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技術情報:計測講座 

I/Vアンプ(電流/電圧変換増幅器)

     3.信号源とプリアンプを繋ぐ線材

信号源とプリアンプとの間の接続は、短いほど好ましいです。理想は、プリアンプの入力端が信号源に直結することです。
しかし現実には、信号源とプリアンプは離れている場合が多く、その間は電線で接続します。電線はアンテナとして機能するため、ノイズを拾いやすくなります。このため、使用する配線が重要になります。

 

 

図1(a)は、単純に二本の電線をただ引き回して接続する場合です。 最も簡単ですが、耐ノイズ性能は皆無です。微小信号を伝送するには適しません。
この接続を発展させたのが図1(b)のツイストペアです。「行き」と「帰り」の信号が結合し、外からのノイズを受けにくくなります。なお、二本をツイストせずに密着しただけの平行線もありますがノイズ耐性はツイストペアの方が優秀です。


図1(c)は、信号の「行き」を「帰り」で覆うシールド線です。外周を全て覆うことで、外からのノイズをさらに受けにくくなります。 ただし、外周と芯線の間は何もないため、ケーブル同士の容量が不定になるという欠点があります。このため、直流や低周波の信号には適しますが、高周波特性は良くありません。


図1(b)図1(c)の合わせ技が図1(d)です。外部からのノイズは外周のシールド線が吸収し、内部はツイストペアで良好な伝送特性を得ます。おおよそ10kHz程度までの信号であれば、この線材は優秀な特性を示します。


図1(e)は、図1(c)の中空部分を誘電体(絶縁体)で充填したもので、同軸(Coaxial)と呼びます。単位長あたりの容量と、特性インピーダンスが規格で決まっているため 良好な伝送特性を得やすいという特徴があります。


一般に、計測用途の信号線は図1(e)同軸を使用することが多いです。ケーブルの特性が規格化されていること、同軸コネクタであるBNCやSMAが普及していること、高周波までの伝送特性が優秀であること、などが理由です。

 

          図1

img04

 

 

また、複数の信号線を束ねたり、近接して配線することは良くあります。この時に問題になるのが、クロストークと呼ばれる近接信号線からの信号飛込み(漏れ)です。(図2)
クロストークへの耐性が高いのは、信号線の外側をシールドで覆った線材です。シールドが外来ノイズを吸収する効果もあるため、微小信号の伝送ではシールドは必須とも言えます。

 

               図2

img05

 

 

 

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2.コモンモードノイズの影響

4.プリアンプの入力インピーダンス

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