數(shù)字鎖相放大器的實現(xiàn)研究

由測試結(jié)果可知，在輸入信號為5～150 mV時，系統(tǒng)具有較好的線性度，測試的相對誤差在0．5％以內(nèi)。
4．3 小信號幅度測試
在μV級小信號測試時，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)，經(jīng)放大、濾波處理后的有用信號淹沒在強噪聲中，已經(jīng)無法通過示波器觀測其時域波形。將待測信號的頻率設(shè)定為20 kHz，然后以1 mV為起始，步進為0．5 mV地改變輸入正弦波的幅度，此信號經(jīng)過999：1的精密電阻衰減網(wǎng)絡(luò)后產(chǎn)生μV級的待測信號。此信號經(jīng)過前級14 000倍的放大后進入ADC。為了盡量減小噪聲對測試的影響，保持較高的測試精度，系統(tǒng)合理地降低了采樣頻率。實際測試中，采樣頻率設(shè)定為400 kHz。測試結(jié)果如圖9所示。
由測試結(jié)果可知，當待測信號的幅度在1～40μV時，系統(tǒng)具有較好的線性度，系統(tǒng)測試的幅度相對誤差小于2％。
4．4 頻率一致性測試
數(shù)字鎖相放大器可以測定一定頻率范圍內(nèi)的微弱周期信號。不同頻率信號的幅度測試準確度是其重要的技術(shù)指標。設(shè)置33250A函數(shù)／任意波形發(fā)生器輸出的正弦周期信號幅度恒定為1 mV(不經(jīng)過電阻衰減網(wǎng)絡(luò))，將信號經(jīng)過500倍的放大，改變輸入信號的頻率對其進行測試。實際測試結(jié)果如圖10所示。

由圖10可以看出，當輸入信號的幅度恒定為1 mV時，頻率從1 kHz變化到120 kHz，系統(tǒng)測試的相對誤差小于0．9％。

5 結(jié)語
本文對數(shù)字鎖相放大器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行了研究，設(shè)計了一種利用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)的硬件復雜度。同時針對這種結(jié)構(gòu)的特點，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等器件而導致硬件結(jié)構(gòu)的復雜化和成本的上升，而且具有采樣頻率靈活可控的特點。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。同時基于降采樣的思想，利用積分梳狀濾波器和半帶濾波器，實現(xiàn)了一種高效的窄帶低通濾波器，滿足了數(shù)字鎖相放大器對精度和實時性的要求。系統(tǒng)的整體測試結(jié)果表明，當輸入信號為mV量級時，系統(tǒng)測試相對誤差小于0．5％；當輸入信號為μV級時，系統(tǒng)測試的相對誤差小于2％。同時系統(tǒng)在1～120 kHz的工作范圍內(nèi)，具有較好的一致性，幅度測試誤差不超過0．9％。