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ANALOG/MIXED SIGNAL
LOCK-IN AMPLIFIER
31 - ELETTRONICA OGGI 448 - SETTEMBRE 2015
che offre 80 dB nella banda ad alta frequenza fra 25 kHz e 200
MHz. A questi strumenti si è aggiunto da poco il nuovo modello
SR124, definito come Analog Lock-In Amplifier, perché partico-
larmente indicato per effettuare misure negli ambienti applicativi
tipicamente analogici, dove spesso convivono molti segnali ca-
sualmente sovrapposti. Per questo tipo di misure, infatti, occor-
re spesso ricorrere a un set di strumenti con prestazioni mirate
tutt’altro che semplice da configurare. Caratteristica peculiare di
SR124 è il bassissimo rumore che previene qualsiasi accenno
di accoppiamenti elettromagnetici fra gli ingressi. La banda di
misura va da 0,2 Hz fino a 200 kHz ma lo strumento è configurato
per osservare simultaneamente anche le componenti armoniche
a frequenza doppia e tripla di quella d’interesse, grazie al selet-
tore di frequenza che permette di spazzolare sull’intera banda
senza pericolo di ricevere né emettere interferenze spurie.
L’architettura “clock-stopping”, già introdotta dall’azienda nei pre-
cedenti strumenti, fa inmodo di limitare ogni attività delle logiche
digitali durante i momenti di acquisizione, al fine di non creare
con i segnali di temporizzazione delle interferenze che potrebbe-
ro alterare le misure.
In questi momenti, l’intera elettronica di comando viene “con-
gelata” senza alcun refresh, fino a che la misura in aggancio di
frequenza non è ultimata e anche se si protrae per dei minuti o
persino per delle ore lo strumento cerca di darle tutta la priorità
possibile per conseguire la massima fedeltà e la miglior accu-
ratezza. Sull’ingresso in tensione di tipo singolo/differenziale si
trovano uno stadio FET con rumore confinato entro 2,5 nV/√Hz
e sensibilità che va da 100 nV fino a 500 mV, mentre sull’ingres-
so in corrente il preamplificatore ha un guadagno regolabile da
106 a 108 V/A. A bordo sono pre-impostati svariati filtri che si
possono scegliere per condizionare il segnale all’ingresso nel
modo più opportuno e grazie a essi si può migliorare la dina-
mica nominale di 60 dB fino al miglior valore di 100 dB. Infine, il
riferimento si può impostare come interno, esterno oppure Rear
VCO a seconda che si scelga un clock impostato dall’operatore
sull’apposito pannello frontale, preso da un ingresso ausiliario
collegato a una derivazione della sorgente oppure generato dal
VCO di bordo.
Lock-In Multi-Frequency
è una spin-off del Politecnico di Zurigo (ETH)
nata per realizzare strumenti di misura dotati delle più innovative
tecnologie e adatti non solo per l’uso accademico ma anche per
i laboratori industriali. È l’estrema cura sui front-end d’ingresso
analogici che caratterizza i numerosi strumenti già in distribu-
zione, come l’amplificatore lock-in UHFLI con frequenza di ag-
gancio, che si spinge fino a 600 MHz e 100 dB di dinamica, il
Phase-loched Loop HF2PLL duale da 50 MHz, lo spettroscopio
d’impedenza HF2IS con banda da 0,7 µHz a 50 MHz dotato di
DSP a 128 bit e, inoltre, il preamplificatore HF2 nelle due opzio-
ni Shunt e Feedback con banda dalla continua fino a 50 o 100
MHz. Il prodotto di punta è però l’amplificatore lock-in HF2LI,
recentemente aggiornato con nuove importanti funzionalità. Lo
strumento è duale perché composto da due amplificatori lock-in
integrati ciascuno insieme al proprio motore di calcolo DSP con
precisione di 128 bit e al proprio generatore di riferimento. Per
entrambi la banda va da 0,7 µHz a 50 MHz ed entrambi ospitano
uno stadio di conversioneA/D con risoluzione di 14 bit e velocità
di 210 MS/s mentre il rumore è confinato a 5 nV/√Hz. La dinami-
ca dichiarata è di 120 dB con una sensibilità all’ingresso che va
da 1 nV a 1,5V.
Numerosi sono i moduli in opzione come per esempio HF2LI-MF
Multi-frequency, che consente allo strumento di eseguire simul-
taneamente fino a sei misure centrate su altrettante sei frequenze
di interesse indipendenti l’una dall’altra,MODAM/FMModulation
per lemisure sui segnali modulati in ampiezza o in frequenza,PLL
Dual che permette di tracciare i segnali in frequenza, PID Quad
(Proportional Integral Derivative) per lemisure su segnali custom
e, infine, RF Real-Time, che consente di scrivere in C algoritmi di
aggancio specifici ed eseguirli direttamente. Inoltre, la possibili-
tà di osservare sei frequenze può essere sfruttata per analizzare
al tempo stesso una fondamentale e cinque armoniche oppure
due fondamentali e due armoniche per ciascuna, semplicemente
impostando tali configurazioni sul pannello frontale. A bordo c’è
anche un filtro con pendenza selettiva di 6, 12, 18, 24, 30, 36, 42 e
48 dB/Oct, che consente di isolare le componenti armoniche dal-
la prima fino all’ottava mentre per la configurazione c’è l’ultima
versione 14.08 del software LabOne definito come “All-In-One”,
perché comprensivo di tutti i tool che possono servire per defi-
nire le procedure di test e per caratterizzarle attraverso la porta
USB 2.0, con velocità di 480 Mb/s oppure tramite la porta Gigabit
Ethernet. n
Fig. 3 – Offre una dinamica di 120 dB l’amplificatore lock-in duale HF2LI
che Zurich Instruments propone con banda che va da 0,7 µHz a 50MHz e
motore DSP da 128 bit a bordo