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AD630中文手册及使用案例
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更新于2023-03-16
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AD630是一款高精度平衡调制器,采用灵活的换流结构,并由经过激光晶圆调整的薄膜电阻提供出色的精度和温度稳定性。其信号处理应用包括:平衡调制和解调、同步检波、相位检测、正交检波、相敏检测、锁定放大以及方波乘法。片上应用电阻网络提供±1和±2的精密闭环增益,精度为0.05% (AD630B)。
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基于 A D 6 3 0 的锁相放大器结构, 电路要包括以下部分: 输人信号、 前置放大、
参考信号、 带通滤波器、 隔离器、 移相器、 调制器、 比较器、 缓冲放大器、 积分器等。
输人信号往往频率成分比较复杂, 尽管锁相放大器本身能够很好地滤波, 但是实验证
明, 前边使用一个带宽很窄的带通滤波器首先对输入信号进行滤波, 能更好地限制幅值很
大的过高频和过低频输人信号成分干扰, 从而避免了锁相放大器承受噪声冲击的干扰; 由
于参考信号一般取自信号源电路, 所以必须对参考信号进行信号隔离, 有利于保护信号源
电路, 防止后端电路噪声串扰信号源电路的输出特性; 移相器是对信号相位进行调整,
将参考信号与输入信号调整到同相状态, 使同频信号获得最大增益输出; A D 6 3 0 锁相
放大器的主要功能主要由比较器、 调制器和缓冲放大器完成, 其参考信号与输出信号见图
4 、 图 5 ; 积分电路是将 AD 6 3 0 输出信号进行整流, 设计一款低通滤波器便可以完成
此功能。
根据以上分析设计, 实际设计电路图见图 6 。 锁相放大器芯片( AD 6 3 0 ) 1 1 脚供
电 +1 2 V; 8 脚供电一 1 2 V;9 脚为信号输入端;1 3 脚为信号输出端;1 脚与 1 6 脚都
为参考输入端。
产生两路模拟输出的紧凑四象限锁入放大器
本例中的电路采用 Analog Devices 公司的 AD630 平衡调制解调
IC 实现了一种简单的
低成本锁入放大器(参考文献 1)。该器件使用激光微调薄膜电阻,这带来了很高的准确
性和稳定性,并因此产生了一种灵活的换向体系结构。它可用于同步检测等先进的信号处
理应用。如果知道信号的频率与相位,那么即使存在振幅大得多的噪声源,该放大器也能
检测出微弱的 AC 信号。
作为模拟放大器,AD630 显示了输入电压信号在某个狭窄频带内的分量,该频带围
绕基准信号的频率。 AD630 输出端的低通滤波器使你能获得关于微弱信号振幅的信息,它
原本被无关的噪声掩盖了。当输入电压与基准电压同相时,低通滤波器的输出 VOUT 具有
最大振幅。相反,如果输入电压与基准电压正交,则输出电压在理想情况下将为 0V。这样,
如果可获得同相基准信号和正交基准信号,则两个平衡解调器显示同相输出电压为 0˚,正
交输出电压为 90˚。你可以计算模移和相移,方法如下:
两个 AD630 的增益为±2,并通过两个相同的放大器 A1 和 A2 接收放大的信号
VIN。在 IC1 的 7 号引脚,出现一个与基准信号同相的双极±5V 平方信号。OA1 把放大器
电压积分,这产生了一个三角波,IC2 的比较器把它与 VR2 电压做比较。你必须调整 VR1
和 VR2 来为 IC2 获得完美的 90˚相移命令。你可以监视 IC2 的 7 号引脚的电压。测量准确
性和可重复性依赖于积分器的 RC 时间常量以及 VR1 和 VR2 的值。
你可以使用不同方法来产生同相和正交基准信号。图 2 描绘了一条全数字电路,你
可在小型 CPLD 中实施该电路,来产生图 1 中的 0 和 90˚基准信号。1 号计数器以数字时钟
脉冲的数量 N 的形式来测量基准信号时间,其中的基准时间可能不同于 50%。在基准信号
的每个正前沿,该计数器在 N1=1 处收到一条预设命令。D 型双稳态多谐振荡器 IC1 产生
这类脉冲。在基准信号的每个正沿,IC2 都获得 N/4 值。同时,2 号计数器计算时钟周期数
量,并且当它的值达到比较器测量的 N/4 数量时,它在 N2=1 处收到重启命令。
图 1,OA1 把双极 VA 信号积分,并创建三角波。VR1 和 VR2 获得关于 VA 的 90。
相移基准电压。
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