高入力インピーダンス信号増幅器

入力インピーダンス 100 TΩ以上、バイアス電流 fAオーダ

主な特長

• 入力インピーダンス：100 TΩ以上
• 入力バイアス電流：数fA（参考値）
• 入力換算雑音電圧密度（入力短絡）：25 nV/√Hz@1 kHz（参考値）
• 帯域：DC~15 kHz

使用例1

信号源抵抗R_sが大きい微小信号V_sを入力インピーダンスR_inの増幅器で測りたいとき、信号測定図は図1のようになります。

このとき、

となることが理想です。しかし、実際には

となり、信号源抵抗R_sの分だけ電圧が降下します。電圧降下を減らすためにはR_in » R_sである必要があります。一般的なバイポーラトランジスタ入力のアンプのR_inは数kΩから数百kΩ、FET入力のアンプのR_inは数MΩから数百MΩであり、信号源抵抗が数MΩであっても数%の誤差が生じることになります。それに対し、この高入力インピーダンス信号増幅器は入力インピーダンスが100 TΩ以上あり、信号源抵抗R_sが大きい信号源でも問題なく信号測定を行うことができます。

測定例：脳波の測定

脳波の測定では皮膚の接触抵抗が状況によって数kΩから数百kΩまで大きく変化します。表1の通り、R_in =1 MΩだと接触抵抗が1 kΩから100 kΩまで変化するに従い、9%程変化してしまうのに対し、R_in =100 TΩではほとんど変化しません。

表1 R_in =1 MΩと100 TΩの測定誤差

使用例2

電流で状態が変化しやすいDUTのとき、増幅器の入力から流れ出る（または吸い込む）バイアス電流は小さい必要があります。例えば、容量性のDUTの場合、バイアス電流によって充電もしくは放電され、電圧が変化してしまいます。この高入力インピーダンス増幅器のバイアス電流はfAオーダと非常に小さいため、バイアス電流による測定電圧の変化はほとんど生じません。

測定例：イオン濃度

水溶液中の特定のイオンに応答するイオン選択電極（Ion Selective Electrodes; ISEs）を用いて、特定のイオン電極と比較電極を接続すると生じる起電力を測定することで、イオン濃度を測定することができます。バイアス電流が流れることによってイオン濃度が変化することを防ぐため、回路で発生する電流をfAオーダーにする必要があり、この高入力インピーダンス信号増幅器が適しています。

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