SR124和SR2124 模拟锁相放大器

SR124和SR2124 模拟锁相放大器 概述

SR124 + SR2124 模拟锁相放大器

半个多世纪以来，锁定放大器一直是在噪音下测量小交流信号的首选仪器。早期仪器采用模拟电子、多刚机械开关、针指示器等设计，测量结果通常用图表记录仪进行监控。基于微处理器的设计出现在 20 世纪 80 年代，到 20 世纪 90 年代初，甚至锁定的模拟演示器也被高分辨率 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前面板都产生了。

现代 DSP锁相放大器在稳定性、动态储备和灵活性方面的能力具有革命性，使其成为多个领域的研究人员和工程师的支柱。但在前进中，留下了一些东西。对于包括低温研究人员在内的一组核心用户来说，新仪器成为高频干扰的潜在来源。这最好地反映在一种仪器的持久性上——PAR124A——在停产几十年后，许多研究人员仍然积极使用。

• 低噪音，所有模拟设计
• 无数字干扰
• 0.2 赫兹至 200 kHz 测量范围
• 低噪音电流和电压输入
• 谐波检测（f、2f或3f）
• 可选输入过滤

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认识到一个尺寸不应该适合所有，SRS自豪地推出SR124单相和SR2124双相模拟锁相放大器。SR124 和 SR2124 受到前一代锁定的较佳启发，但利用当今的低噪音模拟组件和设计方法，在低噪音、高性能模拟仪器中具有很强的性能。

建筑

SR124/SR2124 设计遵循两个基本主题。首先，信号路径完全由低噪音模拟电子元件构建：最好的JFET、晶体管、操作放大器和离散组件。其次，配置控制由微控制器管理，其系统时钟仅在更改增益或过滤设置所需的短暂时刻摆动。这种"时钟停止"架构，首先由 SRS 在 SR560 电压预放大器中引入，消除了与机械面板控制相关的不便和可靠性问题，并使这些锁定的完全远程操作成为可能。

不要让数字显示器愚弄你——SR124和SR2124在操作过程中确实停止了所有数字时钟。数字显示屏显示输入滤波器频率、演示器相位移和源输出振幅等精确设置信息。驱动电子设备完全静态，无需"扫描"或刷新以产生丝毫干扰。

每当微控制器变得活跃时，"CPU 活动"指示灯就会亮起，清楚地显示数字时钟何时运行。这发生在响应前面板按钮按下或远程计算机命令。

当它真正重要的时候——无声运行！

有时，你需要确信你的实验不会受到干扰：你已经将样品冷却到几毫kelvin，所有的布线仍然完好无损，而且你一年来制造的较好的设备已经准备好测量了。前面板上的锁定切换开关可以设置为"锁定"，迫使数字时钟保持关闭状态，即使您按下其他按钮或旋钮也是如此。锁定的模拟配置保持稳定，允许您运行几分钟、几小时、几天——只要您需要。

低噪音输入放大器

SR124 和 SR2124 具有电压和电流输入。电压输入是具有超低2.5 nV/√Hz输入噪声的单端/差分 FET 预增压。输入阻抗为 10 MΩ，最小全比例输入电压灵敏度为 100 nV。当前输入预增量具有可选收益 10⁶和10⁸五/A.提供交流和直流耦合，仪器可在地面或浮动模式下工作。

SRS 还生产各种远程预放大器，包括SR550（FET输入）、SR551（Hi-Z输入）、SR552 （BJT 输入）和SR554（变压器输入），这些都可直接从锁定的后面板预置电源端口供电。这些预放大器具有针对各种实验条件进行优化的独特特性。当与 SR124 或 SR2124 一起使用时，它们通常可以显著改善您的测量结果。

输入过滤器

SR124 和 SR2124 提供多种滤镜类型，用于在信号到达相感探测器之前为信号进行预修。可以选择平面（无过滤）、带通、高通、低通和缺口过滤，过滤器的Q 因子可设置在 1 到 100 之间。

在带式传递模式下，可调谐窄频段放大器拒绝传递带外的信号，提供多达 60 dB 的动态储备。

高通和低通滤波器允许您限制呈现给锁定放大器的频率带，并拒绝通路带外频率。这些过滤器的转动是-12 dB每个八度。

在缺口模式下，采用可调带拒绝滤镜，在特定频率下提供高达 80 dB 的衰减。

动态储备

锁相放大器的动态储备，在给定的全输入灵敏度下，是较大干扰信号与全输入电压的比例。较大的干扰信号被定义为较大信号的振幅，其频率可以应用于输入，然后锁定无法以指定的精度测量信号。

SR124 和 SR2124 的动态储备高达 60 dB，具体取决于灵敏度设置和储备模式。接合输入带通过滤器可额外添加 20 至 60 dB 的动态储备，使较大可实现的动态储备为 100 dB。

输出时间常数

锁定提供输出低通过滤的两个阶段。时间常数可以选择长达300秒的最大降噪，或短至1毫秒。可选择每个八度滚动的-6 dB或=12 dB。最短时间恒定设置绕过输出滤镜，输出信号带宽只需由内部杂乱电容决定。

抵消

偏移功能使在存在全尺度信号时很容易评估小变化。您可以手动调整全比例±1000%（10×）之间的偏移，也可以使用自动偏移功能在按下按钮时设置等于信号值的偏移。调整偏移后，可以通过降低灵敏度设置来增加增益（最多 10×）。

自动功能

便利的自动功能使您能够快速配置锁定的最佳设置。按下增益、相位或偏移按钮启动微控制器，然后微控制器调整仪器以获得最佳灵敏度（增益）、相移以最大化信号（相位），或取消输出（偏移）。参考范围按钮打开和关闭频率自动范围功能，允许仪器在振荡器解锁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，频率范围首先选择在前面板的参考部分-无论是手动还是自动参考范围功能。

在外部参考模式下，仪器锁定到至少 100 mVpp 振幅的外部信号。参考振荡器将相锁到外部参考输入的正零交叉口。支持在 f、2f（第二谐波）或 3f（第三谐波）处锁定。

在内部模式下操作，参考频率从前面板设置，准确度为 ±0.1%。除了内部和外部参考模式外，SR124 和 SR2124 还具有内置电压控制振荡器 （VCO），可以作为锁定的参考。后面板VCO 输入接受 0 到 +10 VDC 信号，该信号对应于前面板上设置的范围内的最低和最高频率。此方便的功能允许您锁定到变量或横扫控制电压。

前面板参考 BNC 连接器始终存在同步参考输出信号。正弦波形和方形波形均可选择，输出振幅可设置在 100 nV 和 10 V 之间。后面板上也提供参考。4 个相移1 Vrms 输出，在 0°、90°、180° 和 270° 下可用于各种应用。

直流偏置

独立于交流参考振幅的双极直流偏置电压可以通过打开"DC 偏置"添加到参考输出中。在进行差分传导和相关传输测量时，此功能特别有帮助，其中必须以不同偏置值的范围测量实验的小信号交流响应。偏置值可设置为±1000×参考振幅，具体取决于振幅。

相控

SR2124 是一种双相锁相放大器，具有 X 和 Y 的显示屏。SR124 是单相锁相放大器，只有 X 的一个显示屏。参考阶段通常需要调整。手动取消相位很容易——按下相位按钮，转动大旋钮，直到信号失效，然后将相位移至90°。或者，只需按下自动相位按钮即可。相位分辨率为 0.01°，中频段频率的相精度为 ±1° 。

交流伏特米模式

对于大多数应用程序，用户通常会以锁定模式运行，但模式可以更改为交流伏特，允许锁定作为宽带或频率选择流伏特米运行。在此模式下，无需参考信号即可快速测量交流信号的平均绝对值。

计算机控制

对于那些需要计算机控制其锁相放大器的人，后面板上有一个RS-232接口。仪器的所有功能均可通过界面设置或读取。向仪器发送命令时，微控制器将被激活，并且可能存在数字噪声。在这些时间，前面板远程活动 LED 会提醒您正在进行通信。

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

SR124和SR2124规格参数