昕虹的鎖相解調(diào)板是以當(dāng)今FPGA +ARM單片機(jī)的業(yè)界主流配置而設(shè)計(jì)。浮點(diǎn)數(shù)數(shù)字信號(hào)處理的計(jì)算任務(wù)由 FPGA硬件加速完成，而結(jié)果數(shù)據(jù)采集和上位機(jī)交互由ARM單片機(jī)處理。為了提高性價(jià)比，系統(tǒng)以獨(dú)立雙輸入輸出通道為原則設(shè)計(jì)，從而在單板上實(shí)現(xiàn)雙路鎖相通道的應(yīng)用。
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鎖相放大器使用了 PSD（Phase Sensitive Detector）——相位敏感檢測器的技術(shù)，只有存在于特定參考頻率的信號(hào)可以被挑選出來，而其他頻率的噪聲及干擾信號(hào)則不會(huì)被檢出。它是用來檢測極微弱的 AC 信號(hào)的高靈敏數(shù)據(jù)采集器，即使在噪聲高于信號(hào)數(shù)千倍的情況下也可得到精確的測量。
傳統(tǒng)的鎖相放大器利用了模擬變頻混頻器和 RC 濾波器，它需要大量的模擬電路設(shè)計(jì)和優(yōu)化模擬信號(hào)解調(diào)?，F(xiàn)今，鎖相放大器自身正在變革，先進(jìn)的集成電路技術(shù)和快速數(shù)字信號(hào)處理（DSP）的應(yīng)用替代了傳統(tǒng)的模擬器件，可使其靈敏度及可靠性提高了數(shù)百倍。
昕虹的鎖相解調(diào)板是以當(dāng)今FPGA +ARM單片機(jī)的業(yè)界主流配置而設(shè)計(jì)。浮點(diǎn)數(shù)數(shù)字信號(hào)處理的計(jì)算任務(wù)由 FPGA硬件加速完成，而結(jié)果數(shù)據(jù)采集和上位機(jī)交互由ARM單片機(jī)處理。為了提高性價(jià)比，系統(tǒng)以獨(dú)立雙輸入輸出通道為原則設(shè)計(jì)，從而在單板上實(shí)現(xiàn)雙路鎖相通道的應(yīng)用。比如，一路通道可用作測量信號(hào)，而另一路可用作參考信號(hào)；亦或一路做一次諧波解調(diào)，而另一路做二次諧波解調(diào)。雙路低噪聲模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)采樣，轉(zhuǎn)換成了兩路獨(dú)立的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流，緊接著由 FPGA 運(yùn)算結(jié)果。FPGA 的計(jì)算結(jié)果能夠被傳送到ARM單片機(jī)做進(jìn)一步的低速信號(hào)處理，然后通過串行通訊端口傳送至上位機(jī)或PC機(jī)。鎖相解調(diào)結(jié)果也可直接通過輔助數(shù)模轉(zhuǎn)換器（AUX_DACs）轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)輸出。而直接數(shù)字合成器（DDS）則被用來產(chǎn)生模擬信號(hào)輸出給兩路高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DACs），對(duì)激光器或其他發(fā)射器進(jìn)行外部調(diào)制。
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綜述 |
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尺寸大小 |
15.4x15.4x7.6cm3 |
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重量 |
670 g |
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電源供應(yīng) |
DC 5V/2A （含電源板） |
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模擬輸入 |
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頻率范圍 |
AC–0.5MHz |
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輸入阻抗 |
50 ohm |
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輸入噪聲 |
10nV/Hz1/2 (>10 kHz) |
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電壓范圍 |
-1V to +1V |
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輸入增益 |
1, 10 |
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模/數(shù)轉(zhuǎn)換 |
14 bit; 4 MSa/s |
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模擬輸出 |
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輸出 |
2 channels; -1V to +1V |
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頻率范圍 |
DC–0.5MHz |
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數(shù)/模轉(zhuǎn)換 |
16 bit; 4 MSa/s |
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鎖相解調(diào)器 |
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解調(diào)器數(shù)量 |
2 channels |
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時(shí)間常量 |
10ms, 1ms（可依用戶需求制定） |
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過濾帶寬（Hz） |
1000, 100（可依用戶需求制定） |
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諧波 |
1F, 2F, 3F, 4F |
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參考相位分辨率 |
1.0 degree |
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輔助輸出(AUX_DAC) |
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輸出通道數(shù)量 |
2 channels |
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數(shù)/模轉(zhuǎn)換器 |
16 bit; 4 Msa/s |
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數(shù)/模模擬帶寬 |
10 kHz |
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上位機(jī)接口 |
USB虛擬串口 |
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PID控制 |
可依用戶需求定制 |
? 參考頻率內(nèi)部同步，無需外部參考信號(hào)輸入；
? 可解調(diào)低至10nV，中心頻率500kHz微弱信號(hào)；
? 兩路獨(dú)立輸入端，實(shí)現(xiàn)雙通道鎖相放大解調(diào)方案；
? 兩路調(diào)制輸出端，輸出信號(hào)頻率、幅度、偏置獨(dú)立可調(diào)；
? 兩路低速輔助模擬通道，實(shí)時(shí)輸出解調(diào)運(yùn)算結(jié)果；
? USB虛擬串口連接上位機(jī)，極簡鎖相控制界面；
? 尺寸小巧，易于便攜及系統(tǒng)集成；
? 可根據(jù)用戶需求，靈活定制FPGA算法。
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