(2014黑龙江省赛ti杯)c题锁定放大器.pdfVIP

2014 TI 年黑龙江赛区 杯大学生电子设计竞赛 C 题：锁定放大器的设计 1．任务 设计制作一个用来检测微弱信号的锁定放大器（LIA）。锁定放大器基本组成框图见 图1。 信号通道 信号 交流 带通 x (t) 相敏 低通 直流 输出 显 放大器 滤波器 检波器 滤波器 放大器 示 S(t) r(t) 参考通道 参考 触发 移相器 方波 整形 驱动 R(t) 图1 锁定放大器基本组成结构框图 2．要求 （1）外接信号源提供频率为 1kHz 的正弦波信号，幅度自定，输入至参考信号 R(t) 端。R(t)通过自制电阻分压网络降压接至被测信号S(t)端，S(t)幅度有效值为 10 μV~ 1mV。（5 分） （2）参考通道的输出r(t)为方波信号，r(t) 的相位相对参考信号 R(t)可连续调节或步 进移相180 度，步进间距小于10 度。（20 分） （3）信号通道的3dB 频带范围为900Hz~ 1100Hz。误差小于20%。（10 分） （4）在锁定放大器输出端，设计一个能测量显示被测信号 S(t)幅度有效值的电路。 测量显示值与S(t)有效值的误差小于10%。（15 分） （5）在锁定放大器信号S(t)输入端增加一个运放构成的加法器电路，实现S(t)与干扰 信号n(t) 的1:1 叠加，如图2 所示。（5 分） 锁定放大器 S(t) 信号 x (t) 加法器 交流放大器 带通滤波器 n(t) S(t)+n(t) n(t) n(t) 图2 锁定放大器叠加噪声电路图 共2页，C-1 （6）用另一信号源产生一个频率为1050~2100Hz 的正弦波信号，作为n(t)叠加在锁 定放大器的输入端，信号幅度等于S(t) 。n(t)亦可由与获得S(t) 同样结构的电阻 分压网络得到。锁定放大器应尽量降低 n(t)对 S(t)信号有效值测量的影响，测 量误差小于10%。（20 分） （7）增加n(t)幅度，使之等于10S(t) ，锁定放大器对S(t)信号有效值的测量误差小于 10%。（20 分） （8）其他自主发挥。（5 分） （9）设计报告。（20 分） 项 目 主要内容 满分 系统方案 总体方案设计 4 理论分析与计算 锁定放大器各部分指标分析与计算 6 电路与程序设计 总体电路图,程序设计 4 测试方案与测试结果 测试数据完整性,测试结果分析 4 设计报告结构及规范性 摘要,设计报告正文的结构、图表的规范性