調(diào)制基準(zhǔn)信號(hào)可搜索到相位檢測(cè)的最大值

作者：時(shí)間：2012-03-07 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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鎖相(lock-in)放大器對(duì)信號(hào)幅度與相位的測(cè)量是一種有用的工具。數(shù)據(jù)采集卡可以對(duì)放大器的輸出信號(hào)作數(shù)字化，軟件可以計(jì)算幅度與相位。DSP或通用處理器也可以用來(lái)計(jì)算幅度與相位。本文中的電路在一個(gè)低價(jià)的鎖相放大器中集成了兩只Analog Devices公司的AD9954 DDS(直接數(shù)字綜合器)和AD630平衡調(diào)制器/解調(diào)器(圖1)。

　　一只AD9954產(chǎn)生一個(gè)基準(zhǔn)信號(hào)，以及針對(duì)目標(biāo)的測(cè)量信號(hào)。然后AD630調(diào)制這個(gè)基準(zhǔn)信號(hào)與目標(biāo)信號(hào)。低通濾波器消除從信號(hào)調(diào)制計(jì)算而來(lái)的2t分量。不過(guò)，當(dāng)AD630調(diào)制器功能工作在高于50 kHz頻率時(shí)，AD630的輸出波形會(huì)產(chǎn)生一個(gè)測(cè)量誤差，從而在相位測(cè)量中有一個(gè)信號(hào)分析誤差。

　　當(dāng)基準(zhǔn)信號(hào)和測(cè)量信號(hào)為同相時(shí)，調(diào)制結(jié)果為最大值。最大值搜索方法可提高AD630調(diào)制功能的工作頻率。通過(guò)一個(gè)流程圖，可以控制兩只AD9954，去生成基準(zhǔn)信號(hào)和目標(biāo)信號(hào)(圖2)。然后，AD630調(diào)制兩個(gè)信號(hào)，對(duì)結(jié)果做數(shù)字化，并將它們保存在寄存器內(nèi)。接下來(lái)，對(duì)基準(zhǔn)信號(hào)移相，重復(fù)上述步驟，直到電路掃過(guò)所有可能的相位差。

　　然后，在數(shù)據(jù)集搜索最大值。當(dāng)調(diào)制不同相位信號(hào)時(shí)，基準(zhǔn)信號(hào)的相移指示著目標(biāo)信號(hào)的相移。表1是基準(zhǔn)信號(hào)與目標(biāo)信號(hào)之間30°相移時(shí)的真實(shí)情況。在50 kHz時(shí)，鎖相計(jì)算的誤差為19%，大于10 kHz時(shí)5%的相移值。這些結(jié)果表明峰值性能出現(xiàn)在高頻處。使用搜索結(jié)果，可以將10 kHz精度提高到3%，50 kHz精度提高到7%。