lock in amplifier 원리

록 인 앰프는 증폭 (앰프) 기능과 특정 신호 검출 (lock-in) 기능을 겸비한 앰프입니다. 록 인 앰프 최대의 특징은 특정 주파수의 신호를 감지하고 증폭시키는 것입니다. 따라서 잡음에 묻힌 미소 신호의 검출이나 더 민감한 신호 검출이 가능하여, 여러 응용 프로그램에서 사용할 수 있습니다. 록 인 앰프는 입력되는 신호 중 검색하고 싶은 신호만을 추출하기 "참조 신호"를 사용합니다.
록 인 앰프에 입력 신호와 참조 신호를 입력하면 참조 신호를 검출하고 싶은 신호에만 작용하고, 검색할 신호의 진폭 정보를 검색합니다.

록 인 앰프의 원리

록 인 앰프는 입력 신호에 대한 참조 신호를 걸어 놓습니다. 참조 신호는 입력 신호와 동일한 주파수의 신호가됩니다.  일반적으로 참조 신호는 입력 신호와 동일한 출처 (광학 측정의 경우, 빛의 단속기에서. 저항 측정의 경우, 전압 · 전류인가 전원)에서 취합니다. 
예를 들어, ASin (ωt)의 신호 진폭 A를 검출하는 경우, Sin (ωt) 참조 신호를 걸어 놓습니다. 그러면
ASin (ωt) × Sin (ωt) = (A / 2) Cos (2ωt) + Cos (0)
신호가 출력됩니다.

이 2 차 고조파이다 Cos (2ωt)와 직류 신호 Cos (0)이 합쳐진 출력 신호를 저역 통과 필터에 통과시켜 2 차 고조파를 제거하여 직류 신호 (A / 2) Cos ( 0) 즉, 입력 신호의 진폭 A를 측정하는 것이 나옵니다.

 

실제 신호는 다양한 주파수 신호를 노이즈로 들어옵니다. 
예를 들어, 10kHz의 신호로, 1Hz 및 1MHz의 노이즈를 포함하면 참조 신호를 곱하면하여 1MHz의 잡음 정보는 990kHz (1M-10k)와 1010kHz (1M +10 k) 신호로 출력됩니다. 또한 1Hz 소음 정보는 9.999kHz (10k-1)와 10.001kHz (10k +1) 신호로 출력됩니다. 그리고 10kHz의 신호 정보는 2 차 고조파이다 20kHz의 신호 진폭의 직류 신호로 출력됩니다. 노이즈 신호 및 10kHz의 2 차 고조파 (20kHz)는 저역 통과 필터에 의해 절단 저역 통과 필터를 통과하는 신호는 직류 신호 된 10kHz의 진폭 정보만됩니다. 
이것은 노이즈에 묻혀 신호 중에서 특정 주파수 (f = ω/2π)의 신호 진폭만을 측정하는 것이 가능합니다.

 

위상차 측정 (2 위상 잠금 인 앰프)

측정하고자하는 신호에 위상차 (α)가있는 경우, 측정하고자하는 신호는 ASin (ωt + α)입니다.

이 신호를 점거 앰프 발견하면 ACos (α) 값이 발견됩니다.

이 값은 단지 위상차를 측정하는 것은 없습니다. 따라서 참조 신호 직행 신호 (Cos (ωt))를 곱하면하여 ASin (α)의 신호가 감지됩니다.
ACos (α)와 ASin (α)보다 Tan (α)를 구함으로써 위상 차이를 측정합니다.
이처럼 ACos (α)와 ASin (α)의 두 신호를 곱하여 수 있으며, 위상차의 측정도 할 수있는 록 인 앰프 "2 차 점거 앰프"라고 말합니다.