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

横スクロールできます→

  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
SA-250F6 40 dB 100Hz~250MHz 50Ω 0.25nV/√Hz 5pA/√Hz 0.6dB
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

横スクロールできます→

  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 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

  • fAオーダーの超微小電流から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(10-16)オーダーの低雑音

基本情報

測定例

Tips


ラインナップ

横スクロールできます→

  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
SA-608F2 100 G DC~2kHz 0.6fA/√Hz
SA-609F2 1 T DC~300Hz 0.4fA/√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

※2022年12月14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

※2022年12月14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
SA-609F2(DC~300Hz、0.4fA/√Hz)[入力電流:1pAp-p]
0.1Hz
1Hz
10Hz
100Hz

内蔵LPFはTHRUに設定

測定例

信号検出限界への挑戦 
― fA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-609F2

  • 入力:10fAp-p@0.3Hz
  • 内蔵LPF設定:3Hz
縦軸 5mV/div
  • 入力:30fAp-p@30Hz
  • 内蔵LPF設定:THRU
縦軸 20mV/div

10fAp-p, 30fAp-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―

微小電流を増幅、LPFによって低周波の雑音を除去した後に、オシロスコープで平均化処理して観察。

SA-609F2

  • 入力:1fAp-p@0.5Hz, パルス幅:500ms
  • LPF設定:3Hz
  • 平均化処理:1千回

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
  • 後段の電圧アンプ(40dB)でさらに増幅

1fAp-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、より高速な信号変化を捉えることが可能です。

SA-607F2
  • 入力電流:±1nA
  • 利得:10G(V/A)

横スクロールできます→

入力信号周波数 100Hz
(x軸:2ms/div)
1kHz
(x軸:200µs/div)
10kHz
(x軸:20µs/div)
SA-607F2
A社製
C社製

※2017年6月16日調査

SA-609F2
  • 入力電流:±10pA
  • 利得:1T(V/A)

横スクロールできます→

入力信号周波数 1Hz 10Hz 100Hz
SA-609F2
A社製

※2022年12月14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

横スクロールできます→

  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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