这是本文档旧的修订版！
锁相放大器实验
实验的目的、意义和要求
- 理解锁相放大器的原理。
- 学会锁相放大器的基本使用。
- 利用锁相放大器完成微弱信号的测量。
实验原理简述
- 哪些实验领域中需要检查微弱信号？为什么检测难度较大？
- 常有哪些技术手段可以用于测量微弱信号？
- 锁相放大的基本原理是什么？为什么需要参考信号？待测信号的幅值和相位怎么计算得到？
实验室可提供的主要器材
- 锁相放大器：通用型双相数字锁相放大器OE1022型（中山大学）
【注意】- 使用电压模式时，输入最大不能大于 1 Vrms（即有效值1V）。有效值
- 发生前级溢出【Overload: INPUT NONE】时，应立即减小输入幅值（如信号发生器的输出幅值）。输入端峰值高于1.7V或谷值低于-1.7V时会发生前级溢出。
- 发生放大溢出【Overload: NONE GAIN】时，应立即调节灵敏度值。默认灵敏度值为100 mV。
- 恢复默认状态：SAVE RECALL- Recall- Channel: Default- Execute: Yes
- 锁相放大器教学实验箱
- 示波器
实验内容
- 熟悉锁相放大器的基本使用。调节并了解灵敏度、时间常数、滤波器陡降、动态储备的意义。观察并记录R、θ、X、Y的波形及数值变化。
- 强噪声背景下检测弱信号实验
- 产生不同信噪比的信号并进行测量。同时记录示波器上的波形和测量值，以方便比较。
【注意】如果显示溢出“Overload”，应立即减小输入幅值（如果是前级溢出），或调节灵敏度值（如果是放大溢出）。 - 如果对相同的信噪比信号，采用不同的时间常数、陡降，对输出信号有何影响？
- 微弱信号多谐波测量实验
- 理想方波的傅里叶展开式是什么？谐波的有效值与峰峰值如何转换？
- （选做）如果给定的不是方波，而是三角波，是否可测？
- 微小阻抗测量实验
- 四线法的原理是什么？比普通两引线法有何优势？（Four-terminal sensing）
- 测量微小电阻的阻抗。注：需手动测量，没有已编好的测量程序LCR_TOP.vi，下同。
- 测量微小电容的阻抗。
- 变容二极管结电容测量实验
- 什么是势垒电容、扩散电容？在正向和反向偏置有何差别？
- 测量结电容与偏置电压的关系。与理论公式是否相符？
【注意】反偏电压变化范围为1 V- 7.9 V，不超过8 V。
- 电阻热噪声测量试验
- 电阻热噪声的理论公式是什么？
- 噪声应该如何计算？为什么需要测量一段时间，而不能直接读取R值？采样点数和采样间隔对数据有何影响？
- 不同电阻的热噪声和理论值是否相符？
要求：1，2为必做内容。3，4，5中应至少完成1个。