株式会社エヌエフ回路設計ブロック
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微少信号測定器

広帯域電流増幅器

SA-600シリーズ

世界最高レベルの低雑音を実現した、微小電流増幅用の電流/電圧変換器    SA-200F3

pA未満の超微小電流から1µAまで、広い範囲の信号レベルに対応

高利得と広帯域を高い次元で両立

fA/√Hz(10-15)オーダーの低雑音

 

 


広い測定範囲を実現: サブpA~ 1nA

入力電流―周波数

    SA-600シリーズは・・・
  • 1pA未満の超微小な電流も超低ノイズで増幅可能。

     入力範囲

 

 

 

 

高利得と広帯域を高い次元で両立 

世界最高レベルの利得帯域積を実現。利得10G(V/A)でDC~20kHzまで増幅可能。    

変換利得―遮断周波数

    SA-600シリーズは・・・
  • 高利得と広帯域を実現

    変換利得
     

 

※2017年6月16日調査

 

 

fA√Hz(10-15)オーダーの低雑音 

 極めて微小な電流をより低雑音で増幅。

入力換算雑音電流密度―遮断周波数

    SA-600シリーズは・・・
  • 『周波数帯域 1kHz~ 500kHz』において、世界最高レベルの低ノイズを実現。

     電流雑音密度

 

※2017年6月16日調査

 

   

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微小信号のパルス応答特性 

微小な電流を方形波で入力した時の出力波形(LPF=THRU)

  •  SA-604F2 【入力電流:100nAp-p】

SA-604F2

Zin=1kΩ, G=10M(V/A), 

DC~500kHz, 45fA/√Hz

 

10Hz

10Hz

 

100Hz

100Hz

 

1kHz

1kHz

 

10k

10kHz

 

100kHz

100kHz

 

1MHz

1MHz

  •  SA-605F2 【入力電流:10nAp-p】

SA-604F2

Zin=3kΩ, G=100M(V/A), 

DC~250kHz, 15fA/√Hz

 

10Hz

10Hz

 

100Hz

100Hz

 

1kHz

1kHz

 

10kHz

10kHz

 

100kHz

100kHz

 

1MHz

1MHz

  •  SA-606F2 【入力電流:1nAp-p】

SA-604F2

Zin=10kΩ, G=1G(V/A), 

DC~100kHz, 6fA/√Hz

 

10Hz

10Hz

 

100Hz

100Hz

 

1kHz

1kHz

 

10kHz

10kHz

 

100kHz

100kHz

 

1MHz

1MHz

  •  SA-607F2  【入力電流:0.1nAp-p】

SA-604F2

Zin=30kΩ, G=10G(V/A), 

DC~20kHz, 2.5fA/√Hz

 

10Hz

10Hz

 

100Hz

100Hz

 

1kHz

1kHz

 

10kHz

10kHz

 

100kHz

100kHz

 

1MHz

1MHz

 

 

   

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信号検出限界への挑戦 ―pAのリアルタイム信号検出― 

SA-607F2(利得10GV/A)にて増幅した信号をオシロスコープ(帯域幅1MHz)で表示

  blue arrowblue arrowblue arrow pAレベルの正弦波のリアルタイム信号検出波形

 
LPF設定:1kHz
   
LPF設定:3kHz

縦軸 5mV/div

1kHz,1pAp-p@200Hz

入力:
1pAp-p@200Hz

 

縦軸 20mV/div

1kHz,5pAp-p@200Hz
入力:
5pAp-p@200Hz

   

縦軸 20mV/div

3kHz,3pAp-p@550Hz

入力:
3pAp-p@550Hz

  縦軸 50mV/div3kHz,15pAp-p@550Hz

入力:
15pAp-p@550Hz

 

LPF設定:10kHz
   
LPF設定:THRU

 縦軸 50mV/div

10kHz,8pAp-p@2kHz

入力:
8pAp-p@2kHz

 

縦軸 200mV/div

10kHz,40pAp-p@2kHz

入力:
40pAp-p@2kHz

   

縦軸 100mV/div

THRU,20pAp-p4kHz

入力:
20pAp-p4kHz

 

縦軸 500mV/div

THRU,100pAp-p4kHz

入力:
100pAp-p4kHz

 

 

  blue arrowblue arrowblue arrow pAレベルの方形波のリアルタイム信号検出波形

 
LPF設定:1kHz
   
LPF設定:3kHz

縦軸 5mV/div

1kHz,1pAp@200Hz

入力:
1pAp-p@200Hz

 

縦軸 20mV/div

1kHz,5pAp-p@200Hz

入力:
5pAp-p@200Hz

   

縦軸 20mV/div

3kHz, 3pA@550Hz

入力:
3pA@550Hz

 

縦軸 50mV/div

3kHz,15pAp-p@550Hz

入力:
15pAp-p@550Hz

 

LPF設定:10kHz
   
LPF設定:THRU

縦軸 50mV/div

10kHz,8pAp-p@2kHz
入力:
8pAp-p@2kHz

 

縦軸 200mV/div

10kHz,40pAp-p@2kHz

入力:
40pAp-p@2kHz

   

縦軸 100mV/div

THRU,20pAp-p4kHz

入力:
20pAp-p4kHz

 

縦軸 500mV/div

THRU,100pAp-p4kHz

入力:
100pAp-p4kHz

 

   

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信号検出限界への挑戦 ―fAの繰り返し信号検出― 

SA-607F2(利得10GV/A)にて増幅し、さらに後段アンプで100倍に増幅した繰り返し信号をオシロスコープで平均化処理(10000回)  

  blue arrowblue arrowblue arrow 10fAp-pの信号検出に成功

外付けのLPF無し

  • 入力:10fAp-p@55Hz, パルス幅:3.64ms
    LPF設定:1kHz

    50nV, 55Hz, Duty 10%

 

  • 入力:30fAp-p@55Hz, パルス幅:3.64ms
    LPF設定:1kHz

50nV, 550Hz, Duty 10%

 

 

 

外付けのLPF有り(ベッセル型、3次)

  • 入力:10fAp-p@55Hz, パルス幅:3.64ms
    LPF設定:1kHz

5nV, 55Hz, Duty 10%

 

  • 入力:30fAp-p@55Hz, パルス幅:3.64ms
    LPF設定:1kHz

5nV, 550Hz, Duty 10%

 

 

 

測定時のブロック図

 

外付けのLPF無し

 外付けのLPF無し

 

外付けのLPF有り

 外付けのLPF有り

 

   

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電流アンプの性能比較 ―微小信号の変化をとらえる― 

10G(V/A)のアンプを用いて、パルス波形の応答特性を比較

±1nAの入力電流を±10Vの出力電圧に増幅

 

100Hz、2ms/div

 

1kHz、200µs/div

 

10kHz、20µs/div

SA-607

 SA-607F2(NF製)

 

100Hz

 

1kHz

 

10kHz

A社製品 

電流アンプA(A社製)

 

100kHz

 

1kHz

 

10kHz

B社製品

電流アンプC(C社製)

 

100Hz

 

1kHz

 

10kHz

CA5350

CA5350(NF製)

 

100Hz

 

1kHz

 

10kHz

  • NFのアンプは・・・
    同等の増幅率の場合、より高速での信号変化を捉えることが可能です。

 ※2017年6月16日調査

 

   

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 電流アンプの性能比較 ―検出限界への挑戦―

10G(V/A)級のアンプを用いて、1pAのパルス波形の測定に挑戦(アベレージング処理:4096回)

 

電流パルス幅 1ms

 

電流パルス幅 100µs

 

SA-607

 SA-607F2(NF製)

 

1ms

 

100μs

 

A社製品 

プリアンプA(A社製)

 

1ms

 

100μs

 

B社製品

プリアンプC(C社製)

 

1ms

 

100μs

 

CA5350

CA5350(NF製)

 

1ms

 

100μs

 
  • NFのアンプは・・・
    1pA、100µsとパルス幅が短くても、捉えることが可能。

 ※2017年6月16日調査

 

   

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