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1、开题报告开题报告姓名： 专业： 学号： 指导老师： 题目：题目：锁相放大器的设计锁相放大器的设计（lock-in amplifier,LIA）一一 课题研究背景与意义课题研究背景与意义1.现实意义 近几十年来，在研究宏观和微观世界的过程中，科学家们不断开发能把淹没在 噪声中的大量有用信息检测出来的理论和方法，通过不断的系统化，完整化， 从而形成了一门新的微弱信号检测的学科分支。锁相放大器的出现使得微弱信 号检测步入了一个新的台阶。锁相放大技术在物理、化学、激光、电子、生物 医学等方面有着极为广泛的应用。它主要是利用噪声、信号的时间特性不同,设 法得到抑制噪声和干扰发现微弱信号的检测方法。 锁相
2、放大电路可以使仪器抑 制噪声的性能提高好几个数量级，具有极强的抗噪声性能。它是把待检测的信 号中与参考信号同步的信号放大并检测出来。设计锁相放大电路，用来实现一 些微弱信号检测，并且可以应用到某些系统当中。2.研究背景 锁相放大器(lock-in amplifier,LIA)不仅能像选频放大器那样利用信号的频率特性， 还抓住了信号的相位特点，即“锁定”了被测信号的相位。它的等效噪声带宽 非常窄，一般可以做到 lmHz，远比选频放大器的带宽窄。因此，基于锁相放大 器所具有的输出稳定性、强有力滤除噪声的能力以及能将深埋在噪声中的微弱 信号提取出来并加以放大的优良特性，应当选用锁相放大器。3.锁相放
3、大器的发展早期的LIA是由模拟电路实现的，随着数字技术的发展，出现了模拟与数字混合 的LIA，这种LIA只是在信号输入通道，参考信号通道和输出通道采用了数字滤 波器来抑制噪声，或者在模拟锁相放大器(简称ALIA)的基础上多了一些模数转 换 (ADC)、数模转换(DAC)和各种通用数字接口功能，可以实现由计算机控制的监 视和显示等辅助功能，但其核心相敏检波器(PSD)或解调器仍是采用模拟电子技 术实现的，本质上也是ALIA。即使现在，在一些特殊的场合中，ALIA仍然发挥 着DLIA不可替代的作用。二二 课题内容综述课题内容综述1.锁相放大器电路的组成一般分为四部分：信号通道，参考通道，同步积分器
4、 和相关器。 (1).相关器是一种完成被测信号与参考信号互相关函数运算的电子线路。他必须具有动态范围大，漂移小，时间常数可调，线性好，增益稳定和频率范围宽等 性能。它包括乘法器和积分器两部分。 (2).信号通道主要由输入变压器，低噪声前置放大器，各种功能的有源滤波器和 主放大器组成。其作用是将弱信号放大到足以推动相关器工作的电平，并兼有 抑制和滤除部分干扰及噪声的功能从而扩大仪器的动态范围。 (3).参考通道主要由触发电路，倍频电路，相移电路，方波形成电路及驱动电路 组成。它的功能是将触发器输出的脉冲信号倍频，使参考通道输出的方波与所 测信号的二次谐波同步。 (4).同步积分器具备相关器的所有
5、的性质,但是,它与相关器的最大区别就是输出 为交流信号,而相关器输出为一直流信号。因而可以把同步积分器作为相关器的 前级,进一步提高抗干扰能力和抑制白噪声的能力,并得到一定的交流增益。 三三 课程设计流程课程设计流程 阅读锁相放大器的相关资料,了解锁相放大器的工作原理； 熟悉设计相关软件，如 protel, Autium Design，Protues； 对组成锁相放大器的各部分进行电路设计； 用画图软件画出设计地电路图并进行综合； 对设计地电路进行修改和仿真； 撰写论文，修改，打印，装订。四四 设计进度设计进度论文（设计）各阶段任务起止日期 1查阅资料，阅读相关知识2 月 28 日3 月 15
6、 日 2应用并熟悉软件3 月 1 日3 月 15 日 3设计电路并用软件画出电路图3 月 16 日4 月 18 日 4对设计的电路仿真和修改4 月 19 日5 月 10 日 5论文资料准备3 月 30 日5 月 15 日 6论文撰写、修改、打印、装订5 月 16 日5 月 31 日课题预期实验结果 五五 参考文献参考文献1 康华光，电子技术基础，2006.01 年第五版。高等教育出版社。 2 张肃文，高频电子线路，2004.11 年第四版。高等教育出版社。3 Behzad Razavi,模拟 CMOS 集成电路设计，2003.02 年第一版。西安交通大学出版社。 4 赵广林，Protel 99SE 电路设计与制版，2009.09 第 2 版。电子工业出版社。5Altium Designer Winter 09 电路设计入门与提高，韩国栋、赵月飞、娄建安等编著，2010 年第一版，北京工业出版社。
