調(diào)制基準(zhǔn)信號可搜索到相位檢測的最大值

　　鎖相(lock-in)放大器對信號幅度與相位的測量是一種有用的工具。數(shù)據(jù)采集卡可以對放大器的輸出信號作數(shù)字化，軟件可以計算幅度與相位。DSP或通用處理器也可以用來計算幅度與相位。本文中的電路在一個低價的鎖相放大器中集成了兩只Analog Devices公司的AD9954 DDS(直接數(shù)字綜合器)和AD630平衡調(diào)制器/解調(diào)器(圖1)。

　　一只AD9954產(chǎn)生一個基準(zhǔn)信號，以及針對目標(biāo)的測量信號。然后AD630調(diào)制這個基準(zhǔn)信號與目標(biāo)信號。低通濾波器消除從信號調(diào)制計算而來的2t分量。不過，當(dāng)AD630調(diào)制器功能工作在高于50 kHz頻率時，AD630的輸出波形會產(chǎn)生一個測量誤差，從而在相位測量中有一個信號分析誤差。

　　當(dāng)基準(zhǔn)信號和測量信號為同相時，調(diào)制結(jié)果為最大值。最大值搜索方法可提高AD630調(diào)制功能的工作頻率。通過一個流程圖，可以控制兩只AD9954，去生成基準(zhǔn)信號和目標(biāo)信號(圖2)。然后，AD630調(diào)制兩個信號，對結(jié)果做數(shù)字化，并將它們保存在寄存器內(nèi)。接下來，對基準(zhǔn)信號移相，重復(fù)上述步驟，直到電路掃過所有可能的相位差。

　　然后，在數(shù)據(jù)集搜索最大值。當(dāng)調(diào)制不同相位信號時，基準(zhǔn)信號的相移指示著目標(biāo)信號的相移。表1是基準(zhǔn)信號與目標(biāo)信號之間30°相移時的真實情況。在50 kHz時，鎖相計算的誤差為19%，大于10 kHz時5%的相移值。這些結(jié)果表明峰值性能出現(xiàn)在高頻處。使用搜索結(jié)果，可以將10 kHz精度提高到3%，50 kHz精度提高到7%。