003微弱信号检测-第三章.ppt

苏州大学物理科学与技术学院 微弱信号检测 * 相关器为核心的LIA 改善信号通道信噪比：混频器+晶体滤波器 需要滤波特性 需要平坦特性 2fi+1MHz 1MHz fr+2MHz fr 苏州大学物理科学与技术学院 微弱信号检测 * 同步积分器为核心的LIA fr 两路正交 输入：正弦波 或方波 输出：同频方波 苏州大学物理科学与技术学院 微弱信号检测 * 两级联用的LIA 同步积分器+相关器 等效电路： 苏州大学物理科学与技术学院 微弱信号检测 * 两级联用的LIA 两次抑制 苏州大学物理科学与技术学院 微弱信号检测 * 两级联用的LIA 对不等于参考频率的信号，以12dB/倍频程衰减 同步积分器：抑制噪声 相关器：交流变直流?解调 苏州大学物理科学与技术学院 微弱信号检测 * 两级联用的LIA 相关器：抑制噪声 同步积分器：窄带跟踪滤波器 同步积分器 同步积分器 6.输入信号为调幅方波 同步积分器 与参考信号相关的正弦、方波 其他 干扰信号 白噪声 全部通过 被滤除 物理过程：采用同步开关控制的积分器，同频信号同相的分别对两电容充电。而噪声以及其他干扰由于频率、相位随机，在电容上的充、放电会相互抵消 输入：正弦或方波，输出：方波 同步积分器 两者同相 同步积分器 两者有相位差 同步积分器 输入信号为参考信号偶次谐波 同步积分器 输入信号为参考信号奇次谐波 同步积分器 同步积分器是随参考信号频率而变化的方波匹配滤波器，积分长度越长，带宽越窄，抑制噪声能力越强 两级串联，抑制噪声能力如何？ 二 同步积分器串联 第一级同步积分器输出电压幅值稳态解： 第一节的积分电阻与积分电容 同步积分器串联 输出方波幅值稳态解： 第二节的积分电阻与积分电容 同步积分器串联 基波频率的输出方波电压幅度： 同步积分器串联 3dB/倍频程 6dB/倍频程 两级同步积分器串联使用，比一级积分器具有更强的噪声抑制能力 同步积分器串联 同步积分器等效噪声带宽 同步积分器等效噪声带宽 等效噪声带宽： 结论： 二级同步积分器串联的等效噪声带宽是一级同步积分器等效噪声带宽的一半 同步积分器前加选频放大器，对输入是正弦波的情况，对总的性能有利 同步积分器等效噪声带宽 同步积分器电路举例 相关器 同步积分器 旋转电容滤波器 第三章 周期性微弱信号检测方法 苏州大学物理科学与技术学院 微弱信号检测 * 开关频率为f0的方波控制双刀双掷开关 等效电路 旋转电容滤波器 旋转电容滤波器 旋转电容滤波器 ?交流方波 旋转电容滤波器 正负半周性能对称：只讨论正半周 为使噪声带宽较窄，积分时间常数一般取较大（低通），因此和频项可忽略 输入电压振幅 稳态输出 瞬态输出 旋转电容滤波器 输出信号振幅正比于输入信号的振幅以及信号与开关信号之间相位差的余弦 旋转电容滤波器 旋转电容滤波器抑制偶次谐波 旋转电容滤波器 稳态解： 旋转电容滤波器 输出为调幅方波 旋转电容滤波器 梳状滤波器——允许基波及奇次谐波通过，抑制偶次谐波。时间常数越大，越接近理想方波匹配滤波器 与同步积分器性能类似 旋转电容滤波器 增加时间常数RC，可以使噪声带宽减小，从而提高抑制噪声的能力 旋转电容滤波器 旋转电容滤波器 ? 相关器 同步积分器 旋转电容滤波器 等效电路 ? ? ? 输入信号与参考信号关系 同频 ? ? ? 偶次谐波 ? ? ? 奇次谐波 ? ? ? 偏离奇次谐波一个小量 ? ? ? 等效噪声带宽 ? ? ? 两级级联 —— ? —— 苏州大学物理科学与技术学院 微弱信号检测 * 数字化滤波器——看书，做整理 苏州大学物理科学与技术学院 微弱信号检测 * 几种典型的锁定放大器简介 同相放大器 高通：简单RC网络 单端输入、差动输出 混频器差动输出相加，积分、滤波 直流放大、积分平滑 调节时间常数 固定增益低噪声前置放大器 相位0到360度连续可调 相关器为核心： 相关器 苏州大学物理科学与技术学院 微弱信号检测 * 相关器 苏州大学物理科学与技术学院 微弱信号检测 * 相关器 苏州大学物理科学与技术学院 微弱信号检测 * 相关器 苏州大学物理科学与技术学院 微弱信号检测 * 相关器能抑制偶次谐波 相关器 苏州大学物理科学与技术学院 微弱信号检测 * 相关器 苏州大学物理科学与技术学院 微弱信号检测 * 相关器 苏州大学物理科学与技术学院 微弱信号检测 * 相关器奇次谐波输出频率响应 相关器 苏州大学物理科学与技术学院 微弱信号检测 * 相关器 苏州大学物理科学与技术学院 微弱信号检测 * 相关器 苏州大学物理科学与技术学院 微弱信号检测 * 相关器 苏州大学物理科学与技术学院 微弱信号检测 * 5.输入信号为与参考信号同频的方波 相关器输出直流电压：信号幅度乘以积分器的直流放大倍数，且与两