功能概述¶

本章概述了 MFLI 仪器的功能。第一节包含图形概述以及硬件和软件功能列表。然后是对测量仪器前面板和后面板的详细介绍。最后一节是产品选择和订购支持。

功能¶

Figure 1: MFLI 仪器概述

Figure 1 中显示的每台 MF 仪器（MFLI、MFIA）都由几个内部单元（浅蓝色）组成，周围是几个接口单元（深蓝色），左侧是前面板，右侧是后面板。橙色块是可选单元，可以一开始就订购，也可以之后在现场升级。面板和接口单元之间的箭头表示物理连接和数据方向流。图中仅显示了一小部分内部连接。

期望信号连接到 MF 仪器的低噪声电流或电压输入，然后被放大到规定范围并迅速数字化。安装 MF-MD 选件后，可同时使用两个输入，例如启用 4 端子测量。产生的样本被送入由多达 4 个双相解调器组成的数字信号处理器。解调器输出样本在提供 LabOne Web 服务器的嵌入式处理器上进一步处理，用户可以通过任何运行浏览器的设备（PC、平板电脑或智能手机）连接到该服务器。无需安装软件。支持以太网和 USB。解调器样本也可作为模拟信号在 MF 仪器前面板上的辅助输出上使用。

数值振荡器生成正弦和余弦信号对，用于解调输入样本和生成 MF 输出信号。安装 MF-MD 选件后，输出加法器可以生成振荡器输出的线性组合，以生成多频输出信号：支持数模转换和信号缩放（范围）。

硬件触发和参考信号用于仪器内部的各种用途，例如触发解调、触发示波器数据采集、生成外部参考时钟，或触发向其他设备发送的信号。

锁相工作模式

内部参考模式
外部参考模式
自动参考模式
阻抗模式，同时测量电流输入和电压输入（可选）
多谐波模式（可选，同时测量多达四个谐波频率）
任意频率模式（可选，以 4 个任意频率同时测量）

中频电压输入

1 个低噪声中频 (MF) 电压输入、单端或差分、5 MHz 带宽
可变输入量程
可切换的输入阻抗
可选择的交流/直流耦合
可选择的仪器接地或浮动

中频电流输入

1 个低噪声中频电流输入、单端、5 MHz 带宽
可变输入量程

中频信号输出

低失真中频输出、单端、差分、5 MHz 带宽
可变输出量程
数字和模拟偏移

解调器和参考

多达 4 个双相解调器
多达 4 个可编程数值振荡器
最多 2 个外部参考信号
可单独编程的解调器滤波器
128 位内部处理
64 位分辨率解调器样本
48 位内部参考分辨率

辅助输入、输出和触发器

4 个辅助输出，用户自定义信号
2 个辅助输入，通用
2 个输入和 2 个输出触发信号

高速连接

USB 2.0 设备高速 480 Mbit/s 接口
双 USB 2.0 Host 高速接口
LAN 1 Gbit/s 控制器接口
DIO：32 位数字输入输出端口
时钟输入连接端口 (10 MHz)
时钟输出连接端口 (10 MHz)

LabOne 软件包

Sweeper（参数扫描仪）
Scope（示波器）
Numeric（数值）
Spectrum（频谱）
Plotter（绘图仪）
Data Acquisition（数据采集）

软件连接

支持多客户端的数据服务器
适用于 C、LabVIEW、MATLAB、Python 语言仪器编程的 API

前面板介绍¶

前面板 BNC 连接端口和控制 LED 的排列如 Figure 2 所示，并在 Table 1 中列出。

注释

Figure 2 所示为序列号为 MF-DEV3200 及以上的 MF 仪器的前面板（参见检查包装内容）。在序列号较小的仪器上，+V 和 -V Diff 连接端口（C* 和 D*）互换，并且几个连接端口的间距不同。

Figure 2: MF 仪器前面板

Table 1: MF 仪器前面板描述
位置	标签/名称	说明
A	Signal Input I	单端电流输入
B	Current Input Signal Over	此红色 LED 灯表示电流输入信号使 A/D 转换器饱和，因此必须扩大电流输入量程或衰减信号
C*（序列号在 3200 以上）{rowspan="3"}	Signal Input –V Diff	电压输入
			单端模式：内部对地短路
			差分模式：负电压输入
D*（序列号在 3200 以上）{rowspan="3"}	Signal Input +V	电压输入
			单端模式：单端电压输入
			差分模式：正电压输入
C*（序列号在 3200 以下）{rowspan="3"}	Signal Input +V	电压输入
			单端模式：单端电压输入
			差分模式：正电压输入
D*（序列号在 3200 以下）{rowspan="3"}	Signal Input –V Diff	电压输入
			单端模式：内部对地短路
			差分模式：负电压输入
E	Voltage Input Signal Over	此红色 LED 灯表示电压输入信号使 A/D 转换器饱和，因此必须扩大电流输入量程或衰减信号
F	Signal Output +V	电压输出
				单端模式：单端电压输出
				差分模式：正电压输出
G	Signal Output –V Diff	电压输出
				单端模式：内部对地短路
				差分模式：负电压输出
H	Signal Output ON	此蓝色 LED 灯表示信号输出由仪器主动驱动
I	Aux Input 2 Ref	辅助输入 2，可用作支持设备全带宽的外部参考输入
J	Aux Output 2	辅助输出 2，此连接端口提供用户自定义信号，通常用于输出解调样本 (X,Y) 或 (R,THETA)
K	Aux Output 4	辅助输出 4，此连接端口提供用户自定义信号，通常用于输出解调样本 (X,Y) 或 (R,THETA)
L	Power	此 LED 灯指示仪器已通电
				蓝色：设备与 LabOne 数据服务器之间已建立活动连接并准备运行。
				绿色闪烁：固件准备就绪，正在等待 LabOne 数据服务器连接。这个过程大约需要 20 秒。
				红色：设备未初始化，分别在执行内部自动校准进程。
				紫色闪烁：正在更新固件。
				紫色：启动进程失败。
M	Aux Input 1 Ref	辅助输入 1，可作为支持仪器全带宽的外部参考输入；辅助输入 1 的值可作为偏移添加到信号输出
N	Aux Output 1	辅助输出 1，此连接端口提供用户自定义信号，通常用于输出解调样本 (X,Y) 或 (R,Θ)
O	Aux Output 3	辅助输出 3，此连接端口提供用户自定义信号，通常用于输出解调样本 (X,Y) 或 (R,Θ)

有关电源 LED 颜色含义的更多信息，请参阅故障排查部分。

后面板介绍¶

后面板是电源、控制、服务以及与其他 ZI 仪器连接的主要接口。各项的详细说明请参见 Figure 3 和 Table 2。

Figure 3: MF 仪器后面板

Table 2: MF 仪器后面板描述
位置	标签/名称	说明
A	DC In	外部 12 V 直流电源
B	DIO	32 位数字输入/输出连接端口
C	USB 2.0 Host	通用串行总线主机连接端口
D	USB 2.0 Device	连接计算机的通用串行总线设备连接端口
E	LAN 1GbE	1 Gbit 以太网 LAN 连接端口
F	Trigger In 2	数字 TTL 触发输入 2
G	Trigger Out 2	数字 TTL 触发输出 2
H	Clk 10 MHz In	用于与外部仪器同步的时钟输入 (10 MHz)
I	Clk 10 MHz Out	用于与外部仪器同步的时钟输出 (10 MHz)
J	Earth ground	用于接地的 4 mm 蕉形插孔连接端口，电气连接到底架和电源插口的接地销针
K	USB 2.0 Host	通用串行总线主机连接端口
L	Power inlet	带 ON/OFF 开关的电源插口
M	Trigger In 1	数字 TTL 触发输入 1
N	Trigger Out 1	数字 TTL 触发输出 1
O	Cooling outlet	通风口（注意：切勿堵塞）

订购指南¶

Table 3 概述了可订购的 MF 产品。可以随时购买升级选件，无需将仪器寄给瑞士苏黎世仪器公司。

Table 3: 可订购的 MF 仪器产品代码
产品代码	产品名称	说明	是否支持现场升级
MFLI 500 kHz	MFLI 500 kHz 锁相放大器	基础产品	-
MFLI 5 MHz	MFLI 5 MHz 锁相放大器	捆绑产品	-
MF-MD	MF-MD 多路解调器	选件	是
MF-F5M	MF-F5M 频率扩展	选件	是
MF-DIG	MF-DIG 数字转换器	选件	是
MF-IA	MF-IA 阻抗分析仪	选件（包括 MFITF）	是
MFITF	阻抗测试夹具	附件（MFIA 和 MF-IA 随附）	-

MF 产品线包括 MFLI 锁相放大器系列和 MFIA 阻抗分析仪系列。MFLI 5 MHz 和 MF-IA 的组合相当于 MFIA 5 MHz 产品，MFLI 500 kHz 和 MF-IA 的组合相当于 MFIA 500 kHz 产品。下表概述了针对最重要的产品配置的功能。

Table 4: 产品选择器
功能	MFLI	MFLI +MF-MD	MFLI +MF-F5M	MFLI +MF-MD +MF-F5M
内部参考模式	是	是	是	是
外部参考模式	是	是	是	是
自动参考模式	是	是	是	是
阻抗模式（独立测量电压和电流信号输入）	-	是	-	是
信号发生器	1	1	1	1
每个发生器的叠加输出正弦曲线	1	最多 4 个	1	最多 4 个
四次谐波模式	-	是	-	是
多频模式	-	是	-	是
任意频率模式	-	是	-	是
解调器数目	1	4	1	4
同时频率	1	4	1	4
同时谐波	1	4	1	4
外部参考	1	2	1	2
动态储备	120 dB	120 dB	120 dB	120 dB
频率范围	500 kHz	500 kHz	5 MHz	5 MHz
USB 2.0 480 Mbit/s	是	是	是	是
以太网 1 GbE	是	是	是	是

机架安装¶

可通过 support@zhinst.com 向瑞士苏黎世仪器索取用于在 19" 机架中安装 MFLI 的零件。可以将一台 MFLI 或两台 MFLI 仪器并排安装到机架中，详见以下说明。

单台仪器的安装说明¶

Table 5: 单台仪器机架安装需要的零件
说明	数量	单位
19" 角托架 Magic 2U RAL 9003	1	件
19" 转接板 2U RAL 9003	1	件
盘头螺钉 M6 x 16 ISO 14583 A2 T30	4	件
DIN 125 A 6.4 钢制镀锌垫圈	4	件
卡式螺母 KM 6	4	件
ISO 7380 M4x12 梅花头镀锌螺钉	2	件
DIN 9021 Ø 4.3 镀锌垫圈	2	件

卸下 4 颗 M3x7 螺钉
卸下 2 个装饰件

使用第 1 步卸下的螺钉安装 2 个 19" 角支架 Magic 2U RAL 9003

使用 2 颗 ISO 7380 M4x12 梅花头螺钉和 DIN 9021 Ø 4.3 垫圈安装 19" 转接板 2U RAL 9003

安装 4 个 DIN 125 A 6.4 垫圈和 4 颗 ISO 14583 M6x16 梅花头螺钉进行机架安装
将 4 个卡式螺母 KM6 安装到机柜上
将仪器安装到机柜上

两台仪器的安装说明¶

Table 6: 两台仪器机架安装需要的零件
说明	数量	单位
外部 Magic 2U 连接条	1	件
内部 Magic 2U 连接条	1	件
19" 角托架 Magic 2U RAL 9003	2	件
背面 Magic 2U 连接条	1	件
锁紧式开槽螺钉DIN 965 M2.5x10 A2	2	件
锁紧式开槽螺钉DIN 7985 M3x12 Torx A2	2	件
盘头螺钉 M6 x 16 ISO 14583 A2 T30	4	件
DIN 125 A 6.4 钢制镀锌垫圈	4	件
卡式螺母 KM 6	4	件