Lock-In amplifier
Scris: Vin Apr 07, 2023 7:11 am
Este putin probabil sa stiti ce este amplificatorul lock-in, pentru ca este un instrument utilizat mai mult in cercetare, la masurarea semnalelor slabe, ingropate in zgomot de fond.
https://en.wikipedia.org/wiki/Lock-in_amplifier
https://www.zhinst.com/europe/en/resour ... -detection
https://www.analogictips.com/understand ... ution-faq/
https://www.analog.com/en/analog-dialog ... lator.html
https://physicsopenlab.org/2019/08/20/l ... amplifier/
https://www.instructables.com/Lock-in-Amplifier/
https://support.bentham.co.uk/helpdesk/ ... 3027560213
https://www.thinksrs.com/downloads/pdfs ... utLIAs.pdf
Este alcatuit dintr-un preamplificator (a.c.) cu zgomot mic si un redresor comandat (detector sensibil la faza). Semnalul care trebuie masurat este intrerupt periodic cu frecventa mare (KHz, chiar MHz). Daca se masoara semnale optice se foloseste un chopper, care este alcatuit dintr-un disc cu perforatii, actionat de un motor sincron.
https://www.ci-systems.com/choppers
http://materiel-physique.ens-lyon.fr/BD ... 15-034.pdf
https://www.recycledgoods.com/stanford- ... 451-motor/
Chopperul furnizeaza si un semnal de referinta, care comanda functionarea redresorului sincron. Dupa redresor urmeaza un filtru trece-jos, care este de obicei alcatuit dintr-un circuit de integrare de tip RC. Utilizand redresarea comandata, in faza cu semnalul care trebuie masurat, se poate reduce foarte mult zgomotul de fond. Zgomotul are faza variabila aleator si prin mediere dupa redresare pe timp suficient de mare da rezultat aproape de zero. Semnalul util este in faza cu semnalul de referinta care comanda redresorul sincron si dupa mediere in timp da o componenta utila nenula. Pe Wikipedia se spune ca prin aceasta metoda pot fi puse in evidenta semnale care sunt de un milion de ori mai mici decat zgomotul de fond.
Modularea semnalului util se face prin multe metode, in functie de natura lui (optic, electric etc).
O explicate buna, cu calcul matematic, asupra modului in care functioneaza un detector comandat in faza, este data in una din cele doua carti (mai spre sfarsitul cartii):
https://www.targulcartii.ro/vladimir-do ... 978-597440
https://www.anticariat.net/p/55914/Init ... hail-Iosif
Au trecut 30 de ani de cand le-am citit si nu-mi amintesc in care din ele. Ar fi bine sa le cumparati, sunt carti serioase. Le am pe amandoua, dar sunt puse (rau) undeva unde nu am acces in acest moment. Cand voi avea posibilitatea, voi scana paginile respective si am sa le pun pe forum.
La serviciu am lucrat cu un amplificator lock-in fabricat la inceputul anilor '70, venit la facultate in pachetul de ajutoare primite dupa cutremurul din anul 1977.
https://download.tek.com/manual/MODEL-840.pdf
Era defect, cineva conectase faza retelei de alimentare (220V) la traseul de masa dintre preamplificator si restul circuitelor. Cablajul se volatilizase, dar in rest aparatul nu a fost afectat. Am refacut legatura la masa cu un fir cu sectiunea marita (de la un cablu obisnuit de retea) si aparatul si-a revenit.
In primii doi ani (1990-1992) ca asistent la facultarea la care lucram, am avut in norma ore de laborator la disciplina Fizica Semiconductoarelor. Nu erau lucrari puse si seful de disciplina mi-a spus "faci si dumneata ceva la rece", adica sa le povestesc cum s-ar lucra daca am avea dotarile necesare. Situatia era jenanta (prostii te judeca daca vii in fata lor cu astfel de chestii), asa ca am fost obligat sa repar aparatura defecta (multe scule) si sa realizez lucrari de laborator.
De exemplu, la o lucrare trebuia sa determin lungimea de difuzie a purtatorilor minoritori dintr-o placuta semiconductoare. Semiconductorul l-am gasit in cabinetul fostului sef se disciplina, pe care l-au dat afara (mancatoreli intre ei). Am iluminat placuta cu un laser cu He-Ne, fasciculul fiind trecut printr-un chopper si focalizat cu o lentila convergenta. Purtatorii minoritari erau captati cu un varf de wolfram luat de la o dioda punctiforma cu Ge si acel fotocurent era amplificat cu un convertor I-U cu amplificator operational (un TL081). Placuta era fixata pe o masa de microscop si se putea deplasa pe X si Y. Montajul era foarte sensibil, se masura semnal care era efectiv acoperit de zgomotul de fond.
La nivel de amatori, am vazut pe internet o schema de miliohmetru la care se utiliza un detector sensibil la faza (DSF) exact ca la amplificatorul lock-in. Redresarea se facea cu porti analogice de tipul CMOS (CD4016 sau similare). Din pacate au scos schema respectiva de pe net, au cenzurat sa nu se destepte lumea.
https://en.wikipedia.org/wiki/Lock-in_amplifier
https://www.zhinst.com/europe/en/resour ... -detection
https://www.analogictips.com/understand ... ution-faq/
https://www.analog.com/en/analog-dialog ... lator.html
https://physicsopenlab.org/2019/08/20/l ... amplifier/
https://www.instructables.com/Lock-in-Amplifier/
https://support.bentham.co.uk/helpdesk/ ... 3027560213
https://www.thinksrs.com/downloads/pdfs ... utLIAs.pdf
Este alcatuit dintr-un preamplificator (a.c.) cu zgomot mic si un redresor comandat (detector sensibil la faza). Semnalul care trebuie masurat este intrerupt periodic cu frecventa mare (KHz, chiar MHz). Daca se masoara semnale optice se foloseste un chopper, care este alcatuit dintr-un disc cu perforatii, actionat de un motor sincron.
https://www.ci-systems.com/choppers
http://materiel-physique.ens-lyon.fr/BD ... 15-034.pdf
https://www.recycledgoods.com/stanford- ... 451-motor/
Chopperul furnizeaza si un semnal de referinta, care comanda functionarea redresorului sincron. Dupa redresor urmeaza un filtru trece-jos, care este de obicei alcatuit dintr-un circuit de integrare de tip RC. Utilizand redresarea comandata, in faza cu semnalul care trebuie masurat, se poate reduce foarte mult zgomotul de fond. Zgomotul are faza variabila aleator si prin mediere dupa redresare pe timp suficient de mare da rezultat aproape de zero. Semnalul util este in faza cu semnalul de referinta care comanda redresorul sincron si dupa mediere in timp da o componenta utila nenula. Pe Wikipedia se spune ca prin aceasta metoda pot fi puse in evidenta semnale care sunt de un milion de ori mai mici decat zgomotul de fond.
Modularea semnalului util se face prin multe metode, in functie de natura lui (optic, electric etc).
O explicate buna, cu calcul matematic, asupra modului in care functioneaza un detector comandat in faza, este data in una din cele doua carti (mai spre sfarsitul cartii):
https://www.targulcartii.ro/vladimir-do ... 978-597440
https://www.anticariat.net/p/55914/Init ... hail-Iosif
Au trecut 30 de ani de cand le-am citit si nu-mi amintesc in care din ele. Ar fi bine sa le cumparati, sunt carti serioase. Le am pe amandoua, dar sunt puse (rau) undeva unde nu am acces in acest moment. Cand voi avea posibilitatea, voi scana paginile respective si am sa le pun pe forum.
La serviciu am lucrat cu un amplificator lock-in fabricat la inceputul anilor '70, venit la facultate in pachetul de ajutoare primite dupa cutremurul din anul 1977.
https://download.tek.com/manual/MODEL-840.pdf
Era defect, cineva conectase faza retelei de alimentare (220V) la traseul de masa dintre preamplificator si restul circuitelor. Cablajul se volatilizase, dar in rest aparatul nu a fost afectat. Am refacut legatura la masa cu un fir cu sectiunea marita (de la un cablu obisnuit de retea) si aparatul si-a revenit.
In primii doi ani (1990-1992) ca asistent la facultarea la care lucram, am avut in norma ore de laborator la disciplina Fizica Semiconductoarelor. Nu erau lucrari puse si seful de disciplina mi-a spus "faci si dumneata ceva la rece", adica sa le povestesc cum s-ar lucra daca am avea dotarile necesare. Situatia era jenanta (prostii te judeca daca vii in fata lor cu astfel de chestii), asa ca am fost obligat sa repar aparatura defecta (multe scule) si sa realizez lucrari de laborator.
De exemplu, la o lucrare trebuia sa determin lungimea de difuzie a purtatorilor minoritori dintr-o placuta semiconductoare. Semiconductorul l-am gasit in cabinetul fostului sef se disciplina, pe care l-au dat afara (mancatoreli intre ei). Am iluminat placuta cu un laser cu He-Ne, fasciculul fiind trecut printr-un chopper si focalizat cu o lentila convergenta. Purtatorii minoritari erau captati cu un varf de wolfram luat de la o dioda punctiforma cu Ge si acel fotocurent era amplificat cu un convertor I-U cu amplificator operational (un TL081). Placuta era fixata pe o masa de microscop si se putea deplasa pe X si Y. Montajul era foarte sensibil, se masura semnal care era efectiv acoperit de zgomotul de fond.
La nivel de amatori, am vazut pe internet o schema de miliohmetru la care se utiliza un detector sensibil la faza (DSF) exact ca la amplificatorul lock-in. Redresarea se facea cu porti analogice de tipul CMOS (CD4016 sau similare). Din pacate au scos schema respectiva de pe net, au cenzurat sa nu se destepte lumea.