SR124 & SR2124 模擬鎖定放大器

半個多世紀以來，鎖定放大器一直是在存在噪聲的情況下測量小交流信號的儀器。早期的儀器設計有模擬電子設備、多聯(lián)機械開關(guān)、指針指示器等，并且通常使用圖表記錄儀監(jiān)控測量結(jié)果。基于微處理器的設計出現(xiàn)在 1980 年代，到 1990 年代初期，甚至鎖定的模擬解調(diào)器也被高分辨率 ADC 和數(shù)字信號處理器 (DSP) 所取代。遠程計算機控制、數(shù)字讀數(shù)和用戶友好的前面板都產(chǎn)生了。

現(xiàn)代 DSP鎖定放大器在穩(wěn)定性、動態(tài)儲備和靈活性方面的能力是革命性的，使其成為多個領(lǐng)域的研究人員和工程師的支柱。但在前進的過程中，留下了一些東西。對于包括低溫研究人員在內(nèi)的核心用戶群體來說，新儀器成為了潛在的高頻干擾源。這**體現(xiàn)在一種儀器——PAR124A——在停產(chǎn)幾十年后仍被許多研究人員積極使用的持久性上。

回到模擬

SRS 認識到一種尺寸不一定適合所有尺寸，因此很自豪地推出 SR124單相和 SR2124雙相模擬鎖定放大器。SR124 和 SR2124 受到上一代**鎖定的啟發(fā)，但利用了當今的低噪聲模擬組件和設計方法，是低噪聲、高性能模擬儀器的杰作。

建筑學

SR124/SR2124 設計遵循兩個基本主題。首先，信號路徑由低噪聲模擬電子設備構(gòu)成：**的 JFET、晶體管、運算放大器和分立元件。其次，配置控制由微控制器管理，其系統(tǒng)時鐘僅在更改增益或濾波器設置所需的短暫時間內(nèi)振蕩。這種“時鐘停止"架構(gòu)首先由 SRS 在 SR560 電壓前置放大器中引入，消除了與機械面板控制相關(guān)的不便和可靠性問題，并使這些鎖定的遠程操作成為可能。

不要讓數(shù)字顯示欺騙您——SR124 和 SR2124 在運行期間確實會停止所有數(shù)字時鐘。數(shù)字顯示屏顯示精度設置信息，例如輸入濾波器頻率、解調(diào)器相移和源輸出幅度。驅(qū)動電子設備是靜止的，沒有“掃描"或刷新以產(chǎn)生最輕微的干擾。

每當微控制器激活時，“CPU Activity"指示燈就會亮起，清楚地顯示數(shù)字時鐘何時運行。這是響應前面板按鈕按下或遠程計算機命令而發(fā)生的。

當它真的很重要時——保持沉默！

有時，您需要確信您的實驗不會受到干擾：您已將樣品冷卻至幾毫開爾文，所有接線仍完好無損，并且您全年制造的**設備已準備好進行測量。前面板上的鎖定撥動開關(guān)可以設置為“LOCKED OUT"，即使您按下其他按鈕或旋鈕，也會強制數(shù)字時鐘保持關(guān)閉。鎖定的模擬配置保持穩(wěn)定，讓您運行幾分鐘、幾小時、幾天——只要您需要。

低噪聲輸入放大器

SR124 和 SR2124 具有電壓和電流輸入。電壓輸入是一個單端/差分 FET 前置放大器，具有2.5 nV/√Hz的超低輸入噪聲。輸入阻抗為 10 MΩ，最小滿量程輸入電壓靈敏度為 100 nV。電流輸入前置放大器具有 10 6和 10 8  V/A 的可選增益。提供交流和直流耦合，儀器可以在接地或浮動模式下運行。

SRS 還生產(chǎn)各種遠程前置放大器，包括SR550  （FET 輸入）、SR551  （Hi-Z 輸入）、SR552  （BJT 輸入）和SR554  （變壓器輸入），它們都可以直接從鎖定的后面板前置放大器供電電源端口。這些前置放大器具有的特性，針對各種實驗條件進行了優(yōu)化。當與 SR124 或 SR2124 一起使用時，它們通常可以顯著改善您的測量。

輸入過濾器

SR124 和 SR2124 提供多種濾波器類型，用于在信號到達相敏檢測器之前對其進行預處理。可選擇平坦（無濾波）、帶通、高通、低通和陷波濾波，濾波器的Q 因子可設置在 1 到 100 之間。

在帶通模式下，可調(diào)諧窄帶放大器抑制通帶外的信號，提供多達 60 dB 的額外動態(tài)儲備。

高通和低通濾波器允許您限制呈現(xiàn)給鎖定放大器的頻帶，并抑制通帶之外的頻率。這些濾波器的衰減為每倍頻程 –12 dB。

在陷波模式下，使用可調(diào)諧帶阻濾波器，在特定頻率下提供高達 80 dB 的衰減。

動態(tài)儲備

在給定的滿量程輸入靈敏度下，鎖定放大器的動態(tài)儲備是**干擾信號與滿量程輸入電壓的比值。**干擾信號定義為在鎖定無法以精度測量信號之前，可應用于輸入的任何頻率的**信號幅度。

SR124 和 SR2124 具有高達 60 dB 的動態(tài)保留，具體取決于靈敏度設置和保留模式。使用輸入帶通濾波器可以額外增加 20 到 60 dB 的動態(tài)儲備，使**可實現(xiàn)的動態(tài)儲備為 100 dB。

輸出時間常數(shù)

鎖定提供兩級輸出低通濾波。時間常數(shù)可以選擇長達 300 秒以**程度地降低噪聲，或短至 1 毫秒?？蛇x擇每倍頻程衰減 –6 dB 或 –12 dB。最小時間常數(shù)設置繞過輸出濾波器，輸出信號帶寬僅由內(nèi)部雜散電容確定。

抵消

偏移功能可以輕松評估存在滿量程信號時的微小變化。您可以在滿量程的 ±1000 % (10×) 之間手動調(diào)整偏移，或者您可以使用自動偏移功能通過按下按鈕將偏移設置為等于信號值。調(diào)整偏移后，您可以通過降低靈敏度設置來增加增益（ 10 倍）。

自動功能

方便的自動功能允許您快速配置鎖定的**設置。按下增益、相位或偏移按鈕啟動微控制器，然后調(diào)整儀器以獲得**靈敏度（增益）、相移以**化信號（相位）或使輸出為零（偏移）。Ref Range 按鈕可打開和關(guān)閉頻率自動量程功能，這使儀器可以在振蕩器解鎖時自動設置適當?shù)膮⒖挤秶?/span>

參考頻道

SR124 和 SR2124 中有三種參考模式：內(nèi)部、外部和后 VCO。在所有模式下，首先在前面板的參考部分選擇頻率范圍——手動或通過自動參考范圍功能。

在外部參考模式下，儀器鎖定到幅度至少為 100 mVpp 的外部信號。參考振蕩器將鎖相到外部參考輸入的正過零。支持鎖定在 f、2f（二次諧波）或 3f（三次諧波）。

在內(nèi)部模式下運行，參考頻率從前面板設置，精度為 ±0.1 %。除了內(nèi)部和外部參考模式之外，SR124 和 SR2124 還具有內(nèi)置的壓控振蕩器 (VCO)，可以作為鎖定的參考。后面板VCO 輸入接受 0 至 +10 VDC 信號，該信號對應于前面板設置范圍內(nèi)的**和頻率。這個方便的功能允許您鎖定到可變或掃描控制電壓。

前面板 Ref Out BNC 連接器上始終存在同步參考輸出信號。正弦波和方波均可選擇，輸出幅度可設置在 100 nV 和 10 V 之間。參考也可在后面板上使用。0°、90°、180° 和 270°的四個相移1 Vrms 輸出可用于各種應用。

直流偏置

通過打開“DC Bias"，可以將獨立于 AC 參考幅度的雙極性 DC 偏置電壓添加到參考輸出。此功能在進行差分電導和相關(guān)傳輸測量時特別有用，其中必須在一系列不同的偏置值下測量實驗的小信號交流響應。偏置值可以設置為±1000×參考幅度，具體取決于幅度。

相位控制

SR2124 是雙鎖相放大器，具有 X 和 Y 顯示器。SR124 是單鎖相放大器，只有一個 X 顯示器。參考的相位通常需要調(diào)整。手動調(diào)零相位很容易——按下相位按鈕并轉(zhuǎn)動大旋鈕直到信號調(diào)零，然后將相位移動 90°?；蛘?，只需按下自動相位按鈕。相位分辨率為 0.01°，在中頻帶頻率下相位精度為 ±1° 。

交流電壓表模式

對于大多數(shù)應用，用戶通常會在鎖定模式下運行，但該模式可以更改為交流電壓，允許鎖定作為寬帶或頻率選擇性交流電壓表運行。在此模式下，無需參考信號即可快速測量交流信號的平均值。

電腦控制

對于需要計算機控制鎖定放大器的用戶，后面板上有一個RS-232接口。儀器的所有功能都可以通過界面進行設置或讀取。當向儀器發(fā)送命令時，微控制器將被激活，并且可能存在數(shù)字噪聲。在此期間，前面板遠程活動 LED 會提醒您正在進行通信。

對于具有電氣隔離的遠程接口，有一個后面板光纖接口。當連接到SX199 遠程計算機接口單元時，它提供了通過 GPIB (IEEE-488.2)、以太網(wǎng)和 RS-232控制鎖定的路徑。