一種基于開關電容技術的鎖定放大器設計
利用開關電容實現(xiàn)相關算法的電路如圖5所示。開關控制信號由信號源輸出的方波信號提供,用CD4052兩片模擬開關來控制開關電容和積分電容充放電,A2是第一級BPF電路,U0接入后續(xù)電路。

3 數(shù)據(jù)分析
測量用的微弱信號通過電阻分壓獲得。在電路調試中選擇電容C1、C2的值均為0.1 μF,開關控制信號的頻率為1 kHz,輸入的電流為微安級,電路的輸入輸出關系如圖6所示。圖6(a)表示直流測量數(shù)據(jù),圖6(b)表示交流測量數(shù)據(jù)(電容為O.1μF,控制信號和輸入信號的頻率均為1 kHz,控制信號是方波信號,輸入信號是正弦信號)。

由圖6可知,電路的線性度較好,說明本方法是可行的。改變開關電容和積分電容的大小,會改變電路靈敏度的大小,但不會改變線性度和穩(wěn)定性。該電路結構簡單,在降低噪聲的同時,可以將微弱信號放大很多倍,并變成與其對應的直流信號,便于采集和顯示。積分器輸出電壓不能太大,否則波形易失真,會引起測量誤差。為了便于后續(xù)處理,通過改變BPF的級數(shù)和放大倍數(shù)以增加整體電路的放大倍數(shù),從而能夠測量更小的微弱信號。
4 結論
本文利用開關電容和積分器相結合實現(xiàn)了鎖定放大器的功能。該電路結構簡單,線性度和穩(wěn)定性較好。不但可以降低噪聲,而且將微弱信號放大很多倍,并變成與其對應的直流信號,以便采集和顯示。對于皮安級電流,采用本相關器,可以使輸出電壓達到微伏級,通過BPF后可以達到伏特級。


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