Схема работы синхронного детектора

generals

Объясните (ну или нарисуйте) пожалуйста принципиальную схему работы синхронного детектора (по английски lock-in amplifier). А если подскажете, где найти подробную радиосхему, то вообще замечательно :)
Спасибо.

mama-aliny

Чтобы посоветовать "подробную радиосхему", надо знать как минимум рабочую частоту и вероятно предполагаемое отношение сигнал/шум. Принцип работы легко найти в интернете:
англ. , русск. , или например в книге Титце-Шенка.

generals

Спасибо, посмотрю ссылки.
Просто я не очень разбираюсь, если мне точно не указать где смотреть) А насчёт конкретных значений, так они определяют видимо номиналы элементов, но наверное на расположение не влияют. Но если всё-таки важно, то частоты порядка 1-100 кГц, а сигнал/шум минимум 10e-6.

Scout

это правда что ли, такое малекое отношение сигнал/шум нужно?

iamar

сигнал/шум минимум 10e-6.
:p 2 минуты пытался придумать задачу для такого шумоприёмника, но так ничего и не придумал. Нахрена оно нужно то? :confused:

generals

Ну может я не правильно понял. Этой штукой надо измерять очень маленькое изменение сопротивления (ну в реальности силу тока) с указанной частотой. При этом отношение dR/R~10e-6. Думаю что сигнал шум при этом тоже должно быть не хуже.

svetik5623190

надо измерять очень маленькое изменение сопротивления
Схема "мостик Уитсона" (кажется так называется) почему не может быть использована?

generals

Сейчас как раз пользуюсь мостовой схемой. Она даёт 10е-4. Не хватает.... Она конечно кривая и собрана кривыми руками, но вряд ли больше порядка можно добавить, а нужно два.

svetik5623190

А если к мостику применить мостик второй раз? Не знаю, возможно ли это, просто вот подумалось. Думаю если почертить схемы, то удастся что-то придумать такое, наверное.

generals

Не знаю, может быть. Я ж говорю, я не спец в радиофизике, больше чем на мостик и два усилителя к нему меня не хватило... Не очень представляю как в один мост вставить второй, но подумаю. Просто слышал, что lock-in вроде даёт необходимую точность, но коммерческие стоят под 2 килобакса, а шеф не хочет разоряться.
Да, кстати, может кто-то с физфака и знает, есть ли в какой-нибудь лаборатории этот самый синхронный детектор?

vvasilevskiy

Могу отсканить и прислать схему локина Стзнфорд ресеч лаб, с таблицей параметров элементов. Или тебе просто принципы работы локина интересны?

vvasilevskiy

но коммерческие стоят под 2 килобакса
Не очень верится, наш стоит 10

vvasilevskiy

2 минуты пытался придумать задачу для такого шумоприёмника, но так ничего и не придумал. Нахрена оно нужно то?

Например, малейшие изменения проводимости биологических клеток там где сильный ток пускать нельзя , наш локин может мерять токи вплоть до 100 фемтоампер

generals

ну 2000 это я так с ходу самый дешёвый назвал, а так видел и за 5000, наверное есть и за 10.
Если отсканишь схему и пришлёшь, буду очень признателен! Ну если в двух словах можно принцип работы, то и его давай, буду рад любой полезной инфе :) Спасибо)

vvasilevskiy

Тебе именно на каких элементах делают? если это то я сам не знаю, так как схему не разглядывал пока :) , а физический принцип работы могу объяснить

vvasilevskiy

Этой штукой надо измерять очень маленькое изменение сопротивления (ну в реальности силу тока) с указанной частотой
Это нереально, вся суть хорошего синхронного детектирования, что ты имеешь очень узкополосный фильтр, соответственно для наибольшего отношения сигнал шум требуется большое время измерения, в реальности для предельных значений порядка минуты
А частота используется как раз для того чтобы гетеродинировать сигнал туда, где отсутствуют низкочастотные шумы (порядка килогерца) при этом ты или сам задаешь частоты (прерывателем или если ты имеешь импульсный источник сигнала, то можешь брать прямо эту частоту, но с условием, что она за время измерения стабильна, чтобы не вылезти из полосы фильтра) При этом частота не должна быть кратна никакой промышленной, мы однажды накололись так: лазер работает с частотой в килогерц и мы реальну туфту видим и не можем понять что происходит, потом я поставил 987 и все стало хорошо, килогерц я так понял кратен бытовым 50 герцам и это на 20й гармонике (или на 10й если помеха с трансформатора или люминесцентной лампы) сказывается
Нам препод из радиоиститута сказал хорошую фразу: бытовая сеть-это огромная "помойка" куда все сливают свое "говно" :)

marina355

2 минуты пытался придумать задачу для такого шумоприёмника, но так ничего и не придумал. Нахрена оно нужно то?
Я пикоамперный ток через одиночные ионные каналы в клеточной мембране смотрю...

generals

С последней фразой согласен на все 100. Постоянно любимые 50 герц ловим. Однажды два прибора совместно работающие просто были воткнуты в разные розетки и постоянно вылезал дурацкий шум на 50 Гц. Потом догадались воткнуть в одну, оказалось что у розеток земля не общая
А по сути, есть генератор колебаний, выдающий вполне стабильную (я надеюсь) частоту, точнее такие импульсы, состоящие из целого набора частот заданного диапозона (например от 0 до 100 кГц). Период частотных импульсов достаточно велик - 1 секунда. Необходимо проводить измерения синхронно с генератором на выдаваемой в данный момент частоте. Ну или можно заставить генератор выдавать вполне конкретную частоту, например 50 кГц, и проводить измерения на ней. Затем вручную перестраивать частоту для поиска резонанса, проводя измерение на каждой частоте неограниченно долго (сколько терпения и рабочего дня хватит). Я так понимаю фишка синхронного детектора именно в совпадении частоты генератора и "детектора", так как не надо её искать, а она синхронизуется напрямую с генератором. Только я как раз не понимаю как выразить это совпадение в схеме.
ЗЫ. Написал ооочень криво, но трудно столь сложную мысль выразить в 5 строчках...

vvasilevskiy

Только я как раз не понимаю как выразить это совпадение в схеме.
Это выражается в том чтобы она была точно равна, т. е. мы ее подаем как синхрочастоту и она же есть в сигнале. На языке математики, пусть есть сигнал S(t) приблизительно константа, которую нужно померять, но он сильно зашумлен (например, слабейшее излучение от руки на фоне излучения всей комнаты и всяких теплых вещей). Мы модулируем сигнал с некоторой частотой w: S(t)*sin(wt) (в оптических измерения используется вертушка-чоппер, которая перекрывает путь от ичточника до приемника после этого смешиваем полученный промодулированный сигнал с той же частотой еще раз S(t)*sin(wt)^2=S(t1-cos(2*wt/2, после этого низкочастотную зашумленную составляющую убираем фильтром, высокочастотную S(t)cos(2*wt/2 также пропорциональную сигналу пропускаем через узкополосный фильтр и копим (мы заранее знаем, где искать -на 2*w поэтому находим :) )
Т.е схемотехнически главная часть синхронного детектора-это нелинейный элемент, на котором можно выполнить умножение двух сигналов, формально думаю, что не обязательно брать ту же самую частоту если знаешь где искать :) , но так насколько я знаю не делают

generals

Ясно, спасибо. Добрался до интернета и прочитал ссылки из первого ответа. Всё действительно оказалось просто. Нам как раз наоборот нужна постоянная составляющая, т.к. измеряется амплитуда. К тому же оказалось, что у нас в схеме имеется возможность реализовать lock-in только мне об этом забыли сказать Нашёл у Analog device полезную микросхемку AD630, с помощью которой всё просто делается. Там в даташите даже схема приведена.
Всем большое спасибо!
ЗЫ. Но если не сложно, то всё-таки интересно на отсканированную схемку глянуть, чтобы понять какие-именно элементы умные люди из Стэнфорд ресёч лаб используют :)

vvasilevskiy

Попробую, когда время будет, там не только схема, но еще и таблица элементов с параметрами и характеристиками типа точности :)

mama-aliny

полезную микросхемку AD630

Цена у нее, однако...

generals

А чего такого? В аутексе $21.96 за AD630AR. Это ещё не смертельно....
Оставить комментарий
Имя или ник:
Комментарий: