微小信号测仪/前置放大器

用于测量微弱信号的低噪声前置放大器

前置放大器

什么是前置放大器?

在微小信号的测量当中,改善信号与噪声的比率(信噪比)是至关重要的。在使用传感器的测量当中,信号往往会受到噪声的影响,所以通常采用前置放大器来放大信号,从而达到提高信噪比的目的。另一方面,除了放大信号以外,也有改变传感器的输出阻抗的使用方式。针对使用目的来选择前置放大器,才能够测量到质量更佳的传感器信号。

为什么市面上有那么多种类的前置放大器?

因为针对不同种类的测量,具体要求也不尽相同。在放大传感器信号的时候,往往需要配合传感器类型选择合适的前置放大器。温度传感器一般为电压输出,所以应该选用电压输入型的前置放大器。用于光检测的光电二极管一般为电流输出,所以应该选用电流输入型的前置放大器。此外,对于前置放大器输出信号的要求,也会因使用目的不同而改变。例如,在图像处理中需要高速响的功能,在半导体等材质的光谱测量中则需要低噪声的特性。

NF前置放大器的特征是什么?

NF前置放大器最大的特征就是宽频带且低噪声。

其他厂牌生产的前置放大器多为具有特定频率范围的窄频带型。
对于某单一的频带很有效果,但是想要在不同频率下测量,需要配置各频带响应的前置放大器。NF提供的前置放大器拥有宽频带且低噪声的特征,可以用在不同频率中进行比较广泛的测量。
NF在较宽频率范围测量中,还可以提供FRA(频率特性分析仪)和锁相放大器产品。宽频带且低噪声的前置放大器很适合搭配这类宽频带测量仪器同时使用。另一方面,前置放大器的在宽频带下噪声可能会增加,可以搭配滤波器使用,通过限制频带来减少噪声。此外,NF还提供各类型的滤波器。不仅仅是前置放大器,还可以实现与其他仪器组合使用的各种要求。

图1

图1. 输入换算噪声电压密度与截止频率的关系

 

Figure.2

图2.输入换算噪声电压密度与输入阻抗的关系

应该如何选择前置放大器?

-电压输入型还是电流输入型?

根据传感器的输出类型,选择电压型或者电流型。

-AC耦合还是DC耦合?

在只需要AC信号的状况下,可以使用AC耦合的前置放大器来去除DC成分。在低频率测量的时候,AC耦合的前置放大器无法将低频率信号放大。在这种情况下,必须使用直流耦合的前置放大器。

-差分输入还是不平衡输入?

差分输出型的传感器可以减少因接地线所产生的噪声影响,与差分输入的前置放大器组合使用,能够将效果发挥到最大!

-输入阻抗是大还是小?

就算是一个电压输出型的传感器,传感器的阻抗也可大可小。前置放大器的输入阻抗会因为输入元件(FET或双极晶体管)的不同而变化,通常需要配合传感器类型来进行选购。

-频带是否太宽还是太窄?

如果重视高速应答,可以选择宽频带的前置放大器。但是,如果在低频带测量时,可以使用相应频带的前置放大器来减少噪声。

产品一览

电压输入型放大器

选购指南 (PDF)

型号 概要 频率 电压噪声 电压增益 详细
SA系列
低噪声前置放大器
超低噪声,9种机型产品阵容 SA-440F5: DC ~ 20 MHz
SA-230F5: 1 k ~ 100 MHz
SA-230F5
:0.25 nV/√Hz
固定 detail
CA5360
低噪声前置放大器
适合与锁相放大器组合使用 DC ~ 1 MHz 5 nV/√Hz 固定: x100 (40 dB) detail
LI-75A
低噪声前置放大器
多年来销售实成绩丰富 DC ~ 1 MHz 2.5 nV/√Hz 固定: x100 (40 dB) detail
5307
差分放大器
独立型 DC ~ 10 MHz 4 nV/√Hz 可切换
x10 ~ x1000
(1, 2, 5 步)
detail
电流输入型放大器

选购指南 (PDF)

型号 概要 频率 电流噪声 增益 (V/A) 详细
SA-600系列
宽频带电流放大器
高增益且宽频带,
4种机型产品阵容
SA-604F2
:DC ~ 500 kHz
SA-607F2
:2.5 fA/√H
固定
10 M/100 M/1 G/10 G
根据型号而不同
detail
LI-76
电流输入放大器
可调节增益,
该型号可使用电池或外接电源供电
DC ~ 2 kHz
(在增益100 M时)
2 pA/√Hz
(在增益10k时)
10 k/10 M/100 M detail
CA5350
可编程电流放大器
高增益且宽频带,
GPIB/USB界面
DC ~ 14 kHz
~ 500 kHz
(通过增益设定)
2.5 fA ~ 6 pA/√Hz
(通过增益设定)
可切换
10 k ~ 10 G
和 x1 or x10
detail
CA5351
可编程电流放大器
高增益且宽频带
LAN/GPIB/USB界面
可切换
1 k ~ 10 G
detail
前置放大器的DC电源
型号 概要 输出电压 输出噪声 输出电压稳定度 详细
LP5393
低噪声DC电源
适合与SA系列组合使用 ±12 V ~ ±15 V 10 µVrms以下 ±10 ppm/°C detail
LP5394
低噪声DC电源
适合与SA系列和其他通用型号组合使用 0 V ~ ±15 V
PS-70A
DC电源
适合与 LI-75A和LI-76组合使用使用 ±20V - - -


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