锁相放大器原理

2011年10月9日15:40:43 评论

锁相放大器实际上是一个模拟的傅立叶变换器,锁相放大器的输出是一个直流电压,正比于是输入信号中某一特定频率(参数输入频率)的信号幅值。而输入信号中的其他频率成分将不能对输出电压构成任何贡献。

两个正弦信号,频率都为1Hz,有90度相位差,用乘法器相乘得到的结果是一个有直流偏量的正弦信号。

锁相放大器原理

图1 锁相放大器原理示意图

如果是一个1Hz和一个1.1Hz的信号相乘,用乘法器相乘得到的结果是:

锁相放大器原理

图2 锁相放大器原理示意图

其结果是一个交流调制波,基频是1Hz,幅频是0.1Hz。

从上面的分析看来,只有与参考信号频率完全一致的信号才能在乘法器输出端得到直流偏量,其他信号在输出端都是交流信号。如果在乘法器的输出端加一个低通滤波器,那么所有的交流信号分量全部被滤掉,剩下的直流分量就只是正比于输入信号中的特定频率的信号分量的幅值。

锁相放大器原理

图3 锁相放大器结构框图

用途:即使有用的信号被淹没在噪声信号里面,即使噪声信号比有用的信号大很多,只要知道有用的信号的频率值,就能准确地测量出这个信号的幅值。