调制基准信号可搜索到相位检测的最大值

 

　　锁相(lock-in)放大器对信号幅度与相位的测量是一种有用的工具。数据采集卡可以对放大器的输出信号作数字化，软件可以计算幅度与相位。DSP或通用处理器也可以用来计算幅度与相位。本文中的电路在一个低价的锁相放大器中集成了两只Analog Devices公司的AD9954 DDS(直接数字综合器)和AD630平衡调制器/解调器(图1)。

　　

 

　　一只AD9954产生一个基准信号，以及针对目标的测量信号。然后AD630调制这个基准信号与目标信号。低通滤波器消除从信号调制计算而来的2t分量。不过，当AD630调制器功能工作在高于50 kHz频率时，AD630的输出波形会产生一个测量误差，从而在相位测量中有一个信号分析误差。

　　

 

　　当基准信号和测量信号为同相时，调制结果为最大值。最大值搜索方法可提高AD630调制功能的工作频率。通过一个流程图，可以控制两只AD9954，去生成基准信号和目标信号(图2)。然后，AD630调制两个信号，对结果做数字化，并将它们保存在寄存器内。接下来，对基准信号移相，重复上述步骤，直到电路扫过所有可能的相位差。

　　

 

　　然后，在数据集搜索最大值。当调制不同相位信号时，基准信号的相移指示着目标信号的相移。表1是基准信号与目标信号之间30°相移时的真实情况。在50 kHz时，锁相计算的误差为19%，大于10 kHz时5%的相移值。这些结果表明峰值性能出现在高频处。使用搜索结果，可以将10 kHz精度提高到3%，50 kHz精度提高到7%。