摘要：对于淹没在强噪声背景中的微弱信号，传统的检测方法是采用窄带滤波法， 但是因为滤波器的不稳定性，频带的宽度不能太窄，所以不能满足更高的滤波要 求。本篇论文介绍的锁定放大器可以很好的解决这一问题。锁定放大器主要由参 考信号通道、相敏检测器 PSD 等组成，它利用相关性原理，将同频、同相的参 考信号与输入信号进行相关运算，得到与输入信号振幅成比例的直流电压。应用 这个原理，在原理上可以构成具有无限大 Q 值的滤波器，弥补了传统方法的不 足。微弱信号检测是发展高新技术、探索及发现新的自然规律的重要手段，锁定 放大器可有效地实现对微弱信号的检测，具有一定的推广应用价值。65434

毕业论文关键词：微弱信号检测，锁定放大器，PSD

Abstract: The traditional method to detect the weak signal which submerged in strong noise is using the narrow band filter. Because of the instability of the band filter with too  narrow  band.  The  narrow  band  filter  cannot  meet  the  higher   requirements of the filtering. The Lock-in amplifier can solve this problem very well. The Lock-in amplifier consists of the PSD, reference signal channel and other components. By using the correlation principle, correlation operation of the input signal and the reference signal with same frequency and phase is made, and a DC voltage with amplitude proportional to the input signal is achieved. A high Q value filter can be constituted by application of this principle theoretically. The method can make up for the deficiency of the traditional method. The weak signal detection is the important mean to develop the high and new technology, discover the new law of nature. The Lock-in amplifier can effectively realize the weak signal detection and it has some application value.

Keywords: weak signal detection, The Lock-in amplifier, PSD

目 录

1 绪论 4

1.1 背景说明 4

1.2 选题依据 4

1.3 本文的设计任务 5

2 锁定放大器的工作原理 5

3 系统设计 7

3.1 总体设计 7

3.2 硬件设计 7

3.2.1 参考信号电路设计 7

3.2.2 信号通道设计 9

3.2.3 PSD 设计 11

4 系统测试 14

结论 16

参考文献 17

致谢 18

附录 A 信号通道电路设计图 19

附录 B 参考信号电路设计图 20

附录 C PSD 电路设计图 21

1.绪论

1.1 背景说明

微弱信号广泛的存在于宏观和微观世界中，越来越多的微弱信号需要被检测 测量，而现有的传统的微弱信号检测技术已经不能满足需要。1962 年，美国 EG&G PARC(SIGNAL RECOVERY 公司的前身) 发明了世界上第一台锁定放大器 (Lock-in Amplifier，简称 LIA)。这一发明使微弱信号检测技术迈向新的一层阶梯， 它极大地推动了基础科学和工程技术的发展。目前，微弱信号检测方法和设备的 不断进步，已经在很多科学技术和生活领域中得到广泛的应用，未来科学研究不 仅对微弱信号检测技术提出更高的要求，同时新的科学技术发展反过来促进了微 弱信号检测新原理和新方法的诞生。