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과학

록인 증폭기

록인 증폭기과학
영문명
Lock-in amplifier
다른 표기
락인 증폭기
핵심 기준
주파수와 위상
검출 방식
위상 민감 검출
록인 증폭기는 기준 신호의 주파수와 위상을 이용해 입력에서 관심 신호 성분을 측정하는 장비다. 위상 민감 검출과 필터링을 조합해 잡음 속의 작은 주기 신호를 조사하는 데 사용한다.

기준 신호가 필요하다

실험을 일정한 주파수로 구동하고 그에 동기화된 기준을 측정에 사용할 수 있다. 입력의 모든 변화를 같은 비중으로 증폭하는 대신 기준과 관련된 성분을 분리한다. 따라서 관심 신호가 어떤 주파수와 위상 관계를 갖는지 아는 것이 중요하다.

단순 증폭과 구별한다

신호와 잡음을 함께 크게 만들면 출력 숫자는 커져도 판별이 좋아지지 않을 수 있다. 록인 측정은 기준 주변의 좁은 측정 대역을 이용해 불필요한 성분의 영향을 줄인다. 기준과 같은 주파수로 들어오는 간섭까지 자동으로 원하는 신호와 구별하는 것은 아니다.

시간 상수와 응답

검출 후 필터의 설정은 잡음과 변화 추적 사이의 절충을 만든다. 대역을 좁히면 잡음 영향을 줄일 수 있지만 신호가 바뀐 뒤 안정될 때까지 더 기다려야 할 수 있다. 빠르게 바뀌는 현상을 너무 느린 설정으로 측정하면 변화가 완만하게 보일 수 있다.

실험 조건과 함께 읽는다

기준 주파수와 위상, 필터 종류와 시간 상수를 함께 기록한다. 예를 들어 주파수를 바꾸며 응답을 측정한다면 각 지점에서 충분히 안정되었는지 확인한다. 작은 신호를 읽는 장비라는 이유로 입력 범위나 과부하 조건을 무시하지 않는다.

관련 문서

잡음 등가 전력 / 트랜스임피던스 증폭기 / 포토다이오드 / 주파수 / 위상 / 신호 대 잡음비 / 증폭기