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1、ND-201、ND-205 型锁定放大器使用说明书一、技术指标(1)工作频率范围：2Hz-100KHz(2)测量量程(满刻度灵敏度 FS)：10nv-IV主机输人：输出电压为 1V 的输入电压量程：lV，10V，100V，lmV，10mV，100mV，1V。主机加接前置放大器输入，输出电压为 1V 的输入电压量程： 10nV，1V，1OV，100mV，lmV，10mV。(3)输入阻抗：主机：200K前置：5M40Pf (4)输入短路整机噪声电压(典型值在 1KHz 时)前置+主机2nVHz(5)共模抑制比(CMRR)：前置+主机： 80dB (6)输出电压指示：数字：1.999V+1.999V
2、 模拟表：1.00V+1.00V (7)最大输出电压：10V (8)最大输出电流：5mA (9)输出阻抗：200 (10)参考信号输入电压范围（rms）:100mV-10V (11)参考模式：f、2f (12)不相干信号最大过载电平：4000FS (13)白噪声最大过载电平：400FS (14)输出直流漂移：510-4FS/H (15)输出总动态范围：130dB (16)时间常数10ms,30ms,100ms,300ms,1s,3s,10s,30s (17)电源：220V10% 50Hz (18)工作条件：环境温度：0-40环境湿度：80%KH 以上指标除特别说明外，均在 1KHz 常温下测量
3、的指标。二、使用说明 (一)面板图及说明 前面板图如图十二所示，面板开关旋钮说明。1、前置放大器“放大倍数”开关2、 “测量、短路”开关3、输入电缆插座4、 “接地”端5、 “接地、浮地”开关6、前置放大器“输出”电缆插座7、主机“输入”电缆插座8、灵敏度开关9、高通滤波器截止频率选择开关10、低通滤波器截止频率选择11、VX输出零偏调节旋钮12、VX输出电缆插座13，VY输出零偏调节旋钮14、VY输出电缆插座15、数字表、模拟表显示功能选择开关16、模拟表17、数字表18、过载指示灯19、失锁指示灯20、时间常数选择开关21、相移器 0、90、180、270，选择开关22、相移器 0-100
4、调节旋钮23、参考模式“f，2f”选择开关24、参考信号输入电缆插座25、电源开关26、电源开关指示灯(二)通电前准备 图十三 仪器电源相、中、地线接线图 1、核对实验室电源电压是否 220V，并特别注意电源的相、中、地是否按国家规定标 准接线本仪器的电源插座和电源线插头均按标准接线，接法如图十三所示。实验室电源 必须符合标准，否则会机壳带电影响人、机安全。2、前置放大器的“测量、短路”开关(2)置短路， “接地、浮地”开关(5)置“浮地” 。(三)测量操作1、开启电源开关(25)，指示灯(26)亮，电源接通，预热 5 分钟，此时，面板各开关预 置如下： 前置放大器放大倍数开关(1)置 100
5、(亮) 灵敏度开关(8)置 1000mv(亮) 高通滤波器截止频率开关(9)置 0.1Hz(亮) 低通滤波器截止频率开关(10)置最高(亮) 模拟表，数字表显示功能开关置模拟表指示 VX、数字表指示 VY、(VX、Vy)(亮) 时间常数开关置 30ms(亮) 相移开关置 0(亮) 参考模式 f、2f 置 f(亮)2、接上参考信号，参考信号由参考信号输入插座(24)输入，参考信号电平不小于 100mv(rms)，不大于 10V(rms)，宜选在 100mv-1v(rms)为宜，观察失锁指示灯，当失锁指 示灯亮或闪烁、表示锁相环失锁，指示灯熄灭，表示锁相环已锁住，参考通道已正常工 作3、调零，用起
6、子调 VY的零偏调节(13)，并观察数字表(17)，使为 0，调 VX的零偏(11)， 观察模拟表(16)，使指针为 0，若认为模拟表指示不够精确，改变显示功能，按 VY、VX键， 此键灯亮，此时，模拟表显示 VY，数字表显示 VX，再调 VX的零偏电位器，观察数字表(17)， 使指示为 O。调零调好之后，以后测量不再调节零点。4、接上待测信号源(传感器或其它弱信号源)与前置放大器的接地端(4)之间的地线， 地线宜用铜质粗软导线，并尽量短为好。5、接上待测信号源与前置放大器输入端(3)之间的电缆，电缆宜短。接上前置放大器 输出(6)和主机输入(7)之间的短电缆。6、前置放大器“测量、短路”开关
7、(2)置“测量” 。前置放大器的放大倍数“增益”键 (1)，开启电源是置100，对小信号测量，最好是用1000，因为，此前置放大器为特赶 低噪声前置放大器，尽量加大此放大倍数，对测量有好处。按此键的1000 键，指示尤亮， 此时前置放大倍数为 1000 倍。 7、按灵敏度开关(8)的灵敏度键，使灵敏度逐步提高，并注意观察数字表(17)模拟表 (16)，直到指示大于 0.200 以上为止。8、若模拟表(16)指针偏转超过满刻度，表示模拟表过载(输出电压大于 1 伏)，也表示 采用模拟表指示，灵敏度开关(8)选择的灵敏度过高，需减小灵敏度一档。若数字表(17)超量程(数字熄灭，小数点亮)，表示数字
8、表过载(输出电压大于 2 伏)， 即采用数字表指示，灵敏度开关(8)选择的灵敏度过高，需减小灵敏度一档。上述两种表头过载并不是仪器过载。本仪器有很大的输出动态贮备。本仪器的输出过 载电平为9V， 即当仪器的输出超过了 1 伏或 2 伏时(指示的表头已过载)仪器不过载， 此时可以用外接 X-Y 记录仪或外接数字表指示(由输出电缆插座()2)或(14)输出)不必改变 灵敏度，这时仪器具有很大的输出动态范围(从 0.1 伏一 9 伏)。9、模拟表、数字表“显示功能”选择开关(15)的使用。比“显示功能”开关(15)控制模拟表(16)，数字表(17)指示测量信号的不同分量，便 于读数，此开关各键功能如
9、下：按开关(15)的左边第一个键 VX、VY，此时，模拟表(16)指示 VX分量，数字表(17)指示 VY分量。按开关(15)的左边第二个键 VX，VY，此时，模拟表(16)和数字表(17)均指示 VX分量。按开关(15)的右边第二个键 VX，VY，此时，模拟表(16)指示 VY分量，数字表(17)指 示 VX分量。按开关(15)的右边第一个键 VY，VY，此时，模拟表(16)和数字表(17)均指示 VY分量。10、输出电缆插座的使用电缆插座(12)、(14)分别为被测信号电压的 VX，VY的输出电缆插座，输出阻抗为 200，可外接 x，y 记录仪或其它指示，记录仪表，这些输出端不受显示功能开
10、关(15)的 控制，能同时输出 VX，VY分量，最大输出电压为9 伏。11、直角坐标分量 VX，VY的测量在许多测量中需要测量用直角坐标分量 VX，VY表示的被测信号，本仪器能十分方便的 进行 VX，VY分量的测量，此时，可以作矢量电压表使用用直角坐标分量表示被测信号的大小，使用相移器能测量被测信号在四个象限中的分 量，调节相移器细调旋钮(22)能改变 0-100的相移量、按相移开关(21)的键，能使相 移改变 0、90、180、270，由开关(21)和旋钮(13)配合使用，可以得到 0一 360内的任意相移量，即可以使被测信号落在四个象限中的任何一个象限。相移量、 VX，VY及象限对应如下表
11、所示： 表 象限、相移量，Vx，Vy的对应表象限相移量VXVY0-901-00-190-180011-0180-270-1-00-1270-3600-1-1-013、极坐标分量 VA、的测量。 可以用直角坐标和极坐标之间的对应关系，测量直角坐标分量计算出极坐标表示的幅 值 VA，相位。有公式：XyYXAVVarctgVVV2214、被测信号电压值的测量 在许多测量中只需知道被测信号电压值的大小，对他们的相位或在第几象限不感兴趣，这 就使测量变得更加简单，从理论上讲，有下列两种方法：(1)测出 Vx，Vy值，求即得幅值 VA。22 yxVV(2)调节相移开关(12)和旋钮(22)，使 Vy=0，
12、则 VX=VA，或使 VX=0，Vy=VA，此时，是在 第一象限内进行如果不考虑象限，则有，当 VY=0，有 VA=VX；当 VX=0，有 VA=VY。 测量操作，显示功能开关(15)置 VxVy或 VY，VX，相移器开关(2”置任一个键，例如： 置 90，调节相移器 0一 100的旋钮(22)，同时观察模拟表(16)和数字表(17)的指示 值，使其中任何一表为 0，则另一表指示的值即为被测信号的幅值，对应的输出电缆插座 的输出值为被测信号的幅值。如果想要另一个电缆插座输出，只要把相移开关(21)置相对 于原来置的相移量加或减 90，若输出幅值为负值，再移相 180，即为正值。 15、信号的输
13、入，被测信号一般由前置放大器输人，只有当信号大于 10mv 时，才由 主机输入，当信号小于 10mV，虽也可以由主机输入，考虑到前置放大器为超低噪声前置放 大器，并且有高输入阻抗， “浮地”有 80db 以上的共模抑制能力，因此从前置输入优于直 接从主机输入(四)读数、计算与结果电压读数 根据数字表、模拟表或输出电缆插座的输出电压(用外接表读数或用 x-y 记录仪)Vo， 灵敏度开关键(8)置的档位 VFS，前置放大器增益键(1)置的放大倍数 K，可按下述公式求得 被测信号 VS的有效值(rms)：伏/0VKVVFS S例如：(1)前置放大器的放大倍数 K=1000，灵敏度开关键 lmV(即
14、VFS=1mV)，数字表或模拟表 指示 V0=0.9 伏。则有上式求得 VS=0.9V。(2)前置放大器的放大倍数 K=1000，灵敏度开关 100V(即 VFS=100V)，数字表指示 V0=191 伏，则 VS=191nV。(3)前置放大器放大倍数 K=100，灵敏度开关置 VFS=lmV，模拟表，数字表显示过载(数 字表小数点亮，数字熄灭)，用外接表测输出电缆插座(VX或 VY输出插座)为 56 伏。则同 样可以用上述公式求得 VS=56V。(因本仪器输出过载电压为 9 伏，输出电压小于 9 伏均 能采用此方法读数)。或减小灵敏度开关一档，使 VFS=10mV，则数字表或模拟表读数为0.
15、56 伏，同样求得 VS=56V(1)直角坐标分量 Vx，Vy的读数Vx，Vy两分量均按上述方法读数，只是上述公式中 VS为 VSX或 VSY，VO为 V0X或 VOY，其 它一切同上。(2)极坐标 VS和的读数计算。首先测出 VSX和 VSY，可以求得：输入信号的幅值22 SYSXSVVV输入信号相对于参考信号的相位：SXSY VVarctg(3)若只需测量被测信号的大小，对相位不感兴趣，则可以作为极坐标的特殊情况进行 测量。有下列两种：(a)调相移器使 VSY=0,则 VS=VSX(b)调相移器使 VSX=0,则 VS=VSY噪声测量：由于锁定放大器可以等效为以参考信号为中心频率的窄带选频
16、检测器，并且具有很高 的灵敏度，因此，用锁定放大器作为低频点频噪声测量仪器是很合适的要测某一频率的 噪声，只要把参考信号的频率调在这一频率上即可，若用一个慢扫频信号发生器作为参考 信号源，就可以测量扫频频率范围内的噪声频谱下面较详细地介绍点噪声测量框图及计 算方法。 例：测量运算放大器的噪声电压谱，测量框图如图十四所示。待测运算放大器接成反相放大器，并输入端短路，放大器的放大倍数为 R2R1，待测 放大器要严格屏蔽，为了减少电源带来的噪声和干扰，最好采用电池供电放大器输出的 噪声电压除于放大倍数为放大器的输入端的等效噪声电压。用 ND-201 测出放大器的输出端 的噪声电压值，就能求得放大器的输入端的等效噪声电压。 用信号发生器输出的正弦波(或其它周期波形)电压，作为 ND-201 的参考信号。参考信 号大小选在 100mV-10V 之间。按图十四的框
