基于虚拟仪器的锁相放大设计 design phase-locked amplifier based on virtual instrument.pdfVIP

器等厘溅缎嚣匏獭耱熬次谈游 510090 一1．长春理工大学。长春，130022；2．长春东光机电设备有限公司，长春，130022 殷晓鲁1李俊1潘元宾2郝影1王雪萍1王治洋1蔡红星1张芳向1 耍：；b蟊酾匿孵是当今最为流行的虚拟仪器开发平台，零交详细分绍了鏊予 b姆窿璐的锁相放炎器设计过程。研制了。台IJ—l—l00_型光信号镁 相梭测实验仪，并应用在实验塞和实际鲶微弱光倍号检测审，测量精 i◇i誊≥誊≥譬薯誊|||≥ 誉|鬈i譬I戳澈誊鬣溢鼗≥|0|≥j≥。ij|毒j ji善誊『『|||I÷i¨¨誓|囊jij||蠢一il j每堙镇誊酗奄曝淌警蛹l濑舔毂蓑鼷j 相检测实验仪。这一仪器在实验和实际中得到了广 ．1 孳l宦 泛的应用，尤其在微弱光信号检测方面的应用显得 愈加重要。 自从1962年，美国EGGPARC公司制作了 第一台锁相放大器(UA)后，微弱信号检测技术得2镤枢放太器愿瑾篱会 到了突破性的发展。后来又出现了模拟锁相放大器 2．1锁相放大器的基本原理 (ALIA)和数字锁相放大器(DLIA)。对于数字锁相放 大器而言，又出现基于单片机的DUA和基于专用 锁相放大器是以相关检测技术为基础，利用互 DSP的DLIA。还有基于PC的系统级模块化DUA，相关的原理设计的一种同步相干检测仪。它是一种 这种锁相的算法是采用C，C++等语言实现的…。由 对检测信号和参考信号进行相关运算的电子设备， 于整个系统运行在PC平台上，所以可以使用各种 利用参考信号频率与输入信号频率相关，与噪声频 仿真软件对算法进行研究。 率不相关。从而从噪声中提取有用信号。它不同于 虚拟仪器(virtualInstⅢments简称VI)是基于一般的带通放大器[4]，它所输出的信号并不是输 计算机的数字化测量测试仪器，它是1986年由美入信号的简单放大，而是把交流分量放大并变成相 国国家仪器公司(NationalInstmments以下简称NI)应的直流信号输出。是从强噪声中提取弱信号的重 首先提出的[2]。它要比传统的电子仪器更为通用，在 要手段[5]。在国外常把这类仪器称为锁定放大器 组建和改变仪器的功能和技术性能方面更为灵活、 (Lock—in 更为经济、更能适应迅猛发展的当代科学技术对测 考信号同步的信号放大并检测出来。 量技术和测量仪器不断提出的更新并扩展功能与 2．2传统锁相放大器的构成原理 性能的要求。NI公司从一开始就推出丰富而又简洁 图1为典型的锁相放大器原理构成图。从这 的虚拟仪器开发软件[3]。使用者可以根据不同的测 个原理图可看出一般锁相放大器的组成分为三部 试任务，在虚拟仪器开发软件的提示下编制不同的 分：信号通道、参考通道和相关器(包括直流放大 测试软件，来实现当代科学技术复杂的测试任务。 器部分)。 本文就是依据虚拟仪器要求和锁相放大器的 被检测的信号往往是很微弱的，并且伴随的噪 特性，详细介绍了基于虚拟仪器的锁相放大设计过 声很大。信号通道的作用是将伴有噪声的微弱信号 程，应用这一设计技术研制了L—I—100型光信号锁放大到足以推动相关器工作的电平，并兼有抑制和 屯蚤迦i基 E慷G件帕雌lcW；ST 万方数据