[发明专利]用于探测太赫兹脉冲信号的锁相放大电路

说明书

技术领域

本发明涉及微弱信号检测技术领域，特别是一种高集成度的锁相放大CD552-R3电路。

背景技术

在现代科学研究中，随着科学技术的纵深发展，微弱信号的检测技术变得越来越重要，已成为当今测量技术中一门综合性的前沿课题，运用微弱信号检测技术可以测量如微弱电信号、光信号、磁信号等利用传统方法不能测量的微小物理量。因此，微弱信号检测技术已经深受现代科学的重视，并迅速的发展。

一般测量系统的噪声是一种干扰信号，主要由白噪声和低频噪声组成，通常这些噪声无法用屏蔽等方法消除。噪声干扰信号影响测量仪器的正常工作，降低仪器的探测灵敏度。因此，为了减少噪声的影响，常用窄带滤波器来滤除同频带外的噪声，提高仪器的信噪比。由于一般滤波器的中心频率并不稳定，而且带宽也不能随意设定，无法适用于滤除噪声要求高的场合。

锁相放大是从背景噪声中提取信号的常用技术，采用此技术制得的仪器称为锁相放大器。锁相放大器(lock-in amplifier，LIA)，又称锁定放大器，用于提取强噪声中的微弱信号检测时具有抗干扰能力强、能获取被测量的大小和方向的变化的优点，非常有效地提高测量精度，而被广泛应用于信号检测和自动控制。常见的锁相放大电路的基本结构，主要由信号通道、参考通道、相位检测器(PSD)和低通滤波器(LPF)四部分构成。

发明内容

本发明的目的在于提供一款适用于太赫兹时域光谱仪信号采集的高性能锁相放大电路。技术方案如下：

一种用于探测太赫兹脉冲信号的锁相放大电路，包括用于探测太赫兹脉冲信号的光电探测器、前置放大模块、移相模块和相敏检波模块，光电探测器采集的待测信号经过前置放大模块处理后接到的相敏检波模块的一个输入端，参考信号经过移相模块的经过移相模块的移相操作后接到相敏检波模块的另一个输入端，由相敏检波模块的输出端输出信号，其中，

所述的前置放大模块包括依次相连的带通滤波电路和二阶放大电路；

所述的移相模块由CD-951V4芯片及其外围电路组成；

所述的相敏检波模块由CD552-R3芯片及其外围电路组成。

作为优选实施方式，所述的CD-951V4芯片的14管脚接参考信号，18管脚为输出端，接到相敏检波模块的一个输入端，4管脚接通过电容接电源端+15V，5管脚通过电容接-15V，7管脚接+5V，8管脚接-5V，3、6、9、10、11、19管脚接地，16、17管脚短接；移相变位器RV接在7、8管脚之间，其控制端接1管脚，通过调节移相变位器RV进行移相操作。

所述的CD552-R3芯片的1管脚接前置放大模块的输出端，18管脚接移相模块的输出端，20管脚为输出检测信号的输出端，4管脚接通过电容接+15V，5管脚通过电容接-15V，6、11、15、19管脚接地，12、13管脚连接增益变位器RA两端，同时12管脚也作为控制端，通过改变增益变位器来调节内部增益，10管脚通过电容接地。9管脚与可变电阻RH相接后和10管脚一起通过电容接地，可变电阻RH的控制端与10管脚相接，通过改变可变电阻RH阻值确定芯片内置低通滤波单元的截止频率。

所述的带通滤波电路由DT212-DC2芯片及其外围电路组成。

所述的DT212-DC2芯片1管脚通过可变电阻RG连接待测信号，13管脚为输出端，连接到所述二阶放大电路的输入端，1、13管脚间通过电阻相连，1、4管脚分别接可变电阻RQ两端，1管脚同时作为可变电阻RQ和RG的控制端，通过调节可变电阻RQ和RG来改变电路的增益和品质因数，38管脚接+5V，40管脚接+15V，34管脚接地，39管脚通过电容接地，6、7管脚之间有电阻相连，21～32管脚为控制端口分别接开关信号，可将管脚电平切换为0V或+5V，改变控制端口的逻辑电平来选择通带频率。

所述的二阶放大电路由两组PGA103芯片和OP602芯片及其外围芯片构成，其每一级放大各由一个PAG103芯片和一个OP602芯片串联而成。

本发明的优点在于：利用高集成度芯片CD552-R3搭建了锁相放大电路；整个锁相放大电路所用电子器件数量少，结构组成简单紧凑，整体电路体积小；处理太赫兹信号的性能上达到市面上的商品锁相放大器水平；造价远低于商品锁相放大仪器；这种高集成度CD552-R3锁相放大电路，有利于实现太赫兹时域光谱仪信号探测部分的小型化。

附图说明

图1是本发明的电路结构示意图。

图2是带通滤波电路图。

图3是二阶放大电路图。

图4是移相模块电路图。