全新斯坦福SR860锁相放大器在生物电信号测量中的应用

生物电信号——包括脑电图、心电图、肌电图以及细胞膜电位等——是生命活动的基本电学表征。然而，这类信号的典型幅值往往在微伏甚至纳伏量级，且极易被50 Hz工频干扰、电极接触噪声和放大器热噪声所淹没，信噪比常低于−40 dB。传统放大滤波方法在放大信号的同时也放大了噪声，难以胜任此类检测任务。斯坦福研究系统（SRS）推出的SR860数字锁相放大器，凭借相敏检测原理和卓越的前端设计，为生物电信号的提取提供了有效手段。SR860的核心优势首先体现在其低噪声前端。电压输入采用可切换的单端/差分JFET对放大器，1 kHz处噪声仅为2.5 nV/√Hz，10 Hz处低于10 nV/√Hz，输入阻抗高达10 MΩ，能有效减小对被测生物电路的负载效应。内置电流放大器提供1 μA和10 nA两档量程，其中10 nA档的电流噪声低至13 fA/√Hz，可直接与高阻抗生物传感器或微电极对接。

在动态范围方面，SR860拥有高达120 dB的动态储备，这意味着即便噪声幅度远超信号幅度，仪器仍能稳定锁定并精确测量目标信号。其频率范围覆盖1 mHz至500 kHz，时间常数在1 μs至30 ks之间连续可调，配合最高24 dB/oct的滚降斜率，可在响应速度与噪声抑制之间灵活权衡。此外，SR860集成了高斯FIR滤波器和线性相位IIR滤波器，在相同噪声带宽下具有优于传统RC滤波器的上升时间和阻带衰减特性。