為使相敏檢波器工作穩定、開關CA5260AM效率高，參考信號采用間隔相等的雙極性方波信號，中心頻率鎖定在被測信號頻率上。這種相敏檢波器也稱為開關混頻器。檢波后的低通濾波器用來濾除差頻信號。原則上，濾波器的帶寬與被測信號的頻率無關，因為在頻率跟蹤的情況下，差取丁o =RC= 30s，有Afe=0.008Hz。對于這種帶寬很小的噪聲，似乎可以用窄帶濾波器加以消除。但是帶通濾波器的頻率不穩定限制了濾波器的帶寬Afe =fr/2Q值（式中Q為品質因數Z為中心頻率），使可能達到的Q值最大限值只有100。因此，實際上單純依靠壓縮帶寬來抑制噪聲是有限度的。但是，由于鎖相放大器的同步檢相作用，只允許和參考信號同頻同相的信號通過，所以它本身就是一個帶通濾波器。它的Q值可達l08，通頻帶寬可達0. OIHz。因此鎖相放大器有良好的改善信噪比的能力。對于一定的噪聲，噪聲電壓正比于噪聲帶寬的平方根。式中，( SNR)。和(SNR)i是鎖相放大器的輸出、輸入信噪比；Alfi和Afo是對應的噪聲帶寬。

   例如，當Alfi= lOkHz和ro=ls時，有Afo=0.25 Hz，則信噪比的改善為200倍(46dB)。目前鎖相放大器的可洌頻率從十分之幾赫茲到1MHz，電壓靈敏度達10-9V，信噪比改善可達1000倍以上。

   綜上所述，鎖相放大技術包括下列四個基本環節：

   (1)通過調制或斬光，將被測信號由零頻范圍轉移到設定的高頻范圍內，檢測系統變成交流系統；

   (2)在調制頻率上對有用信號進行選頻放大；

   (3)在相敏檢波器中對信號解調，同步調制作用截斷了非同步噪聲信號，使輸出信號的帶寬限制在極窄的范圍內；

   (4)通過低通濾波器對檢波信號進行低通濾波。

   鎖相放大器的特點：

   (1)要求對入射光束進行斬光或光源調制，適用于調幅光信號的檢測；

   (2)是極窄帶高增益放大器，增益可高速1011( 220dB)，濾波器帶寬可窄到0.0004Hz，品質因數Q值達108或更大；

   (3)是交流信號一直流信號變換器，相敏輸出正比于輸入信號的幅度和與參考電壓的相位差；

   (4)可以補償光檢測中的背景輻射噪聲和前置放大器的固有噪聲，信噪比改善可高達1000倍。