鎖相放大器（也稱為相位檢測(cè)器）：一種可從干擾的環(huán)境中分離出特定載波頻率信號(hào)的放大器，是一種用于檢測(cè)微弱信號(hào)的精密儀器，通過相敏檢測(cè)技術(shù)顯著提高信噪比。

假設(shè)有一個(gè)參考信號(hào)，鎖相放大器會(huì)將輸入信號(hào)與參考信號(hào)相乘，然后通過低通濾波器提取出直流分量，這樣噪聲就會(huì)被抑制，因?yàn)橹挥信c參考信號(hào)同頻率且同相位的信號(hào)才會(huì)被有效放大。
工作原理：
1，相敏檢測(cè)（PSD）：
輸入信號(hào)與參考信號(hào)相乘，產(chǎn)生和頻與差頻成分。數(shù)學(xué)表達(dá)式為：
Vout=Vsig×Vref×[cos(θ?φ)?cos(2ωτ+θ+φ)]
其中，低頻部分（cos(θ?φ））為有效信號(hào)，高頻部分（2ω）通過低通濾波器濾除。
2，低通濾波：
濾除高頻噪聲，僅保留與參考信號(hào)同頻的直流分量，輸出幅值與相位差相關(guān)
3，相位調(diào)整：
移相器調(diào)整參考信號(hào)（φ），使θ?φ=0（同相），最大化輸出。
SR860鎖相放大器特點(diǎn)：
· 1 mHz 至 500 kHz
· 觸摸屏數(shù)據(jù)顯示
· 1 μs 至 30 ks 時(shí)間常數(shù)
· 低噪聲電壓和電流輸入
· 高帶寬輸出
·HDMI視頻輸出
· 10 MHz 時(shí)基輸入和輸出
·GPIB、RS-232、以太網(wǎng)和 USB
SR860 具有無與倫比的模擬性能、復(fù)雜的新數(shù)字信號(hào)處理功能、完全現(xiàn)代、直觀的用戶界面和廣泛的計(jì)算機(jī)連接選項(xiàng)，是任何同步檢測(cè)應(yīng)用的理想選擇。
鎖定性能從前端開始。SR860 前端提供最先進(jìn)的電壓和電流輸入放大器。電壓輸入是一個(gè)可切換的單端/差分 JFET 對(duì)放大器，在 1 kHz 時(shí)噪聲為2.5 nV/√Hz ，在 10 Hz 時(shí)噪聲低于10 nV/√Hz。電壓輸入具有 10 MΩ 的輸入阻抗，可以是交流或直流耦合。輸入連接器屏蔽可通過用戶可選的 10 Ω（接地）或 10 kΩ（浮動(dòng)）電阻器連接到儀器接地。
SR860 的內(nèi)置電流放大器與以前的設(shè)計(jì)相比有了顯著的改進(jìn)。電流輸入范圍可選擇 1 μA 或 10 nA。1 μA 范圍具有 400 kHz 的帶寬和130 fA/√Hz的噪聲，而 10 nA 范圍提供 2 kHz 的帶寬和13 fA/√Hz的噪聲。
SR860 的輸入范圍可以從前面板明確設(shè)置，而無需參考令人困惑的“動(dòng)態(tài)儲(chǔ)備”方程。只需選擇您的實(shí)驗(yàn)所需的靈敏度，然后選擇不會(huì)過載的最小輸入范圍。
輸出時(shí)間常數(shù)：
SR860提供傳統(tǒng)的rc響應(yīng)輸出時(shí)間常數(shù)從1μs到30 ks，滾降為6、12、18和24 dB/oct。此外，SR860還提供先進(jìn)的數(shù)字濾波器，可以顯著減少測(cè)量時(shí)間，同時(shí)增加信噪比。在3 s以下，高級(jí)濾波器為高斯FIR濾波器，在與RC濾波器相同的噪聲帶寬下，其上升時(shí)間和阻帶衰減明顯更好。這些濾波器還具有對(duì)稱的上升和下降輪廓，在掃描頻率時(shí)保留特征形狀。在時(shí)間常數(shù)大于3s時(shí)，在3 s以下，高級(jí)濾波器為高斯FIR濾波器，在與RC濾波器相同的噪聲帶寬下，其上升時(shí)間和阻帶衰減明顯更好。這些濾波器還具有對(duì)稱的上升和下降輪廓，在掃描頻率時(shí)保留特征形狀。在時(shí)間常數(shù)大于3s時(shí)，先進(jìn)的濾波器是線性相位IIR濾波器，其沉降速度幾乎是RC濾波器等效阻帶衰減速度的兩倍。
在低于4khz的參考頻率下也可以選擇同步濾波。同步濾波器陷波出參考頻率的倍數(shù)，在進(jìn)行低頻測(cè)量時(shí)非常有用，否則在鎖定輸出中會(huì)出現(xiàn)參考頻率的倍數(shù)。與以前的設(shè)計(jì)不同，SR860中的同步濾波器可以在不損失輸出分辨率的情況下選擇。
參考通道：
SR860的參考頻率范圍為1mhz ~ 500khz。檢測(cè)可以在參考頻率的基頻處進(jìn)行，也可以在99次諧波處進(jìn)行。幾種參考模式可用：內(nèi)部模式使用SR860的精密內(nèi)部振蕩器作為參考。外部模式鎖定到外部正弦或TTL信號(hào)。在雙模式下，鎖相檢測(cè)在內(nèi)部設(shè)定的參考頻率和外部應(yīng)用的同步信號(hào)之間的差頻，允許直接恢復(fù)雙調(diào)制信號(hào)。最后，在斬波模式下，SR860提供數(shù)字PID（比例積分導(dǎo)數(shù)）控制器信號(hào)，將SR540光學(xué)斬波器同步到鎖相器的內(nèi)部振蕩器。通過鎖相直接控制斬波器，幾乎可以消除頻率漂移。
正弦輸出：
SR860提供精確的正弦波輸出，可以設(shè)置6位頻率分辨率和幅度范圍從1 nV到2 V。SR860輸出的獨(dú)特之處在于它可以配置為單端或差分（平衡）信號(hào)?？蓪ⅰ? V的直流偏置應(yīng)用于正弦輸出。還提供了與正弦輸出同步的后面板邏輯級(jí)同步信號(hào)。
時(shí)基：
提供后面板10 MHz輸入和輸出，允許SR860鎖定到外部頻率參考（如FS725 10 MHz銣頻率標(biāo)準(zhǔn)）。另外，SR860的10 MHz輸出可用于同步幾個(gè)鎖定或其他測(cè)試設(shè)備與10 MHz時(shí)基輸入。
FFT顯示：
鎖相放大器傳統(tǒng)上是時(shí)域儀器，但有時(shí)在頻域更容易理解信號(hào)。SR860在這兩個(gè)領(lǐng)域都很拿手。FFT顯示器顯示前端輸入信號(hào)的頻譜，后混頻器信號(hào)，或經(jīng)過時(shí)間常數(shù)濾波器的信號(hào)的頻譜。使用FFT顯示器可以簡(jiǎn)化追蹤隱秘噪聲源的過程，否則這些噪聲源會(huì)在傳統(tǒng)鎖相放大器的“單數(shù)字”輸出中丟失。
觸屏顯示器:
SR860前面板的中心是一個(gè)640 × 480的全彩觸摸屏，可以設(shè)置為顯示多達(dá)4個(gè)通道的數(shù)據(jù)。（當(dāng)需要在暗室時(shí)，LCD屏幕可以從前面板或遠(yuǎn)程接口關(guān)閉。）每個(gè)數(shù)據(jù)通道可以配置顯示X， Y， R， Θ， Aux In (1-4), Aux Out (1-2)， X噪聲，Y噪聲，正弦幅度，正弦輸出DC電平，參考相位或參考頻率。屏幕可以設(shè)置為顯示數(shù)據(jù)通道的大數(shù)字，很容易從整個(gè)房間看到，或者作為一個(gè)“條形圖”顯示每個(gè)通道的完整歷史，可選擇的時(shí)間尺度從0.5 s/div到2天/div。即使不顯示測(cè)量值，SR860也始終保存所有測(cè)量值，確保沒有數(shù)據(jù)丟失。觸摸屏還不斷顯示鍵鎖定設(shè)置參數(shù)，如相位，參考頻率和正弦振幅。后面板的HDMI接口允許在任何HDMI顯示器或電視上觀看LCD屏幕。
需要強(qiáng)調(diào)的是，盡管觸摸屏顯示對(duì)顯示數(shù)據(jù)很有用，但沒有必要使用觸摸屏來控制SR860上的常用儀表功能。所有常用的控制：時(shí)間常數(shù)、參考頻率、正弦振幅和偏置、輸入配置等，都可以通過專用的前面板旋鈕或按鈕進(jìn)行控制。不經(jīng)常訪問的配置設(shè)置，如TCP/IP設(shè)置和其他通信設(shè)置，通過觸摸屏上顯示的菜單進(jìn)行訪問。
電腦連接:
SR860標(biāo)準(zhǔn)配備幾乎所有可以想象的遠(yuǎn)程接口。當(dāng)然提供了GPIB （IEEE488.2）和RS-232，以及USB（測(cè)試和測(cè)量類）和以太網(wǎng)（VXI-11和telnet）。SR860擁有自己的web服務(wù)器，只需一個(gè)瀏覽器就可以遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制儀器。
前面板USB接口允許數(shù)據(jù)和屏幕截圖到USB閃存驅(qū)動(dòng)器。數(shù)據(jù)可以保存為逗號(hào)分隔的文件或MATLAB兼容的。mat文件。將屏幕截圖和數(shù)據(jù)合并到報(bào)告或電子表格中從未如此簡(jiǎn)單。
信號(hào)通道:
電壓輸入： 單端 (A) 或差分 (AB)
靈敏度/輸出量表 ：1 nV 至 1 V（電壓輸入）、1 fA 至 1 μA（電流輸入）
電壓輸入范圍 ：10 mV 至 1 V（峰值）
電流輸入范圍： 1 μA 或 10 nA（峰值）
過載前的最大輸入： 1 V（峰值）或 1 μA（峰值）
輸入阻抗:
電壓輸入： 10 MΩ + 25 pF，交流 (>1 Hz) 或直流耦合
電流輸入 ：1 kΩ 或 100 Ω 到虛擬接地
獲得準(zhǔn)確度 ：±1 %（
噪音 ：1 kHz 時(shí)為 2.5 nV/√Hz（10 mV 輸入范圍，典型值）
諧波失真： -80 dB (100 kHz)
CMRR： 1 kHz 時(shí)為 90 dB（直流耦合，10 mV 至 100 mV 輸入范圍）
動(dòng)態(tài)儲(chǔ)備： 120 分貝（典型值）

審核編輯 黃宇