介紹鎖相放大器的基本工作原理，鎖相放大器的工作模塊和信號處理過程芒珠。鎖相放大器是物理實驗室中常用的工具之一桥狡，尤其對于實驗信號提取和處理皱卓，因此熟悉鎖相放大器的原理和使用很重要裹芝。
鎖相放大器的基本原理簡介
鎖相放大器是物理實驗室中常用的工具之一，尤其對于實驗信號提取和處理掐禁，因此熟悉鎖相放大器的原理和使用很重要怜械。
鎖相放大器可以從輸入信號中提取出目標頻率的信號，并將之放大缕允，即起到了頻譜寬極窄的帶通濾波器的效果峡扩；如式1中所示：
其中
為輸入信號灼芭，
為輸出信號的振幅，
是目標頻率彼绷，
為參考信號相位，
為輸入信號相位寄悯；在鎖相放大器中需要為其提供一個參考相位，而（1）中的相位
則取決于參考信號相對于輸入信號的相位猜旬。以下根據鎖相放大器中的工作模塊對其進行簡要介紹脆栋。[1]
圖1：鎖相放大器內部模塊示意圖[1]
圖1中所示“Signal Amplifier”為輸入信號的交流放大器，該部分為電壓放大器椿争，將輸入信號的電壓值放大，并能進行逐級輸出秦踪。
電壓控制震蕩“VOC, voltage controlLED oscillator”該部分提供鎖相放大器的輸入信號，該信號的頻率為
椅邓，可同時實現(xiàn)該頻率和相位上與參考信號同步，而且可選擇在0~360°之間的相位移動昧狮，而HF2LI內部有完整的電壓震蕩裝置因此可以不需要通過外部提供參考信號輸入景馁。
相位敏感檢測器“PSD, phase sensivity detector”逗鸣，是對兩個信號的乘法電路：
其中，
為輸入信號處的信號交流放大器的增益慕购，
為參考信號的振幅，
為輸入信號的目標頻率和參考信號的輸入頻率（兩頻率相等皆為
）沪悲；通過PSD獲得輸入信號和參考信號的合頻信號：
低通濾波器“Low-pass filter”將從PSD處的合頻得到的倍頻信號获洲，即
的頻率為
部分信號受到抑制殿如，而直流部分的
信號通過后續(xù)的直流放大器“DC Amplifier”使其得到放大贡珊。
直流放大器“DC Amplifier”只對頻率為零的直流信號進行放大门岔，只有信號在頻率
的部分通過PSD后為直流爱致，經過直流放大器后得到進一步放大：
其中
為直流放大器對直流信號的增益，并將增益后的信號
作為輸出信號寒随。通過式（5）可知輸出信號的強度不僅受到增益
和
妻往、輸入/參考信號振幅
和R的影響而且還受到輸入和參考信號的相位
和
的影響，當兩者相等或相差
時輸出信號最強為
讯泣。
其中
是輸入參考信號的相位纫普，參考信號通過改變相位
和
，可獲得兩種信號好渠，分別是同相位
和
，通過這兩種信號可以準確的測量出輸入信號相對于參考信號
的相位差假栓；如果將
和
置入極坐標系之中令：
則可以得出信號的振幅和相位：
R為輸出信號的振幅，
為輸出信號相對于參考信號的相位霍掺。
對鎖相放大器的內部工作模塊和信號處理過程進行簡單分析，鎖相放大器可通過參考信號
控制對輸入信號的頻率和相位的提取抗楔，輸出信號可提取振幅R、
拦坠、
和相位θ。
相關文獻：
[1] Scofield, and H. John. "Frequency-domain description of a lock-in amplifier." American Journal of Physics 62.2(1994):129-133.
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