跳转到主要内容
Search

锁相环

锁相环 (PLL) 是闭环负反馈控制系统,它能够将两个周期性信号的相位保持在确定的相位关系中。因此,锁相环用途非常广泛,包括用于测量和跟踪信号频率、提取原始信号的给定频率分量并在同时消除噪声和杂散分量,或者基于输入信号合成新信号。

此外,锁相环可向外部系统提供反馈,以在传递函数的某些点(例如共振时)提供驱动,或者通过跟踪拍频来实现两个外部振荡器的同步,后者在光学锁相环中较为常见。由于用途多样,锁相环广泛应用于物理和工程领域,例如扫描探针显微镜MEMS、NEMS 与谐振器电子工程光学与光子学

锁相环在锁相放大器中的应用

瑞士苏黎世仪器的所有 PLL 都基于同样的原理,即以多个数控振荡器作为信号源,在 FPGA 上进行数字信号处理。PLL 的鉴相器就是锁相放大器的双相解调器,其带有一个低通滤波器,可以滤除各种不必要的频谱分量。

PID 控制器提供纯净的信号可提高锁相环的稳定性。瑞士苏黎世仪器的 锁相环是锁相放大器的升级选件,可以与其他内置功能(如反馈控制器、解调器以及数据采集和分析工具)并行运行。单台仪器既可以实现基本的锁相环配置,也可以实现更复杂的测量和控制方案。要更详细了解锁相放大器和相位检测,请查看此白皮书

PLL functionality based on digital signal processing on an FPGA

500 kHz/5 MHz 锁相放大器可配置4 个锁相环

50 MHz 锁相放大器可配置2 个锁相环

600 MHz 锁相放大器可配置4 个锁相环

  • 50 kHz 最大闭环带宽
  • 4 个 PID 控制器
  • 相位展开,自动调谐
50 MHz Phase-Locked Loop
  • 50 kHz 最大闭环带宽
  • 2 个 PID 控制器
  • 额外控制器作为单独选件
  • 300 kHz 最大闭环带宽
  • 4 个 PID 控制器
  • 相位展开,自动调谐

LabOne 仪器控制软件

瑞士苏黎世仪器的所有锁相放大器都配备了 LabOne® 工具集。借助该工具集,用户可以通过参数扫描工具、示波器和许多其他数据采集工具对其系统进行全面表征。例如,为了发现与正态分布的偏差,可以将 PID 误差形象显示为直方图,如存在偏差,可能表明设置中的某些部分没有按预期工作。此外,使用频率调制方法,还可以在实际实验条件下测量锁相环的带宽,如右图所示。

The PLL advisor in the LabOne software

选择 Zurich Instruments 的优势

  • 在锁相放大器中集成全数字锁相环,可在单台仪器内直接实现相位检测、闭环控制和信号生成,从而降低实验设置的整体复杂性。
  • PID Advisor 可以对设置进行建模,并计算出合理的启动参数。
  • LabOne 工具集涵盖示波器、频谱分析仪、扫描工具和绘图工具等一系列工具,有助于对锁相质量进行综合分析和监控。
  • 相位展开功能支持锁相环的“捕获范围”从典型的 ±π 扩展到 ±1024π,并确保稳健运行。

视频

PID/PLL 升级选件

PID/PLL Upgrade options

传感器表征与控制

Zurich Instruments Webinar - Sensor Characterization and Control

增强 SPM 应

Boost your SPM Applications

Application Notes

Zurich Instruments

Optomechanical mass sensing

Zurich Instruments

Control of MEMS Coriolis Vibratory Gyroscopes

Zurich Instruments

Parametric feedback cooling

Zurich Instruments

Interferometer Stabilization with Linear Phase Control Made Easy

Park Systems, Zurich Instruments

Stabilizing the piezoresponse for accurate and crosstalk-free ferroelectric domain characterization via dual frequency resonance tracking

Publications

Chien, M., Brameshuber, M., Rossboth, B., Schütz, G. & Schmid, S.

Single-molecule optical absorption imaging by nanomechanical photothermal sensing

PNAS 115, 11150-11155 (2018)

Sarrafan, A., Azimi, S., Golnaraghi, F. & Bahreyni, B.

A nonlinear rate microsensor utilising internal resonance

Sci. Rep. 9, 8648 (2019)

Martin-Jimenez, D. et al.

Bond-level imaging of organic molecules using Q-controlled amplitude modulation atomic force microscopy

Appl. Phys. Lett. 117, 131601 (2020)

联系我们