SR124 模拟锁相放大器

SR124 模拟锁相放大器

·宽的频率范围0.2Hz 到200KHz

·低噪声，全模拟设计

·无数字干涉

·低噪声电流和电压输入

·谐波探测（f，2f或者3f）

·可选输入滤波

SR124 & SR2124 模拟锁定放大器

半个多世纪以来，锁定放大器一直是在存在噪声的情况下测量小交流信号的仪器。早期的仪器设计有模拟电子设备、多联机械开关、指针指示器等，并且通常使用图表记录仪监控测量结果。基于微处理器的设计出现在 1980 年代，到 1990 年代初期，甚至锁定的模拟解调器也被高分辨率 ADC 和数字信号处理器 (DSP) 所取代。远程计算机控制、数字读数和用户友好的板都产生了。

现代 DSP锁定放大器在稳定性、动态储备和灵活性方面的能力是性的，使其成为多个领域的研究人员和工程师的支柱。但在前进的过程中，留下了一些东西。对于包括低温研究人员在内的用户群体来说，新仪器成为了潜在的高频干扰源。这体现在一种仪器——PAR124A——在停产几十年后仍被许多研究人员积使用的持久性上。

回到模拟

SRS 认识到一种尺寸不一定适合所有尺寸，因此很自豪地推出 SR124单相和 SR2124双相模拟锁定放大器。SR124 和 SR2124 受到上一代锁定的启发，但利用了当今的低噪声模拟组件和设计方法，是低噪声、模拟仪器的杰作。

建筑学

SR124/SR2124 设计遵循两个基本主题。，信号路径由低噪声模拟电子设备构成：的 JFET、晶体管、运算放大器和分立元件。其次，配置控制由微控制器管理，其系统时钟仅在改增益或滤波器设置所需的短暂时间内振荡。这种“时钟停止”架构由 SRS 在 SR560 电压前置放大器中引入，了与机械面板控制相关的不便和性问题，并使这些锁定的远程操作成为可能。

不要让数字显示欺骗您——SR124 和 SR2124 在运行期间确实会停止所有数字时钟。数字显示屏显示精度设置信息，例如输入滤波器频率、解调器相移和源输出幅度。驱动电子设备是静止的，没有“扫描”或刷新以产生轻微的干扰。

每当微控制器时，“CPU Activity”指示灯就会亮起，清楚地显示数字时钟何时运行。这是响应板按钮按下或远程计算机命令而发生的。

当它真的很重要时——保持沉默！

有时，您需要确信您的实验不会受到干扰：您已将样品冷却至几毫开尔文，所有接线仍完好无损，并且您全年制造的设备已准备好进行测量。板上的锁定拨动开关可以设置为“LOCKED OUT”，即使您按下其他按钮或旋钮，也会强制数字时钟保持关闭。锁定的模拟配置保持稳定，让您运行几分钟、几小时、几天——只要您需要。

低噪声输入放大器

SR124 和 SR2124 具有电压和电流输入。电压输入是一个单端/差分 FET 前置放大器，具有2.5 nV/√Hz的低输入噪声。输入阻抗为 10 MΩ，小满量程输入电压灵敏度为 100 nV。电流输入前置放大器具有 10 6和 10 8  V/A 的可选增益。提供交流和直流耦合，仪器可以在接地或浮动模式下运行。

SRS 还生产各种远程前置放大器，包括SR550  （FET 输入）、SR551  （Hi-Z 输入）、SR552  （BJT 输入）和SR554  （变压器输入），它们都可以直接从锁定的后面板前置放大器供电电源端口。这些前置放大器具有特的特性，针对各种实验条件进行了优化。当与 SR124 或 SR2124 一起使用时，它们通常可以显着改善您的测量。

输入过滤器

SR124 和 SR2124 提供多种滤波器类型，用于在信号到达相敏检测器之前对其进行预处理。可选择平坦（无滤波）、带通、高通、低通和陷波滤波，滤波器的Q 因子可设置在 1 到 100 之间。

在带通模式下，可调谐窄带放大器抑制通带外的信号，提供多达 60 dB 的额外动态储备。

高通和低通滤波器允许您限制呈现给锁定放大器的频带，并抑制通带之外的频率。这些滤波器的衰减为每倍频程 –12 dB。

在陷波模式下，使用可调谐带阻滤波器，在特定频率下提供高达 80 dB 的衰减。

动态储备

在给定的满量程输入灵敏度下，锁定放大器的动态储备是大干扰信号与满量程输入电压的比值。大干扰信号定义为在锁定无法以精度测量信号之前，可应用于输入的任何频率的大信号幅度。

SR124 和 SR2124 具有高达 60 dB 的动态保留，具体取决于灵敏度设置和保留模式。使用输入带通滤波器可以额外增加 20 到 60 dB 的动态储备，使大可实现的动态储备为 100 dB。

输出时间常数

锁定提供两级输出低通滤波。时间常数可以选择长达 300 秒以地降低噪声，或短至 1 毫秒。可选择每倍频程衰减 –6 dB 或 –12 dB。小时间常数设置绕过输出滤波器，输出信号带宽仅由内部杂散电容确定。

抵消

偏移功能可以轻松评估存在满量程信号时的微小变化。您可以在满量程的 ±1000 % (10×) 之间手动调整偏移，或者您可以使用自动偏移功能通过按下按钮将偏移设置为等于信号值。调整偏移后，您可以通过降低灵敏度设置来增加增益（ 10 倍）。

自动功能

方便的自动功能允许您快速配置锁定的设置。按下增益、相位或偏移按钮启动微控制器，然后调整仪器以获得灵敏度（增益）、相移以大化信号（相位）或使输出为零（偏移）。Ref Range 按钮可打开和关闭频率自动量程功能，这使仪器可以在振荡器时自动设置适当的参考范围。

参考频道

SR124 和 SR2124 中有三种参考模式：内部、外部和后 VCO。在所有模式下，在板的参考部分选择频率范围——手动或通过自动参考范围功能。

在外部参考模式下，仪器锁定到幅度至少为 100 mVpp 的外部信号。参考振荡器将锁相到外部参考输入的正过零。支持锁定在 f、2f（二次谐波）或 3f（三次谐波）。

在内部模式下运行，参考频率从板设置，精度为 ±0.1 %。除了内部和外部参考模式之外，SR124 和 SR2124 还具有内置的压控振荡器 (VCO)，可以作为锁定的参考。后面板VCO 输入接受 0 至 +10 VDC 信号，该信号对应于板设置范围内的和频率。这个方便的功能允许您锁定到可变或扫描控制电压。

板 Ref Out BNC 连接器上始终存在同步参考输出信号。正弦波和方波均可选择，输出幅度可设置在 100 nV 和 10 V 之间。参考也可在后面板上使用。0°、90°、180° 和 270°的四个相移1 Vrms 输出可用于各种应用。

直流偏置

通过打开“DC Bias”，可以将立于 AC 参考幅度的双性 DC 偏置电压添加到参考输出。此功能在进行差分电导和相关传输测量时特别有用，其中在一系列不同的偏置值下测量实验的小信号交流响应。偏置值可以设置为±1000×参考幅度，具体取决于幅度。

相位控制

SR2124 是双锁相放大器，具有 X 和 Y 显示器。SR124 是单锁相放大器，只有一个 X 显示器。参考的相位通常需要调整。手动调零相位很——按下相位按钮并转动大旋钮直到信号调零，然后将相位移动 90°。或者，只需按下自动相位按钮。相位分辨率为 0.01°，在中频带频率下相位精度为 ±1° 。

交流电压表模式

对于大多数应用，用户通常会在锁定模式下运行，但该模式可以改为交流电压，允许锁定作为宽带或频率选择流电压表运行。在此模式下，参考信号即可快速测量交流信号的平均。

电脑控制

对于需要计算机控制锁定放大器的用户，后面板上有一个RS-232接口。仪器的所有功能都可以通过界面进行设置或读取。当向仪器发送命令时，微控制器将被，并且可能存在数字噪声。在此期间，板远程活动 LED 会提醒您正在进行通信。

对于具有电气隔离的远程接口，有一个后面板光纤接口。当连接到SX199 远程计算机接口单元时，它提供了通过 GPIB (IEEE-488.2)、以太网和 RS-232控制锁定的路径。

SR124 & SR2124 规格

信号通道

电压输入单端或差分

灵敏度100 nV 至 500 mV

电流输入10 6或 10 8  V/A

输入阻抗

   电压10 MΩ+ 35 pF，交流或直流耦合

   电流输入1 kΩ 到虚拟接地

获得准确度±1 %

获得稳定性100 ppm/°C

（平坦模式，正常储备）

噪声（有效值）1kHz 时为2.5 nV/√Hz 1kHz 时

为 0.14 pA/√Hz (10 6 V/A)

100 Hz 时为 0.014 pA/√Hz (10 8 V/A)

信号滤波器（从 0.2 Hz 到 200 kHz 可调）

   平坦的10 Hz 至 100 kHz 范围内 ±1 %、100 kHz 至 200 kHz 范围内 ±2 % 和 10 Hz 以下 ±10 % 范围内的平坦响应。

   带通带宽在频率的 1 % 到 100 % 范围内可调（Q 从 100 到 1）。

   高通–12 dB/oct 滚降

   低通–12 dB/oct 滚降

   缺口衰减高达 80 dB

CMRR10 kHz 时为 100 dB， 10 kHz 时降低 6 dB/oct

动态储备（无带通滤波器）

   低噪声20分贝

   普通的40分贝

   高储备60分贝

参考频道

频率范围0.2 Hz 至 200 kHz

参考输入TTL 或正弦波（小 100 mVpp）

输入阻抗1兆欧

相位分辨率0.01°

相位精度±1°（2 至 20 kHz），

±5°（20 kHz 至 200 kHz）

谐波检测F、2F 和 3F（外部参考）

解调器

输出稳定性

   低噪声20 ppm/°C

   普通的100 ppm/°C

   高储备1000 ppm/°C

时间常数1ms 到 300 s（6 或 12 dB/oct 滚降）。小时间位置（通常为 500 µs）由杂散电容决定。±10 %（至 200 kHz）

内部振荡器

范围0.2 Hz 至 200 kHz

输出正弦，正方形。（当使用外部基准时，输出被锁相到外部基准。）

频率精度0.1%

频率分辨率3½ 位或 1 mHz

（以较大者为准）

振幅1 µV 至 20 Vpp 到 10 kΩ、50 Ω 输出阻抗。

幅度稳定性50 ppm/°C

压控振荡器

压控振荡器输入0 到 10 V 信号对应于板上设置的范围内的开始和结束频率。

显示器

面板仪表零，后视镜（SR124 为单米，SR2124 为两米）

抵消输出多可偏移满量程的 ±1000%

参考3½位LED显示屏

输入和输出

锁定/交流电压仪器可用作锁定放大器或频率选择交流电压表。

输出

   锁定X (Rcosθ), ±10 V

Y (Rsinθ), ±10 V,  SR2124

   交流电压±10 伏

参考。出去模拟输出。正弦波或方波，高达 ±20 Vpp

远程前置放大器为可选的 SR550、SR552 和 SR554 前置放大器供电

光纤接口SX199 远程计算机接口单元的连接。SX199 具有 GPIB (IEEE-488.2)、RS-232 和以太网接口，用于远程控制 SR124。

RS-232接口RS-232 接口是标准的。所有仪器功能都可以通过界面进行控制和读取。

象限输出与参考成 0°、90°、180° 和 270° 的四个相移输出。输出电平为 1 Vrms 正弦波。

一般的

力量40 瓦，100/120/220/240 伏交流电，50/60 赫兹

方面17" × 5.25" × 19.5" (WHD)

重量23 磅。

保修单一年零件和人工材料和工艺缺陷