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プログラムゲインアンプについての概要、用途、原理などをご説明します。また、プログラムゲインアンプのメーカー6社一覧や企業ランキングも掲載しておりますので是非ご覧ください。プログラムゲインアンプ関連企業の2024年11月注目ランキングは1位:株式会社エヌエフ回路設計ブロック、2位:日本テキサス・インスツルメンツ合同会社、3位:Infineon Technologies AGとなっています。
プログラムゲインアンプとは、プログラムによってユーザー側でゲインの大きさを変えることができる増幅器のことです。
オペアンプを用いた増幅器であり、一般には非反転式の構成です。プログラムゲインアンプは、ゲインをプログラミングによって変更できるため、アナログ信号をデジタル信号にまで変更するシグナルチェーンにおいて、変更可能な余地を残せます。
信号の受信強度を高めたい等の顧客やユーザーの希望に対して、後からゲイン変更により柔軟に対応することが可能となるので、フレキシブルな製品の開発につながります。
プログラムゲインアンプは、主に通信機器や探知機、分析機器などの信号やノイズを受信する部分の装置における、信号の増幅用途に使用されます。具体的には、携帯電話などの基地局やレシーバー、超音波レーダー、ワイヤレス通信、音声分析な度です。そのほか、モーター制御などのアプリケーションにも使用されています。
プログラムゲインアンプの仕様を選定する際は、プログラム可能なゲインの範囲や種類、インピーダンスの大きさ、ゲインの精度などを考慮する必要があります。
プログラムゲインアンプは、オペアンプの負帰還回路部の抵抗をラダー構成にし、デジタル回路のレジスタ値の制御により、スイッチ動作を介してこの抵抗値を切り替えています。これにより、広範囲なダイナミックレンジを有するゲイン切り替え、アンプ動作を実現させています。
負帰還回路部の抵抗値の他に、オペアンプに印加する内部電圧をプログラムによって変更することで、オペアンプの増幅率自体を可変変更させ、ゲインの大きさを変化させるのも1つの手法です。医療機器や科学実験などで使用される機器のプログラムゲインアンプは、ダイナミックレンジの大きな増幅率が求められ、さらにノイズが少なく、優れた温度安定性が求められます。
そのため、抵抗やコンデンサなどをプログラムゲインアンプに搭載することで、ローパスフィルタを形成し、高周波のノイズを除去できる機構を盛り込んだ製品もあります。また、複数のオペアンプをプログラムで動作可能なスイッチを持つ回路などで接続し、必要に応じてオペアンプをプログラムによって動作させて、効率的に大きな増幅が可能な製品も発売されています。
センサーを用いたシステム設計においては、さまざまな種類のセンサーの出力範囲と、後段のA-Dコンバータの入力範囲を組み合わせによって合致するように設計しますが、必ずしもシステム上の入出力範囲が合致するとは限りません。そのような場合は、センサーの非常に微弱な低レベル時の出力範囲をカバーし、A-Dコンバータの入力レンジに合致させるべく、センサーとA-Dコンバータの間にプログラムゲインアンプを使用する必要があります。
センサー用途の場合、そのアプリケーション的な役割から当然ノイズレベルには注意が必要です。計装アンプ (インスツルメンテーションアンプ) もよく用いられますが、プログラムゲインアンプは計装アンプの後段にゲイン可変機能を追加させたものと考えることもできます。
どちらもゲインを変更調整可能な増幅器という意味では同じです。プログラムゲインアンプ (PGA) の場合には、アナログ的な連続調整ではなく、4x、8x、16xというようにデジタル制御でビット切り替えであるために、離散的な (正確な) 値のゲイン調整の用途に用いられます。
調整用のレジスタのビット数分のゲイン設定にしか調整の解像度がない点に注意が必要です。一方、可変ゲインアンプ (VGA) は、アナログ的な連続的なゲイン制御であるため、比較的応答も早く、AGC (自動利得制御) 動作が必要なアプリケーションに向いています。
参考文献
https://www.tij.co.jp/ja-jp/amplifier-circuit/pga-vga/overview.html
https://www.idt.com/us/ja/products/rf-products/variable-gain-amplifiers-vga
https://www.analog.com/jp/products/amplifiers/variable-gain-amplifiers.html
https://ednjapan.com/edn/articles/1712/25/news022.html
*一部商社などの取扱い企業なども含みます。
2024年11月の注目ランキングベスト3
注目ランキング導出方法| 順位 | 会社名 | クリックシェア |
|---|---|---|
| 1 | 株式会社エヌエフ回路設計ブロック |
50.0%
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| 2 | 日本テキサス・インスツルメンツ合同会社 |
25.0%
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| 3 | Infineon Technologies AG |
25.0%
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注目ランキング導出方法について
注目ランキングは、2024年12月のプログラムゲインアンプページ内でのクリックシェアを基に算出しています。クリックシェアは、対象期間内の全企業の総クリック数を各企業のクリック数で割った値を指します。社員数の規模
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■特徴 ・高電圧：450V (±225V) ・高スルーレート：2,000V/μs ・高出力電流：200mA ・2MHzパワーバンド幅 ■アプリケーション ・高電圧計測 ・ピエゾトランス...
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■特徴 ・高内部放電：400ワット ・高電流：連続40A、最大100A ・高スルーレート：50V/µs ・オプションの昇圧電圧入力 ■応用分野 半導体のテスト装置 ■解説 ...
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■特徴 ・高い内部消費電力：250W ・高電圧、高電流：100V、30A ・高スルーレート：100V/μs ・4線式電流制限機能 ・低歪み ・外部シャットダウン制御 ・オプシ...
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■特徴 ・高い内部消費電力 ：125W ・高電圧、高電流 ：100V、10A ・高スルーレート ：10V /μs ・4線式電流制限検知 ・ブースト電圧入力（オプション） ■アプ...
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■特長 ・最大±110Vの電流供給が可能 ・12A連続出力電流、 ・250W連続許容損失 (TC=25℃時) ・4MHzゲイン帯地幅製品 ■アプリケーション ・プログラマブル電圧...
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■特徴 ・低熱抵抗：1.1℃/W ・電流フォールドオーバー保護 ・優れた直線性：クラスA/B出力 ・広い電源電圧範囲：±10V～±45V ・高出力電流：最大±15A ■アプリ...
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■特徴 ・モノリシックMOS技術を採用したアンプコア ・高電圧動作 (200V 出力) ・過電流フラグ付き電流制限機能 ・高出力電流4Aピークまたは10Aピーク ・アン...
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■特徴 ・高電圧：450V (±225V) ・高スルーレート：1,000V/μs ・高出力電流：200mA ■アプリケーション ・高電圧計測 ・ピエゾトランスデューサの励磁 ・プロ...
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■特徴 ・高電圧：400V (±200V) ・低静止電流：10mA ・高出力電流：4A ・プログラム可能な電流制限 ■アプリケーション ・圧電ポジショニング ・高電圧計測 ...
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■特徴 ・高電圧：400V (±200V) ・低静止電流：10mA ・高出力電流：8A ・プログラム可能な電流制限 ■アプリケーション ・圧電ポジショニング ・高電圧計測 ...
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■特長 ・最大2,400VP-Pの出力 ・広い電源電圧範囲：±100V～±1,250V ・プログラム可能な電流制限 ・50mA連続出力 ・気密封止されたパッケージ ・温度センサー ...
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■特徴 ・モノリシックMOS技術を採用したアンプコア ・高電圧動作 (200V 出力) ・過電流フラグ付き電流制限機能 ・ブリッジまたはパラレルとして構成可能 (オ...
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■特徴 ・広い電源電圧範囲 ： ±20 V ～ ±75 V ・高出力電流 ： 最大 2A 連続 ・プログラム可能なゲイン ・高スルーレート ： 1,000V/µs (標準値) ・プログラ...
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■特徴 ・広い電源電圧範囲：±15V～±150V ・高出力電流：連続 1.5A (PB51) 、連続 2.0A (PB51A) ・電圧および電流ゲイン ・高スルーレート：最小 50V/µs (PB5...
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■特徴 ・広い電源電圧範囲：±30V～±100V ・高出力電流：最大2A連続 ・電圧および電流ゲイン ・高スルーレート：最小50V/µs ・プログラム可能な出力電流制限 ...
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■特徴 ・高電圧：900V (±450V) ・低静止電流：1.6mA ・高出力電流：100mA ・プログラム可能な電流制限 ■アプリケーション ・高電圧計測 ・プログラム可能な...
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■特長 ・1,140V P-P信号出力 ・広い電源範囲：±75V～±600V ・プログラム可能な電流制限 ・75mA連続出力電流 ・気密封止されたパッケージ ・入力保護 ■アプリ...
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■特徴 ・広い電源電圧範囲：±15V～±150V ・高出力電流：連続 1.5A (PB58) 、連続 2.0A (PB58A) ・電圧および電流ゲイン ・高スルーレート：最小 50V/µs (PB5...
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■特徴 ・静止電流を大幅に低減する独自の技術 (特許出願中) ・350V/µs以上のスルーレート ・広い電源電圧範囲：シングル電源：20V〜350V、スプリット電源：±...
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■特徴 ・RoHS 指令に準拠 ・モノリシック MOS 技術 ・低コスト ・高電圧動作：350V ・低静電容量：TYP=2.2mA ・セカンドブレークダウン無し ・高出力電流：ピ...
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■特徴 ・高い内部消費電力：125W ・高電圧、高電流：200V、10A ・高スルーレート：10V /μs ・4 線式電流制限検知 ・ブースト電圧入力 (オプション) ■ア...
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