使用模拟开关芯片实现锁相放大器问题

只看该作者 · 2017-9-15 16:32

最近研究一款使用模拟开关芯片来实现的锁相放大电路，其中，对于使用方波参考信号，将采集到的同频同相的正弦波信号的负半周翻转到横轴上方，实现滤波干扰信号的方式。请问，将负半周翻转到横轴上方怎么就实现了信号锁相滤波了？这干扰信号也没见滤除，只是观察到了影响而已。附一个网上的类似的参考图如下：

1万 · 2017-9-15 16:58

百度“锁相放大器”，有详细解释。要看LPF。实际用了就知道，锁相放大器滤除噪声很强大。

只看该作者 · 2017-9-17 08:55

本帖最后由 MeterLeader 于 2017-9-17 08:57 编辑

提这个问题之前早在百度查过很多资料了，如果彻底弄明白了谁还来这里问。
锁相放大器有数字锁相放大器和模拟锁相放大器之分，主要区别在于：数字锁相放大器采用DSP算法对待测信号和参考信号做模拟乘法运算，然后使用低通滤波器对不相干信号滤波(当然还包括一系列的陷波、抗混叠滤波、幅度放大、AD、DA等等)。模拟锁相放大器所了解的通常有两种方式，一种方式是使用模拟乘法器对输入信号和参考信号(同频同相)相成，然后使用低通滤波器对不相干信号滤波(和频分量)；另一种是在同频同相的参考信号的控制下，使用模拟开关芯片对待测信号进行的正负半周控制，将负半周翻转到横轴上方，利用“对称性”滤除偶次谐波和若干奇次谐波。就是这个偶次谐波和若干奇次谐波是怎么滤除的，或者说翻转对称后如何使用后面的低通滤波器滤除的，原理是什么呢？

只看该作者 · 2017-9-17 08:57

这个“对称性”起的什么作用？

只看该作者 · 2017-9-17 09:23

MeterLeader 发表于 2017-9-17 08:57
这个“对称性”起的什么作用？

如果你的数学没有困难，那么将输入写成基频与高次谐波叠加的形式，再写出方波的函数表达式，将它与输入相乘就可以知道结果。
如果你的数学有困难，那么建议你在首帖的图中，在被测量的正弦波图上自己画上其二次谐波、三次谐波......，然后画出相应的PSD输出，也能知道结果。

只看该作者 · 2017-9-17 09:25

MeterLeader 发表于 2017-9-17 08:57
这个“对称性”起的什么作用？

严格地说，“对称性”这个词是有问题的，应该是“相关性”

只看该作者 · 2020-2-21 21:58

设输入信号为：us(t) = A * cos(ω)设参考信号为：us(t) = cos(ω + θ)
θ 是两者间的相位差。

则使用单一参考相乘时，us(t) * ur(t) ，得：
0.5*A*cos(θ) + 0.5*A*cos(2ω + θ)
滤掉交流成分后，得到 k*A*cos(θ)

如何去掉相位差 θ 的影响？

做正交分解即可：
(1)、us(t) * e^( j ω t )
(2)、对上述结果积分（复频域）

操作：
(1)、参考 0 度乘：ui(t) = us(t) * cos(ωt+θ) ，滤波后得到：k*A* cos(θ)
(2)、参考 90 度乘：uq(t) = us(t) * cos(ωt+θ + π/2)，滤波后得到：k*A* sin(θ)
(3)、对两个结果：分别平方、求和，再开方：
平方再求和：(k*A*cos(θ))^2 + (k*A*sin(θ))^2
(k*A)^2 * ( cos(θ)^2 + sin(θ)^2 )
得到：(k * A)^2 （摆脱了 θ）（三角函数：cos(θ)^2 + sin(θ)^2 = 1 ）

开方，得：k * A

使用模拟开关芯片实现锁相放大器问题

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