半个多世纪以来，锁相放大器一直是在有噪声的情况下测量小 AC 信号的首选仪器。早期的仪器设计有模拟电子设备、多单元机械开关、指针指示器等，测量通常使用图表记录仪进行监控。基于微处理器的设计出现在 1980 年代，到 1990 年代初，甚至锁相的模拟解调器也被高分辨率 ADC 和数字信号处理器 （DSP） 所取代。远程计算机控制、数字读数和用户友好的前面板都实现了。

现代 DSP 锁相放大器在稳定性、动态储备和灵活性方面的能力是革命性的，使其成为多个领域研究人员和工程师的中流砥柱。但在前进的过程中，留下了一些东西。对于核心用户群体，特别是包括低温研究人员，新仪器成为高频干扰的潜在来源。这最好地反映在一种工具——PAR124A——在停产几十年后仍然被许多研究人员积极使用。

返回模拟

SRS 认识到一种尺寸不必适合所有尺寸，因此自豪地推出了 SR2124 双相模拟锁相放大器。SR2124 受到上一代锁相器件的启发，但利用当今的低噪声模拟元件和设计方法，是低噪声、高性能模拟仪器的杰作。

建筑

SR2124 设计遵循两个基本主题。首先，信号路径完全由低噪声模拟电子器件构建：最好的 JFET、晶体管、运算放大器和分立元件。其次，配置控制由微控制器管理，其系统时钟仅在更改增益或滤波器设置所需的短暂时刻振荡。这种“时钟停止”架构由 SRS 在 SR560 电压前置放大器中首次引入，消除了与机械面板控制相关的不便和可靠性问题，并使这些锁相的完全远程操作成为可能。

不要被数字显示器所欺骗 — SR2124 在运行期间确实会停止所有数字时钟。数字显示显示精度设置信息，例如输入滤波器频率、解调器相移和源输出幅度。驱动电子设备是完全静态的，没有“扫描”或刷新以产生最轻微的干扰。

每当微控制器激活时，“CPU Activity” 指示灯就会亮起，清楚地显示数字时钟何时正在运行。这是在响应前面板按钮按下或远程计算机命令时发生的。

当它真的重要时 - 保持沉默！

有时，您需要确信您的实验不会受到干扰：您已经将样品冷却到几毫开尔文，所有线路仍然完好无损，并且您全年建造的最好的设备已准备好进行测量。前面板上的锁定拨动开关可以设置为 “LOCKED OUT”，即使您按下其他按钮或旋钮，也会强制数字时钟保持关闭状态。锁相的模拟配置保持稳定，让您运行几分钟、几小时、几天——只要您需要。

低噪声输入放大器

SR2124 具有电压和电流输入。电压输入是单端/差分 FET 前置放大器，具有 2.5 nV/√Hz 的超低输入噪声。输入阻抗为 10 MΩ，最小满量程输入电压灵敏度为 100 nV。电流输入前置放大器具有 10 的可选增益6和 108V/A.提供交流和直流耦合，仪器可以在接地或浮动模式下运行。

SRS 还生产各种远程前置放大器，包括 SR550（FET 输入）、SR551（Hi-Z 输入）、SR552（BJT 输入）和 SR554（变压器输入），它们都可以直接从锁相装置的后面板前置放大器电源端口供电。这些前置放大器具有独特的特性，针对各种实验条件进行了优化。与 SR2124 配合使用时，它们通常可以显著改善您的测量。

输入过滤器

SR2124 提供了多种滤波器类型，用于在信号到达相敏检测器之前对其进行预处理。可以选择平坦（无滤波）、带通、高通、低通和陷波滤波，滤波器的 Q 因子可以设置在 1 到 100 之间。

在带通模式下，可调谐窄带放大器抑制通带之外的信号，提供高达 60 dB 的额外动态储备。

高通和低通滤波器允许您限制呈现给锁相放大器的频率频带，并抑制通带之外的频率。这些滤波器的滚降为每倍频程 –12 dB。

在陷波模式下，使用可调谐带阻滤波器，在特定频率下提供高达 80 dB 的衰减。

动态储备

在给定的满量程输入灵敏度下，锁相放大器的动态储备是最大干扰信号与满量程输入电压的比值。最大干扰信号定义为在锁相无法以指定精度测量信号之前，可以在任何频率下施加到输入端的最大信号的幅度。

SR2124 具有高达 60 dB 的动态储备，具体取决于灵敏度设置和储备模式。启用输入带通滤波器可以额外增加 20 至 60 dB 的动态保留，使可实现的最大动态保留为 100 dB。

输出时间常数

锁相提供两级输出低通滤波。可以选择长至 300 秒的时间常数以实现最大降噪，也可以选择短至 1 毫秒的时间常数。可选择每倍频程滚降 –6 dB 或 –12 dB。Minimum time constant 设置旁路了 output filter，输出信号带宽仅由内部杂散电容决定。

抵消

偏移功能使得在存在满量程信号的情况下评估微小变化变得容易。您可以在满量程的 ±1000 % （10×） 之间手动调整偏移，也可以使用自动偏移功能，只需按一下按钮即可将偏移设置为等于信号值。调整偏移后，您可以通过降低灵敏度设置来增加增益（最高 10×）。

汽车功能

方便的自动功能允许您快速配置锁相装置的最佳设置。按下 Gain（增益）、Phase（相位）或 Offset（偏移）按钮将启动微控制器，然后微控制器会调整仪器以获得最佳灵敏度（Gain）、相移以最大化信号（Phase）或将输出归零（Offset）。【Ref Range】按钮可以打开和关闭频率自动调整功能，这允许乐器在振荡器解锁时自动设置适当的参考范围。

参考频道

SR2124 有三种参考模式：内部、外部和后置 VCO。在所有模式下，频率范围首先在前面板的参考部分选择 - 手动或通过自动参考范围功能。

在外部参考模式下，仪器锁定到幅度至少为 100 mVpp 的外部信号。参考振荡器将锁相到外部参考输入的正过零点。支持在 f、2f（二次谐波）或 3f（三次谐波）处锁定。

在内部模式下运行，参考频率从前面板设置，精度为 ±0.1 %。除了内部和外部参考模式外，SR2124 还具有内置压控振荡器 （VCO），可以作为锁相的参考。后面板VCO 输入接受 0 至 +10 VDC 信号，该信号对应于前面板上设置的范围内的最低和最高频率。这一方便的功能允许您锁定到可变或扫描控制电压。

同步参考输出信号始终存在于前面板 Ref Out BNC 连接器上。正弦波形和方波均可选择，输出幅度可设置在 100 nV 至 10 V 之间。该参考也可在后面板上找到。四个 0°、90°、180° 和 270° 的相移 1 Vrms 输出可用于各种应用。

直流偏置

通过打开“直流偏置”，可以将独立于交流参考幅度的双极直流偏置电压添加到参考输出中。在进行差分电导和相关传输测量时，此功能特别有用，因为必须在一系列不同的偏置值下测量实验的小信号交流响应。偏置值可以设置为参考振幅的 ±1000×，具体取决于振幅。

相位控制

SR2124 是一款双相锁相放大器，具有 X 和 Y 显示。参考的相位通常需要调整。手动将相位归零很容易——按下相位按钮并转动大旋钮，直到信号归零，然后将相位偏移 90°。或者，只需按下自动相位按钮。相位分辨率为 0.01°，中频相位精度为 ±1°。

交流电压表模式

对于大多数应用，用户通常会在 Lock-In 模式下运行，但可以将模式更改为 AC Volt，从而允许锁相作为宽带或频率选择性 AC 电压表运行。在此模式下，无需参考信号即可快速测量 AC 信号的平均绝对值。

计算机控制

对于那些需要计算机控制锁相放大器的人，后面板上有一个 RS-232 接口。仪器的所有功能都可以通过界面进行设置或读取。向仪器发送命令时，微控制器将被激活，并且可能会出现数字噪声。在此期间，前面板的远程活动 LED 会提醒您正在进行通信。

对于具有完全电气隔离的远程接口，有一个后面板光纤接口。当连接到 SX199 远程计算机接口单元时，这提供了通过 GPIB （IEEE-488.2）、以太网和 RS-232 控制锁相的路径。