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斯坦福SR2124模擬鎖相放大器

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  • 更新時間2025-02-13
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斯坦福SR2124模擬鎖相放大器低噪聲,全模擬設計無數字干擾0.2 Hz 至 200 kHz 測量范圍低噪聲電流和電壓輸入諧波檢測(f、2f 或 3f)可選輸入濾波
斯坦福SR2124模擬鎖相放大器 產品詳情
SR2124 模擬鎖相放大器

半個多世紀以來,鎖相放大器一直是在存在噪聲的情況下測量小交流信號的儀器。早期的儀器設計有模擬電子、多組機械開關、指針指示器等,測量通常用圖表記錄器監控。1980 年代出現了基于微處理器的設計,到 1990 年代初,甚至鎖相的模擬解調器也被高分辨率 ADC 和數字信號處理器 (DSP) 所取代。遠程計算機控制、數字讀數和用戶友好的前面板都產生了。

現代DSP鎖相放大器在穩定性、動態儲備和靈活性方面的能力是革命性的,使其成為多個領域研究人員和工程師的。但是在前進的過程中,留下了一些東西。對于核心用戶群體,特別是低溫研究人員,新儀器成為高頻干擾的潛在來源。這**地反映在一種儀器——PAR124A——的持久性上,在停產幾十年后,許多研究人員仍在積極使用。

返回模擬

認識到一種尺寸不應該適合所有人,SRS 自豪地推出 SR2124 雙相模擬鎖相放大器。SR2124 的靈感來自上一代鎖相器件的精華,但又利用了當今的低噪聲模擬元件和設計方法,是低噪聲、高性能模擬儀器的之作。

建筑

SR2124 設計遵循兩個基本主題。首先,信號路徑由低噪聲模擬電子器件構建:**的JFET、晶體管、運算放大器和分立元件。其次,配置控制由微控制器管理,其系統時鐘僅在更改增益或濾波器設置所需的短暫時刻振蕩。這種“時鐘停止”架構首先由 SRS 在 SR560 電壓前置放大器中引入,消除了與機械面板控制相關的不便和可靠性問題,并使這些鎖相的遠程操作成為可能

不要讓數字顯示欺騙了您 SR2124 在運行期間確實會停止所有數字時鐘。數字顯示顯示精密設置信息,例如輸入濾波器頻率、解調器相移和源輸出幅度。驅動電子設備是靜態的,沒有“掃描”或刷新以產生最輕微的干擾。

每當微控制器處于活動狀態時,“CPU 活動”指示燈就會亮起,清楚地顯示數字時鐘何時運行。這是為了響應前面板按鈕按下或遠程計算機命令而發生的。

當它真正重要時——保持沉默!

有時,您需要確信您的實驗不會受到干擾:您已經將樣品冷卻到幾毫開爾文,所有接線仍然完好無損,并且您全年制造的**的設備已準備好進行測量。前面板上的鎖定撥動開關可以設置為“LOCKED OUT”,即使您按下其他按鈕或旋鈕,也會強制數字時鐘保持關閉狀態。鎖相的模擬配置保持穩定,讓您根據需要運行幾分鐘、幾小時、幾天。

低噪聲輸入放大器

SR2124 具有電壓和電流輸入。電壓輸入為單端/差分 FET 前置放大器,具有 2.5 nV/√Hz 超低輸入噪聲。輸入阻抗為10 MΩ,最小滿量程輸入電壓靈敏度為100 nV。當前輸入前置放大器具有 10 的可選增益6和 108V/A型。提供交流和直流耦合,儀器可以在接地或浮動模式下運行。

SRS 還生產各種遠程前置放大器,包括 SR550(FET 輸入)、SR551(Hi-Z 輸入)、SR552(BJT 輸入)和 SR554(變壓器輸入),它們都可以直接從鎖相的后面板前置放大器電源端口供電。這些前置放大器具有的特性,針對各種實驗條件進行了優化。當與 SR2124 一起使用時,它們通常可以顯著改善您的測量。

輸入濾波器

SR2124 提供多種濾波器類型,用于在信號到達相敏檢波器之前對其進行預處理。可以選擇平坦(無濾波)、帶通、高通、低通和陷波濾波,濾波器的 Q 因子可以設置在 1 到 100 之間。

在帶通模式下,可調諧窄帶放大器抑制通帶外的信號,提供高達60 dB的額外動態儲備。

高通和低通濾波器允許您限制呈現給鎖相放大器的頻帶,并抑制通帶外的頻率。這些濾波器的滾降為每倍頻程 –12 dB。

在陷波模式下,使用可調諧帶抑制濾波器,在特定頻率下提供高達80 dB的衰減。

動態儲備

在給定的滿量程輸入靈敏度下,鎖相放大器的動態儲備是**干擾信號與滿量程輸入電壓的比值。**干擾信號定義為在鎖相無法以精度測量信號之前,可以施加到輸入的任何頻率下**信號的幅度。

SR2124 具有高達 60 dB 的動態儲備,具體取決于靈敏度設置和儲備模式。接合輸入帶通濾波器可以額外增加 20 至 60 dB 的動態儲備,使可實現的**動態儲備達到 100 dB。

輸出時間常數

鎖相提供兩級輸出低通濾波。時間常數可選擇最長 300 秒以獲得**降噪效果,也可以選擇短至 1 毫秒的時間常數。每個倍頻程滾降可選擇 –6 dB 或 –12 dB。最小時間常數設置繞過輸出濾波器,輸出信號帶寬僅由內部雜散電容決定。

抵消

偏移功能使得在存在滿量程信號的情況下輕松評估微小變化。您可以在滿量程的 ±1000 % (10×) 之間手動調整偏移,也可以使用自動偏移功能通過按下按鈕將偏移設置為等于信號值。調整偏移后,您可以通過降低靈敏度設置來增加增益(最多 10×)。

汽車功能

方便的自動功能允許您快速配置鎖定的**設置。按下“增益”、“相位”或“偏移”按鈕可啟動微控制器,然后微控制器會調整儀器以獲得**靈敏度(增益)、相移以**化信號(相位)或將輸出歸零(偏移)。參考范圍按鈕可打開和關閉頻率自動量程功能,這允許儀器在振蕩器解鎖時自動設置適當的參考范圍。

參考通道

SR2124 有三種參考模式:內部、外部和后置 VCO。在所有模式下,頻率范圍首先在前面板的參考部分選擇——手動或通過自動參考范圍功能。

在外部參考模式下,儀器鎖定幅度至少為 100 mVpp 的外部信號。基準振蕩器將鎖相至外部基準輸入的正過零。支持在 f、2f(二次諧波)或 3f(三次諧波)處鎖定。

在內部模式下工作,參考頻率從前面板設置,精度為 ±0.1%。除了內部和外部基準模式外,SR2124 還具有一個內置壓控振蕩器 (VCO),可作為鎖相基準后面板VCO 輸入接受 0 至 +10 VDC 信號,該信號對應于前面板上設置的范圍內的**和頻率。這種方便的功能允許您鎖定可變或掃描控制電壓。

同步參考輸出信號始終存在于前面板 Ref Out BNC 連接器上。正弦波和方波均可選擇,輸出幅度可在 100 nV 至 10 V 之間設置。該參考也可在后面板上找到。0°、90°、180° 和 270° 的四個相移 1 Vrms 輸出可用于各種應用。

直流偏置

通過打開“DC Bias”,可以將與交流基準幅度無關的雙極直流偏置電壓添加到基準輸出中。此功能在進行差分電導和相關輸運測量時特別有用,因為在微分電導和相關輸運測量中,實驗的小信號交流響應必須在一系列不同的偏置值下進行測量。偏置值可設置為參考幅度的 ±1000×,具體取決于振幅。

相位控制

SR2124 是一款雙相鎖相放大器,具有 X 和 Y 顯示器。參考的相位通常需要調整。手動歸零相位很容易 - 按下相位按鈕并轉動大旋鈕,直到信號歸零,然后將相位移移 90°。或者,只需按下自動相位按鈕。相位分辨率為0.01°,中頻段頻率下的相位精度為±1°。

交流電壓表模式

對于大多數應用,用戶通常以鎖定模式運行,但該模式可以更改為交流電壓,從而允許鎖定作為寬帶或頻率選擇交流電壓表運行。在這種模式下,無需參考信號即可快速測量交流信號的平均值。

計算機控制

對于那些需要計算機控制鎖放大器的人,后面板上有一個 RS-232 接口。儀器的所有功能都可以通過界面進行設置或讀取。當向儀器發送命令時,微控制器將被激活,并且可能存在數字噪聲。在此期間,前面板遠程活動 LED 會提醒您正在進行通信。

對于具有電氣隔離的遠程接口,有一個后面板光纖接口。當連接到 SX199 遠程計算機接口單元時,這提供了通過 GPIB (IEEE-488.2)、以太網和 RS-232 控制鎖相的路徑。

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