SRS,Stanford Research Systems,SR2124,鎖相放大器

SRS,Stanford Research Systems,SR2124,鎖相放大器

鎖相放大器 SR2124 — 模擬鎖相放大器，低噪聲，全模擬設計

  • 測量范圍: 0.2 Hz 到 200 kHz
  • 低噪聲電流和電壓輸入
  • 諧波檢測: f, 2f 或 3f
  • 可選輸入濾波

概述

SRS自豪地推出SR2124雙相模擬鎖相放大器。SR2124結合了早期鎖相放大器的優點，并利用今天的低噪聲模擬組件和設計方法，是低噪聲、高性能模擬儀器的代表作。它采用全模擬電子信號路徑，并通過微控制器管理配置控制，其系統時鐘僅在短時間內進行增益或濾波設置的更改。這種“時鐘停止”架構消除了機械面板控制的煩惱，并使這些鎖相放大器的遠程操作成為可能。

架構

SR2124的設計遵循兩個基本主題。首先，信號路徑完全由低噪聲模擬電子元件組成：優質的JFET、晶體管、運算放大器和離散組件。其次，配置控制由微控制器管理，其系統時鐘僅在需要更改增益或濾波設置的短暫時刻振蕩。這種“時鐘停止”架構消除了與機械面板控制相關的不便和可靠性問題，并使全遠程操作成為可能。

低噪聲輸入放大器

SR2124具有電壓和電流輸入。電壓輸入是單端/差分FET前置放大器，具有超低2.5 nV/√Hz的輸入噪聲。輸入阻抗為10 MΩ，最小全尺度輸入電壓靈敏度為100 nV。電流輸入前置放大器具有可選的106和108 V/A增益。提供AC和DC耦合模式，儀器可以在接地或浮空模式下操作。

輸入濾波器

SR2124提供多種濾波類型以在信號到達相敏探測器之前進行預處理。可以選擇平坦（無濾波）、帶通、高通、低通和陷波濾波器，濾波器的Q因子可以設置在1到100之間。

動態范圍

鎖相放大器的動態范圍是指在給定全尺度輸入靈敏度下，最大干擾信號與全尺度輸入電壓的比率。SR2124的動態范圍高達60 dB，視靈敏度設置和儲備模式而定。使用輸入帶通濾波器可以增加額外的20到60 dB動態范圍，使最大可達動態范圍為100 dB。

輸出時間常數

鎖相放大器提供兩個階段的輸出低通濾波。時間常數可以選擇長達300秒以實現最大噪聲降低，或短至1毫秒。可以選擇–6 dB或–12 dB每倍頻程的滾降。最小時間常數設置繞過輸出濾波器，輸出信號帶寬由內部寄生電容決定。

偏置

偏置功能可以輕松評估全尺度信號存在下的小變化。可以手動調整偏置在全尺度的±1000%（10×）之間，或使用自動偏置功能一鍵設置偏置為信號值。調整偏置后，可以通過降低靈敏度設置來增加增益（最多10×）。

自動功能

方便的自動功能允許快速配置鎖相放大器的最佳設置。按下增益、相位或偏置按鈕將啟動微控制器，它會自動調整儀器以實現最佳靈敏度（增益）、最大化信號的相位偏移（相位）或將輸出歸零（偏置）。Ref Range按鈕切換頻率自動范圍功能，使儀器能夠在振蕩器解鎖時自動設置適當的參考范圍。

參考通道

SR2124提供三種參考模式：內部、外部和后面板VCO。在所有模式中，頻率范圍首先在前面板的參考部分選擇——可以手動選擇或使用自動Ref Range功能。在外部參考模式下，儀器鎖定到至少100 mVpp幅度的外部信號。參考振蕩器將相位鎖定到外部參考輸入的正零交叉點。支持在f、2f（第二諧波）或3f（第三諧波）處鎖定。

直流偏置

可以通過切換“DC Bias”開啟獨立于AC參考幅度的雙極直流偏置電壓。這一特性特別有助于進行差分導電性和相關傳輸測量，在這些測量中，需要在不同的偏置值下測量實驗的小信號AC響應。偏置值可以設置為參考幅度的±1000×，具體取決于幅度。

相位控制

SR2124是雙相鎖相放大器，具有X和Y的顯示。參考信號的相位通常需要調整。可以手動歸零相位——按下相位按鈕并旋轉大旋鈕直到信號歸零，然后將相位偏移90°。或者，簡單地按下自動相位按鈕。相位分辨率為0.01°，相位準確度為±1°在中頻范圍。

AC電壓表模式

用戶通常在鎖相模式下操作，但模式可以切換到AC電壓表，使鎖相放大器作為寬帶或頻率選擇性的AC電壓表運行。在此模式下，可以快速測量AC信號的平均絕對值，無需參考信號。

計算機控制

對于需要計算機控制的用戶，后面板提供RS-232接口。所有儀器功能都可以通過接口進行設置或讀取。在向儀器發送命令時，微控制器將被激活，可能會出現數字噪聲。在這些時刻，前面板的遠程活動LED會提示您正在進行通訊。

SR2124 規格

信號通道

  • 電壓輸入: 單端或差分
  • 靈敏度: 100 nV 到 500 mV
  • 電流輸入: 106 或 108 V/A
  • 輸入阻抗:
    • 電壓: 10 MΩ + 35 pF，AC 或 DC 耦合
    • 電流輸入: 1 kΩ 到虛擬地
  • 增益準確度: ±1%
  • 增益穩定性: 100 ppm/°C (平坦模式，正常儲備)
  • 噪聲 (rms):
    • 1 kHz 時: 2.5 nV/√Hz
    • 106 V/A 時: 1 kHz 為 0.14 pA/√Hz
    • 108 V/A 時: 100 Hz 為 0.014 pA/√Hz
  • 信號濾波器 (可調范圍: 0.2 Hz 到 200 kHz):
    • 平坦: 從 10 Hz 到 100 kHz 內響應平坦度 ±1%，從 100 kHz 到 200 kHz 內 ±2%，低于 10 Hz 內 ±10%。
    • 帶通: 帶寬可調從中心頻率的 1% 到 100% (Q 從 100 到 1)。
    • 高通: –12 dB/倍頻程滾降
    • 低通: –12 dB/倍頻程滾降
    • 陷波: 最多 80 dB 衰減
  • 共模抑制比 (CMRR): 10 kHz 時為 100 dB，10 kHz 以上每倍頻程下降 6 dB
  • 動態范圍 (無帶通濾波器):
    • 低噪聲: 20 dB
    • 正常: 40 dB
    • 高儲備: 60 dB

參考通道

  • 頻率范圍: 0.2 Hz 到 200 kHz
  • 參考輸入: TTL 或正弦波 (最小 100 mVpp)
  • 輸入阻抗: 1 MΩ
  • 相位分辨率: 0.01°
  • 相位準確度:
    • 2 到 20 kHz: ±1°
    • 20 kHz 到 200 kHz: ±5°
  • 諧波檢測: F、2F 和 3F (外部參考)

解調器

  • 輸出穩定性:
    • 低噪聲: 20 ppm/°C
    • 正常: 100 ppm/°C
    • 高儲備: 1000 ppm/°C
  • 時間常數: 1 ms 到 300 s (6 或 12 dB/倍頻程滾降)。最小時間位置通常為 500 μs，由寄生電容決定。±10% (至 200 kHz)

內部振蕩器

  • 范圍: 0.2 Hz 到 200 kHz
  • 輸出: 正弦波、方波 (使用外部參考時，輸出相位鎖定于外部參考)
  • 頻率準確度: 0.1%
  • 頻率分辨率: 3? 位數字或 1 mHz (以較大者為準)
  • 幅度: 1 μV 到 20 Vpp，輸出阻抗 10 kΩ、50 Ω
  • 幅度穩定性: 50 ppm/°C

VCO (電壓控制振蕩器)

  • VCO 輸入: 0 到 10 V 信號對應前面板設置范圍的起始和結束頻率。

顯示

  • 面板儀表: 中心零點，鏡面反射
  • 偏置: 輸出可以偏置至全尺度的 ±1000%

輸入和輸出

  • 鎖相/AC 電壓表: 儀器可以作為鎖相放大器或頻率選擇性AC電壓表運行。
  • 輸出:
    • 鎖相: X (Rcosθ), ±10 V
    • Y (Rsinθ), ±10 V
    • AC 電壓表: ±10 V
  • 參考輸出: 模擬輸出。正弦波或方波，最大 ±20 Vpp
  • 遠程前置放大器: 提供電源給可選的 SR550、SR552 和 SR554 前置放大器
  • 光纖接口: 連接 SX199 遠程計算機接口單元。SX199 提供 GPIB (IEEE-488.2)、RS-232 和以太網接口用于遠程控制 SR2124。
  • RS-232 接口: 標配 RS-232 接口。所有儀器功能都可以通過該接口進行控制和讀取。
  • 象限輸出: 參考信號的 0°、90°、180° 和 270° 相位移輸出。輸出電平為 1 Vrms 正弦波。

一般

  • 功率: 40 W，100/120/220/240 VAC，50/60 Hz
  • 尺寸: 17″ × 5.25″ × 19.5″ (寬 × 高 × 深)
  • 重量: 23 lbs
  • 保修: 一年零件和勞務保修，涵蓋材料和工藝缺陷

 

http://ydzhly.com/think-srs/SR2124/


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