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輸入信號(hào)通道

鎖相放大器OE2031中所采用的低噪聲模擬前端放大器能夠有效地處理單端信號(hào)或者差分信號(hào)，其等效輸入噪聲為6nV/√Hz@100kHz。本通道的輸入阻抗50Ω或10MΩ，在滿量程輸出時(shí)能夠檢測(cè)到的輸入信號(hào)電平為1nV至1V。OE2031的動(dòng)態(tài)范圍可以達(dá)到120dB以上，其可以根據(jù)輸入信號(hào)的幅度來調(diào)節(jié)內(nèi)部的可編程的增益放大器以改變整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)備。高精度的14位ADC的采樣率為250MSPS，在ADC前面的抗混疊濾波器能夠有效地防止信號(hào)混疊。

參考信號(hào)通道

OE2031數(shù)字鎖相放大器的參考信號(hào)可根據(jù)用戶的實(shí)際情況來選擇正弦波信號(hào)或者是方波信號(hào)，同時(shí)也可以利用儀器內(nèi)部數(shù)字合成的參考信號(hào)。當(dāng)OE2031設(shè)定為內(nèi)部參考信號(hào)模式時(shí)，儀器內(nèi)部的高精度振蕩器和數(shù)字合成算法能夠產(chǎn)生用于和輸入信號(hào)相乘的正弦波信號(hào)，此時(shí)的內(nèi)部參考信號(hào)幾乎不會(huì)受到相位噪聲的影響。利用數(shù)字移相技術(shù)，內(nèi)部參考信號(hào)的相位能夠達(dá)到0.001°的分辨率精度。本儀器的內(nèi)部參考信號(hào)模式能夠在1mHz至10 MHz的頻率范圍內(nèi)正常工作。此外OE2031也能夠使用外部參考信號(hào)模式，正弦波信號(hào)和TTL邏輯電平可作為外部參考信號(hào)。外部參考信號(hào)的上升沿或者下降沿會(huì)觸發(fā)內(nèi)部的鎖相環(huán)(PLL)?；趨⒖夹盘?hào)的頻率，OE2031可以對(duì)信號(hào)諧波進(jìn)行檢測(cè)，其所能檢測(cè)到的諧波信號(hào)頻率是基頻的32767倍，但諧波頻率不能超過儀器的測(cè)量頻率10 MHz。

數(shù)字調(diào)制器和輸出濾波器

OE2031的核心部件是調(diào)制器。相比于模擬的信號(hào)乘法器，這款儀器內(nèi)部的數(shù)字調(diào)制器能夠有效地遏制直流偏移和失調(diào)所帶來的潛在測(cè)量誤差。同時(shí)，通過優(yōu)化該數(shù)字調(diào)制器內(nèi)部相干信號(hào)的乘法運(yùn)算，使得其計(jì)算誤差為最小，保證儀器能夠精確的檢測(cè)出輸入的微弱信號(hào)。OE2031的時(shí)間常數(shù)可以設(shè)定在10ns至4.4ks之間。輸出低通濾波器的滾降速率可設(shè)定為6、12、18、24、32、36 、42和48dB/octave。這款低通數(shù)字濾波器是利用無限脈沖響應(yīng)（IIR)濾波器結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，其信號(hào)處理的采樣率為250 MHz。OE2031采用的數(shù)字調(diào)制方法和濾波器結(jié)構(gòu)，保證其相對(duì)于模擬鎖相放大器來說擁有更高的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)備（>120dB)、精確的相位（相位誤差<1°)、零直流漂移和良好的正交性。此外，在輸入信號(hào)的頻率低于200 Hz時(shí)，OE2031可以開啟同步濾波器來消除參考信號(hào)的諧波影響，保證儀器能夠快速的檢測(cè)出有效的低頻信號(hào)。

振蕩器

鎖相放大器OE2031內(nèi)部振蕩器能夠給儀器提供低失真度(–80dBc)的參考信號(hào)。單一正弦波參考信號(hào)的頻率可以從1mHz變化至10MHz，同時(shí)所產(chǎn)生的參考信號(hào)的頻率分辨率能夠達(dá)到1mHz。利用OE2031的前面板或者計(jì)算機(jī)通信，能夠設(shè)定內(nèi)部振蕩器所產(chǎn)生的參考信號(hào)的頻率和振幅。而當(dāng)儀器選用外部參考信號(hào)模式時(shí)，內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)與外部參考信號(hào)保持相位鎖定的關(guān)系。

信號(hào)發(fā)生器

基于16位的數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC），OE2031能夠產(chǎn)生頻率范圍在1mHz到10MHz之內(nèi)的正弦波信號(hào)，其信號(hào)頻率與儀器內(nèi)部的振蕩器有關(guān)，可以通過儀器的控制目錄能夠設(shè)定儀器所產(chǎn)生的正弦信號(hào)的幅值。OE2031的信號(hào)發(fā)生器所能產(chǎn)生的正弦波信號(hào)的幅值為1Vrms，分辨率為1uVrms。

顯示功能

OE2031選用的是5.6英寸的640×480分辨率的TFT彩色屏作為儀器的主顯示屏。本款鎖相放大器所能夠檢測(cè)到的數(shù)據(jù)，例如：信號(hào)的X值、Y值、R值、θ值，可以同時(shí)以數(shù)值、條形圖顯示等來顯示。

人工操作

在顯示測(cè)試數(shù)據(jù)的同時(shí)，TFT液晶屏也是用來顯示儀器的控制目錄的。結(jié)合儀器的主屏幕周圍的軟鍵和儀器前面板上的數(shù)值鍵盤，用戶能夠有效地調(diào)整儀器的工作參數(shù)，例如：輸入信號(hào)測(cè)量模式、參考方式、內(nèi)部振蕩器的頻率、正弦信號(hào)輸出幅值、以及界面顯示方式等。

自動(dòng)功能

數(shù)字鎖相放大器OE2031可以自動(dòng)調(diào)節(jié)儀器的工作參數(shù)以獲取針對(duì)不同的輸入信號(hào)而需要的測(cè)量模式。使用儀器的控制目錄中獨(dú)立的不同按鍵，用戶可以合理地調(diào)節(jié)儀器整體的增益、內(nèi)部參考信號(hào)的相位、動(dòng)態(tài)儲(chǔ)備和儀器的顯示比例?；谧詣?dòng)調(diào)節(jié)功能，儀器能夠自動(dòng)簡(jiǎn)易地測(cè)量出輸入的待測(cè)信號(hào)。

PC軟件操作

OE2031具有RS232，USB2.0和以太網(wǎng)三種接口，可以設(shè)置儀器的全部功能，保證用戶能夠在控制計(jì)算機(jī)上有效地使用OE2031的所有測(cè)試功能，包括設(shè)定儀器的合理控制參數(shù)和讀取儀器所測(cè)的數(shù)據(jù)。同時(shí)，為了使用戶能更加方便的使用各種功能，本款儀器配備有對(duì)應(yīng)的LabVIEW程序，可以實(shí)時(shí)讀取保存所測(cè)得的數(shù)據(jù)。這使得OE2031能夠簡(jiǎn)單地應(yīng)用于復(fù)雜的科學(xué)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中。

信號(hào)通道
電壓輸入模式 單端或差分輸入
滿量程靈敏度 1 nV至1 V，以1-2-5的倍數(shù)順序步進(jìn)
輸入阻抗 可配置50 Ω//5 pF或者10 MΩ//5 pF，交流或直流耦合
共模抑制比 >70 dB至100 Hz，>50 dB至100 kHz
動(dòng)態(tài)儲(chǔ)備 >120 dB

增益精度 標(biāo)準(zhǔn)0.2%(<1MHz)， 3%

噪聲性能

99.99 kHz時(shí) 3.5 nV/√Hz

輸入屏蔽接地 BNC (A, B)屏蔽層可直接接地或者通過1 kΩ電阻接至浮地

參考通道
輸入
頻率范圍 1 mHz至10 MHz
參考輸入 方波或正弦波
輸入阻抗 1 MΩ
方波參考電平

掃描顯微鏡 AFM、STM、SPM

材料科學(xué) 載流子遷移率、載流子密度、霍爾效應(yīng)、超聲材料

輸運(yùn)測(cè)量 電導(dǎo)測(cè)量，阻抗測(cè)量

噪聲表征 噪聲密度，互相關(guān)測(cè)量

光學(xué)實(shí)驗(yàn) 光譜分析、光譜測(cè)量、THz測(cè)量、TDLAS

傳感器測(cè)量 陀螺儀、光電傳感器、諧振器、加速度計(jì)

磁性傳感 SQUIDs, NV色心, 原子磁強(qiáng)計(jì)，VSM

生物醫(yī)療 微流控