锁相放大器测试结构和方法技术

本发明专利技术涉及一种锁相放大器测试结构，其测试信号发生装置包括：信号源模块，用于产生纯信号；噪声模块，用于产生噪声；加法电路，两个输入端分别连接所述信号源模块和噪声模块，用于将纯信号和噪声叠加获得测试信号以输入所述锁相放大器；其中，信号源模块与加法电路连接的支路上设有第一开关，噪声模块与加法电路连接的支路上设有第二开关。上述测试结构通过控制开关，能使得测试信号为纯噪声或者混叠信号，这样在不同的噪声频带范围及幅值范围内对锁相放大器的抗噪声能力进行测试，得到频率很接近的参考信号的噪声分布情况，同时对锁相放大器其他参数的测量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及放大器测试
，特别是涉及一种锁相放大器测试结构和方法。
技术介绍
随着信息时代的发展，许多科研信息需要检测的手段获取。而需要的检测的信号非常微弱的时候，常常会被淹没在噪声中，普通的信号处理方法不足以提取微弱的信号。在微弱信号的检测系统中，通常采用相干检测技术的锁相放大器来测量，一般的测试方法使用斩波器进行调制测量，然而斩波器无法灵活的模拟多种频段及宽范围幅值的噪声信号，对锁相放大器的性能调试测试具有很大的局限性。
技术实现思路
基于此，有必要针对调试的频段及幅值范围较窄，对锁相放大器的调试局限性大问题，提供一种锁相放大器测试结构和方法。一种锁相放大器测试结构，包括锁相放大器和对锁相放大器参数进行测试的测试信号发生装置和参考信号发生装置，所述测试信号发生装置与锁相放大器的信号输入端连接，所述参考信号发生装置与锁相放大器的参考信号端连接，其特征在于，所述测试信号发生装置包括：信号源模块，用于产生纯信号；噪声模块，用于产生噪声；加法电路，两个输入端分别连接所述信号源模块和噪声模块，用于将所述纯信号和噪声叠加获得测试信号以输入所述锁相放大器；其中，所述信号源模块与加法电路连接的支路上设有第一开关，所述噪声模块与加法电路连接的支路上设有第二开关。在其中一个实施例中，信号源模块产生的纯信号幅度和频率可调。在其中一个实施例中，信号源模块包括第一可调电阻、第二可调电阻、第一正弦波产生电路以及第一运算放大器，所述第一可调电阻与第一正弦波产生电路的输入端连接，所述第二可调电阻与第一正弦波产生电路的输出端连接，所述第二可调电阻与所述第一运算放大器的正极输入端连接。在其中一个实施例中，噪声模块产生的噪声信号幅度和频率可调。在其中一个实施例中，噪声模块包括第三可调电阻、第四可调电阻、第二正弦波产生电路以及第二运算放大器，所述的第三可调电阻与第二正弦波产生电路的输入端连接，所述第四可调电阻与第二正弦波产生电路的输出端连接，所述的第四可调电阻与所述第二运算放大器的正极输入端连接。在其中一个实施例中，第一开关为单刀双掷开关，其中单刀双掷开关的固定端与加法电路的输入端连接，两个选择端其中一个连接信号源模块的输出端、另一个接地。在其中一个实施例中，第二开关为单刀双掷开关，其中单刀双掷开关的固定端与加法电路的输入端连接，两个选择端其中一个连接噪声模块的输出端、另一个接地。在其中一个实施例中，加法电路包括第三运算放大器、第四运算放大器，第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第五电阻，所述的第一电阻的选择端一端连接所述的第一开关，另一端连接所述的第三运算放大器的正极输入端，所述的第二电阻的选择端一端连接所述的第二开关，另一端连接所述的第三运算放大器的正极输入端，所述的第三电阻的选择端一端与第三运算放大器的负极输入端连接，另一端接地，所述的第四电阻的选择端一端与第三运算放大器的正极输入端连接，另一端接地，所述的第五电阻与所述的第三运算放大器并联连接，所述的第四运算放大器与第三运算放大器的输出端连接。一种锁相放大器的测试方法，包括：控制第一开关断开所在支路、第二开关连通所在支路，使测试信号发生装置输出的测试信号为纯噪声；在纯噪声模式下，获取锁相放大器中的后置滤波器的修正参数，并根据所述修正参数对后置滤波器进行修正；控制第一开关连通所在支路、第二开关连通所在支路，使测试信号发生装置输出的测试信号为纯信号和噪声的混叠信号；测试锁相放大器的参数。在其中一个实施例中，在纯噪声模式下，获取锁相放大器中的后置滤波器的修正参数的步骤包括：将噪声的幅值设为200毫伏；关闭锁相放大器的后置滤波器，在固定的时间常数下，在5千赫兹～15千赫兹的范围内改变噪声频率，并使用数字万用表测量输出信号的幅值和频率，获取多个输出信号的幅值和频率；改变时间常数，重复上述步骤获取多个输出信号的幅值和频率；根据不同时间常数下的多个输出信号的幅值和频率，计算后置滤波器的修正参数。上述锁相放大器测试结构和方法，纯信号与噪声信号经过第一开关和第二开关选择以后，再通过加法电路将纯信号与噪声信号叠加，将输出的叠加信号输入至锁相放大器中进行测试。通过控制开关，能使得测试信号为纯噪声或者混叠信号，这样在不同的噪声频带范围及幅值范围内对锁相放大器的抗噪声能力进行测试，得到频率很接近的参考信号的噪声分布情况，同时对锁相放大器其他参数的测量。附图说明图1为一实施例中锁相放大器测试结构的结构框图；图2为一实施例中锁相放大器测试结构中测试信号发生装置结构框图；图3为一实施例中锁相放大器测试结构中测试信号发生装置的电路图；图4为一实施例中锁相放大器的测试方法的流程示意图；图5为一实施例中纯噪音模式下获取锁相放大器中的后置滤波器的修正参数的步骤的流程示意图。具体实施方式为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。图1为一实施例中锁相放大器测试结构的结构框图。包括锁相放大器300、对锁相放大器参数进行测试的测试信号发生装置100和参考信号发生装置200。测试信号发生装置100与锁相放大器300的信号输入端连接，所述参考信号发生装置200与锁相放大器300的参考信号端连接。原始信号经过锁相放大器300的调试以后得到输出信号。锁相放大器通常是用来检测微弱信号，一般采用斩波系统将被测信号调制成具有前后相关性的周期信号。锁相放大器输入的是交流信号，输出的是直流信号，输入输出成比例，比例系数为锁相放大器的总增益。最后检测的是与输入信号幅值成正比的信号。调试测试常用的方法是使用斩波器进行调制测量，但斩波器无法灵活的模拟多种频段及宽范围幅值的噪声信号，对锁相放大器的性能调试测试具有很大的局限性。图2为一实施例中锁相放大器测试结构中测试信号发生装置100的结构框图。测试信号发生装置100包括了信号源模块120、噪声模块140和加法电路160。测试信号发生装置100用于产生测试信号。其中信号源模块120用于产生纯信号。噪声模块140用于产生噪声信号。加法电路160的两个输入端分别连接所述信号源模块120和噪声模块140，用于将所述纯信号和噪声叠加获得测试信号以输入所述锁相放大器。上述锁相放大器测试结构，纯信号与噪声信号经过第一开关和第二开关选择以后，再通过加法电路将纯信号与噪声信号叠加，将输出的叠加信号输入至锁相放大器中进行测试。通过控制开关，能使得测试信号为纯噪声或者混叠信号，这样能在不同的噪声频带范围及幅值范围内对锁相放大器的抗噪声能力进行测试，实现能宽范围调试噪声信号频段和幅值。在其中一个实施例中，信号源模块产生的纯信号幅度和频率可调。例如可以通过可调电阻来实现，输出设定的信号频率，然后经衰减器进行信号衰减，使原始信号达到设定的幅值。具体地，如图3所示，信号源模块120包括第一可调电阻R1、第二可调电阻R2、第一正弦波产生电路122以及第一运算放大器124，所述第一可调电阻R1与第一正弦波产生电路122的输入端连接，所述第二可调电阻R2与第一正弦波产生电路122的输出端连接，所述第二可调电阻R2与所述第一运算放大器124的正极输入端连接。正弦波产生电路输出预设频率的信号。其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锁相放大器测试结构，包括锁相放大器和对锁相放大器参数进行测试的测试信号发生装置和参考信号发生装置，所述测试信号发生装置与锁相放大器的信号输入端连接，所述参考信号发生装置与锁相放大器的参考信号端连接，其特征在于，所述测试信号发生装置包括：信号源模块，用于产生纯信号；噪声模块，用于产生噪声；加法电路，两个输入端分别连接所述信号源模块和噪声模块，用于将所述纯信号和噪声叠加获得测试信号以输入所述锁相放大器；其中，所述信号源模块与加法电路连接的支路上设有第一开关，所述噪声模块与加法电路连接的支路上设有第二开关。

【技术特征摘要】
1.一种锁相放大器测试结构，包括锁相放大器和对锁相放大器参数进行测试的测试信号发生装置和参考信号发生装置，所述测试信号发生装置与锁相放大器的信号输入端连接，所述参考信号发生装置与锁相放大器的参考信号端连接，其特征在于，所述测试信号发生装置包括：信号源模块，用于产生纯信号；噪声模块，用于产生噪声；加法电路，两个输入端分别连接所述信号源模块和噪声模块，用于将所述纯信号和噪声叠加获得测试信号以输入所述锁相放大器；其中，所述信号源模块与加法电路连接的支路上设有第一开关，所述噪声模块与加法电路连接的支路上设有第二开关。2.根据权利要求1所述的锁相放大器测试结构，其特征在于，所述信号源模块产生的纯信号幅度和频率可调。3.根据权利要求2所述的锁相放大器测试结构，其特征在于，所述信号源模块包括第一可调电阻、第二可调电阻、第一正弦波产生电路以及第一运算放大器，所述第一可调电阻与第一正弦波产生电路的输入端连接，所述第二可调电阻与第一正弦波产生电路的输出端连接，所述第二可调电阻与所述第一运算放大器的正极输入端连接。4.根据权利要求1所述的锁相放大器测试结构，其特征在于，所述噪声模块产生的噪声信号幅度和频率可调。5.根据权利要求4所述的锁相放大器测试结构，其特征在于，所述噪声模块包括第三可调电阻、第四可调电阻、第二正弦波产生电路以及第二运算放大器，所述的第三可调电阻与第二正弦波产生电路的输入端连接，所述第四可调电阻与第二正弦波产生电路的输出端连接，所述的第四可调电阻与所述第二运算放大器的正极输入端连接。6.根据权利要求1所述的锁相放大器测试结构，其特征在于，所述第一开关为单刀双掷开关，其中单刀双掷开关的固定端与加法电路的输入端连接，两个选择端其中一个连接信号源模块的输出端、另一个接地。7.根据权利要求1所述的锁相放大器测试结构，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓仕发，潘奕，李辰，丁庆，
申请(专利权)人：深圳市太赫兹科技创新研究院，深圳市太赫兹系统设备有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44