減衰回路の作り方

質問

現在100mVの入力信号（数10Hz程度）を1μV～100μVまで10μVおきに減衰させる回路を組もうとしています。

ここまで信号が小さくなる場合、ノイズ等の問題がとても気になっております。
具体的にどのような回路を組むべきでしょうか。

バッファを通した後、抵抗や通過型アッテネータで減衰させる？
周りをできるだけシールドする？

ここまでの微小電圧を扱った経験がなく、困っております。

ご教授頂ければ幸いです。
よろしくお願い致します。

回答No.1

tance · ベストアンサー

バッファを設けてその出力を抵抗アッテネータで減衰させる、
というコンセプトは妥当だと思います。ノイズに関しては
１．使う抵抗をできるだけ小さい値にする。
２．バッファは、できればチョッパ式OPアンプを使う。

というあたりが基本です。

元信号が100mVと小さいので、OPの負荷抵抗は100Ω
くらいでも大丈夫です。

チョッパアンプは1/fノイズが無いのでこのような用途には
うってつけです。一般のローノイズアンプは確かにチョッパ
アンプよりノイズは小さいことになっていますが、これは
1/fノイズを含まないことが多く、低周波では有用な
指標にはなりません。

減衰は何通りあるのですか？
100u, 90u, 80u, ・・・・20u, 10u, 1uV
といった感じですか？
切換部分にも注意が必要です。メカスイッチやリレーなど
では接触不良に注意し、かならずワイプ式の接触をする
ようにします。

半導体スイッチを使うなら信号レベルが大きい部分に
使う必要があります。つまり、アッテネータの後を切り替える
のではなく、アッテネータを多数用意し、その入力を
切り替えます。

もし直流まで必要なら急に難しくなります。銅線や基板の
銅とはんだの熱起電力が直流的には無視できない誤差を
生みます。

シールド線を使うときは線の曲げによるノイズの発生に
気をつけます。シールド線は使わなくて良ければそれに
越したことはありません。

外部からの磁界ノイズも要注意です。出力の、インピーダンス
の低い部分に電源周波の磁界などが生じないようにして
ください。

要求精度にも拠りますが、普通のレベルを扱うのに比べれば
大変です。

シールドやGND電流の管理などは当然として、上記を
適切に行えば、通常は万全です。それでもノイズが気に
なるようだと、液体窒素とか液体ヘリウムで冷やすなど
少々大変なことになってしまいます。

お礼

とても細かいご回答ありがとうございます。
とても勉強になります。

ご指導頂いた内容を良く注意しながら、早速回路を組んでいきたいと思います。

ありがとうございました。