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差動増幅器 Differential Amplifier 差分放大器 차동증폭기 差動増幅器とは、特性の等しい二つのトランジスタのエミッタを共通に接続し、この二つのトランジスタのベースに加えられた電圧差を増幅する差動増幅回路を初段とする増幅器のことである(図1)。 通常は、下図の差動出力をさらに増幅して出力し、負帰還をかけて使用する。 IC化された、いわゆるOPアンプが高性能かつ安価に入手できる。 差動増幅器の二つの入力信号が同じならば、(差動)出力はほぼゼロとなる。すなわち、入力の同相分ノイズは大幅に減衰し、信号分だけが増幅されることになる(図2)。 この同相分ノイズを小さくする能力をCMRRという。(用語集:CMRR )
ロックインアンプの基本原理は同期検波(位相検波)である。ロックインアンプの場合は、PSD(位相敏感検出器)と呼ぶことが多い。 図1のように、信号入力(sinα)と、周波数および位相が同じ参照信号(sinβ)とを掛け算すると、三角関数の公式からロックインアンプの基本原理は同期検波(位相検波)である。ロックインアンプの場合は、PSD(位相敏感検出器)と呼ぶことが多い。 図1のように、信号入力(sinα)と、周波数および位相が同じ参照信号(sinβ)とを掛け算すると、三角関数の公式から sinα・sinβ={cos(α-β)-cos(α+β)}/2 ここで、α=βだから、上式は {cos(0)-cos(2α)}/2 となる。 これは、信号入力の振幅に比例した直流分と2倍の周波数の交流分であるから、交流分はローパスフィルタ(LPF)で除去すると、信号分の直流が得られる。 従来のアナログ式ロックイン
クレストファクタ(波高率) Crest Factor 波峰因数 파고율 クレストファクタとは、波形のピーク値と実効値の比(クレストファクタ=ピーク値/実効値)で定義され、波高率とも言われる。 直流の場合は1、正弦波の場合は√2 = 1.414となる。似たものとして波形率があるが、こちらは波形の実効値と平均値との比(波形率=実効値/平均値)で定義される。 クレストファクタは、計測器の入力仕様や電源の出力仕様にしばしば登場する。例えば、パワーマルチメータ(電力計)では、入力信号の実効値が仕様内であっても、ピーク値が大きければアナログ-ディジタル変換部分が飽和する可能性がある。これを回避するため、入力信号のクレストファクタを仕様に明記している。 電源の場合は、特に交流電源で用いられ、整流負荷(コンデンサインプットの機器など)に対する出力可能なピーク電流を定義する場合などに用い
平均値検波 Average Detection 平均值检波 평균값검파 平均値検波は、交流電圧計の中で、交流電圧を直流電圧に変換する回路方式のひとつであり、回路が簡単で、比較的高い周波数まで動作可能という特長があるため、一般的に低価格な交流電圧計で用いられている。中クラス以上の交流電圧計では、実効値検波の方が一般的である。 以下は、平均値検波と実効値検波の交流電圧計のブロック図である。 通常の交流電圧計は、正弦波を測定したときに、その実効値を表示するように目盛り(あるいはディジタル表示)が校正されている。純粋な正弦波を測定した場合には平均値検波と実効値検波の電圧計の指示値は同じであるが、正弦波以外の波形(歪を含む波形や雑音を含む波形)では、検波方式により違いがでてくるので注意が必要である。 以下は、実効値1Vの各種波形を、平均値検波と実効値検波の交流電圧計で測定したときの指
雑音に埋もれた信号の測定 ロックインアンプを用いた微小信号の測定 交流電圧計と比べ、ロックインアンプの優れたパフォーマンスを紹介。 微小信号の最適な測定方法 ロックインアンプが雑音に強い理由 ロックインアンプの原理 ロックインアンプを用いた測定例 微小信号の最適な測定方法 微小信号の最適な測定方法 各種の物理量(温度・加速度など)の測定は、センサで電気信号に変換して分析器(測定器)に入力されます。必要な信号だけが得られることは非常に稀で、通常は不要な信号(すなわち雑音)も一緒に測定されます。雑音はあらゆる局面で混入してきます。 雑音は電気信号とは限らず、測定する物理量そのものに含まれる場合もあります。また、場合によっては、目的の信号よりはるかに大きなレベルとなることもあります。測定したい信号が微小なレベルになると、相対的に雑音が大きくなります。 交流電圧計とロックインアンプを用いた測定 こ
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