ロックインアンプは、下図のように、入力信号に対して正弦波の参照信号をかけ合わせ、ローパスフィルタを通すことで、参照信号に同期した信号のみを検出する測定器です。
例えば、A sin⁡(ωt)の信号の振幅Aを検出したい場合、参照信号としてsin⁡(ωt)を掛け合わせると、
三角関数の積和の公式 sin⁡α sin⁡β=(1 ⁄ 2){cos⁡(α-β)-cos⁡(α+β) } から、
A sin(ωt)×sin(ωt)=(A ⁄ 2){cos(0)-cos(2ωt) }
の信号が出力されます。
この信号をローパスフィルタに通し、cos⁡(2ωt)の信号を除去すると、直流信号(A ⁄ 2) cos⁡(0)、つまり入力信号の振幅Aを測定することができます。

測定したい信号に参照信号との位相差φがある場合、測定したい信号はA sin⁡(ωt+φ)となり、振幅とともに位相差も測定する必要があります。この信号を上述の回路で測定すると、A cos⁡(φ)の値が検出されますが、この値だけでは位相差を算出することはできません。
位相差を測定するためには、入力信号に別途参照信号の直交信号cos⁡(ωt)を掛け合わせます。これにより、積和の公式sin⁡α cos⁡β=(1 ⁄ 2){sin⁡(α-β)+sin⁡(α+β) }　から、A sin⁡(φ)の値が検出されます。A cos⁡(φ)の値とA sin⁡(φ)の値から、以下の計算で振幅Aと位相差φを算出することができます。

Time constant（時定数）

ロックインアンプのローパスフィルタのカットオフ周波数（図3中赤）を決める設定値です。カットオフ周波数は、ローパスフィルタがどこまでの周波数を通すかという値になります。時定数の逆数がカットオフ周波数になります。 時定数の値を大きくすればするほど、カットオフ周波数は小さくなり、所望の周波数以外のノイズ成分が少なくなります。一方で、Settle time（測定値が安定するまでの時間）は長くなります。

Roll off（減衰傾度）

ロックインアンプのローパスフィルタの傾き（図3中青）を決める設定値です。通常、単位はdB（/octave）です。 値を大きくすればするほど、傾きが大きくなり、「所望周波数に近いが微妙に異なる周波数のノイズ成分」をより除去できます。一方で、Settle time（測定値が安定するまでの時間）は長くなります。