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鎖相放大器
SR860 — 500 kHz DSP 鎖相放大器
- 頻率范圍：1 mHz 到 500 kHz
- 觸摸屏數據顯示
- 時間常數：1 μs 到 30 ks
- 低噪聲電壓和電流輸入
- 高帶寬輸出
- HDMI 視頻輸出
- 10 MHz 時間基準輸入和輸出
- GPIB、RS-232、以太網和 USB 接口
概述
SR860 鎖相放大器是 SRS 最新推出的一款鎖相放大器，具有無與倫比的模擬性能、先進的數字信號處理功能、直觀的現代用戶界面和廣泛的計算機連接選項，非常適合用于任何同步檢測應用。憑借超過 30 年的鎖相放大器設計經驗，SRS 通過優化 SR860 的每一個細節，從消除開關模式噪聲的沉重環形變壓器到 iOS 連接，將鎖相放大器帶到手機上，再到減少噪聲的高級 DSP 濾波器，SR860 無疑是終極鎖相放大器的代表。
信號輸入
- 電壓輸入：開關單端/差分 JFET 對放大器，1 kHz 時噪聲為 2.5 nV/√Hz，10 Hz 時噪聲低于 10 nV/√Hz。輸入阻抗為 10 MΩ，可 AC 或 DC 耦合。輸入連接器的屏蔽可以通過用戶選擇的 10 Ω（接地）或 10 kΩ（漂浮）電阻連接到儀器接地。
- 電流輸入：當前輸入范圍可選擇 1 μA 或 10 nA。1 μA 范圍帶寬為 400 kHz，噪聲為 130 fA/√Hz；10 nA 范圍帶寬為 2 kHz，噪聲為 13 fA/√Hz。SR860 也兼容 SRS 提供的全系列專用前置放大器，如 SR550（FET 輸入）、SR552（BJT 輸入）、SR554（變壓器輸入）、SR555（120 kHz 電流放大器）和 SR556（低噪聲電流放大器）。
靈敏度與輸入范圍
SR860 的靈敏度設置是產生滿量程輸出的電壓（或電流）。與之前的設計不同，SR860 的輸入范圍可以直接從前面板設置，無需查看復雜的“動態儲備”公式。只需選擇實驗所需的靈敏度，然后選擇不會過載的最小輸入范圍。SR860 的有效動態儲備是這兩個設置的比率。例如，使用 10 nV 靈敏度設置和 300 mV 輸入范圍時，SR860 的有效動態儲備為 3 × 10^7，或接近 150 dB。
輸出時間常數
SR860 提供從 1 μs 到 30 ks 的傳統 RC 響應輸出時間常數，衰減率為 6、12、18 和 24 dB/oct。此外，SR860 還提供先進的數字濾波器，這些濾波器可以顯著減少測量時間，同時提高信噪比。在 3 秒以下，先進的濾波器是高斯 FIR 濾波器，其噪聲帶寬與 RC 濾波器相同，但具有顯著更好的上升時間和停止帶衰減。這些濾波器還具有對稱的上升和下降曲線，能夠在掃描頻率時保持特征形狀。在超過 3 秒的時間常數下，先進的濾波器為線性相位 IIR 濾波器，其穩定時間幾乎是 RC 對應器的兩倍，具有相同的停止帶衰減。
參考通道
SR860 的參考頻率范圍為 1 mHz 到 500 kHz。檢測可以在參考頻率的基頻或最多第 99 次諧波處進行。提供幾種參考模式：內部模式使用 SR860 的精密內部振蕩器作為參考；外部模式鎖定到外部正弦波或 TTL 信號；雙模式下，鎖相放大器檢測內部設置的參考頻率與外部同步信號之間的差頻，允許直接恢復雙重調制信號；切換模式下，SR860 提供數字 PID（比例-積分-微分）控制器信號，以將 SR540 光學切換器與鎖相放大器的內部振蕩器同步，從而幾乎消除頻率漂移。
正弦波輸出
SR860 提供精密正弦波輸出，頻率分辨率為 6 位，幅度范圍從 1 nV 到 2 V。SR860 的輸出可以配置為單端或差分（平衡）信號。可以向正弦波輸出施加 ±5 V 的 DC 偏移量。還提供一個 rear-panel 邏輯電平同步信號，與正弦波輸出同步。
時間基準
提供 rear-panel 10 MHz 輸入和輸出，允許 SR860 鎖定到外部頻率基準（如 FS725 10 MHz 銣頻率標準）。此外，SR860 的 10 MHz 輸出可用于同步多個鎖相放大器或其他測試設備，配備 10 MHz 時間基準輸入。
FFT 顯示
SR860 支持傳統的時間域測量，但有時在頻率域中理解信號更為直觀。FFT 顯示可以顯示輸入信號的頻譜、混頻器后的信號頻譜或時間常數濾波器后的信號頻譜。使用 FFT 顯示可以簡化對隱蔽噪聲源的追蹤，這些噪聲源可能會在傳統鎖相放大器的“一數字”輸出中丟失。
觸摸屏顯示
SR860 前面板中央是一個全彩 640 × 480 觸摸屏，可以顯示多達 4 個數據通道。每個數據通道可以配置為顯示 X、Y、R、Θ、Aux In（1-4）、Aux Out（1-2）、X 噪聲、Y 噪聲、正弦幅度、正弦輸出 DC 電平、參考相位或參考頻率。屏幕可以設置為顯示大數字，方便從房間另一端查看，或以“條形圖”顯示，顯示每個通道的完整歷史記錄，時間尺度可選擇從 0.5 s/div 到 2 天/div。即使在未顯示測量時，SR860 也會不斷保存所有測量數據，確保不會丟失任何數據。觸摸屏還會持續顯示鎖相放大器設置參數，如相位、參考頻率和正弦幅度。后面板的 HDMI 端口允許將 LCD 屏幕顯示到任何 HDMI 監視器或電視上。
計算機連接
SR860 標配幾乎所有想象得到的遠程接口。提供 GPIB（IEEE488.2）和 RS-232 接口，以及 USB（測試和測量類）和以太網（VXI-11 和 telnet）。SR860 內置了自己的 Web 服務器，允許通過瀏覽器遠程監控和控制儀器。
前面板的 USB 端口允許將數據和屏幕截圖保存到 USB 閃存驅動器。數據可以保存為逗號分隔文件或 MATLAB 兼容的 .MAT 文件。將屏幕截圖和數據整合到報告或電子表格中變得更加簡便。
SR860 規格
信號通道
- 電壓輸入：單端（A）或差分（A-B）
- 靈敏度/輸出尺度：1 nV 到 1 V（電壓輸入），1 fA 到 1 μA（電流輸入）
- 電壓輸入范圍：10 mV 到 1 V（峰值）
- 電流輸入范圍：1 μA 或 10 nA（峰值）
- 過載前最大輸入：1 V（峰值）或 1 μA（峰值）
- 輸入阻抗：
- 電壓輸入：10 MΩ + 25 pF，AC（>1 Hz）或 DC 耦合
- 電流輸入：1 kΩ 或 100 Ω 到虛擬接地
- 增益準確度：±1%（<200 kHz），±2%（至 500 kHz）。信號幅度必須小于輸入范圍的 30%。
- 噪聲：1 kHz 時 2.5 nV/√Hz（10 mV 輸入范圍，典型值）
- 諧波失真：-80 dB（<100 kHz），-60 dB（>100 kHz）
- 共模抑制比（CMRR）：1 kHz 時 90 dB（DC 耦合，10 mV 到 100 mV 輸入范圍）
- 動態儲備：120 dB（典型值）
參考通道
- 頻率范圍：0.001 Hz 到 500 kHz
- 時間基準：10 MHz 輸入/輸出（將內部頻率鎖定到其他 SR860）
- 輸入阻抗：1 MΩ 或 50 Ω
- 相位設置分辨率：360/232 度
- 相位噪聲：
- 內部參考：1 kHz 時 <0.0001° rms（100 ms，12 dB/oct）
- 外部參考（典型值）：1 kHz 時 <0.001° rms（100 ms，12 dB/oct）
- 相位漂移（典型值）：
- 正弦輸出到信號輸入（200 mVrms）：<0.002°/°C（低于 20 kHz，DC 耦合）
- <0.02°/°C（低于 200 kHz）
- <0.2°/°C（低于 2 MHz）
- 諧波檢測：檢測 N × fref（N < 99，N × fref < 2 MHz）
- 雙重參考：檢測 fdual = │fint – fext│。所有頻率必須小于 2 MHz
- 切換器參考：SR860 驅動 SR540 切換器（通過 Aux Out 4）以將切換器鎖定到 fint
解調器
- DC 穩定性：數字輸出值無偏移漂移
- 時間常數：1 μs 到 30 ks
- 低通濾波器：典型 RC 類型濾波器或先進的高斯/相位線性濾波器
- 濾波器斜率：6、12、18 或 24 dB/oct 衰減
- 同步濾波器：可用于 4 kHz 以下
- 諧波抑制：-80 dB
- 低延遲輸出：后面板 BlazeX 輸出，延遲 <2 μs（加上 LPF 上升/下降時間）
內部振蕩器
- 頻率：1 mHz 到 500 kHz
- 頻率準確度：25 ppm + 30 μHz（使用內部時間基準）
- 外部時間基準：后面板上的 10 MHz 時間基準輸入/輸出
- 頻率分辨率：6 位或 0.1 mHz（以較大者為準）
正弦波輸出
- 輸出：差分或單端
- 輸出阻抗：50 Ω 源
- 幅度：1 nVrms 到 2 Vrms（指定幅度為 50 Ω 負載的差分值）。單端使用時幅度減半。高阻抗負載時幅度翻倍。
- 幅度分辨率：3 位或 1 nV（以較大者為準）
- DC 偏移：±5 V，差分或共模
- 偏移分辨率：3 位或 0.1 mV（以較大者為準）
- 輸出限制：±6 V，DC 偏移和峰值幅度之和
- 同步：后面板上的邏輯電平同步（通過 BlazeX 輸出）
數據
- 數據通道：顯示和繪制 4 個數據通道（綠色、藍色、黃色、橙色）
- 數據來源：每個數據通道可以分配以下數據源中的任何一個：X、Y、R、Θ、Aux In 1 到 4、Aux Out 1 到 2、X 噪聲、Y 噪聲、正弦輸出幅度、正弦輸出 DC 電平、參考相位或參考頻率
- 數據歷史：所有數據源在所有圖表顯示時間尺度上持續存儲。任何數據源的完整存儲歷史可以隨時顯示。
- 偏移：X、Y 和 R 可以偏移至 ±999% 輸出尺度
- 擴展：X、Y 和 R 可以擴展 ×10 或 ×100
- 比率：X 和 Y 可以通過 Aux In 3 比率計算。R 可以通過 Aux In 4 比率計算
- 捕獲緩沖區：1 Mpoints 內部數據存儲。以最高 1.25 MHz 的采樣率存儲（X）、（X 和 Y）、（R 和 Θ）或（X、Y、R 和 Θ）。這是除了圖表顯示的數據歷史之外的附加存儲。
- 數據流：實時數據流，支持（X）、（X 和 Y）、（R 和 Θ）或（X、Y、R 和 Θ）的采樣率最高達 1.25 MHz，通過以太網接口
- 掃描：可掃描以下參數之一：fint、正弦輸出幅度、正弦輸出 DC 電平、Aux Out 1 或 2。
FFT
- 來源：輸入 ADC、解調器輸出或濾波器輸出
- 記錄長度：1024 個頻 bins
- 平均：指數 rms
輸入和輸出
- CH1 輸出：與 X 或 R 成正比，±10 V 滿量程通過 50 Ω
- CH2 輸出：與 Y 或 Θ 成正比，±10 V 滿量程通過 50 Ω
- X 和 Y 后面板輸出：與 X 和 Y 成正比，±10 V 滿量程通過 50 Ω
- BlazeX：X 的低延遲輸出，±2.0 V 滿量程或邏輯電平參考同步輸出，通過 50 Ω
- Aux 輸出：4 個 BNC D/A 輸出，±10.5 V 通過 50 Ω，1 mV 分辨率
- Aux 輸入：4 個 BNC A/D 輸入，±10.5 V，1 mV 分辨率，1 MΩ 輸入
- 觸發輸入：TTL 輸入觸發存儲到內部捕獲緩沖區
- 監控輸出：信號放大器的模擬輸出
- HDMI：視頻輸出到外部監視器或電視，640 × 480，60 Hz
- 時間基準 I/O：1 Vrms，10 MHz 時鐘，將內部參考頻率同步到其他設備
一般
- 接口：IEEE488.2、RS-232、USB 設備和以太網
- USB 閃存：前面板插槽用于 USB 閃存存儲屏幕截圖和數據
- 前置放大器電源：9 針 D 連接器，為 SRS 前置放大器供電
- 功率：60 W，100/120/220/240 VAC，50/60 Hz
- 尺寸：17″ × 5.25″ × 17″（WHL）
- 重量：22 lbs
- 保修：一年零件和材料的缺陷保修
