[实用新型]一种四相正交方波信号产生装置

说明书

本实用新型涉及电子信息技术领域，具体涉及一种四相正交方波信号产生装置，其包括依次连接的输入阻抗匹配电路、波形变换电路、鉴相器、低通滤波器、压控振荡器、1/4分频器和输出驱动与接口电路；1/4分频器输出端还连接于鉴相器，其中，鉴相器、低通滤波器、压控振荡器和1/4分频器构成了锁相环电路用于产生四相正交方波信号并实现输出信号频率对输入信号频率的跟踪；输出驱动与接口电路连接于1/4分频器输出端用于输出四相正交方波信号。本实用新型应用于相敏检测器来测量直流或慢变小信号幅度和相位用于提高测量精度，电路结构简单，调试方便。

技术领域

本实用新型涉及电子信息技术领域，具体涉及一种四相正交方波信号产生装置。

背景技术

对于幅度小的直流或慢变信号，由于受到1/f噪声和直流放大的直流偏移的不利影响，通常使用调制器将其变换成交流信号，再放大，并采用相敏检测器进行同步解调，经过低通滤波器产生一个直流输出；同步解调相当于带通滤波器，其具有非常窄带宽和高Q值，有效抑制了宽带噪声，大大提高了信噪比。

调制信号为调制器的正弦信号和幅度小的直流或慢变信号叠加，调制器的正弦波信号为外加的一个频率较高正弦；取自调制器的正弦信号经整形后得到方波，即相敏检测器参考信号；相敏检测器的输出信号大小与调制信号的幅值和参考信号幅值相关；

幅度检波如采用单通道参考信号，由于受到温度变化影响，产生相位漂移，直接影响测量结果；采用双路正交相敏检测器同时计算出信号幅度和相位，可以消除了相位漂移影响，提高测量精度；双路正交相敏检测器需以四相正交方波信号作为相敏检测器的参考信号；

鉴于此，为克服上述缺陷，提供一种四相正交方波信号产生装置成为本领域亟待解决的问题。

发明内容

本实用新型的目的是为了提供一种四相正交方波信号产生装置，应用于相敏检测器来测量直流或慢变小信号幅度和相位用于提高测量精度，电路结构简单，调试方便。

为解决以上技术问题，本实用新型的技术方案为：一种四相正交方波信号产生装置，包括依次连接的输入阻抗匹配电路、波形变换电路、鉴相器、低通滤波器、压控振荡器、1/4分频器和输出驱动与接口电路；输入阻抗匹配电路的输入端获取正弦信号，输入阻抗匹配电路输出端连接于波形变换电路输入端，波形变换电路输出端连接于鉴相器输入端，鉴相器输出端连接于低通滤波器输入端，低通滤波器输出端连接于压控振荡器输入端，压控振荡器输出端连接于1/4分频器输入端，1/4分频器输出端连接于鉴相器，其中，鉴相器、低通滤波器、压控振荡器和1/4分频器构成了锁相环电路用于产生四相正交方波信号并实现输出信号频率对输入信号频率的跟踪；输出驱动与接口电路连接于1/4分频器输出端用于输出四相正交方波信号。

按以上方案，输入阻抗匹配电路包括运算放大器U1，运算放大器U1的同相输入端连接有高频连接器P1获取正弦信号U_s1(t)，运算放大器U1的反相输入端连接于输出端；运算放大器U1的型号为OPA656，为具有500MHz增益带宽、压摆率290V/us的运算放大器，可满足20MHz以内高频信号输入。

按以上方案，波形变换电路包括比较器U2，比较器U2的同相输入端连接于运算放大器U1的输出端，比较器U2的反相输入端接地；比较器U2的型号为LT1011，为具有差分输入、响应时间250ns高速电压比较器。

按以上方案，所述锁相环电路包括锁相环U4、低通滤波器和1/4分频器；

锁相环U4的信号输入端、相位比较器输入端和相位信号输出端构成鉴相器，锁相环U4的信号输入端连接于运算放大器U1的输出端；

低通滤波器包括电阻R5、电阻R6和电容C4，电阻R5一端连接于锁相环U4的相位信号输出端，电阻R5另一端依次串联电阻R6和电容C4后接地；电阻R5和电阻R6的中间节点连接于压控振荡信号输入端；