SR860鎖相放大器

概述

新的SR860鎖相放大器是SRS公司一系列創(chuàng)新鎖相放大器中的產(chǎn)品。憑借模擬性能、數(shù)字信號(hào)處理功能、現(xiàn)代直觀的用戶(hù)界面以及廣泛的計(jì)算機(jī)連接選項(xiàng)，SR860是任何同步檢測(cè)應(yīng)用的理想選擇。

憑借超過(guò)30年的鎖相放大器設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，SRS在SR860的每一個(gè)細(xì)節(jié)上都進(jìn)行了優(yōu)化。從消除開(kāi)關(guān)模式噪聲的沉重 toroidal 變壓器，到將鎖相放大器帶到您手機(jī)的 iOS 連接，再到消除更多噪聲并加速您的實(shí)驗(yàn)的高級(jí) DSP 濾波器，SR860 確實(shí)是鎖相放大器。

信號(hào)輸入

鎖定性能從前端開(kāi)始。SR860前端提供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，在1 kHz時(shí)噪聲為2.5 nV/√Hz，

在10 Hz以下是10 nV/√HzSR860 內(nèi)置的電流放大器相比之前的電路有顯著的改進(jìn)。電流輸入范圍可選擇 1 μA 或 10 nA。1 μA 范圍內(nèi)帶寬為 400 kHz，

噪聲為 130 fA/√Hz，而 10 nA 范圍內(nèi)帶寬為 2 kHz，噪聲為 13 fA/√Hz。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SR860也兼容SRS提供

的全部專(zhuān)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）都可以直接從SR860背面的前置放大器電源端口供電。

靈敏度 & 輸入范圍

與之前的儀器一樣，SR860的靈敏度設(shè)置是產(chǎn)生滿(mǎn)刻度輸出的電壓（或電流）。但是與之前的 designs 不同，SR860 的輸入范圍可以通過(guò)前面板明確設(shè)置

，而不需要查閱令人困惑的“動(dòng)態(tài)儲(chǔ)備"方程。只需選擇您的實(shí)驗(yàn)所需的靈敏度，然后選擇不會(huì)過(guò)載的最小輸入范圍。就是這樣。SR860的有效動(dòng)態(tài)儲(chǔ)備只是

這兩個(gè)設(shè)置的比率。例如，靈敏度設(shè)置為10 nV，輸入范圍設(shè)置為300 mV時(shí)，SR860的有效動(dòng)態(tài)儲(chǔ)備是3 × 107，或近似于150 dB。

輸出時(shí)間常數(shù)

SR860 提供了從 1 µs 到 30 ks 的傳統(tǒng) RC 響應(yīng)輸出時(shí)間常數(shù)，并具有 6、12、18 和 24 dB/dec 的滾降。此外，SR860 還提供了數(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。在 3 秒以下，濾波器是高斯 FIR 濾波器，它們與 RC 濾波器具有相同的噪聲帶寬，但在上升時(shí)間

和平帶衰減方面有顯著的改進(jìn)。這些濾波器還具有對(duì)稱(chēng)的上升和下降特性，掃描頻率時(shí)能保持特征形狀。在時(shí)間常數(shù)長(zhǎng)于 3 秒時(shí)，濾波器是線(xiàn)性相位

IIR 濾波器，其在等效停止帶衰減的情況下，幾乎比其 RC 對(duì)應(yīng)者快一倍。同步濾波也可以在參考頻率低于4 kHz時(shí)選擇。同步濾波器可以消除參考頻率的

倍數(shù)，并且在進(jìn)行低頻測(cè)量時(shí)非常有用，否則參考頻率的倍數(shù)將會(huì)出現(xiàn)在鎖定輸出中。與之前的 designs 不同，SR860中的同步濾波器可以選擇，并且不

會(huì)損失輸出分辨率。

參考頻道SR860的指定參考頻率范圍是1 mHz到500 kHz。檢測(cè)可以在參考頻率的基波或高達(dá)99次諧波進(jìn)行。有幾種參考模式可供選擇：內(nèi)部模式使用

SR860的精密內(nèi)部振蕩器作為參考。外部模式鎖定到外部正弦或TTL信號(hào)。在雙模式下，鎖相檢測(cè)內(nèi)部設(shè)定的參考頻率和外部應(yīng)用的同步信號(hào)之間的差頻，

從而直接恢復(fù)雙調(diào)制信號(hào)。最后，在切碎模式下，SR860提供一個(gè)數(shù)字PID（比例-積分-微分）控制器信號(hào)，以使SR540光學(xué)切碎器與鎖相的內(nèi)部振蕩器同

步。通過(guò)將鎖定直接控制斬波器，可以幾乎消除頻率漂移。正弦輸出SR860 提供了一個(gè)精確的正弦波輸出，可以設(shè)置6位頻率分辨率，幅度范圍從1 nV到2

V。SR860 的輸出獨(dú)特之處在于它可以被配置為單端或差分（平衡）信號(hào)。正弦輸出可以施加高達(dá) ±5 V 的直流偏移。后部面板提供了一個(gè)與正弦輸出同

步的邏輯電平同步信號(hào)。時(shí)間基提供后面板10 MHz輸入和輸出，允許SR860鎖定到外部頻率參考（例如FS725 10 MHz 銫頻標(biāo)準(zhǔn)）?；蛘撸琒R860的

10 MHz輸出可以用于同步多個(gè)鎖相環(huán)或其他具有10 MHz時(shí)間基準(zhǔn)輸入的測(cè)試設(shè)備。

FFT 顯示

鎖定放大器傳統(tǒng)上是時(shí)間域儀器，但有時(shí)在頻率域中更容易理解信號(hào)。SR860 在這兩個(gè)世界中都游刃有余。FFT 顯示屏在前端顯示輸入信號(hào)、混頻器后的

信號(hào)或信號(hào)在時(shí)間常數(shù)濾波器后的頻譜。使用 FFT 顯示屏可以簡(jiǎn)化追蹤隱藏的噪聲源，這些噪聲源在傳統(tǒng)鎖定放大器的“單一數(shù)值"輸出中會(huì)被丟失。

觸摸屏顯示

SR860前面板的中心是一個(gè)全彩640×480觸摸屏，可以設(shè)置顯示多達(dá)4個(gè)數(shù)據(jù)通道。當(dāng)需要暗實(shí)驗(yàn)室時(shí)，液晶顯示屏可以從前面板或遠(yuǎn)程接口進(jìn)行空白處

理。每個(gè)數(shù)據(jù)通道可以配置為顯示X、Y、R、Θ，Aux In (1-4)X 噪聲, Y 噪聲, 正弦幅度, 正弦輸出直流電平, 參考相位, 或參考頻率。屏幕可以設(shè)置為

顯示數(shù)據(jù)通道為大數(shù)字，以便從房間的另一端輕松看到，或者顯示每個(gè)通道的完整歷史記錄的“條形圖"，時(shí)間尺度可選，從0.5秒/格到2天/格。即使不顯示

測(cè)量結(jié)果，SR860也會(huì)自動(dòng)保存所有測(cè)量結(jié)果，以確保不會(huì)丟失任何數(shù)據(jù)。觸摸屏還不斷顯示重要的鎖相設(shè)置參數(shù)，如相位、參考頻率和正弦幅度。后部面

板上的HDMI接口允許LCD屏幕在任何HDMI顯示器或電視上查看。

應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)的是，盡管觸摸屏顯示對(duì)數(shù)據(jù)顯示非常有用，但在SR860上，觸摸屏并不是控制常用儀器功能所必需的。所有常用控制：時(shí)間常數(shù)、參考頻率、正

弦幅度和偏移、輸入配置等，都可以通過(guò)專(zhuān)用前面板旋鈕或按鈕進(jìn)行控制。不常訪問(wèn)的配置設(shè)置，例如TCP/IP設(shè)置和其他通信設(shè)置，是通過(guò)觸摸屏上顯示的

菜單訪問(wèn)的。

計(jì)算機(jī)連接SR860 標(biāo)準(zhǔn)配備了幾乎所有可以想象的遠(yuǎn)程接口。GPIB (IEEE488.2) 和 RS-232 當(dāng)然提供，同時(shí)還有 USB (測(cè)試和測(cè)量類(lèi)) 和以太網(wǎng)

(VXI-11 和 telnet)。SR860 自帶 web 服務(wù)器，允許通過(guò)瀏覽器遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制儀器。前面板的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)整合到報(bào)告或電子表格中從未如此簡(jiǎn)單。

SR860鎖相放大器