SRS,Stanford Research Systems,SR850,DSP锁相放大器

SRS,Stanford Research Systems,SR850,DSP锁相放大器 SR850— 100 kHz DSP 锁相放大器 概述 SR850 是一款基于创新的 DSP（数字信号处理）架构的数字锁相放大器。与传统锁相放大器相比，SR850 具有许多显著的性能优势，包括更高的动态范围、更低的漂移、更低的失真以及显著更高的相位分辨率。此外，平板显示器和 65,536 点内存使其能够以传统锁相放大器无法提供的多种格式显示和处理数据。 数字精度 SR850 的输入端配备了精密的 18 位 A/D 转换器，可在 256 kHz 下对输入信号进行数字化。A/D 转换器与高速 DSP 芯片替代了传统锁相放大器中的模拟解调器（混频器）、低通滤波器和 DC 放大器。SR850 采用一系列精确的数学计算来取代模拟组件，从而消除了模拟组件固有的漂移、偏移、非线性和老化问题。同一 DSP 芯片还数字合成了参考振荡器，提供低于 -80 dBc 的失真，100 mHz 的频率分辨率和 2 mV 的幅度分辨率。 数字灵活性 SR850 的显示器支持多种选项。数据可以以数值或图形的形式显示，格式包括条形图、极坐标图和条形图。具有 65,536 点内存和高达 512 Hz 的数据采集速率，您可以清楚地看到数据随时间的变化，而不仅仅是当前的输出值。数据采集后，SR850 提供了多种数据处理选项，如 Savitsky-Golay 平滑、曲线拟合和统计分析。标准的 RS-232 和 GPIB 接口使数据传输到计算机变得非常方便。 输入通道 SR850 配备了一个差分输入，具有 6 nV/√Hz 的输入噪声。输入阻抗为 10 MΩ，最小全量程输入电压灵敏度为 2 nV。输入也可以配置为电流测量，具有选择的电流增益 106 和 108 V/A。提供 50 Hz 或 60 Hz 的线滤波器和 2× 线滤波器（100 Hz 或 120 Hz）以消除与线路相关的干扰。与传统锁相放大器不同，SR850 的输入不需要跟踪带通滤波器。传统锁相放大器使用该滤波器来提高动态范围，但带通滤波器会引入噪声、幅度和相位误差以及漂移。SR850 的 DSP 设计具有内在的大动态范围，因此不需要跟踪带通滤波器。 参考通道 SR850 的参考源可以是外部施加的正弦波或方波，或其自身数字合成的参考源。由于内部参考源是从与输入相乘的相同数字信号合成的，因此在使用内部参考时几乎没有参考相位噪声。内部参考可以在 1 mHz 到 102.4 kHz 的整个工作范围内以固定频率或线性或对数方式扫描。可以在参考频率的任何整数谐波上进行谐波检测，而不仅仅是前几个谐波。 DSP 方法在处理外部参考时也提供了相当大的优势。获取外部参考的时间仅为 2 个周期 + 5 毫秒（或 40 毫秒，以较大者为准）——大约是传统锁相放大器的十倍速度。 由于 SR850 使用数字相位移技术而非模拟相位移器，参考相位可以以千分之一度的分辨率进行调整。此外，X 和 Y 输出在一个千分之一度范围内正交。 输出和时间常数 SR850 的输出时间常数是数字实现的。提供 6、12、18 和 24 dB/倍频程的低通滤波器，时间常数范围从 10 µs 到 30 ks。200 Hz 以下，SR850 可以执行同步滤波。同步滤波器可以滤除参考频率的倍频——这是在低频下非常有用的功能，因为 2f 成分的接近会要求长时间常数以实现有效滤波。SR850 使得在低频下的工作变得不那么耗时。 高动态范围 锁相放大器在给定全量程输入电压下的动态范围是干扰信号与全量程输入电压的比率（以 dB 计）。最大干扰信号定义为在锁相放大器无法以其指定准确度测量信号之前，施加到输入的最大信号幅度。 SR850 具有任何锁相放大器中最高的动态范围（100 dB）。在传统的锁相放大器中，动态范围的提高通常以牺牲稳定性为代价。由于 SR850 的数字滤波和增益过程，超高动态范围的获得没有牺牲稳定性或准确度。此外，SR850 的高动态范围是在不使用模拟带通滤波器的情况下获得的，从而消除了此类滤波器引入的噪声和误差。 轨迹和显示 SR850 收集的数据可以存储在最多四个用户定义的轨迹中。每个轨迹可以配置为 (A×B)/C，其中 A、B 和 C 可以从 X、Y、R、Θ、噪声、频率或四个后面板辅助输入中选择。可以通过定义适当的轨迹实时执行常见操作，如比率计算。轨迹值可以显示为带有大数值显示的条形图，或显示为条形图，显示轨迹值随时间的变化。此外，您可以显示极坐标图，显示由信号的同相和正交分量形成的相量。所有显示可以从前面板或通过计算机接口轻松缩放，并提供自动缩放功能以快速优化显示。屏幕可以配置为单一大显示，或为两个水平拆分的显示。 便捷的自动测量 常见的测量参数可以通过单键 "自动" 功能获取。增益、相位、动态范围和显示缩放均可通过单键按下设置。对于许多测量，仪器可以通过自动功能完全配置。 辅助 A/D 和 D/A 四个后面板 A/D 输入允许您以毫伏分辨率测量外部信号。测量值可以纳入 SR850 的一个轨迹定义中，或在前面板上显示，或通过计算机接口读取。四个 D/A 输出可以提供固定输出电压或与 SR850 的频率扫描同步扫描的电压水平。A/D 输入和 D/A 输出都具有 ±10 V 范围。 分析功能 SR850 的性能不仅限于数据采集——还包括全面的数据处理功能。可以对任何轨迹数组应用多范围 Savitsky-Golay 平滑，并且可以计算选定轨迹区域的统计信息（均值、方差、总和）。曲线拟合例程可以计算线性、指数曲线和高斯曲线的最佳拟合。轨迹 "计算器" 允许您对轨迹数据执行各种简单的算术和三角运算。 接口和打印 SR850 标配 RS-232 和 GPIB 接口。所有仪器功能都可以通过接口查询和控制。为了方便调试，通过接口接收和发送的字符可以在前面板上查看。SR850 提供了几种打印选项。屏幕可以通过标准 Centronics 打印接口传送到点阵或激光打印机上。显示也可以通过 GPIB 或 RS-232 绘制在任何 HP-GL 兼容绘图仪上。 SR850 规格 信号通道

• 电压输入：单端或差分
• 灵敏度：2 nV 至 1 V
• 电流输入：106 或 108 V/A
• 输入阻抗：
  • 电压输入：10 MΩ + 25 pF，AC 或 DC 耦合
  • 电流输入：1 kΩ 至虚拟地
• 增益精度：±1%（典型值 ±0.2%）
• 噪声：
  • 6 nV/√Hz 在 1 kHz
  • 1 kHz 下 0.13 pA/√Hz（106 V/A）
  • 100 Hz 下 0.013 pA/√Hz（108 V/A）
• 线滤波器：50/60 Hz 和 100/120 Hz（Q=5）
• 共模抑制比（CMRR）：10 kHz 时 100 dB，10 kHz 以上每倍频程降低 6 dB
• 动态范围：>100 dB（无预滤波器）

参考通道

• 频率范围：0.001 Hz 至 102.4 kHz
• 参考输入：TTL 或正弦波（最小 400 mVpp）
• 输入阻抗：1 MΩ，25 pF
• 相位分辨率：0.001°
• 绝对相位误差：<1°
• 相对相位误差：<0.001°
• 正交度：90° ± 0.001°
• 相位噪声：
  • 内部参考：1 kHz 时 <0.0001° rms
  • 外部参考：1 kHz 时 0.005° rms，100 ms，12 dB/oct
• 相位漂移：
  • 10 kHz 以下 <0.01°/°C
  • 10 kHz 至 100 kHz <0.1°/°C
• 谐波检测：2F、3F、... nF 至 102.4 kHz
• 获取时间：（2 个周期 + 5 ms）或 40 ms，以较大者为准

解调器

• 稳定性：
  • 数字输出：无漂移
  • 模拟输出：所有动态范围下 <5 ppm/°C
• 谐波抑制：-90 dB
• 偏移/扩展：±100% 偏移，扩展至 256×
• 时间常数：10 µs 至 30 ks（6、12、18、24 dB/倍频程滚降）。200 Hz 以下可用同步滤波。

内部振荡器

• 范围：1 mHz 至 102.4 kHz
• 精度：25 ppm + 30 µHz
• 分辨率：0.01% 或 0.1 mHz（以较大者为准）
• 失真：
  • f < 10 kHz 时 -80 dBc
  • f > 10 kHz 时 -70 dBc 在 1 Vrms
• 振幅：0.004 至 5 Vrms 进入 10 kΩ（2 mV 分辨率）
• 输出阻抗：50 Ω
• 振幅精度：1%
• 振幅稳定性：50 ppm/°C
• 输出：正弦波和 TTL（均可锁相到外部参考）
• 扫描：线性和对数

输入和输出

• 接口：标准 IEEE-488.2、RS-232 和 Centronics 接口。所有仪器功能都可以通过接口控制和读取。
• X、Y 输出：±10 V，更新频率为 256 ksamples/s
• CH1 输出：±10 V 输出 X、R 或轨迹 1 至 4
• CH2 输出：±10 V 输出 Y、Θ 或轨迹 1 至 4
• 辅助 A/D 输入：4 个 BNC 输入，1 mV 分辨率，±10 V
• 辅助 D/A 输出：4 个 BNC 输出，1 mV 分辨率，±10 V（固定或扫描幅度）
• 正弦输出：内部振荡器模拟输出
• TTL 输出：内部振荡器 TTL 输出
• 触发输入：TTL 信号可启动内部振荡器扫描或触发仪器数据采集（速率至 512 Hz）。
• 远程前置放大器：为可选的 SR550、SR552 和 SR554 前置放大器提供电源

显示

• 屏幕格式：单显示或双显示
• 显示量：每个显示器显示一个轨迹。轨迹定义为 A×B/C 或 A×B/C2，其中 A、B、C 可以从 X、Y、R、Θ、X 噪声、Y 噪声、R 噪声、Aux 1 至 4 或频率中选择。
• 显示类型：大数字读数、条形图、极坐标图或条形图
• 数据缓冲区：64k 数据点。缓冲区可以配置为 64k 点的单一轨迹，或每个 32k 点的 2 个轨迹，或每个 16k 点的 4 个轨迹。
• 采样率：0.0625 Hz 至 512 Hz，外部至 512 Hz

分析功能

• 平滑：5、9、17、21、25 点（Savitsky-Golay）
• 曲线拟合：线性、指数或高斯
• 计算器：算术、三角和对数计算
• 统计：均值和标准差

通用

• 硬拷贝：屏幕打印到点阵或激光打印机。通过 RS-232 或 GPIB 打印到 HP-GL 兼容绘图仪。
• 数据存储：USB 驱动器。数据和仪器设置的存储（二进制或 ASCII）。屏幕可以保存为 PCX 文件。
• 电源：60 W，100/120/220/240 VAC，50/60 Hz
• 尺寸：17" × 6.25" × 19.5"（宽 × 高 × 深）
• 重量：40 lbs
• 保修：一年的材料和工艺缺陷保修