NF鎖相放大器雙頻率測量 (LI5660 / LI5655 / LI5650)

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。主要特點(diǎn)

• 最大測量頻率: 11 MHz

• 分次諧波測量

• 雙頻同時(shí)測量

• 外部10 MHz同步輸入

LI5660 鎖相放大器     

什么是鎖相放大器？

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

什么是 "DR" ?

DR是用來表現(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)，也可以完成測量。從而知曉，鎖相放大器通常都具有好的降噪能力。

鎖相放大器適合于什么類型的測量？

1: 微小信號(hào)測量

在一般的測試環(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)秀，就算是極其微小的信號(hào)也可以測量。

以下是NF鎖相放大器測量信號(hào)的最小量程：

• 最小電壓范圍: 10 nV (LI5660 / LI5655 / LI5650 /LI5645)

• 最小電流范圍: 10 fA* (LI5660 / LI5655 / LI5650)

*"f"為femto = 10-15

2: 相位測量

能夠測量到測量信號(hào)和參考信號(hào)間的相位差。且相位測量的最小分辨率為0.001°。
可以測量2個(gè)信號(hào)之間的相位差，就意味著可以測量信號(hào)之間十分微小的時(shí)間差。

3. 噪聲測量

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

NF鎖相放大器有什么特征？

1: 數(shù)字鎖相放大器

測量信號(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：

• 信號(hào)波形通過順序運(yùn)算，縮短了低頻段的測量時(shí)間

• 通過減少信號(hào)處理端的直流失調(diào)，來減少輸出誤差

2: 高速響應(yīng)

“時(shí)間常數(shù)”的最小設(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。

時(shí)間常數(shù)設(shè)定

3: 寬頻段頻率響應(yīng)

LI5660的最高頻率為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。

頻率設(shè)定

4: 雙PSD

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

5: 雙頻率測量 (LI5660 / LI5655 / LI5650)

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

雙頻率測量示例

分?jǐn)?shù)諧波

Dual 1 檢測模式

• 諧波信號(hào)測量

• 基準(zhǔn)樣品和對比樣品的差分測量

在“差分測量”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量功能的鎖相放大器，只需要一臺(tái)即可完成測量。

6. 顯示采樣的輸出數(shù)據(jù)

輸出數(shù)據(jù)可以通過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) (最多可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

通過增加時(shí)間常數(shù)設(shè)定, 鎖相放大器可以測量到摻雜了噪音的信號(hào)。增加時(shí)間常數(shù)會(huì)延長測量時(shí)間，并且僅使用鎖相放大器是無法將其縮短的。
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)測量時(shí)間的縮短。

微小信號(hào)測量儀