Stanford Research Systems SR510 и SR530 Аналоговые синхронные усилители

• Диапазон частот от 0,5 Гц до 100 кГц
• Входы тока и напряжения
• Динамический резерв до 80 дБ
• Следящие полосовые и линейные фильтры
• Внутренний опорный осциллятор
• Четыре входа АЦП, два выхода ЦАП
• Интерфейс GPIB
• Интерфейс RS-232

Описание:

Аналоговые синхронные усилители SR510 и SR530 могут измерять сигналы переменного тока размером до нановольт при наличии значительно большего уровня шума. Однофазные SR510 и двухфазные SR530 имеют малошумящие входы напряжения и тока, высокий динамический резерв, две ступени постоянных времени и внутренний осциллятор. Кроме того, оба усилителя оснащены различными функциями, которые делают их простыми и удобными в повседневном использовании.

Аналоговые синхронные усилители SR510 и SR530 сконструированы на базе прецизионного аналогового синусоидального множителя. Они используют мультиплексор (демодулятор) для преобразования входного сигнала (на опорной частоте) в DC, где он может быть отфильтрован и усилен. Многие синхронные усилители используют мультиплексоры прямоугольных сигналов, которые вводят ложные гармонические отклики. В отличие от них усилители SR510 и SR530 используют чистые синусоидальные множители, которые по своей природе не содержат нежелательных гармоник.

Усилители SR510 и SR530 имеют дифференциальные входы с уровнем входного шума 7 нВ/√Гц и входным импедансом 100 МОм. Вход может быть сконфигурирован как вход напряжения или как вход тока с коэффициентом усиления 106 В/А и входным сопротивлением 1 кОм до виртуального заземления. Полномасштабная чувствительность составляет от 500 мВ до 100 нВ.

Можно выбрать три входных предварительных фильтра. Первый - линейный режекторный фильтр, обеспечивающий 50 дБ затухания на заданной частоте. Второй фильтр также обеспечивает затухание 50 дБ на второй гармонике частоты. Третий фильтр - это полосовой фильтр, который автоматически отслеживает опорную частоту. Эти три фильтра устраняют большую часть шума в сигнале до его усиления.

Опорный вход может быть настроен на синхронизацию с синусоидальными волнами или с любым из краев импульсного сигнала. Диапазон опорных частот составляет от 0,5 Гц до 100 кГц, допускается обнаружение как основной, так и второй гармоники опорной частоты. Удобный, встроенный измеритель частоты постоянно измеряет и отображает опорную частоту с 4-значным разрешением. Опорная точка может быть сдвинута на 0,025° относительно передней панели или смещена на 90° для удобства измерения квадратурных сигналов. SR530 имеет функцию автоматического переключения фаз, которая позволяет одним нажатием клавиши быстро определить фазу сигнала относительно опорной точки.

За фазово-чувствительным детектором следуют два этапа фильтрации. Постоянные времени можно выбирать до 100 секунд для максимального снижения шума или до 1 мс (20 мкс с модификацией) для использования в сервоциклах в режиме реального времени. Две ступени фильтрации позволяют настроить крутизну спада на 6 или 12 дБ/октаву.

Динамический резерв синхронного усилителя при заданном полномасштабном входном напряжении представляет собой отношение (в дБ) наибольшего интерференционного сигнала к полному входному напряжению. Наибольший интерференционный сигнал определяется как амплитуда самого большого сигнала на любой частоте, который может быть подан на вход до того, как усилитель не сможет измерить сигнал с указанной точностью.

Синхронные усилители SR510 и SR530 имеют динамический резерв от 20 до 60 дБ, в зависимости от шкалы чувствительности. Выбор полосового фильтра добавляет еще 20 дБ динамического резерва, делая максимальный динамический резерв 80 дБ для этих усилителей.

Функции усилителей SR510 и SR530 по смещению и расширению позволяют легко просматривать небольшие изменения в большом сигнале. Выходные смещения от 0 % до 100 % от полной шкалы могут быть выбраны вручную или с помощью автоматического смещения, которое автоматически выбирает смещение, равное значению сигнала. После смещения сигнала доступно 10-кратное расширение, обеспечивающее повышенное разрешение при просмотре небольших изменений по сравнению с номинальным значением.

Прецизионные аналоговые счетчики и 4-х разрядные цифровые индикаторы входят в стандартную комплектацию обоих синхронных усилителей. На SR510 можно выбрать отображение амплитуды сигнала, смещения сигнала или измеренного шума. На SR530 первая пара дисплеев отображает компоненты сигнала в прямоугольной форме (X и Y), полярной форме (R и Θ), смещение, шум или значение выходов ЦАП задней панели. Другой цифровой дисплей на обоих синхронных усилителях может быть настроен на отображение либо фазы опорной частоты, либо самого значения опорной частоты.

Функция измерения шума усилителей SR510 и SR530 позволяет непосредственно измерять шум в сигнале на опорной частоте. Шум определяется как среднеквадратическое отклонение сигнала от среднего значения. SR510/SR530 сообщит значение шума как в полосе пропускания 1 Гц, так и в полосе пропускания 10 Гц вокруг опорной частоты.

Внутренний осциллятор с регулировкой напряжением обеспечивает как синусоидальный выход с регулируемой амплитудой, так и синхронный выход с фиксированной амплитудой. Амплитуда синусоиды может быть установлена на уровне 0,01, 0,1 или 1 В, и может иметь ток до 20 мА. Частота генератора регулируется входом напряжения на задней панели и может регулироваться в диапазоне от 1 Гц до 100 кГц. Обычно синусоидальный выход используется для возбуждения некоторых аспектов эксперимента, в то время как опорный выход обеспечивает частотную привязку к опорной частоте.

На задней панели расположены четыре АЦП и два ЦАП, которые обеспечивают гибкость при сопряжении SR510/SR530 с внешними сигналами. Эти входные/выходные порты измеряют и подают аналоговое напряжение в диапазоне ±10,24 В постоянного тока и с разрешением 2,5 мВ. АЦП оцифровывают сигналы со скоростью 1 кГц. Выход ЦАП идеально подходит для управления частотой внутреннего генератора SR510/530, управляемого напряжением. Встроенная функция соотношения позволяет усилителю вычислять отношение выхода к сигналу на одном из портов АЦП. Эта функция важна в сервоприводах для поддержания постоянного коэффициента усиления контура или в экспериментах по нормализации сигнала до уровня интенсивности.

Хотя синхронные усилители SR510 и SR530 полностью автономны и не требуют предварительного усиления, иногда может оказаться полезным внешний предусилитель. Удаленные предусилители обеспечивают усиление там, где это наиболее важно - прямо на детекторе, до того, как соотношение сигнал/шум окончательно ухудшится из-за кабельных помех и наводок. Полевой входной предусилитель SR550, биполярный входной предусилитель SR552 и трансформаторный входной предусилитель SR554 идеально подходят для использования с усилителями SR510/SR530. Эти предусилители особенно полезны при измерении чрезвычайно низких уровней сигнала.

Компьютерный интерфейс RS-232 является стандартным для SR510 и SR530. Также доступен дополнительный интерфейс GPIB. Все функции прибора можно запросить и настроить через компьютерные интерфейсы.

Модификации:

SR510 - Однофазный синхронный усилитель 

SR530 - Двухфазный синхронный усилитель 

Опции:

Опция 01 - Интерфейс GPIB

Опция 02 - Встроенный осциллятор

O510RM - опция для монтажа в стойку для SR510

O530RM - опция для монтажа в стойку для SR530

SR550 - Предусилитель напряжения (100 МОм, 3,6 нВ/√Гц)

SR552 - Предусилитель напряжения (100 кОм, 1,4 нВ/√Гц)

SR554 - Трансформаторный предусилитель (0,091 нВ/√Гц)

SR555 - Предусилитель тока (до 120 кГц, 42 фА/√Гц)

SR556 - Предусилитель тока (до 3 кГц, 5 фА/√Гц)

SR540 - Оптический прерыватель

Расширенное техническое описание