赛恩科学OE2031锁相放大器扫描显微镜 AFM

OE2031锁相放大器

10MHz数字锁相放大器

DC至10MHz测量范围

时间常数30ns至4ks

噪声低至3nV/√Hz

多谐波同时测量

动态储备高至120dB

示波器、频谱分析仪

PID自动控制

AM解调模式

    扫描显微镜        AFM、STM、SPM

        材料科学            载流子迁移率、载流子密度、霍尔效应、超声材料

        输运测量            电导测量，阻抗测量

        噪声表征            噪声密度，互相关测量

        光学实验            光谱分析、光谱测量、THz测量、TDLAS

        传感器测量        陀螺仪、光电传感器、谐振器、加速度计

        磁性传感            SQUIDs, NV色心, 原子磁强计，VSM

        生物医疗            微流控

输入信号通道

         锁相放大器OE2031中所采用的低噪声模拟前端放大器能够有效地处理单端信号或者差分信号，其等效输入噪声为3nV/√Hz@1MHz。本通道的输入阻抗50Ω或10MΩ，在满量程输出时能够检测到的输入信号电平为1nV至1V。OE2031的动态范围可以达到120dB以上，其可以根据输入信号的幅度来调节内部的可编程的增益放大器以改变整个系统的动态储备。高精度的14位ADC的采样率为250MSPS，在ADC前面的抗混叠滤波器能够有效地防止信号混叠。

参考信号通道

         OE2031数字锁相放大器的参考信号可根据用户的实际情况来选择正弦波信号或者是方波信号，同时也可以利用仪器内部数字合成的参考信号。当OE2031设定为内部参考信号模式时，仪器内部的高精度振荡器和数字合成算法能够产生用于和输入信号相乘的正弦波信号，此时的内部参考信号几乎不会受到相位噪声的影响。利用数字移相技术，内部参考信号的相位能够达到0.001°的分辨率精度。本仪器的内部参考信号模式能够在1mHz至10 MHz的频率范围内正常工作。此外OE2031也能够使用外部参考信号模式，正弦波信号和TTL逻辑电平可作为外部参考信号。外部参考信号的上升沿或者下降沿会触发内部的锁相环(PLL)。基于参考信号的频率，OE2031可以对信号谐波进行检测，其所能检测到的最大谐波信号频率是基频的32767倍，但最大谐波频率不能超过仪器的最高测量频率10 MHz。

数字调制器和输出滤波器

         OE2031的核心部件是调制器。相比于模拟的信号乘法器，这款仪器内部的数字调制器能够有效地遏制直流偏移和失调所带来的潜在测量误差。同时，通过优化该数字调制器内部相干信号的乘法运算，使得其计算误差为最小，保证仪器能够精确的检测出输入的微弱信号。OE2031的时间常数可以设定在10ns至4.4ks之间。输出低通滤波器的滚降速率可设定为6、12、18、24、32、36 、42和48dB/octave。这款低通数字滤波器是利用无限脉冲响应（IIR)滤波器结构实现的，其信号处理的采样率为250 MHz。OE2031采用的数字调制方法和滤波器结构，保证其相对于模拟锁相放大器来说拥有更高的动态储备（>120dB)、精确的相位（绝对相位误差<1°)、零直流漂移和良好的正交性。此外，在输入信号的频率低于200 Hz时，OE2031可以开启同步滤波器来消除参考信号的谐波影响，保证仪器能够快速的检测出有效的低频信号。

振荡器

         锁相放大器OE2031内部振荡器能够给仪器提供低失真度(–80dBc)的参考信号。单一正弦波参考信号的频率可以从1mHz变化至10MHz，同时所产生的参考信号的频率分辨率能够达到1mHz。利用OE2031的前面板或者计算机通信，能够设定内部振荡器所产生的参考信号的频率和振幅。而当仪器选用外部参考信号模式时，内部振荡器产生的信号与外部参考信号保持相位锁定的关系。

信号发生器

         基于16位的数模转换器（DAC），OE2031能够产生频率范围在1mHz到10MHz之内的正弦波信号，其信号频率与仪器内部的振荡器有关，可以通过仪器的控制目录能够设定仪器所产生的正弦信号的幅值。OE2031的信号发生器所能产生的正弦波信号的最大幅值为1Vrms，分辨率为1uVrms。

显示功能

         OE2031选用的是5.6英寸的640×480分辨率的TFT彩色屏作为仪器的主显示屏。本款锁相放大器所能够检测到的数据，例如：信号的X值、Y值、R值、θ值，可以同时以数值、条形图显示等来显示。

人工操作

         在显示测试数据的同时，TFT液晶屏也是用来显示仪器的控制目录的。结合仪器的主屏幕周围的软键和仪器前面板上的数值键盘，用户能够有效地调整仪器的工作参数，例如：输入信号测量模式、参考方式、内部振荡器的频率、正弦信号输出幅值、以及界面显示方式等。

自动功能

         数字锁相放大器OE2031可以自动调节仪器的工作参数以获取针对不同的输入信号而需要的最优测量模式。使用仪器的控制目录中独立的不同按键，用户可以合理地调节仪器整体的增益、内部参考信号的相位、动态储备和仪器的显示比例。基于自动调节功能，仪器能够自动简易地测量出输入的待测信号。

PC软件操作

         OE2031具有RS232，USB2.0和以太网三种接口，可以设置仪器的全部功能，保证用户能够在控制计算机上有效地使用OE2031的所有测试功能，包括设定仪器的合理控制参数和读取仪器所测的数据。同时，为了使用户能更加方便的使用各种功能，本款仪器配备有对应的LabVIEW程序，可以实时读取保存所测得的数据。这使得OE2031能够简单地应用于复杂的科学实验当中。

信号通道
    电压输入模式                单端或差分输入
    满量程灵敏度                1 nV至1 V，以1-2-5的倍数顺序步进
    输入阻抗                    可配置50 Ω//5 pF或者10 MΩ//5 pF，交流或直流耦合
    共模抑制比                  >70 dB至100 Hz，>50 dB至100 kHz
    动态储备                    >120 dB

    增益精度                    标准0.2%(<1MHz)，最大 3%

    噪声性能

        999.99 kHz时            3 nV/√Hz

    输入屏蔽接地                BNC (A, B)屏蔽层可直接接地或者通过1 kΩ电阻接至浮地

参考通道
    输入
        频率范围                10 uHz至10 MHz
        参考输入                方波或正弦波
        输入阻抗                1 MΩ
        方波参考电平           

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