[發明專利]一種量程可調的數字模擬鎖相放大系統

在審

• 申請號: 201810817661.1
• 申請日: 2018-07-24
• 公開（公告）號: CN108768386A
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發明（設計）人: 唐清茂;鐘杰
• 申請（專利權）人: 成都意科科技有限責任公司
• 主分類號: H03L7/06
• 分類號: H03L7/06;H03L7/093
• 代理公司: 成都科奧專利事務所(普通合伙) 51101
• 代理人: 石榮華

本發明涉及一種量程可調的數字模擬鎖相放大系統，包括順次連接的斬波穩零放大器、程控放大器組、模擬開關、低通濾波器及模數轉換器，所述模擬開關還連接有高速比較器，高速比較器連接有移相放大器；該系統還包括控制器，模擬開關、模數轉換器及程控放大器組均與所述控制器連接，所述控制器還連接有電腦端。本發明通過設置同相和反相的程控放大器，進行信號正反相增大，利用其放大倍率改變待測信號量程，提高了系統整體的普適性，實用性更強。通過設置移相放大器，提高了系統整體的香味分辨率。通過設置模擬開關，從而減少了系統整體計算量，從而縮短了系統計算時間。

技術領域

本發明涉及信號放大系統，屬于鎖相放大器技術領域，更具體的說是涉及一種量程可調的數字模擬鎖相放大系統。

背景技術

鎖相放大器需要保證輸入信號與參考信號的頻率相同、相位差為零以及振幅保持不變，才能使輸出的直流信號與被測信號的振幅成正比。現有的鎖相放大器主要分為模擬鎖相放大器和數字鎖相放大器兩種，這兩種鎖相放大器的工作原理相同，都是采用正交解調法來提取有用信號。模擬鎖相放大器是采用集成的鎖相放大芯片，雖然其放大倍率固定、量程固定，但是費用昂貴且普適性不高，對于頻率偏高的諧波或偏低的信號提取效果不理想。數字鎖相放大器的參考信號處理單元采用數字參考相移實現，雖然相位分辨率可達到毫度級，但是其計算量大、完成時間長。

在專利號為201721253822.6、名稱為“一種實時單電源數字鎖相放大器裝置”的專利文件中，記載有一種實時單電源數字鎖相放大器裝置，包括：中央處理器、第一數模轉換器、第一抗混疊濾波器、調制信號輸出端口、信號輸入端口、第二抗混疊濾波器、模數轉換器、第二數模轉換器、第三抗混疊濾波器、信號輸出端口、電源轉換模塊、內置時鐘、電源接口和接地端口。該裝置其實也算一種鎖相放大系統，其解決了放大器成本高、功能單一的問題，但其依然無法做到普適性，且結構復雜。

在專利號為201210134997.0、名稱為“基于數字域同步鎖相算法的雙相數字式鎖相放大器”的專利文件中，公開了一種一種雙相數字式鎖相放大器，由前端微弱信號調理電路、鎖相環90°移相器、采樣率≥10倍輸入信號頻率的多路同步數據采集卡、計算機組成；其中，前端微弱信號調理電路包含AD8665運放和AD8429運放，鎖相環90°移相器包含CD4046和CD4013，計算機包含帶通濾波器和低通濾波器；鎖相環90°移相器產生2路位相相差90°的參考信號，前端微弱信號調理電路產生一路差分信號，數據采集卡將同步采集的2路位相相差90°的參考信號和一路差分信號送入計算機；計算機實時提取其中一路參考信號的基頻，然后利用此基頻實時調整帶通濾波器的中心頻率，用來濾除差分信號的帶外噪聲，此帶通濾波器為FIR型帶通濾波器；計算機將2路位相相差90°的參考信號TTL方波變換成幅度只有+1和-1大小的兩種幅值的方波；經過帶通濾波器的差分信號再分別與經過變換的兩個幅值為+-1的方波進行相乘，相乘后的信號分別通過各路的FIR型低通濾波器，然后計算機求取低通濾波器輸出信號的平均值，得到原始信號的實部和虛部。

該裝置其實也算一種鎖相放大系統，其解決了放大器體積大、計算速度慢的問題，但該放大器計算復雜、計算量低。

綜上，現有技術中的放大器或放大系統中，還沒有同時解決其成本高、普適性差、計算量低及用時長的技術問題。

發明內容

基于以上技術問題，本發明提供了一種量程可調的數字模擬鎖相放大系統，從而解決了以往數字模擬鎖相放大系統成本高、實用性差及計算量低、時間長的技術問題。

為解決以上技術問題，本發明采用的技術方案如下：

一種量程可調的數字模擬鎖相放大系統，包括順次連接的斬波穩零放大器、程控放大器組、模擬開關、低通濾波器及模數轉換器，所述模擬開關還連接有高速比較器，高速比較器連接有移相放大器；

該系統還包括控制器，模擬開關、模數轉換器及程控放大器組均與所述控制器連接，所述控制器還連接有電腦端。