SRS Labs SR555 Operation Manual

Current preamplifier

Advertisement

Quick Links

Model SR555 / SR556

Operation Manual

Current Preamplifier
 
 
 
 
 
 
Stanford Research Systems
 
 
Sunnyvale, CA 94089 U.S.A.
Phone: (408) 744-9040 FAX: (408) 744-9049
info@thinkSRS.com •
Stanford Research Systems, Inc.
 
1290-D Reamwood Ave
www.thinkSRS.com
Copyright © 2012
All Rights Reserved
Revision 1.2 (Nov 2012)

Advertisement

Table of Contents
loading
Need help?

Need help?

Do you have a question about the SR555 and is the answer not in the manual?

Questions and answers

Summary of Contents for SRS Labs SR555

  • Page 1: Operation Manual

    Model SR555 / SR556 Operation Manual Current Preamplifier             Stanford Research Systems       1290-D Reamwood Ave Sunnyvale, CA 94089 U.S.A. Phone: (408) 744-9040 FAX: (408) 744-9049 info@thinkSRS.com • www.thinkSRS.com Copyright © 2012 Stanford Research Systems, Inc.
  • Page 2: Warranty

    Certification  Stanford Research Systems certifies that this product met its published specifications at the time of  shipment.    Warranty  The Stanford Research Systems product is warranted against defects in materials and workmanship for a  period of one (1) year from the date of shipment.    Service  For warranty service or repair, this product must be returned to a Stanford Research Systems authorized  service facility.  Contact Stanford Research Systems or an authorized representative before returning  this product for repair.                            Information in this document is subject to change without notice.  This manual is SRS Part Number 9‐01686‐903.  2 of 10 ...
  • Page 3: Specifications

    1. Specifications    SR555  SR556    7   9  Gain (Transimpedance)  V/A  V/A  Gain accuracy  ±1%  ±1%  Gain stability  ±50 ppm / °C  ±50 ppm / °C  Bandwidth  DC – 120 kHz (‐3dB)  DC – 3 kHz (‐3dB)  Rise‐/Fall‐time  2.9 µs  120 µs  √ √ Input current noise (typ)  42 fA/ Hz  @ 1kHz  5.0 fA/ Hz   @ 1kHz  Input voltage noise (typ)  √ 4.5 nV/ Hz  @ 1kHz  Input bias current   3 pA  typ.  Input offset voltage  ±150 µV max  Input voltage range  ‐9V  –  +9V  ...
  • Page 4: Typical Characteristics

    2. Typical Characteristics  1.E+10 Cs = 12nF SR556 1.E+09 1.E+08 Cs = 1.2nF  SR555 1.E+07 1.E+06 Cs is the input shunt capacitance  1.E+05 1000 10000 100000 1000000 Frequency (Hz) Figure 1: Gain     1400 1300 1200 1100 1000 SR556 SR555 1000 10000 100000 Frequency (Hz) Figure 2: Input impedance   4 of 10 ...
  • Page 5   10000 Cs = 1.2nF  1000 Cs = 120pF  Cs is the input shunt capacitance  1000 10000 100000 1000000 Frequency (Hz) Figure 3: SR555 input    current noise density    10000 Cs is the input shunt capacitance  Cs = 12nF 1000 Cs = 1.2nF 1000 10000 100000 1000000 Frequency (Hz) Figure 4: SR556 input    current noise density  5 of 10 ...
  • Page 6 0000 100000 Frequency (H Figure 5 5: SR555/SR5 556    input v oltage noise d density          5.1” 3.1”      Fron t  Rear 1.4”         Figure 6: SR5 55/SR556 Me echanical  6 of 10 ...
  • Page 7 3. Description    The block diagram below shows the SR555/SR556 current amplifier which converts input current into a    differential output voltage. The total differential output voltage is given by  .  A current  amplifier is also called a Transimpedance Amplifier, or a TIA.        Figure 7   A block diagram of SR555/SR556 current amplifiers    Unlike a simple resistor, the transimpedance amplifier presents a low‐impedance node to the source.  This node is generally a virtual ground. In the SR555/SR556, this node voltage can be set at the user  provided voltage by switching to “Bias Enable”. This bias voltage will not be present in the output signal  since it is subtracted out by the post differential amplifier.  The SR555/SR556 can be located close to the source to eliminate long cables, capacitive loading and  noise pickup. The two output signals should be used differentially for best results.  The capacitance from  long input cables or intrinsic capacitance from the input source will add up to the total source  capacitance  .  This will react with the opamp voltage noise e  (shown in Figure 5) to add an effective  current noise of 2  to the equivalent input noise, as shown in Figures 3 and 4 (so‐called “noise  gain peaking”).  It should be noted that   has virtually no effect on the signal gain, as shown in Figure 1.  The SR555 and SR556 are ideal low‐noise current preamplifiers for SRS’ lock‐in amplifiers, and can also  be used for any other small current detection purposes.            7 of 10 ...
  • Page 8 SR555/SR556.  With the lock‐in power off, connect the other end of the cable to the “PREAMP”  connector on the rear of the lock‐in.  Both ends of the cable are equivalent.  If a longer cable is required,  any standard cable with male 9‐pin D‐sub connectors on both sides, wired pin‐to‐pin, will suffice.    The Output A of the SR555/SR556 should be connected to the (A) Input of the lock‐in.  The Output B  should be connected to the (B) Input of the lock‐in.  Equal‐length, BNC‐terminated coax cables should be  used for both connections, and for best results the two cables may be twisted together to minimize  inductive pickup.  The lock‐in Input Selector should be set to (A–B).  Note that the output of the  SR555/SR556 is a balanced, differential signal presented across the A and B outputs, making it important  to receive the output signal differentially.  For applications in which the input current node should be left unbiased (0 V potential), the “Bias  Enable” switch should be left in the down position on the SR555/SR556.  For applications in which a non‐zero potential is to be established at the input current node, the “BIAS  IN” BNC connector is used.  This is a DC input that programs the non‐inverting node of the input opamp,  and sets the voltage of input current signal. The DC bias voltage is subtracted by the differential  amplifier and will not be sensed by the lock‐in amplifier.  The overall sensitivity of the lock‐in plus the preamplifier is not displayed on the lock‐in front panel.  It is  necessary to divide the displayed sensitivity by the preamplifier gain: 10  V/A for the SR555, or 10  V/A  for the SR556.    5. Using the SR555/SR556 without a Lock­In    The SR555/SR556 can be powered with an external power supply.  Power is applied through the 9 pin  connector as described in the table below:  Pin  Voltage  Current 1  +20 VDC ±10%  80 mA  6  –20 VDC ±10%  50 mA  7,8  Ground      Both DC voltages are required.  Either Pin 7 or pin 8, or both may be used as ground.  All other pins are ...
  • Page 9: Circuit Description

    6. Circuit Description    The transimpedence amplifier consists of opamps U1, U2 and gain resistor R7 (R3 for SR555). Input  current coming through J1 and R1 will pass through R7 and sink to the output node of U2. A  corresponding voltage will be present at TP1.  The bias voltage signal from J2 is low‐pass filtered and fed  to the non‐inverting node of U1.  R8 through R10, C3, and C25 form the low pass filter, and are buffered  by a follower U3. SW1 is used to enable or disable the bias voltage. TP2 is either grounded or equal to  the follower U3 output voltage. U4 and RN1 form a fully differential amplifier / low pass filter whose  differential output is proportional to the current signal from J1 (bias voltage is subtracted).   U5 and U6 regulate the DC power inputs from connector J5 to provide internal ±15V power supplies.  U11 provide the +5V and used by U10 and overload LED.    7. Parts Lists  a. SR555  4‐00925  R2,R6,R23  10  Part  4‐02539  R3  10.0M  Number  Reference  Value  4‐01021  R4  100  5‐00570  C3,C25  .1U  4‐01213  R5  10.0K  C4,C5,C8,C9,C10,  4‐01551  R8  1.0M ...
  • Page 10 b. SR556                                                                                                     4‐00925  R2,R23  10  Part  Number  Reference  Value  4‐01021  R4  100  5‐00389  C2  1500P  4‐01213  R5  10.0K  5‐00570  C3,C25  .1U   4‐01261  R6  31.6K  C4,C5,C8,C9,C10, 4‐02537  R7  1.00G   5‐00299  C11,C17,C18,C24  .1U  4‐01551  R8  1.0M  5‐00260  C6,C7  470U  4‐01309  R9,R10,R24  100K  5‐00456 ...

This manual is also suitable for:

Sr556

Table of Contents