精品 锁相放大器实验报告
锁相放大实验数据处理
五、数据处理调节参考信号与输入信号同频同相时，得到最大输出电压，波形变化如下图所示：不同频同相同频同相干扰信号:124.3mV时间常数（s）电压0.1 输入（mV）12.1 20.8 35.5 48.3 85.7输出（V） 1.37 2.33 3.75 4.96 7.141 输入（mV）12.1 20.7 35.7 48.6 85.5输出（V） 1.34 2.28 3.8 4.95 7.1610 输入（mV）12.1 20.7 34.5 48.6 88.8输出（V） 1.43 2.24 3.62 4.92 7.30干扰信号:353mV时间常数（s）电压0.1 输入（mV）13.2 20 35.1 48.5 89.5输出（V） 2.25 2.96 4.35 5.65 7.671 输入（mV）13.2 20 35.1 48.5 89.5输出（V） 2.17 3.05 4.42 5.48 7.7410 输入（mV）13.2 20 35.1 48.5 89.5输出（V） 2.29 2.95 4.45 5.50 7.71干扰信号:672mV时间常数（s）电压0.1 输入（mV）11.3 20.5 35.8 48.4 88.9输出（V） 2.90 4.09 5.15 6.00 8.121 输入（mV）11.3 20.5 38.5 48.4 88.9输出（V） 3.07 3.85 5.25 5.96 8.110 输入（mV）11.3 20.5 35.8 48.4 88.9输出（V） 2.89 3.91 5.20 6.09 8.01（1） 干扰信号为124.3mV 时，分别作出时间常数RC 分别为0.1s 、1s 、10s 的输入-输出电压散点图，并线性拟合：20406080Ui mV 1234567Uo V干扰信号：124.3mV拟合函数分别为：RC=0.1s ： y=0.764 +0.0777xRC=1s ： y=0.719 +0.0786xRC=10s ： y=0.777 +0.0763x根据公式211K RC ω-=，其中传输系数K 为以上各图的斜率，算出 分别为 RC=0.1s ： 2211110.0777128.3110.1K Hz RC ω--=== RC=1s ： 2211110.078612.6831K Hz RC ω--===RC=10s ： 2211110.0763 1.30710K Hz RCω--===（2） 干扰信号为353mV 时，分别作出时间常数RC 分别为0.1s 、1s 、10s 的输入-输出电压散点图，并线性拟合：20406080Ui mV 2468Uo V拟合函数分别为：RC=0.1s ： y=1.664+0.0705xRC=1s ： y= 1.637 +0.0711xRC=10s ： y=1.676 +0.0703x根据公式211K RC ω-=，其中传输系数K 为以上各图的斜率，算出 分别为 RC=0.1s ： 2211110.0705141.4910.1K Hz RC ω--=== RC=1s ： 2211110.071114.0291K Hz RC ω--===RC=10s ： 2211110.0703 1.41910K Hz RCω--===（3） 干扰信号为672mV 时，分别作出时间常数RC 分别为0.1s 、1s 、10s 的输入-输出电压散点图，并线性拟合：20406080Ui mV 2468Uo V拟合函数分别为：RC=0.1s ： y=2.610 +0.0644x RC=1s ： y=2.625+0.0639x RC=10s ： y=2.589+0.0641x根据公式211K RC ω-=，其中传输系数K 为以上各图的斜率，算出 分别为 RC=0.1s ： 2211110.0644154.9570.1K Hz RC ω--===RC=1s ： 2211110.063915.6161K Hz RC ω--===RC=10s ： 2211110.0641 1.55710K Hz RCω--===数据处理结果如下表： 干扰信号(mV) RC=0.1s RC=1sRC=10sKω（Hz ）Kω（Hz ）K ω（Hz ） 124.3 0.0777 128.331 0.0786 12.683 0.0763 1.307 353 0.0705 141.491 0.0711 14.029 0.0703 1.419 6720.0644 154.975 0.0639 15.6160.06411.557六、实验结果陈述与总结在本实验中，我们测量了锁相放大输入电压与输出电压，并通过数据处理，得到传输系数和圆频率。
用锁相放大器测量结电容
潘明良数理0920912400216 实验内容用锁相放大器测量结电容【实验目的】1.了解通过测量不同偏压下p-n结势垒电容求杂质分布的原理和方法2.学习使用锁相放大器【实验原理】1.p-n结的势垒电容在器件的使用温度范围内，p-n结的点穴性能由杂质决定。
即多子浓度与掺杂浓度相等而少子浓度比杂质浓度低得多。
因此，p区和n区交界处存在着空穴和电子的浓度梯度。
p区的空穴要想n区域扩散，放在p区剩下带负电的电离受主，形成一个带负电荷的区域。
同样，n区的电子要想p区扩散，在n区剩下带正电的电离施主，形成一个带正电荷的区域。
这样在p区和n区交界面两侧形成的带正负电荷的区域叫空间电荷区域。
CxVR图1 p-n 结的结电容给p-n 结加上反偏电压V R ，空间电荷区的宽度w 和空间电荷区域所带的空间电荷量Q 都会发生变化。
定义x RdQC dV =为p-n 结的结电容，这是个微分方程，它是p-n 结的势垒电容。
为了简单起见，下面我们只讨论突变结。
突变结p 区的杂质浓度为N A ，n 区的杂质浓度为N D ，p 区和n 区的交界处，杂质分布有一突变。
如果一边的杂质浓度比另一边大得多，则称之为单边突变结。
可以证明，单边突变结的结电容21/201[]2d x R DA q N C V V εε=+又由0xA w C εε=得到231122001()2[][]x x x D R Rd C C dC N A q dV A q dV εεεε--==2.结电容的测量方法在反向直流偏压V R 上叠加一个微小的交变电压信号，待测的p-n 结电容Cx 与一个固定电容Co 串联后接交流信号源v （t ）。
用锁相放大器检测Co 两端的电压v i ，当Co>>Cx 时，有1000111()[]()()x i x C v v t v t jwC jwC jwC C -=+≈ 上式表明，电容0C 上的交变电压i v 与待测的p-n 结电容x C 成正比。
锁相原理(woolf)
u锁相放大器实验学号：05261047 姓名：汪礼锋实验日期：2008年11月11日指导教师：何琛娟摘要：本实验通过测量锁相放大器的工作参数和特性，理解相关检测原理并掌握锁相放大器的参考信号通道和相敏检波器的特性。
关键词：锁相放大器、信号、参考信号、噪声1、引言锁相放大器是检测淹没在噪声中微弱信号的常用仪器。
目前，它已经能够在强噪声背景下检测出几纳伏（nV）的交流信号，并且能够测量宽范围的光强度。
锁相放大器已成为现代科学技术中不可缺少的常用仪器。
2、实验原理2.1、相关接收利用参考信号和被测信号具有相关性，而参考信号与噪声相互独立、互不相关的性质，可以使之通过相关运算消弱噪声的影响，即对混有噪声的信号和参考信号进行相乘和积分处理，从而检测出微弱信号。
2.2、相干检测的实现相干检测器由乘法器(PSD)和积分器组成。
原理如下：设加在PSD上的被测信号为（1）加在PSD上的方波参考信号幅度为1，若用傅里叶级数展开，则方波表达式为：（2）于是PSD上的输出信号为：（3）由公式（3）可以看出，输出信号包含各种频率的分量。
在正常工作情况下，参考信号的基波频率与被测信号的频率相等的，即。
这时PSD 的输出信号中含有直流成分：（4）将PSD 的交流成分滤去后，只有直流成分的被输出，当相位时，输出信号最大：（5）进一步分析还可以知道，被测信号的奇次谐波成分在输出信号中也占有一定的比例。
2.3、锁相放大器的基本组成锁相放大器是采用相干技术制成的微弱信号检测仪器，其基本构成由信号通道、参考通道和相关器三部分组成。
3、实验仪器ND-501型微弱信号检测实验综合装置图1.锁放大器原理图4、实验内容4.1、参考信号通道特性研究接好电路，调节输入信号为正弦波，频率为1000Hz ，幅度大小为100mV 。
当相位计显示的相位差为8°时，输入信号和输出信号同相。
调节参考信号和输入信号的相位差分别为，，，，对比宽带移相器的输入输出信号的波形变化，如图2所示：图2、不同相位下宽带移相器的输入输出信号的波形改变信号幅值和频率，得到表1：表1、输入、输出信号幅值与频率研究由上表可以得到：当输入信号的幅值改变时，输出信号的幅值不发生改变；而当输入信号的频率变化时，输出信号的频率也相应发生改变，而且两者大小相等。
锁相放大实验报告
锁相放大实验预习报告物理072 陈焕07180217摘要：介绍了测量弱信号的一种实验仪器——锁相放大器，以及锁相放大器的基本工作原理，即利用相关检测原理；测量了利用锁相放大器测量弱信号时相关器的参数。
关键字：锁相放大器、相关检测、相关器的参数引言：测量微弱的变化时，先利用传感器将其转化为相应的电信号，然后对这些电信号进行放大，再记录和利用。
但有电信号十分微弱，而且在各种条件下的噪声和干扰很可能将这些微弱信号淹没，因此不能使用单纯的放大器。
解决这个问题的其中一种方法就是采用相关接收的原理，锁相放大器就是一种利用该原理的仪器。
锁相放大器的介绍：典型的锁相放大器由三部分组成：信号通道，参考通道，相关器。
a．信号通道：是相关器前的那一部分，包括低噪声前置放大器，输入电压器，各种功能的有源滤波器，主放大器等组成，作用是把微弱信号放大到足以推动相关器工作的电平，并兼有抑制和滤掉部分干扰和噪声。
b．参考通道：作用是产生与被测信号同步的参考信号输出相关器，主要是触发电路、相移电路、方波形成电路和驱动信号组成。
c．相关器：这是锁相放大器的核心部分，包括乘法器、低通滤波器和直流放大电路。
相关器的介绍：相关器由相敏检波器与低通滤波器组成，是锁相放大器的核心部件。
锁相放大器中的相关器，由一个开关式乘法器与低通滤波器组成。
sin()A A V V t ωϕ=+41(sin sin 3......)3B R R V t t ωωπ=++ 相乘电路采用开关电路，参考电路B V 可以认为是以频率R ω的单位幅度方波。
A V 为输入信号，表示为sin()A A V V t ωϕ=+，当R ωω=为信号，R ωω≠时为噪声或干扰。
,A B V V 之间的相位差ϕ可以由锁相放大器参考通道的相移电路调节，12A V V V =∙0000,1,2.....12121t t R C An R V V e R n π--∞-==-+∑ 式中：12100tan [(21)]]n R Q n R C ωω--+=-+当R ωω=时，0012cos A R V V R ϕπ=-上式表明： 1、 输出不仅与待测信号的幅度A V 有关，也与两信号的相位差ϕ有关。
锁相技术实验报告
计算机与信息技术学院锁相技术实验报告一、实验目的1、 熟悉由运算放大器构成移相电路的组成与工作原理。
2、 观测移相电路的功能及使用方法。
二、实验仪器或设备1、 锁相技术实验性2、 20MHz 双踪示波器3、 连接线三、设计原理1、 移相电路的工作原理U2=jwc R R 1+111U jwc jwRc U ⨯+=⨯ 22)(110)2()(1112wRC wRC U U arctgwRC wRC wRC jwRCjwRC U U +=-<+=+=其模为：π 2、 实验电路本次试验中，实际的RC 移相电路原理如下图所示：四、实验步骤1、将移相器，信号源模块的电源打开。
2、按高频DDS信号源模块的F-PS按键，使LED25亮，按F-UP键，用频率记观察DDSH-OUT的输出，使其输出频率为40K-50K。
3、用连接线将DDSH-OUT连至移相器模块的IN1测试点，用示波器观察移相器OUT1的波形，并对比DDSH-OUT的波形。
4、调节VR161，用示波器同时观察移相器IN1和OUT1的波形。
5、用连接线将相器模块的OUT1连至移相器模块的IN2测试点。
6、调节VR161或VR162，用示波器同时观察移相器IN1和OUT2的波形。
五、结果分析与总结总结：熟悉了由运算放大器构成移相电路的组成与工作原理。
观测了移相电路的功能及使用方法。
图一、DDSH-OUT的输出频率为14K的信号源。
图二、用示波器观察移相器IN1和OUT1的波形，分别为余弦和反余弦。
图三、用示波器观察移相器IN1和OU2的波形，分别为余弦和反正弦。
锁相放大实验 (2)
浙江师范大学实验报告实验名称锁相放大实验班级物理081班姓名王蓓学号08270112同组人翁先祥王聪叶品昭实验日期2010/10/19 室温气温锁相放大实验【摘要】弱信号的测量在当今物理实验中占着很大的地位。
其中锁相放大器是目前最常见的仪器，适用于对淹没在噪声背景中的正弦波或方波信号的检测。
通过本实验及相关知识的了解，了解相关检测原理，锁相放大器(LOOK-IN)的基本组成，掌握锁相放大器的正确使用方法及在检波上的应用。
【关键词】锁相放大器信噪比微小变化传感器放大信号噪声【正文】锁相放大器实际上是一个模拟的傅立叶变换器。
锁相放大器的输出是一个直流电压，正比于是输入信号中某一特定频率（参数输入频率）的信号幅值，而输入信号中的其他频率成分将不能对输出电压构成任何贡献。
这样我们可以利用参考信号把有用信号从待测信号中分离出来。
锁相放大器主要有三大部分组成：信号通道、参考通道、相关器。
如下图所示：信号通道包括低噪声前置放大器、有源滤波器、主放大器，它的作用是把微弱信号放大到足以推动乘法器的工作电平，并兼顾抑制噪声的功能。
参考通道是指从参考信号输入到乘法器输入之前的部分，它的作用是产生于被测信号同步的参考信号，通常参考通道输出的是与被测信号同步的对称方波，用以驱动乘法器工作。
锁相放大器的频率变换是通过乘法运算来进行的。
一般的乘法运算模拟电路，其线性程度和温度稳定性都存在问题。
所以在实际的锁相放大器中，采用开关元件进行同步检波，由此实现频率变换。
由开关元件所进行的同步检波电路，称作PSD （相敏检波器，Phase Sensitive Detector ），这是组成锁相放大器的心脏部分。
实际电路存在各种噪声会影响实验的精确度。
锁相放大器对于噪声的抑制能力，是由上图中低通滤波器（LPF ）的截止频率来确定的。
锁相放大器的基本原理是相关接收原理，在相关接收中，可以把两个信号的函数1()f t 和2()f t 的相关函数定义为：121()lim()()2TTT R f t f t dtT ττ-→∞=-⎰它是度量一个随机过程在时间t 和t τ-两时刻线性相关的统计参数，如果1()f t 和2()f t 完全没有关系，则相关函数将是一个常数。
锁相放大器报告
锁相放大器报告1. 引言锁相放大器（Lock-in Amplifier）是一种用于检测和放大微弱信号的仪器。
它的原理是利用参考信号与待测信号进行相位比较，并通过频率调制将待测信号转换成与参考信号频率相同的信号，从而实现信号的放大与解调。
锁相放大器在许多领域都有广泛的应用，例如光学测量、电子学实验、磁学、生物医学等。
本报告将重点介绍锁相放大器的原理、应用以及仪器的使用方法。
2. 原理锁相放大器的核心原理是相位敏感放大技术，它通过与参考信号进行相位比较，实现对待测信号的放大与解调。
具体原理可以分为以下几个步骤：1.信号混频：将待测信号与参考信号进行混频，产生一个电压与参考信号频率相同的交流信号。
2.低通滤波：对混频后的信号进行低通滤波，滤除高频噪声部分。
3.相位移动：通过改变参考信号的相位，实现对待测信号相位的调整。
相位调整后，待测信号与参考信号之间的相位差将被最小化。
4.放大器：对调整后的信号进行放大，增加信号的幅度。
5.解调器：将放大后的信号与参考信号进行相乘，得到待测信号的幅度信息。
锁相放大器将以上步骤组合在一起，能够对微弱信号进行高增益放大和高精度解调，从而提高信号的检测灵敏度和测量精度。
3. 应用锁相放大器在许多领域都有广泛的应用，下面将介绍几个典型的应用场景。
3.1 光学测量在光学测量中，锁相放大器常用于检测光能量、相位差、频率等参数。
例如在光学干涉仪中，通过锁相放大器可以对光的干涉信号进行放大和解调，从而实现对干涉信号的精确测量。
3.2 电子学实验锁相放大器在电子学实验中也有着广泛的应用，可以用于检测微弱信号、分析信号的谐波成分等。
例如在电阻、电容和电感测量中，锁相放大器可以消除噪声的影响，提高测量的精度。
3.3 生物医学在生物医学领域，锁相放大器被广泛应用于生物信号检测和分析。
例如在心电图检测中，锁相放大器可以提取出心电信号的有效部分，并抑制背景噪声干扰，从而实现对心电信号的准确分析和诊断。
锁相放大实验报告
锁相放大实验报告锁相放大实验报告摘要本实验利用锁相放大器对微弱信号中的噪声进行抑制并对其进行检测，了解相关检测原理，锁相放大器的基本组成；掌握锁相放大器的正确使用方法及在检波上的应用。
通过实验学会锁相放大器的使用，掌握利用锁相放大器来观察信号输入信号通道前后的幅值以及波形情况，获得相位角与电压、放大倍数与电压的关系，并且通过噪声的观察知道如何消除噪声。
关键词锁相放大器，通道，噪声带宽，信噪比正文锁相放大器己成为现代科学技术中必不可少的常备仪器。
国内72年南京大学首先从事这方面的研究工作，1974年研制成了第一台实验室样机，继后物理所等单位相继进行了这一方面的研究工作，1978年才有了工厂生产产品。
现在测量毫微伏量级的信号已是可能。
锁相放大器在涉及到微弱信号检测的各个领域都已得到了广泛的应用。
一、实验原理简析锁相放大器就是用来检测淹没在噪声中的微弱交流信号。
本质上，锁相放大器是一个具有任意窄带宽的滤波器，其频率调谐到信号的频率，排除掉大多数不需要的噪声而只允许被测量信号通过。
除了滤波，锁相放大器也能够提供增益，锁相放大器可以从噪声中提取比噪声小1000倍甚至10000倍的信号，锁相放大器的信噪改善比特别高它可用于测量交流信号的幅度和相位。
有极强的抑制干扰和噪声的能力，有极髙的灵敏度。
1.相关检测原理所谓相关就是指两个函数间有一定的关系，如果他们的乘积对时间求平均（积分）为零，则表明这两个函数不相关（彼此独立）；如不为零，则表明两者相关。
由于互相关检测抗干扰能力强，因此在微弱信号检测中大都是采用互相关检测原理。
如果）（ltf和）（2 tf为两个功率有限的信号，则可定义其相关函数为：TTldttftfTR）（）（2/llim21）（由于噪声的频率和相位都是随机量，它的偶尔出现可用长时间积分使它不影响信号的输出。
因而可以认为信号和噪声，噪声和噪声之间是互相独立，相关函数为零，通过推导，则：YTrsdttvtTR）（）（2/1 lim）（由此可知，对两个混有噪声的功率有限信号进行相乘和积分处理（即相关检测）后，可将信号从噪声中检出，噪声被抑制，不影响输出。
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锁相放大器实验报告【摘要】?随着科学技术的发展，微弱信号的检测越来越重要。
微弱信号检测是利用电子学、信息论、物理学和电子计算机的综合技术。
它是在认识噪声与信号的物理特性和相关性的基础上，把被噪声淹没的有用信号提取出来的一门新兴技术学科。
锁相放大器就是检测淹没在噪声中微弱信号的仪器。
它可用于测量交流信号的幅度和位相，有极强的抑制干扰和噪声的能力，极高的灵敏度，可检测毫微伏量级的微弱信号。
锁相放大器可以理解为用噪声频带压缩的方法，将微弱信号从噪声中提取出来。
本实验通过测量锁相放大器的工作参数和特性，掌握相关检测原理以及锁相放大器的正确使用方法。
【关键词】锁相放大器；微弱信号放大；PSD输出波形；谐波响应一实验原理1.1 噪声在物理学的许多测量中，常常遇到极微弱的信号。
这类信号检测的最终极限将取决于测量设备的噪声，这里所说的噪声是指干扰被测信号的随机涨落的电压或电流。
噪声的来源非常广泛复杂，有的来自测量时的周围环境，如50Hz市电的干扰，空间的各种电磁波，有的存在于测量仪器内部。
在电子设备中主要有三类噪声：热噪声、散粒噪声和1／f噪声，这些噪声都是由元器件内部电子运动的涨落现象引起的。
从理论上讲涨落现象永远存在，因此只能设法减少这些噪声，而不能完全消除。
1.2 相干检测及相敏检波器微弱信号检测的基础是被测信号在时间上具有前后相关性的特点。
相关反映了两个函数有一定的关系，如果两个函数的乘积对时间的积分不为零，则表明这两个函数相关。
相关按概念分为自相关和互相关，微弱信号检测中一般都采用抗干扰能力强的互相关检测。
设信号f1(t)为被检信号V s(t)和噪声V n(t)的叠加，f2(t)为与被检信号同步的参考信号V r(t)，二者的相关函数为：由于噪声V n(?)和参考信号V r(?)不相关，故R nr(?)=0，所以R12(?)=R sr(?)。
锁相放大器通过直接实现计算相关函数来实现从噪声中检测到被淹没信号。
锁相放大器的核心部分是相敏检波器(phase—sensitive detector,简称PSD)，也有称它为混频器(mixer)的，它实际上是一个乘法器。
加在信号输入端的信号经滤波器和调谐放大器后加到PSD 的一个输入端。
在参考输入端加一个与被测信号频率相同的正弦（或方波）信号，经触发整形和移相变成方波信号，加到PSD的另一个输入端。
若加在PSD 上的被测信号为u i ，加在PSD 上的方波参考信号u r幅度为1，若用傅里叶级数展开，则方波的表达式为()[]∑∞=++=0r r 12sin 121π4n t n n u ω, （n =0，1，2）。
(1)于是PSD 的输出信号为从式(2)可以看出，输出信号oPSD u 包含有下列各种频率分量：()[]()[] 3cos π2313 3cos π2313i r i i r i r i i r⎪⎩⎪⎨⎧++-+---；分量，分量ϕωωωωϕωωωωt U t U(3)…………在正常工作情况下，参考信号的基波频率与被测信号的频率是相等的，即?r ＝?i 。
这时PSD 的输出信号oPSD u 中含有直流成分cos π2i dc ϕU u =， (4)经低通滤波器（Low —Pass Filter ，简写为LPF ）后，PSD 输出信号中的交流成分被滤去，只有直流成分u dc 被输出，它的大小与输入信号和参考信号之间的位相差?有关。
当?＝0时，输出信号最大π2i dc U u = (5)可见，输出信号大小还和被测信号的幅值成正比。
由于参考通道有精密可调的移相器，不管参考信号与被测信号之间的位相差原来是多少，总可以调节移相器，使在PSD 输入端?＝0，从而输出达到最大值，经过校准一般让输出最大时代表输入信号的有效值。
当?＝??/2时，u dc =0。
由以上讨论可以看出，在被测信号中若混杂有相同频率而不同位相的干扰信号时，经过PSD ，会受到一定的抑制。
图1画出了?具有几个典型数值时的u i 、u r 和oPSD u 的波形。
从(3)式进一步可以看出，若输入信号为三次谐波，即出现了3?r ＝?i 的情况，这时3?r -?i 分量就是直流分量，其数值为i 12cos 3πU φ⨯(6)与?r ＝?i 的基波情况相比，除大小降低到1／3以外，其他情况一样。
同理，如果?I =(2n +1)?r ，则可得到相应的直流分量为ϕcos π2121i U n ⎪⎭⎫ ⎝⎛+。
(7)图1 ?为不同数值时的u i 、u r 、u oPSD 和u dc 波形u u i r oPSD (c) ?????(d) ????u u u i r oPSD u u u i r oPSD u u u i r oPSD uttt tttttt这表明被测信号中的奇次谐波成分在输出信号中仍占有一定比例，或者说，PSD-LPF 系统对奇次谐波的抑制能力有一定限度，图2画出了PSD 的谐波响应图。
因此，在实际的锁相放大器内，在信号通道中，还设置有高通滤波器、低通滤波器和调谐放大器，以便对混杂在被测信号内的干扰和噪声先进行一定的抑制，然后再输给PSD ，以加强整个锁相放大器对噪声和干扰的抑制能力。
1.3锁相放大器的基本工作原理锁相放大器是采用相干技术制成的微弱信号检测仪器，其基本结构由信号通道、参考通道和相敏检波器等三部分组成。
图3为锁相(1)信号通道待检测的微弱信号和噪声混合在一起输入低噪声前置放大器，经放大后进入前置滤波器，前置滤波器可以是低通、高通、带通或带阻滤波器，或者用这些滤波器的两种或两种以上的组合构成宽带或窄带滤波特性，用于防止在严重的噪声或干扰条件下使PSD 出现过载，滤波后的信号经过调谐交流放大器放大到PSD 所需电平后输图3 锁相放大器原理方框图图2 PSD 的谐波响应V or r r r r入PSD 。
(2)参考通道参考通道用于产生相干检测所需的和被测信号同步的参考信号。
参考通道首先把和被测信号同频率的任何一种波形的输入信号转换为占空比为1:1的方波形号，其频率和输入移相器的参考信号的频率f r 相同。
现代的锁相放大器还可以给出频率为2f r 的方波信号，主要用于微分测量中相移电路可以精密地调节相位?2，使PSD 中混频器的两个输入信号的相位差严格为零，获得最大的检波直流输出。
方波信号通过移相器改变其相位，使得PSD 输入的参考信号与被测信号同相位，即?=0。
锁相放大器的PSD 的直流输出信号一般要再经过滤波和直流放大，最后输出给测量仪表等。
1.4 锁相放大器的主要特征参量 (1)等效噪声带宽为了定量分析放大器抑制噪声的能力，我们先引入等效噪声带宽的概念。
如图4所示的最简单的RC 低通滤波器，它以复数表示的传输系数（即输出输入信号之比）为它的模为()Hω==& (8)其等效噪声带宽为()()2,211d d (Hz) 41N LPF B H f f RCRC ωω∞∞===+⎰⎰&(9)可见RC 低通滤波器的等效噪声带宽B 和时间常数RC 成反比。
显然,对于任何传输系数为()0()/1j H K RC ωω=+&的低通滤波器（K 0为实数），等效噪声带宽B 1/4RC 。
对于PSD ，考虑到在基波附近??f 的输入噪声都将在输出端产生噪声分量，故PSD 的基波等效噪声带宽应为RC 低通滤波器等效噪声带宽的2倍，即：?f N 1=2B=1/2RC 。
(10)对于白噪声，由于谐波响应使锁相放大器总的等效噪声带宽为：()T RC f RC n f N n No16π16π8π21121221202==∆⋅=⋅+=∆∑∞= (11)从抑制噪声的角度看，时间常数RC 越大越好。
但RC 越大，放大器反应速度也越慢，幅度变化较快的信号的测量将受到限制。
所以在锁相放大器中用减小带宽来抑制噪声是以牺牲响应速度为代价的。
在测量中应根据被测信号情况，选择适当的时间常数，而不能无限度地追求越大越好。
(2)信噪比改善信噪比改善是指系统输入端信噪比V si /V Ni 与输出信噪比V so /V No的比值，锁相放大器的信噪比改善常用输入信号的噪声带宽与PSD 的输出噪声带宽之比的平方根表示：so No NIR si Ni /S /V V V V ==(12)(3)动态储备动态储备=20lg(OVL/FS)(dB)是指比满刻度输入信号大这么多倍(以分贝为单位)输入噪声仍然能够被仪器抑制。
其中OVL 为最大过载电平，FS 为满刻度信号输入电平。
(4)动态范围输出动态范围=20lg(FS/MDS)(dB)是指在确定的灵敏度条件下满刻度输出时的输入信号大小与最小可分辨信号大小之比。
其中MDS 为最小可分辨信号电平。
(5)输入总动态范围输入总动态范围=20lg(OVL/MDS)(dB)是指在确定的灵敏度条件下，最大噪声信号大小与最小可分辨信号大小之比，它是评价仪器它们之间关系可以用图4表示。
二 实验仪器图5是ND-501型微弱信号检测实验综合装置的面板图，该装置图4 动态范围与动态储备把微弱信号检测技术的基本实验部件装在一个插件盒内，由一个能同时插四个插件盒的带电源的机箱，通过插入不同的实验部件盒组成不同类型的微弱信号检测仪器。
图5 ND-501型微弱信号检测实验综合装三实验内容3.1 相敏检波器PSD输出波形观察和电压测量按图7接线，置交流放大倍数为?1，直流放大倍数为?10，相关器低通滤波时间常数置1秒，调节宽带移相器的相移量，用示波器观察信号、参考信号及PSD的输出波形并分析它们之间的关系，测量相关器输出直流电压大小与信号、参考信号之间幅值及相位差的关系，用相位计测量?值大小，记录参考信号和输入信号的相位差分别为0?、90?、180?、270?时，PSD输出直流信号u dc在示波器上输出的波形。
与图1比较，分析相关器的原理。
图7 相关器PSD波形观测3.2 相关器的谐波响应的测量与观察将图7中宽带移相器的输入信号接至多功能信号源的“倍频?分频输出”，多功能信号源功能“选择”置“分频”，此时，参考信号的频率为信号频率的1/n次倍。
先置分频数为1，调节移相器的相移，使输出直流电压最大，记录输出直流电压的大小。
改变n的数值分别为2，3，4，5?，进行上述测量，根据测量结果画出相关器对谐波的响应图。
四数据处理和实验结果注：实验室图像显示的相位角与理论的相差180°，在这里给其纠正为理论值对应的图像。
（2）测量相关器输出直流电压大小与信号、参考信号之间幅值及相位差ψ的关系和相位差ψ表5 在不改变输入信号的幅值情况下记录直流电压udc（3）相关器的谐波响应的测量与观察n为偶数时，输出直流电压近于零，而n为奇数时，输出电压会有直流部分，并且随着n的增大，直流部分减小。