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1、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:15201135160Email:friend_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
2、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 方案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。其实施方案如下: 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,
3、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,总结归纳技术文档。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!