Аналоговый синхронный усилитель SpectraLIA
SpectraLIA – это двухканальный однофазный аналоговый синхронный усилитель (lock-in amplifier), который совместно с модулятором оптического излучения может измерять периодические полезные сигналы с заранее известной частотой на фоне очень сильных помех, величина которых может превосходить в десятки и сотни раз амплитуду полезного сигнала. Применение синхронного усилителя позволяет значительно улучшить отношение сигнал/шум при регистрации экстремально низких сигналов. Например, для регистрации сигналов с одно-элементных инфракрасных детекторов, имеющих, как правило, низкую чувствительность и малую величину выходного сигнала.
Описание синхронного усилителя SpectraLIA
Lock-in amplifier SpectraLIA
Двухканальный синхронный усилитель SpectraLIA позволяет производить независимые настройки параметров регистрации сигналов от двух различных одноканальных детекторов, одновременно установленных на выходных портах спектральных приборов производства ООО «СОЛ инструментс».
SpectraLIA использует фазо-чувствительный метод детектирования для отделения сигнала от источников шума. Обнаружение достигается за счет использования опорного сигнала на определенной частоте и сравнения его с детектируемым сигналом как функции умножения: если опорные и сигнальные частоты не являются идентичными, выходной сигнал равен нулю. Фазочувствительный детектор (PSD) выполняет умножение опорного и детектируемого сигналов, сводя шум к нулю и выделяя частоту сигнала. Выходной сигнал проходит через фильтр нижних частот, который удаляет сигналы переменного тока, оставляя сигнал постоянного тока, пропорциональный начальной амплитуде сигнала.
SpectraLIA состоит из двух независимых идентичных синхронных усилителей и одного оптического модулятора, который формирует опорный сигнал для управления обоими синхронными усилителями. Модулятор однозначно устанавливается непосредственно на входную щель спектральных приборов производства ООО «СОЛ инструментс» и не требует дополнительной настройки.
Опционально двухканальный усилитель SpectraLIA может поставляться с дополнительным малошумящим источником питания детекторов других производителей.
Блок-схема усилителя SpectraLIA
SpectraLIA включает в себя:
Сигнальный усилитель
Фазочувствительный детектор
Фильтр нижних частот
Усилитель постоянного тока
Модулятор
- Контроллер модулятора
Определения компонент усилителя SpectraLIA
Сигнальный усилитель — это усилитель напряжения переменного тока, который включает инструментальный дифференциальный усилитель с низким уровнем шума, прецизионный усилитель с переключаемым усилением для обеспечения широкого диапазона уровней входного сигнала, и полосовой фильтр. Полосовой фильтр отсекает сигналы с частотами ниже 150 Гц, включая основную и двойную частоту сетевого напряжения, а также сигналы с частотами выше 1200 Гц для уменьшения шума в измеряемом сигнале. Коэффициент усиления 1, 10, 100 и 1000 задается вручную с помощью четырехпозиционного переключателя.
Фазочувствительный детектор — это схема умножения: выходным сигналом фазочувствительного детектора является сигнал, равный произведению напряжений детектируемого и опорного сигналов Vsignal * Vreference.
Фильтр нижних частот — это активный фильтр нижних частот высокого порядка с переключаемой постоянной времени: 10, 50, 100, 500 и 1000 мс, задаваемой вручную с помощью пятипозиционного переключателя.
Усилитель постоянного тока представляет собой низкочастотный усилитель с переключаемым усилением с полосой от 0 до 10 кГц. Коэффициент усиления 1, 2, 4, 8 задаётся вручную с помощью четырехпозиционного переключателя.
Модулятор предназначен для периодического прерывания (модуляции) оптического сигнала на входе спектрального прибора. Контроллер модулятора задает частоту модуляции и поддерживает ее с высокой точностью, используя оптический датчик. Контроллер модулятора также генерирует опорный сигнал для обоих синхронных усилителей.
Спецификация двухканального синхронного усилителя SpectraLIA
| Сигнальный канал | |
| Входной сигнал: | напряжение переменного тока |
| Входной импеданс: | 100 кОм + 30 пФ |
| Диапазон входных сигналов: | от 0.5 мкв до 1 В |
| Шум: | 4 нВ/√Гц на частоте 500 Гц (тип) |
| Коэффициент усиления (cигнальный усилитель): | 1, 10, 100, 1000 |
| Коэффициент усиления (усилитель постоянного тока): | 1, 2, 4, 8 |
| Демодулятор и выходной сигнал | |
| Температурный дрейф: | 50 ppm/°C |
| Постоянная времени: | 10, 50, 100, 500, 1000 мс |
| Динамический диапазон: | > 80 dB (тип) |
| Отношение сигнал / шум: | > 60 dB (тип) |
| Точность измерения: | < 0.1% (150-1000 Гц) |
| Максимальное выходное напряжение / ток: | 10 В / 10 мА |
Сигнальный канал
- Входной сигнал: напряжение переменного тока
- Входной импеданс: 100 кОм + 30 пФ
- Диапазон входных сигналов: от 0.5 мкв до 1 В
- Шум: 4 нВ/√Гц на частоте 500 Гц (тип)
Коэффициент усиления (сигнальный усилитель): 1, 10, 100, 1000
- Коэффициент усиления (усилитель постоянного тока): 1, 2, 4, 8
Демодулятор и выходной сигнал
- Температурный дрейф: 50 ppm/°C
- Постоянная времени: 10, 50, 100, 500, 1000 мс
- Динамический диапазон: более 80 dB (тип)
- Отношение сигнал/шум: более 60 dB (тип)
- Точность измерения: менее 0.1% (150-1000 Гц)
- Максимальное выходное напряжение / ток: 10 В / 10 мА
| Модулятор | |
| Диаметр диска: | 120 мм |
| Световая апертура: | 9 мм |
| Диапазон задаваемых частот: | 150-1400 Гц |
| Двигатель: | двигатель постоянного тока с оптическим датчиком в обратной связи |
| Крепление: | устанавливается непосредственно на входную щель спектральных приборов производства ООО «СОЛ инструментс» |
| Общие характеристики | |
| Входной и выходной разъёмы: | BNC |
| Напряжение питания: | от (100 ± 10) В до (220 ± 23) В, 50/60 Гц |
| Потребляемая мощность: | не более 10 Вт |
| Дополнительный малошумящий источник питания детекторов | |
| Выходное напряжение: | ± 15 В |
| Выходной ток: | ± 100 мА макс. |
| Стабильность выходного напряжения: | 0.05 % (сеть и нагрузка) |
| Пульсации выходного напряжения: | 0.5 мВ размах макс. |
| Выходной разъём: | 9-pin DB-Socket connector |
Модулятор
- Диаметр диска: 120 мм
- Световая апертура: 9 мм
- Диапазон задаваемых частот: 150-1400 Гц
- Двигатель: двигатель постоянного тока с оптическим датчиком в обратной связи
- Крепление: устанавливается непосредственно на входную щель спектральных приборов производства ООО «СОЛ инструментс»
Общие характеристики
- Входной и выходной разъёмы: BNC
- Напряжение питания: от (100 ± 10) В до (220 ± 23) В, 50/60 Гц
- Потребляемая мощность: не более 10 Вт
Дополнительный малошумящий источник питания детекторов
- Выходное напряжение: ±15 В
- Выходной ток: ±100 мА макс.
- Стабильность выходного напряжения: 0.05 % (сеть и нагрузка)
- Пульсации выходного напряжения: 0.5 мВ размах макс.
- Выходной разъём: 9-pin DB-Socket connector
Пример подключения оборудования для регистрации спектров
Модулятор установлен на входную щель
Конденсор F#-matcher с фильтровым колесом
Консультация и техподдержка
Если у вас есть вопросы касающиеся двухканального синхронного усилителя SpectraLIA, одноэлементных детекторов, или другой электроники производства СОЛ инструментс, не сомневайтесь и свяжитесь с нами!