别。

  锁定放大器(lock-in amplifier,LIA)自问世以来,在微弱信号检验测试方面显示出优秀的性能,在科学研究的所有的领域得到了广泛的应用,推动了物理、化学、生物医学、地震、海洋、核术等行业的发展。

  锁定放大器的信号处理本质就是做相关运算,利用噪声与信号的不相关性来剔除噪声影响,对于加性噪声非常有效。

  Sout(t)=LPF[Sinput(t)*Sref(t)], 相乘滤波积分后就能够获得Si(t)的幅度信息,若需要Si(t)的相位信息就需要采用两路正交相关处理。锁定放大器的信号处理本质就是做相关运算。

  以上两图都是正交矢量锁定放大的原理结构,IQ两路的电路对称性要求很高,如果两路做得性能不一致,将影响幅度和相位检测精度;其中的PSD是模拟电路实现,其精确性、高速性是最重要和有实现难度的,有人可能会问:用数字技术处理相关不是更简单高效?确实采样后做数字相关是一种很好的方案,商业产品也有数字相关器来做PSD的,但其主要受限于ADC和前端信号调理通道的性能,ADC的积分非线性误差、微分非线性误差、ADC的信噪比等都会影响检测精度,何况这是检测淹没于噪声中的微弱信号,其信号幅度可能在uv量级以下,而噪声在mv数量级以上,当使用ADC采样时要设计一个一致性非常好的调理电路,且其噪声足够低,还需要将其放大到ADC的满量程,假设ADC的满量程是3.3v,这就要求设计一个大概一千倍的超精密低噪声放大器,这是有难度的,所以两种方案各有优缺点,我们在这里主要是介绍模拟电路实现方案,就不再论述数字实现方案。当检测信号频率很高时,能够使用下图的外差式结构:

  很多种传感器能将被测物理量或化学量转换成电感、电容电阻的变化,之后检测这些阻抗的变化,并指示出被测量,通常用锁定放大器的场合都是变化非常微弱的场合,普通阻抗测试是根本测不出来的。

  例如:热电阻将温度的变化转换为电阻的变化;贴在构件表面的应变片将构件应变的变化转换为电阻的变化;电感式位移传感器或差动变压器将位移转换为电感的变化;被测介质的位置、湿度,密度等的变化都能够最终靠合适的传感器转换成电容的变化。。。,这类测试能够使用电桥结构,如下图:

  6) 金属材料张力测试、俄歇电子能谱测试、超导材料的微分电阻测试、超导材料的磁化率测试、红外分光光度计、.........

  1)对于淹没在噪声中的正弦信号的幅度和相位,可通过锁定放大器进行检测。

  2)但是如是需要恢复淹没在噪声中的脉冲波形,则锁定放大器是无能为力的, 这需要用取样积分和数字平均电路的实现。取样积分在物理、化学、生物医学、核磁共振等领域得到了广泛的应用,对于恢复淹没在噪声中的周期或似周期脉冲波形卓有成效,例如,生物医学中的血流、脑电或心电信号的波形测量,发光物质受激后所发出的荧光波形测量,核磁共振信号测量等。

  3)锁定放大器和取样积分都是针对淹没在噪声中的信号提取技术,这类信号在示波器上只能看见一大堆杂乱无章的噪声信号身影,要提取的信号都淹没在噪声中了,传统的放大滤波处理是不行的,随着数字信号处理技术的发展,这两种技术都由数字芯片实现,但其难点是信号调理电路设计与ADC特性,模拟实现基本能回避这个难点。

  具有稳定、精度高等特点,在频率扫描中有明显的优点。基于TDLAS(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy)技术采用频率

  的设计和应用分析 /

  代码示例?谢谢 以上来自于百度翻译 以下为原文 Where can I find the Lock-In amplifier code example referenced in AN1115?Thanks

  ? Mohamed Kandil化学与工艺工程大学坎特伯雷基督城,新西兰 以上来自于谷歌翻译 以下为原文Has anyone

  的方法,与SR850类似,通过采样ADC将被测模拟信号转换为信号序列,由DSP合成参考序列,但不同的是,这里要控制采样频率以实现整周期采样,这样

  公司名称:深圳市捷威信电子仪器有限公司联系人:谭S ***座机号码地址:深圳市宝安区沙井工人二路广

  在基于TDLAS 的汽车尾气测量系统中,由于待测量激光信号的强度变化非常微弱且处于很强的噪声背景中,因此一定要采用微弱信号检测中常用的

  为了克服电力线上的强电磁干扰以及信号的严重衰减,设计了适用于PLC的可变中心频率

  采用集成模拟乘法器MC1496、高阶窄带开关电容滤波器LTC1264构成的平衡调制解

  中乘法器的功能,提出开关电容和积分器相结合以实现相关检测的方法,并设计出一

  的实现原理, 并根据该原理用 MATLAB的 SIMULINK工具箱对

  工作原理资料下载的电子资料下载,更有其他相关的电路图、源代码、课件教程、中文资料、英文资料、参考设计、用户指南、解决方案等资料,希望有机会能够帮助到广大的电子工程师们。

  工作原理资料下载 /

  的类型和噪声源 /

  的目的是从高噪声环境中恢复信号,因此设计实验时最相关的一点是测试设置中的噪声。因此,我们还将在本文中回顾可能的噪声源。最后,我们将介绍一些市场上可用的

  类型及特性 /

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