2023
DOI: 10.1063/5.0089194
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Feedback lock-in: A versatile multi-terminal measurement system for electrical transport devices

Abstract: We present the design and implementation of a measurement system that enables parallel drive and detection of small currents and voltages at numerous electrical contacts to a multi-terminal electrical device. This system, which we term a feedback lock-in, combines digital control-loop feedback with software-defined lock-in measurements to dynamically source currents and measure small, pre-amplified potentials. The effective input impedance of each current/voltage probe can be set via software, permitting any g… Show more

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“…中, 用于研究电荷输运、化学传质、离子迁移、界面 充放电等过程规律 [7] . 交流阻抗是锁相放大器的一个主要应用方向, 尽管锁相放大器与精密电桥等部件已经被集成在 专门的阻抗分析仪中, 锁相放大器用户在没有阻抗 分析仪的情况下, 除了可以通过增加电桥电路来替 代阻抗分析仪的功能, 还能够在应用锁相放大器与 电桥的组合过程中完成普通的阻抗分析仪不能实 现的阻抗测量, 比如通过极小驱动电流精细测量易 烧损器件 [67] 、在短时间内用较大电流来测量微欧 姆及以下电阻 [68] 、实时反馈补偿与快速成像等 [69] .…”
Section: 典型应用unclassified
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“…中, 用于研究电荷输运、化学传质、离子迁移、界面 充放电等过程规律 [7] . 交流阻抗是锁相放大器的一个主要应用方向, 尽管锁相放大器与精密电桥等部件已经被集成在 专门的阻抗分析仪中, 锁相放大器用户在没有阻抗 分析仪的情况下, 除了可以通过增加电桥电路来替 代阻抗分析仪的功能, 还能够在应用锁相放大器与 电桥的组合过程中完成普通的阻抗分析仪不能实 现的阻抗测量, 比如通过极小驱动电流精细测量易 烧损器件 [67] 、在短时间内用较大电流来测量微欧 姆及以下电阻 [68] 、实时反馈补偿与快速成像等 [69] .…”
Section: 典型应用unclassified
“…电池内阻测量, 锁相放大器 技术被应用于储能电池健康监测应用, 能有效提高 微弱信号检测中的信噪比和分辨率, 邓荣与江国栋 [70] 运用锁相放大器结合交流比例法, 实现蓄电池内阻 的精确测量(电阻分辨率达17 μΩ), 还可以对运行 中的电动汽车电池进行精密的在线监测管理 [71] ; 生物阻抗分析 [72,73] ; 纳米孔阻抗分析 [74] ; 超导电阻 测量中, 交流I-V测量的是直流I-V曲线的一阶导 数, 反应微分导纳或阻抗性质, 通过交直流耦合器 件, 可以改变或扫描直流偏压来测量微分阻抗随偏 压的变化曲线, 进而得到比直流电阻测量结果更精 确的I-V曲线 [75] . 此外, 为了获得纳欧姆级别低损 耗元件的准确测量, 除了使用无感电阻进行电流监 测外, 往往还需要进行原位相位补偿 [68] ; 精密电容 检测, 如意大利米兰技术学院的Carminati [76] 通 过CMOS超低噪声和宽带电流传感电路耦合到锁 相放大器, 在1 MHz范围内进行精密阻抗测量, 在…”
Section: 借助锁相放大器进行阻抗分析的4类典型应unclassified
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