2锁定放大器.doc

锁定放大器 鲍柏至，钱 昊，孙 畅 （哈尔滨工程大学 水声工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001） 摘 要：锁定放大器是对某一特定频率的微弱信号进行放大的装置。该装置由一路信号通道和一路参考信号通道组成，信号通道包含五级程控交流放大器、带通滤波器、相敏检波器、低通滤波器以及直流放大器构成，参考信号通道包含整形电路、移相电路以及方波驱动电路。单片机控制部分由STC12C5A60S2核心电路键盘、12864液晶构成，通过键盘输入所需交流放大器增益值以及调节参考信号相移，使用单片机内部10位高精度AD采集经低通滤波放大后的信号并除以总增益，得到输入信号的幅值，显示在LCD12864上，实现了小信号的测量。经测试，系统工作稳定，性能可靠，结构简单，满足任务设计要求。 关键词：交流放大器；滤波；增益；相移 Lock-in Amplifier BAO Bo-zhi, QIAN Hao, SUN Chang （Institute of Underwater Acoustic, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China） Abstract: Lock-in amplifier is a weak signal of a particular frequency amplifying means. The device consists of one signal channel and one channel is comprised of a reference signal, the signal path comprising five programmable AC amplifier, a bandpass filter, a phase sensitive detector, low pass filter and a DC amplifier, the reference signal channel contains shaping circuit, the phase shift square wave drive circuit and the circuit. MCU controlled in part by STC12C5A60S2 core circuit keyboard, 12864 constituted by keyboard input AC amplifier gain and the adjusted value of the required phase shift of the reference signal, the internal use of the microcontroller 10 high-precision AD acquisition by low-pass filtered signal amplified and divided by the total gain, the amplitude of the input signal obtained is displayed on the LCD12864, to achieve measurement of small signals. After testing, the system is stable, reliable performance, simple structure, designed to meet the mission requirements. Key words: AC amplifier; filtering; gain; phase shift 1 设计任务 设计制作一个用来检测微弱信号的锁定放大器（LIA）。 1.1 基本要求 1)外接信号源提供频率为1kHz的正弦波信号，幅度自定，输入至参考信号R(t)端。R(t)通过自制电阻分压网络降压接至被测信号S(t)端，S(t)幅度有效值为 10μV~1mV； 2)参考通道的输出r(t)为方波信号，r(t)的相位相对参考信号R(t)可连续调节或步进移相180度，步进间距小于10度； 作品来源：2014年黑龙江省电子设计大赛二等奖 作者简介：鲍柏至(1993-),男,2011,电子信息工程专业 指导教师：张淑娟(1982-),女,实验师,水声工程学院 3)信号通道的3dB频带范围为900Hz~1100Hz。误差小于20%； 4)在锁定放大器输出端，设计一个能测量显示被测信号S(t)幅度有效值的电路。测量显示值与S(t)有效值的误差小于10%； 5)在锁定放大器信号S(t)输入端增加一个运放构成的加法器电路，实现S(t)与干扰信号n(t)的1:1叠加，如图2所