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

低抵抗センサから高抵抗センサまで、高精度の信号処理に

  • 低雑音:1.3 nV/√Hz(バイポーラ入力)、2.5 nV/√Hz(FET入力)
  • 小型筐体で、多チャネルニーズに最適
  • 多機能 スイッチ切換のみ、部品の追加不要
    • 入力結合方式切換 DC/AC
    • 入力モード選択 差動/シングルエンド/GND
    • ローパスフィルタ設定 THRU(OFF)/LPF(ON)(fc=1MHz)
    • 入力換算オフセット電圧 調整範囲 ±100μV
    • アンプGND切換 FLOAT/EXTERNAL

低雑音性能

世界最高レベルを実現

入力換算雑音電圧密度(入力短絡時)
低雑音性能 測定条件:入力短絡

小型筐体で多チャネルニーズに最適

4チャネル
16チャネル

ご要求にあわせて最適なシステムをご提案

  • 用途にあわせた多チャネル化
  • 入力インピーダンス
    センサの出力抵抗にあわせて変更可能
  • シングルエンド入力
    さらに低雑音が要求される信号の場合には、シングルエンド入力に対応可能
  • 目的にあわせて機能を絞り込むことにより、さらなる小型化・高密度実装に対応可能

特長

低雑音

低雑音−世界最高レベルの低雑音性能

センサの種類に合わせて選択可能

  • バイポーラ入力タイプ:低ドリフト・低抵抗センサ(超伝導、熱電対、ひずみゲージ など)
  • FET入力タイプ:低抵抗〜高抵抗センサ(超電導、圧電、焦電、光電など)
  • 差動入力
  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

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

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
  • 測定ブロック図
クロストーク測定時のブロック図

  • 測定データ
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

多機能

多機能

信号処理の要求にあわせて、さまざまな設定が可能

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

焦電センサなどの片電源駆動のセンサは、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、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

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

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、検出回路入力部の増幅器の方式が変わります。

エヌエフのマルチチャネル低雑音増幅器なら

切換スイッチにより、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

ローパスフィルタ(LPF)ON/OFF

測定したい信号が1 MHz以下の場合、LPFをONにすることで測定帯域が 1 MHz以下に制限され、ノイズを低減できます。測定例をご紹介します。

入力50μVp-p方形波(@1kHz)の出力波形

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
LPF OFF
LPF ON
無信号時の出力波形

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
DC~20MHz
バイポーラ入力タイプ、差動増幅器
DC~1MHz
LPF OFF
入力換算 105μVp-p

入力換算 23.5μVp-p
LPF ON
入力換算 19.5μVp-p

入力換算 11μVp-p

※2018年7月31日調査

位相反転 同相/逆相モード設定可

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

切換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ます(片線接地設定のみ)。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

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

切換スイッチにより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

ポスト増幅器あり (利得60dB、帯域0.1Hz~1kHz )

※2018年7月31日調査

他社比較

他社比較

出力雑音波形

測定条件:入力短絡、測定帯域 10Hz~30MHz、

増幅器:利得 40dB、帯域 DC~1MHz、差動入力

  FET入力タイプ バイポーラ入力タイプ
NF
(LPF ON)

入力換算 19.5μVp-p

入力換算 11μVp-p
A社
入力換算 85μVp-p

入力換算 77μVp-p

雑音特性のよさが見てとれます。

※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)を入力し、出力波形を観測

測定条件:信号源抵抗10Ω、測定帯域10Hz~30MHz、

増幅器:利得 40dB、帯域 DC~1MHz、差動入力

  FET入力タイプ バイポーラ入力タイプ
NF
(LPF ON)
A社

波形が明瞭に観測できます。

※2018年7月31日調査

カスタム事例

カスタム事例

入力インピーダンスの変更により、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。

  • センサ抵抗が1MΩの場合、本製品の標準的な仕様では入力抵抗はRin=1MΩなので、利得の減衰は50%でアンプの出力振幅も半分になります(図1)。
  • 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)。
  • 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、適当なアンプ入力抵抗が望ましいです。
1mVp-p, 100Hzの方形波入力における出力波形
図1 Rin=1MΩの場合
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

ローパスフィルタのfc変更により、高精度な微小信号測定に

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になります。そのため、適切なアンプ帯域の選定も微小信号測定には重要です。

  • 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)に変更することで、より高精度な微小信号測定が可能になります。
50uVp-p, 1kHzの方形波入力時の出力波形(FET入力タイプ)
図3 fc=1MHz(デフォルト)の場合
図4 fc=10kHzに変更した場合

※2019年3月15日調査

仕様

ダウンロード

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