提取微弱小信号的锁相放大器试制

提取微弱小信号的锁相放大器试制 作者：蒋鹏 单位：首都师范大学 物理系THz实验室 工作岗位：10级研究生 联系电话：15201135160 Email：friend_bird@163.com 第一节 选题意义 由于实验室锁相放大器体积太大无法集成在TDS系统之中，遂欲自行设计一款体积小巧，满足实验室性能的锁相放大器。 第二节 锁相放大器原理： 锁相放大器相当于高Q值带通滤波器，采用一种特殊的方法，利用低通滤波器代替带通滤波器，使“实际的”带通滤波器的Q值提高到107 左右，而且实现了一种特殊的带通滤波器，能够自动地将中心频率跟踪和保持在测量频率上。其广泛的用于微弱小信号检测领域。 图1 互相关检测原理图 xi(t)与ni(t)相互独立，则互不相关，因而为零。频率相同的信号相关度高，噪声的相关性趋于0。这是互相关检测的原理。 图2 开关型相敏检测器(构成框图) AD630内部即有此部分 第三节 设计 为实现低成本小体积的模拟式锁相放大器，来采集太赫兹时域光谱仪中的差分探头产生的THz信号。通过核心器件AD630（平衡调制解调器）做锁相放大，以提取被噪声淹没的微弱THz信号，要求其动态范围宽，达到100db以上，能检测100pA以上的信号。最终采集的信噪比需满足60db以上。电路的设计上均考虑低噪声因素。 其如下： 图3 功能框图 上位机软件采用LabVIEW进行编写与处理数据。锁相放大的原理可以用LabVIEW进行仿真，其上位机软件可以用LabVIEW进行编写。如下图为LabVIEW仿真原理 图4 LabVIEW 仿真原理图 目前由于时间有限，锁相放大那一块的电路原理图和PCB还没画，前段时间做了MSP430单片机的板子用于无线传感上面，往后在此方案，准备将MSP430由ADC采集到的数据通过无线串口发送到PC机（这个已经实现了） 图5 MSP430数据采集板 现在要做的方案，器件选型已定好，下一步，画原理图，制作PCB，调试电路，调试程序，测试系统，完成制作，归纳技术文档。 本方案，需ADI公司产核心芯片 AD630、AD620、AD7190三款放大器。预计一个星期作响将原理图和PCB定下来。一个星期左右用来调试和编写程序。10天左右用来调试系统，并测试。 第四节 应用 本设计可能用在太赫兹时域光谱仪上进行锁相探测，主要看这次做的效果。这个方案，经过一段时间的考虑，前端为模拟式锁相放大器。因为信号被噪声淹没，用锁相放大器检测效果比较好。 致谢 感谢评审团不辞辛劳评审方案！谢谢！ � EMBED Equation.3 ��� _1371233041.unknown