基于数字锁相放大器的电阻噪声特性研究

郑 远，姚星星，郭红丽，鲍德松，王业伍

(浙江大学 物理学系 物理实验教学中心，浙江 杭州 310025)

锁相放大技术是利用参考信号检测和恢复微弱信号幅值和相位的精密测量技术，在近代物理研究中已普遍应用. 锁相放大器能将微弱待测电信号从极端强烈的背景噪声中提取、放大并测量，是微弱信号检测与恢复的重要仪器，按电路特点分为数字和模拟2种类型. 因数字型直流输出几乎无漂移且具有更精确、更稳定的参考信号以及更大的频率范围和动态储备而被广泛使用. 本文采用Stanford Research Systems公司的产品SR830是使用最广泛的数字锁相放大器. 在物理实验教学中，为学生讲授锁相放大器的工作原理，对于学生掌握锁相放大器的使用方法具有重要作用. 国内外实验教学团队为此做了积极尝试，例如：设计电阻测量实验[1]，从频域角度分析锁相放大技术[2]，软件编程或软硬件结合的方式实现锁相放大功能[3-4]，从噪声测量、仪器性能等角度设计综合型教学实验[5-10]，等等. 本文设计了探究电阻热噪声和闪烁噪声特性的测量实验，分析了散弹噪声的信噪比特点. 通过控制变量法，探究了时间常量、陡降以及动态储备参量对锁相放大器电阻噪声测量的影响，使学生掌握参量测量和优化的方法.

1 实验原理与方法

1.1 锁相放大器的基本原理

锁相放大器运用的放大技术是利用固定频率参考信号对待测信号进行相干检测的电学测量技术，其关键是实现2种信号……