디지털 락인 증폭기는 과학자와 엔지니어가 때때로 노이즈 플로어 아래에 묻혀 있는 매우 작은 교류(AC) 신호의 위상 감지 측정을 수행하는 데 도움이 됩니다(그림 1). 연구자는 참조 신호와 함께 락인 증폭기를 준비하고, 그를 통해 잡음이 심한 환경에서도 동일한 진동수 영역의 관심 신호로부터 위상 및 진폭 정보를 추출할 수 있습니다.
그림 1: 락인 증폭기의 단순화된 블록 다이어그램 보기
기존의 락인 증폭기는 주로 아날로그 회로를 사용하여 신호를 혼합, 필터링 및 복조합니다. 그러나 디지털 락인 증폭기는 신호 처리에 보다 현대적인 접근 방식을 사용합니다. 디지털 락인 증폭기는 들어오는 신호를 디지털화하고 알고리즘은 대부분의 신호 처리를 수행합니다. 이 경우 기준 신호도 디지털이므로 완벽한 복조가 가능합니다. 락인 증폭기를 사용하여 위상을 측정하는 방법에 대해 자세히 알아보려면 정밀한 위상 측정: 위상 측정 방법론 가이드 ebook을 참조해 보십시오.
연구자들이 락인 증폭기를 사용하는 이유는 무엇입니까?
연구원들은 물리학, 광학, 전자, 재료 과학을 포함한 다양한 분야에서 잠금 감지를 활용하여 변조된 신호를 추출 및 분석하고 그로부터 위상 및 진폭 정보를 얻습니다. 디지털 락인 증폭기는 레이저 주파수 안정화, 초고속 분광학, RF 및 마이크로파 테스트, 암흑 물질 감지 및 기타 응용 분야를 수행하는 많은 최첨단 연구실의 핵심 구성 요소입니다.
아날로그 대 디지털 락인 증폭기: 차이는 무엇입니까?
정밀도와 정확성
아날로그 락인 증폭기는 세심하게 조정된 구성 요소를 통해 높은 수준의 정확도를 제공할 수 있지만 드리프트, 온도 변화 및 환경 노이즈에 더 민감합니다.
디지털 락인 증폭기는 노이즈에 거의 영향을 받지 않기 때문에 본질적으로 아날로그 타입에 비해 시스템에 훨씬 적은 손실을 발생시킵니다. 그에 더해,디지털 신호 처리(DSP)를 통해 사용자가 락인 증폭기와 함께 디지털 필터를 쉽게 구현할 수 있습니다. 아날로그 구성 요소를 수정하지 않고도 디지털 IIR(무한 임펄스 응답) 필터 또는 FIR(유한 임펄스 응답) 필터(그림 2)를 추가할 수 있으므로 타겟 신호를 더 효과적으로 분리할 수 있습니다.
그림 2: 구성 가능한 대역통과 IIR 필터의 디지털 구현
주파수 범위 및 성능
아날로그 구성요소는 외부 간섭에 더 민감한 경향이 있는 반면, 디지털 신호는 사실상 잡음이 없는 환경을 허용합니다. 디지털 락인 증폭기는 주파수에 대한 아날로그 구성 요소의 종속성에 의해 제한되지 않으므로 광범위한 주파수를 포괄할 수도 있습니다. 이는 디지털 회로가 아날로그 회로에 비해 성능 저하 없이 더 넓은 범위의 입력 주파수를 처리할 수 있음을 의미합니다. 또한 디지털 락인 증폭기는 유연하고 조정 가능한 DSP 알고리즘을 통해 본질적으로 신호 처리에서 더 높은 해상도와 정밀도를 제공합니다.
유연성
아날로그 락인 증폭기는 기본적으로 설정되어 있으므로 매개변수를 변경하려면 아날로그 구성 요소를 조정해야 합니다. 그러나 디지털 락인 증폭기를 사용하면 소프트웨어를 통해 장비를 재구성하고 매개변수를 조정할 수 있으므로 빠르게 변화하는 테스트 조건에 적응할 수 있습니다. 일부 디지털 락인 증폭기는 다중 장비 배포를 허용합니다. 즉, 하나의 장치에서 여러 개의 독립적인 락인 증폭기를 동시에 사용하여 실험실 작업대 공간을 절약하고 비용을 최소화하며 시스템 복잡성을 줄일 수 있습니다.
안정
디지털 락인 증폭기, 특히 FPGA(Field Programmable Gate Array)와 같은 안정적인 디지털 회로로 구현된 증폭기는 아날로그 락인 증폭기보다 시간이 지남에 따라 드리프트가 훨씬 적은 경향이 있습니다. 즉, 성능이 더 오랫동안 안정적입니다. 또한 FPGA는 아날로그 구성 요소보다 온도 변화에 훨씬 덜 민감하므로 다양한 환경 조건에서 디지털 락인 증폭기를 더욱 안정화시킵니다.
디지털 락인 증폭기은 어떠한 용례에 사용되고 있습니까?
디지털 락인 증폭기는 오늘날 라이브 셀 이미징부터 양자 감지까지 다양한 애플리케이션에 사용됩니다.
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디지털 락인 증폭기를 사용한 세포 이미징디지털 락인 증폭기는 SRS(유도 라만 산란) 현미경과 같은 기술을 사용하여 듀얼 채널 실시간 이미징을 가능하게 합니다. 연구자들은 고품질 디지털 락인 증폭기를 사용하여 살아있는 세포 샘플의 동시 이중 채널 이미징을 수행할 수 있습니다. |
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디지털 락인 증폭기를 사용한 암흑물질 감지전 세계 연구자들은 암흑물질을 성공적으로 탐지하기 위해 입자물리학의 한계를 뛰어넘고 있습니다. 디지털 락인 증폭기를 사용하면 높은 수준의 유연성과 성능을 활용하여 신호를 nV 레벨까지 측정할 수 있습니다. |
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디지털 락인 증폭기를 사용한 양자 감지양자 감지 및 광학 시계 개발과 같은 응용 분야에서는 시스템 안정성이 가장 중요합니다. 디지털 계측을 사용하면 전체 테스트 설정을 단일 장치로 통합할 수 있으므로 결과가 더 안정적이고 시스템 손실이 줄어듭니다. |
FPGA 기반 디지털 락인 증폭기
이중 위상, 다중 채널 락인 감지를 수행하려면Moku 락인 증폭기저 노이즈 아날로그 프런트 엔드와 FPGA의 처리 능력을 결합합니다.
Moku 락인 증폭기를 사용하면 최대 4개의 독립 락인 증폭기를 동시에 배치하거나 락인 장치를 다중 장비 모드(그림 3) 구성에서 스펙트럼 분석기 또는 디지털 필터 박스를 비롯한 다양한 다른 장비와 결합할 수 있습니다.
그림 3: 다중 기구 모드 설정인텔 연구소의 포토닉스 IC 테스트
올바른 락인 증폭기 선택
아날로그 또는 디지털 락인 증폭기를 사용하는지 여부에 관계없이 이러한 장비는 물리, 화학 등 수많은 응용 분야에서 환경 노이즈로부터 미약한 신호를 추출하는 데 필수적입니다. 테스트에 적합한 유형의 락인 증폭기를 선택하려면 폼 팩터, 유연성, 사양 등을 평가해야 합니다. 락인 증폭기의 원리와 다음과 같은 대체 위상 측정 장비에 대해 자세히 알아보려면Moku 위상 계측기 애플리케이션 노트를 확인하십시오.
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디지털 락인 증폭기를 사용하여 최신 위상 검출 기술을 수행하는 방법에 대해 자세히 알아보려면 웨비나를 보시거나, 엔지니어와 상담해보시려면 여기로 문의 주시기 바랍니다.
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