ГлавнаяКаталогКвантовые приборы и системыЭлектроника для фотоники и квантовых исследованийСинхронные (Lock-in) усилители
Синхронные (Lock-in) усилители
Melab - цифровые синхронные усилители, 1 МГц/ 5 МГц
Диапазон частот 1 МГц/ 5 МГц. Чувствительность от 1 нВ до 3 В. Постоянная времени от 126 нс до 30 кс. Динамический диапазон ≥ 120 дБ. Режим входа по току и напряжению. 4 демодулятора. 4 ПИД-регулятора.
SSP-LIA-M1 - цифровые синхронные усилители, 1 МГц
Диапазон частот 1 МГц. Чувствительность от 1 нВ до 3 В. Постоянная времени от 126 нс до 250 с. Динамический диапазон ≥ 120 дБ. Режим входа по току и напряжению. 3 демодулятора. 3 ПИД-регулятора.
SP1022 - цифровой синхронный усилитель, 102 кГц
Диапазон частот от 1 мГц до 102 кГц. Чувствительность от 1 нВ до 1 В. Постоянная времени от 10 мкс до 3 кс. Динамический резерв > 120 дБ. Автоматическая настройка. Интерфейсы RS-232 - USB, IEEE-488
SP1022D - двухканальный синхронный усилитель, 102 кГц
Диапазон частот от 1 мГц до 102 кГц. 2 независимых входных канала и 2 генератора сигналов. Чувствительность от 1 нВ до 1 В. Постоянная времени от 10 мкс до 3 кс. Динамический резерв > 120 дБ. Автоматическая настройка. Интерфейсы USB2.0 и RS232
SP1201 - компактный цифровой синхронный усилитель, 120 кГц
Диапазон частот от 50 мГц до 120 кГц. Чувствительность от 1 нВ до 1 В. Постоянная времени от 10 мкс до 3 кс. Динамический резерв > 120 дБ. Интерфейсы RS-232 - USB, IEEE-488
SP2031 - цифровой синхронный усилитель, 3 МГц
Диапазон частот от 1 мГц до 3 МГц. Чувствительность от 1 нВ до 1 В. Постоянная времени от 10 мкс до 3 кс. Динамический резерв > 120 дБ. Автоматическая настройка. Интерфейсы RS-232, USB2.0
SP2042 - цифровой синхронный усилитель, 60 МГц
Диапазон частот от 1 мГц до 60 МГц. Чувствительность от 1 нВ до 1 В. Постоянная времени от 30 нкс до 4 кс. Динамический резерв > 120 дБ. Автоматическая настройка. Интерфейсы USB2.0, RS-232(DB-9) и 1000Mbps Enthernet. До 4 демодуляторов.
Синхронные (Lock-in) усилители используются для обнаружения и измерения очень слабых сигналов переменного тока — вплоть до нескольких нановольт. Точные измерения могут быть выполнены даже тогда, когда слабый сигнал перекрывается во много тысяч раз большими источниками шума. В синхронных усилителях используется метод, известный как демодуляция или фазочувствительное обнаружение, для выделения сигнала на определенной опорной частоте от всех других частотных составляющих. Шумовые сигналы на частотах, отличных от опорной частоты, отклоняются и не влияют на измерение. Опорный сигнал либо генерируется самим синхронным усилителем, либо подается на синхронный усилитель и эксперимент от внешнего источника. Опорный сигнал обычно представляет собой синусоиду, но может иметь и другие формы. Демодуляция с помощью чистой синусоидальной волны позволяет проводить селективные измерения на основной частоте или любой из ее гармоник.
Компания Специальные Системы. Фотоника предлагает настольные цифровые синхронные усилители в диапазоне частот от 1 мГц до 60 МГц. Чувствительность от 1 нВ до 1 В. Постоянная времени от 30 нс до 4 кс. Динамический резерв > 120 дБ. Автоматическая настройка. Интерфейсы RS-232, USB, IEEE-488, Ethernet. Одно- и двух- канальные, а также компактные.
Зачем использовать синхронные усилители?
Для того, чтобы ответить на вопрос обратимся к примеру: предположим, что сигнал представляет собой синусоиду 10 нВ на частоте 10 кГц. Ясно, что требуется некоторое усиление, чтобы поднять сигнал выше шума. Хороший малошумящий усилитель будет иметь около 5 нВ/√Гц входного шума. Если полоса пропускания усилителя составляет 100 кГц, а коэффициент усиления равен 1000, мы можем ожидать, что на выходе будет 10 мкВ сигнала (10 нВ × 1000) и 1,6 мВ широкополосного шума (5 нВ/√Гц × √100 кГц × 1000). Нам не удастся измерить выходной сигнал, если мы не выделим интересующую нас частоту.
Если мы проследим за усилителем с полосовым фильтром с добротностью (Q) = 100 (ОЧЕНЬ хороший фильтр) с центральной частотой 10 кГц, будет обнаружен любой сигнал в полосе пропускания 100 Гц (10 кГц/Q). Шум в полосе пропускания фильтра составит 50 мкВ (5 нВ/√Гц × √100 Гц × 1000), а уровень сигнала по-прежнему будет 10 мкВ. Выходной шум намного больше, чем сигнал, и точное измерение не может быть выполнено. Дальнейшее усиление не решит проблему отношения сигнал/шум.
Теперь рассмотрим усилитель, использующий фазочувствительный детектор (PSD). PSD может обнаруживать сигнал на частоте 10 кГц с полосой пропускания всего 0,01 Гц! В этом случае шум в полосе обнаружения составит 0,5 мкВ (5 нВ/√Гц × √,01 Гц × 1000), а сигнал по-прежнему будет 10 мкВ. Отношение сигнал/шум теперь равно 20, и возможно точное измерение сигнала.
Применение синхронных (Lock-in) усилителей:
- Сканирующие микроскопы - AFM, STM, SPM
- Материаловедение - подвижность носителей, плотность носителей, эффект Холла, ультразвуковые материалы
- Оптические эксперименты - спектральный анализ, спектральные измерения, ТГц измерения, TDLAS
- Измерения датчиков - гироскоп, фотоэлектрический датчик, резонатор, акселерометр
- Магнитные датчики - SQUID, NV-центры, атомный магнитометр, VSM
- Биомедицина - микрофлюидика
- Квантовые технологии - квантовое зондирование, квантовый транспорт, кубиты, квантовые вычисления
Фильтр