マルチチャネル低雑音増幅システム

マルチチャネル低雑音増幅システム
カスタム対応

概要

マルチチャネル低雑音増幅システム

用途に合せて選択可能な低雑音増幅システム

バイポーラ入力タイプ

低抵抗のセンサを低ノイズ、低ドリフトでサポート。

FET入力タイプ

低抵抗から高抵抗のセンサまで幅広く対応。

  バイポーラ入力タイプ FET入力タイプ
入力抵抗 100kΩ 1MΩ
周波数特性 DC~1MHz DC~20MHz
雑音特性 1.3 nV/√Hz 2.5 nV/√Hz

入力方式 : 差動入力

目的に合わせて使える便利な機能を搭載

各種機能はフロント/リア パネルのスイッチまたはボリュームで制御可能

  • 入力結合方式:DC/AC
  • 入力モード切替機能:差動入力/片線接地入力/GND
  • 入力換算オフセット電圧調整機能:調整範囲±100μV(volume)
  • ローパスフィルタ設定:THRU(LPF無効)/LPF(LPF有効)(fc=1MHz)
  • アンプGND切替機能:電源の接地電位/FLOAT
マルチチャネル低雑音増幅システム(フロント)
フロント
マルチチャネル低雑音増幅システム(リア)
リア

信号源抵抗に対する入力換算総合雑音電圧密度

  • バイポーラ入力は、低信号源抵抗において雑音特性に優れている
  • FET 入力は、信号源抵抗に依存せず、安定した低雑音特性
信号源抵抗に対する入力換算総合雑音電圧密度

特長

低雑音性能

測定条件:入力短絡

低雑音性能 測定条件:入力短絡

ローパスフィルタ(LPF)切替機能

無信号印加時の出力電圧波形の比較

測定条件: 入力短絡、測定帯域 10Hz~30MHz

  FET入力タイプ、差動増幅器
DC~20MHz
バイポーラ入力タイプ、差動増幅器
DC~1MHz
THRU
(LPF無効)

入力換算 105μVp-p

入力換算 23.5μVp-p
LPF
(LPF有効)

入力換算 19.5μVp-p

入力換算 11μVp-p

※2018年7月31日調査

微小信号印加時(50μVp-p方形波(@1kHz))の出力電圧波形の比較

測定条件:信号源抵抗10Ω、測定帯域10Hz~30MHz

  FET入力タイプ、差動増幅器
DC~20MHz
バイポーラ入力タイプ、差動増幅器
DC~1MHz
THRU
(LPF無効)
LPF
(LPF有効)

※2018年7月31日調査

THRU/LPFをスイッチで切換え

低クロストーク

隣接チャネルを最大振幅動作させた時のクロストーク(出力への影響)を観測

測定条件:利得100倍

クロストーク式

測定時のブロック図

クロストーク測定時のブロック図
低雑音増幅器のクロストーク測定系
隣接チャネルを最大振幅動作させた時のクロストーク(グラフ)
隣接チャネルを最大振幅動作させた時のクロストーク(グラフ)

※2018年7月31日調査

他社比較

出力雑音波形

測定条件:入力短絡、測定帯域 10Hz~30MHz

  FET入力タイプ、差動増幅器 バイポーラ入力タイプ、差動増幅器
NF
低雑音増幅器
40dB
DC~1MHz
(LPF ON)

入力換算 19.5μVp-p

入力換算 11μVp-p
A社
低雑音増幅器
40dB
DC~1MHz

入力換算 85μVp-p

入力換算 77μVp-p

※2018年7月31日調査

微小信号入力時の出力波形

50μVp-p方形波(@1kHz)を印加し、出力波形を観測

測定条件:信号源抵抗10Ω、測定帯域10Hz~30MHz

  FET入力タイプ、差動増幅器 バイポーラ入力タイプ、差動増幅器
NF
低雑音増幅器
40dB
DC~1MHz
(LPF ON)
A社
低雑音増幅器
40dB
DC~1MHz

※2018年7月31日調査

機能説明

多機能

センサからの信号や信号処理システムにあわせて、さまざまな設定が可能

スイッチ切換えのみ、部品の追加不要
  • 入力結合方式:DC/AC・・・A
  • 入力モード切替機能:差動入力/シングルエンド入力/GND・・・B
  • 入力換算オフセット電圧調整機能:調整範囲±100μV(Volume)・・・C
  • ローパスフィルタ設定:THRU(LPF無効)/LPF(LPF有効)(fc=1MHz)・・・D
  • アンプGND切替機能:電源の接地電位/FLOAT・・・E
マルチチャネル低雑音増幅システム(機能紹介)

入力結合 DC/AC

焦電センサなど、片電源で駆動するセンサは、動作点が数Vあり、信号成分に対してDC成分が非常に大きい場合があります。
その場合、そのまま増幅器に信号を印加すると、大きなDC成分で増幅器が飽和して信号成分を増幅できません。

エヌエフのマルチチャネル低雑音増幅器なら

本製品はスイッチにより、DC/ACの切換ができます。DCモードは、±0.1 V以下のあらゆる微小信号計測に適しています。±0.1 V以上でDC成分によってアンプ出力が飽和する場合には、ACモードを選択することで、DC成分を除去し、信号の変化を検出することができます。

DCモード
DCモード
ACモード
ACモード
スイッチで切換え

位相反転 同相/逆相モード設定可(片線接地設定のみ)

システムによっては、信号を位相反転させた方が適切な場合があります。

エヌエフのマルチチャネル低雑音増幅器なら

本製品はスイッチにより片線接地入力における同相 / 逆相モードの選択ができるので、様々なシステムに対応できます。
例えば、負電圧信号を処理できないシステムにおいても、反転増幅器を追加することなしに、信号処理が可能です。

負電圧信号を処理できない場合
負電圧信号を処理できない場合
マルチチャネル低雑音増幅器を反転増幅器に設定した場合
本製品を反転増幅器に設定した場合
スイッチ切換えで反転増幅器に設定
A-GND(同相) -B-GND(逆相)

入力モード 差動/シングルエンド

測定対象にあわせて、差動入力またはシングルエンド入力のいずれかを選ぶことは、忠実な信号増幅には非常に重要です。
例えば、シャント抵抗を用いて電流を測定する場合、シャント抵抗がハイサイドにあるか、ローサイドにあるかで、検出回路が変わります(検出回路の入力部の増幅器の方式が変わります)。
ローサイド検出ではシングルエンド入力タイプ / 差動入力タイプどちらも使用可能ですが、接続する配線が簡易なシングルエンド入力が一般的です。なお、配線の引き回しが長くなる場合、コモンモードノイズに強い差動入力タイプが優位となります。
ハイサイド検出では差動入力タイプが必要です。

エヌエフのマルチチャネル低雑音増幅器なら

本製品はスイッチにより、入力モードの切換ができるので、どちらも対応可能です。

ローサイド検出
ローサイド検出

配線が簡易なシングルエンド入力が一般的。ただし、配線が長くなる場合は、コモンモードノイズに強い差動入力が優位。

ハイサイド検出
ハイサイド検出

差動入力測定が必須

差動入力 スイッチで切換え

アンプGND FLOAT/EXTERNAL

アンプGNDは、アース(接地電位)を切り離す「FLOAT設定」の方が雑音特性のよいのが一般的です。ただし、測定環境や測定系によっては、アンプGNDとアースを接続する「EXTERNAL設定」の方が雑音特性がよくなる場合があります。

エヌエフのマルチチャネル低雑音増幅器なら

本製品は切換スイッチによりFLOAT/EXTERNAL設定の選択が可能ですので、 簡単にどちらの設定が適切か確認することができます。

GND設定:FLOAT
GND設定:FLOAT
GND設定:EXTERNAL
GND設定:EXTERNAL

例:ポスト増幅器あり (利得60dB、帯域0.1Hz~1kHz )

※2018年7月31日調査

背面の切換えスイッチ

カスタム事例

カスタム事例(1):入力インピーダンスの変更による利得の減衰を抑制

センサ抵抗(信号源抵抗)が大きい場合、センサ抵抗とアンプ入力抵抗によって分圧されるため、利得が減衰します。この利得の減衰はアンプの入力抵抗を大きくすることで抑制できます。
例えば、センサ抵抗が1MΩの場合、本製品の標準仕様ではアンプの入力抵抗がRin=1MΩとなり、利得の減衰は50%になるため、アンプの出力振幅も半分になります(図1)。
ここでアンプの入力抵抗をRin=100MΩに変更すると、利得の減衰は1%になるため、ほぼ仕様通りの利得を得ることが出来ます(図2)。なお、本製品のカスタム事例ではRin=1GΩまで実績があります。
ただし、センサ抵抗とアンプ抵抗が大きくなると、アンプの入力バイアス電流と電流雑音の影響も大きくなるので、不要にアンプの入力抵抗を大きくすることはお奨めしません。

1mVp-p, 100Hzの方形波入力におけるアンプの出力電圧波形

図1 Rin=1MΩの場合
図1 Rin=1MΩの場合
図2 Rin=100MΩに変更した場合
図2 Rin=100MΩに変更した場合

測定系の回路図

測定系の回路図

※ 2019年3月15日調査

カスタム事例(2):ローパスフィルタのfc変更でより高精度な微小信号測定が可能に

信号のエネルギーは√Hzに比例するため、不要な高周波成分は大きな雑音となります。そのため、適切なアンプ帯域を選定することも微小信号測定には重要です。
例えば、必要な周波数成分が10kHz(図3)より低い場合、ローパスフィルタのfcを10kHz(図4)に設定することで、より高精度な微小信号測定が可能になります。

50uVp-p, 1kHzの方形波入力時のアンプ出力波形(FET入力タイプ)

図3 fc=1MHz(デフォルト)の場合
図3 fc=1MHz(デフォルト)の場合
図4 fc=10kHzに変更した場合
図4 fc=10kHzに変更した場合

※2019年3月15日調査

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