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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Frragen zu Lock-in Verstärker


Autor: E. P. (metallman)
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Hallo!

ich habe einen Sensor aufgebaut, der periodische niederfrequente 
Messsignale (Bandbreite:0,1-500Hz, dynamischer Bereich: 1uV-1mV) 
aufnehmen soll und optisch über eine Faser übertragen.

Nun bin ich dabei einen optischen Empfänger aufzubauen, der diese 
Signale analog weiterverarbeitet: vor allem filtert und verstärkt...

Ich habe mir überlegt, dass für solche kleine und schmalbandige 
Messsignale vielleicht ein Lock-in verstärker in Frage kommt und habe 
mal schnell einen Lock-in Verstärker aufgebaut: aus einem 
Multiplizierer, Tiefpass und Phasenschieber. Dabei habe ich anstatt 
eines phasenempfindlichen Detektors einen Analogmultiplizierer genommen 
um  das rechtek-moduliertes Messsignal mit einem sin zu demodulieren und 
damit nur ein einzelnes Frequenzband auszufiltern.

Nun habe ich die Schaltung getestet mit einem sin-Signal auf einen 
rechteck aufmoduliert und dem sin-förmigen Referenzsignal (mit Frequenz 
der 1. Harmonischen des rechtecks). Der Analogmultiplizierer demoduliert 
mir das Einangssignal - also funktioniert eigentlich wie er sollte. Nun 
weiß ich nicht, wo ich den phasenabhängigen Gleichanteil messen kann und 
was ich als nächstes machen muss, um zu testen ob und wie gut der 
Lock-in Verstärker funktioniert. Kan mir vielleicht jemand da 
weiterhelfen??

vielen dank

Autor: pfft. (Gast)
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Na. Hinter den Multiplizierer kommt ein Tiefpass.

Autor: E. P. (metallman)
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Nach dem Multiplizierer habe ich auch einen Tiefpass mit einer 
grenzfrequenz von der bandbreite des zu messenden Signals

Autor: pfft. (Gast)
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Aehh.... Beim Lock-in gibt es eine Modulationsfrequenz, und eine 
Bandbreite. Man kann zB mit 2kHz modulieren, und einen Tiefpass von 1Hz 
verwenden.

Autor: Eddy Current (chrisi)
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Und ich dachte, der Lock-in Verstärker dient dazu, die Amplitude eines 
Signals zu bestimmen, dessen Trägerfrequenz synchron zu einem 
Referenzsignal ist. Wenn das Referenzsignal nicht vorliegt, wird es kein 
Lock-in Verstärker mehr. Und wenn die Information (zusätzlich) in der 
Frequenz liegt und nicht in der Amplitude erst recht nicht.

Autor: pfft. (Gast)
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Ja. Sicher. Ein Lock-in ist ein Synchrongleichrichter. Das Rauschen wird 
man los indem man es ausschliesst. Wenn die Modulationsfrequenz 10kHz 
ist, und der nachfolgende tiefpass 1Hz hat, so ist das aequivalent zu 
einem Bandpass bei 10kHz mit 1Hz Bandbreite. Der Gewinn bezueglich dem 
Rauschen betraegt dann 10000, oder 80 dB.

Autor: OlliW (Gast)
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Hallo E.P.,

also, ich finde die Beschreibung oben dessen was du machst sehr komisch. 
Multiplizierer, Phasenschieber, Tiefpass ist OK, aber an den 
Multiplizierer kommt an einem Eingang ein Signal (mit Frequenz f) und an 
den anderen Eingang ein Rechtecksignal konstanter Amplitude (auch mit 
Frequenz f), wobei das Rechtecksignal über einen Phasenschieber auf ein 
Referenzsignal (auch Frequenz f) phasenmässig bezogen ist. Als Ergebnis 
bekommst du die Amplitude (oder die Komponente bezogen auf das 
Referenzsignal) des Eingangsignals.
1) Was ist mit deinem Referenzsignal (wenn du es aus dem Eingangssignal 
generierst, dann brauchst du keinen Phasenschieber) 2) 
"rechtek-moduliertes Messsignal mit einem sin zu demodulieren", hä???? 
mit dem Messsignal modulierter sin mit rechteck demodulieren könnte Sinn 
machen, aber so....

Olli

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