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LOCKIN(国外英语资料) **关于DSP锁相放大器** 一、简介： 锁相放大器（以下简称锁定）系用来检测很弱的交流信号（可低到数NV）；即使在噪声高於信号数千倍的情况下，亦可得到精确的测量。锁在乃使用PSD（相敏检波器）-相位敏感检测器的技术，只有存在於特定叁考频率的信号可被挑选出来；而其它频率的则会被排拒於量测外SRS在的基本组成方块图如图一dsplock噪声。 *为何要使用锁定： 举一例说明，假设有一10nv、10khz的正弦信号，明显地此信号需要某程度放大。 1。使用一良好的低噪声放大器，其输入噪声为nV / Hz，若频宽为100kHz；增益（增益）为1000，则放大後 信号= 10nv x 1000 = 10uv， 但宽频噪声= nV / Hz X 100khz x 1000 = 1.6mv。 远大於噪声信号，我们无法量到信号。 2。在放大器後，加一带通滤波器，其q = 100，中心频率为10KHz，则只有在100hz（10kHz时/ Q）频宽内的信号才会被检测，此时信号仍为10uv，但噪声= nV / Hz X 100hzx1000 = 50uv，虽然噪声已大幅降低，但仍大於信号，而无法得到精确测量。 3。现在若加一PSD在放大器之後；PSD的频宽可窄至0.01Hz，则此时信号虽仍为10uv，但噪声只有nV / Hz X 0.01hzx1000 = 0.5uv，S / N比约为= 10uv / 0.5uv = 20；故已能作精确测量。 二、什麽是PSD： 锁在测量需要有一叁考频率ωR用来触发实验，锁在则检测在此ωR的实验反应信号。假若使用一函数信号产生器（函数发生器）的方波输出作为ωR，并以其正弦波输出来激发一实验，其关系如图二所示。信号波形为Vsig。罪（ωRT +θSIG），Vsig：信号振幅（振 ωR：叁考频 θSIG：信号的相 锁在本身的相位锁定回路（锁相环锁相环会产生自己的内部叁考，锁定在外部的叁考信号此内部叁考信号波形为）。 VL的罪（ωLT +θREF）、维坦托尼奥-里尤兹：内部参考振 ωL：内部参考频率（通常等於ωR θ编号：内部参考相 锁在将信号放大後，便在PSD乘上（多）此内部叁考信号，PSD的输出即成为两个正弦波的和。（PSD又称为乘法器，混频器或是解调器） vpsd = Vsig VL的罪（ωR +θSIG）罪（ωRT +θ参 = 1 / 2 Vsig VL COS [（ωRωL）T（θ信号θREF） 1 / 2 vsigvlcos [（ωR +ωL）T（θSIG +θREF vpsd为两组交流信号，一为频率差（ωRωL），一为频率和（ωR +ωL PSD输出若经过一低通滤波器（Low Pass滤波），则此两交流信号即被去除，而不留下任何信号。但若ωR =ωL，则频率差的成份即成为直流信号，此时vpsd = 1 / 2 Vsig VL COS（θ信号θREF），这是很好的信号，因为直流信号直接与信号源的振幅成正比；传统的模拟锁定使用模拟PSD将模拟信号及模拟参考相乘，而低通滤波则使用1或多级RC滤波器；而在DSP锁定，这些功能都由一强大的数位信号处理器以数学运算来得 *狭窄通道测定（窄带检测） 前面讨论的信号系为纯正弦波输入。假使输入含有信号及噪声，噪声虽会被低通滤波器大幅衰减而去除则频率离叁考频率很远的； But it is close to the reference frequency of Noise will produce low frequency AC PSD output, the output of AC (Noise) is the level of attenuation by the low pass filter bandwidth (bandwidth) and roll slope (roll-off) to determine the narrower bandwidth, attenuation is closer to the reference frequency of Noise three, please refer to figure three. However, only signals (or Noise) that are just at the reference frequency will become true DC outputs without being affected by low-pass filtering. Three, where does the Lock-in reference signal come from? From what has been discussed above, we know th