株式会社エヌエフ回路設計ブロック
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アプリケーション 

インピーダンス測定

 

低インピーダンス測定

数mAの電流で特性が変化したり、破壊されてしまうような試料のインピーダンス測定では、印加電圧を大きくする手法は、電圧とともに電流値が増えるため使用できません。この場合、試料に微少電流を加えて、さらに微少信号を検出して、測定します。

 測定ブロック図

 

 arrowブロック図をクリックで拡大

 

 微小電流の印加

電圧源で微少電流の設定は困難なので、電圧を電流に変換するV/Iコンバータを微小定電流源として使用
 circle_re_small 信号発生器で出力     circle_re_small 信号をアッテネータで減衰   circle_re_small 電圧を電流に変換
 

 

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 微少信号の検出

 circle_re_small 電圧検出: 低雑音でゲインの大きい増幅器を使用

 circle_re_small 電流検出: 一般的にはシャント抵抗を使用。非常に小さな電流の場合は、低雑音の電流増幅器を使用

 

 

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 インピーダンス測定

 circle_re_small 検出した電圧と電流をさらにロックインアンプで測定(電圧用と電流用で2台使用)

 circle_re_small LI5640/LI5630のレシオ表示機能を使って、電圧と電流を比率演算

 circle_re_small インピーダンス相当の値を表示

 

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 測定結果

上記のシステムで、液体を測定した結果です。

微小定電流源を100nAに設定し、1Ωの試料のインピーダンスを測定しました。

電流検出にプログラマブル電流増幅器CA5350を使った結果が(A)、1Ωのシャント抵抗を使った結果が(B)です。
いずれの場合も、ロックインアンプを使用することで、電圧値は安定しています。

電流値は、シャント抵抗に比べ、CA5350を使用したほうが大幅に改善されています。

 

CA5350を使用した測定結果

  (A) CA5350を使用

シャント抵抗を使用した測定結果

   (B) シャント抵抗を使用

   

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 上段: 試料の両端電圧20μV/div

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 上段: 試料の両端電圧20μV/div

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 中段: インピーダンス 1Ω/div

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 中段: インピーダンス 1Ω/div

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 下段: 電流値 100nA/div

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 下段: 電流値 100nA/div

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 測定時間: 5s/div(横軸、全体画面が50s相当)

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 測定時間: 5s/div(横軸、全体画面が50s相当)

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 ロックインアンプの時定数: 3s

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 ロックインアンプの時定数: 3s

 

 

 測定の構成機器

ディジタルロックインアンプ LI5640/LI5630 arrow

プログラマブル電流増幅器 CA5350 arrow

低雑音プリアンプ LI-75 arrow

電圧電流変換モジュール VI-206F1 arrow

マルチファンクションジェネレータ WF1947/WF1948 arrow

 

 

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