锁相放大器的基本结构示意图1，包括信号通道、参考通道、相敏检测器PSD和低通滤波器LPF等。各个模块的基本功能描述如下：
图1 锁相放大器工作原理
(1) 信号通道：对信号输入进行放大及滤波，将微弱信号放大到足以推动相敏检测器工作的电平，并且要滤除部分干扰和噪声。
(2) 参考输入：一般是等幅正弦或者方波信号，它可以是从外部输入的某种周期信号，也可以是系统内原先用于调制的载波信号或用于斩波的信号。
(3) 参考通道：对参考输入进行放大或衰减，以适应相敏检测器对幅度的要求。参考通道的另一个重要功能是对参考输入进行相位锁定及移相等处理，从而产生同频正弦波与余弦波，以提供给相敏检波器进行乘法运算。
相敏检波器（PSD）：以参考通道提供的基准正弦与余弦分量作为输入，对经过信号通道放大滤波的x(t)进行相敏检波（乘法运算），从而实现检波。
数字锁相放大器OE1022的原理说明：
锁相放大器OE1022的基本运算结构如图 2所示，包括信号通道、参考通道、PSD模块和LPF模块。这是一款双相型锁相放大器，即共有两个运算通道。
图2
以赛恩科仪的产品为例子，为大家介绍锁相放大器的常用参数的物理含义：
OE1022锁相放大器的参数设置面板如下图 3 所示（可在选择OE1022面板的GAIN/TC按键），与测量性能相关的主要参数包括灵敏度，动态储备，时间常数和陡降。
图 3 液晶板显示的锁相放大器常用参数设置
灵敏度（Sensitivity）
灵敏度从直观上来分析就是锁相放大器的当前显示量程，由信号通道的交流放大增益与PSD解调增益决定。
动态储备（Dynamic Reserve）
是动态储备表示锁相放大器抵抗噪声和干扰的能力，在我们的设置中是指输入的*噪声电压幅度除以满刻度输出时的理想正弦波的幅度，表示如下：
时间常数（Time Constant）和陡降（Slope）
前面讲锁相放大器原理时讲到，信号经相敏检波后，需经抵用滤波后才能输出被放大的直流信号，显然这个低通的带宽越窄，噪声含量就越小，即信噪比越高。典型的低通滤波器如图4所示的一阶RC滤波器。降低其带宽的简单方法就是增加其数量并串联起来，我们称之为级联，一阶RC滤波器的个数称为级联阶数。增加滤波器的级联阶数虽然可提高输出的信噪比，但其代价是增加了时间常数。
图 4 左图为一阶RC滤波器及其传输方程；右图为多阶级联RC滤波器及其传输方程
一阶RC 滤波器对阶跃函数的响应如图5所示。定义输出信号升到*值的（1-1/e）倍或降到*值的 1/e 倍所需要的时间为响应时间常数τ。当级联阶数越高，信号响应越慢，等效时间常数越（见图 6：表 1-1 给出了不同时间常数和级联阶数对应的系统带宽和响应时间。
图 5 时间常数τ的阶跃响应表示
图 6 阶数n=2、2、4、8时的阶跃响应和陡降
如图6所示，当滤波器的时间常数T一定，阶数你分别为1、2、4、8时，系统的输入从*小值逐渐增加后稳定到*值的99%所用的时间。
因为锁相放大器中相敏检波器后端的低通滤波器设计采用多个低通滤波器级联的方式实现，所有此时稳定时间是由当前设置的时间常数大小和滤波器阶数共同决定的。
表1-1 不同低通滤波器阶数对应的系统带宽和稳定时间
在数字锁相放大器中，低通滤波器是用数字滤波器实现的；同时OE1022锁相放大器中可选择1至4阶低通滤波器的结构；不同的阶数对应的滤波器的陡降不同，1至4阶滤波器分别对应6dB、12dB、18dB、24dB四种陡降。
可以简单地认为，时间常数越大，阶数越高，输出的带宽就越低，显示的测量幅度、相位等值就越稳定。然而过大的时间常数回抹平输入信号（随时间的变化），从而失去有用的信息。因此，在实际应用中，需要根据输入信号随时间变化的情况，协调时间常数与信噪比之间的平衡。
