【導讀】當個鎖定放大器出現時，它的所有組件（濾波器、乘法器、移相器等）都是純模擬的。由於技術的發展以及數字信號處理器 (DSP) 價格的降低，一些部件（例如濾波器或放大器）變得數字化。

模擬或數字

當個鎖定放大器出現時
，它的所有組件（濾波器、乘法器
、移相器等）都是純模擬的。由於技術的發展以及數字信號處理器 (DSP) 價格的降低，一些部件（例如濾波器或放大器）變得數字化。

然(ran)而(er)，在(zai)某(mou)些(xie)非(fei)常(chang)特(te)殊(shu)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)，模(mo)擬(ni)部(bu)件(jian)非(fei)常(chang)有(you)用(yong)。這(zhe)就(jiu)是(shi)為(wei)什(shen)麼(me)一(yi)些(xie)放(fang)大(da)器(qi)仍(reng)然(ran)保(bao)留(liu)其(qi)某(mou)些(xie)組(zu)件(jian)模(mo)擬(ni)的(de)原(yuan)因(yin)。實(shi)際(ji)上(shang)
，純(chun)數(shu)字(zi)鎖(suo)定(ding)放(fang)大(da)器(qi)並(bing)不(bu)存(cun)在(zai)，因(yin)為(wei)輸(shu)入(ru)濾(lv)波(bo)器(qi)或(huo)放(fang)大(da)器(qi)等(deng)級(ji)仍(reng)然(ran)是(shi)模(mo)擬(ni)的(de)。

單相或雙相檢測器

正如我們在回顧上一篇文章中的零差收發器時所看到的，鎖定放大器的支柱使用參考信號來恢複同相 (I)分量
；他們還使用相同的 90° 偏移信號來恢複正交 (Q)分量。因此，雙相鎖定放大器可檢測兩個分量，而單相鎖定放大器僅檢測同相分量。 

雙shuang相xiang和he雙shuang通tong道dao鎖suo定ding放fang大da器qi之zhi間jian的de區qu別bie有you時shi可ke能neng會hui令ling人ren困kun惑huo。雙shuang相xiang位wei鎖suo定ding放fang大da器qi可ke以yi檢jian測ce相xiang位wei和he正zheng交jiao分fen量liang，而er雙shuang通tong道dao鎖suo定ding放fang大da器qi可ke以yi測ce量liang兩liang個ge不bu同tong的de信xin號hao。因yin此ci，可ke以yi具ju有you雙shuang相xiang單dan通tong道dao鎖suo定ding放fang大da器qi以yi及ji單dan通tong道dao雙shuang相xiang鎖suo定ding放fang大da器qi。

鎖相放大器噪聲源

我(wo)們(men)已(yi)經(jing)看(kan)到(dao)，當(dang)目(mu)標(biao)是(shi)從(cong)非(fei)常(chang)嘈(cao)雜(za)的(de)環(huan)境(jing)中(zhong)恢(hui)複(fu)信(xin)號(hao)時(shi)，鎖(suo)定(ding)放(fang)大(da)器(qi)是(shi)一(yi)個(ge)很(hen)好(hao)的(de)工(gong)具(ju)。當(dang)在(zai)旨(zhi)在(zai)對(dui)抗(kang)噪(zao)聲(sheng)的(de)實(shi)驗(yan)中(zhong)使(shi)用(yong)鎖(suo)相(xiang)放(fang)大(da)器(qi)時(shi)
，您(nin)必(bi)須(xu)首(shou)先(xian)了(le)解(jie)噪(zao)聲(sheng)從(cong)何(he)而(er)來(lai)。 

熱噪聲

熱噪聲，也稱為約翰遜-奈奎斯特噪聲，是由靜止電荷載流子（即電子）的熱波動引起的。這些波動是由溫度變化引起的
，並且與施加的電壓無關。每個電阻都會產生熱噪聲，根據 Nyquist [1] 初進行的實驗，可以用以下公式表示：

[V_{熱}(rms)=sqrt{4kTRDelta f}]

在此公式中

，k是玻爾茲曼常數
，T是開爾文溫度，(Delta f )是帶寬，R是電阻值。該公式說明了仔細選擇所有模擬級電阻值同時盡可能減少不必要帶寬的重要性。

散粒噪聲

電流是由離散電荷（電子或空穴）的de流liu動dong引yin起qi的de，具ju體ti取qu決jue於yu結jie的de類lei型xing。由you於yu這zhe些xie電dian荷he不bu是shi連lian續xu的de而er是shi離li散san的de

，因yin此ci電dian荷he的de流liu動dong不bu均jun勻yun，從cong而er導dao致zhi統tong計ji噪zao聲sheng。這zhe個ge原yuan理li可ke以yi用yong下xia麵mian的de表biao達da式shi來lai概gai括kuo：

[I_{shot}(rms)=sqrt {2qI Delta f}]

這裏，q是電子電荷，I是電路中施加的 RMS 電流

，  (Delta f )是帶寬。使用鎖定放大器時
，輸入帶寬通常很小，因此散粒噪聲不會對測量產生太大影響。

1/f 噪聲

1/f 噪聲也稱為粉紅噪聲或閃爍噪聲，尚未確切找到其確切來源
，但它在不同組件中得到了很好的表征。

噪聲量與頻率成反比。這就是為什麼很難在低頻實驗中進行測量的原因。

閃爍噪聲的功率譜密度 (PSD)。圖片由 Behraad Bahreyni 提供 [2]

粉紅噪聲呈現出一個角頻率fc ，從這裏噪聲是均勻的。該頻率取決於每個組件（電阻器、二極管、晶體管等）的性質。

有關電噪聲及其來源的更全麵的討論，您可以查看 Robert Keim 關於該主題的技術文章。 

選擇合適的鎖相放大器

在為實驗選擇或構建鎖定放大器之前，您應該了解一些可以指導您做出決定的關鍵特征。

輸入噪聲

youfangdaqineibuzujianyinqidebutongleixingdezaoshengjiangjuedingninjinxingceliangshichuxiandeshuruzaosheng。youyusuoyouzaoshengleixingdoushibuxianggande，yincisuoyouzaoshengfenliangdezhengjiaohedechushuruchudezaoshengliang。

該數字始終與頻率的平方根相關，其值通常約為(nV/sqrt{Hz})

動態儲備

正如我們在上一篇有關鎖定放大器基礎知識的文章中看到的那樣，動態儲備是從確定的噪聲水平恢複信號的能力。

由於該值取決於所選的標度，因此製造商以對數單位提供動態儲備。

鎖相放大器 SR-844 的規格
，指示動態儲備。圖片由 斯坦福研究係統提供

帶寬

鎖定放大器相關的方麵之一是帶寬，它指定頻率和頻率。

由(you)於(yu)內(nei)部(bu)組(zu)件(jian)固(gu)有(you)的(de)噪(zao)聲(sheng)水(shui)平(ping)，該(gai)值(zhi)受(shou)到(dao)限(xian)製(zhi)。閃(shan)爍(shuo)噪(zao)聲(sheng)與(yu)頻(pin)率(lv)成(cheng)反(fan)比(bi)。然(ran)後(hou)，為(wei)了(le)保(bao)證(zheng)所(suo)有(you)頻(pin)率(lv)範(fan)圍(wei)內(nei)的(de)指(zhi)定(ding)噪(zao)聲(sheng)水(shui)平(ping)
，必(bi)須(xu)在(zai)一(yi)些(xie)鎖(suo)定(ding)放(fang)大(da)器(qi)中(zhong)設(she)置(zhi)頻(pin)率(lv)。

舊型號的帶寬為 25 kHz 至 200 MHz，而大多數現代型號可接受的頻率範圍為 DC 至 600 MHz。

過濾器

解調階段的濾波器將決定完成實驗所需的時間以及輸出信號的質量。

製造商提供三個參數：時間常數
、lvboqidaikuanhelvboqigunjiang。suoyouzhesangeyinsudoushixianghuguanliande，tamentigongleshiyandechixushijianxianzhiyijishiyanqijiankeyizhengquejiancedaodexinhaoleixing。

參考信號

cankaoxinhaodezhunquexingduiyushiyandechenggongzhiguanzhongyao。cankaoxinhaokeyiyoubendizhendangqineibushengcheng，yekeyiwaibulianjiedaosuodingfangdaqideduankouzhiyi。zaizheliangzhongqingkuangxia，gaixinhaodouyouyigepinlv，youshiyeyouyigepinlv。

相位規格與頻率規格同樣重要；相位分辨率和相位誤差必須足夠低才能進行準確的測量。以 dBc/Hz 表示的相位噪聲也是一個關鍵參數。

免責聲明：本文為轉載文章，轉載此文目的在於傳遞更多信息，版權歸原作者所有。本文所用視頻、圖片
、文字如涉及作品版權問題，請聯係小編進行處理。

推薦閱讀：

專用 DC／DC 轉換器應對鐵路供電的獨特挑戰

什麼是去耦電容器
？

按特定順序堆疊5層石墨烯
，鉛筆芯巧變電子“黃金”

瑞薩公開下一代車用SoC和MCU處理器產品路線圖

貿澤電子聯手NXP Semiconductors推出全新電子書