SRS,Stanford Research Systems,SR865A,4 MHz 數(shù)字信號(hào)處理鎖相放大器

SRS,Stanford Research Systems,SR865A,4 MHz 數(shù)字信號(hào)處理鎖相放大器

SR865A — 4 MHz 數(shù)字信號(hào)處理鎖相放大器

概述

SR865A 鎖相放大器提供卓越的性能和優(yōu)越的性價(jià)比。它具有 4 MHz 的頻率范圍、從 1 μs 到 30 ks 的時(shí)間常數(shù)、極低噪聲的前端放大器，以及現(xiàn)代、直觀的用戶界面，是任何同步檢測(cè)應(yīng)用的理想選擇。

憑借超過 30 年的鎖相放大器設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，SRS 對(duì) SR865A 的每個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行了優(yōu)化。從消除開關(guān)模式噪聲的重型環(huán)形變壓器到通過 iOS 連接將鎖相放大器帶到手機(jī)，再到消除更多噪聲并加快實(shí)驗(yàn)速度的先進(jìn) DSP 濾波器，SR865A 是真正的終極鎖相放大器。

趨勢(shì)圖

鎖相放大器的性能從前端開始。SR865A 前端配備了最先進(jìn)的電壓和電流輸入放大器。電壓輸入是一個(gè)可切換的單端/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。電壓輸入具有 10 MΩ 輸入阻抗，可以進(jìn)行 AC 或 DC 耦合。輸入連接器屏蔽可以通過用戶可選擇的 10 Ω（接地）或 10 kΩ（浮地）電阻連接到儀器接地。

SR865A 的內(nèi)置電流放大器代表了之前設(shè)計(jì)的顯著改進(jìn)。電流輸入范圍可以選擇 1 μA 或 10 nA。1 μA 范圍具有 400 kHz 的帶寬和 130 fA/√Hz 的噪聲，而 10 nA 范圍提供 2 kHz 的帶寬和 13 fA/√Hz 的噪聲。

雖然內(nèi)置的電壓和電流放大器適用于大多數(shù)應(yīng)用，但 SR865A 也兼容 SRS 提供的完整系列專用前置放大器。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）均可直接從 SR865A 的后面板前置放大器電源端口供電。

靈敏度和輸入范圍

與以前的儀器一樣，SR865A 的靈敏度設(shè)置是產(chǎn)生滿量程輸出的電壓（或電流）。但與以前的設(shè)計(jì)不同，SR865A 的輸入范圍可以通過前面板明確設(shè)置，無需查閱復(fù)雜的“動(dòng)態(tài)余量”公式。只需選擇實(shí)驗(yàn)所需的靈敏度，然后選擇不會(huì)過載的最小輸入范圍即可。

SR865A 的有效動(dòng)態(tài)余量即為這兩個(gè)設(shè)置的比率。例如，在 10 nV 靈敏度設(shè)置和 300 mV 輸入范圍下，SR865A 的有效動(dòng)態(tài)余量為 3 × 10^7，或接近 150 dB。

輸出時(shí)間常數(shù)

SR865A 提供傳統(tǒng)的 RC 響應(yīng)輸出時(shí)間常數(shù)，從 1 μs 到 30 ks，滾降率為 6、12、18 和 24 dB/oct。此外，SR865A 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。時(shí)間常數(shù)小于 3 秒時(shí)，先進(jìn)濾波器為高斯 FIR 濾波器，這些濾波器在與 RC 濾波器相同的噪聲帶寬下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，在掃描頻率時(shí)保持特征形狀。時(shí)間常數(shù)大于 3 秒時(shí)，先進(jìn)濾波器為線性相位 IIR 濾波器，這些濾波器的穩(wěn)定時(shí)間幾乎是其 RC 對(duì)應(yīng)物的兩倍，具有相同的停止帶衰減。

同步濾波器也可以在 4 kHz 以下的參考頻率處選擇。同步濾波器去除參考頻率的倍頻，這在進(jìn)行低頻測(cè)量時(shí)非常有用，因?yàn)閰⒖碱l率的倍頻會(huì)出現(xiàn)在鎖相輸出中。與以前的設(shè)計(jì)不同，SR865A 的同步濾波器可以在不損失輸出分辨率的情況下選擇。

參考通道

SR865A 的參考頻率范圍為 1 mHz 到 4 MHz。檢測(cè)可以在參考頻率的基頻或高達(dá)第 99 次諧波進(jìn)行。提供幾種參考模式：內(nèi)部模式使用 SR865A 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)。在雙模式中，鎖相放大器檢測(cè)內(nèi)部設(shè)置的參考頻率和外部應(yīng)用的同步信號(hào)之間的差頻，允許直接恢復(fù)雙調(diào)制信號(hào)。最后，在剪切模式中，SR865A 提供數(shù)字 PID（比例-積分-微分）控制信號(hào)，以使 SR540 光學(xué)切割器與鎖相放大器的內(nèi)部振蕩器同步。通過讓鎖相放大器直接控制切割器，頻率漂移幾乎可以消除。

正弦波輸出

SR865A 提供精密的正弦波輸出，可以設(shè)置為 6 位數(shù)的頻率分辨率和 1 nV 至 2 V 的幅度范圍。SR865A 的輸出獨(dú)特之處在于，它可以配置為單端或差分（平衡）信號(hào)。正弦波輸出可以施加高達(dá) ±5 V 的直流偏置。后面板還提供與正弦波輸出同步的邏輯電平同步信號(hào)。

時(shí)間基準(zhǔn)

提供后面板 10 MHz 輸入和輸出，允許 SR865A 鎖定到外部頻率參考（例如 FS725 10 MHz 銣頻率標(biāo)準(zhǔn)）。或者，SR865A 的 10 MHz 輸出可以用于同步多個(gè)鎖相放大器或其他測(cè)試設(shè)備的 10 MHz 時(shí)間基準(zhǔn)。

快速傅里葉變換（FFT）分析

FFT 顯示

鎖相放大器通常是時(shí)域儀器，但有時(shí)在頻域中理解信號(hào)更為容易。SR865A 在這兩個(gè)領(lǐng)域都得心應(yīng)手。FFT 顯示顯示前端輸入信號(hào)的頻譜、混頻器后的信號(hào)頻譜或經(jīng)過時(shí)間常數(shù)濾波器后的信號(hào)頻譜。使用 FFT 顯示可以簡(jiǎn)化追蹤隱蔽噪聲源的過程，這些噪聲源否則可能會(huì)在傳統(tǒng)鎖相放大器的“一數(shù)字”輸出中丟失。

前面板觸摸屏顯示

SR865A 前面板中央是一個(gè)全彩 640 × 480 觸摸屏，可以設(shè)置為顯示最多 4 個(gè)數(shù)據(jù)通道。（當(dāng)需要黑暗實(shí)驗(yàn)室時(shí)，可以通過前面板或遠(yuǎn)程接口將 LCD 屏幕遮蔽。）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、正弦波幅度、正弦波直流電平、參考相位或參考頻率。屏幕可以設(shè)置為顯示大數(shù)字，方便從房間另一側(cè)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)間尺度可選從 0.5 s/div 到 2 天/div。即使在未顯示測(cè)量時(shí)，SR865A 也會(huì)持續(xù)保存所有測(cè)量，確保不會(huì)丟失任何數(shù)據(jù)。觸摸屏還不斷顯示鎖相放大器的關(guān)鍵設(shè)置參數(shù)，如相位、參考頻率和正弦波幅度。后面板 HDMI 端口允許將 LCD 屏幕顯示到任何 HDMI 顯示器或電視上。

條形圖記錄

盡管觸摸屏顯示對(duì)于顯示數(shù)據(jù)非常有用，但在 SR865A 上控制常用儀器功能時(shí)不必使用觸摸屏。所有常用控制：時(shí)間常數(shù)、參考頻率、正弦波幅度和偏置、輸入配置等，都可以通過專用前面板旋鈕或按鈕進(jìn)行控制。較少訪問的配置設(shè)置，例如 TCP/IP 設(shè)置和其他通信設(shè)置，通過觸摸屏上的菜單進(jìn)行訪問。

計(jì)算機(jī)連接

SR865A 標(biāo)配幾乎所有可能的遠(yuǎn)程接口。提供 GPIB（IEEE488.2）和 RS-232，以及 USB（測(cè)試和測(cè)量類）和以太網(wǎng)（VXI-11 和 telnet）。SR865A 主機(jī)自身的 Web 服務(wù)器允許通過瀏覽器遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制儀器。

前面板 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)納入報(bào)告或電子表格變得更加簡(jiǎn)單。

SR865A 規(guī)格

信號(hào)通道

  • 電壓輸入：?jiǎn)味耍ˋ）或差分（A-B）
  • 靈敏度（輸出刻度）：1 nV 至 1 V（電壓輸入），1 fA 至 1 μA（電流輸入）
  • 電壓輸入范圍：10 mV 至 1 V（峰值）
  • 電流輸入范圍：1 μA 或 10 nA（峰值）
  • 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 到虛擬地
  • 增益精度：±1 %（<200 kHz），±2 %（至 4 MHz）。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 至 100 mV 輸入范圍）
  • 動(dòng)態(tài)余量：120 dB（典型值）

參考通道

  • 頻率范圍：0.001 Hz 至 4 MHz，指定
  • 時(shí)間基準(zhǔn)：后面板 10 MHz 輸入/輸出（相位鎖定內(nèi)部頻率至其他 SR865A）
  • 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）：正弦波輸出至信號(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 4 MHz）
  • 諧波檢測(cè)：檢測(cè) N × fref（N < 99，（N × fref）< 4 MHz）
  • 雙 F 參考：檢測(cè) fdual = │fint – fext│，所有頻率必須小于 4 MHz
  • 切割器參考：SR865A 驅(qū)動(dòng) SR540 切割器（通過 Aux Out 4）以將切割器鎖定到 fint

解調(diào)器

  • DC 穩(wěn)定性：數(shù)字輸出值沒有偏移漂移
  • 時(shí)間常數(shù)：1 μs 至 30 ks
  • 低通濾波器：典型的 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 滾降
  • 同步濾波器：4 kHz 以下可用
  • 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 至 4 MHz，指定
  • 頻率精度：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 10 MHz 時(shí)間基準(zhǔn)輸入/輸出
  • 頻率分辨率：6 位數(shù)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 至 2 Vrms（指定幅度為差分負(fù)載 50 Ω）。單端使用時(shí)幅度減半。高阻抗負(fù)載時(shí)幅度加倍
  • 幅度分辨率：3 位數(shù)或 1 nV（以較大者為準(zhǔn)）
  • 直流偏置：±5 V，差分或共模
  • 偏置分辨率：3 位數(shù)或 0.1 mV（以較大者為準(zhǔn)）
  • 輸出限制：±6 V，直流偏置和峰值幅度之和

數(shù)據(jù)

  • 數(shù)據(jù)通道：4 個(gè)數(shù)據(jù)通道顯示和繪圖（綠色、藍(lán)色、黃色、橙色）
  • 數(shù)據(jù)源：每個(gè)數(shù)據(jù)通道可以分配以下數(shù)據(jù)源：X、Y、R、Θ、Aux In 1 至 4、Aux Out 1 至 2、X 噪聲、Y 噪聲、正弦波幅度、正弦波直流電平、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)歷史記錄可以隨時(shí)顯示
  • 偏移：X、Y 和 R 可偏移高達(dá) ±999 % 的輸出刻度
  • 放大：X、Y 和 R 可放大 ×10 或 ×100
  • 比率：X 和 Y 可通過 Aux In 3 比率化。R 可通過 Aux In 4 比率化
  • 捕獲緩沖區(qū)：1 Mpoints 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。存儲(chǔ)（X）、（X 和 Y）、（R 和 Θ）或（X、Y、R 和 Θ）以高達(dá) 1.25 MHz 的采樣率。這是除圖表顯示數(shù)據(jù)歷史記錄外的附加存儲(chǔ)
  • 數(shù)據(jù)流：通過以太網(wǎng)接口以高達(dá) 1.25 MHz 的采樣率實(shí)時(shí)流式傳輸數(shù)據(jù)，格式為（X）、（X 和 Y）、（R 和 Θ），或（X、Y、R 和 Θ）
  • 掃描：可以掃描以下參數(shù)之一：fint、正弦波幅度、正弦波直流電平、Aux Out 1 或 2

FFT

  • 來源：輸入 ADC、混頻器輸出或?yàn)V波器輸出
  • 記錄長(zhǎng)度：1024 個(gè) bin
  • 平均值：指數(shù) rms

輸入和輸出

  • CH1 輸出：與 X 或 R 成比例，±10 V 滿刻度通過 50 Ω
  • CH2 輸出：與 Y 或 Θ 成比例，±10 V 滿刻度通過 50 Ω
  • X 和 Y 后面板輸出：與 X 和 Y 成比例，±10 V 滿刻度通過 50 Ω
  • BlazeX：X 的低延遲輸出，±2.0 V 滿刻度或邏輯電平同步輸出，通過 50 Ω
  • Aux 輸出：4 個(gè) BNC D/A 輸出，±10.5 V 通過 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)視輸出：信號(hào)放大器的模擬輸出
  • HDMI：視頻輸出到外部顯示器或電視，640 × 480，60 Hz
  • 時(shí)間基準(zhǔn) I/O：1 Vrms，10 MHz 時(shí)鐘，用于將內(nèi)部參考頻率同步到其他單元

一般

  • 接口：IEEE488.2、RS-232、USB 設(shè)備和以太網(wǎng)
  • USB 閃存：前面板槽用于將屏幕截圖和數(shù)據(jù)保存到 USB 閃存驅(qū)動(dòng)器
  • 前置放大器電源：9 針 D 連接器為 SRS 前置放大器供電
  • 電源：60 W，100/120/220/240 VAC，50/60 Hz
  • 尺寸：17″ × 5.25″ × 17″（寬 × 高 × 深）
  • 重量：22 lbs
  • 保修：一年零件和勞動(dòng)力保修，針對(duì)材料和工藝缺陷
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http://ydzhly.com/think-srs/SR865A/


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