概 述
OE2031數(shù)字鎖相放大器是目前款的核心技術(shù)產(chǎn)品，是一款高性能、高性價比的測量儀器。采用FPGA+ARM平臺架構(gòu)，基于數(shù)字調(diào)制、輸出濾波器，能夠精確、快速測量出淹沒在大噪聲中的有效信號分量。而且，OE2031鎖相放大器能夠同時測量輸入信號的幅度和相位信息，在測量精度、工作頻率范圍、信噪比、動態(tài)儲備等核心參數(shù)方面，均與國際同行業(yè)的技術(shù)相媲美。同時新開發(fā)了多諧波測量、高精度FFT等功能，使得OE2031功能可以滿足多種科研及工業(yè)用途。
輸入信號通道
鎖相放大器OE2031中所采用的低噪聲模擬前端放大器能夠有效地處理差分信號或者單端信號，其等效輸入噪聲為10nV/√Hz。本通道的輸入阻抗為10M?，在滿量程輸出時能夠檢測到的輸入信號電平為1nV至1V。此外，OE2031能夠應(yīng)用于輸入電流信號的測量，其前端可變電流增益為106 或 108V/A。
參考信號通道
當(dāng)OE2031設(shè)定為內(nèi)部參考信號模式時，儀器內(nèi)部的高精度振蕩器和數(shù)字合成算法能夠產(chǎn)生用于和輸入信號相乘的正弦波信號，內(nèi)部參考信號幾乎不會受到相位噪聲的影響，相位能夠達(dá)到0.01°的分辨率精度。對于設(shè)為外部參考信號模式時，參考信號可選擇正弦波信號或者是方波信號，外部參考信號的上升沿或者下降沿會觸發(fā)內(nèi)部的鎖相環(huán)(PLL)。
顯示功能
OE2031選用的是5.6英寸的640×480分辨率的TFT彩色屏作為儀器的主顯示屏。本款鎖相放大器所能夠檢測到的數(shù)據(jù)，例如：信號的X值、Y值、R值、θ值，可以同時以數(shù)值、條形圖、XY坐標(biāo)圖、極坐標(biāo)顯示等來顯示。
多諧波同時測量
傳統(tǒng)的鎖相放大器中，同一時間只能測量基頻信號或者某個諧波信號分量。因此對于某些需要同時多個頻率分量的幅值及相位的情況，傳統(tǒng)鎖相放大器無法滿足測量要求。OE2031的數(shù)字端將FPGA與ARM技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)更高的處理帶寬及更靈活的數(shù)字架構(gòu)，數(shù)字處理精度可達(dá)到48位，可以同時進(jìn)行3通道諧波分量的測量。使得1臺OE2031相當(dāng)于3臺傳統(tǒng)鎖相放大器。
PC軟件操作
本儀器所采用的內(nèi)部RS232轉(zhuǎn)USB接口保證用戶能夠在控制計算機(jī)上有效地使用OE2031的所有測試功能，包括設(shè)定儀器的合理控制參數(shù)和讀取儀器所測的數(shù)據(jù)。本款儀器配備有對應(yīng)的免費(fèi)LabVIEW程序，這使得OE2031能夠簡單地應(yīng)用于復(fù)雜的科學(xué)實(shí)驗當(dāng)中。在LabVIEW的程序界面上，用戶能夠看到所有的控制命令和儀器反饋的響應(yīng)。
| 輸入信號通道 | |
| 電壓輸入模式 | 單端輸入或差分輸入 |
| 滿量程靈敏度 | 1nV至1 V 以1-2-5步進(jìn)遞增 |
| 電流輸入增益 | 106 或 108 V/A |
| 輸入阻抗 | |
| 電壓輸入 | 10MΩ//25pF，直流耦合或交流耦合 |
| 電流輸入 | 1kΩ至虛地端 |
| 共模抑制比 | >80 dB（在10 kHz以內(nèi)），之后以6dB/oct遞減 |
| 動態(tài)儲備 | >80dB |
| 增益精度 | 典型值為0.2%，值為1% |
| 噪聲性能 | |
| 1 kHz時 | <10nV/√Hz（電壓） |
| 0.13pA/√Hz （電流） | |
| 100 Hz時 | 0.013pA/√Hz（電流） |
| 參考信號通道 | |
| 輸入信號 | |
| 頻率范圍 | 1mHz至3MHz |
| 輸入信號類型 | TTL邏輯電平或正弦波 |
| 輸入阻抗 | 1MΩ//25pF |
| 相位 | |
| 分辨率 | 0.01° |
| 相位誤差 | <1° |
| 相對相位誤差 | <0.01° |
| 正交性 | |
| 內(nèi)部參考 | 綜合，在1kHz時<0.0001°rms |
| 外部參考 | 在1kHz時：0.005°rms（時間常數(shù)為100 ms，12 dB/oct） |
| 諧波檢測 | 2F,3F,...nF至3MHz（n<32767） |
| 采集時間 | |
| 內(nèi)部參考 | 即時獲取 |
| 外部參考 | （2個周期 + 5ms）或40ms |
| 解調(diào)器 | |
| 穩(wěn)定性 | |
| 數(shù)字輸出 | 所有設(shè)置均無零點(diǎn)漂移 |
| 顯示 | 所有設(shè)置均無零點(diǎn)漂移 |
| 模擬輸出 | 所有動態(tài)儲備設(shè)置<5ppm/℃ |
| 諧波抑制 | -90 dB |
| 時間常數(shù) | 10µs至3ks (<200Hz) |
| 10µs至30s (>200Hz) | |
| (6、12、18、24dB/oct陡降) | |
| 同步濾波器 | 低于200Hz且18、24dB/oct陡降有效 |
| 顯 示 | |
| 顯示屏 | 5.6 英寸,640×480真彩色TFT |
| 顯示類型 | 數(shù)值顯示圖、條形圖、XY坐標(biāo)和極坐標(biāo) |
| 內(nèi)部振蕩器 | |
| 頻率 | |
| 范圍 | 1mHz至3MHz |
| 精度 | 25ppm + 30µHz |
| 分辨率 | 0.1mHz |
| 失真度 | -80dBc（f<10kHz），-70dBc（f>10kHz） |
| 幅度 | 0.001Vrms至5Vrms（分辨率1mVrms） |
| 接 口 | |
| RS-232轉(zhuǎn)USB | RS-232轉(zhuǎn)USB接口控制和讀取 儀器參數(shù)及數(shù)據(jù) |
