一种直流放大器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种直流放大器，包括前置调理电路和锁定放大器,所述前置调理电路包括依次连接的调制信号产生电路、调制电路和前置放大电路，所述锁定放大器包括依次连接的频率合成器、混频器、带通滤波器、相敏检测器、低通滤波器和直流放大器，所述频率合成器的输出端同时与移相器的输入端相连接，所述移相器的输出端与所述相敏检测器的输入端相连接。本实用新型专利技术所提供的一种直流放大器，通过将调制或斩波技术和锁定放大检测技术相结合，可以避免电路低频噪声和检测干扰，将信号以更高的信噪比解调出来，并避免通过带通滤波器的信号频率的漂移和变化，性能优良，可以用于微伏级直流电压信号的检测。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种直流放大器，属于微弱直流信号检测领域。
技术介绍
在所有需要微弱信号检测的领域中，各种微弱的物理量信号都需要先转换成电压或电流信号之后再进行放大、并进行信号检测处理。由各种微弱物理量信号转换得到的电信号多数是微弱的直流或低频信号。直接放大直流或慢变信号会受到诸多直流误差的影响，特别是直流放大器失调电压的影响。为了减小各种误差对微弱直流电压信号检测的影响，首先将直流信号调制到某一频率处变成交流信号。而且交流信号的频率不能太低，因为噪声的功率谱密度与频率成反比关系，所以过低的频率会使微弱的交流信号完全淹没在噪声中。目前，调制和斩波技术被广泛应用于低频的弱信号的检测中。调制的主要目的是用来消除电路的低频噪声和低频漂移，这种通过把慢变信号或直流信号调制成交流信号的检测方法可以减小检测干扰和误差，而且这种直流调制检测原理被应用在很多微弱物理量信号的检测中。锁定放大器自问世以来，在微弱信号检测方面显示出优秀的性能，在科学研究的各个领域得到了广泛的应用，推动物理、化学、生物医学、地震、海洋等行业的发展。锁定放大器是一个以互相关锁定接收原理为核心，通过低通滤波实现的微弱信号检测仪，它能将微弱交流信号的幅值、相位信息从强噪声背景中提取出来。相敏检测器是锁定放大器的核心器件。调制后的信号只要使用一般的解调就可以恢复出信号，但是通过使用同频参考信号进行同步解调的方式能将噪声更彻底的抑制，从而将信号输出信噪比提高。信号的相敏检波就是通过这种同步解调的方式实现的。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种可以避免电路低频噪声和检测干扰，将信号以更高的信噪比解调出来，并避免通过带通滤波器的信号频率的漂移和变化的直流放大器。为解决以上技术问题，本技术采用的技术方案是:一种直流放大器，包括前置调理电路和锁定放大器，所述前置调理电路包括依次连接的调制信号产生电路、调制电路和前置放大电路，所述锁定放大器包括依次连接的频率合成器、混频器、带通滤波器、相敏检测器、低通滤波器和直流放大器，所述频率合成器的输出端同时与移相器的输入端相连接，所述移相器的输出端与所述相敏检测器的输入端相连接。带通滤波器输出的信号和移相器输出的参考信号一起输入到相敏检测器进行相敏检测和低通滤波，最后经直流放大器实现对信号幅度的测量。所述前置放大电路包括高精度仪表放大器AD620芯片，对斩波后的交流信号进行放大处理。所述调制信号产生电路包括集成运放电路。调制信号产生电路产生相位相反的两路方波控制信号，采用集成运放电路实现方波信号的产生，集成运放作为高增益放大器，只要加入适当的反馈网络，利用正反馈原理，使其满足振荡条件就可以组成各种波形振荡电路。所述调制电路包括ADG711四通道互补对称型集成模拟开关。微弱直流信号经过调制开关的换流在电阻上产生方向相反的电压，进而在负载上形成方波信号，实现调制电路。所述频率合成器的电路中包括晶体振荡器，所述晶体振荡器与一个闭环回路组成的锁相环相连接。所述闭环回路包括依次环状连接的鉴相器、积分器、放大器、压控振荡器、乘法器、低通滤波器，所述晶体振荡器与所述乘法器相连接。频率合成器产生的高稳定度的fdPh+fo两种频率输出，^经移相用作相敏检测器的参考信号;h+fo送给混频器，与频率为fo的待测信号进行混频。混频器输出的差频项及和频项经中心频率为^的带通滤波器后，输出频率为A的中频信号，其幅度正比于被测信号幅度。本技术的有益效果在于:1.采用前置调理电路，利用斩波技术，将微弱直流信号调制成交流信号，实现了避免各种直流误差和检测干扰；2.采用锁定放大器，实现了将信号以更高的信噪比解调出来；调制技术通常只能消除来自测量仪器内部的失调与部分干扰，对于外部干扰这种方法不能很好的解决，只要待测信号与参考信号同频，就可以通过信号的锁定放大技术检测，即锁定放大器不但能很好的解决来自检测系统外部的干扰，也能同时消除来自仪器内部的噪声；3.采用频率合成器，实现了避免通过带通滤波器的信号频率的漂移和变化;频率合成器将被测信号首先变频到一个固定的中频，然后进行带通滤波和相敏检测，这样可以避免当调制频率或斩波频率发生变化时，通过带通滤波器的信号频率的漂移和变化。因此，本技术所提供的一种直流放大器，通过将调制或斩波技术和锁定放大检测技术相结合，可以避免电路低频噪声和检测干扰，将信号以更高的信噪比解调出来，并避免通过带通滤波器的信号频率的漂移和变化，性能优良，可以用于微伏级直流电压信号的检测。【附图说明】图1为本技术的检测系统方框图；图2为本技术的前置调理电路；图3为本技术的调制电路原理图；图4为本技术的锁定放大器结构框图；图5为本技术的频率合成器结构框图。【具体实施方式】下面结合附图对本技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本技术的技术方案，而不能以此来限制本技术的保护范围。如图1所示的一种直流放大器，包括前置调理电路和锁定放大器，被测微弱直流信号经前置调理电路实现直流信号到交流信号的变换，经锁定放大器的锁定放大检测得到输出的放大直流信号。直流放大器的前置调理电路如图2所示，前置调理电路包括依次连接的调制信号产生电路、调制电路和前置放大电路。在各种直流调制技术中，应用最广泛的就是通过场效应管的开关特性来作为调制器。通过一定频率的控制信号控制场效应管的通断，以达到调制直流信号的目的。如图3所示，调制电路采用DC-AC调制变换原理，电路采用单相逆变原理来得到带补偿性质的方波信号。电路中有四个模拟互补型串并联开关调制元件VT^VTs、VT3、VT4，这四个开关分成两组成对导通。当VT1、VT4导通，VT2、VT3断开时，直流电压信号Vi通过开关VT^ VT4将电流送到负载R上，形成左边为正、右边为负的输出电压να;而当开关VT2、VT3导通，而VT^ VT4关断时，电路实现换流，从而使负载上的电流反相。这两对开关管轮流切换导通，则负载上便可得到由直流信号到交流电压的变换，且输出电压的幅度等于输入的直流电压的幅度。控制两对开关管切换和导通频率，即控制信号的频率，就可以调节输出交流信号的频率，即控制信号的频率，就可以调节输出交流信号的频率，改变直流电压的大小就可以调节输出的交流电压信号的幅值。锁定放大器结构如图4所示，把频率为fo的参考信号r(t)输入到频率合成器，由频率合成器产生高稳定度的fdPh+fo两种频率输出。其中用作相敏检测器的参考信号;f#fo送给混频器，与频率为fo的待测信号进行混频。混频器实际上也是一个乘法器，产生两路输入的差频项f i及和频项f i+2f ο，再经中心频率为fi的带通滤波器后，输出频率为fi的中频信号，其幅度正比于被测信号幅度。之后经过相敏检测器的相敏检测、低通滤波及直流放大，实现对信号幅度的测量。频率合成器结构如图5所示，它的功能是产生高稳定度的中频6和混频所需要的频率f1+fQ。频率合成器内部有一个频率为^的晶体振荡器，其频率稳定性很高，再利用锁相环合成，当锁相环处于锁定状态时，结构图中的左边的闭环回路组成锁相环。以上所述仅是本技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本技术技术原理的前提下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流放大器，其特征在于：包括前置调理电路和锁定放大器,所述前置调理电路包括依次连接的调制信号产生电路、调制电路和前置放大电路，所述锁定放大器包括依次连接的频率合成器、混频器、带通滤波器、相敏检测器、低通滤波器和直流放大器，所述频率合成器的输出端同时与移相器的输入端相连接，所述移相器的输出端与所述相敏检测器的输入端相连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：行鸿彦，闫岩，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32