[发明专利]一种量程可调的数字模拟锁相放大系统

说明书

本发明涉及一种量程可调的数字模拟锁相放大系统，包括顺次连接的斩波稳零放大器、程控放大器组、模拟开关、低通滤波器及模数转换器，所述模拟开关还连接有高速比较器，高速比较器连接有移相放大器；该系统还包括控制器，模拟开关、模数转换器及程控放大器组均与所述控制器连接，所述控制器还连接有电脑端。本发明通过设置同相和反相的程控放大器，进行信号正反相增大，利用其放大倍率改变待测信号量程，提高了系统整体的普适性，实用性更强。通过设置移相放大器，提高了系统整体的香味分辨率。通过设置模拟开关，从而减少了系统整体计算量，从而缩短了系统计算时间。

技术领域

本发明涉及信号放大系统，属于锁相放大器技术领域，更具体的说是涉及一种量程可调的数字模拟锁相放大系统。

背景技术

锁相放大器需要保证输入信号与参考信号的频率相同、相位差为零以及振幅保持不变，才能使输出的直流信号与被测信号的振幅成正比。现有的锁相放大器主要分为模拟锁相放大器和数字锁相放大器两种，这两种锁相放大器的工作原理相同，都是采用正交解调法来提取有用信号。模拟锁相放大器是采用集成的锁相放大芯片，虽然其放大倍率固定、量程固定，但是费用昂贵且普适性不高，对于频率偏高的谐波或偏低的信号提取效果不理想。数字锁相放大器的参考信号处理单元采用数字参考相移实现，虽然相位分辨率可达到毫度级，但是其计算量大、完成时间长。

在专利号为201721253822.6、名称为“一种实时单电源数字锁相放大器装置”的专利文件中，记载有一种实时单电源数字锁相放大器装置，包括：中央处理器、第一数模转换器、第一抗混叠滤波器、调制信号输出端口、信号输入端口、第二抗混叠滤波器、模数转换器、第二数模转换器、第三抗混叠滤波器、信号输出端口、电源转换模块、内置时钟、电源接口和接地端口。该装置其实也算一种锁相放大系统，其解决了放大器成本高、功能单一的问题，但其依然无法做到普适性，且结构复杂。

在专利号为201210134997.0、名称为“基于数字域同步锁相算法的双相数字式锁相放大器”的专利文件中，公开了一种一种双相数字式锁相放大器，由前端微弱信号调理电路、锁相环90°移相器、采样率≥10倍输入信号频率的多路同步数据采集卡、计算机组成；其中，前端微弱信号调理电路包含AD8665运放和AD8429运放，锁相环90°移相器包含CD4046和CD4013，计算机包含带通滤波器和低通滤波器；锁相环90°移相器产生2路位相相差90°的参考信号，前端微弱信号调理电路产生一路差分信号，数据采集卡将同步采集的2路位相相差90°的参考信号和一路差分信号送入计算机；计算机实时提取其中一路参考信号的基频，然后利用此基频实时调整带通滤波器的中心频率，用来滤除差分信号的带外噪声，此带通滤波器为FIR型带通滤波器；计算机将2路位相相差90°的参考信号TTL方波变换成幅度只有+1和-1大小的两种幅值的方波；经过带通滤波器的差分信号再分别与经过变换的两个幅值为+-1的方波进行相乘，相乘后的信号分别通过各路的FIR型低通滤波器，然后计算机求取低通滤波器输出信号的平均值，得到原始信号的实部和虚部。

该装置其实也算一种锁相放大系统，其解决了放大器体积大、计算速度慢的问题，但该放大器计算复杂、计算量低。

综上，现有技术中的放大器或放大系统中，还没有同时解决其成本高、普适性差、计算量低及用时长的技术问题。

发明内容

基于以上技术问题，本发明提供了一种量程可调的数字模拟锁相放大系统，从而解决了以往数字模拟锁相放大系统成本高、实用性差及计算量低、时间长的技术问题。

为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种量程可调的数字模拟锁相放大系统，包括顺次连接的斩波稳零放大器、程控放大器组、模拟开关、低通滤波器及模数转换器，所述模拟开关还连接有高速比较器，高速比较器连接有移相放大器；

该系统还包括控制器，模拟开关、模数转换器及程控放大器组均与所述控制器连接，所述控制器还连接有电脑端。