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锁相放大器技术详解

         锁相放大器采用无线电电路中非常成熟的外差振荡技术,通过变频将测量信号转换成DC信号。外差振荡技术中被称为局域振荡(LocalOscillation)的用于倍增的信号在锁相放大器中被称为参考信号,是从外部输入的。锁相放大器可以检测与该参考信号频率相同的分量。在测量信号中包含的各种信号分量中,只有与参考信号具有相同频率的分量将被转换成直流,从而它可以通过低通滤波器(LPF)。其他频率的分量被低通滤波器(LPF)滤除,因为它们被转换成频率不等于零的交流信号。

        锁相放大器的噪声抑制能力由低通滤波器(LPF)的截止频率决定。例如,当测量10kHz信号时,如果使用1mHz低通滤波器(LPF),它相当于使用10kHz1mHz带通滤波器时的噪声抑制能力。如果换算成q值,相当于5×106。不可能做出这么高Q值的带通滤波器。然而,使用产品这很容易实现。

       以上介绍,当使用具有非常窄的通带的带通滤波器(BPF)时,如果其中心频率偏离测量信号的频率,将会出现测量误差,并且在不好的情况下测量信号可能被滤除。与这种情况相比,即使低通滤波器的截止频率有所偏离,只要DC能够通过,测量结果也不会受到很大影响。与带通滤波器相比,产品更容易实现通带非常窄的低通滤波器,无论通带有多窄。因此,锁定放大器具有很强的从噪声中检测隐藏信号的能力。