鎖相放大器的作用

鎖相放大器是一種可以從干擾極大的環(huán)境中分離出特定載波頻率信號(hào)的放大器。鎖相放大器是由普林斯頓大學(xué)的物理學(xué)家羅伯特·H·迪克發(fā)明的。

鎖相放大器技術(shù)于20 世紀(jì)30 年代問世，并于20 世紀(jì)中期進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用階段。鎖相放大器是一種對(duì)交變信號(hào)進(jìn)行相敏檢波的放大器。它利用和被測(cè)信號(hào)有相同頻率和相位關(guān)系的參考信號(hào)作為比較基準(zhǔn)，只對(duì)被測(cè)信號(hào)本身和那些與參考信號(hào)同頻(或者倍頻)、同相的噪聲分量有響應(yīng)。因此，能大幅度抑制無用噪聲，改善檢測(cè)信噪比。此外，鎖相放大器有很高的檢測(cè)靈敏度，信號(hào)處理比較簡單，是弱光信號(hào)檢測(cè)的一種有效方法。簡單來說就是一種能夠大幅度抑制無用噪聲，提高檢測(cè)靈敏度和信噪比的信號(hào)檢測(cè)儀器。

鎖相放大器在通訊、廣播、雷達(dá)、電視、自動(dòng)控制、科學(xué)儀器等各種裝置中，具有非常廣泛的應(yīng)用。下面介紹一下鎖相放大器常用的幾個(gè)作用：

1.放大功能

鎖相放大器的輸入信號(hào)為直流電壓，輸出電壓為交流信號(hào)（即頻率和相位隨時(shí)間變化）。

當(dāng)輸入信號(hào)的頻率、幅度和極性與輸出信號(hào)的相應(yīng)參數(shù)相同時(shí)，則兩者同步。因此，鎖相放大器具有放大功能。由于它是一種線性電路，故對(duì)輸入的直流電壓有較大的增益。

2.調(diào)頻作用

在通信系統(tǒng)中使用的各種調(diào)制方式中，除脈碼調(diào)制外其余都是非正弦波傳輸?shù)摹＿@些波形不是按正弦規(guī)律變化的；而且它們的頻率是隨時(shí)間而變化的。為了保持接收到的載波信號(hào)與發(fā)射機(jī)輸出的載波的同步性或一致性，使用一種設(shè)備來調(diào)整其頻偏角以使二者保持同步或一致性（稱為調(diào)頻）。

3.選通的作用

如果將一個(gè)高頻開關(guān)放在振蕩器之前，進(jìn)行選通操作則可提高開關(guān)器件的效率，并改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。但這種方法會(huì)使振蕩器的帶寬變窄。所以通常采用另一種方法：利用一個(gè)低通濾波器將高頻分量濾掉.這樣既可增加帶寬又可避免因低頻分量造成的干擾影響系統(tǒng)工作。

4.檢錯(cuò)作用

由于發(fā)送端產(chǎn)生的射頻信號(hào)可能存在誤差（如多徑效應(yīng)），或者接收端的接收系統(tǒng)性能較差等都會(huì)引起誤碼率上升而造成通信故障；因此需要采用一種裝置檢測(cè)出錯(cuò)誤信息以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)并糾正之。

5.限幅的作用

限幅的目的是防止負(fù)載電流超過允許值而損壞元器件及線路板等設(shè)備。一般可采用分壓的方法來實(shí)現(xiàn)這一目的：即把負(fù)載電流限制在一定范圍內(nèi)以免造成過流損壞元器件或線路板等設(shè)備的現(xiàn)象發(fā)生；（此方法適用于感性負(fù)載）。

6.穩(wěn)零的作用

穩(wěn)零是指通過一定的技術(shù)手段使電子設(shè)備的整機(jī)處于穩(wěn)定狀態(tài)的過程。（此過程可包括硬件軟件兩方面）。

實(shí)現(xiàn)穩(wěn)零的方法很多主要有以下幾種：

（1）通過調(diào)節(jié)電源的頻率來達(dá)到穩(wěn)定的目的；

（2）采用反饋控制的方式達(dá)到穩(wěn)定的目的；（反饋控制主要是指負(fù)反饋）。

（3）通過改變功率管的集電極電流以達(dá)到穩(wěn)定的目的.（此方法是針對(duì)PTC功率管而言）四是通過改變電阻阻值來達(dá)到穩(wěn)定的目的。

7.隔離的作用

在數(shù)字電路中，為了防止外界干擾的影響，而使各元件正常工作需采取必要的措施加以保護(hù)。例如加接電源隔離變壓器等；另外還要考慮如何防止不同電路之間的相互干擾的問題。

綜上所述，鎖相放大器不僅是微弱信號(hào)檢測(cè)的利器，更是現(xiàn)代科學(xué)儀器中不可或缺的組成部分。它以其卓越的噪聲抑制能力、高穩(wěn)定性和多功能性，支撐著從基礎(chǔ)物理研究到工業(yè)自動(dòng)化的眾多關(guān)鍵技術(shù)。未來，隨著人工智能與自適應(yīng)算法的融合，鎖相技術(shù)有望邁向更高智能化、更高自動(dòng)化的新階段。