數(shù)字鎖相放大器的實(shí)現(xiàn)研究

由測(cè)試結(jié)果可知，在輸入信號(hào)為5～150 mV時(shí)，系統(tǒng)具有較好的線性度，測(cè)試的相對(duì)誤差在0．5％以內(nèi)。
4．3 小信號(hào)幅度測(cè)試
在μV級(jí)小信號(hào)測(cè)試時(shí)，由于環(huán)境噪聲、外界干擾及電阻熱噪聲等因素的影響(幅度通常在mV級(jí))，經(jīng)放大、濾波處理后的有用信號(hào)淹沒在強(qiáng)噪聲中，已經(jīng)無法通過示波器觀測(cè)其時(shí)域波形。將待測(cè)信號(hào)的頻率設(shè)定為20 kHz，然后以1 mV為起始，步進(jìn)為0．5 mV地改變輸入正弦波的幅度，此信號(hào)經(jīng)過999：1的精密電阻衰減網(wǎng)絡(luò)后產(chǎn)生μV級(jí)的待測(cè)信號(hào)。此信號(hào)經(jīng)過前級(jí)14 000倍的放大后進(jìn)入ADC。為了盡量減小噪聲對(duì)測(cè)試的影響，保持較高的測(cè)試精度，系統(tǒng)合理地降低了采樣頻率。實(shí)際測(cè)試中，采樣頻率設(shè)定為400 kHz。測(cè)試結(jié)果如圖9所示。
由測(cè)試結(jié)果可知，當(dāng)待測(cè)信號(hào)的幅度在1～40μV時(shí)，系統(tǒng)具有較好的線性度，系統(tǒng)測(cè)試的幅度相對(duì)誤差小于2％。
4．4 頻率一致性測(cè)試
數(shù)字鎖相放大器可以測(cè)定一定頻率范圍內(nèi)的微弱周期信號(hào)。不同頻率信號(hào)的幅度測(cè)試準(zhǔn)確度是其重要的技術(shù)指標(biāo)。設(shè)置33250A函數(shù)／任意波形發(fā)生器輸出的正弦周期信號(hào)幅度恒定為1 mV(不經(jīng)過電阻衰減網(wǎng)絡(luò))，將信號(hào)經(jīng)過500倍的放大，改變輸入信號(hào)的頻率對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。實(shí)際測(cè)試結(jié)果如圖10所示。

由圖10可以看出，當(dāng)輸入信號(hào)的幅度恒定為1 mV時(shí)，頻率從1 kHz變化到120 kHz，系統(tǒng)測(cè)試的相對(duì)誤差小于0．9％。

5 結(jié)語
本文對(duì)數(shù)字鎖相放大器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，設(shè)計(jì)了一種利用DSP串行接口配合DMA方式的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，最大限度地降低了系統(tǒng)的硬件復(fù)雜度。同時(shí)針對(duì)這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集過程中采用了一種雙緩沖的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)不僅避免了采用雙口RAM或者FIFO等器件而導(dǎo)致硬件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化和成本的上升，而且具有采樣頻率靈活可控的特點(diǎn)。將此結(jié)構(gòu)稍加改變，就可以應(yīng)用于其他的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中。同時(shí)基于降采樣的思想，利用積分梳狀濾波器和半帶濾波器，實(shí)現(xiàn)了一種高效的窄帶低通濾波器，滿足了數(shù)字鎖相放大器對(duì)精度和實(shí)時(shí)性的要求。系統(tǒng)的整體測(cè)試結(jié)果表明，當(dāng)輸入信號(hào)為mV量級(jí)時(shí)，系統(tǒng)測(cè)試相對(duì)誤差小于0．5％；當(dāng)輸入信號(hào)為μV級(jí)時(shí)，系統(tǒng)測(cè)試的相對(duì)誤差小于2％。同時(shí)系統(tǒng)在1～120 kHz的工作范圍內(nèi)，具有較好的一致性，幅度測(cè)試誤差不超過0．9％。