0ＬＮＡ－１ ローノイズアンプ
組み立てマニュアル

2014/June/26 version 1.02
Ojisankoubou(c)2014 Ojisankoubou, All Rights Reserved1■ 重要説明事項（必ずご一読ください）• 本キットを使ったことにより直接的、間接的に被害、損害を被ったとしても一切補償しません。ても一切補償しません。
• 組み立てに失敗した場合や使用中に故障した場合でも交換、保証、返金などには一切応じられません。
•本キットは汎用的に使えるハードウェアの提供を目的としています。
本キットは汎用的に使えるハードウェアの提供を目的としています。
このキットで作ることができると例示されたものは本キットの可能性を示したものです。 例示されたものすべてを実際に製作したわけではありません。
• この説明書、トラ技誌上、ホームページなどに掲載されている特性、性能はあくまで１製作例であり、すべてのキットで同一性能が保証されているわけではありません。 良い場合もあれば悪い場合もあることをご承知おきください。

■ 組み立てる前に部品がすべて揃っているかご確認ください（次ページ部品表参照）。
不足部品がありましたら組み立て前にご連絡ください。

組み立て、確認をステップバイステップで確実に行います。 不具合が合った場合それが修正されるまで次のステップにはいかないようにします。
確実な完成のためにはこれが一番の早道です。

全ページを印刷し、終わったところにはチェックマークを入れていきます。
適宜気づいたことをメモしていくとよいでしょう。

一度、組み立て手順をすべて読んで、全体のイメージをつかんでおいてから始めると良いです。

• 充分注意して設計をしていますが、重大な設計ミスやバグがないことの保証はありません。
• 回路、使用部品、基板、ソフトウェアなどは予告なく変更することがあります。

■ 情報・ソフトウェア入手先
最新情報は下記サイトにて入手可能です。
おじさん工房ウェブサイト
http://ojisankoubou.web.fc2.com/
トランジスタ技術ウェブサイト
http://toragi.cqpub.co.jp/
また本文中で使用しているソフトウェアは本マニュアル執筆時点のものです。
現在では変更されている場合があります。

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■ 部品表

DeviceDescription基板

LNA-1基板部品実装済み

1CN

丸ピンＩＣソケット （シングル４０Ｐ）

1

IC1,Q1～Q4を差し替えるために使用

CN

BNCコネクター 横向き2

CN1, CN2

CNDC ジャック 2.1mm 20V 4A

1CN5ICLM4562

1IC1D

LED φ3 リード 青色

1D3Q

2SK170BL

10Q1, Q2, Q3, Q4

SW

PUSH_SW

2SW1, SW2U

MAU106

1U1

その他

PUSH_SW用つまみ

2

SW1, SW2

その他

皿ねじ M2.6 長さ4mm3その他

ナット M2.63その他

スペーサー M2.6 長さ5mm

3

ケース

Qty

1Parts Reference

ペア選別する3■ ＬＮＡ－１回路図

4■ 組み立てに別途必要な工具など□ やに入り半田 （ 鉛入りのものが使いやすいです ）□ 半田ごて （ 温度調節付の６０～８０Ｗぐらいのものがお薦め ）■ 組み立てる際の注意点
半田付けは半田付けする部分の温度を十分に上げてから半田を供給するのがコツです。 半田付けする場所に半田ごてをあてて２秒、半田をながして２秒ぐらいのイメージでやるとよいでしょう。 半田がすぐにとんがってしまう場合は半田ごての温度を下げてください。

□ ニッパー、ドライバー(#1、#2）□ DC電源（φ2.1センタープラス 5V ）トランス式のACアダプタは使わないでください。
軽負荷時に電圧が上がるため故障の原因になります。
トランス式ACアダプターを使う場合は必ず５Vのシリーズレギュレータを間に入れてください。

半田ごてでランドに力を加えないように気をつけてください。 半田ごてでランドの上を動かす際も半田ごての先をランドに強く当てないで滑らすようにします。 特にランドの短手方向への力は禁物です。 ランドは最小幅０．２５ｍｍしかなく、一度剥がれてしまうと修復は非常に困難です。

□ テスター（デジタル）

各段階で半田付け箇所のルーペでの確認（イモ半田になっていないか、ブリッジしていないか、半田ボールがないか）を十分に行ってください。 半田付
けが良くないと一度は動作してもあとで動かなくなることがあります。 特に電源関係の不具合はＩＣなどの破壊に直結します。

□ ＡＰＢ－３基板 （ 動作確認用 ）□ ０Ω（ショート）冶具 ＢＮＣ□ ５０Ω終端器 ＢＮＣ□ 銅箔

静電気に弱い部品があります。 部屋の湿度を上げる、手洗い、部品に触る前に静電気を逃がす、などの対策を行ってください。 とはいっても真冬などのセーターを脱いだらバチバチいうようなとき以外はそれほど神経質になる必要はありません。

5１－１．部品の半田付け
CN1

SW1LED（次頁参照）

CN2

右写真のように、部品を半田付けします。
□ BNCコネクター横向き□ DC ジャック□ PUSH_SW□ MAU106

2ヶ1ヶ2ヶ1ヶCN1, CN2CN5SW1, SW2U1

部品を半田付けするときは、まず最初に１箇所だけ半田付けし、傾きがないか確認してから残りの箇所の半田付けをします。
部品に傾きがあるとケースに組み込んだとき引っかかったり見栄えが悪くなります。

丸ピンICソケットを折ったもの（次頁参照）

後述するようにＤＣ-ＤＣコンバーターからのＳＷノイズのかぶりは周辺に銅箔を巻くと改善できます。
基板に半田付けする前に巻いておくと楽です。
ＤＣ-ＤＣコンバーター MAU106

DC ジャックSW2

１－２．部品の半田付け

丸ピンＩＣソケットは右写真のように、□ ＦＥＴ 用に３ｐｉｎ ４個□ オペアンプ用に ４ｐｉｎ ２個を折って基板に半田付けします。
オペアンプを交換して特性の変化を試せるように、ここではソケットにしていますが、オペアンプを交換しない方はオペアンプを基板に半田付けしてもOKです。

□ ＬＥＤ を半田付け
右写真のように、ＢＮＣコネクタの中心に高さが合うようにフォーミングしてから半田付けします（高さ７ｍｍぐらい）。
ＬＥＤ のリード線の長いほうがアノードで、写真の手前側（ＢＮＣから遠いほう）になります。
ケースに組み込むときにフロントパネルの穴とあうように位置を微調整します。

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１－３．ＤＣ－ＤＣコンバーターからのＳＷノイズの改善

ＤＣ-ＤＣコンバーターのＳＷノイズのかぶりがあり、ＤＣ-ＤＣコンバー
ター周辺に銅箔を巻くと改善できます。
右写真のように巻いた銅箔は基板のグランドに半田付けします。 近
くに電源端子がありますのでショートしないように注意してください。

銅箔は以前はダイソーで「虫よらず」として売っていたのですが最近は見かけません。 サンハヤト（株） が出している銅箔テープが入手製がよいです。 他にもホームセンターなどで入手できるかと思います。
半田付け

半田付け

ノイズを完全になくすのはＤＣ－ＤＣコンバーターを使っている限り無理なので、どうしてもノイズをなくしたいときは００６Ｐ電池を電源に使うように改造すればよいかと思います。
基板は電源とアンプ部が分離できるようになっていますので電源部分にオペアンプなどを使って擬似グランド回路（レイルスプリッター）をつくればよいでしょう。

１－４．通電確認

ＦＥＴやオペアンプはまだ接続しません。

□ ＡＣアダプタ（５Ｖ）をつなぎ、電源スイッチ（ＳＷ２）を入れて青ＬＥＤが点灯することを確認します。
□ テスターで、ＣＮ４ のところの電圧をチェックします。
＋５．２ ±０．３Ｖ－５．２ ±０．３Ｖ
グランドはＣＮ４のセンターまたは ＬＥＤ 近くの取り付け穴を使います。 他の取り付け穴は必ずしもグランドに落ちていないので注意してください。
まだオペアンプやＦＥＴをつないでいないのでＤＣ－ＤＣコンバータの負荷はＬＥＤだけと軽負荷なので電圧は高めになっています。
最終的には ＋４．５Ｖ、－４．５Ｖぐらいになります（ＦＥＴのペア性により消費電流は増減し電圧も変わる）。

異常があった場合はすぐに電源スイッチを切り、ＡＣアダプターを抜いてください。

89２－１．ＦＥＴ のペア選別□ ＦＥＴ に右のようにセロテープなどを貼り番号をつけます。
□ ＩＣ１ にオペアンプＬＭ４５６２をつけます。 ①ピンを間違えないように注意してください。
□ Ｑ４にＦＥＴの１番をつけます。
□ Ｑ２にＦＥＴの２番から１０番をつけて、ＩＣ１ ①ピンの電圧をテスターで測ります。

これは１番の ＦＥＴと他のＦＥＴでどのくらいペア性があるかを調べていることになります。

Q2Q42131415161718191101ＩＣ１ ①電圧

Ｑ２にＦＥＴ２番～１０番を挿す

Ｑ４にＦＥＴ１番①ピン10２－２．ＦＥＴ のペア選別
オペアンプ ＩＣ１①ピンの電圧がほぼ同じになるものを探しペア候補とします。 ±２Ｖ以上になっているときはオペアンプが飽和するぐらいペアにならないということなので、Ｑ４につけるＦＥＴを換えて同じようにペア候補を探します。
次にペア候補をＱ１とＱ４につけて同様にオペアンプの①ピンの電圧を測定します。 電圧が±０．２Ｖ以下ならそれをペアとします（できるだけ小さいほうが良い）。
このようにしてペアが２つ取れたならそれぞれを Ｑ１－Ｑ３、Ｑ２－Ｑ４ につけオペアンプの①ピンの電圧を測定します。 Ｑ１とＱ３を交換してペアを逆につなぎ、同様に①ピンの電圧を測定します。
電圧が±０．２Ｖ以下（できれば±０．１Ｖ以下）になる組み合わせが見つかればＯＫです。
この手順を繰り返し２ペアの組み合わせで±０．２Ｖ以下になるものを探します。
逆特性のものをうまく組み合わせるとよい結果が得られます。
２ペアで±０．２Ｖ以下になる組み合わせが見つからないときは±０．５Ｖ以下でできるだけ小さくなる組み合わせで使います。 この場合消費電流が増えますのでＣＮ４電源電圧が±４Ｖ以下になっていないことを確認してください。
どうしても見つからないときは１ペアにします。 この場合でも１．１nV/√Hz 程度の雑音密度が得られ普通の用途には十分低雑音です。
ペア選別は、文字で書くと難しそうに思えますが、実際にやってみるとなんとなくわかると思います。

最終的に使うＦＥＴは足はフォーミングしてからソケットに入るぎりぎりぐらいまで短くカットします。

オペアンプＩＣ１①ピンは ＦＥＴ のアンバランスがあってもオペアンプの入力で同一電圧になるようにフィードバックしています。 ＦＥＴ が同一特性だとゲート電圧は同じ０Ｖになるので①ピン電圧も０Ｖになります。
①ピンの電圧が０Ｖではないとグランドに対して直流電流が流れ、０．５Ｖで５ｍＡになります。

ソケットにあうようフォーミングしてカット11３．ケースに組み込むスタッドを３個を基板正面（ＢＮＣコネクタ側）からみて左側に寄せるようにつけてください。 スタッドのナットはケースに組み込んだとき空回りしないようしっかり止めておきます。
ケースのネジは最初は遊びがあるように緩く止めます。
その後、プッシュスイッチの引っかかりがないか、ＬＥＤ がちょうど穴のところにあっているか、などを確認しながらすべてのネジを締めていきます。
最後にＢＮＣコネクターをワッシャとナットで固定します。

どうしてもプッシュスイッチの引っかかりが残るときはパネルの穴の裏側（見えないほう）をほんの少しカッターなどで座繰ります（右写真）。

ネジやナットを入れるときは最初に逆方向に回してカタンとネジが噛み合う感触のところを探し、それから順方向に回すと良いです。

ネジ止めは、一度に全部を締めるのではなく、対角方向から順番に少しずつ締めます。

ちょっとだけ座繰った12４-１．ノイズ測定(APB-3 をお持ちの方)
完成したローノイズアンプのノイズレベルがどの程度なのかを確認します（気になりますよね）。
ＡＰＢ－３ の新しいソフトウェアには、スペクトラムアナライザに ＰＳＤ（Power Spectral Density）表示モードがありますのでこれを使います。
ＬＮＡ－１ と ＡＰＢ－３ を同軸でつなぎ、ＡＰＢ－３は１ＭΩ入力にします。
自作した０Ω（ショート）冶具
右図のように、スペクトラムアナライザ画面の左軸のところで右クリックしてコンテキス
トメニューから dBu/√Hz を選びます。
START=10kHz
STOP=5MHz
log sweep
RBW=6kHzaveraging=20５０Ω終端時と設定して測定します。
右図は下が０Ω（ショート）時、上が５０Ω終端器を入力につけた時です。

０Ω（ショート）時

ゲインが60dB（1000倍）なので0dBu/√Hzが1nV/√Hz に相当します。
ショート時に 0dBu/√Hz付近であればOKです。

ノイズが3dB落ちるところからアンプの周波数特性はだいたい2MHzぐらいとわかります。

13４-２．ノイズ測定(オシロスコープをお持ちの方)
LNA-1 の出力とオシロスコープを同軸でつなぎます。
LNA-1 の入力をショートした場合のノイズのp-p 値を測ります。
ここでは、12.3mVpp となりました(右図)。 オシロスコープで読み取った値を 6.6で割ると実行値に換算できます。
12.3mVpp ÷ 6.6 = 1.86mVrms
これを√雑音帯域幅で割れば√Hz あたりの雑音密度になります。 雑音帯域幅はアンプの3dB落ち周波数(とりあえず2MHz とします)の1.571倍です。
1.86mVrms ÷ √(2e6 * 1.571) = 1.056 μVrms/√Hz
アンプゲインの1000 で割ると０Ω（ショート）時

1.056 μVrms/√Hz ÷ 1000 = 1.056 nVrms/√Hz
入力換算雑音密度は 1.06nV/√Hz と求められました。

次に50Ω終端器をつないだ場合は 17.9mVppとなりました(右図)。
同様に計算して入力換算雑音密度にします。
17.9 ÷ 6.6 ÷ √(2e6 * 1.571) ÷ 1000 = 1.53nVrms/√Hz50Ω終端器をつけたことによる雑音増加分は、20 * log( 1.53 / 1.06 ) = 3.2 dBとなりました。 この値がだいたい 3dB 前後になっていれば正常です。
ちなみに 3dB だとアンプの雑音は 50Ωの熱雑音と同じ雑音値（0.91nV）ということです。

５０Ω終端時