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(shè)計(jì)

  • 測(cè)量范圍: 0.2 Hz 到 200 kHz
  • 低噪聲電流和電壓輸入
  • 諧波檢測(cè): 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(jié)合了早期鎖相放大器的優(yōu)點(diǎn)，并利用今天的低噪聲模擬組件和設(shè)計(jì)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(hào)路徑，并通過微控制器管理配置控制，其系統(tǒng)時(shí)鐘僅在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行增益或?yàn)V波設(shè)置的更改。這種“時(shí)鐘停止”架構(gòu)消除了機(jī)械面板控制的煩惱，并使這些鎖相放大器的遠(yuǎn)程操作成為可能。

架構(gòu)

SR2124的設(shè)計(jì)遵循兩個(gè)基本主題。首先，信號(hào)路徑完全由低噪聲模擬電子元件組成：優(yōu)質(zhì)的JFET、晶體管、運(yùn)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(tǒng)時(shí)鐘僅在需要更改增益或?yàn)V波設(shè)置的短暫時(shí)刻振蕩。這種“時(shí)鐘停止”架構(gòu)消除了與機(jī)械面板控制相關(guān)的不便和可靠性問題，并使全遠(yuǎn)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(hào)到達(dá)相敏探測(cè)器之前進(jìn)行預(yù)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(shè)置在1到100之間。

動(dòng)態(tài)范圍

鎖相放大器的動(dòng)態(tài)范圍是指在給定全尺度輸入靈敏度下，最大干擾信號(hào)與全尺度輸入電壓的比率。SR2124的動(dòng)態(tài)范圍高達(dá)60 dB，視靈敏度設(shè)置和儲(chǔ)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(dòng)態(tài)范圍，使最大可達(dá)動(dòng)態(tài)范圍為100 dB。

輸出時(shí)間常數(shù)

鎖相放大器提供兩個(gè)階段的輸出低通濾波。時(shí)間常數(shù)可以選擇長(zhǎng)達(dá)300秒以實(shí)現(xiàn)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(shí)間常數(shù)設(shè)置繞過輸出濾波器，輸出信號(hào)帶寬由內(nèi)部寄生電容決定。

偏置

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

自動(dòng)功能

方便的自動(dòng)功能允許快速配置鎖相放大器的最佳設(shè)置。按下增益、相位或偏置按鈕將啟動(dòng)微控制器，它會(huì)自動(dòng)調(diào)整儀器以實(shí)現(xiàn)最佳靈敏度（增益）、最大化信號(hào)的相位偏移（相位）或?qū)⑤敵鰵w零（偏置）。Ref Range按鈕切換頻率自動(dòng)范圍功能，使儀器能夠在振蕩器解鎖時(shí)自動(dòng)設(shè)置適當(dāng)?shù)膮⒖挤秶?/p>

參考通道

SR2124提供三種參考模式：內(nèi)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(dòng)選擇或使用自動(dòng)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(hào)。參考振蕩器將相位鎖定到外部參考輸入的正零交叉點(diǎn)。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(dú)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(jìn)行差分導(dǎo)電性和相關(guān)傳輸測(cè)量，在這些測(cè)量中，需要在不同的偏置值下測(cè)量實(shí)驗(yàn)的小信號(hào)AC響應(yīng)。偏置值可以設(shè)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(hào)的相位通常需要調(diào)整。可以手動(dòng)歸零相位——按下相位按鈕并旋轉(zhuǎn)大旋鈕直到信號(hào)歸零，然后將相位偏移90°。或者，簡(jiǎn)單地按下自動(dòng)相位按鈕。相位分辨率為0.01°，相位準(zhǔn)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(yùn)行。在此模式下，可以快速測(cè)量AC信號(hào)的平均絕對(duì)值，無需參考信號(hào)。

計(jì)算機(jī)控制

對(duì)于需要計(jì)算機(jī)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(jìn)行設(shè)置或讀取。在向儀器發(fā)送命令時(shí)，微控制器將被激活，可能會(huì)出現(xiàn)數(shù)字噪聲。在這些時(shí)刻，前面板的遠(yuǎn)程活動(dòng)LED會(huì)提示您正在進(jìn)行通訊。

SR2124 規(guī)格

信號(hào)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(zhǔn)確度: ±1%
  • 增益穩(wěn)定性: 100 ppm/°C (平坦模式，正常儲(chǔ)備)
  • 噪聲 (rms):
    • 1 kHz 時(shí): 2.5 nV/√Hz
    • 106 V/A 時(shí): 1 kHz 為 0.14 pA/√Hz
    • 108 V/A 時(shí): 100 Hz 為 0.014 pA/√Hz
  • 信號(hào)濾波器 (可調(diào)范圍: 0.2 Hz 到 200 kHz):
    • 平坦: 從 10 Hz 到 100 kHz 內(nèi)響應(yīng)平坦度 ±1%，從 100 kHz 到 200 kHz 內(nèi) ±2%，低于 10 Hz 內(nèi) ±10%。
    • 帶通: 帶寬可調(diào)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(shí)為 100 dB，10 kHz 以上每倍頻程下降 6 dB
  • 動(dòng)態(tài)范圍 (無帶通濾波器):
    • 低噪聲: 20 dB
    • 正常: 40 dB
    • 高儲(chǔ)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(zhǔn)確度:
    • 2 到 20 kHz: ±1°
    • 20 kHz 到 200 kHz: ±5°
  • 諧波檢測(cè): F、2F 和 3F (外部參考)

解調(diào)器

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

內(nèi)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(shí)，輸出相位鎖定于外部參考)
  • 頻率準(zhǔn)確度: 0.1%
  • 頻率分辨率: 3? 位數(shù)字或 1 mHz (以較大者為準(zhǔn))
  • 幅度: 1 μV 到 20 Vpp，輸出阻抗 10 kΩ、50 Ω
  • 幅度穩(wěn)定性: 50 ppm/°C

VCO (電壓控制振蕩器)

  • VCO 輸入: 0 到 10 V 信號(hào)對(duì)應(yīng)前面板設(shè)置范圍的起始和結(jié)束頻率。

顯示

  • 面板儀表: 中心零點(diǎn)，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(yùn)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(yuǎn)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(yuǎn)程計(jì)算機(jī)接口單元。SX199 提供 GPIB (IEEE-488.2)、RS-232 和以太網(wǎng)接口用于遠(yuǎn)程控制 SR2124。
  • RS-232 接口: 標(biāo)配 RS-232 接口。所有儀器功能都可以通過該接口進(jìn)行控制和讀取。
  • 象限輸出: 參考信號(hào)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(wù)保修，涵蓋材料和工藝缺陷

 

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


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