食の安全と放射能測定所フォーラム

チャージアンプの場合は「電荷」を電圧に変換ですな。Cに電荷が溜まるので、FETで（電流は流さないで）電圧に変換です。チャージは並列の負荷抵抗で放電。「出力決定に影響無し」は、正しいと思います

仰せの通り、チャージは正しくは電荷、でしたね。
PDの場合、電流モードで測定するので、ついつい電流と言ってしまっていますが。電流×時間→電荷なのであながち間違いではないにしても正しくありませんねえ。訂正ありがとうございます。

さて、オペアンプを使った場合、フィードバックループの中にFETを組み込むと、挙動は不明です。それなりに動いたり、全然安定しなかったり・シミュレーションにかけても回路によっては発散してしまったり（計算しない）・・。
特に、FET段でドレイン側からの出力（逆相）をオペアンプの正相入力に入れるパターンが苦手のようです。作例はかなり見受けますので、安定しないということはないとは思うのですが・・シミュレータに喰わせる回路定数が拙いのかなあ・・・

ブートストラップの場合はシミュはだいたいうまく動きます。今回の構成はこちらです。FETが電圧増幅に寄与するものの、実質、チャージアンプのフィードバックループから外れている雰囲気なので、比較的シミュレーションが安定するのかもしれませんね。

しかし、オペアンプの前段に置くディスクリートのFET、いよいよ品薄が現実味を帯びてきています。国産の非チップ部品は全てディスコンじゃないかしら？在庫も大分減ってきている感じです。

PD計測の場合は、海外のチップ部品になりますがBF862が使えそうなのは救いです。入力容量と増幅率を考慮すると非常に優秀。値段も高くはない（海外通販では普通に手に入れられるものの問題は入手性か）。

多くの作例で登場する2SK192A、2SK170といったところは、近い将来リーズナブルな値段では入手できなくなるのではないでしょうか。生産中止が発表されて大分経ちますが、価格上昇、在庫切れをよくみかけるようになってきてしまいました。

手持ちの5Vで動くオペアンプでためしてみたところ、
AD8656 - OK、AD8616 - OK、OPA1642 - NG、でした。
確認してみると、OPA1642は入力幅が(5V駆動の場合) -0.1～1.5Vということで、今、中点を2.7V位に設定しているため、レンジオーバーしているようです。諸特性優秀なだけに残念。余裕があれば後で中点電圧を下げて試してみますが、あまり下げると今度はFETのバイアスをドライブしきれなくなる恐れも。

というわけで今のところ２択ですが、AD8616の勝ちです。
電圧ノイズ的にはAD8656の方が僅かに優秀なのですが、実際に回路に組み入れてみるとAD8616の方がノイズレベルが低いです。
これも調べてみると16の方は電流ノイズ明記(0.1pA/rtHz)、56の方は非公開・・恐らく16より悪いと推定していますが・・・こちらが影響しているのではないかしらと。

また、ブートストラップのFETも2SK170/117/369/192A、あとBF862を試してみました。
この中で電圧ノイズ最小を誇る2SK369が脱落・・というか2SK117向けに組んだ回路なので、相当IDSSランクが高いものしか手持ちになかったことからフィットしなかった可能性。
あとはそれ程大きな差はないのですが、BF862が本日の勝者でした。入力容量の小ささとノイズの低さの合わせ技の勝利。入力容量だけなら2SK192Aが圧勝、電圧ノイズの低さなら2SK170が有利なのですが双方バランス良くまとめているBF862が優勝です・・が他もそれほど大きな差違はありませんでした。10～15%位の違いです。個体差も本当なら考慮しないといけないのですが。

ということで、AD8616+BF862コンビで、γ線スペクトルのノイズフロアがちょうど150KeV付近・・・

部品差し替え用に、微小信号ルート上コネクタだらけになっていることを考えるとまあまあの成績でしょう。

なお、信号パルス幅は、設計（シミュレーション）に比べてかなり狭くなってしまっています。ここはもう少し手を入れる余地があると思います。ノイズレベルの低下にはあまり役に立たなくても、分解能の向上（PC読み取り時のブレ減少期待）が望めます。

こちらも後日、試してみましょう。

結論からすると、100KeVアンダーを見れるかどうかは不明ですが、200KeV以上をざっくり見る、それなりに計数率が高いカウンタ・・としてならば、5V単電源でもダイジョーブな目処は付きました。

ちなみに、テストはACアダプタ接続のPC(MacBook)からUSBで給電。それなりの電源ノイズ対策はしていますが、この程度でも今のところ怪しい挙動は見えません。一度電池駆動させてみて、電源部も評価してみたいところですね。

初段にfetアンプ追加でノイズフロア100keVを割り込んだ・・みたい。そっか、ローノイズ化すればそれなりにピークもシャープになるんでしたね・・この利点があるのをすっかり忘れていた・・・

かなり無理な動作ポイント設定で動かしているので（ドレイン－ソース電圧が0.8Vくらいしかない・・こりゃひどい）、もう少しＦＥＴに楽をさせてあげるように定数を見直してみたら、どうなるかしらん？

AD8616、超ローノイズではないし、オーディオ用でもない、ＣＭＯＳにしてはローノイズの汎用オペアンプでここまでできるというのは、嬉しい予想外。
中点（いま、1.4Vになっているので全然中点でない）をつくるのも超お手軽方式採用。

中点電圧を2.5V前後に戻して、安定して動きそうなめどが立てば、スーパーらじだすのベース回路に採用だな。ＤＣ－ＤＣコンバータなしでよいというのはやはり魅力。ノイズ問題もそうだけれど、実装面積が小さくできるメリットも実はかなり大きいのです。


あと、ＦＥＴ，チップ部品じゃなくて普通の３本足でもなんとかならないかなあ・・・試作が大変なのよ・・・チップだと。基板起こせばチップでもまあいいんですが、ユニバーサルだと大変。部品はどっかにいくわ、配線は面倒だわ・・・

オペアンプ、OPA1642はダメでしたが、OPA1662は使えました。
OPA16xxシリーズ、多くはレールtoレール出力できるのですが、入力可能範囲は狭いので、5V単電源では使いにくいのですね。
スペックシートによれば、5V単電源の場合、OPA1642の入力レンジが-0.1V～1.5V（電源以下OKというのもすごいですが）・・・で、OPA1662もダメなんだろうなと思っていたのですが、仕様書は見てみるもので、こちらは0.5～4V入力OK。


今の回路の中点が1.4Vになっているのは、もしやこれならOPA1642も使える？と思ってのことですが、これは失敗（ぎりぎりすぎかも）。ところが、仕様をみて手持ちのOPA1662に差し替えたら・・すんなり動きますねえ・・・

今はFETアンプをかませているので、オペアンプはバイポーラタイプでもダイジョーブ・・だったのですね。

ノイズ的にはOPA1662の方がAD8616の1/3くらい・・と相当優秀なのですが、この回路に入れてしまうと、ほとんど差はありませんでした。初段のFETアンプのゲインが効いているものと思われます。
気持ち、OPA1662の方が切れがよさそうではありましたが。

いずれにしても今の中点1.4Vは(OPA1642をすっぱり諦めれば）採用するメリットがありませんので、中点を2.5V付近（手持ち部品の関係で2.7Vくらい)に変えて見ます。

これで、オペアンプの入力範囲のほぼど真ん中が使えること、また、FETも中点1.4Vにあわせて相当窮屈なバイアス設定にしていたのをまあまあ普通に戻せること・・で少しでも性能があがってくれると良いのですが・・・

改造してみましたが・・・ノイズフロアは変わりませんでした・・・気持ちよいくらい同じだわ・・・ただ、少し分解能が向上している風です。

ああ、今、わざわざ減衰させてマイク入力で受けているけど、アッテネッターはずしてライン入力にしたらどうなのかな？こりゃ、明日以降試してみましょう。

本日の成果：
電源、MacBookProのUSBから
オーディオ入力　MacBookProのマイク入力(ヘッドセット端子)
室温 25℃くらい

で、ノイズフロアが80～90KeVくらい。BiのX線はぎりぎり・・み
えません・・山の右端くらい見えてるのかもしれませんが、ノイズに埋もれています。しかし、いままでの平均的な試作回路のノイズフロアが200～160KeVくらいだったことを思うと、ま、良い感じとしておきましょう。

ノイズ対策はいったんおいておいて、このあと、バックグラウンドを５時間くらい計測してみようと思います。
前テスト回路で微かに見えていたセシウムの山が識別できるかどうか・・・明瞭なピークという程ではなく、本来右肩下がり部分に少々こぶのようなものがあるような・・といったレベルのものなのですが・・・

この週末は、計測部初段検討特集の様相を呈して参りました。
中点電圧引き上げ後、FET外付け回路を見直し・・いろいろ石を差し替えてみましたが、今のところの最適解はBF862をブートストラップと初段プリアンプに投入・・かな。小差ですが次点は2SK170, 2SK117(170と117の差は僅差)。さらに小差で2SK192A。

FET自身の雑音が低いこと、そして、FETの入力容量が低いことが重要ということを再認識する結果になりました。容量が小さいことに特化(K192A)、低雑音に特化(K369)は、前者はノイズ特性（及び増幅率の低さ）、後者は入力容量の大きさが結果として足を引っ張ているようです。

BF862と2SK170/117の差は、有意とは思いますが10%位ですね。小さいような大きいような微妙なところです。

2SK117はシンチ計測での採用例は少ないようです。FETのノイズ性能、増幅率では定番(?)の2SK170よりかなり落ちるのですが、入力容量がかなり小さいため、2SK117と2SK170の差は極めて小さいように思います。ただ、117も170も製造中止品なので・・・どちらかをどちらかの代替に、というのも発展性がない話です。手持ちにどちらかがあれば、あまり気にしないで使って大丈夫というくらいですね。

BF862、チップなんですよね～。載せ替えテストでは、急遽、変換基板に乗せて擬似３本足化させてみましたが、面倒。

本日の優勝者は、製造元は昔とは違うみたいですが。生産中止ではなくて、現行品と思われます。それは救いです。
DigiKey等で買えるとはいえ、入手性がいまいちなのはネックではあります。国産小信号FET壊滅間近の今、秋月あたりでBF862、扱わないかしら。

容量の小ささ、ノイズの低さからすると、オーディオアンプの入力段にも使えそうなんですけどね。だれか、これを使ったアンプ記事を書いてくれれば・・・扱ってくれる店舗も出てくるとは思いますが・・・・？！？！静特性、2SK117/170/369に近いですよ～。OFF電圧も低くて使いやすそうですよ～～と密かにPRしてみる。

入力をラインレベルにしてみましたが、あまり差違はありませんでした。また、実戦を意識して、マイク入力に戻しています。


ごく、わずか、ライン入力の方がシャープに見える気もしますが、ノイズレベル的にはほぼ差はありませんでした@MacBookPro。

想像していた以上にMacBookのマイク入力（というか、イヤホンマイクの入力なんですが・・・）品質高いみたいです。

全然関係ないですが、Appleのコンセプトビデオ風CM、良いですね。コンセプトをPRできる企業ってそんなにないような気がするのですが・・・ジョブス亡き後、どうなるかと心配もしていましたが、アグレッシブなMacProの予告といい、ネコ科から離脱した新MacOSXといい、テイストはジョブス時代と違う！のですが、ベースにあるコンセプト、何のために製品を作るのか・・・というところは引き継がれているのだなあと感じました。暫くはAppleの方向性に心配する必要はなさそうです（コンシューマ側が付いてくるのかという心配はなきにしもあらずですが）。