【2017年整理】AD630中文手册及使用案例

【2017年整理】AD630中文手册及使用案例

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。

图2，你可在小型CPLD中实现这条全数字电路。

当基准时间超过N/4整数值的大约四倍时，就会缺少最后的EQ信号。为了克服这个问题，RST脉冲和EQ脉冲的“或”组合会在每个基准时间周期内产生四条几乎等距的命令。N/4整数除法是逻辑右移N1的两位，在最后的脉冲位置上产生最大误差3。这些脉冲分别产生同相信号和正交信号0和90?，来源于信号正沿或负沿的简单换向。T型双稳态多谐振荡器IC3产生一个信号，频率为基准信号的两倍。这样，准确度等于3/N1。

为使准确度至少能与AD630相比，1号计数器的N1输出将为最高值。但是，如果你希望N1达到较高值，那么对于给定的数字时钟频率，位数的增加会使最大基准频率下降。例如，如果N是15位，则N1输出的最大值为32,767，准确度约为0.01%。如果基准时间周期缩短，则N1的最小值为3,277，即最大值的十分之一，准确度相应降低为0.1%，这可与AD630的增益准确度相比。为了增加基准频率，可分割数字时钟的频率，以便在基准时间变得太长时选择较小值。

参考文献:

1. “AD630 Balanced Modulator/Demodulator,” Revision E, Analog Devices, 2004. 数据手册【翻译版】

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)。这些电阻也可以用来精确配置多路复用器增益:+1、+2、+3或+4。或者，也可以采用外部反馈，允许设计人员实现高增益或复杂的开关反馈拓扑结构。

特性:

100dB噪声中恢复信号 2MHz的频道带宽 -120dB的串扰@1KHz

引脚可编程，闭环增益?1 and ?2 0.05%的闭环增益适配精度 100μV通道失调电压(AD630BD) 350kHz全功率带宽 产品描述:

AD630是一款高精度平衡调制器，结合了灵活的换流架构，通过激光晶圆调整的薄膜电阻提供精度和温度温度稳定。它的信号处理应用包括平衡调制和解调，同步检波【synchronous detection】，相位检测，正交检波，相敏检波，锁相放大，和方波乘法。板上应用的电阻网络提供精确的?1，?2闭环增益在0.05,的精度(AD630B)。这些电阻用于精确配置多路器的增益为+1,2,3,4。或者，使用外部反馈，允许设计者实现高增益或者复杂转换的反馈拓扑结构。