Синхронный усилитель MFLI

Описание

MFLI (Medium Frequency Lock-in) – синхронный усилитель для частотного диапазона от постоянного тока до 500 кГц/5 МГц. Для обеспечения высококачественной обработки цифрового сигнала в этом Lock-In применяются самые новые физические и цифровые технологии. Специальное ПО LabOne, разработанное Zurich Instruments, позволяет комфортно и эффективно работать с большинством задач, которые ранее были возможно только в дорогих высокочастотных синхронных усилителях.
MFLI работает с сигналами частотой от 0 до 500 кГц. Если со временем потребуется работа в более коротковолновом диапазоне – без отправки на завод-изготовитель возможно приобрести опцию MF-F5M, позволяющую расширить диапазон до 5 МГц.

Доступные для заказа опции

• MF-IA Анализатор импеданса;
• MF-MOD AM/FM модуляция;
• MF-DIG Диджитайзер (Digitizer), или система оцифровки;
• MF-MD Мульти-демодуляторы и мульти-осцилляторы;
• MF-PID Счетверённый PID/PLL (ПИД/ФАПЧ) контроллер;
• MF-F5M расширение максимальной частоты с 500 кГц до 5 МГц.

Модификация прибора возможна «в поле», так как большинство опций является программными, и только часть из них имеют дополнительные блоки, подключающиеся снаружи к стандартным разъемам.

Ключевые характеристики

• Диапазон частот – от DC до 500 кГц либо 5 МГц, в зависимости от комплектации;
• Скорость семплирования 60 MSa/s, 16 бит;
• Вводы тока и дифференциального напряжения;
• ПО LabOne в комплекте поставки: Oscilloscope, Sweeper, Spectrum Analyzer (FFT) и др.;
• Возможность мгновенного включения в работу (Plug & Play) благодаря использованию выделенного веб-сервера LabOne;
• Наличие высокоскоростных интерфейсов USB2.0 и 1 GbE;
• Возможность работа не только от сети, но и от аккумулятора;
• Широкие возможности по модернизации синхронного усилителя без его возврата на завод-изготовитель.

Преимущества

Входы и выходы сигнала: входы для дифференциального напряжения и токовводы MFLI настроены для минимизации шумов во всем рабочем диапазоне частот, а высокая дискретизация обеспечивает прекрасное соотношение «сигнал/шум». При модернизации синхронного усилителя с помощью опций MF-MD или MF-IA возможно выполнение одновременного анализа и тока, и напряжения, тем самым делая проще измерения четырёхполюсников. MFLI способен генерировать синусоидальный дифференциальный сигнал напряжением до 10 В с минимальными искажениями.
Демодуляторы и осцилляторы: Двухфазные демодуляторы и осцилляторы высокой емкости, которых может быть до 4 штук, обеспечивают высокую точность измерений, а также динамический резерв до 120 дБ. Демодулированные семплы поступают на компьютер через основной интерфейс, а также на вспомогательные выходные разъёмы с настраиваемым масштабом и смещением.
Программное обеспечение LabOne: синхронные усилители MFLI управляются с помощью ПО LabOne. Наличие интегрированного веб-сервера делает возможным использование графического интерфейса, доступного через любой браузер, и устраняет необходимость установки дополнительного ПО. Благодаря LabOne управление прибором очень удобно – любую функцию можно вызвать не более чем с двух кликов мышкой. Компьютер является центром сбора, анализа и хранения данных. Основные функции – Integrated Oscilloscope, Spectrum Analyzer, Imaging Module, Plotter, Parameter Sweeper.
Выбор API. Для комфортного внедрения в управляющую среду, применяемую конечным пользователем, имеются интерфейсы LabView, MATLAB, .NET, C и Python.

Основные функции ПО LabOne

Синхронный усилитель
Каждый демодулятор представлен в виде блок-схемы, для облегчения корректного понимания принципов работы синхронного усилителя. Функция «Обзор» (Overview) даёт возможность контроля над всеми демодуляторами с единой панели.

Осциллоскоп с использованием быстрого преобразования Фурье (БПФ, FFT)
Позволяет выполнить анализ временной и частотной зависимостей сигналов на входах, а также триггерный сигнал. Ключевые особенности:

• Несколько источников сигналов: сигналы на входах, триггерные сигналы и др.;
• Различные триггерные источники и триггерные методы;
• MF-DIG позволяет расширить память до 2.5 MSa.

Параметрический свипер
Даёт возможность выполнения автоматических измерений путем смещения параметров прибора в определенных диапазонах с возможностью настройки числа шагов и их величины (линейной или логарифмической). Важнее всего то, что без проблем автоматизируется запись частотной зависимости в виде изменений смещающего напряжения или амплитуды тестового сигнала. Имеется несколько особых программных режимов (заключающихся в подборе оптимальных параметров для конкретных измерений), позволяющих получать точные и воспроизводимые результаты с минимальными затратами времени.

• Параметры, которые могут смещаться по заданному алгоритму: частота, фазовый сдвиг, амплитуда выходного сигнала, сдвиг токов и другие;
• Анализатор частотного отклика (график Боде);
• Предустановленные программные режимы (FRA, Noise, 3-Omega и другие);
• Нормализация, автоматическая подстройка частот, усреднение и стандартизация отклонений.

Анализатор спектра с использованием быстрого преобразования Фурье (БПФ, FFT)
Анализатор использует сигнал с вывода частоты или демодулятора как входной параметр и применяет быстрое преобразование Фурьер. Ключевые параметры:

• Четыре разнообразных функциональных окна БПФ;
• Спектры амплитуды, спектральной плотности и мощности;
• Режимы БПФ: FFT(X+iY), FFT(R), FFT(ϴ), FFT(f) и FFT((dϴ/dt)/2π);
• Авторегулировка, автосканирование, компенсация фильтра.

Система визуализации
Преобразует измеренные сигналы в изображение, для упрощения понимания процессов.

• Точное определение «линии», основанное на линейном триггере и заданном промежутке времени;
• Ресемплинг заданного числа точек с использованием интерполяции или усреднения;
• Возможность хранения полученных изображений в различных форматах.

Плоттер и программный триггер
Плоттер и программный триггер отображают разнообразную анализируемую информацию, а также параметры модели в заданном временном промежутке. Различие в том, что плоттер показывает информацию непрерывно, а программный триггер захватывает и отображает отдельные диапазоны, выбираемые на основании заданных условий.

• Отображение информации в полярной либо декартовой системе координат;
• Поддержка многодорожечного (multi-trace) режима с возможностью осевого группирования для удобного масштабирования;
• Режимы отображения: положение (location), участок (area), слежение (tracking), волна (wave), пик (peak), гистограмма (histogram).

Опционально доступные улучшения для MFLI

MF-PID: счетверенный контроллер PID/PLL

• Ширина фильтра низких частот до 50 кГц;
• ПО LabOne Advisor и автоматическая регулировка;
• Фазовая развертка ±1024 π для надежной синхронизации и стабильной работы PLL.

Четыре PID-контроллера встраиваются в синхронный усилитель и получают всю поступающую информацию, а также предоставляют обратную связь в виде амплитуды сигналов, фазовых сдвигов, или через вспомогательные разъемы. LabOne PID Advisor и функция автоматической настройки обеспечивают быстрое и точное достижение рабочих параметров. Анализ данных синхронизации с использованием модулей Spectrum Analyzer, Software Trigger и Scope для прямого сравнения с результатами, полученными с помощью функции преобразования моделей DUT и шаговым откликом, как показано на рисунке ниже.

MF-MOD: AM/FM модуляция

• AM и FM модуляция/демодуляция;
• Работа с одним боковым лепестком;
• Носители на повышенных гармониках, а также боковые лепестки высоких порядков.

Возможно измерение до двух фазовых когерентных линейных суперпозиций на двух частотах колебаний. Параметры фильтров для каждой частотной компоненты могут быть настроены независимо.
MF-F5M: расширение диапазона частот до 5 МГц

Увеличивает максимальную частоту синхронного усилителя с 500 кГц до 5МГц. Совместимо со всеми остальными опциями и не требует отправки на завод.
MF-MD: мульти-демодуляторы и мульти-осцилляторы

• Четыре демодулятора вместо одного;
• Четыре осциллятора вместо одного;
• Два внутренних референсных PLL вместо одного.

Приобретение данной опции позволяет увеличить количество демодуляторов и осцилляторов с одного до четырех, что дает возможность выполнять анализ электрических сигналов сразу на нескольких разных частотах. При этом параметры каждого демодулятора (ввод, настройки фильтра, скорость семплирования) регулируются независимо друг от друга.
MFIA: Анализатор импеданса и высокоточный LCR метр

• Базовая точность – 0.05%;
• Диапазон сопротивления - от 1мОм до 1 ТОм; частоты - от 10 мГц до 5 МГц;
• Для точных измерений к комплекту ПО LabOne добавляются программы Compensation Advisor и Confidence Indicator.

MFIA (Medium Frequency Impedance Analyzer) устанавливает новый стандарт среди анализаторов импеданса и LCR-метров в частотном диапазоне от DC до 500 кГц/5 МГц. MFIA имеет малый температурный дрейф и отличную повторяемость измерений. ПО LabOne (программы Compensation Advisor и Confidence Indicator), входящее в комплект поставки, позволит даже неопытному пользователю прибора выполнить все измерения верно благодаря контролю и подсказкам на каждом этапе в процессе исследования.
MF-DIG: Диджитайзер (Digitizer), или система оцифровки

• Объем памяти для каждого канала - 2.5 MSa;• Режим высокого разрешения HD24;
• Сегментированная память;
• Осциллограф двойной развёртки с использованием быстрого преобразования Фурье.

Использование данной опции позволяет отображать на экране дифференциальное напряжение и входной ток сигнала, даёт возможность непрерывного стриминга, а также междоменного триггеринга и сегментированной памяти.

Спецификация

Общие параметры Размеры 28.3 × 23.2 × 10.2 см Вес 3.8 кг Питание AC: 100 – 240 В DC: 12 В, 2 A Высокочастотные вводы сигнала Диапазон частот DC – 500 кГц DC – 5 МГц (с опцией MF-F5M Сопротивление на входе 50 Ом или 10 МОм || 27 пФ Шум по напряжению на входе 2.5 нВ/√Гц (> 1 кГц) Шум по току на входе 20 фА/√Гц (> 100 Гц) Входной сигнал (по напряжению) от 1 мВ до 3 В (8 шагов) Динамический резерв до 120 дБ Чувствительность по диапазону на входе от 1 нВ до 3 В АЦП 16 бит, 60 MSa/s Высокочастотные выводы сигнала Диапазон частот DC – 500 кГц DC – 5 МГц (с опцией MF-F5M) Диапазоны напряжений на выходе ± 10 мВ, 100 мВ, 1 В, 10 В ЦАП 16 бит, 60 MSa/s Демодуляторы и референс Кол-во демодуляторов 1 двухфазный (4 с опцией MF-MD) Кол-во осцилляторов 1 (4 опцией с MF-MD) Выходной диапазон 1 GbE: до 200 kSa/s Вспомогательные выходы: 612 kSa/s Постоянная времени От 336 нс до 83 с Диапазон измерений От 276 мкГц до 206 кГц Спад фильтра (дБ/Окт) 6, 12, 18, 24, 30, 36, 42, 48 Референсное разрешение по частоте 1 мкГц Референсное разрешение по фазе 1.0·10-5° (10 микроградусов) Прочее Вспомогательные выходы 4 канала, ± 10 В, 18 бит, 612 kSa/s, смещение (Offset), масштабирование (Scaling) Вспомогательные входы 2 канала, ±10 В, 16 бит, 15 MSa/s; сигнал можно добавить к основному выходу Возможности подключения (интерфейсы) USB 2.0, LAN 1 GbE Частота 10 МГц, ввод и вывод Цифровая система ввода-вывода 4x8 бит, универсальная (ввод/вывод)