半個(gè)多世紀以來(lái)，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(kāi)關(guān)、指針指示器等，并且通常使用圖表記錄儀監控測量結果。基于微處理器的設計出現在 1980 年代，到 1990 年代初期，甚至鎖定的模擬解調器也被高分辨率 ADC 和數字信號處理器 (DSP) 所取代。遠程計算機控制、數字讀數和用戶(hù)友好的前面板都產(chǎn)生了。
現代 DSP鎖定放大器在穩定性、動(dòng)態(tài)儲備和靈活性方面的能力是革命性的，使其成為多個(gè)領(lǐng)域的研究人員和工程師的支柱。但在前進(jìn)的過(guò)程中，留下了一些東西。對于包括低溫研究人員在內的核心用戶(hù)群體來(lái)說(shuō)，新儀器成為了潛在的高頻干擾源。這體現在一種儀器——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(xué)
SR124/SR2124 設計遵循兩個(gè)基本主題。首先，信號路徑由低噪聲模擬電子設備構成： 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，其系統時(shí)鐘僅在更改增益或濾波器設置所需的短暫時(shí)間內振蕩。這種“時(shí)鐘停止"架構首先由 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(wèn)題，并使這些鎖定的遠程操作成為可能。
不要讓數字顯示欺騙您——SR124 和 SR2124 在運行期間確實(shí)會(huì )停止所有數字時(shí)鐘。數字顯示屏顯示精度設置信息，例如輸入濾波器頻率、解調器相移和源輸出幅度。驅動(dòng)電子設備是靜止的，沒(méi)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(shí)，“CPU Activity"指示燈就會(huì )亮起，清楚地顯示數字時(shí)鐘何時(shí)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(shí)——保持沉默！
有時(shí)，您需要確信您的實(shí)驗不會(huì )受到干擾：您已將樣品冷卻至幾毫開(kāi)爾文，所有接線(xiàn)仍完好無(wú)損，并且您全年制造的設備已準備好進(jìn)行測量。前面板上的鎖定撥動(dòng)開(kāi)關(guān)可以設置為“LOCKED OUT"，即使您按下其他按鈕或旋鈕，也會(huì )強制數字時(shí)鐘保持關(guān)閉。鎖定的模擬配置保持穩定，讓您運行幾分鐘、幾小時(shí)、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(gè)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(mǎn)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(dòng)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(shí)驗條件進(jìn)行了優(yōu)化。當與 SR124 或 SR2124 一起使用時(shí)，它們通?？梢燥@著(zhù)改善您的測量。
輸入過(guò)濾器
SR124 和 SR2124 提供多種濾波器類(lèi)型，用于在信號到達相敏檢測器之前對其進(jìn)行預處理。可選擇平坦（無(wú)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，可調諧窄帶放大器抑制通帶外的信號，提供多達 60 dB 的額外動(dòng)態(tài)儲備。
高通和低通濾波器允許您限制呈現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，使用可調諧帶阻濾波器，在特定頻率下提供高達 80 dB 的衰減。
動(dòng)態(tài)儲備
在給定的滿(mǎn)量程輸入靈敏度下，鎖定放大器的動(dòng)態(tài)儲備是干擾信號與滿(mǎn)量程輸入電壓的比值。干擾信號定義為在鎖定無(wú)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(dòng)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(dòng)態(tài)儲備，使可實(shí)現的動(dòng)態(tài)儲備為 100 dB。
輸出時(shí)間常數
鎖定提供兩級輸出低通濾波。時(shí)間常數可以選擇長(cháng)達 300 秒以地降低噪聲，或短至 1 毫秒。可選擇每倍頻程衰減 –6 dB 或 –12 dB。最小時(shí)間常數設置繞過(guò)輸出濾波器，輸出信號帶寬僅由內部雜散電容確定。
抵消
偏移功能可以輕松評估存在滿(mǎn)量程信號時(shí)的微小變化。您可以在滿(mǎn)量程的 ±1000 % (10×) 之間手動(dòng)調整偏移，或者您可以使用自動(dòng)偏移功能通過(guò)按下按鈕將偏移設置為等于信號值。調整偏移后，您可以通過(guò)降低靈敏度設置來(lái)增加增益（ 10 倍）。
自動(dòng)功能
方便的自動(dòng)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(dòng)微控制器，然后調整儀器以獲得靈敏度（增益）、相移以信號（相位）或使輸出為零（偏移）。Ref Range 按鈕可打開(kāi)和關(guān)閉頻率自動(dòng)量程功能，這使儀器可以在振蕩器解鎖時(shí)自動(dòng)設置適當的參考范圍。
參考頻道
SR124 和 SR2124 中有三種參考模式：內部、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(dòng)或通過(guò)自動(dòng)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(guò)零。支持鎖定在 f、2f（二次諧波）或 3f（三次諧波）。
在內部模式下運行，參考頻率從前面板設置，精度為 ±0.1 %。除了內部和外部參考模式之外，SR124 和 SR2124 還具有內置的壓控振蕩器 (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的和頻率。這個(gè)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(gè)相移1 Vrms 輸出可用于各種應用。
直流偏置
通過(guò)打開(kāi)“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(jìn)行差分電導和相關(guān)傳輸測量時(shí)特別有用，其中必須在一系列不同的偏置值下測量實(shí)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(gè) X 顯示器。參考的相位通常需要調整。手動(dòng)調零相位很容易——按下相位按鈕并轉動(dòng)大旋鈕直到信號調零，然后將相位移動(dòng) 90°。或者，只需按下自動(dòng)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
對于大多數應用，用戶(hù)通常會(huì )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(wú)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(hù)，后面板上有一個(gè)RS-232接口。儀器的所有功能都可以通過(guò)界面進(jìn)行設置或讀取。當向儀器發(fā)送命令時(shí)，微控制器將被激活，并且可能存在數字噪聲。在此期間，前面板遠程活動(dòng) LED 會(huì )提醒您正在進(jìn)行通信。
對于具有電氣隔離的遠程接口，有一個(gè)后面板光纖接口。當連接到SX199 遠程計算機接口單元時(shí)，它提供了通過(guò) GPIB (IEEE-488.2)、以太網(wǎng)和 RS-232控制鎖定的路徑。
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