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锁相放大器 SR2124 — 模拟锁相放大器，低噪声，全模拟设计
- 测量范围: 0.2 Hz 到 200 kHz
- 低噪声电流和电压输入
- 谐波检测: f, 2f 或 3f
- 可选输入滤波
概述
SRS自豪地推出SR2124双相模拟锁相放大器。SR2124结合了早期锁相放大器的优点，并利用今天的低噪声模拟组件和设计方法，是低噪声、高性能模拟仪器的代表作。它采用全模拟电子信号路径，并通过微控制器管理配置控制，其系统时钟仅在短时间内进行增益或滤波设置的更改。这种“时钟停止”架构消除了机械面板控制的烦恼，并使这些锁相放大器的远程操作成为可能。
架构
SR2124的设计遵循两个基本主题。首先，信号路径完全由低噪声模拟电子元件组成：优质的JFET、晶体管、运算放大器和离散组件。其次，配置控制由微控制器管理，其系统时钟仅在需要更改增益或滤波设置的短暂时刻振荡。这种“时钟停止”架构消除了与机械面板控制相关的不便和可靠性问题，并使全远程操作成为可能。
低噪声输入放大器
SR2124具有电压和电流输入。电压输入是单端/差分FET前置放大器，具有超低2.5 nV/√Hz的输入噪声。输入阻抗为10 MΩ，最小全尺度输入电压灵敏度为100 nV。电流输入前置放大器具有可选的106和108 V/A增益。提供AC和DC耦合模式，仪器可以在接地或浮空模式下操作。
输入滤波器
SR2124提供多种滤波类型以在信号到达相敏探测器之前进行预处理。可以选择平坦（无滤波）、带通、高通、低通和陷波滤波器，滤波器的Q因子可以设置在1到100之间。
动态范围
锁相放大器的动态范围是指在给定全尺度输入灵敏度下，最大干扰信号与全尺度输入电压的比率。SR2124的动态范围高达60 dB，视灵敏度设置和储备模式而定。使用输入带通滤波器可以增加额外的20到60 dB动态范围，使最大可达动态范围为100 dB。
输出时间常数
锁相放大器提供两个阶段的输出低通滤波。时间常数可以选择长达300秒以实现最大噪声降低，或短至1毫秒。可以选择–6 dB或–12 dB每倍频程的滚降。最小时间常数设置绕过输出滤波器，输出信号带宽由内部寄生电容决定。
偏置
偏置功能可以轻松评估全尺度信号存在下的小变化。可以手动调整偏置在全尺度的±1000%（10×）之间，或使用自动偏置功能一键设置偏置为信号值。调整偏置后，可以通过降低灵敏度设置来增加增益（最多10×）。
自动功能
方便的自动功能允许快速配置锁相放大器的最佳设置。按下增益、相位或偏置按钮将启动微控制器，它会自动调整仪器以实现最佳灵敏度（增益）、最大化信号的相位偏移（相位）或将输出归零（偏置）。Ref Range按钮切换频率自动范围功能，使仪器能够在振荡器解锁时自动设置适当的参考范围。
参考通道
SR2124提供三种参考模式：内部、外部和后面板VCO。在所有模式中，频率范围首先在前面板的参考部分选择——可以手动选择或使用自动Ref Range功能。在外部参考模式下，仪器锁定到至少100 mVpp幅度的外部信号。参考振荡器将相位锁定到外部参考输入的正零交叉点。支持在f、2f（第二谐波）或3f（第三谐波）处锁定。
直流偏置
可以通过切换“DC Bias”开启独立于AC参考幅度的双极直流偏置电压。这一特性特别有助于进行差分导电性和相关传输测量，在这些测量中，需要在不同的偏置值下测量实验的小信号AC响应。偏置值可以设置为参考幅度的±1000×，具体取决于幅度。
相位控制
SR2124是双相锁相放大器，具有X和Y的显示。参考信号的相位通常需要调整。可以手动归零相位——按下相位按钮并旋转大旋钮直到信号归零，然后将相位偏移90°。或者，简单地按下自动相位按钮。相位分辨率为0.01°，相位准确度为±1°在中频范围。
AC电压表模式
用户通常在锁相模式下操作，但模式可以切换到AC电压表，使锁相放大器作为宽带或频率选择性的AC电压表运行。在此模式下，可以快速测量AC信号的平均绝对值，无需参考信号。
计算机控制
对于需要计算机控制的用户，后面板提供RS-232接口。所有仪器功能都可以通过接口进行设置或读取。在向仪器发送命令时，微控制器将被激活，可能会出现数字噪声。在这些时刻，前面板的远程活动LED会提示您正在进行通讯。
SR2124 规格
信号通道
- 电压输入: 单端或差分
- 灵敏度: 100 nV 到 500 mV
- 电流输入: 106 或 108 V/A
- 输入阻抗:
- 电压: 10 MΩ + 35 pF，AC 或 DC 耦合
- 电流输入: 1 kΩ 到虚拟地
- 增益准确度: ±1%
- 增益稳定性: 100 ppm/°C (平坦模式，正常储备)
- 噪声 (rms):
- 1 kHz 时: 2.5 nV/√Hz
- 106 V/A 时: 1 kHz 为 0.14 pA/√Hz
- 108 V/A 时: 100 Hz 为 0.014 pA/√Hz
- 信号滤波器 (可调范围: 0.2 Hz 到 200 kHz):
- 平坦: 从 10 Hz 到 100 kHz 内响应平坦度 ±1%，从 100 kHz 到 200 kHz 内 ±2%，低于 10 Hz 内 ±10%。
- 带通: 带宽可调从中心频率的 1% 到 100% (Q 从 100 到 1)。
- 高通: –12 dB/倍频程滚降
- 低通: –12 dB/倍频程滚降
- 陷波: 最多 80 dB 衰减
- 共模抑制比 (CMRR): 10 kHz 时为 100 dB，10 kHz 以上每倍频程下降 6 dB
- 动态范围 (无带通滤波器):
- 低噪声: 20 dB
- 正常: 40 dB
- 高储备: 60 dB
参考通道
- 频率范围: 0.2 Hz 到 200 kHz
- 参考输入: TTL 或正弦波 (最小 100 mVpp)
- 输入阻抗: 1 MΩ
- 相位分辨率: 0.01°
- 相位准确度:
- 2 到 20 kHz: ±1°
- 20 kHz 到 200 kHz: ±5°
- 谐波检测: F、2F 和 3F (外部参考)
解调器
- 输出稳定性:
- 低噪声: 20 ppm/°C
- 正常: 100 ppm/°C
- 高储备: 1000 ppm/°C
- 时间常数: 1 ms 到 300 s (6 或 12 dB/倍频程滚降)。最小时间位置通常为 500 µs，由寄生电容决定。±10% (至 200 kHz)
内部振荡器
- 范围: 0.2 Hz 到 200 kHz
- 输出: 正弦波、方波 (使用外部参考时，输出相位锁定于外部参考)
- 频率准确度: 0.1%
- 频率分辨率: 3½ 位数字或 1 mHz (以较大者为准)
- 幅度: 1 µV 到 20 Vpp，输出阻抗 10 kΩ、50 Ω
- 幅度稳定性: 50 ppm/°C
VCO (电压控制振荡器)
- VCO 输入: 0 到 10 V 信号对应前面板设置范围的起始和结束频率。
显示
- 面板仪表: 中心零点，镜面反射
- 偏置: 输出可以偏置至全尺度的 ±1000%
输入和输出
- 锁相/AC 电压表: 仪器可以作为锁相放大器或频率选择性AC电压表运行。
- 输出:
- 锁相: X (Rcosθ), ±10 V
- Y (Rsinθ), ±10 V
- AC 电压表: ±10 V
- 参考输出: 模拟输出。正弦波或方波，最大 ±20 Vpp
- 远程前置放大器: 提供电源给可选的 SR550、SR552 和 SR554 前置放大器
- 光纤接口: 连接 SX199 远程计算机接口单元。SX199 提供 GPIB (IEEE-488.2)、RS-232 和以太网接口用于远程控制 SR2124。
- RS-232 接口: 标配 RS-232 接口。所有仪器功能都可以通过该接口进行控制和读取。
- 象限输出: 参考信号的 0°、90°、180° 和 270° 相位移输出。输出电平为 1 Vrms 正弦波。
一般
- 功率: 40 W，100/120/220/240 VAC，50/60 Hz
- 尺寸: 17″ × 5.25″ × 19.5″ (宽 × 高 × 深)
- 重量: 23 lbs
- 保修: 一年零件和劳务保修，涵盖材料和工艺缺陷
https://www.bihec.com/think-srs/SR2124/
