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一種基于開關(guān)電容技術(shù)的鎖定放大器設(shè)計

作者: 時間:2011-01-25 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

隨著電子學(xué)、信息論、物理學(xué)、計算機技術(shù)的發(fā)展,為滿足現(xiàn)代科學(xué)研究和技術(shù)開發(fā)的需要,微弱信號的處理方法得到不斷的發(fā)展。微弱信號檢測技術(shù)可以分為兩類:1)用硬件電路實現(xiàn)微弱信號的調(diào)理和采集,其方法主要有:濾波技術(shù)、相關(guān)檢測技術(shù)、同步積累法、開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)及光子計數(shù)法等;2)利用計算機技術(shù)和信息處理技術(shù)從噪聲中提取微弱信號。這里主要從硬件方面提出一種新的微弱信號檢測電路設(shè)計方案,利用開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)和積分器相結(jié)合實現(xiàn)檢測,在降低噪聲的同時,對微弱信號進行放大。

1 鎖定放大器工作原理
鎖定放大器是基于互相關(guān)原理設(shè)計的一種同步相干檢測儀,能夠?qū)z測信號和參考信號進行相關(guān)運算。按照互相關(guān)的數(shù)學(xué)表達式,相關(guān)器包括乘法器和積分器2部分??紤]到線性范圍和動態(tài)范圍,通常相關(guān)器不采用模擬乘法器,而采用線性好、動態(tài)范圍大、電路簡單的開關(guān)式乘法器。鎖定放大器的參考信號不是一個任意函數(shù),而是和待測信號同步的方波。鎖定放大器的工作原理如圖1所示。圖中乘法器和積分器實現(xiàn)互相關(guān)運算,積分器在同步方波的控制下以充放電形成方波信號,以便后續(xù)電路處理;帶通濾波器(BPF)的功能是選頻和放大,根據(jù)放大倍數(shù)的需要,采用適當(dāng)級數(shù)的BPF;相敏檢波器(PSD)把放大后的調(diào)制信號再和載波信號相乘,利用低通濾波器(LPF)濾出高頻分量,輸出直流電平的大小與被測微電流成正比。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/179917.htm


圖2為鎖定放大器采用的相關(guān)原理。

由此可知,相關(guān)器輸出為直流電壓,其值正比于輸入信號的基波振幅,并與參考信號之間的相位差的余弦成正比。


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