Amplificador Lock-in Modelo 420 analgico de fase dupla

Manual do usurio

INDICE

1. Fonte de alimentao 1.1 Advertncia 1.2 Fonte de alimentao 1.3 Alterar o seletor de tenso 1.4 Terra 1.5 Fusvel 2. Operao 3. Estagio de entrada 3.1 Acessando jumper do estagio de entrada 3.2 Viso geral sobre configuraes de jumper 3.3 nica entrada DC de terminais acoplados (configurao padro) 3.4 nica entrada AC de terminais acoplados 3.5 nica entrada de corrente no terminal 3.6 Entrada diferencial 3.7 Entrada diferencial da baixa impedncia 4. Sinal terra, caso aterramento e terra 4.1 Acessando jumpers do estagio de entrada 4.2 Sinal terra conectado ao terra da rede eltrica 4.3 Sinal terra conectado ao processo do terra eltrico via resistor de 100 4.4 Sinal terra isolado do processo e do terra eltrico 5. Seco de referencia 5.1 1F/2F mudar seleo de referencia 5.2 Controle grosso de fase 5.3 Controle fino de fase 6. Demodulador / seco de sada 7. Usando o 420 como instrumento de fase nica para realizar medidas rpidas 8. Usando o 420 como instrumento de fase nica para realizar medidas precisas 9. Usando o 420 como instrumento de fase dupla para realizar medidas precisas 10. Como realizar medidas de amplitude e fase usando um osciloscpio

1. FONTE DE ALIMENTAAO 1.1. ADVERTENCIA

Este instrumento pode ser danificado se operado com a chave seletora de tenso configurada incorretamente. Desligue e desconecte a alimentao antes de abrir a unidade. No opere o aparelho com a tampa removida, pois h tenses dentro da unidade. 1.2. FONTE DE ALIMENTAAO O aparelho aceita: 115V AC 5% em 50Hz ou 60Hz OU 220V AC 5% em 50Hz ou 60Hz A chave seletora de tenso e montada dentro da unidade. A seleo atual de tenso marcada na etiqueta localizada na parte de trs da unidade. 1.3. ALTERAR O SELETOR DE TENSAO (1) Desligue e desconecte a alimentao antes de abrir a unidade (2) Remova os 10 parafusos que prendem a tampa e em seguida retire a tampa. No desligue o terra. (3) Mude a chave seletora de tenso montada no PCB na parte traseira da unidade ao lado do transformador (caixa azul grande). As configuraes disponveis so 115V e 230V. (4) Recoloque a tampa e os 10 parafusos. (5) Atualize a etiqueta na parte traseira da unidade para indicar a posio da chave seletora de tenso. Isto e muito importante que seja feito para garantir que no haja confuses no futuro. 1.4. TERRA O instrumento deve ser aterrado atravs do cabo de energia. O instrumento e mantido em uma caixa de metal, que conectada ao terra. Nenhuma modificao deve ser feita neste mecanismo de aterramento. No entanto o sinal do terra pode ser desconectado, este procedimento e descrito na seco 4.

1.5. FUSIVL A unidade equipada com um fusvel (T) 5x20mm anti-curto de 1 ampre, incorporado ao conector de alimentao na parte traseira da unidade. Para acessar o fusvel, primeiro remova o cabo de alimentao, em seguida abra o compartimento do fusvel com uma unha. A unidade sai de fabrica com dois fusveis dentro do compartimento. O fusvel de dentro o fusvel em uso, enquanto o exterior um fusvel de reposio e pode ser usado para substituir o fusvel no interior se ele estiver queimado. 2. OPERAO Aps a garantia de que a seleo de tenso atual adequada para o fornecimento de energia, o cabo pode ser conectado parte traseira da unidade. O interruptor de alimentao (16) montado no painel frontal e faz com que o indicador de energia (15) fique aceso quando ligado. Por favor, note que o instrumento tem uma serie de circuitos dentro dele que precisam de tempo para ligar. Isto pode causar uma alta sada de energia por um curto perodo de tempo. Isto mais perceptvel se o controle constante de tempo (3) estiver configurado para um valor alto (acima de 1S). Para acelerar o processo de estabilizao gire o controle constante de tempo (3) para 1S ou abaixo. Se no houver um sinal de referencia ligado unidade em seguida o circuito de anulamento offset no opera e portanto um deslocamento pode ser visto na sada. Isso e normal e ser removido quando um sinal de referencia aplicado. E seguro aplicar sinais para a unidade enquanto o lock-in esta desligado, mas isso no recomendado para qualquer perodo de tempo. No entanto, a impedncia de entrada do sinal e de entrada de referencia com a unidade desligada pode cair produzindo uma carga indesejvel sobre as fontes destes sinais. , portanto, recomendado que o aparelho esteja ligado sempre que os sinais de entrada forem aplicados a ele. Cuidados devem ser tomados ara que o sinal de referencia no afete a sinal de entrada. O sinal de referencia comumente muitas ordens maior que o sinal a ser medido, e portanto, pode interferir no sinal de entrada. Por essa razo, se deve manter o cabeamento do sinal de entrada o mais longe possvel dos cabos do sinal de referencia. Uma seleo cuidadosa do sinal de referencia ajuda, mas ainda e possvel que o cabo do

sinal de entrada pegue sinal de referencia, se extenses significativas so colocadas em contato prximo. 3. ESTAGIO DE ENTRADA O estagio de entrada amplifica o sinal de entrada para um nvel adequado para a seo demulador. O sinal de entrada deve ser conectado ao conector BCN sinal de entrada (2). A sensibilidade de entrada definida usando o seletor de sensibilidade de entrada (1). Por favor, note que no possvel rodar diretamente a partir da configurao de 1V para a de 3V. O estagio de entrada da unidade pode operar em um numero de passagem. Por padro, a unidade e configurada de fabrica com um nico estagio de entrada, DC acoplado de forma a operar no mtodo de mais baixo rudo. Tambm e possvel operar o estagio de entrada em modo AC acoplado, de modo diferencial ou atual. Para operar o lock-in nestes modos diferentes necessrio a configurao de jumpers dentro da unidade. Isto pode ser feito da seguinte forma: 3.1. ACESSANDO JUMPERS DO ESTAGIO DE ENTRADA O estagio de entrada possui jumpers que permitem modificar o modo de operao do estagio de entrada. Para acessar os jumpers: (1). Desligue e desconecte a alimentao antes de abrir a unidade. (2). Remova os 10 parafusos que prendem a tampa e em seguida retire a tampa. No desligue o fio terra. (3). Altere as configuraes dos jumers de acordo com os diagramas nas prximas sees. No opere a unidade com a tampa removida devido s tenses de alimentao acessveis dentro da unidade. (4). Coloque a tampa e os 10 parafusos de volta na unidade . 3.2. VISAO GERAL SOBRE CONFIGURAES DE JUMPERS

Um diagrama simplificado do circuito do estagio de entrada e mostrado na FIGURA 1.Ela mostra todos os jumpers na fase de entrada.

FIGURA 1. Opes de jumpers do estagio de entrada

Um diagrama da posio dos jumpers do estagio de entrada mostrado na FIGURA 2.

FIGURA2. Posio dos jumpers do estagio de entrada

3.3. NICA ENTRADA DC DE TERMINAIS ACOPLADOS (CONFIGURAO PADRO) A configurao padro e para uma nica entrada DC de terminais acoplados. Esta e a configurao que da o melhor desempenho de rudo. Embora a entrada seja acoplada em DC, a entrada no ir saturar para os seguintes valores de offsets DC de entrada: Ganho de entrada Mximo de entrada de DC offset antes de ocorrer saturao 1V a 300V 100V a 10V 3V 10V 1V 300mV

A impedncia de entrada do lock-in neste modo 1012 1nF As configuraes de jumper para esta modalidade dada na FIGURA 3. O circuito equivalente mostrado na FIGURA 4.

FIGURA 3. Configuraao de uma nica entrada DC de terminais acoplados.

FIGURA 4. Circuito de nica entrada DC de terminais acoplados.

3.4. NICA ENTRADA AC DE TERMINAIS ACOPLADOS. Para aplicaes onde grandes quantidades de DC offset so esperadas na entrada, o estagio de entrada pode ser AC acoplado com uma rede RC. Por favor, note que o resistor de alto valor ir acrescentar uma grande quantidade de rudo trmico para a entrada.( Este modo de operao comum em uma grande quantidade de

amplificadores lock-in. Ao medir o rudo de entrada de seus instrumentos, pratica configurar a entrada em curto para que tenha o bom resultado de remover o rudo trmico deste resistor de suas medidas. No entanto, quantas vezes voc faz as medies com a entrada em curto na vida real?) Neste modo de operao de entrada pode ter at 12V DC offset antes de ocorrer saturao em todos os ajustes de ganho de entrada. A impedncia de entrada do lock-in neste modo 6.8x10^6 100n F. As configuraes de jumper para este modo de operao e dado na FIGURA 5. o circuito equivalente mostrado na FIGURA 6.

FIGURA 5. Configurao AC de um terminal acoplado

FIGURA 6. Circuito de uma entrada AC de terminais acoplados.

3.5. NICA ENTRADA DE CORRENTE NO TERMINAL O estagio de entrada tambm pode ser usado como uma entrada de corrente devido alta impedncia de entrada dos amplificadores operacionais. A corrente e convertida em voltagem pelo resistor de 6.8 M que em uma tolerncia de 1%. Este mtodo de operao no esta completamente caracterizado e no e garantido pela Scitec Instrumnts. A impedncia do lock-in neste modo de operao 6.8x10^6 1n F. As configuraes de jumper para este modo de operao e dado na FIGURA 7. o circuito equivalente mostrado na FIGURA 8.

FIGURA 7. Configurao de entrada de corrente

FIGURA 8. Circuito de entrada de corrente de um terminal

3.6. ENTRADA DIFERENCIAL Os trs modos de entrada discutidos acima podem ser convertidos para uma entrada diferencial retirando a ligao entre os pinos 5 e 6.

til colocar o aparelho em modo diferencial, se voc no quiser que o terra do sinal de entrada seja conectado ao sinal terra do amplificador lock-in. Isto pode ser feito ser feito para quebrar um loop de terra ou qualquer outro problema. um exemplo de configurao de jumper para a entrada diferencial DC acoplada e mostrada na FIGURA 9 e o circuito equivalente mostrado na FIGURA 10. As outras configuraes para o modo diferencial so semelhantes a esta. Note que importante que os sinais de entrada quando em modo diferencial no flutuam, mas so ligados ao cho externamente. Se isso no for feito, a corrente de deslocamento na entrada vai subir (ou descer) at nveis que violam as especificaes da seo 3.3. e o sinal ser distorcido, uma vez que viaja atravs do estagio de entrada, e voc obter valores errados de medidas.

FIGURA 9. Configurao de entrada diferencial DC acoplada

FIGURA 10. Circuito de entrada diferencial DC acoplada

3.7. ENTRADA DIFERENCIAL DE BAIXA IMPEDNCIA

Se voc quer parar as entradas de flutuao, mas no deseja ligar os sinais terra juntos, voc pode eliminar essa entrada de flutuao ligando os terras atravs de um resistor de 100, removendo a ligao entre os pinos 5 e 6 e ligando os pinos 6 e 7. Um exemplo de configurao de jumper para a entrada diferencial DC de baixa impedncia mostrada na FIGURA 11 e o circuito equivalente mostrado na FIGURA 12. Os outros modos so semelhantes.

FIGURA 11. Configurao de entrada diferencial DC acoplada de baixa impedncia

FIGURA 12. Circuito de entrada diferencial DC acoplada de baixa impedncia

4. SINAL TERRA, CASO ATERRAMENTO E TERRA Por razes de segurana da caixa de metal o amplificador lock-in est permanentemente ligado ao terra da rede eltrica atravs do conector de energia. Nenhuma modificao deve ser feita a no ser que se encontre sobe condies de falha. O sinal terra usado dentro do instrumento pode no entanto ser isolado com segurana a partir do caso do solo e da terra. The signal ground is the signal ground mentioned in section 3 and is the ground connection made to the reference BNC (12) and the output BNC (8).

Trs mtodos diferentes de conexo so possveis e so selecionados por jumpers dentro da unidade. 4.1. ACESSANDO JUMPERS DO ESTAGIO DE ENTRADA O estagio de entrada possui jumpers que permitem que o modo de operao do estgio de entrada seja modificado. Para acessar os jumpers: (1). Desligue e desconecte a alimentao antes de abrir a unidade. (2). Remova os 10 parafusos que prendem a tampa, em seguida, retire a tampa. No desligue a coneco do terra. (3) Altere as configuraes de jumper de acordo com os diagramas nas seces seguintes. A localizao dos jumpers de terra so mostrados na FIGURA 13. No opere a unidade com a tampa removida devido s tenses de alimentao acessveis dentro da unidade. (4) recoloque a tampa e os 10 parafusos.

FIGURA 13. Localizao dos jumpers de terra 4.2. SINAL TERRA CONECTADO AO TERRA DA REDE ELTRICA(CONFIGURAO PADRO)

O terra e, portanto e ligado ao BCN de referencia e ao BCN de sada, podendo ser conectado diretamente ao terra da rede eltrica, colocando o jumper como mostrado na FIGURA 14.

FIGURA 14. Posio do jumper para ligar o terra ao terra da rede eltrica.

Esta configurao e a configurao padro, pois proporciona o melhor desempenho do aparelho na eliminao de rudo. 4.3. SINAL TERRA CONECTADO AO TERRA DA REDE ELETRICA VIA RESISTOR DE 100. O terra e, portanto e ligado ao BCN de referencia e ao BCN de sada, podendo conectado ao terra da rede eltrica atravs de um resistor de 100, colocando o jumper como mostrado na FIGURA 15.

FIGURA 15. Posio do jumper para ligar o terra ao terra da rede eltrica via um resistor de 100.

Esta configurao til quando h problemas com loops terra. 4.4. SINAL TERRA ISOLADO DO TERRA DA REDE ELETRICA. The signal ground and hence the ground connection for the reference BNC and output BNC can be isolated from the case ground and electrical earth by removing the jumper as shown in Figure 16.

FIGURA 16. Posio do jumper para o caso do sinal terra isolado do terra da rede eltrica.

Esta configurao til quando h problemas com loops de terra. A tenso diferencial mxima entre o terra do sinal e o terra da rede eltrica deve ser limitado externamente para 50V quando neste modo de operao. 5. SECO DE REFERNCIA

A seo de referncia define a freqncia na qual o lock-in recupera sinais do canal de entrada. O sinal de referncia aplicada entrada BNC do sinal de referncia (12). Esta entrada vai aceitar a maioria dos tipos de sinais de referncia, incluindo os seguintes: Quadrado, triangular, senoidal e onda dentada- mnimo de 100mv pico a picomximo de 30V de pico a pico. Todos os tipos de TTL e formas de onda CMOS- 5% para minima razo marca/espao-95% para mxima razo marca/espao.