A20B-1003-0080
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1962年美國(guó)EG&G PARC(SIGNAL RECOVERY公司的前身) 的*臺(tái)鎖相放大器(Lock-in Amplifier，簡(jiǎn)稱(chēng)LIA)的發(fā)明，使微弱信號(hào)檢測(cè)技術(shù)得到標(biāo)志性的突破，*地推動(dòng)了基礎(chǔ)科學(xué)和工程技術(shù)的發(fā)展。目前，微弱信號(hào)檢測(cè)技術(shù)和儀器的不斷進(jìn)步，已經(jīng)在很多科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用，未來(lái)科學(xué)研究不僅對(duì)微弱信號(hào)檢測(cè)技術(shù)提出更高的要求，同時(shí)新的科學(xué)技術(shù)發(fā)展反過(guò)來(lái)促進(jìn)了微弱信號(hào)檢測(cè)新原理和新方法的誕生。
早期的LIA是由模擬電路實(shí)現(xiàn)的，隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了模擬與數(shù)字混合的LIA，這種LIA只是在信號(hào)輸入通道，參考信號(hào)通道和輸出通道采用了數(shù)字濾波器來(lái)抑制噪聲，或者在模擬鎖相放大器（簡(jiǎn)稱(chēng)ALIA）的基礎(chǔ)上多了一些模數(shù)轉(zhuǎn)換（ADC）、數(shù)模轉(zhuǎn)換（DAC）和各種通用數(shù)字接口功能，可以實(shí)現(xiàn)由計(jì)算機(jī)控制、監(jiān)視和顯示等輔助功能，但其核心相敏檢波器(PSD)或解調(diào)器仍是采用模擬電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，本質(zhì)上也是ALIA。直到相敏檢波器或解調(diào)器用數(shù)字信號(hào)處理的方式實(shí)現(xiàn)后，就出現(xiàn)了數(shù)字鎖相放大器（簡(jiǎn)稱(chēng)DLIA），DLIA比ALIA有許多突出的優(yōu)點(diǎn)而倍受青睞，成為現(xiàn)在微弱信號(hào)檢測(cè)研究的熱點(diǎn)，但是在一些特殊的場(chǎng)合中，ALIA仍然發(fā)揮著DLIA不可替代的作用。
鎖相放大器實(shí)際上是一個(gè)模擬的傅立葉變換器，鎖相放大器的輸出是一個(gè)直流電壓，正比于是輸入信號(hào)中某一特定頻率（參數(shù)輸入頻率）的信號(hào)幅值。而輸入信號(hào)中的其他頻率成分將不能對(duì)輸出電壓構(gòu)成任何貢獻(xiàn)。
兩個(gè)正弦信號(hào)，頻率都為1Hz，有90度相位差，用乘法器相乘得到的結(jié)果是一個(gè)有直流偏量的正弦信號(hào)。
如果是一個(gè)1Hz和一個(gè)1.1Hz的信號(hào)相乘，用乘法器相乘得到的結(jié)果是輪廓為正弦的調(diào)制信號(hào)，直流偏量為0。
只有與參考信號(hào)頻率*一致的信號(hào)才能在乘法器輸出端得到直流偏量，其他信號(hào)在輸出端都是交流信號(hào)。如果在乘法器的輸出端加一個(gè)低通濾波器，那么所有的交流信號(hào)分量全部被濾掉，剩下的直流分量就只是正比于輸入信號(hào)中的特定頻率的信號(hào)分量的幅值。
DA 轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部電路構(gòu)成無(wú)太大差異，一般按輸出是電流還是電壓、能否作乘法運(yùn)算等進(jìn)行分類(lèi)。大多數(shù)DA轉(zhuǎn)換器由電阻陣列和n個(gè)電流開(kāi)關(guān)(或電壓開(kāi)關(guān))構(gòu)成。按數(shù)字輸入值切換開(kāi)關(guān)，產(chǎn)生比例于輸入的電流(或電壓)。此外，也有為了改善精度而把恒流源放入器件內(nèi)部的。一般說(shuō)來(lái)，由于電流開(kāi)關(guān)的切換誤差小，大多采用電流開(kāi)關(guān)型電路，電流開(kāi)關(guān)型電路如果直接輸出生成的電流，則為電流輸出型DA轉(zhuǎn)換器。此外，電壓開(kāi)關(guān)型電路為直接輸出電壓型DA轉(zhuǎn)換器。
電壓輸出型DA轉(zhuǎn)換器雖有直接從電阻陣列輸出電壓的，但一般采用內(nèi)置輸出放大器以低阻抗輸出。直接輸出電壓的器件僅用于高阻抗負(fù)載，由于無(wú)輸出放大器部分的延遲，故常作為高速DA轉(zhuǎn)換器使用。
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