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锁相放大器适合于什么类型的测量?
更新时间:2022-11-22      阅读:1088

NF锁相放大器双频率测量 (LI5660 / LI5655 / LI5650)

提供一系列前置放大器,可以与具有不同截止频率的滤波器和前置放大器搭配使用。锁相放大器与周边产品的组合也十分容易,例如,为锁相放大器的前置放大器装配电源等。搭配使用“前置放大器+锁相放大器"或“滤波器+锁相放大器",性能则有望进一步提升。主要特点

  • -最大测量频率: 11 MHz

  • -分次谐波测量

  • -双频同时测量

  • -外部10 MHz同步输入

LI5600

LI5660 锁相放大器     CE logo

什么是锁相放大器?

锁相放大器是通过组合使用PSD和LPF的方式,来测量交流信号的振幅和相位的仪器。输入交流的“参考信号", 并且只测量与其相同频率的信号。尽管测量信号中掺杂了交流噪声,还是可以通过去除噪声且只测量目标频率的信号。

什么是 "DR" ?

DR是用来表现锁相放大器性能的重要参数。锁相放大器的降噪能力是由DR(动态范围)规定的。NF的锁相放大器DR规格在100 dB以上。换而言之,当1 Vp-p的噪声信号重叠在10 µV的交流信号上时,也可以完成测量。从而知晓,锁相放大器通常都具有好的降噪能力。

锁相放大器适合于什么类型的测量?

1: 微小信号测量

在一般的测试环境中,存在mV程度的电压和µA程度的电流残余噪声信号。所以想要测量被背景的噪声信号所覆盖住的振幅信号,是十分困难的。但是锁相放大器的降噪能力优秀,就算是极其微小的信号也可以测量。

以下是NF锁相放大器测量信号的最小量程:

  • -最小电压范围: 10 nV (LI5660 / LI5655 / LI5650 /LI5645)

  • -最小电流范围: 10 fA* (LI5660 / LI5655 / LI5650)

*"f"为femto = 10-15

2: 相位测量

能够测量到测量信号和参考信号间的相位差。且相位测量的最小分辨率为0.001°。
可以测量2个信号之间的相位差,就意味着可以测量信号之间十分微小的时间差。

3. 噪声测量

用于锁相放大器中的PSD不但能够测量到信号,还可以测量到噪声。锁相放大器的操作与BPF相同,通过设定BPF(带通滤波器)的频段来测量噪声。

NF锁相放大器有什么特征?

1: 数字锁相放大器

测量信号和参考信号在输入后转换成数字信号,PSD和LPF的处理也基本上是采用数字运算的。

数字运算有以下性能及功能上的优势:

  • -信号波形通过顺序运算,缩短了低频段的测量时间

  • -通过减少信号处理端的直流失调,来减少输出误差

2: 高速响应

“时间常数"的最小设定值是非常短的。

  • -LI5660/LI5655: 1 µs

  • -LI5650/LI5645: 5 µs

十分适合需要用于高速图像处理显微镜(如AFM)的信号处理。

时间常数设定

时间常数设定
3: 宽频段频率响应

LI5660的最高频率为11MHz。且LI5650以及LI5645的低频率为1mHz。

  • -LI5660: 0.5 Hz ~ 11 MHz

  • -LI5655: 0.5 Hz ~ 3 MHz

  • -LI5650/LI5645: 1 mHz ~ 250 kHz

在微赫兹级别的低频段中,十分适合做DLTS等半导体物质的深层瞬态分析。

频率设定

频率设定
4: 双PSD

双PSD可以在不调整相位的前提下,同时测量信号的振幅和相位。

5: 双频率测量 (LI5660 / LI5655 / LI5650)

一般的测量往往通过测量参考信号的频率,双频率测量功能则是通过叠加参考信号频率,再同时测量其他频率。

双频率测量示例

Fractional Harmonic

分数谐波

Dual 1 Detection Mode

Dual 1 检测模式

  • -谐波信号测量

  • -基准样品和对比样品的差分测量

在“差分测量"模式下,使用通用锁相放大器的话一般需要2台,但如果使用具有双频率测量功能的锁相放大器,只需要一台即可完成测量。

6. 显示采样的输出数据

输出数据可以通过以下方式获取并显示。

  • -正面板显示 (可选择数值或条形图显示)

  • -模拟直流信号 (最多可4个系统同时输出)

  • -数字化数据 (USB, GPIB, 或 LAN界面)

7: 丰富的周边产品

通过增加时间常数设定, 锁相放大器可以测量到掺杂了噪音的信号。增加时间常数会延长测量时间,并且仅使用锁相放大器是无法将其缩短的。
但是,在锁相放大器的前端连接其他的滤波器或前置放大器,可以改善输入信号的信噪比,从而实现测量时间的缩短。

微小信号测量仪

型号品名概 要详细
LI 5660宽频数字锁相放大器5 Hz ~ 11 MHz, 双相位,双频detail
LI 56555 Hz ~ 3 MHz, 双相位,双频
LI 5650数字锁相放大器0.1 mHz to 250 kHz, 双相位,双频
LI 56450.1 mHz to 250 kHz, 双相位,单频
LI 5640数字锁相放大器
(多功能型)
1 mHz ~ 100 kHz, 2 nV / F.S
相位稳定度: 0.01°/°C,
增益稳定度: ±100 ppm/°C
最小时间常数: 10 µs,
内置振荡器
停止销售的产品
detail
LI 5630数字锁相放大器
(将LI 5640的功能浓缩、简化了的经济型)
5610B2相位锁相放大器0.5 Hz ~ 200 kHz,
100 nV / F.S
2相位, 自动设定功能,
标准内置振荡器
detail
LI-575同步跟踪锁相放大器0.5 Hz ~ 200 kHz,
100 nV / F.S
配备噪声测量模式
停止销售的产品
5571微小信号测量仪频率放大器可将微小信号测量仪的
频率增大到最高 5 MHz
・输入频率: 10 kHz ~ 5 MHz
・输出频率: 2 kHz / 20 kHz
停止销售的产品


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