日本株式會(huì)社NF回路設(shè)計(jì)-什么是鎖相放大器？

主要特點(diǎn)

• *大測(cè)量頻率: 11 MHz
• 分次諧波測(cè)量
• 雙頻同時(shí)測(cè)量
• 外部10 MHz同步輸入

什么是鎖相放大器？

鎖相放大器是通過(guò)組合使用PSD和LPF的方式，來(lái)測(cè)量交流信號(hào)的振幅和相位的儀器。輸入交流的“參考信號(hào)”， 并且只測(cè)量與其相同頻率的信號(hào)。盡管測(cè)量信號(hào)中摻雜了交流噪聲，還是可以通過(guò)去除噪聲且只測(cè)量目標(biāo)頻率的信號(hào)。

什么是 "DR" ?

DR是用來(lái)表現(xiàn)鎖相放大器性能的重要參數(shù)。鎖相放大器的降噪能力是由DR（動(dòng)態(tài)范圍）規(guī)定的。NF的鎖相放大器DR規(guī)格在100 dB以上。換而言之，當(dāng)1 Vp-p的噪聲信號(hào)重疊在10 μV的交流信號(hào)上時(shí)，也可以完成測(cè)量。從而知曉，鎖相放大器通常都具有極高的降噪能力。

鎖相放大器適合于什么類型的測(cè)量？

1: 微小信號(hào)測(cè)量

在一般的測(cè)試環(huán)境中，存在mV程度的電壓和μA程度的電流殘余噪聲信號(hào)。所以想要測(cè)量被背景的噪聲信號(hào)所覆蓋住的振幅信號(hào)，是十分困難的。但是鎖相放大器的降噪能力優(yōu)良，就算是極其微小的信號(hào)也可以測(cè)量。

以下是NF鎖相放大器測(cè)量信號(hào)的*小量程：

• *小電壓范圍: 10 nV (LI5660 / LI5655 / LI5650 /LI5645)
• *小電流范圍: 10 fA* (LI5660 / LI5655 / LI5650)

*"f"為femto = 10-15

2: 相位測(cè)量

3. 噪聲測(cè)量

用于鎖相放大器中的PSD不但能夠測(cè)量到信號(hào)，還可以測(cè)量到噪聲。鎖相放大器的操作與BPF相同，通過(guò)設(shè)定BPF（帶通濾波器）的頻段來(lái)測(cè)量噪聲。

NF鎖相放大器有什么特征？

1: 數(shù)字鎖相放大器

測(cè)量信號(hào)和參考信號(hào)在輸入后轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，PSD和LPF的處理也基本上是采用數(shù)字運(yùn)算的。
數(shù)字運(yùn)算有以下性能及功能上的優(yōu)勢(shì)：

• 信號(hào)波形通過(guò)順序運(yùn)算，縮短了低頻段的測(cè)量時(shí)間
• 通過(guò)減少信號(hào)處理端的直流失調(diào)，來(lái)減少輸出誤差

2: 高速響應(yīng)

“時(shí)間常數(shù)”的*小設(shè)定值是非常短的。

• LI5660/LI5655: 1 μs
• LI5650/LI5645: 5 μs

十分適合需要用于高速圖像處理顯微鏡（如AFM）的信號(hào)處理。

3: 寬頻段頻率響應(yīng)

LI5660的*高頻率為11MHz。且LI5650以及LI5645的*低頻率為1mHz。

• LI5660: 0.5 Hz ~ 11 MHz
• LI5655: 0.5 Hz ~ 3 MHz
• LI5650/LI5645: 1 mHz ~ 250 kHz

在微赫茲級(jí)別的低頻段中，十分適合做DLTS等半導(dǎo)體物質(zhì)的深層瞬態(tài)分析。

4: 雙PSD

雙PSD可以在不調(diào)整相位的前提下，同時(shí)測(cè)量信號(hào)的振幅和相位。

5: 雙頻率測(cè)量 (LI5660 / LI5655 / LI5650)

一般的測(cè)量往往通過(guò)測(cè)量參考信號(hào)的頻率，雙頻率測(cè)量功能則是通過(guò)疊加參考信號(hào)頻率，再同時(shí)測(cè)量其他頻率。

• 諧波信號(hào)測(cè)量
• 基準(zhǔn)樣品和對(duì)比樣品的差分測(cè)量

在“差分測(cè)量”模式下，使用通用鎖相放大器的話一般需要2臺(tái)，但如果使用具有雙頻率測(cè)量功能的鎖相放大器，只需要一臺(tái)即可完成測(cè)量。

6. 顯示采樣的輸出數(shù)據(jù)

輸出數(shù)據(jù)可以通過(guò)以下方式獲取并顯示。

• 正面板顯示 (可選擇數(shù)值或條形圖顯示)
• 模擬直流信號(hào) (*多可4個(gè)系統(tǒng)同時(shí)輸出)
• 數(shù)字化數(shù)據(jù) (USB, GPIB, 或 LAN界面)
• 
  
• 7: 豐富的周邊產(chǎn)品

• 通過(guò)增加時(shí)間常數(shù)設(shè)定, 鎖相放大器可以測(cè)量到摻雜了噪音的信號(hào)。增加時(shí)間常數(shù)會(huì)延長(zhǎng)測(cè)量時(shí)間，并且僅使用鎖相放大器是無(wú)法將其縮短的。
  但是，在鎖相放大器的前端連接其他的濾波器或前置放大器，可以改善輸入信號(hào)的信噪比，從而實(shí)現(xiàn)測(cè)量時(shí)間的縮短。

  NF提供一系列前置放大器，可以與具有不同截止頻率的濾波器和前置放大器搭配使用。鎖相放大器與周邊產(chǎn)品的組合也十分容易，例如，為鎖相放大器的前置放大器裝配電源等。搭配使用“前置放大器+鎖相放大器”或“濾波器+鎖相放大器”，性能則有望進(jìn)一步提升。

  微小信號(hào)測(cè)量?jī)x

  型號(hào)	品名	概 要	詳細(xì)
  LI 5660	寬頻數(shù)字鎖相放大器	5 Hz ～ 11 MHz, 雙相位，雙頻
  LI 5655		5 Hz ～ 3 MHz, 雙相位，雙頻
  LI 5650	數(shù)字鎖相放大器	0.1 mHz to 250 kHz, 雙相位，雙頻
  LI 5645		0.1 mHz to 250 kHz, 雙相位，單頻
  LI 5640	數(shù)字鎖相放大器 (多功能型)	1 mHz ～ 100 kHz, 2 nV / F.S 相位穩(wěn)定度: 0.01°/°C, 增益穩(wěn)定度: ±100 ppm/°C *小時(shí)間常數(shù): 10 μs, 內(nèi)置振蕩器	停止銷售的產(chǎn)品
  LI 5630	數(shù)字鎖相放大器 (將LI 5640的功能濃縮、簡(jiǎn)化了的經(jīng)濟(jì)型)
  5610B	2相位鎖相放大器	0.5 Hz ～ 200 kHz, 100 nV / F.S 2相位, 自動(dòng)設(shè)定功能, 標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)置振蕩器
  LI-575	同步跟蹤鎖相放大器	0.5 Hz ～ 200 kHz, 100 nV / F.S 配備噪聲測(cè)量模式	停止銷售的產(chǎn)品
  5571	微小信號(hào)測(cè)量?jī)x頻率放大器	可將微小信號(hào)測(cè)量?jī)x的 頻率增大到*高 5 MHz ?輸入頻率: 10 kHz ～ 5 MHz ?輸出頻率: 2 kHz / 20 kHz	停止銷售的產(chǎn)品