锁相放大器组成

　　锁相放大器是一种对交变信号进行相敏检波的放大器。它利用和被测信号有相同频率和相位关系的参考信号作为比较基准，只对被测信号本身和那些与参考信号同频（或者倍频）、同相的噪声分量有响应。因此，能大幅度抑制无用噪声，改善检测信噪比。锁相放大器有很高的检测灵敏度，信号处理比较简单，是弱光信号检测的一种有效方法。

　　锁相放大器又称锁定放大器是对正弦信号（含具有窄带特点的调幅信号）进行相敏检波的放大器，它实际上是一个模拟的傅立叶变换器，在强噪声下，利用有用信号的频率值准确测出有用信号的幅值。应用在科学研究的各个领域中：如通讯、工业、国防、生物、海洋等。

　　锁相放大器组成

　　图为典型锁相放大器的组成：相关器、信号通道、参考通道。有用信号常常十分微弱，同时存在强的噪声。

　　

　　1） 信号通道

　　信号输入后先经过信号通道，它是由前置放大器、滤波与衰减功能的元器件、放大器等各部分组成，如图中。它起到将输入信号放大，为后面的相关器工作提供方便的作用。与此同时，滤波器工作将系统中的干扰信号滤掉，因此，信号通道有低噪声的特点。

　　将前置放大器作为信号通道中的第一个部分，主要考虑到了输入信号很小，是、级甚至更加微弱，那么输入后首要任务是将输入信号进行放大，它的要求是往往需要高输入阻抗，低输出阻抗以及较高的电压增益。

　　2） 参考信号

　　互相关接收两种信号：分别是被测信号与参考信号。参考输入信号首先经过参考通道分别经过触发电路、频率变换电路、相移电路、方波驱动电路后以方波信号形式输出。输入信号与参考信号是同时分别送入到信号通道与参考通道，因此，这两部分的输出也是同步的。参考信号的来源有两类：一种是来自仪器内部，另一种是来自外部，后者是主要来源。参考信号的种类繁多，如正弦波、方波、三角波等各种有规律的周期信号都可将其作为参考信号。

　　3） 相关器

　　相关器的作用是对被测信号与参考信号进行互相关函数运算。它常由乘法器和积分器组成。它有稳定性好、动态范围大、线性好等优点，这使得相关器的适用范围广。锁相放大器通常在输入信号为正弦信号或方波信号的条件下使用。当方波信号作为输入信号时，输入到参考信道的参考信号是受限制的（与输入信号同步的方波）。

　　在相关检测中相敏检波器是核心器件，然后利用它实现对信号进行与的检测。相关器中的器件将经信号通道与参考通道输出的两路信号依次进硕士学位论文锁相放大器工作原理行相乘运算与积分运算。相关器的等效噪声带宽是由积分器的时间常数决定的，在理想分析下，积分时间常取为无限大，积分时间越长，抑制噪声和干扰的能力就越强，但这毕竟不是现实，不存在出现无限大的取值，积分时间存在着上限与下限。

　　在实际应用中，时间常数的选取是由被测信号变化的响应时间以及系统抑制噪声的要求共同确定的。相关检测的方法能减小等效噪声带宽，能增大等效值，最终达到增大信噪比的目的。