基于AD630的双相锁相放大器设计

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1、万方数据DOI：10．3969，j．issn．1009—9492．2012．％．咖6尸、测酬基于AD630的双相锁相放大器设计朱晓莉，厉霞(中国计量学院．浙江杭州310018)摘要：存利片I激光吸收光谱技术进行摩托车尾气检测的系统中．携带有用信息的光信号是微弱信号．淹没在很强的噪声和其他干扰的背景中．冈此必须采片J微塥信号检测技术中的锁相放大器来实现有用侑号的提取。阐述r檄弱信号检渊的基本原理．比较了单通道和双通道的锬棉放大器韵优劣．设计了运用AD63G作为相关乘法器的双襁矢量锁楮放大器。关键词：锁相放大器；

2、触弱信号检测；^D630中图分类号：TN722文献标识码：A文章编号：1009—9492(2012)06-0019一05TheDesignofDual—PhaseLock—InAmplifierBasedonAD630ZHUXiao—li．LIXia(ChinaJili“gUnive鸺ily，Han孕hou310018，China)Abs删：lntheu盹afl∞er且bsorptjon8pcch瑚copyf打detecli佣ofmocoI_cyckexIl8晒tsysIe册．tIIe邶ef甜inf0丌n＆t

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7、出目的信号⋯。从锁相放大器问世以来．由于其在微弱信号检测方面的优越性能。在科学研究的各个领域得到广泛的应用。锁相放大器有i个特点：用渊制器将直流或渐变信号进行交流放大。可以避免噪声的不利影响；利用相敏检洲器实现对调制信号的解词．同时检测频率和卡¨位．噪声与信号同频义『一J相的概率很小；利Hj低收稿FI期：2012一02一08通滤波器来抑制噪声，低通滤波器的频带可以做的较窄，而且其频带宽度不受调制频率的影响，稳定性也大大地提高。1锁相放大器的工作原理锁相放大器采用外差式振荡技术。利用信号的相关原理对混有噪声的周

8、期信号进行相关运算后，从噪声信号中检测出目标信号。其工作原理框图如网l所示。网I锁棚放大器的工作原理(萄釜垄查I墨口目宙口口目墨重量互墨尽团万方数据信号通道的作用是将伴有噪声的输入信号放大，并经选频放大对噪声进行初步处理；参考通道的作用是提供一个与输入信号相同的方波；相敏检波的作用是对输入信号和参考信号完成乘法运算，从而得到输入信号与参考信号的和频与差频信号；低通滤波的作用是滤除高频信号成分，这使得等效带宽变窄，从而实现提取噪声中的微弱信号”1。假设待测信号是Asin(∞￡+∞，噪声为，l(t)，参考通道信号

9、是Bsin似t+固，其中幅值B是确定的，两路信号在相敏检测环节中进行相乘运算，结果为：寺A研cos忸一励一cos(2础+d+励】+凡(f)日sin0以+圆‘(1)式(1)中第一项为直流成分，大小与两信号幅值及相位差的余弦成正比；第二项为待测信号的倍频信号。和待测信号同时进入乘法器的噪声也要和参考信号相乘．结果，lO)Bsin(n，f弗)几乎都是交流信号。低通滤波器的通带可以做得很窄，经过低通滤波器，待测信号的二倍频信号和噪声与参考信号相乘的结果都被滤掉．仅剩下直流信号．即O．5A曰eos(a书)，只要两个信号

10、的初相位口和p是已知的，则cos(a书)是恒定的。由于参考信号的幅值B是确定的，那么很容易得到待测信号的幅值A。在单通道中很难做到cos(a书)的恒定．即参考信号和被测信号同相位。为了消除(n书)值的不确定带来的影响，对参考信号做90o的移项作为第二路锁相的参考信号，这样双通道的锁相放大器就能实现动态地测量幅值和相位”l。2双相锁相放大器系统的硬件设计2．1双相锁相放大器工作原理如图2所示，双相锁相