中文名 | 鎖相放大器 | 外文名 | Lock-in Amplifier,LIA |
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動態(tài)儲備 | 120dB | 集成功能 | 頻譜儀,阻抗分析儀,PID控制等 |
PC接口 | USB 2.0、GPIB、RS232、LAN等 | 相位分辨率 | 10μdeg |
頻率分辨率 | 10μHz |
鎖相放大器(也稱為相位檢測器)是一種可以從干擾極大的環(huán)境(信噪比可低至-60dB,甚至更低)中分離出特定載波頻率信號的放大器。 Lock-in放大器是由普林斯頓大學的物理學家羅伯特·H·迪克發(fā)明的。
鎖相放大器技術于20 世紀30 年代問世,并于20 世紀中期進入商業(yè)化應用階段,這種電子儀器能夠在極強噪聲環(huán)境中提取信號幅值和相位信息。鎖相放大器采用零差檢測方法和低通濾波技術,測量相對于周期性參考信號的信號幅值和相位。鎖相測量方法可提取以參考頻率為中心的指定頻帶內(nèi)的信號,有效濾除所有其他頻率分量。如今,市面上最好的鎖相放大器具有高達120 dB 的動態(tài)儲備,意味著這些放大器可以在噪聲幅值超過期望信號幅值百萬倍的情況下實現(xiàn)精準測量。幾十年來,隨著科技的不斷發(fā)展,研究人員已經(jīng)針對鎖相放大器研發(fā)出諸多不同的應用方法。如今的鎖相放大器主要用作精密交流電壓儀和交流相位計、噪聲測量單元、阻抗譜儀、網(wǎng)絡分析儀、頻譜分析儀以及鎖相環(huán)中的鑒相器。相關研究領域幾乎覆蓋了所有波長范圍和溫度條件,例如全日光條件下的日冕觀測、分數(shù)量子霍爾效應的測量或者分子中原子間鍵合特性的直接成像。鎖相放大器的功能極其豐富多樣。與頻譜分析儀和示波器一樣,鎖相放大器不可或缺,已經(jīng)成各種實驗室裝備中的核心工具,比如物理、工程和生命科學等。
放大器(英語:Amplifier),俗稱音箱,一般而言是指能夠使用較小的能量來控制較大能量的任何器件?,F(xiàn)在,在日常使用中,這個名詞常常是指放大器電路,經(jīng)常用于音頻應用中。
一個放大器的輸入輸出關系——常常表示為一個與輸入頻率相關的函數(shù),這個關系稱為放大器的傳輸函數(shù),同時這個傳輸函數(shù)的系數(shù)定義為增益。
鎖相放大器基本原理
鎖相放大器是根據(jù)正弦函數(shù)的正交性原理工作的。具體來說,就是當一個頻率為
原理:高頻功率放大器用于發(fā)射機的末級,作用是將高頻已調波信號進行功率放大,以滿足發(fā)送功率的要求,然后經(jīng)過天線將其輻射到空間,保證在一定區(qū)域內(nèi)的接收機可以接收到滿意的信號電平,并且不干擾相鄰信道的通信。...
您錯誤的理解信號放大器了第一,信號在電線中進行傳輸?shù)臅r候會有衰減的,所以使用信號放大器只是為了恢復原始信號第二,現(xiàn)在很多家的電視比較多,一條線走也容易出現(xiàn)信號衰減,所以使用分配信號放大器所以只要使用一...
鎖相放大器基本結構
輸入待測信號,經(jīng)放大和帶通濾波后與參考信號共同輸入混頻器得到的結果再通過低通 濾波器濾波后輸出。
信噪比(英語:Signal-to-noise ratio,縮寫為SNR或S/N)是科學和工程中所用的一種度量,用于比較所需信號的強度與背景噪聲的強度。其定義為信號功率與噪聲功率的比率,以分貝(dB)為單位表示。大于比率1:1(高于0分貝)表示信號多于噪聲。信噪比通常用于描述電子信號,也可以應用在各種形式的信號,比如冰芯內(nèi)的同位素量,或細胞間的生物化學信號。
1、能把輸入訊號的電壓或功率放大的裝置,由電子管或晶體管、電源變壓器和其他電器元件組成。用在通訊、廣播、雷達、電視、自動控制等各種裝置中。
原理: 高頻功率放大器用于發(fā)射機的末級,作用是將高頻已調波信號進行功率放大,以滿足發(fā)送功率的要求,然后經(jīng)過天線將其輻射到空間,保證在一定區(qū)域內(nèi)的接收機可以接收到滿意的信號電平,并且不干擾相鄰信道的通信。
高頻功率放大器是通信系統(tǒng)中發(fā)送裝置的重要組件。按其工作頻帶的寬窄劃分為窄帶高頻功率放大器和寬帶高頻功率放大器兩種,窄帶高頻功率放大器通常以具有選頻濾波作用的選頻電路作為輸出回路,故又稱為調諧功率放大器或諧振功率放大器;寬帶高頻功率放大器的輸出電路則是傳輸線變壓器或其他寬帶匹配電路,因此又稱為非調諧功率放大器。高頻功率放大器是一種能量轉換器件,它將電源供給的直流能量轉換成為高頻交流輸出。在 《低頻電子線路》(紀靜波著)書中已知,放大器可以按照電流導通角的不同,將其分為甲、乙、丙三類工作狀態(tài)。甲類放大器電流的流通角為360°,適用于小信號低功率放大。乙類放大器電流的流通角約等于 180°;丙類放大器電流的流通角則小于180°。乙類和丙類都適用于大功率工作。但丙類工作狀態(tài)的輸出功率和效率是三種工作狀態(tài)中最高者。高頻功率放大器大多工作于丙類。但丙類放大器的電流波形失真太大,因而不能用于低頻功率放大,只能用于采用調諧回路作為負載的諧振功率放大。由于調諧回路具有濾波能力,回路電流與電壓仍然極近于正弦波形,失真很小。
2、畫圖的時候,放大或縮小圖形的用具。也叫放大尺。
主要用于檢測信噪比很低的微弱信號。即使有用的信號被淹沒在噪聲信號里面,即使噪聲信號比有用的信號大很多,只要知道有用的信號的頻率值,就能準確地測量出這個信號的幅值。
集成運算放大器有以下一些類別。
1.通用型集成運算放大器
通用型集成運算放大器是指它的技術參數(shù)比較適中,可滿足大多數(shù)情況下的使用要求。通用型集成運算放大器又分為Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型,其中Ⅰ型屬低增益運算放大器,Ⅱ型屬中增益運算放大器,Ⅲ型為高增益運算放大器。Ⅰ型和Ⅱ型基本上是早期的產(chǎn)品,其輸入失調電壓在2mV左右,開環(huán)增益一般大于80dB。
2.高精度集成運算放大器
高精度集成運算放大器是指那些失調電壓小,溫度漂移非常小,以及增益、共模抑制比非常高的運算放大器。這類運算放大器的噪聲也比較小。其中單片高精度集成運算放大器的失調電壓可小到幾微伏,溫度漂移小到幾十微伏每攝氏度。
3.高速型集成運算放大器
高速型集成運算放大器的輸出電壓轉換速率很大,有的可達2~3kV/μS。
4.高輸入阻抗集成運算放大器
高輸入阻抗集成運算放大器的輸入阻抗十分大,輸入電流非常小。這類運算放大器的輸入級往往采用MOS管。
5.低功耗集成運算放大器
低功耗集成運算放大器工作時的電流非常小,電源電壓也很低,整個運算放大器的功耗僅為幾十微瓦。這類集成運算放大器多用于便攜式電子產(chǎn)品中。
6.寬頻帶集成運算放大器
寬頻帶集成運算放大器的頻帶很寬,其單位增益帶寬可達千兆赫以上,往往用于寬頻帶放大電路中。
7.高壓型集成運算放大器
一般集成運算放大器的供電電壓在15V以下,而高壓型集成運算放大器的供電電壓可達數(shù)十伏。
8.功率型集成運算放大器
功率型集成運算放大器的輸出級,可向負載提供比較大的功率輸出。
9.光纖放大器
光纖放大器不但可對光信號進行直接放大,同時還具有實時、高增益、寬帶、在線、低噪聲、低損耗的全光放大功能,是新一代光纖通信系統(tǒng)中必不可少的關鍵器件;由于這項技術不僅解決了衰減對光網(wǎng)絡傳輸速率與距離的限制,更重要的是它開創(chuàng)了1550nm頻段的波分復用,從而將使超高速、超大容量、超長距離的波分復用(WDM)、密集波分復用(DWDM)、全光傳輸、光孤子傳輸?shù)瘸蔀楝F(xiàn)實,是光纖通信發(fā)展史上的一個劃時代的里程碑。在目前實用化的光纖放大器中主要有摻鉺光纖放大器(EDFA)、半導體光放大器(SOA)和光纖拉曼放大器(FRA)等,其中摻鉺光纖放大器以其優(yōu)越的性能現(xiàn)已廣泛應用于長距離、大容量、高速率的光纖通信系統(tǒng)、接入網(wǎng)、光纖CATV網(wǎng)、軍用系統(tǒng)(雷達多路數(shù)據(jù)復接、數(shù)據(jù)傳輸、制導等)等領域,作為功率放大器、中繼放大器和前置放大器。
光纖放大器一般都由增益介質、泵浦光和輸入輸出耦合結構組成。目前光纖放大器主要有摻鉺光纖放大器、半導體光放大器和光纖拉曼放大器三種,根據(jù)其在光纖網(wǎng)絡中的應用,光纖放大器主要有三種不同的用途:在發(fā)射機側用作功率放大器以提高發(fā)射機的功率;在接收機之前作光預放大器以極大地提高光接收機的靈敏度;在光纖傳輸線路中作中繼放大器以補償光纖傳輸損耗,延長傳輸距離。
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評分: 4.5
鎖相放大器的設計 【摘要】本系統(tǒng)以超低功耗 MSP430G2553 作為處理核心,用 OPA244、 OPA2237、LM324N、LM3119 等實現(xiàn)對微弱信號的檢測。該電路由信號調理模 塊、移相器模塊、相敏檢波器和數(shù)碼管四個模塊組成。 信號調理模塊包括加法器, 交流放大器,四階帶通濾波器, 信號調理電路子模塊, 其具有微弱信號放大和調 理、抑制干擾和噪聲的作用。移相器模塊由多個比較器,積分器組成,實現(xiàn)與被 測信號的同步,產(chǎn)生可 180°移相的方波傳輸給 MCU,由數(shù)碼管顯示被測信號的 幅度。 【關鍵詞】微弱信號 ;移相器 ;msp430;相敏檢波器 1.鎖相放大器設計原理 根據(jù)相關接收原理,在相關接收中, 可以把兩個信號的函數(shù) f1(t)和 f2( t) 的相關函數(shù)定義為: 它是度量一個隨機過程在時間 t 和兩時刻線性相關的統(tǒng)計參數(shù),如果 f1( t) 和 f2(t)完全沒有關系,則相
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均勻材料表面除鏡反射方向的其他散射方向光輻射強度都較微弱。采用信號參量估計中的最大似然估計,應用相關檢測技術,利用被測信號與背景噪聲不相關特性,設計了適于微弱光電信號檢測的裝置——鎖相放大器。對金剛砂反射天頂角—55°~55°范圍測量的實驗結果與雙向反射率(BRDF)模型比較顯示,在可見光0.632 8μm波段,誤差為3.43%;近紅外1.34μm波段,誤差只有0.01%。該鎖相放大器適用于材料表面雙向反射率的測量。
本項目基于kerr效應實現(xiàn)了對兩種絕緣介質內(nèi)部及表面電場分布的在線測量。對kerr常數(shù)較小的變壓器油,本項目基于交流調制方法實現(xiàn)了對電極空間直流電場分布的實時測量,并用激光二極管陣列實現(xiàn)了對空間多點電場的同時測量。對于光電二極管輸出信號的檢測,實現(xiàn)了兩種方式,一種基于商用單路鎖相放大器實現(xiàn),另一種是采用試制的AD采集系統(tǒng),結合相位差校正算法實現(xiàn)。此外,針對激光二極管陣列,還基于鎖相放大器芯片和24位ADC設計了多通道光信號測量系統(tǒng)。通過對不同電極空間及加入紙板后油道中電場的在線測量,計算分析了油中和油紙界面空間電荷的產(chǎn)生和傳播機制;并對油絕緣介質的電導特性及離子遷移率等微觀參數(shù)嘗試進行了測量。對kerr常數(shù)較大的碳酸丙烯酯,對平行于電場方向的絕緣子表面電場分布進行了測量。通過對絕緣子沿面閃絡發(fā)展不同階段(閃絡前、臨近閃絡、閃絡后)表面電場的在線測量,發(fā)現(xiàn)時間越臨近沿面閃絡,受擾動條紋的位移量越大,即電場畸變程度越嚴重。這個發(fā)現(xiàn)首次從實驗上證實了“絕緣子表面電荷積聚及表面電場畸變,導致沿面閃絡”理論。 2100433B
鎖相放大器實際上是一個模擬的傅立葉變換器,鎖相放大器的輸出是一個直流電壓,正比于是輸入信號中某一特定頻率(參數(shù)輸入頻率)的信號幅值。而輸入信號中的其他頻率成分將不能對輸出電壓構成任何貢獻。
兩個正弦信號,頻率都為1Hz,有90度相位差,用乘法器相乘得到的結果是一個有直流偏量的正弦信號。
如果是一個1Hz和一個1.1Hz的信號相乘,用乘法器相乘得到的結果是輪廓為正弦的調制信號,直流偏量為0。
只有與參考信號頻率完全一致的信號才能在乘法器輸出端得到直流偏量,其他信號在輸出端都是交流信號。如果在乘法器的輸出端加一個低通濾波器,那么所有的交流信號分量全部被濾掉,剩下的直流分量就只是正比于輸入信號中的特定頻率的信號分量的幅值。
《測量電子電路設計:濾波器篇(從濾波器設計到鎖相放大器的應用)》是“圖解實用電子技術叢書”之一,也是《測量電子電路設計——模擬篇》的姊妹篇。書中介紹處理低頻信號所必需的RC濾波器、有源濾波器、LC濾波器,以及低頻濾波器中能夠實現(xiàn)極限Q值的鎖相放大器的設計方法等,同時還的提供大量的實驗數(shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)。
模擬篇中主要從高精度信號測量的觀點,舉具體的設計和制定例詳解模擬電路的基本電路,即放大電路。
《測量電子電路設計:濾波器篇(從濾波器設計到鎖相放大器的應用)》的讀者對象主要是電子工程師技術人員,也可供電子、自動化、儀器儀表等相關專業(yè)的師生學參考學習。