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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(shù)據(jù)顯示
- 時(shí)間常數(shù)：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(shí)間基準(zhǔn)輸入和輸出
- GPIB、RS-232、以太網(wǎng)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(wú)與倫比的模擬性能、先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)處理功能、直觀的現(xiàn)代用戶界面和廣泛的計(jì)算機(jī)連接選項(xiàng)，非常適合用于任何同步檢測(cè)應(yīng)用。憑借超過(guò) 30 年的鎖相放大器設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，SRS 通過(guò)優(yōu)化 SR860 的每一個(gè)細(xì)節(jié)，從消除開關(guān)模式噪聲的沉重環(huán)形變壓器到 iOS 連接，將鎖相放大器帶到手機(jī)上，再到減少噪聲的高級(jí) DSP 濾波器，SR860 無(wú)疑是終極鎖相放大器的代表。
信號(hào)輸入
- 電壓輸入：開關(guān)單端/差分 JFET 對(duì)放大器，1 kHz 時(shí)噪聲為 2.5 nV/√Hz，10 Hz 時(shí)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(guò)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(dāng)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(shè)置是產(chǎn)生滿量程輸出的電壓（或電流）。與之前的設(shè)計(jì)不同，SR860 的輸入范圍可以直接從前面板設(shè)置，無(wú)需查看復(fù)雜的“動(dòng)態(tài)儲(chǔ)備”公式。只需選擇實(shí)驗(yàn)所需的靈敏度，然后選擇不會(huì)過(guò)載的最小輸入范圍。SR860 的有效動(dòng)態(tài)儲(chǔ)備是這兩個(gè)設(shè)置的比率。例如，使用 10 nV 靈敏度設(shè)置和 300 mV 輸入范圍時(shí)，SR860 的有效動(dòng)態(tài)儲(chǔ)備為 3 × 10^7，或接近 150 dB。
輸出時(shí)間常數(shù)
SR860 提供從 1 μs 到 30 ks 的傳統(tǒng) RC 響應(yīng)輸出時(shí)間常數(shù)，衰減率為 6、12、18 和 24 dB/oct。此外，SR860 還提供先進(jìn)的數(shù)字濾波器，這些濾波器可以顯著減少測(cè)量時(shí)間，同時(shí)提高信噪比。在 3 秒以下，先進(jìn)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(shí)間和停止帶衰減。這些濾波器還具有對(duì)稱的上升和下降曲線，能夠在掃描頻率時(shí)保持特征形狀。在超過(guò) 3 秒的時(shí)間常數(shù)下，先進(jìn)的濾波器為線性相位 IIR 濾波器，其穩(wěn)定時(shí)間幾乎是 RC 對(duì)應(yīng)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(cè)可以在參考頻率的基頻或最多第 99 次諧波處進(jìn)行。提供幾種參考模式：內(nèi)部模式使用 SR860 的精密內(nèi)部振蕩器作為參考；外部模式鎖定到外部正弦波或 TTL 信號(hào)；雙模式下，鎖相放大器檢測(cè)內(nèi)部設(shè)置的參考頻率與外部同步信號(hào)之間的差頻，允許直接恢復(fù)雙重調(diào)制信號(hào)；切換模式下，SR860 提供數(shù)字 PID（比例-積分-微分）控制器信號(hào)，以將 SR540 光學(xué)切換器與鎖相放大器的內(nèi)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(hào)。可以向正弦波輸出施加 ±5 V 的 DC 偏移量。還提供一個(gè) rear-panel 邏輯電平同步信號(hào)，與正弦波輸出同步。
時(shí)間基準(zhǔn)
提供 rear-panel 10 MHz 輸入和輸出，允許 SR860 鎖定到外部頻率基準(zhǔn)（如 FS725 10 MHz 銣頻率標(biāo)準(zhǔn)）。此外，SR860 的 10 MHz 輸出可用于同步多個(gè)鎖相放大器或其他測(cè)試設(shè)備，配備 10 MHz 時(shí)間基準(zhǔn)輸入。
FFT 顯示
SR860 支持傳統(tǒng)的時(shí)間域測(cè)量，但有時(shí)在頻率域中理解信號(hào)更為直觀。FFT 顯示可以顯示輸入信號(hào)的頻譜、混頻器后的信號(hào)頻譜或時(shí)間常數(shù)濾波器后的信號(hào)頻譜。使用 FFT 顯示可以簡(jiǎn)化對(duì)隱蔽噪聲源的追蹤，這些噪聲源可能會(huì)在傳統(tǒng)鎖相放大器的“一數(shù)字”輸出中丟失。
觸摸屏顯示
SR860 前面板中央是一個(gè)全彩 640 × 480 觸摸屏，可以顯示多達(dá) 4 個(gè)數(shù)據(jù)通道。每個(gè)數(shù)據(jù)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(shè)置為顯示大數(shù)字，方便從房間另一端查看，或以“條形圖”顯示，顯示每個(gè)通道的完整歷史記錄，時(shí)間尺度可選擇從 0.5 s/div 到 2 天/div。即使在未顯示測(cè)量時(shí)，SR860 也會(huì)不斷保存所有測(cè)量數(shù)據(jù)，確保不會(huì)丟失任何數(shù)據(jù)。觸摸屏還會(huì)持續(xù)顯示鎖相放大器設(shè)置參數(shù)，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(jiān)視器或電視上。
計(jì)算機(jī)連接
SR860 標(biāo)配幾乎所有想象得到的遠(yuǎn)程接口。提供 GPIB（IEEE488.2）和 RS-232 接口，以及 USB（測(cè)試和測(cè)量類）和以太網(wǎng)（VXI-11 和 telnet）。SR860 內(nèi)置了自己的 Web 服務(wù)器，允許通過(guò)瀏覽器遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制儀器。
前面板的 USB 端口允許將數(shù)據(jù)和屏幕截圖保存到 USB 閃存驅(qū)動(dòng)器。數(shù)據(jù)可以保存為逗號(hào)分隔文件或 MATLAB 兼容的 .MAT 文件。將屏幕截圖和數(shù)據(jù)整合到報(bào)告或電子表格中變得更加簡(jiǎn)便。
SR860 規(guī)格
信號(hào)通道
- 電壓輸入：?jiǎn)味耍ˋ）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(guò)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(zhǔn)確度：±1%（<200 kHz），±2%（至 500 kHz）。信號(hào)幅度必須小于輸入范圍的 30%。
- 噪聲：1 kHz 時(shí) 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(shí) 90 dB（DC 耦合，10 mV 到 100 mV 輸入范圍）
- 動(dòng)態(tài)儲(chǔ)備：120 dB（典型值）
參考通道
- 頻率范圍：0.001 Hz 到 500 kHz
- 時(shí)間基準(zhǔn)：10 MHz 輸入/輸出（將內(nèi)部頻率鎖定到其他 SR860）
- 輸入阻抗：1 MΩ 或 50 Ω
- 相位設(shè)置分辨率：360/232 度
- 相位噪聲：
- 內(nèi)部參考：1 kHz 時(shí) <0.0001° rms（100 ms，12 dB/oct）
- 外部參考（典型值）：1 kHz 時(shí) <0.001° rms（100 ms，12 dB/oct）
- 相位漂移（典型值）：
- 正弦輸出到信號(hào)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(cè)：檢測(cè) N × fref（N < 99，N × fref < 2 MHz）
- 雙重參考：檢測(cè) fdual = │fint – fext│。所有頻率必須小于 2 MHz
- 切換器參考：SR860 驅(qū)動(dòng) SR540 切換器（通過(guò) Aux Out 4）以將切換器鎖定到 fint
解調(diào)器
- DC 穩(wěn)定性：數(shù)字輸出值無(wú)偏移漂移
- 時(shí)間常數(shù)：1 μs 到 30 ks
- 低通濾波器：典型 RC 類型濾波器或先進(jìn)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(shí)間）
內(nèi)部振蕩器
- 頻率：1 mHz 到 500 kHz
- 頻率準(zhǔn)確度：25 ppm + 30 μHz（使用內(nèi)部時(shí)間基準(zhǔn)）
- 外部時(shí)間基準(zhǔn)：后面板上的 10 MHz 時(shí)間基準(zhǔn)輸入/輸出
- 頻率分辨率：6 位或 0.1 mHz（以較大者為準(zhǔn)）
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(fù)載的差分值）。單端使用時(shí)幅度減半。高阻抗負(fù)載時(shí)幅度翻倍。
- 幅度分辨率：3 位或 1 nV（以較大者為準(zhǔn)）
- 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(zhǔn)）
- 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(guò) BlazeX 輸出）
數(shù)據(jù)
- 數(shù)據(jù)通道：顯示和繪制 4 個(gè)數(shù)據(jù)通道（綠色、藍(lán)色、黃色、橙色）
- 數(shù)據(jù)來(lái)源：每個(gè)數(shù)據(jù)通道可以分配以下數(shù)據(jù)源中的任何一個(gè)：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(shù)據(jù)歷史：所有數(shù)據(jù)源在所有圖表顯示時(shí)間尺度上持續(xù)存儲(chǔ)。任何數(shù)據(jù)源的完整存儲(chǔ)歷史可以隨時(shí)顯示。
- 偏移：X、Y 和 R 可以偏移至 ±999% 輸出尺度
- 擴(kuò)展：X、Y 和 R 可以擴(kuò)展 ×10 或 ×100
- 比率：X 和 Y 可以通過(guò) Aux In 3 比率計(jì)算。R 可以通過(guò) Aux In 4 比率計(jì)算
- 捕獲緩沖區(qū)：1 Mpoints 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。以最高 1.25 MHz 的采樣率存儲(chǔ)（X）、（X 和 Y）、（R 和 Θ）或（X、Y、R 和 Θ）。這是除了圖表顯示的數(shù)據(jù)歷史之外的附加存儲(chǔ)。
- 數(shù)據(jù)流：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流，支持（X）、（X 和 Y）、（R 和 Θ）或（X、Y、R 和 Θ）的采樣率最高達(dá) 1.25 MHz，通過(guò)以太網(wǎng)接口
- 掃描：可掃描以下參數(shù)之一：fint、正弦輸出幅度、正弦輸出 DC 電平、Aux Out 1 或 2。
FFT
- 來(lái)源：輸入 ADC、解調(diào)器輸出或?yàn)V波器輸出
- 記錄長(zhǎng)度：1024 個(gè)頻 bins
- 平均：指數(shù) rms
輸入和輸出
- CH1 輸出：與 X 或 R 成正比，±10 V 滿量程通過(guò) 50 Ω
- CH2 輸出：與 Y 或 Θ 成正比，±10 V 滿量程通過(guò) 50 Ω
- X 和 Y 后面板輸出：與 X 和 Y 成正比，±10 V 滿量程通過(guò) 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(guò) 50 Ω
- Aux 輸出：4 個(gè) BNC D/A 輸出，±10.5 V 通過(guò) 50 Ω，1 mV 分辨率
- Aux 輸入：4 個(gè) BNC A/D 輸入，±10.5 V，1 mV 分辨率，1 MΩ 輸入
- 觸發(fā)輸入：TTL 輸入觸發(fā)存儲(chǔ)到內(nèi)部捕獲緩沖區(qū)
- 監(jiān)控輸出：信號(hào)放大器的模擬輸出
- HDMI：視頻輸出到外部監(jiān)視器或電視，640 × 480，60 Hz
- 時(shí)間基準(zhǔn) I/O：1 Vrms，10 MHz 時(shí)鐘，將內(nèi)部參考頻率同步到其他設(shè)備
一般
- 接口：IEEE488.2、RS-232、USB 設(shè)備和以太網(wǎng)
- USB 閃存：前面板插槽用于 USB 閃存存儲(chǔ)屏幕截圖和數(shù)據(jù)
- 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
