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锁相放大器抑制噪声的原理是什么?

  • 发布日期:2022-10-26      浏览次数:128
    •   锁相放大器是一种对检测信号和参考信号进行相关运算的电子设备。在测量中,噪声是一种不希望的扰乱信号,它是限制和影响测量仪器的灵敏度的白噪声和1/ f 噪声的低频噪声。这些噪声是无法用屏蔽等措施消除的。

        为了减少噪声对有用信号的影响,常用窄带滤波器滤除带外噪声,以提高信号的信噪比。但是,由于一般滤波器的中心频率不稳,而且带宽和中心频率以及滤波器的Q 值有关等原因,使它不满足更高的滤除噪声之要求。

      锁相放大器

        根据相关原理,通过乘法器和积分器串联,进行相关运算,除去噪声干扰,实现相敏检波,锁相放大器采用互相关接受技术使仪器抑制噪声的性能提高了好几个数量级。另外,还可以用斩波技术,把低频以至直流信号变成高频交流信号后进行处理,从而避开了低频噪声的影响。

      锁相放大器抑制噪声的性能如下:国内外生产的锁相放大器的等效噪声带宽在103HZ 数量级,少数的可以达可见,仪器具有非常窄的信号和噪声带到4X 104Hz,信号带宽2.55X 106Hz,宽通常带通滤波器由于Q值的定义,常规滤波器很难达到一些性能。

        而锁相放大器被测信号和参考信号是同步的,它不存在频率稳定性问题,所以可以把它看成为一个“跟踪滤波器"。它的等效Q 值由低通滤波器的积分时间常数决定,所以对元件和环境的稳定性要求不高。研究表明,锁相放大器使信噪比提高一万多倍即信噪比提高了80dB 以上。这足以表明,采用相关技术设计的锁相放大器具ncin nnm有很强的抑制噪声能力。

        ji高的放大倍数,若有辅助前置放大器,增益目前锁相放大器有如下特点:可达1011(即220dB),能检测极微弱信号交流输入、直流输出,其直流输出电压正比于输入信号幅度及被测信号与参考信号相位差,满刻度灵敏度达PV、nV 甚至于PV 量级。由此可见,锁相放大器具有ji强的抗噪声性能。它和一般的带通放大器不同,输出信号并不是输入信号的放大,而是把交流信号放大并变成相应的直流信号。

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