鎖相放大器：

背景

采用零差檢測(cè)背景方法和低通濾波方法，這種儀器能在極強(qiáng)噪聲環(huán)境中提取信號(hào)幅值和相位信息。

待測(cè)單元信號(hào)是一個(gè)周期信號(hào)，用鎖相放大器可以測(cè)量幅值和相對(duì)于參考信號(hào)的相位。

較強(qiáng)的信號(hào)示波器也能測(cè)，但是對(duì)于小信號(hào)，就會(huì)淹沒(méi)在噪聲中，在這種情況下，鎖相放大器就起著重要作用。

技術(shù)

1. 時(shí)域和頻域技術(shù)

將你的輸入信號(hào)和參考信號(hào)混頻，混頻其實(shí)就是相乘，

當(dāng)被測(cè)信號(hào)和參考信號(hào)都是正弦波時(shí)，頻率分別為fs和fr，混頻的結(jié)果就是相加和相減。

混頻結(jié)果

如果兩信號(hào)頻率相同，則獲得

則獲得直流和兩倍頻的信號(hào)，通過(guò)低通濾波器將直流和2f分離

2.低通濾波器的主要參數(shù)

1階數(shù)2帶寬，也就是-3dB,此處信號(hào)的能量衰減一半，信號(hào)的帶寬和時(shí)間常數(shù)成反比，

帶寬太大，要考慮信通性的誤差，2f部分可能會(huì)泄露到輸出信號(hào)。此外，更大的帶寬意味著更多的噪聲，和更低的信噪比

如果濾波器帶寬太窄，就會(huì)限制濾波器的響應(yīng)時(shí)間，使得測(cè)量變的緩慢

低通濾波器的形狀可以通過(guò)階數(shù)來(lái)決定，更高的階數(shù)更趨近于矩形的濾波函數(shù)，能夠有效阻斷濾波器外的頻率，但高階濾波器需要更高的時(shí)間達(dá)到穩(wěn)定，導(dǎo)致相位延遲。

降低階數(shù)的好處是使相位延遲降低，時(shí)間延遲更短，低通濾波器更適合于高速信號(hào)的測(cè)量，混頻加低通濾波就是向明檢測(cè)的原理或者解調(diào)。

3.利用傅里葉去理解解調(diào)非正弦信號(hào)的過(guò)程

每一個(gè)周期信號(hào)等于無(wú)數(shù)個(gè) cos和sin

經(jīng)過(guò)低通濾波器，如前面所說(shuō)，信號(hào)被稱(chēng)為同相分量，標(biāo)記為X， 與之對(duì)應(yīng)的是，余弦信號(hào)解調(diào)出兩個(gè)傅里葉分量中的一個(gè)，當(dāng)我們用正弦信號(hào)解調(diào)時(shí)，即對(duì)參考信號(hào)相位延遲90度，我們得到另一個(gè)獨(dú)立的線性分量，通常標(biāo)記為Y，稱(chēng)為正交分量，當(dāng)我們有了X和Y，鎖相放大器就能計(jì)算出幅值和相位 ，把笛卡爾坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化為極坐標(biāo)系就可以了。

然當(dāng)今多數(shù)放大器能輸出X,Y,R,

后以數(shù)字信號(hào)存儲(chǔ)。

4.帶寬和頻率范圍

應(yīng)該鎖相帶寬目的是為了獲得高信噪比

另一個(gè)指標(biāo)時(shí)動(dòng)態(tài)保存

比如動(dòng)態(tài)儲(chǔ)備在120分貝，你依然可以測(cè)量，即便有一個(gè)信號(hào)的幅值是1 V,你依然可以測(cè)量1個(gè)1uV的信號(hào)，精度達(dá)到1%

最后，現(xiàn)代最先進(jìn)的軟件能在時(shí)域和頻域測(cè)量。

其他更多可以通過(guò)軟件和代碼測(cè)量。