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アナログ電子回路コミュニティサービス終了のお知らせ

平素はアナログ電子回路コミュニティをご愛顧いただき誠にありがとうございます。

この度、アナログ電子回路コミュニティは2018年3月末日をもってサービスを終了することとなりました。それに伴いまして、本サービスへの新規会員登録は2月末日をもって締切りといたします。約10年という大変長い間、たくさんの皆様にコミュニティをご利用いただきましたこと、深く感謝申し上げます。

なお、コミュニティに掲載しているコンテンツは編集の上、アナログ・デバイセズ社のウェブサイトに随時掲載していく予定です。詳細は追って会員の皆様にお知らせいたします。

今後ともEDN Japanをご愛顧くださいますようお願い申し上げます。


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NAKA
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またまた入力バイアス電流の影響のご質問
ポイント []
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アクセス1422
カテゴリーアンプ&コンパレータ
キーワード 入力バイアス電流   アンプ   センサー   インピーダンス   添付資料   Powered by Yahoo
投稿日時16/08/04 13:45
いつもお世話になります。NAKAです。

またまた入力バイアス電流の影響に関する質問です。
添付資料のように、フォトトランジスタのセンサー信号を高S/Nで検出したいと考えています。そこで上の回路Aのようにアンプに直接接続しようと思ったのですが、訳あって変更できないアンプの入力バイアス電流が50nAとかなり多いことがわかりました。対してセンサーの出力が50μA程度なので、先日来みなさんのアドバイスいただいている、入力バイアス電流の影響が気になってしょうがありません。そこで入力バイアス電流が10pAとインピーダンスの高いバッファを入れようかとも思いましたが、これまたアンプ追加でノイズフィギュアの低下が気になります。一応添付資料の2ページのようにシミュレーションしてみた感じではそれほど差異はないようにも感じます。ご意見を伺えたらうれしいです。

P.S.
先日、娘が吹奏楽の地区大会にて、金賞にわずかに届かず銀賞をとりました。中学2年の娘にとって、3年生が最後の演奏ということで、最後に「先輩にハグしてほしい」といって涙をポロポロ流してました。思わずもらい泣きをしてしまったと同時に、僕は、こうした美しい感情をいつごろ無くして、汚れてしまったのだろう?と思わず自問してしまいました.......汗)
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Braveman 回答番号 6
タイトル
ADA4350はどうでしょう??
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アクセス1312
投稿日時16/08/16 12:37
NAKAさん、
こんにちは!
夏休みで応答が遅くなりました。。。

応答速度が速く入力インピーダンスが高いアンプということで探すと、ADA4350があります。フィードバック回路部分をスイッチで切り替えられるという変わり者のアンプですが、pAオーダーのバイアス電流で、100V/uSのスルーレートを持っていますし低ノイズなので、もしかしたら検討できるかも知れませんね。

yoshi05さん、
ADPD2210の翻訳、すみません・・・relative to inputは略してRTIと書かれるものと同じで「入力換算」と理解戴ければと思います。昔からこの表現はありますので訳者にフィードバックしておきます(^ ^;

NAKA 回答番号 5
タイトル
わ~ぃ!大好きなyoshi05先生の登場だ!
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アクセス1450
投稿日時16/08/05 19:19
いつもお世話になってますNAKAです。

ご察しの良いyoshi05さまなので、どんなアプリかバレテしまっているような気がしますが......。教えていただきたいくせに、詳しく言えないジレンマです...汗)
そうなんですよ、PDでいろいろやってましたがどうもS/Nが上がりません。(※100万円くらいかけて評価基板作りましたが、アートワークを失敗して一番気を付けるべきTIA部分のインピーダンスの高い部分を少し引き回しちゃって、失敗しちゃいました....涙)、ならばと光電流がhFE倍大きいPTRでバラック組んでみたんですが、こちらの方が素性がいい感じです。問題は反応速度でPDがnsオーダに対しPTRはμsオーダのため、ある機能を実現するのにかなりネックとなってました。その機能をソフトのアルゴリズムで何とか誤魔化して形になってる感じです。
****問題(だと思っているの)は、信号が弱く・ハイインピーダンスなのをどうしようか・・なのだから、信号を強くできればいので、フォトダイオードの受光面積の大きいのをつかったり、並列にしたり、光センサのところを考えなおすのはどうでしょう?****
⇒結局そうなんですよね!自然界の信号なので時と場合によってへ変化するため、通常状態をFullスケールにはできません。A/Dの1/2くらいの分解能になるようにしてますが、PTRの上の5.1KΩ抵抗(I/V変換)を大きくしていっぱいいっぱいで使っても信号は大きくなりますが、結局ノイズも大きくなってS/Nは変わりません。フォトセンサーへ光の入り方を工夫するのが良いんですけどね!
教えていただいた情報を次週じっくり見てみます。
本当にいつもありがとうございます。

P.S.
「純真なNAKAさま」⇒裏はドロドロです.....(笑)
大好きななんて書くと他のメンバーに疑われてしまいますね!
恋愛感情ではないでーす。単純に尊敬の念です!

yoshi05 回答番号 4
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純真なNAKAさま
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アクセス1455
投稿日時16/08/05 18:36
どちらが良いかと聞かれて、意地悪な答です。
・・答になっていないですね・・(*)


AnalogDevicesの技術記事にこんなのがあります。
補足とか、追加資料とかお願いしまます> Bravemanさま。

技術記事 MS-2394
http://www.analog.com/media/jp/technical-documentation/technical-articles/MS-2394_jp.pdf
微弱な光信号の変換に成功するための7つのステップ

「ここでは、室温において 1kHz で 50pW~250nW(0.006lux)の
 光のパルスを発する光源を使用するものとします。・・
 目標は、この信号を16 ビットの分解能と精度で取り込んで、
 処理することです。」 とあります。


それと、 
問題は、信号が弱く・ハイインピーダンスなのをどうしようか
・・なのだから、信号を強くできればいので、
受光面積の大きいのを使ったり、並列にしたり、
光センサのところを考えなおすのはどうでしょう?
( PDの出力は受光面積に比例し、ノイズは平方根に比例なので
  受光面積を4倍にすればS/Nは2倍・・ご承知のように)
 
可能なら、浜松ホトニクスのHPに参考になりそうなお話(資料)がありそうです。
 
#色々抜き出してみたのですが、NAKAさんが
 検討済みに思えてきて、削りました。」
「訳ありで変更不可」のところを全部使わないで、暗い光を測定する技とかも・・

3つめ、質問ですが 
センサアンプのところに ADPD2210 を検討してボツになったみたいですけれど、どうダメなのでしょう?
 お値段? PDはやめたから?
 
4つめ、これはBravemanさまに
ADPD2210の日本語DSの、11/15 動作原理
「光伝導モードにおいてほぼゼロバイアス電圧で・・
  ノイズフロアを確立します」の後半部分、
わかりにくいので英文を参照すると、

日本語訳文:
これは、信号分解能の基本的な制限を 10 nA内部バイアスの
ショット・ノイズ(入力に相対的な 80 fA/√Hz)に設定します。
これは電流アンプの出力に現れ、 ADPD2210 のノイズ・フロアを確立します。

英文:
This sets the fundamentallimit of the signal resolution to the
shot noise of the 10 nA internal bias, 80 fA/√Hz relative to
the input, which appears at the output of the current amplifier
and establishes the noise floor of the ADPD2210.

(入力に相対的な 80 fA/√Hz)relative to the input ですが、
たぶん「入力換算雑音」のことだけど、あまり見かけない表現なのを、
無理に頑張って混乱したのでは? と感じました。
 
input equivalent noise とか、input referred noise でなくて
relative to the input とも言うのでしょうか?
英文の方が変な(直すべき?)気もして・・
 

(*)だって、要求が不明なんだもの。
  といっても、言いづらい事もあるでしょうし
  ということは、こっちも聞きづらいし。


NAKA 回答番号 3
タイトル
実は事情があります。
ポイント
pt.
アクセス1580
投稿日時16/08/05 09:29
Mususu2さまお久しぶりです。
リカルドさまありがとうございます。NAKAです。

①についてですが実は事情がありまして、OPBの入力範囲が0.2V~1.8Vという規定がありまして、抵抗とPTRを入れ替えると0.2Vだけ下駄をはかせる必要があります。オペアンプで0.2V分加算することもできますが、アンプが増えノイズフィギュアが低下すると考えました。表現がまずかったのですが、変更不可の部分は、アンプ付24bitΔΣタイプのA/D変換器でアンプのGAINを"1"で使用しているという感じです。抵抗の上は1.8Vの基準電源です。

②たしかに2ページ目のシミュレーションでは、同じような動作をすることぐらいしかわかりませんよね!......汗)添付するPDFを間違えました。今回添付させていただいたのがTOTAL-NOISE解析のようで、バッファ無しの方が若干良さそうな値です。どれだけS/Nを向上させたいかという話なのですが、わがままな希望なのですが、現状より少しでも向上できないかと取組中です。非常に微弱な自然界の信号のため複数回検出して平均をとっているのですが、取組前が約18.4[dB]だったものを、回路、デバイス、ソフト等の改良を重ね、現状29.5[dB]まで改善してきています。どこまで改善できるかにチャレンジしています。

⇒リカルドさま
おっしゃる通りなのですが、最近のデバイスはBGAやQFNなどSMDタイプしか部品が無く、なかなか簡単に試せないこともありますよね?あぁ~DIPの時代がよかったぁ~....(笑)


P.S.
うちの娘はそんな感じなんですけど、今年吹奏楽部に入部した1年生はクールで「なんで先輩泣いてるんすか?」とタメ口だそうです。.....(笑)
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MUSUSU2 回答番号 2
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回路の基本が疑問
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アクセス1555
投稿日時16/08/05 00:35
NAKAさんへ
 Mususu2です。
 2点コメントします。

① 添付の回路、基本的な疑問があります。フォトトランジスタの電流を5.1kΩで電圧にする意図と思いますが、その電圧は、AVCCからどれだけ電位が下がるかとして現れます。フォトトランジスタと抵抗の位置を入れ替えて、AGNDとの間に出るようにできない理由がありますか?OPBやA/Dの回路についてきちんと書いてないのでよくわかりませんが電源がセンサ部と同じAVCCなら、そもそもまともに動かないように思います。
 回路図のままだと、特に低入力の時に、ほとんどAVCCを測っていて、後段のOPBのところでは、AGNDとの間の電圧を増幅しています。整合性がないです。

② OPBの入力バイアス電流が50nAで、センサーの暗電流が最大0.2μAなら、バイアス電流は暗電流最大値の4分の1ということですが、それが大き過ぎますか?
 2ページ目のシミュレーションで、どれだけの差が出るはずかを考えると、30nA×5.1kΩのDC分だけ差が出ます。
計算すれば、0.153mV。グラフを見ても差が分からないのは当然では?

NAKAさんが欲しい高S/Nがどのくらいなのかわからないのですが、その辺も見直してはどうかと思います。

 余談: 昔、私の娘も中学校で吹奏楽をやっていました。 体育会系でもないのに、勝った/負けたとか言っているが意外でした。

リカルド 回答番号 1
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先ず作って実験したら
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アクセス1530
投稿日時16/08/04 17:36
 簡単な回路だったら、部品を買って実験した方が早いんじゃ無い?

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