同步解调可以解决很多传感器信号调理所共有的特性挑战。低于1 MHz激励频率且动态范围要求为80 dB至100 dB的系统可以采用低成本、低功耗模拟电路；该方法所需的数字后处理极少。了解相敏检波器的工作原理以及传感器输出端的噪声特性是确定系统滤波器要求的关键。
传感器激励
传感器随处可见，它们用来测量温度、光照、声音和其他各种环境参数。一些传感器的输出电压或电流取决于某些物理参数。例如，热电偶产生与参考结点和测量点之间温度差成比例的电压。大部分传感器的传递函数相对于物理参数遵循已知的关系。传递函数通常是一个阻抗，电流是传感器输入，而传感器两端的电压表示目标参数。阻性传感器（比如称重传感器、RTD和电位计）分别用来测量应力、温度和角度。就一阶而言，阻性传感器与频率无关，并且没有相位响应。
很多传感器因为它们的传递函数随频率和相位改变，所以要求使用交流激励信号。这样的例子有感性近距离传感器和容性湿度传感器。生物阻抗测量可以获取有关呼吸率、脉搏率、水合作用和其他各种生理参数。这些情况下，幅度、相位（或两者）都可用来确定检测参数的数值。
在某些应用中，传感器可以把待测样本转换成感应器。例如，色度计使用LED将光线照射穿过待测液体样本。样本的光吸收调制光电二极管检测的光量，以便揭示待测液体的特性。血氧含量可以通过测量血管组织中的红光和红外光吸收之差来确定。超声传感器根据超声在气体中行进的多普勒频移来测量气流速率。所有这些系统都可以使同步解调来实现。
图1显示的是测量传感器输出信号的同步解调系统。激励信号fx用作载波，传感器以幅度、相位（或两者同时）作为待测参数的函数进行调制。信号可能经过放大和滤波，然后再由相敏检波器（PSD）向下调制，回到直流状态。输出滤波器（OF）将信号带宽限制在待测参数的频率范围内。
选择一个可以降低这些噪声源影响的激励频率是优化系统性能的重要途径。所选激励频率应当具有较低的噪底，并离开噪声源足够距离，以便适当进行滤波便可将噪声降低至可以接受的水平。传感器激励通常是功耗预算中最大的一块。如果传感器的灵敏度与频率的关系已知，则在灵敏度较高的频率处激励传感器即可降低功耗。
[pagebreak] 相敏检波器
若要理解抗混叠滤波器（AAF）和OF的要求，则需理解PSD。考虑通过激励信号将输入信号同步扩大+1和–1倍的PSD。这等效于输入信号乘以相同频率的方波。图2a显示的是输入信号、基准电压源和PSD输出的时域波形；图中，输入信号为方波，任意相位与基准电压源相关。
当输入和基准电压完全无相移时，相对相位为0°，开关输出为直流，且PSD输出电压为+1。随着相对相位增加，开关输出成为基准频率两倍的方波，且占空比和均值线性下降。相对相位为90°时，占空比为50%，平均值为0.在180°相对相位处，PSD输出电压为–1。图2b显示了相对相位在0°至360° 范围内扫描时的PSD平均输出值，输入信号为方波和正弦波。
