半個多世紀(jì)以來，鎖相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(shè)計有模擬電子、多組機械開關(guān)、指針指示器等，測量通常用圖表記錄器監(jiān)控。1980 年代出現(xiàn)了基于微處理器的設(shè)計，到 1990 年代初，甚至鎖相的模擬解調(diào)器也被高分辨率 ADC 和數(shù)字信號處理器 （DSP） 所取代。遠(yuǎn)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鎖相放大器在穩(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)域研究人員和工程師的。但是在前進(jìn)的過程中，留下了一些東西。對于核心用戶群體，特別是低溫研究人員，新儀器成為高頻干擾的潛在來源。這**地反映在一種儀器——PAR124A——的持久性上，在停產(chǎn)幾十年后，許多研究人員仍在積極使用。

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認(rèn)識到一種尺寸不應(yīng)該適合所有人，SRS 自豪地推出 SR2124 雙相模擬鎖相放大器。SR2124 的靈感來自上一代鎖相器件的精華，但又利用了當(dāng)今的低噪聲模擬元件和設(shè)計方法，是低噪聲、高性能模擬儀器的之作。

建筑

SR2124 設(shè)計遵循兩個基本主題。首先，信號路徑由低噪聲模擬電子器件構(gòu)建：**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(shè)置所需的短暫時刻振蕩。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，并使這些鎖相的遠(yuǎn)程操作成為可能。

不要讓數(shù)字顯示欺騙了您 SR2124 在運行期間確實會停止所有數(shù)字時鐘。數(shù)字顯示顯示精密設(shè)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(shè)備是靜態(tài)的，沒有“掃描”或刷新以產(chǎn)生最輕微的干擾。

每當(dāng)微控制器處于活動狀態(tài)時，“CPU 活動”指示燈就會亮起，清楚地顯示數(shù)字時鐘何時運行。這是為了響應(yīng)前面板按鈕按下或遠(yuǎn)程計算機命令而發(fā)生的。

當(dāng)它真正重要時——保持沉默！

有時，您需要確信您的實驗不會受到干擾：您已經(jīng)將樣品冷卻到幾毫開爾文，所有接線仍然完好無損，并且您全年制造的**的設(shè)備已準(zhǔn)備好進(jìn)行測量。前面板上的鎖定撥動開關(guān)可以設(shè)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)閉狀態(tài)。鎖相的模擬配置保持穩(wěn)定，讓您根據(jù)需要運行幾分鐘、幾小時、幾天。

低噪聲輸入放大器

SR2124 具有電壓和電流輸入。電壓輸入為單端/差分 FET 前置放大器，具有 2.5 nV/√Hz 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。當(dāng)前輸入前置放大器具有 10 的可選增益6和 108V/A型。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(yuǎn)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相的后面板前置放大器電源端口供電。這些前置放大器具有的特性，針對各種實驗條件進(jìn)行了優(yōu)化。當(dāng)與 SR2124 一起使用時，它們通?？梢燥@著改善您的測量。

輸入濾波器

SR2124 提供多種濾波器類型，用于在信號到達(dá)相敏檢波器之前對其進(jìn)行預(yù)處理?？梢赃x擇平坦（無濾波）、帶通、高通、低通和陷波濾波，濾波器的 Q 因子可以設(shè)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，提供高達(dá)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)給鎖相放大器的頻帶，并抑制通帶外的頻率。這些濾波器的滾降為每倍頻程 –12 dB。

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

動態(tài)儲備

在給定的滿量程輸入靈敏度下，鎖相放大器的動態(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相無法以精度測量信號之前，可以施加到輸入的任何頻率下**信號的幅度。

SR2124 具有高達(dá) 60 dB 的動態(tài)儲備，具體取決于靈敏度設(shè)置和儲備模式。接合輸入帶通濾波器可以額外增加 20 至 60 dB 的動態(tài)儲備，使可實現(xiàn)的**動態(tài)儲備達(dá)到 100 dB。

輸出時間常數(shù)

鎖相提供兩級輸出低通濾波。時間常數(shù)可選擇最長 300 秒以獲得**降噪效果，也可以選擇短至 1 毫秒的時間常數(shù)。每個倍頻程滾降可選擇 –6 dB 或 –12 dB。最小時間常數(shù)設(shè)置繞過輸出濾波器，輸出信號帶寬僅由內(nèi)部雜散電容決定。

抵消

偏移功能使得在存在滿量程信號的情況下輕松評估微小變化。您可以在滿量程的 ±1000 % （10×） 之間手動調(diào)整偏移，也可以使用自動偏移功能通過按下按鈕將偏移設(shè)置為等于信號值。調(diào)整偏移后，您可以通過降低靈敏度設(shè)置來增加增益（最多 10×）。

汽車功能

方便的自動功能允許您快速配置鎖定的**設(shè)置。按下“增益”、“相位”或“偏移”按鈕可啟動微控制器，然后微控制器會調(diào)整儀器以獲得**靈敏度（增益）、相移以**化信號（相位）或?qū)⑤敵鰵w零（偏移）。參考范圍按鈕可打開和關(guān)閉頻率自動量程功能，這允許儀器在振蕩器解鎖時自動設(shè)置適當(dāng)?shù)膮⒖挤秶?/span>

參考通道

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

在外部參考模式下，儀器鎖定幅度至少為 100 mVpp 的外部信號?；鶞?zhǔn)振蕩器將鎖相至外部基準(zhǔn)輸入的正過零。支持在 f、2f（二次諧波）或 3f（三次諧波）處鎖定。

在內(nèi)部模式下工作，參考頻率從前面板設(shè)置，精度為 ±0.1%。除了內(nèi)部和外部基準(zhǔn)模式外，SR2124 還具有一個內(nèi)置壓控振蕩器 （VCO），可作為鎖相基準(zhǔn)。后面板VCO 輸入接受 0 至 +10 VDC 信號，該信號對應(yīng)于前面板上設(shè)置的范圍內(nèi)的**和頻率。這種方便的功能允許您鎖定可變或掃描控制電壓。

同步參考輸出信號始終存在于前面板 Ref Out BNC 連接器上。正弦波和方波均可選擇，輸出幅度可在 100 nV 至 10 V 之間設(shè)置。該參考也可在后面板上找到。0°、90°、180° 和 270° 的四個相移 1 Vrms 輸出可用于各種應(yīng)用。

直流偏置

通過打開“DC Bias”，可以將與交流基準(zhǔn)幅度無關(guān)的雙極直流偏置電壓添加到基準(zhǔn)輸出中。此功能在進(jìn)行差分電導(dǎo)和相關(guān)輸運測量時特別有用，因為在微分電導(dǎo)和相關(guān)輸運測量中，實驗的小信號交流響應(yīng)必須在一系列不同的偏置值下進(jìn)行測量。偏置值可設(shè)置為參考幅度的 ±1000×，具體取決于振幅。

相位控制

SR2124 是一款雙相鎖相放大器，具有 X 和 Y 顯示器。參考的相位通常需要調(diào)整。手動歸零相位很容易 - 按下相位按鈕并轉(zhuǎn)動大旋鈕，直到信號歸零，然后將相位移移 90°。或者，只需按下自動相位按鈕。相位分辨率為0.01°，中頻段頻率下的相位精度為±1°。

交流電壓表模式

對于大多數(shù)應(yīng)用，用戶通常以鎖定模式運行，但該模式可以更改為交流電壓，從而允許鎖定作為寬帶或頻率選擇交流電壓表運行。在這種模式下，無需參考信號即可快速測量交流信號的平均值。

計算機控制

對于那些需要計算機控制鎖相放大器的人，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(jìn)行設(shè)置或讀取。當(dāng)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(yuǎn)程活動 LED 會提醒您正在進(jìn)行通信。

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