作者：Luis Orozco，ADI公司系統應用工程師 同步檢測是一項實用的技術，它可通過許多儀器儀表應用提取低于噪底的嵌入低電平信號。例如：測量非常小的電阻，測量在強背景光下光的吸收或反射，或者甚至在高噪聲電平的情況下進行應變測量。 當頻率接近直流時，許多電氣和物理系統都會有更高的噪聲。例如，運算放大器有1/f的噪聲，并且露天光學測量系統會受日光、白熾燈、熒光燈和其他光源造成的環境光照條件變化產生的噪聲影響。如果可以使測量遠離這些低頻噪聲源，則可以獲得更高的信噪比并檢測出弱得多的信號。例如，如果您希望測量表面反射的光量，則在幾kHz下調制光源將能夠測量在較低頻率噪聲中嵌入的信號。圖1展示了信號調制在低于噪底和可恢復測量方面有多么重要。調制傳感器激勵信號的方法有不少。最簡單的調制方案是反復開啟和關閉激勵信號。這對于驅動LED和其他類型激勵(例如應變計橋加壓)很有效。它尤其適用于很難以電子方式調制激勵源(例如廣泛運用于許多波譜儀器的白熾燈)的情況。在此情況下，調制就如使用機械調制盤對光進行斬波一樣簡單。 圖1. 調制信號以將信號移至遠離噪聲源的位置 要恢復圖1中的信號，您只需設計窄帶帶通濾波器，以去除其它頻率信號僅保留目標頻率信號，然后測量信號的幅度。在實踐中，設計具有分立組件的極窄(高Q)帶通濾波器非常具有挑戰性。如果規格要求極窄的濾器，則更不可能辦到。此外，您可以使用同步解調將已調制的信號移回直流，同時濾除與參考信號不同步的其他信號。運用此技術的儀器稱作鎖相放大器。 要簡單介紹鎖定放大器，不妨首先描述圖2中所示的應用。一個調制為1 kHz的光源照亮測試表面，一個光電二極管測量表面反射的光量，反射光量與累積的污染量成正比。假設參考信號和測量均為正弦波(頻率和相位均相同，但是幅度不同)。假設參考信號以固定的幅度驅動光電二極管，則測量的幅度會隨著反射的光量而變化(在其他應用中，這與測量的物理參數相對應)。 (mbbeetchina)