Bộ khuếch đại lock-in tìm tín hiệu yếu giữa nhiễu bằng nhịp tham chiếu ra sao?
Khám phá mở rộng – Vật lý 12
Lock-in dùng một nhịp tham chiếu đã biết để chỉ đo thành phần của tín hiệu có quan hệ phù hợp với nhịp ấy. Nó không đơn giản khuếch đại toàn bộ đầu vào, vì làm vậy thường khiến cả tín hiệu lẫn nhiễu cùng lớn lên.
Biết trước nhịp cần nghe là một lợi thế
Giả sử ta làm đèn chớp theo một nhịp xác định để đo một đáp ứng quang rất nhỏ. Ánh sáng môi trường và nhiều nhiễu khác có thể không đi đúng nhịp đó. Nhịp điều khiển đèn cung cấp một mốc để tìm phần đáp ứng liên quan.
Đây là ví dụ về tổ chức phép đo, không phải lời khẳng định cứ có nhiễu thì luôn loại được bằng phần mềm.
Nhân tín hiệu rồi giữ phần biến thiên chậm
Trong nguyên lý cơ bản, đầu vào được nhân với tín hiệu tham chiếu. Khi hai tần số gần nhau, kết quả chứa một thành phần biến thiên chậm cùng những thành phần nhanh hơn. Bộ lọc thông thấp giữ phần chậm thích hợp.
Quan hệ pha ảnh hưởng kết quả. Một hệ hai pha có thể dùng hai tham chiếu lệch nhau một phần tư chu kỳ để nhận hai thành phần, rồi suy biên độ và pha. Không phải chỉ nhìn một giá trị bằng không là biết đầu vào hoàn toàn không có tín hiệu.
Vì sao đo lâu hơn có thể giúp mà cũng làm chậm?
Lấy trung bình và thu hẹp băng đo có thể giảm ảnh hưởng của nhiễu ngoài miền quan tâm. Nhưng nếu đáp ứng của mẫu đổi nhanh, bộ lọc hẹp có thể làm tín hiệu ra theo chậm hoặc bỏ mất diễn biến.
Nhiễu có cùng tần số và pha phù hợp với tham chiếu vẫn có thể xuất hiện như tín hiệu. Nhiễu quá lớn làm quá tải đầu vào cũng không được cứu chỉ bằng lọc phía sau.
Hiểu lầm: lock-in tự tìm mọi tín hiệu bí mật mà không cần biết gì về phép đo. Nó khai thác thông tin tham chiếu và giả định về thành phần muốn đo.
Ghi nhớ: tạo nhịp biết trước, so pha, lọc băng hẹp và đọc kết quả trong giới hạn thời gian đáp ứng của hệ.
Đọc thêm
- Vòng khóa pha PLL giữ một bộ dao động theo nhịp tham chiếu ra sao?
- Vì sao máy thu đổi tần chuyển sóng vô tuyến về một trung tần?