丁晓霞，金 恺，黄光明

(华中师范大学物理科学与技术学院，湖北武汉 430079)

0 引言

原子矢量磁力仪是一种可以同时测量磁场大小和方向的磁力仪[1]。随着核物理、空间航天等领域的安全需求不断上升，人们对磁场测量技术的响应速度、测量范围和测量精度等各方面都提出了更高的要求，因此一款可以精确测量磁场大小和方向的磁力仪具有很高的研究价值[2]。

新型原子矢量磁力仪的磁共振峰信号包含直流信号、基波信号和二次谐波信号[3]。这些信号是通过光电探测器接收的，很微弱且彼此混在一起，而锁定放大器能够准确检测出微弱信号[4]。锁定放大器的核心部件是相敏检波器，但是实现相敏检波的芯片一般都不能通过负信号，这很不利于磁力仪系统的电路设计。传统磁力仪中锁定放大器常用的是调制解调芯片AD630，但是经过测试发现AD630组成的锁定放大器的带宽不仅受AD630芯片带宽的限制，还要受前置交流放大电路的限制，当交流放大电路的放大倍数为50倍时，带宽仅为150 kHz，且100 kHz之后锁定放大器不能满足输入输出信号之间的线性关系，并不能满足原子矢量磁力仪的要求[5]。且商用锁定放大器价格昂贵，体积太大，不适于集成在矢量磁力仪中，因此设计一款用于此的锁定放大器很有必要。

由原子磁力仪的原理可知，原子磁力仪是通过测量原子磁矩进动的拉莫尔频率来实现对外界磁场的高灵敏度测量。通常情况下，地磁场强度范围约为20～100 μT，通过磁场信号与频率信号之间相应的拉莫尔进动系数，可以容易地知道磁场对应的频率范围是70～350 kHz[6]。……