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数字锁放相对模拟锁放的优势


数字式锁相放大器相比传统锁相放大器不会产生传统锁相放大器以模拟技术实现相干调制的方法存在诸多缺陷和极大地限制相敏检波器的精度还会引入很多背景噪声,并具有极高的性能。

       传统的锁相放大器通过一个模拟乘法器来实现PSD功能。但这种以模拟技术实现相干调制的方法存在诸多缺陷,会极大地限制相敏检波器的精度还会引入很多背景噪声。而数字式锁相放大器不会产生这种问题,并具有极高的性能,具体体现如下:
 

极佳的温度稳定

        数字锁相放大器除了前级,其相敏检测模块、低通滤波器、参考电路等没有温漂,其输出结果存在的偏差主要为数模转换以及位数精度导致。而模拟锁相放大器其PSD和低通滤波器、参考电路都有温漂,都会引入严重的误差,其输出结果与实际的结果存在一定的误差(即系统误差,并且这一系统误差往往带有不确定性)。
 

一流的噪声抑制能力

       数字锁相放大器不会由于算法计算而引入或者增加噪声,并且基本不受外界环境的干扰。反而用模拟电路搭建的PS、滤波器等受到使用电子器件的限制,而引入各种的背景噪声,另外环境的噪声也会耦合到模拟电路中,当背景噪声的幅值与信号相接近或是比信号更大时相干调制的结果就会出错。使得以模拟技术实现的相敏检波器的动态储备基本被限制在 60 dB 以下。数字实现的PSD模块可以达到90dB甚至更大的动态储备,如OE1022其动态储备高达100dB。
 

卓越的谐波抑制性能

       随着器件的发展,数字锁相放大器如OE1022的参考信号可以实现24bit甚至更高的位宽,相敏检测模块中,谐波分量的抑制实现-90db或更低的谐波分量的失真。除此之外,由于采用的滤波器为数字滤波器,不会由于运放等而引入部分的谐波失真。
 

低成本高性能低通数字滤波器

       数字滤波器除了上面所说的没有直流的偏置温漂等问题外,数字滤波器结构简单,易于调试、每单级滤波器不受前后滤波器的影响,所以其低通滤波器可以做得非常陡并可以自由选择,OE1022的滤波器分为6,12,18,24dB/oct,时间常数10us到3000s可选。而模拟滤波器由于器件特性不同、温漂等,其中心频率会跟着变化,器件之间又会相互影响,这给调试带来极大的不便,并肯定会引入部分的误差。
 

大容量的数字存储-实现超低频率的测量

       对于低频信号来说,一般的滤波器滤除其交流分量已经无能为力或者效果甚微,这时就需要用到同步滤波器,它相当于一个非常好的低通滤波器,做同周期内的数据的平均。只是对于低频信号来说,模拟实现好的同步滤波器需要增加庞大的外部电路,成本性能上都是一个不明智的选择,所以其低频信号测量通常不会太低。而数字滤波器通过其大容量,可以存储巨大的数据量,目前OE1022可以实现3000s的时间常数,1mHz的频率准确测量就赖于此。