本文針對傳統放大器信噪分離能力弱，無法檢測微弱信號這一現狀，設計了一個基于AD630的鎖相放大器。系統以開關式相關器為鎖相放大器的核心部分進行設計，具有電路簡單、運行速度快、線性度高、動態范圍大、抗過載能力強等優點。本文設計的鎖相放大器硬件主要包括信號通道模塊、參考通道模塊、相關器模塊、電源模塊、電壓檢測模塊、顯示模塊等部分。信號通道模塊的輸入級通過并聯多個放大器的方式有效降低了噪聲，通過跟蹤帶通濾波電路提高了信噪比；參考通道模塊包含參考電壓放大器、鎖相環電路和相移器電路三個部分，可以將輸入信號放大10~10000倍：相關器模塊是鎖相放大器的核心部分，采用高信噪比的AD630芯片進行電路設計，包括相敏檢波電路（PSD）和低通濾波電路；電源模塊由集成三端穩壓器構成，通過模擬電源和數字電源隔離的方式有效降低了電源紋波：電壓檢測模塊通過電阻分壓的方式提高了可檢測范圍；顯示模塊為數字電壓表ZF5135-DC2V，直觀顯示被檢測信號。本文利用Altium Designer軟件繪制PCB板對電路進行了測試，結果表明系統能夠準確檢測到uV級別的信號，并且信噪比較高。相位差在0~360°范圍內連續調節時，能夠將較微弱的信號從噪聲的背景中提取出來并進行放大。同時該系統各級電路之間采用直接耦合的方式，對于頻率較低的信號，仍然能進行鎖相放大。設計中對鎖相放大器理想和非理想模型進行了仿真對比，結果表明在未摻雜噪聲時，信號通道將輸入信號放大10倍，相位改變180°。最后根據行為級建模和電路實物焊接兩種方法進一步分析驗證了鎖相放大器的工作機理。
標簽： ad630 鎖相放大器
上傳時間： 2022-07-11
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