低雑音増幅器セレクションガイド

低雑音増幅器
SA-200シリーズ

シングルエンド入力タイプ

  • サブµVから数mVまで、広い電圧範囲で信号を忠実に増幅
  • DCから最高500MHzまで、広帯域をカバーするラインナップ
  • 信号源抵抗にあわせて最適なモデルを選択いただけます

基本情報

測定例

カスタム事例


ラインナップ

  入力形式 利得 帯域 入力抵抗 雑音電圧密度 雑音電流密度 雑音指数
SA-200F3 シングル
エンド入力
40 dB DC~800kHz 1kΩ/
10kΩ/
100kΩ
0.5nV/√Hz 2.2pA/√Hz
SA-220F5 46 dB 1kHz~80MHz 1MΩ 0.5nV/√Hz 200fA/√Hz
SA-240F5 40 dB DC~20MHz 1MΩ/
100MΩ/
OPEN
1.2nV/√Hz 5fA/√Hz
SA-230F5 46 dB 1kHz~100MHz 50Ω 0.25nV/√Hz 5pA/√Hz 0.6dB
NEW
SA-250F6
40 dB 100Hz~250MHz 50Ω 0.25nV/√Hz 5pA/√Hz 0.6dB
NEW
SA-251F6
40 dB 1kHz~500MHz 50Ω 0.25nV/√Hz 8pA/√Hz 0.9dB

入力電圧 – 周波数特性

広い電圧入力範囲をカバーするラインナップ。1μV未満の極微小電圧にも対応。

出力ノイズ – 周波数特性

最高500MHzまで、豊富なラインナップ。他社に比べて優れた低ノイズ特性

出力ノイズ – 入力インピーダンス特性

センサの信号源抵抗に合わせて選定可能。優れた低ノイズ特性

パルス応答

100μVp-pの方形波入力に対する出力波形

  • 波形上:増幅器の出力
  • 波形下:増幅器出力後段LPF(1MHz)を通過後の出力(参考)
SA-200F3 (DC~800kHz、0.5nV/√Hz)
100Hz
10kHz
100Hz
1MHz
SA-220F5 (1kHz~80MHz, 0.5nV/√Hz)
1kHz
1MHz
10MHz
30MHz
SA-230F5 (1kHz~100MHz, 0.25nV/√Hz)
1kHz
10MHz
30MHz
100MHz
SA-240F5 (DC~20MHz, 1.2nV/√Hz)
100Hz
100kHz
1MHz
10MHz
SA-250F6 (100Hz~250MHz, 0.25nV/√Hz)
100k
10MHz
100MHz
250MHz
SA-251F6 (1kHz~500MHz, 0.25nV/√Hz)
100k
10MHz
100MHz
500MHz

測定例

低雑音電源の雑音特性測定

シグナルアナライザを用いて低雑音電源 LP5394の雑音特性を測定。SA-200シリーズにより、高いレベルで測定できることを検証しました。

シグナルアナライザ(入力換算雑音7.6nV/√Hz)のみで測定

シグナルアナライザ自体のノイズにより、
雑音特性が測定できない


シグナルアナライザとSA-230F5(入力換算雑音 0.25nV/√Hz)を組み合わせで測定
※グラフはSA-230F5の利得を補正して表示

2kHz~40kHzの帯域において雑音を検出、
検出感度が20倍以上改善


信号検出限界への挑戦 ― µVのリアルタイム信号検出―

微小信号をSAシリーズによって増幅して、オシロスコープで観察。

SA-200F3

  • 入力信号:5μVp-p、正弦波
  • オシロスコープ:帯域幅1MHz
  • LPF:増幅器後段に設置、信号周波数に対して約5倍の遮断周波数を設定*
入力 55Hz
LPF=300Hz
入力 550Hz
LPF=3kHz
入力 5.5kHz
LPF=30kHz
入力 55kHz
LPF=300kHz

5μVp-pのリアルタイム信号を観測

LPFを使用しない場合の波形

  • 適切なLPFを使用することで、上のように総合雑音を低減できます。
入力 55kHz

信号検出限界への挑戦 ― nVの繰り返し信号検出―

SAシリーズを多段接続して微小信号を増幅、オシロスコープで平均化処理した上で観察。

測定ブロック図
測定結果

SA-200F3

  • 入力:4nVp-p、55Hz パルス幅:1.82ms
  • LPFの測定帯域:1kHz
  • 平均化処理:1万回

4nVp-pの信号を検出

カスタム事例

ご要望に応じたカスタマイズを承っています。

  • 周波数特性の変更(低域・高域遮断周波数の変更)
  • システムに合わせた利得変更(46dB → 40dBなど)
  • 過負荷回復時間の短縮
  • 多チャネル化  マルチチャネル低雑音システム

周波数特性の変更(低域・高域の拡張)

(高域拡張例)

  標準仕様 変更前
SA-220F5 1k~80MHz 1k~130MHz
SA-230F5 1k~70MHz 1k~110MHz
SA-240F5 DC~20MHz DC~40MHz

過負荷回復時間の短縮(MRI/NMR向け信号処理)

MRI/NMRでは大信号入力から微小信号に変化した直後の波形を観測します。そのため、増幅器が飽和状態から正常状態に復帰する、過負荷回復時間が短いことが重要です。
カスタム対応により、過負荷回復時間を大幅に改善しました。

SA-250F6ベースのカスタム対応
  • 過負荷回復時間:80ms → 50μs
  • 入力換算雑音電圧密度: 0.5nV/√Hz@2MHz(変わらず)
  • 周波数特性:100Hz~250MHz → 20kHz~10MHz
  • サイズ:50×40×11.5 mm (体積75%低減)

80msから50μsへ大幅改善

SA-251F6ベースのカスタム対応
  • 過負荷回復時間:8ms → 3μs
  • ノイズフィギュア:1.8dB → 1.3dB (500MHzにて改善)
  • 周波数特性:1kHz~500MHz → 3MHz~500MHz

8msから3μsへ大幅改善、
ノイズフィギュアも高周波域を改善

超低雑音差動増幅器
SA-400シリーズ

差動入力タイプ

  • サブµVから数mVまで、広い電圧範囲で信号を忠実に増幅
  • DCから最高100MHzまで、広帯域をカバーするラインナップ
  • 信号源抵抗にあわせて最適なモデルを選択いただけます

基本情報

測定例


ラインナップ

  入力形式 利得 帯域 入力抵抗 雑音電圧密度 雑音電流密度 雑音指数
SA-410F3 差動入力 40 dB DC~1MHz 1kΩ/
10kΩ/
100kΩ
0.75nV/√Hz 4.5pA/√Hz
SA-420F5 46 dB 1kHz~70MHz 1MΩ 0.9nV/√Hz 100fA/√Hz
SA-421F5 46 dB 30Hz~30MHz 1MΩ 0.5nV/√Hz 100fA/√Hz
SA-430F5 46 dB 1kHz~100MHz 50Ω 0.35nV/√Hz 7pA/√Hz 1.0dB
SA-440F5 40 dB DC~20MHz 1MΩ/
100MΩ/
OPEN
1.8nV/√Hz 25fA/√Hz

入力電圧 – 周波数特性

広い電圧入力範囲をカバーするラインナップ。1μV未満の極微小電圧にも対応。

出力ノイズ – 周波数特性

最高100MHzまで、豊富なラインナップ。他社に比べて優れた低ノイズ特性

出力ノイズ – 入力インピーダンス特性

センサの信号源抵抗に合わせて選定可能。優れた低ノイズ特性

パルス応答

100μVp-pの方形波入力に対する出力波形

SA-410F3 (DC~1MHz、0.75nV/√Hz)
100Hz
10kHz
100kHz
1MHz
SA-420F5 (1kHz~70MHz、0.9nV/√Hz)
1kHz
100kHz
10MHz
30MHz
SA-421F5 (30Hz~30MHz、0.5nV/√Hz)
1kHz
100kHz
10MHz
30MHz
SA-430F5 (1kHz~100MHz、0.35nV/√Hz)
1kHz
10MHz
30MHz
100MHz
SA-440F5 (DC~20MHz、1.8nV/√Hz)
100Hz
100kHz
1MHz
10MHz

測定例

信号検出限界への挑戦 ― µVのリアルタイム信号検出―

微小信号をSAシリーズによって増幅して、オシロスコープで観察。

SA-410F3

  • 入力信号:5μVp-p、正弦波
  • オシロスコープ:帯域幅1MHz
  • LPF:増幅器後段に設置、信号周波数に対して約5倍の遮断周波数を設定*
入力 55Hz
LPF=300Hz
入力 55Hz
LPF=300Hz
入力 5.5kHz
LPF=30kHz
入力 55kHz
LPF=300kHz

5μVp-pのリアルタイム信号を検出

LPFを使用しない場合の波形

  • 適切なLPFを使用することで、上のように総合雑音を低減できます。
入力 55kHz

信号検出限界への挑戦 ― nVの繰り返し信号検出―

SAシリーズを多段接続して微小信号を増幅、オシロスコープで平均化処理した上で観察。

測定ブロック図
測定結果

SA-410F3

  • 入力:4nVp-p、55Hz、パルス幅:1.82ms
  • 測定帯域:1kHz
  • 平均化処理:1万回

4nVp-pの信号を検出

広帯域電流増幅器
SA-600シリーズ

微小電流増幅用の電流/電圧変換器

  • 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
  • サブfA/√Hz(10-15)オーダーの低雑音

基本情報

測定例

Tips


ラインナップ

  利得(V/A) 周波数特性 入力換算雑音電流密度
SA-604F2 10 M DC~500kHz 45fA/√Hz
SA-605F2 100 M DC~250kHz 15fA/√Hz
SA-606F2 1 G DC~100kHz 6fA/√Hz
SA-607F2 10 G DC~20kHz 2.5fA/√Hz
NEW
SA-608F2
100 G DC~2kHz 0.6fA/√Hz

入力電流 – 周波数特性

広い測定範囲をカバーするラインナップ。サブpAの極微小信号にも対応。

変換利得 – 周波数特性

他にない高利得と広帯域を両立。利得100G(V/A)、DC~2kHzを実現。

※2017年6月16日調査

出力ノイズ – 周波数特性

世界最高レベルの低雑音特性を達成

※2017年6月16日調査

パルス応答

微小な方形波信号入力に対する出力波形

SA-604F2(DC~500kHz、45fA/√Hz)[入力電流:100nAp-p]
10Hz
1kHz
10kHz
100kHz
SA-605F2(DC~250kHz、15fA/√Hz)[入力電流:10nAp-p]
10Hz
1kHz
10kHz
100kHz
SA-606F2(DC~100kHz、6fA/√Hz)[入力電流:1nAp-p]
10Hz
1kHz
10kHz
100kHz
SA-607F2(DC~20kHz、2.5fA/√Hz)[入力電流:0.1nAp-p]
10Hz
100Hz
1kHz
10kHz
SA-608F2(DC~2kHz、0.6fA/√Hz)[入力電流:10pAp-p]
1Hz
10Hz
100Hz
1kHz

内蔵LPFはTHRUに設定

測定例

信号検出限界への挑戦 ― pAのリアルタイム信号検出―

微小信号を増幅した信号をオシロスコープ(帯域幅1MHz)で観察。

SA-607F2

  • 入力:1pAp-p@200Hz
  • 内蔵LPF設定:1kHz
縦軸 5mV/div
  • 入力:3pAp-p@550Hz
  • 内蔵LPF設定:3kHz
縦軸 20mV/div

1pAp-p, 3pAp-pの微小信号をリアルタイムに検出

信号検出限界への挑戦 ―fAの繰り返し信号検出―

SAシリーズを多段接続して微小信号を増幅、オシロスコープで平均化処理した上で観察。

測定ブロック図

電流増幅器SA-607F2/SA-608F2で電流を増幅、電圧に変換後に低雑音差動増幅器SA-410F3でさらに増幅。
後段でベッセル型LPFにより低周波の雑音除去した後に、オシロスコープで平均化処理して観察。

測定結果

SA-608F2

  • 入力:3fAp-p@12Hz, パルス幅:20.8ms
  • LPF設定:300Hz
  • 平均化処理:1万回

SA-607F2

  • 入力:10fAp-p@55Hz, パルス幅:3.64ms
  • LPF設定:1kHz
  • 平均化処理:1万回

3fAp-p、10fAp-pの信号検出に成功

微小電流測定の限界に挑戦

実際に微小電流信号を測定した模様を動画でご紹介します。

他社との性能比較

パルス波形の応答特性を比較

エヌエフのアンプはより高速での信号変化を捉えることが可能です。

  • 入力電流:±1nA
  • 利得:10G(V/A)
入力信号周波数 100Hz
(x軸:2ms/div)
1kHz
(x軸:200µs/div)
10kHz
(x軸:20µs/div)

SA-607F2(NF製)

電流アンプA(A社製)

電流アンプC(C社製)

※2017年6月16日調査

電流アンプの不安定動作の原因と対策

フォトダイオードの微小な検出信号を電流アンプで信号処理する際に、電流アンプからの出力が発振する不具合が生じることがあります。その原因と対策を動画で解説します。

電流電圧変換モジュール
IV-200シリーズ

小型・広帯域 電流電圧変換モジュール

  • 最高10MHzまでの高周波信号をI/V変換
  • 広帯域と低ノイズを高いレベルで両立

ラインナップ

  利得(V/A) 周波数特性 入力換算雑音電流密度
IV-202F4 100 k DC~10MHz 450fA/√Hz
IV-204F3 4 M DC~1MHz 70fA/√Hz

IV-200シリーズは、センサ容量に応じて、周波数特性のチューニングを承りますのでご相談ください。

入力電流 – 周波数特性

広い測定範囲を実現:1nA~100µA

1nA~100nA程度まではIV-204F3(~1MHz)が、それ以上の電流ではIV-202F4(~10MHz)がお奨めです。

変換利得―周波数特性

※2017年6月16日調査

出力ノイズ―周波数特性

※2017年6月16日調査

パルス応答特性

微小な方形波信号入力に対する出力波形

IV-202F4(DC~10MHz、450fA/√Hz)[入力電流:10µAp-p]
100Hz
10kHz
1MHz
10MHz
IV-204F3(DC~1MHz、70fA/√Hz)[入力電流:250nAp-p]
100Hz
10kHz
100kHz
1MHz

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