什么是锁相放大器？

  锁定放大器是一种具有可以从输入信号中提取特定频率信号的电路的设备。

锁定放大器通过使用设备内的混频器将标准参考信号与输入信号相乘来消除噪声，并使用低通滤波器提取所需的特定频率信号。设置称为时间常数的设备特定值，时间常数越大，输出信号的波动越小。

锁相放大器的应用

锁相放大器常用于光学领域，特别是光谱测定中。它也可以与显微镜结合使用。Rock'n Amplifier专门用于检测微弱信号的实验，例如天文观测等天体物理测量，以及纳米量级薄膜的光谱测量。

当测量厚度为数百纳米或更小的薄膜时，来自样品的信号很弱，因此放大信号并消除噪声的设备（例如锁定放大器）至关重要。此外，还常用于荧光显微镜、拉曼光谱显微镜、原子力显微镜等探针显微镜。

锁相放大器原理

锁相放大器的工作原理是用前置放大器将输入信号放大，然后在混频器中与标准参考信号相乘，然后用低通滤波器去除多余的噪声成分，以提取所需的信号。这是用于检测的类似电路的信号处理。

在锁定放大器内部，输入信号和参考信号相乘以产生表示为输入信号和参考信号的频率之和或差的输出。若输入信号为Vi=Acos(ωit+Φ)，参考信号为Vr=Bcosωrt，则输出频率为{cos[(ωi-ωr)t+Φ]+cos[(ωi+ωr)t+Φ] } 正比于

然而，由于锁定放大器应用了低通滤波器，因此唯一剩下的分量是 ωi-ωr 接近 0 的信号。换句话说，通过使其通过锁定放大器，可以仅提取频率接近参考信号的输入信号，并去除诸如噪声之类的随机成分。

正弦波通常用作锁定放大器的参考信号。有时使用方波作为参考信号以简化电路并降低成本，但在这种情况下，噪声去除性能不如正弦波。