二、雙相鎖相放大器系統的硬件設計

　　2.1雙相鎖相放大器工作原理

　　如圖2所示，雙相鎖相放大器是由兩個完全相同的信號通道和相關器組成，其信號通道輸出兩路相同信號，參考通道輸出兩路相位相差90°的正弦波信號，分別在兩個相關器（AD630）中檢波。故其兩個相關器輸出分別為

　　2.2參考信號產生

　　參考信號可以是方波、三角波、正弦波等周期性信號，本設計中采用正弦波。正弦信號的產生采用ADI公司生產的AD9850，其電氣連接如圖3，它是采用先進的COMS技術的直接頻率合成器，最高時鐘頻率可以達到125MHz。它結合一個片內高速、高性能DAC和比較器構成一個完全數字控制可編程頻率合成器。設輸出信號的頻率為fOUT，參考頻率為CLKIN，AD9850的頻率控制字為△PHASE，則三者之間的關系為：△PHASE=（fOUT·2的32次方）/CLKIN。

　　由雙相鎖相放大器的工作原理可知，參考通道輸出的兩路信號中需對其中一路進行90°相移，其相移與相位控制之間的對應關系參考表1，頻率、相位控制字的各位分配表參考表2。

　　2.3相關器設計

　　ADI公司的AD630由兩個運算放大器A和B、切換開關S、輸出積分放大器、比較器COMP（含三極管T）、片內電阻、片內補償電容組成。由COMP驅動開關S置A或B，通道A和B之間隔離度超過100dB，分時工作，片內電阻均是高穩定度的SiCr薄膜電阻，片內補償電容經外管腳連接，不需外接電容即可穩定工作在閉環增益上。最重要的是AD630的兩路增益保持嚴格匹配的1∶1關系，是設計制作鎖相放大器的最為理想的集成芯片。

　　本文的雙相鎖相放大器就是采用了兩片AD630來設計其雙通道的信號相關器，該系統的電氣連接如圖4，其中相移電路由與或門CD4030實現，單穩態觸發由觸發器MC14528實現，D觸發器由CD4013組成，延遲時間通過調節R6的大小來選擇。

　　　2.4低通濾波

　　由OP07構成的低通濾波器是一個典型的一階低通濾波器，其電路圖如圖5，該電路的傳遞函數為T=R7C4為該一階低通濾波器的時間常數，由圖4中電路可以算出：T=5ms，其截至頻率為f0=32Hz，當f?f0時，其衰減斜率為-20dB/dec。該低通濾波能很好的濾除相敏檢波器中產生的高頻信號成分，提高了信噪比。