概 述
OE1022數(shù)字鎖相放大器是目前款的核心技術(shù)產(chǎn)品，是一款高性能、高性價(jià)比的測(cè)量?jī)x器。基于數(shù)字調(diào)制、輸出濾波器以及高精度24位數(shù)模轉(zhuǎn)換器(ADC)，采用FPGA+ARM平臺(tái)架構(gòu)，能夠精確、快速測(cè)量出淹沒在大噪聲中的有效信號(hào)分量。而且，OE1022鎖相放大器能夠同時(shí)測(cè)量輸入信號(hào)的幅度和相位信息，在測(cè)量精度、工作頻率范圍、信噪比、動(dòng)態(tài)儲(chǔ)備等核心參數(shù)方面，均與國(guó)際同行業(yè)的技術(shù)相媲美。同時(shí)新開發(fā)了多諧波測(cè)量、高精度FFT等功能，使得OE1022功能可以滿足多種科研及工業(yè)用途。
輸入信號(hào)通道
鎖相放大器OE1022中所采用的低噪聲模擬前端放大器能夠有效地處理差分信號(hào)或者單端信號(hào)，其等效輸入噪聲為10nV/√Hz。本通道的輸入阻抗為10M?，在滿量程輸出時(shí)能夠檢測(cè)到的輸入信號(hào)電平為1nV至1V。此外，OE1022能夠應(yīng)用于輸入電流信號(hào)的測(cè)量，其前端可變電流增益為106 或 108 V/A。
參考信號(hào)通道
當(dāng)OE1022設(shè)定為內(nèi)部參考信號(hào)模式時(shí)，儀器內(nèi)部的高精度振蕩器和數(shù)字合成算法能夠產(chǎn)生用于和輸入信號(hào)相乘的正弦波信號(hào)，內(nèi)部參考信號(hào)幾乎不會(huì)受到相位噪聲的影響，相位能夠達(dá)到0.01°的分辨率精度。對(duì)于設(shè)為外部參考信號(hào)模式時(shí)，參考信號(hào)可選擇正弦波信號(hào)或者是方波信號(hào)，外部參考信號(hào)的上升沿或者下降沿會(huì)觸發(fā)內(nèi)部的鎖相環(huán)(PLL)。
顯示功能
OE1022選用的是5.6英寸的640×480分辨率的TFT彩色屏作為儀器的主顯示屏。本款鎖相放大器所能夠檢測(cè)到的數(shù)據(jù)，例如：信號(hào)的X值、Y值、R值、θ值，可以同時(shí)以數(shù)值、條形圖、XY坐標(biāo)圖、極坐標(biāo)顯示等來顯示。
多諧波同時(shí)測(cè)量
傳統(tǒng)的鎖相放大器中，同一時(shí)間只能測(cè)量基頻信號(hào)或者某個(gè)諧波信號(hào)分量。因此對(duì)于某些需要同時(shí)多個(gè)頻率分量的幅值及相位的情況，傳統(tǒng)鎖相放大器無法滿足測(cè)量要求。OE1022的數(shù)字端將FPGA與ARM技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)更高的處理帶寬及更靈活的數(shù)字架構(gòu)，數(shù)字處理精度可達(dá)到48位，可以同時(shí)進(jìn)行3通道諧波分量的測(cè)量。使得1臺(tái)OE2031相當(dāng)于3臺(tái)傳統(tǒng)鎖相放大器。
PC軟件操作
本儀器所采用的內(nèi)部RS232轉(zhuǎn)USB接口保證用戶能夠在控制計(jì)算機(jī)上有效地使用OE1022的所有測(cè)試功能，包括設(shè)定儀器的合理控制參數(shù)和讀取儀器所測(cè)的數(shù)據(jù)。本款儀器配備有對(duì)應(yīng)的免費(fèi)LabVIEW程序，這使得OE1022能夠簡(jiǎn)單地應(yīng)用于復(fù)雜的科學(xué)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中。在LabVIEW的程序界面上，用戶能夠看到所有的控制命令和儀器反饋的響應(yīng)。
| 輸入信號(hào)通道 | |
| 電壓輸入模式 | 單端輸入或差分輸入 |
| 滿量程靈敏度 | 1nV至1 V 以1-2-5步進(jìn)遞增 |
| 電流輸入增益 | 106 或 108 V/A |
| 輸入阻抗 | |
| 電壓輸入 | 10MΩ//25pF，直流耦合或交流耦合 |
| 電流輸入 | 1kΩ至虛地端 |
| 共模抑制比 | >100 dB（在10 kHz以內(nèi)），之后以6dB/oct遞減 |
| 動(dòng)態(tài)儲(chǔ)備 | >100dB |
| 增益精度 | 典型值為0.2%，值為1% |
| 噪聲性能 | |
| 1 kHz時(shí) | <10nV/√Hz（電壓） |
| 0.13pA/√Hz （電流） | |
| 100 Hz時(shí) | 0.013pA/√Hz（電流） |
| 參考信號(hào)通道 | |
| 輸入信號(hào) | |
| 頻率范圍 | 1mHz至102kHz |
| 輸入信號(hào)類型 | TTL邏輯電平或正弦波 |
| 輸入阻抗 | 1MΩ//25pF |
| 相位 | |
| 分辨率 | 0.01° |
| 相位誤差 | <1° |
| 相對(duì)相位誤差 | <0.01° |
| 正交性 | |
| 內(nèi)部參考 | 綜合，在1kHz時(shí)<0.0001°rms |
| 外部參考 | 在1kHz時(shí)：0.005°rms（時(shí)間常數(shù)為100 ms，12 dB/oct） |
| 諧波檢測(cè) | 2F,3F,...nF至102kHz（n<32767） |
| 采集時(shí)間 | |
| 內(nèi)部參考 | 即時(shí)獲取 |
| 外部參考 | （2個(gè)周期 + 5ms）或40ms |
| 解調(diào)器 | |
| 穩(wěn)定性 | |
| 數(shù)字輸出 | 所有設(shè)置均無零點(diǎn)漂移 |
| 顯示 | 所有設(shè)置均無零點(diǎn)漂移 |
| 模擬輸出 | 所有動(dòng)態(tài)儲(chǔ)備設(shè)置<5ppm/℃ |
| 諧波抑制 | -90 dB |
| 時(shí)間常數(shù) | 10µs至3ks (<200Hz) |
| 10µs至30s (>200Hz) | |
| (6、12、18、24dB/oct陡降) | |
| 同步濾波器 | <200Hz,18、24dB/oct陡降有效 |
| 顯 示 | |
| 顯示屏 | 5.6 英寸,640×480真彩色TFT |
| 顯示類型 | 數(shù)值顯示圖、條形圖、XY坐標(biāo)和極坐標(biāo) |
| 內(nèi)部振蕩器 | |
| 頻率 | |
| 范圍 | 1mHz至102kHz |
| 精度 | 25ppm + 30µHz |
| 分辨率 | 0.1mHz |
| 失真度 | -80dBc（f<10kHz），-70dBc（f>10kHz） |
| 幅度 | 0.001Vrms至5Vrms（分辨率1mVrms） |
| 接 口 | |
| RS-232轉(zhuǎn)USB | RS-232轉(zhuǎn)USB接口控制和讀取 儀器參數(shù)及數(shù)據(jù) |
