锁相放大器重要参数

　　锁相放大器是一种用于测量动态信号的电子仪器。它的主要组成部分有振荡器，混频器和低通滤波器。它的最基本，也是最常用的功能是从被噪声淹没的信号中测出某一频率的信号的相位和幅值。

　　它之所以具备这样的能力是运用了正交性原理，将非选定频率的信号（即噪声）去除而选定频率的信息得以保留。因为具有很强的抗噪声能力，锁相放大器被广泛应用于各种高精测量系统中，比如MEMS研究。

　　锁相放大器的结构是输入待测信号，经放大和带通滤波后与参考信号共同输入混频器得到的结果再通过低通两个1Hz正弦信号相乘的结果滤波器滤波后输出。这篇文章主要还是说明锁相放大器的重要参数，顺便一起了解一下他的发展历史。

　　锁相放大器参数

　　1） 带宽

　　锁相放大器的决定因素的是带宽〔，因为在实际测量中是无法完全滤去十分接近参考频率的噪音信号，所以带宽成了影响信号检测灵敏度的重要因素。现在可以提供检测带宽可以达到。

　　2） 参考频率

　　锁相放大器需要一个参考频率。通常是用振荡器或函数发生器发出的信号驱动实验，用锁相放大器检测该信号在参考频率的响应。锁相放大器用PLL产生参考信号。如果用外部参考信号，锁相放大器中的就把内部参考振荡器的相位锁定，产生一个固定相移的正弦信号。因为可以跟踪外部频率，所以外部频率的变化不会影响测量。

　　3） 品质因数

　　品质因数决定选频特性，其倒数称为相对带宽，也就是增益衰减为的两个截止频率之间的带宽。通过设定时间常数可以调整滤波器的带宽。而时间常数尤，其中是信号增益衰减为时的频率。它可以反应输出响应的速度和输出信号的平滑度。

　　4） 动态延续量

　　动态延续量表示的是所能接受的最大噪音信号与被测量信号的增益之比在这个限度内的信号不会带来输出信号的过载。为了增加这个比率，输入信号必须很小以防止过载，但是实际情况不允许将这个值变得很高，因为和直流放大器都有一些偏移，如果它们的增益过大，会导致严重的测量误差。为此可以通过改变时间常数来进行抑制。

　　锁相放大器历史

　　上世纪六十年代美国公司研制出第一台利用模拟电路实现微弱正弦信号测量的锁相放大器，使微弱信号检测技术突破性飞越，为解决大量电子测量做出贡献，在物质表面组份分析以及表面电子能态研宄方面有重大意义。自上世纪后期开始，国内外越来越多的人开始研宄锁相放大器，随着科技的发展，越来越多性能优良的锁相放大器被研发出来，在各个领域应用广泛，极大程度上推动了各个学科的发展，目前，从提高系统的灵敏度、减小噪声带宽、提高检测精度、改善信噪比上都有了很大的进步。

　　近年来，数字电子技术飞速发展，锁相放大器也在这一契机下，出现了模数混合的锁相放大器与数字锁相放大器，这在一定程度上弥补了由于物理器件造成的模拟锁相放大器的缺点，极大改善了性能，提升了研究层次与扩大了应用范围。国外相较于国内而言，起步要早一些，己研发出一系列锁相放大器。美国公司、美国公司是行业的龙头企业，它们所研制的模拟型：、和数字型：、、、均已有较成熟的发展与应用。

　　其中公司是世界范围内数字锁相放大器研制的佼佼者，该公司的产品在到的频率带宽内可测，具有自动获取、自动补偿功能，具有谐波抑制功能、度的相位分辨率和大于的动态保留，时间常数位从到可调，它的数字信号处理设计使它具有很大的动态存储，这就减少了使用带通滤波器时带进的噪声以及系统的不稳定性。就国内而言，南京大学唐鸿宾等对锁相放大器的研宄起步较早，研发出了系列锁相放大器，该校微弱信号检测中心顺势。

　　研发出了新一代系列锁相放大器，在著名的唐鸿宾教授带领下，该中心现在仍然在不断出现新的研宄成果。如：能抑制同频干扰的锁相放大器、型锁相放大器、虚拟锁相放大器等。在新产品不断出现的同时，越来越多人投入到有关数字锁相算法的研究中，采样方法中反向与正交法、累加法中四、六等分累加法与分段累加法接连出现，这些新的算法的出现，都为微弱信号检测提供了支持与方便。