双相锁定放大器资料重点
双相锁定放大器实验教案.doc
课时安排： 5 学时教学课型：实验课题目：双相锁定放大器实验教学目的要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：通过实验，让学生达到以下目的：1、了解双相锁定放大器的原理及框图。
2、根据典型框图，连接成双相锁定放大器。
并测试双相锁定放大器的功能。
教学内容（注明：* 重点 # 难点？疑点）：一、实验所用仪器：1、ND—501型微弱信号综合装置A、B、C、D组合仪各一台2、HB—602型精衰减器一台3、示波器一台4、信号线若干条二、实验原理部分：锁定放大器是以相干检测技术为基础，其核心部分是相关器，基本原理框图如图1所示。
*图1 锁定放大器基本原理框图图1所示的典型方框图分成三部分：信号通道（相关器前那一部分）。
参考通道、相关器（包括直流放大器）。
1、信号通道信号通道是相关器前的那一部分、包括低噪声前置放大器，各种功能的有源滤波器，主放大器等部分组成。
作用是把微弱信号放大到足以推动相关器工作的电平，并兼有抑制和滤掉部分干扰和噪声，扩大仪器的动态范围。
信号通道要求低噪声和高增益的性能，前置放大器是锁定放大器的第一级，由于被测信号很小，可能是100nv到10nv甚至更小，则要求前置放大器必须具备低噪声的特点。
否则将由于放大器本身的噪声将使信号淹没得更深。
由于半导体低噪声器件不断改善和对低噪声nV/的前置放大器，目前已研电路的研究，目前国内外已生产出输入端短路电压为几HznV/数量级。
制出输入端短路噪声电压也能达到小于Hz在测量中对于不同测量要采用不同的传感器，各种传感器的输出阻抗不一样，即对前置放大器而言就呈现出不同的信号源内阻。
为了得到最佳噪声性能，必须使前置放大器工作在图2 双相锁定放大器框图三、实验内容（a ）ND —501型微弱信号检测技术实验综合装置B 组合。
相关器实验盒 2个 宽带相移器实验盒 1个 选频放大器实验盒 1个 前置放大器实验盒 1个 多功能信号源实验盒 1个 相位计实验盒 1个 交流，直流，噪声电压表实验盒 1个 Vx ，Vy ～VA ，φ变换实验盒 1个 频率计实验盒 1个 电源机箱 4个 （b ）ND —601或HB —602型精衰减器 1个 （c ）双踪通用示波器 1个t V ss ωsin ˆ 信号输入AC 放大与滤波参考输入 f R参考通道φRφR +2π乘法器低通与DC 放大正交相关器乘法器低通与DC 放大同相相关器ϕcos ˆsx V K V = V x ,V y →V A ,φ 变换电路同相输出幅值输出22y x A V V V +=相位输出 xyV V arctg=ϕ正交输出ϕsin ˆsy V K V =图4 双相锁定放大器及测试框图双相锁定放大器及测试框图如图4所示。
宽频带数字锁相放大器 7280 7280BFP
技术参数：
电压输入
输入噪音@1kHz 5nV/√Hz
共模抑制比
〉100dB
输入阻抗
100 兆欧 // 25 pF
满刻度灵敏度 10nV～1V
电流输入
输入噪音
13fA/√Hz
灵敏度
1pA-10uA
输入电阻
﹤250欧@ 1 kHz
参考通道
频率范围
0.5Hz～2MHz
谐波分析
2f～32f
相位分辨率
0.01°
相互垂直度
90±0.0001°
解调器
动态储备
〉100dB
输出滤波器
滚降
6,12,18&24dB
时间常数
1us-100ks
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file:///D|/bihecpdf/宽频带数字锁相放大器 7280 7280BFP锁相放大器.htm[2010-1-9 0:58司所有，如需要详细资料，请同我公司联系！
主要特点： 1.大屏幕液晶显示 2.振荡器频率扫描 3.振荡器振幅扫描 4.内置频率响应 5.双参考模式 6.双谐波模式 7.虚参考模式 8.被测信号频谱显示 9.使用Aquire软件(选件）可以采集输出信号，支持LabView驱动软件。 10.7280BFP与7280完全指标、性能完全相同，是无前面板设计,只用于计算机控制，比7280更优惠。具体功能同7265锁相放大器相似，相当于7265的高级版。
宽频带数字锁相放大器 7280 7280BFP锁相放大器
仪器描述
双相锁定放大器说明书
双相锁定放大器说明书一、概述：HB-2311 型精密双相锁定（相）放大器是种新型的双相锁定（相）放大器。
本仪器采用新的设计思想，具有数字和模拟锁定（相）放大器的优点，并克服了各自的缺点，同时解决了锁定放大器不能抑制和消除同频干扰的问题，使本仪器的性能十分优越。
这是锁定放大器性能的突破，属全球首创。
能精确地测量被淹埋在噪声和干扰（甚至于同频干扰）中的正弦波或方波的微弱电压信号。
在液晶显示屏上显示用极坐标表示的正弦波的幅值和相位，同时显示用直角坐标表示的同相分量（X轴分量，或复数表示的实分量）和正交分量（Y轴分量，或复数表示的虚分量）。
能方便地用于各种场合下的交流微弱信号测量，能用于幅频/相频特性、阻抗及传递函数、虚/实分量以及谐波信号的测量。
本仪器有下列多种功能和用途：①锁定（相）放大器，②矢量电压表，③噪声测量仪，④交流阻抗仪，⑤幅频/相频特性测量仪，⑥振动分析仪等多种功能和应用。
本仪器在物理、化学、电磁、光学、力学、声学、半导体、电子、超导等许多科技领域中得到广泛应用。
二、技术指标：1、工作频率：5Hz—150KHz2、测量量程：10nV—1V3、输入模式：A、B、A-B、短路4、输入阻抗：5MΩ//40Pf5、输入短路噪声电压：≤2 nV / （1KHz）Hz6、共模抑制比：≥80db7、滤波器：高通滤波器、低通滤波器、50Hz陷波器8、参考信号输入电平：100mV—5V9、相位调节范围：-180.00°—+180.00°10、谐波测量：1f、2f…、15 f11、输出直流漂移：≤5×10-4FS12、不相干信号最大过载电平：≥5000FS13、白噪声最大过载电平：≥100FS14、抑制同频干扰功能：抑制同频干扰能力：≥40dB同频干扰最大过载电平：≥4.5FS15、输出总动态范围：≥130dB16、最大输出电平：±4.5V17、输出阻抗：50Ω18、时间常数：100μs—1Ks（按1、3、10 变化）19、显示分量：V x、V y、V R、φ20、输出分量：V x、V y、V R、Vφ21、电源：AC 220V 50Hz三、仪器组成框图、机械结构分配图、前后面板图：仪器组成框图如图一所示。
锁定放大器学习资料
●从实际物理过程上给予PSD以解释： 由于开关以一定的频率实现开和关， 只有和开关动作的频率相同且相位相同的 信号才能通过， 或者与开关动作频率成奇数倍的信号能通 过少量的信号， 但只剩下奇数倍分之一， 偶数倍的完全相互抵消了。
2 相关器的数学分析
相关检测法的原理： 通过相关运算，即利用一个乘法器和一个积 分器，可以从噪声中将微弱信号检测出来。 因此，从相关分析的理论来看，相敏检波器 及其后续的积分器也可认为是一个相关器。 从相关分析的理论来说，用一个模拟乘法器 和一个积分时间为无限长的积分器，可以从 任意大的噪声中将微弱信号检测出来。
1 信号通道
探测器输出的信号十分微弱，信噪比低于1/103。 信号被噪声和干扰所淹没，
首先经过低噪波器和陷波器将信号进行初步的 予处理，将带外噪声和干扰尽量排除，
再作进一步的放大，以便送到相关器进行检测，
●信号通道的组成十分灵活，可供使用者选择。 要看信号和噪声的实际情况而定。
此时为脉冲输出；
接上电容C1、C2，则输出信号经积分后波形平滑， 且输出为与输入幅度成正比的直流信号。
（2）特性分析 为了分析PSD的特性，用简图表示如下：
Vs
PSD
开关型乘法器
V0
Vs Es sin(1t 1)
VR
参考信号：方波
设VR是如图所示的周期矩形方波：
VR
E
2
T2 2
0
T2 2
T2
E
t
2
参考信号VR波形
2
2
T2
ER
E 2
1V
根据傅里叶级数展开式，有：
VR
4
n0
1 2n
锁相放大器报告
锁相放大器报告1. 引言锁相放大器（Lock-in Amplifier）是一种用于检测和放大微弱信号的仪器。
它的原理是利用参考信号与待测信号进行相位比较，并通过频率调制将待测信号转换成与参考信号频率相同的信号，从而实现信号的放大与解调。
锁相放大器在许多领域都有广泛的应用，例如光学测量、电子学实验、磁学、生物医学等。
本报告将重点介绍锁相放大器的原理、应用以及仪器的使用方法。
2. 原理锁相放大器的核心原理是相位敏感放大技术，它通过与参考信号进行相位比较，实现对待测信号的放大与解调。
具体原理可以分为以下几个步骤：1.信号混频：将待测信号与参考信号进行混频，产生一个电压与参考信号频率相同的交流信号。
2.低通滤波：对混频后的信号进行低通滤波，滤除高频噪声部分。
3.相位移动：通过改变参考信号的相位，实现对待测信号相位的调整。
相位调整后，待测信号与参考信号之间的相位差将被最小化。
4.放大器：对调整后的信号进行放大，增加信号的幅度。
5.解调器：将放大后的信号与参考信号进行相乘，得到待测信号的幅度信息。
锁相放大器将以上步骤组合在一起，能够对微弱信号进行高增益放大和高精度解调，从而提高信号的检测灵敏度和测量精度。
3. 应用锁相放大器在许多领域都有广泛的应用，下面将介绍几个典型的应用场景。
3.1 光学测量在光学测量中，锁相放大器常用于检测光能量、相位差、频率等参数。
例如在光学干涉仪中，通过锁相放大器可以对光的干涉信号进行放大和解调，从而实现对干涉信号的精确测量。
3.2 电子学实验锁相放大器在电子学实验中也有着广泛的应用，可以用于检测微弱信号、分析信号的谐波成分等。
例如在电阻、电容和电感测量中，锁相放大器可以消除噪声的影响，提高测量的精度。
3.3 生物医学在生物医学领域，锁相放大器被广泛应用于生物信号检测和分析。
例如在心电图检测中，锁相放大器可以提取出心电信号的有效部分，并抑制背景噪声干扰，从而实现对心电信号的准确分析和诊断。
4-5锁定放大器
解释： ●解释： 由于开关以一定的频率开和关， 由于开关以一定的频率开和关，只有和开关动作的频率相同 且相位相同的信号才能通过，或者与开动作频率成奇数倍的 且相位相同的信号才能通过，或者与开动作频率成奇数倍的 信号能通过少量的信号。 信号能通过少量的信号。 但只剩下奇数倍分之一，偶数倍的完全相互抵消了。 但只剩下奇数倍分之一，偶数倍的完全相互抵消了。
●注意：锁定放大器最终的输出是直流量。这就是说，锁定 注意：锁定放大器最终的输出是直流量。这就是说， 最终的输出是直流量 放大器虽然能把深埋于噪声之中的微弱的交流信号检测出来， 放大器虽然能把深埋于噪声之中的微弱的交流信号检测出来， 但是它不能将微弱信号不失真地放大， 但是它不能将微弱信号不失真地放大，它不是一个普通意义 不能将微弱信号不失真地放大 （电子技术中）所讲的放大器，实际上它是一个微弱信号检 电子技术中）所讲的放大器， 测计。习惯上，称锁定放大器。 测计。习惯上，称锁定放大器。 性能优异的锁定放大器能把幅值小到0 nV且信噪比小于 ●性能优异的锁定放大器能把幅值小到0.1nV且信噪比小于 的周期信号检测出来，并放大到10 10V 1/103的周期信号检测出来，并放大到10V。 锁定放大器实际上是完成了窄带放大并检波的功能。 锁定放大器实际上是完成了窄带放大并检波的功能。 窄带放大 的功能
2.参考通道 参考通道
参考通道的信号是和被检测信号频率相同的周期信号。 参考通道的信号是和被检测信号频率相同的周期信号。 和被检测信号频率相同的周期信号 参考信号必须和被检测信号频率相同， 参考信号必须和被检测信号频率相同，这是进行锁定放大的 一个必要条件，因此又称为频域相干检测。 一个必要条件，因此又称为频域相干检测。 必要条件 频域相干检测 ●参考信号送入参考通道后 首先进入触发电路，产生和被检信号同频的方波。 首先进入触发电路，产生和被检信号同频的方波。 再经过移相电路进行移相，然后经过驱动电路功率放大后， 再经过移相电路进行移相，然后经过驱动电路功率放大后， 再送达相关器去控制相关器的乘法器。 再送达相关器去控制相关器的乘法器。
基于AD630的双相锁相放大器设计
Ｔｈ ｓｇ ｆＤｕ ｌ Ｐ ａ ｅＬｏ ｋ Ｉ ｅＤｅ ｉ ｎ ｏ ａ － ｈ ｓ ｃ － ｎ Ａｍｐ ｉ ｅ ｓ ｄ ｏ ｌ ｒＢａ ｅ ｎ ＡＤ６ ０ ｉ ｆ ３
ｓｇ ａ ａ ｒ ｉ ｇ ｉ ａ ． ｅｗｅ ｋ ｓ ｇ ａ ｓｓ ｂ ｒ ｅ ｎ ｓｒ ｎｇｂａ ｋ ｒ ｕ ｏ ｓ ｎ ｔ ｅ ｔ ｒｅ ｅ ｃ ． ｔｍｕ ｔ ｅｔ ｅｌ ｃ — ｎ ａ ｌ ｉ ｒ ｉ ｎ ｌｃ ｒｙ ｎ ｓｗｅ ｋ Ｔｈ ａ ｉ ｎ ｌｉ ｕ ｍｅ ｇ ｄ ｉ ｔｏ ｃ ｇ ｏ ｎｄ ｎ ｉ ｅ ａ ｄ ｏｈ ｒｉ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ Ｉ ｓ ｈ ｏ ｋ ｉ ｍｐ ｉ ｅ ｎ ｕｓ ｆ ｗｈ ｃ ｅ ｏ ｇ ｈ ａ ｉ ａ ｅｅ ｔ ｎ ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｏ ａ ｈ ｅ ｅ ｔ ｅ ｅ ｔａ ｔ ｎ ｏ ｓ ｆ ｌｓｇ ａ ． ｈｉ ｐａ ｅ ｅ ｃ ｉ ｅ ａ ｉ ｎ ｌｄ ｔｃ ｉ ｎ ｉ ｈ ｂ ｌ ｎ ｓ ｔ ｅ ｗｅ ｋ ｓｇ ｌｄ ｔ ｃ ｉ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｔ ｃ ｉｖ ｈ ｘ ｒ ｃ ｉ ｆｕ ｅ ｕ ｉ ｎ １ Ｔ ｓ ｐ ｒｄ ｓ ｒｂ ｓｗｅ ｋ ｓｇ ａ ｅ ｅ ｔ ｎ ｏ ｏ ｏ ｔｅ ｒ ｈ ｏ ｙ， ａ ｄ ｃ ｍｐ ｒ ｓ ｔ ｅ ｐ ｏ ｎ ｏ ｓ ｏ ｈ ｉ ｇ ｅ ａ ｄ ｄ ａ — ｈ ｎ ｅ ｏ ｋ ｉ ｍｐ ｉｉ ｒ ｉ ａ ｌ ｎ ｏ ａ ｅ ｈ ｒ ｓ ａ ｄ ｃ ｎ ｆｔ ｅ ｓｎ ｌ － ｎ ｕ ｌ ｃ ａ ｎ ｌｌ ｃ — ｎ ａ ｌ ｅ ．Ｆ ｎ ｌ ｆ ｙ， ｄ ｓｇ ｅ ｕ ｌ ｈ ｓ ｏ ｋ ｎ ｅ ｉ ｎ ｄ ａ ｄ ａ —ｐ ａ ｅ ｌ ｃ —ｉ
双相锁定放大器
1 VRB sin(2l 1)Rt l 0 2l 1 4 1 VRA cos(2l 1)Rt l 0 2l 1
分别与同相通道和正交通道中经调相后的信号相乘。
4
VSI Vs (t )V1DVRB
VSQ Vs (t )V1CVRA
乘法器的输出由用频率为f1的方波作参考信号的同步积分器进行抑噪。
2 4 1 VI Vsm sin sin(2n 1)1t n 0 2n 1
2 4 (1)n VQ Vsm cos cos(2n 1)1t n 0 2n 1
同步积分器只对频率为ω1以及它的奇次谐波有响应，而 对其它频率的响应很小，可以忽略。
正交矢量锁定放大器
正交矢量锁定放大器定义 正交矢量锁定放大器的由来 正交矢量锁定放大器基本原理 原理图 应用与优势 实物图
双相锁定放大器定义
定义：双相锁定放大器是一种具有多功能 的微弱信号检测仪，它能同时给出被测信 号的幅度和相位信息，并且也能给出被测 量在直角坐标系中的两个正交分量，所以 又称为正交锁定放大器。
模拟双相型锁相放大器
数字双相型锁相放大器
然后通过检波电路输出信号的振幅分量，通 过相位电路输出相位分量。
4 (1) V Vsm cos[(2k 1)1 (t )] k 0 2k 1 / 1
k
•相敏检波的输出电压正比于相位。
•在应用双相锁定放大常方便。
正交矢量型锁定放大器检测原理为互相关 检测原理, 其实质就是用相敏检波来实现信 号频谱迁移, 用低通滤波器来抑制噪声并滤 去高频分量
x( t) = s ( t) + n ( t) s ( t ) 为正弦信号，即 0° 参考信号为
锁相放大器
锁相放大器实验锁相放大器实验（Lock-in amplifier）,简称LIA。
它是一个以相关器为核心的检测微弱信号仪器，它能在强噪声情况下检测微弱正弦的幅度和相位。
学习本实验的目的是使同学了解锁相放大器的基本组成,掌握锁相放大器的正确使用方法。
一、锁相放大器的基本组成结构框图如图1所示。
它有四个主要部分组成:信号通道、参考通道、相关器（即相关检测器）和直流放大器。
图1 锁相放大器的基本结构框架1.信号通道信号通道包括:低噪音前置放大器、带通滤波器及可变增益交流放大器。
前置放大器用于对微弱信号的放大，主要指标是低噪音及一定的增益（100～1000倍）。
可变增益放大器是信号放大的主要部件，它必须有很宽的增益调节范围，以适应不同的信号的需要。
例如，当输入信号幅度为10nV，而输出电表的满刻度为10V时，则仪器总增益为10V/10nV =109若直流放大器增益为10倍，前置放增益为103，则交流放大器的增益达105。
带通滤波器是任何一个锁相放大器中必须设置的部件，它的作用是对混在信号中的噪音进行滤波，尽量排除带外噪音。
这样不仅可以避免PSD（相敏检波器）过载，而且可以进一步增加PSD输出信噪比，以确保微弱信号的精确测量。
常用的带通滤波器有下列几种：（1） 高低通滤波器图2为一个高通滤波器和一个低通波滤波器组成的带通滤波器，其滤波器的中心频率f 0及带宽B 由高低滤波器的截止频率f c1决定和f c2决定。
锁相放大器中一般设置几种截止频率，从而根据被测信号的频率来选择合适的频率f 0及带宽B 。
但是带宽滤波器带宽不能过窄，否则，由于温度、电源电压波动使信号频谱离开带通滤波器的通频带，使输出下降。
为了消除电源50Hz 的干扰，在信号通道中常插入组带滤波器。
（2）同步外差技术上述高低通滤波器的主要缺点是随着被测信号频率的改变，高低通滤波器的参数也要改变，高低通滤波器的参数也要改变，应用很不方便。
为此，要采用类似于收音机的同步外差技术，原理框图如图3所示。
锁相放大器综述
题目：锁相放大器的原理及应用姓名：单位：学号：联系方式：摘要锁相放大器又称锁定放大器是对正弦信号（含具有窄带特点的调幅信号）进行相敏检波的放大器，它实际上是一个模拟的傅立叶变换器，在强噪声下，利用有用信号的频率值准确测出有用信号的幅值。
应用在科学研究的各个领域中：如通讯、工业、国防、生物、海洋等。
本文主要介绍了锁相放大器原理，发展过程，基本组成，重要参数和在各方面的应用。
关键词：锁相放大器，噪声，傅立叶变换一、锁相放大器的定义锁相放大器是一种对交变信号进行相敏检波的放大器。
它利用和被测信号有相同频率和相位关系的参考信号作为比较基准，只对被测信号本身和那些与参考信号同频（或者倍频）、同相的噪声分量有响应。
因此，能大幅度抑制无用噪声，改善检测信噪比。
此外，锁相放大器有很高的检测灵敏度，信号处理比较简单，是弱光信号检测的一种有效方法。
锁相放大器又称锁定放大器是对正弦信号（含具有窄带特点的调幅信号）进行相敏检波的放大器，它实际上是一个模拟的傅立叶变换器，在强噪声下，利用有用信号的频率值准确测出有用信号的幅值。
应用在科学研究的各个领域中：如通讯、工业、国防、生物、海洋等。
二、锁相放大器的历史上世纪六十年代美国公司研制出第一台利用模拟电路实现微弱正弦信号测量的锁相放大器，使微弱信号检测技术突破性飞越，为解决大量电子测量做出贡献，在物质表面组份分析以及表面电子能态研宄方面有重大意义。
自上世纪后期开始，国外越来越多的人开始研宄锁相放大器，随着科技的发展，越来越多性能优良的锁相放大器被研发出来，在各个领域应用广泛，极大程度上推动了各个学科的发展，目前，从提高系统的灵敏度、减小噪声带宽、提高检测精度、改善信噪比上都有了很大的进步。
近年来，数字电子技术飞速发展，锁相放大器也在这一契机下，出现了模数混合的锁相放大器与数字锁相放大器，这在一定程度上弥补了由于物理器件造成的模拟锁相放大器的缺点，极大改善了性能，提升了研究层次与扩大了应用围。
锁定放大器资料
基于相关检测的锁定放大器的设计1 引言微弱信号是指深埋在背景噪声中的极其微弱的有用信号。
随着科学技术的不断发展，被噪声掩盖的各种微弱信号的检测(如、弱光、微温差、微振动、弱磁、微电流等)愈来愈受到人们的重视。
而对于众多的微弱量一般都通过各种传感器、放大器作非电量转换的，使检测对象变换成可测的电量。
但微弱检测本身的涨落，以及传感器的优劣与检测系统的噪声影响，从而影响总的检测效果。
目前，相干检测技术是使信噪比改善最大，恢复信号原形最佳的技术，同时也是众多检测技术中最成熟的技术。
锁相放大器是在50年代发展起来的相敏检波器的基础上发展起来的新型微弱光电信号检测仪器，它用于测量深埋在噪声或直流漂移中极其微弱的光电信号，在科学研究和工业生产中得到越来越广泛的应用。
本文在分析锁相放大器的电路构成、工作原理和设计要求的基础上，本着精确、实用、稳定、节约开支的原则，提出锁相放大器各部分的设计思路，并由此研制了一款便于自制的锁相放大器。
2 锁定放大原理锁相放大器采用的是外差式振荡技术，它把被测量的信号通过频率变换的方式转变成为直流。
即利用锁相放大器中的信号相关原理，对两个混有噪声的周期信号进行相乘和积分处理后,将信号从噪声中检测出来，并达到通过互相关运算削弱噪声影响的目的。
设是伴有噪声的周期信号,即:X(t) = S(t) +N ( t)= sin()()A wt N t +ϕ+其中，N(t)为随机噪声， S(t)为有用信号，A 为其幅值，角频率为ω，初相角为φ。
参考正弦信号为: Y ( t) = sin()()B wt M t +τ+其中，B 为其幅值，τ是时间位移，()M t 为随机噪声。
则两者的相关函数为： 01()lim [sin()()][sin()()]T T Rxy t B wt M t A wt N t dt T →∞=+τ++ϕ+⎰ cos()()2AB wt Rny t =+∅+ 由于在被测量的信号里所包含的各种信号分量中,参考信号Y(t)的频率只与输入的有用信号频率相关，与随机噪声N( t)的频率不相关，且有用信号S ( t)与随机噪声()M t 之间及噪声与噪声之间的频率也均相互独立，所以它们的相关函数为零，即()Rny t =0。
双相锁定放大器
然后通过检波电路输出信号的振幅分量，通 过相位电路输出相位分量。
4 (1) V Vsm cos[(2k 1)1 (t )] k 0 2k 1 / 1
k
•相敏检波的输出电压正比于相位。
•在应用双相锁定放大器时，不需要调整参考信号与输入信
号的位相差，非常方便。
正交矢量锁定放大器
正交矢量锁定放大器定义 正交矢量锁定放大器的由来 正交矢量锁定放大器基本原理 原理图 应用与优势 实物图
双相锁定放大器定义
定义：双相锁定放大器是一种具有多功能 的微弱信号检测仪，它能同时给出被测信 号的幅度和相位信息，并且也能给出被测 量在直角坐标系中的两个正交分量，所以 又称为正交锁定放大器。
1 VRB sin(2l 1)Rt l 0 2l 1 4 1 VRA cos(2l 1)Rt l 0 2l 1
分别与同相通道和正交通道中经调相后的信号相乘。
4
VSI Vs (t )V1DVRB
VSQ Vs (t )V1CVRA
乘法器的输出由用频率为f1的方波作参考信号的同步积分器进行抑噪。
正交矢量型锁定放大器检测原理为互相关 检测原理, 其实质就是用相敏检波来实现信 号频谱迁移, 用低通滤波器来抑制噪声并滤 去高频分量
x( t) = s ( t) + n ( t) s ( t ) 为正弦信号，即 0° 参考信号为
90°参考信号为
振幅运算
相位运算
双相锁定放大器原理
同相通道 调相
2 4 1 VI Vsm sin sin(2n 1)1t n 0 2n 1
2 4 (1)n VQ Vsm cos cos(2n 1)1t n 0 2n 1
锁定放大器的设计(最全)word资料
nullnull测信号为 1mV 时的显示值噪声信号为 1mV，频率为 2kHz，待测显示值为1.032mV，误差为 3.2% 信号为 1mV 时的显示值噪声信号为 10mV，频率为1050Hz，待显示值为 1.122mV，误差为 12.2% 测信号为 1mV 时的显示值噪声信号为 10mV，频率为 2kHz，待测显示值为 1.092mV，误差为 9.2% 信号为 1mV 时的显示值 4.3 测试结果分析测试结果表明本系统采实现了在有干扰信号的情况下的已知频率和幅度微小信号的测量。
误差基本在 10%以内，能够较好的达到要求的功能。
5 结束语本系统能够很好地完成基础部分和大部分发挥部分，系统电路中相敏检波器能够工作在信号频率缓慢变化时有效检测出有用信号。
但由于时间仓促，没有时间进一步改进系统，不过这三天依然学到了很多东西，我们付出了很多，也收获了不少。
福州大学物信学院《模拟电子技术课程设计》设计报告组别：第2组姓学号：111000833 同组姓名：石泽伟专年级：10级指导老师：屈艾文实验时间：《模拟电子技术课程设计》音响放大器设计一、设计目的满足技术指标的音频放大器，实现话筒扩音和音频放大的功能。
二、设计指标额定功率Po≥0.3W(γ <3%)；负载阻抗RL=8Ω；截止频率fL=50Hz，fH=20kHz；音调控制特性 1kHz处增益为0dB，125Hz和8kHz处有±12dB的调节AVL=AVH≥20dB；话放级输入灵敏度 5mV；输入阻抗Ri>>1KΩ。
三、设计器材小喇叭扬声器8Ω/0.5w，LM386，LM324，咪头，单面万能板单孔100mm×150mm，YB4325示波器，EE1641B1型函数信号发生器，DA—16B交流毫伏表，+9V电《模拟电子技术课程设计》音响放大器设计四、电路图及原理分析1、功率放大器设计Av4=2R7/(R5+R6//R)=31.22、音调控制器设计f（Lx）=125Hz，f(Hx)=8k，x=12Dbf(l2)=f(Lx)*2^(x/6)=500Hz，f(L1)=f(L2)/10=50Hz；f（H1）=f（Hx）/2^(x/6)=2kHz；f（H2）=10f（H1）=20kHz。
锁定放大器——精选推荐
试验四 锁定放大器锁定放大器可以通过信号处理，检测出强噪声下非常弱小的信号。
如果该信号为：0sin()in V V t ω=我们再用它乘以方波的傅立叶级数的展开式41sin()sin(3)...3sq V t t ωωπ⎛⎞=++⎜⎟⎝⎠然后我们得到：042221cos(2)cos(4)cos(6)...31535out V V t t t ωωωπ⎛⎞=−−−⎜⎟⎝⎠注意：直流输出与输入电压成正比。
为了完成上述功能，在实验中，我们可以使用开关电路，sq V 高电平时导通in V ，sq V 低电平时通过in V −。
详见下图所示。
sq V 源自参考信号。
参考信号需要通过比较器转化成方波信号。
在本试验中我们将使用339比较器。
1） 考虑如何使用4016模拟开关和339比较器 2） 组建电路3） 用1in ref V V V == 交流去测试电路。
4） 用数字万用表检测输出端的直流成分。
z 输出端的直流成分与你所预期的一致吗？z 输出端的直流成分随频率变化吗？它应随频率变化吗？在第一部分，我们组建了相敏检波器，即锁定放大器的信号处理部分。
该实验设计应与下列电路图一致，其中的开关与4016模拟开关相似。
顾名思义，相敏整流器能够调整电路中in V ，使之与ref V （或者sq V ）同相。
如果in V 与ref V 之间存在相移，直流输出就是in V 在ref V 上的投影。
如果0sin()in V V t ωθ=+那么直流输出为：2cos()out V V θπ=我们可以形象化地把in V 想象成复数电压，这样直流输出就是in V 的实部。
利用下图可以检测in V 的虚部。
如果再加一个移相器()θ，那么sq V 与ref V 不再同相，直流输出就是in V 在ref V 上的投影，详见下图a）。
在具体应用中，in V 与ref V 存在相移。
为了检测最大的直流输出，必须不断调整()θ，直到ref V 与in V 同相。
锁相放大器的工作原理(可编辑修改word版)
锁相放大器的工作原理一．什么是锁相放大器锁相放大器是一种对交变信号进行相敏检波的放大器。
它利用和被测信号有相同频率和相位关系的参考信号作为比较基准，只对被测信号本身和那些与参考信号同频（或者倍频）、同相的噪声分量有响应。
因此，能大幅度抑制无用噪声，改善检测信噪比。
此外，锁相放大器有很高的检测灵敏度，信号处理比较简单，是弱光信号检测的一种有效方法。
锁相放大器实物图二．锁相放大器的构成锁相放大器采用在无线电电路中已经非常成熟的外差式振荡技术，把被测量的信号通过频率变换的方式转变成为直流。
在外差式振荡技术中被称为本地振荡（Local Oscillation）的、用于做乘法运算的信号，锁相放大器中被称为参照信号，是从外面输入的。
锁相放大器能够（从被测量信号中）检测出与这个参照信号频率相同的分量。
在被测量的信号里所包含的各种信号分量中，只有与参照信号频率相同的那个分量才会被转换成为直流，因而才能够通过低通滤波器（LPF）。
其他频率的分量因为被转换成为频率不等于零的交流信号，所以被低通滤波器（LPF）滤除。
在频率域中，如下图所示。
锁相放大器的基本组成三．锁相放大器的应用锁相放大器可用于检测到在杂噪信号中被埋没的微弱的信号。
采用选频放大技术，使放大器的中心频率 f 0 与待测信号频率相同，从而对噪声进行抑制，但此法存在中心频度不稳、带宽不能太窄及对等测信号缺点。
后来发展了锁相放大技术。
它利用等测信号和参与信号的相互关检测原理实现对信号的窄带化处理，能有效的抑制噪声，实现对信号的检测和跟踪。
目前，锁相放大技术已广泛地用于物理、化学、生物、电讯、医学等领域。
应用一:用于测量现场尘粒浓度。
尘粒浓度测量仪采用光电收发对称式探测头，能够对温度、振动、器件老化等因素进行抑制。
光信号在烟道中的衰减与烟道中尘粒浓度关系遵从朗伯-比尔定律。
当烟道内尘粒浓度增大到一定程度，使得光信号大幅衰减，环境杂散光等成为不可忽视的噪声信号。
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正交矢量锁定放大器定义 正交矢量锁定放大器的由来 正交矢量锁定放大器基本原理 原理图 应用与优势 实物图
双相锁定放大器定义
定义：双相锁定放大器是一种具有多功能 的微弱信号检测仪，它能同时给出被测信 号的幅度和相位信息，并且也能给出被测 量在直角坐标系中的两个正交分量，所以 又称为正交锁定放大器。
调相
f1
调相
f1
同相通道
× VSI 同步积 分器
VI
B,fR
f1 D
+
正交通道
× VSQ 同步积 分器
VQ
A,fR
f1 C
选频 Vg
检波 VA
相位 Vφ
提取同步 输入同步B Nhomakorabea移相 A
fS
通道
π/2
参考通道
方波发
生器f1
D 移相 C
π/2
参考通道部分有一个频率为f1的方波发生器，输出互 成正交(相位差π／2)的两路方波，分别对信号通道分 成两路后的同相通道和正交通道的信号进行调相。这 里的调相实际上是频率为fs的输入待测周期信号和频 率为f1(f1＜fs)的对称方波相乘，得0°或180°的调 相。
2
Vsm
cos(
1t
)
双相锁定放大器的作用是抑制噪声和干扰，将输入信号 的幅度和相位信息保留下来，只是使频率从ωs变为ω1。
然后通过检波电路输出信号的振幅分量，通 过相位电路输出相位分量。
V
4
Vsm k0
(1)k cos[(2k
2k 1
1)1 (t
)]
/1
•相敏检波的输出电压正比于相位。 •在应用双相锁定放大器时，不需要调整参考信号与输入信 号的位相差，非常方便。
Vsm
cos
4
n0
(1)n 2n 1
cos(2n
1)1t
同步积分器只对频率为ω1以及它的奇次谐波有响应，而 对其它频率的响应很小，可以忽略。
两同步积分器的输出由加法电路相加，再由 中心频率为f1的选频放大器选出频率为f1的 基波成分。
Vg
8
2
Vsm (cos
cos1t
sin sin1t)
8
正交矢量锁定放大器的诞生史
正弦信号的信息包含在振幅和相位中。用 锁定放大器检测正弦信号，它所输出的直 流电压包含了被测正弦信号的全部信息， 能用相位控制静态地检测振幅和相位，但 不能同时进行振幅和相位的动态检测。为 了能动态地检测振幅和相位，20世纪70年 代后半期出现了正交矢量锁定放大器。
双相锁相放大器原理
输入信号 Vs (t) Vsm cos(st )
互成正交(相位差π／2)的两路方波
V1D
4
n0
1 sin(2n 2n 1
1)1t
V1C
4
n0
1 cos(2n 2n 1
1)1t
参考通道还输出互相正交的两路与被测信号同步的方波。
VRB
4
l0
1 sin(2l 2l 1
1)Rt
VRA
（5）噪声测试仪
由于它极大地扩大了锁定放大器的功能。 因此，也称锁定分析器。
模拟双相型锁相放大器
数字双相型锁相放大器
4
l0
1 cos(2l 2l 1
1)Rt
分别与同相通道和正交通道中经调相后的信号相乘。
VSI Vs (t)V1DVRB
VSQ Vs (t)V1CVRA
乘法器的输出由用频率为f1的方波作参考信号的同步积分器进行抑噪。
VI
2
Vsm
sin
4
n0
1 sin(2n 2n 1
1)1t
VQ
2
正交矢量型锁定放大器检测原理为互相关 检测原理, 其实质就是用相敏检波来实现信 号频谱迁移, 用低通滤波器来抑制噪声并滤 去高频分量
x( t) = s ( t) + n ( t) s ( t ) 为正弦信号，即
0° 参考信号为
90°参考信号为
振幅运算
相位运算
双相锁定放大器原理
Vs(t) 信号 fS 通道
这种仪器能同时指示被测信号用直角坐标 表示的Vx，Vy分量。或用极坐标表示的振 幅和相位，能直观动态地测量幅值和相位， 改变φ并不引起VA的变化，VA的输出不是 相敏的。因此，双相锁定放大器具有多种 功能。能作下列仪器使用：
（1）锁定放大器 （2）矢量电压表
（3）频谱分析仪 （4）动态特性测试仪