A digital phase-locked amplifier belongs to the technical field of signal detection and amplification equipment. The invention solves the problems of the existing phase-locked amplifier, such as huge volume, high cost, and susceptibility to environmental noise interference. The method uses a two-stage operational amplifier to amplify the measured signal, then converts the analog signal into digital signal through an analog-to-digital converter and sends it to an ARM microprocessor, performs phase-locked amplification related operation with the reference signal, calculates the amplitude and phase difference of the measured signal after FIR low-pass filter, and outputs the calculation results with digital or analog quantities. The invention miniaturizes and modularizes the traditional digital lock-in amplifier, and the digital lock-in amplifier can be used alone or embedded in any measurement system in the form of a module, which has the characteristics of wide application range and convenient use. In addition, the digital phase-locked amplifier of the invention has the characteristics of low power consumption, small volume and low cost.
【技术实现步骤摘要】
一种数字锁相放大器
本专利技术涉及一种数字锁相放大器,属于信号探测放大设备
技术介绍
锁相放大器,其主要功能是用来检测和测量微弱信号,待测的微弱信号通常隐藏在复杂环境噪声中,并且其幅值与噪声相比要小得多。锁相放大器是利用相敏检测技术,能够识别出与参考信号同频的被测信号,消除与参考信号不同频率的噪声信号的干扰,从而可以将待测信号从噪声中提取出来。锁相放大器按照实现方法不同可分为模拟型和数字型两种,其中模拟锁相放大器的研究开展的最早,虽然传统的模拟锁相放大器速度快,但是模拟锁相放大器容易受环境噪声干扰,对参考信号和待测信号的相位差要求较高,通常要求待测信号与参考信号的相位差为零。而传统的基于DSP处理器的数字锁相放大器,虽然精度高,但技术复杂,价格昂贵,体积较大,功耗较高,不能够满足小型测量系统的应用。因此,提供一种具有功能灵活、运算速度快、处理能力强、实时性好、小型化,并且可以以模块的形式嵌入到测量系统当中的锁相放大器是十分必要的。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有锁相放大器体积庞大、成本高、易受环境噪声干扰等问题。提出了一种新型的数字锁相放大器。本专利技术的技术方案:一种数字锁相放大器,包括模拟信号输入端口、放大及滤波电路、加法电路、参考电压电路、模数转换电路、ARM微处理器、参考信号输入端口、外部驱动电路和外部通讯接口电路,模拟信号输入端口与放大及滤波电路的输入端连接,放大及滤波电路的输出端与加法电路的输入端连接,加法电路的输出端与模数转换电路的输入端连接,模数转换电路的输出端与ARM微处理器的输入端连接,参考信号输入端口与ARM微处理器的输入 ...
【技术保护点】
1.一种数字锁相放大器,其特征在于:包括模拟信号输入端口(1)、放大及滤波电路(2)、加法电路(3)、参考电压电路(4)、模数转换电路(5)、ARM微处理器(6)、参考信号输入端口(7)、外部驱动电路(8)和外部通讯接口电路(9),模拟信号输入端口(1)与放大及滤波电路(2)的输入端连接,放大及滤波电路(2)的输出端与加法电路(3)的输入端连接,加法电路(3)的输出端与模数转换电路(5)的输入端连接,模数转换电路(5)的输出端与ARM微处理器(6)的输入端连接,参考信号输入端口(7)与ARM微处理器的输入端连接,参考电压电路(4)的输出端与模数转换电路(5)的输入端连接,参考电压电路(4)的输出端与ARM微处理器(6)的输入端连接,ARM微处理器(6)的输出端与外部驱动电路(8)的输入端连接,ARM微处理器(6)的输出端与外部通讯接口电路(9)的输入端连接。
【技术特征摘要】
1.一种数字锁相放大器,其特征在于:包括模拟信号输入端口(1)、放大及滤波电路(2)、加法电路(3)、参考电压电路(4)、模数转换电路(5)、ARM微处理器(6)、参考信号输入端口(7)、外部驱动电路(8)和外部通讯接口电路(9),模拟信号输入端口(1)与放大及滤波电路(2)的输入端连接,放大及滤波电路(2)的输出端与加法电路(3)的输入端连接,加法电路(3)的输出端与模数转换电路(5)的输入端连接,模数转换电路(5)的输出端与ARM微处理器(6)的输入端连接,参考信号输入端口(7)与ARM微处理器的输入端连接,参考电压电路(4)的输出端与模数转换电路(5)的输入端连接,参考电压电路(4)的输出端与ARM微处理器(6)的输入端连接,ARM微处理器(6)的输出端与外部驱动电路(8)的输入端连接,ARM微处理器(6)的输出端与外部通讯接口电路(9)的输入端连接。2.根据权利要求1所述的一种数字锁相放大器,其特征在于:所述的模拟信号输入端口(1)还与校准继电器连接,校准继电器由三极管S8550驱动,三极管S8550由ARM微处理器(6)控制,ARM微处理器(6)通过三极管S8550控制校准继电器实现模拟信号通道的通或断,当模拟信号通道断开时,将模拟信号输入端口(1)短接到地;当模拟信号通道接通时,检测信号通过校准继电器和模拟信号输入端口(1)输入到放大及滤波电路(2)中。3.根据权利要求1所述的一种数字锁相放大器,其特征在于:所述的放大及滤波电路(2)包括第一级放大器和第二级放大器,第一级放大器包括第一个放大器、电阻R9和电容C12,电阻R9和电容C12并联后与第一个放大器连接,第一个放大器的放大倍数由电阻R14和电阻R11控制;第二级放大器包括电阻R12和第二个放大器,第二个放大器的放大倍数由电阻R17和滑动变阻器R13控制;第一级放大器与第二级放大器耦合电容C10连接;第一级放大器和第二级放大器均由正负5V电源供电,并且电源引脚均连接去耦电容;第一级放大器的输入端与模拟信号输入端口(1)连接;第一级放大器的输出端与耦合电容C10的一端...
【专利技术属性】
技术研发人员:杜西亮,胡媛元,樊希壮,
申请(专利权)人:黑龙江大学,
类型:发明
国别省市:黑龙江,23
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