図1　低い1/fノイズ�R定が可�Δ法―儘Z：キーサイト・テクノロジー

低周�Sノイズの1/fノイズ�R定�_(d│)のユーザーとして、キーサイトが狙うのはローノイズトランジスタやICの開発設���v。ローノイズデバイスの開発には、1/fノイズを��(f┫)らすことが��須。そのためには1/fノイズのレベルを�R定しなければならない。

��確な1/fノイズを�R定するには、�R定�_(d│)�O身のノイズレベルが低くなければならない。ローノイズデバイスの��(sh┫)が�R定�_(d│)の検出レベルよりもはるかに低ければ�T味がないからだ。��来の1/fノイズ�R定�_(d│)は、1/fノイズを�莟Rできるコーナー周�S数は10kHzと高かったが(図1)、今�vのノイズ�R定�_(d│)E4727Aのノイズフロアのレベルは最も低いという。

ローノイズデバイスが求められるのは、何よりも入��信��(gu┤)を�\幅する初段のアンプ。このノイズが�j(lu┛)きいと、信��(gu┤)と共にノイズも�\幅されて次段へ送られるからだ。これまではオーディオアンプなどのローノイズ化のためにローノイズデバイスが求められたが、これからはIoT（Internet of Things）のようにさまざまなセンサを使う����でも��を発ｧする。微小のセンサ信��(gu┤)を�\幅する場合にローノイズ化が求められるようになるからだ。この場合でも信��(gu┤)がノイズに�mもれてしまっては、FFT（高�]フーリエ変換）のような�v路を��けなければならず、コストアップにつながる。

1/fノイズは�O���cに広く�T在しており、人がその��らぎ（ノイズ）を感じると気�eち良くなると言われている。半導��デバイスでは、�T晶性の良い優れたシリコン�T晶だと、ノイズは少なく、�L(f┘ng)陥の�Hい�T晶では電子や��孔がトラップされ、トラップレベルでの��らぎがノイズを引き��こす。例えば、シリコン�T晶表�Cを電流が流れるMOSFETではやはり表�C��位の影�xを�pけるため、1/fノイズが�莟Rされるが、JFETのようにバルクを電流が流れるデバイスでは1/fノイズは低い。オーディオアンプなどの低周�S��性が問��になる応��やVCO（電圧�U(ku┛)御発振�_(d│)）の位相ノイズでは1/fノイズは厄介�vだが、実はデジタル�v路でも厄介�vだという。アナログの位相��らぎに相当するジッタがまさにビットエラー率に影�xを及ぼすとキーサイトは言う。

半導��デバイスだけではない。�B�^�_(d│)でさえ、ナイキスト雑音で��まるホワイトノイズだけではなく、1/fノイズが�莟Rされるとしている。薄膜、厚膜、半導��とも�B�^�_(d│)には1/fノイズが載るという。�B�^�_(d│)にはセラミックのグレインバウンダリが半導��のMOS表�Cと同じように、やはり1/fノイズを発�擇気擦襪里世噺�ている。

これまでのノイズ�R定�_(d│)では、印加電圧は50Vまで、�莟Rできる周�S数は1Hz以�屬晩J(r┬n)囲は狭かったが、今�v新����では最�j(lu┛)200V、周�S数0.03Hz以�屐△隼@度は高まった。高電圧が��要なのは、GaNやSiCなどのパワーデバイスで高電圧バイアス�X��での�R定が求められるためだとしている。これまでの常識では、ローノイズの要求はアンプなどのフロントエンドのトランジスタであった。なぜパワー段でも1/fノイズが求められるのか、まだはっきりしない。送�p信の1チップ化、LED光通信応��などと関係するのではないかという。

また新����は、これまでのノイズ�R定�_(d│)と比べ、小型になり、�o�C積もかなり小さくなった（図2）。DC電源に加え、電圧アンプ、電流アンプとも日本法人が開発した。加えて、PXIeを採��し、モジュール構�]を採った。デバイス（DUT：device under test）と�R定�_(d│)との�{(di┐o)�`も1/2〜1/3に��(f┫)らし（図3）、外来ノイズの影�xを少なくした。また、これまでは電圧アンプだったが、今�vは電流アンプも�{加したことで、出���B�^の小さなデバイスも�R定できるようになった。

図2　小型で高�@度にした1/fノイズ�R定�_(d│)　出�Z：キーサイト・テクノロジー

図3　 DUTとバイアス�v路との�{(di┐o)�`を�]縮　出�Z：キーサイト・テクノロジー

1/fノイズのような低周�S�覦茲鮃�げれば広げるほど、�R定に時間がかかる。1Hzは1秒、0.1Hzは10秒であるから、低周�Sでの�R定を繰り返して平均値をとる�lだが、その平均化時間を周�S数ごとに設定できるようにした。低い周�S数だと平均化の�v数を��(f┫)らし、周�S数が高いと�R定�v数を�\やすことで�@度を�屬欧拭�

�[定ユーザーとしては、半導��や電子����メーカーに加え、�j(lu┛)学や�o立の研�|所がある。例えば加�]�_(d│)の研�|所では、センサ信��(gu┤)を?y┐n)Rう初段のアンプの�h価にも使える。この�R定�_(d│)の開発は日本法人が行い、しかもシミュレーションエンジニアが深く係わったという。