DE69115733T2

DE69115733T2 - Schaltungselementmessapparat und -verfahren

Info

Publication number: DE69115733T2
Application number: DE1991615733
Authority: DE
Inventors: Shinya Goto; Hideki Wakamatsu
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 1990-02-21
Filing date: 1991-02-20
Publication date: 1996-05-15
Anticipated expiration: 2011-02-21
Also published as: JP2975389B2; EP0443835A2; JPH03243868A; CA2036127A1; EP0443835B1; EP0443835A3; DE69115733D1

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung für Schaltungselement-Messungen mit hoher Genauigkeit, indem Änderungen, wenn überhaupt vorhanden, in den Meßkabeln oder dem Bereichswiderstand ohne weiteres korrigiert werden. Ein Verfahren gemäß der Präambel von Anspruch 8 und eine Anordnung gemäß der Präambel der Ansprüche 1 und 6 sind beispielsweise aus dem Hewlett Packard Journal, Band 30, 2. Februar 1972, Palo Alto, VS, Seiten 24 bis 30, von K. Maeda und Y. Narimabu, "Multi Freguency LCR Meters Test Components under Realistic Conditions" bekannt.

Hintergrund der Erfindung

Forderungen nach Hochpräzisions-Messungen eines Schaltungselements wachsen Jahr für Jahr. Ein Beispiel für eine Vorrichtung für derartige Messungen liefert das "Multi Frequency LCR Meter 4274A oder 4275A", welches von Yokogawa- Hewlett-Packard zur Verwendung bei Vier-Anschluß-Messungen kommerziell erhältlich ist. Fig. 1 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm, das die Schaltungselement-Meßvorrichtung für Vier-Anschlußpaar-Messungen gemäß dem Stand der Technik zeigt.
Mittels vier Anschlußleitungen CL&sub1;, CL&sub2;, CL&sub3; und CL&sub4;, die vier Anschlußpaare schaffen, ist ein Schaltungselement, das gemessen werden soll (hierin nachfolgend als ein "DUT" (DUT = Device Under Test = Meßobjekt) oder als Element Zx bezeichnet), mit einer Signalquelle SS, einem Voltmeter VM, einem Bereichswiderstand Rr und einem Null-Erfassungsverstärker A verbunden, welche zusammen eine Meßvorrichtung bilden. Der Impedanzwert des Elements Zx soll ebenfalls als Zx bezeichnet werden.
Die Leitungen CL&sub1;, CL&sub2;&sub1; CL&sub3; und CL&sub4; sind im allgemeinen aus Koaxialkabel hergestellt, obwohl sie nicht auf dasselbe begrenzt sind, wobei die Außenleiteranschlüsse derselben g&sub1;&sub1;, g&sub2;&sub1;, g&sub3;&sub1; und g&sub4;&sub1; an einem Ende derselben miteinander verbunden sind und auf dem gleichen Potential gehalten werden. Die Anschlüsse l&sub1;&sub1; und l&sub2;&sub1; des Mittelleiters der Leitungen CL&sub1; und CL&sub2; an demselben Ende desselben sind mit einem Anschluß des Elements Zx verbunden. Die Anschlüsse l&sub3;&sub1; und l&sub4;&sub3; von CL&sub3; und CL&sub4; sind mit dem anderen Anschluß des Elements Zx verbunden. Die Anschlüsse der Mittelleiter der Leitungen CL&sub1;, CL&sub2;, CL&sub3; und CL&sub4; und der Außenleiter an dem gegenüberliegenden Ende (d.h. auf der Seite des Meters) sind jeweils als l&sub1;&sub2;, g&sub1;&sub2;, l&sub2;&sub2;, g&sub2;&sub2;, l&sub3;&sub2;, g&sub3;&sub2;, l&sub4;&sub2; und g&sub4;&sub2; bezeichnet.
Zwischen den Anschlüssen l&sub1;&sub2; und g&sub1;&sub2; sind die Signalquelle SS und ein Signalquellenwiderstand RS seriell verbunden. Das Voltmeter VM ist zwischen die Anschlüsse l&sub2;&sub2; und g&sub2;&sub2; geschaltet. Die Anschlüsse l&sub3;&sub2; und g&sub3;&sub2; sind jeweils mit dem invertierten Eingangsanschluß und mit dem nichtinvertierten Eingangsanschluß des Null-Erfassungsverstärkers A verbunden. Der Rückkopplungswiderstand Rf ist zwischen den invertierten Eingangsanschluß und den Ausgangsanschluß des Null-Erfassungsverstärkers A geschaltet. Die Ausgabe des Null-Erfassungsverstärkers A wird in einen Schmalbandverstärkungs/Phasenkompensationsverstärker NBA (NBA = narrow-band amplification/phase compensation) eingespeist. Die Ausgabe des NBA ist durch den Bereichswiderstand Rr an den Anschluß l&sub4;&sub2; angelegt. Der NBA ist dein ähnlich, der in den vorher erwähnten Meßeinrichtungen 4272A und 4275A verwendet ist. Der Bereichswiderstand Rr ist zwischen dem Anschluß l&sub4;&sub2; und dem Ausgang des NBA plaziert, wobei die Anschlüsse g&sub4;&sub2; und g&sub3;&sub2; ebenfalls verbunden sind.
Bei der Schaltung von Fig. 1 wird eine automatische Steuerung der Spannung zwischen den Anschlüssen l&sub3;&sub2; und g&sub3;&sub2; durchgeführt, d.h. dieselbe wird derart gesteuert, daß der Stromfluß durch den Anschluß l&sub3;&sub2; im wesentlichen Null ist. Als Resultat wird eine Spannung Vx, die an das Element Zx angelegt werden soll als die Anzeige des Voltmeters VM erhalten. Ferner wird als eine Anzeige des Bereichswiderstandes Rr ein Strom Ix erhalten, der durch das Element Zx fließen soll. Da eine komplexe Spannung und ein komplexer Strom an dem Voltmeter VM und dem Bereichswiderstand Rr bezüglich der erfaßten Ausgabe der Signalquelle SS gemessen werden, wird der Wert Zx gemäß der folgenden Gleichung als ein komplexer Wert bestimmt:
Zx = Vx/Ix = VxRr/Vi ...(0),
wobei Vi gleich der über Rr erzeugten Spannung ist und folgendermaßen ausgedrückt wird:
Vi = IxRr.
In der obigen Gleichung wird der Term Vx/Vi durch eine herkömmliche Vektor-Spannungsmessungschaltung (als "VRD" bezeichnet) gemessen, welche in den vorher erwähnten Meßgeräten 4274A und 4275A enthalten ist. Die Kalibrationen werden durch das herkömmliche Verfahren der Kurzschluß und Leerlauf-Elemente (oder unter Verwendung einer bekannten dritten Impedanz) erreicht, um die zu messenden Elemente zu ersetzen. Aufgrund einer Menge von Ungenauigkeiten in der Vorrichtung kann der genaue Wert, wie er durch die Gleichung (0) ausgedrückt ist, jedoch nicht immer erreicht werden.
Insbesondere ist die Spannung Vv, die durch das Voltmeter VM gemessen wird, von der Spannung Vx, die an das DUT angelegt wird, unterschiedlich. Die Spannung Vi über dem Bereichswiderstand Rr unterscheidet sich ferner von dem Produkt des Stroms Ix durch das DUT mit dem Widerstand Rr. Ferner sind die Werte Vx und Vv und die Werte Ix und Vi jeweils proportional zu einzelnen Koeffizienten, die eine Funktion der Winkelfrequenz ω sind, derart, daß sie wie folgt ausgedrückt werden können:
Vx = H(ω) Vv ... (1)
und
Ix = Y(ω) Vi ... (2)
Daher wird die Impedanz Zx des DUT wie folgt ausgedrückt wobei
Das Vektorverhältnis von Vv/Vi kann durch das VRD genau gemessen werden. Ein bekannter Standard ZR wird vorher an der Stelle eines unbekannten DUT gemessen, wobei das Zc(ω) als Korrekturdaten aus dem gemessenen Vektorverhältnis (Vv/Vi) und dem Wert ZR berechnet wird. Der berechnete Wert von Zc(ω) ist in der Vorrichtung gespeichert. Wenn somit die Impedanz Zx eines unbekannten DUT gemessen werden soll, wird das Vektorverhältnis (Vv/Vi) gemessen und mit den Korrekturdaten Zc(ω) multipliziert.
Nebenbei bemerkt sollte die Impedanz-Meßvorrichtung in der Lage sein, verschiedene Kabellängen l zu verwenden, um das DUT entfernt von oder in Kombination mit einer weiteren Vorrichtung zu messen. Um die Impedanz des DUT mit einem optimalen Signal-zu-Rausch- oder S/N-Verhältnis (S/N = Signal- Noise) zu erhalten, kann eine Mehrzahl von Bereichswiderständen Rr verwendet werden.
Vom Standpunkt des S/N-Verhältnisses ist es notwendig, das ZR zu verwenden, welches einen Wert aufweist, der für den Bereichswiderstand Rr geeignet ist. Es ist ebenfalls notwendig, die Standardvorrichtung für jeden Bereichswiderstand Rr zu ändern, wenn die Korrekturdaten Zc(ω) erhalten werden sollen. Das Zc(ω) ist jedoch eine Funktion der Kabellänge l und des Bereichswiderstands Rr. Daher ist es im allgemeinen notwendig, die Korrekturdaten Zc(ω) für alle denkbaren Kombinationen des Wertes Rr und l zu messen und zu speichern.
Eine denkbare Lösung ist es, die Daten Zc(ω) aus trennbaren und unabhängigen Funktionen der Kabellänge l und des Bereichswiderstandes Rr zu bestimmen. Das Konzept, daß die Daten Zc(ω) für trennbare und unabhängige Funktionen der Kabellänge l und des Bereichswiderstands Rr bestimmt werden, bedeutet, daß der Wert Zc(ω) in der Form des Produkts einer Funktion z1(l) von 1 und einer Funktion z2(Rr) von Rr durch die folgende Gleichung bestimmt werden kann:
Zc(l, Rr, ω) = z1(l,ω) z2(Rr,ω) ... (4)
Die Schaltungsmeßvorrichtung, die die oben spezifizierte Definition erfüllt, weist die folgenden Vorteile auf:
(a) Wenn die folgenden drei Werte für die Kabellängen l&sub1; und l&sub2; und die Bereichswiderstände Rr1 und Rr2 bekannt sind, müssen die Korrekturdaten Zc(ω) nicht für alle Kombinationen von l und Rr gemessen werden:
Zc(l&sub1;, Rr1, ω);
Zc(l&sub1;, Rr2, ω);
und
Zc(l&sub2;, Rr&sub1;, ω);
Andere Korrekturdaten können in der folgenden Form berechnet werden:
In anderen Worten wird die Kombination der zu messenden Korrekturdaten folgendermaßen reduziert:
von (der Zahl von l) x (der Zahl von Rr), wenn der Wert Zc nicht trennbar ist;
auf (die Zahl von l) + (die Zahl von Rr) - 1, wenn der Wert Zc trennbar ist. Als Resultat wird die Zeit zum Messen der Korrekturdaten wesentlich reduziert.
(b) Nachdem die Korrekturdaten für eine Kabellänge l und alle Bereichswiderstände Rr gemessen worden sind, werden Korrekturdaten für eine neue Kabellänge gemessen. In diesem Fall werden die Korrekturdaten für nur einen Bereichswiderstand Rr gemessen, wobei sie aus der Gleichung (5) für die restlichen Bereichswiderstände berechnet werden können, wie es in dem Vorteil (a) beschrieben ist. Mit anderen Worten muß die Messung der Korrekturdaten Zc(ω) für eine neue Kabellänge nur einmal unter Verwendung einer Standardvorrichtung stattfinden, selbst wenn der Bereichswiderstand Rr variiert wird. Allgemein gesprochen wird der Bezugswiderstand RR in der Bezugsvorrichtung ZR verwendet. Dies bedeutet, daß die Korrekturdaten ohne weiteres berechnet werden können, selbst wenn eine beliebige Kabellänge l verwendet wird.
Um die bis hierher beschriebenen Vorteile zu erreichen, existieren mehrere Verfahren, um das Zc(ω) trennbar zu machen. Die in Fig. 1 gezeigte Schaltung erfüllt die Trennung des Wertes Zc(ω). Am Punkt Ap in Fig. 1 ist das Potential für ein Niederfrequenz-Meßsignal im wesentlichen Null. Wenn die Frequenz jedoch hoch ist, ist das Potential an dem Punkt Ap in Fig. 1 im wesentlichen nicht Null. In einem extremen Fall kann das Potential bei Ap gleich dem Potential bei Bp in Fig. 1 werden, indem die Meßfrequenz oder die Meßkabellänge l sehr stark ansteigt. Ob der Punkt Ap eine derartige Spannung erreicht oder nicht, hängt von der Beziehung zwischen der Meßkabellänge l und der Wellenlänge der Meßfrequenz ab. Das heißt, daß eine unterschiedliche Spannung mit einer unterschiedlichen Kabellänge l gemessen wird, selbst wenn die Frequenz gleich bleibt. Unter Annahme der Trennung von hängt die Richtigkeit des berechneten Werts von dem CMRR (d.h. Common Mode Rejection Ratio = Gleichtaktunterdrückungsverhältnis) des Differenzverstärkers zum Erfassen des Wertes Vi ab. Die Genauigkeit von Zc(ω) entspricht einem Wert, der im wesentlichen dem CMRR im schlechtesten Fall gleich ist. Damit ist beispielsweise ein Differenzverstärker für eine Schaltungselement-Meßvorrichtung, der zu einem CMRR von 40 dB oder mehr bei 30 MHz fähig ist, gemeint, derart, daß die Korrekturdaten die Trennung der Werte l und Rr innerhalb einer Genauigkeit von 1% für 30 MHz erfüllen. Da es schwierig ist, einen Verstärker mit einem derart exzellenten CMRR herzustellen, müssen die Korrekturdaten Zc(ω) für alle Kombinationen der Kabellänge l und des Bereichswiderstandes Rr gemessen werden, wobei Zc(ω) nicht unabhängig ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist ein Ziel dieser Erfindung, eine Schaltungselement- Meßvorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, welche einen hohen Genauigkeitsgrad zulassen.
Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, eine Schaltungselement-Meßvorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, welche den Bedarf zum Speichern von Korrekturdaten minimieren.
Gemäß diesen Zielen werden die Charakteristika eines Schaltungselements oder Meßobjekts (DUT) durch die Verwendung eines Kompensationsnetzwerks gemäß den Ansprüchen 1 bis 9 genau gemessen.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind vier Kabelpaare mit dem DUT an einem Ende verbunden, während die anderen Enden mit einer Signalquelle, einem Voltmeter, einem Null-Erfassungsverstärker und dem Kompensationsnetzwerk verbunden sind.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das Kompensationsnetzwerk einen Transformator auf. Eine Wicklung des Transformators ist mit einem Erfassungswiderstand verbunden, während eine andere Wicklung des Transformators mit dem Null-Erfassungsverstärker verbunden ist. Bei noch einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die Wicklungen des Transformators aus der Kabelseele und dem Kabelmantel einer Koaxialleitung aufgebaut.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm der Schaltungselement-Meßvorrichtung gemäß dem Stand der Technik.
Fig. 2 ist ein schematisches Diagramm der Schaltungselement-Meßvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 ist ein schematisches Diagramm der Schaltungselement-Meßvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 4 ist ein Diagramm, das ein Ausführungsbeispiel des Transformators T&sub1; von Fig. 3 zeigt.
Fig. 5 ist ein schematisches Diagramm, das den Fall zeigt, in dem die Schaltungselement-Meßvorrichtung von Fig. 3 die Wicklungskapazität C&sub1; des Transformators T&sub1; aufweist.
Fig. 6 ist ein schematisches Diagramm, das den Fall zeigt, in dem die Anpassungsschaltung ZT zu der Schaltungselement-Meßvorrichtung von Fig. 3 hinzugefügt ist.
Fig. 7 ist ein Diagramm, das den Fall zeigt, in dem der Transformator T&sub1; der Schaltungselement-Meßvorrichtung von Fig. 6 ein Wicklungsverhältnis von 1:1 aufweist.

Detaillierte Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

Bei der Schaltungselement-Meßvorrichtung von Fig. 2 wird ein Kompensationsnetzwerk [Y], das Zwei-Anschlußpaar-Tore 1-1', 2-2' und 3-3' aufweist, gemäß dieser Erfindung verwendet. Das Tor 1-1' des Kompensationsnetzwerks ist mit den Anschlüssen l&sub4;&sub2; und g&sub4;&sub2; verbunden. Das Tor 2-2' des Kompensationsnetzwerks ist mit dem Bereichswiderstand Rr verbunden, wobei das Tor 3-3' des Kompensationsnetzwerks mit dem Ausgang des NBA verbunden ist.
Wenn die Eingangsströme in die Tore 1-1', 2-2' und 3-3' jeweils als i&sub1;, i&sub2; und i&sub3; bezeichnet werden, und wenn die Spannungen an den Toren 1-1', 2-2' und 3-3' jeweils als v&sub1;, v&sub2; und v&sub3; bezeichnet werden, gilt die folgende Gleichung:
wobei das Netzwerk [Y] die folgende Y-Matrix aufweist
Ferner gelten die folgenden beiden Gleichungen:
i&sub1; = -Y&sub1;v&sub1; ... (7)
und
i&sub2; = Y&sub2;v&sub2; ... (8)
wobei:
Y&sub1; die Admittanz ist, die von dem Tor 1-1' nach außen sieht; und
Y&sub2; die Admittanz ist, die von dem Tor 2-2' nach außen sieht.
Aus den Gleichungen (6) bis (8) ergeben sich die folgenden Gleichungen:
Wenn darüberhinaus die Beziehungen zwischen v&sub1; und Ix und zwischen v&sub2; und vi durch folgende Gleichungen ausgedrückt werden können,
Ix = f v&sub1; (f ist eine Funktion von l) ... (11)
und
vi = g v&sub2; (g ist eine Funktion von Rr) .. (12)
kann die folgende Gleichung aus den Gleichungen (10) bis (12) erhalten werden:
Wenn Z&sub1; und Z&sub2; durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt sind, ist die erste nur eine Funktion von l und die zweite nur eine Funktion von Rr:
Wenn die Gleichungen (13), (14) und (15) in die Gleichung (2) eingesetzt werden, ergibt sich die folgende Gleichung:
1/y(ω) = V&sub1;/Ix = Z&sub1;(l,ω) Z&sub2;(Rr,ω) ... (16)
Da H(ω) darüberhinaus keine Funktion des Bereichswiderstandes Rr ist, wird die folgende Gleichung erhalten, wenn die Gleichung (16) in die Gleichung (3-1) eingesetzt wird: wobei
Da die Beziehungen der Gleichungen (11) und (12) bei dem Meßzustand im allgemeinen erfüllt sind, gilt die Gleichung (17-1) bei dem Meßzustand immer.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Kompensationsnetzwerk [Y] einen Transformator T&sub1; aufweist. Der Bereichswiderstand Rr weist einen Anschluß auf, der auf die Erde geerdet ist, während der andere Anschluß mit dem Anschluß l&sub4;&sub2; durch eine Wicklung des Transformators T&sub1; verbunden ist. Die andere Wicklung des Transformators T&sub1; ist zwischen den Ausgang des NBA und der Erde geschaltet. Die Polarität der Wicklung des Transformators T&sub1; ist derart gemäß der NBA-Polarität gewählt, daß die Schaltungselement-Meßvorrichtung korrekt arbeiten kann.
Die Schaltung in Fig. 2 ist mit der Schaltung in Fig. 3 vergleichbar, da der Bereichswiderstand Rr mit einer Wicklung des Transformators T&sub1; in Fig. 3 austauschbar ist. Unterschiedliche Abschirmungen, die den Transformator T&sub1; und den Bereichswiderstand Rr umgeben, können das Zc(ω) unabhängiger machen.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung weist der Transformator T&sub1; exzellente Hochfrequenz-Charakteristika auf, welcher aufgebaut werden kann, indem eine Koaxialleitung um den Magnetkern gewickelt wird, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, derart, daß die erste und zweite Wicklung des Transformators die Kabelseele und der Kabelmantel einer Koaxialleitung sind. Da der Bereichswiderstand Rr einen mit der Erde geerdeten Anschluß aufweist, ist der Differenzverstärker zum Erfassen der Spannung vi nicht notwendig.
Fig. 5 zeigt den Fall, bei dem der Transformator T&sub1; eine Wicklungskapazität C&sub1; aufweist. Während die Frequenz ansteigt, wird der Meßwert an dem Punkt q in Fig. 5 gegen den Einfluß der Wicklungskapazität C&sub1; auf die Stabilität des Meßwerts empfindlicher. Da der Punkt q an einem Anschluß der Wicklung des Transformators positioniert ist, ist es schwierig, den Einfluß der Kapazität C&sub1; des Transformators zu beseitigen. Die Kapazität von C&sub1; in Fig. 5 kann jedoch im wesentlichen auf Null reduziert werden, indem der Transformator T&sub1; verwendet wird, der die Struktur aufweist, die in Fig. 4 gezeigt ist. Daher wird die Struktur bevorzugt, die die Koaxialleitung verwendet, selbst wenn der Transformator T&sub1; auf verschiedene Arten aufgebaut werden kann.
Fig. 6 zeigt eine Ersatzschaltung, wenn die vorliegende Erfindung mit der Anpassungsschaltung ZT ausgeführt wird, welche in der Japanischen Patentanmeldung von Nos. Sho 63-167061 und Hei 01-131050 offenbart ist. Bei dieser Anordnung kann die Messung eines entfernten Elements ebenfalls mit einem Hochfrequenzsignal durchgeführt werden, ohne die Trennung von Zc(ω) zu verschlechtern.
Fig. 7 zeigt, daß das Wicklungsverhältnis des Transformators T&sub1; von Fig. 6 1:1 beträgt. Da ähnliche Ergebnisse erhalten werden, unabhängig davon, ob sich die Anpassungsschaltung ZT zwischen den Punkten s und t oder den Punkten q und r bef indet, wenn das Wicklungsverhältnis des Transformators T&sub1; 1:1 beträgt, kann eine vollständigere Anpassung unter Verwendung der Wicklung des Transformators T&sub1; als die Leitung der charakteristischen Impedanz Zr erreicht werden. Als Ergebnis werden die Erfassungscharakteristika des Ix verbreitert.
Gemäß der Ausführung der vorliegenden Erfindung kann die unsymmetrische Schaltung im wesentlichen genaue Messungen des Hochfrequenz-Spannung-/Strom-Signals, das an das DUT angelegt wird, erhalten. Ungenauigkeiten könnten andernfalls durch das Gleichtaktunterdrückungsverhältnis, das die Differenzerfassung begleitet, verursacht werden. Obwohl die Korrekturdaten Zc(ω) eine Funktion der Funktion der Kabellänge l und der Funktion des Bereichswiderstands Rr sind, wird eine Kalibration durch die reduzierte Zahl der gespeicherten Korrekturdaten Zc(ω) wegen der Trennung erhalten. Insbesondere beträgt die Anzahl der zu speichernden Korrekturdaten gemäß dem Stand der Technik (die Anzahl der Kabellänge l) x (die Anzahl der Bereichswiderstände Rr). Gemäß der Ausführung der vorliegenden Erfindung sind die gespeicherten Korrekturdaten auf (die Anzahl der Kabellänge l) + (die Anzahl der Bereichswiderstände Rr) - 1 reduziert.
Bei dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem das Koaxialkabel um den Magnetkern gewickelt ist, kann die Anpassung der Schaltungen erreicht werden, während der Einfluß der Wicklungskapazität des Transformators im wesentlichen reduziert werden kann, um den Bereich ohne eine Verschlechterung der vorher erwähnten Trennung zu verbreitern.

Claims

1. Eine Schaltungselement-Meßvorrichtung zum Messen eines Parameters eines Meßobjektes, das einen Anschluß und einen anderen Anschluß aufweist, wobei die Vorrichtung folgende Merkmale aufweist:

eine Signalquelle (55) zum Erzeugen einer Meßspannung;

ein Voltmeter (VM) zum Erfassen der Meßspannung;

einen Null-Erfassungsverstärker (A);

ein Kompensationsnetzwerk (Y) und einen Bereichswiderstand (Rr), der an dasselbe gekoppelt ist, wobei das Netzwerk (Y) bekannte Admittanz-Charakteristika aufweist;

eine erste abgeschirmte Leitung (CL&sub1;), die ein Ende aufweist, das mit dem einen Anschluß des Meßobjektes verbunden ist, und wobei ein anderes Ende dieser ersten Leitung mit der Signalquelle (55) zum Anlegen des Meßspannungssignals an den einen Anschluß verbunden ist;

eine zweite abgeschirmte Leitung (CL&sub2;), die ein Ende aufweist, das mit dem einen Anschluß des Meßobjektes verbunden ist, und wobei das andere Ende dieser zweiten Leitung mit dein Voltmeter (VM) zum Erfassen der Meßspannung verbunden ist; und

eine dritte abgeschirmte Leitung (CL&sub3;), die ein Ende aufweist, das mit dem anderen Anschluß des Meßobjektes verbunden ist, und wobei das andere Ende der dritten Leitung mit dem Null-Erfassungsverstärker (A) zum Erfassen der Spannung an dem anderen Anschluß verbunden ist;

eine vierte Leitung (CL&sub4;), die ein Ende aufweist, das mit dem anderen Anschluß des Meßobjektes verbunden ist, wobei das andere Ende der vierten Leitung mit dem Bereichswiderstand (Rr) und dem Kompensationsnetzwerk (Y) zum Reduzieren der Spannung an dem anderen Anschluß des Meßobjektes als Reaktion auf die Ausgabe des Null-Erfassungsverstärkers (A) verbunden ist;

dadurch gekennzeichnet, daß

das Kompensationsnetzwerk (Y) mit der vierten Leitung (CL&sub4;) und dem Bereichswiderstand (Rr) gekoppelt ist, derart, daß ein erster und zweiter Satz von Korrekturdaten, die zu einer Impedanz der Vorrichtung gehören, erzeugt werden können, wobei der erste Satz von der Länge der vierten Leitung (CL&sub4;) abhängt und von dem Widerstand des Bereichswiderstands (Rr) unabhängig ist, und wobei der zweite Satz von dem Widerstand des Bereichswiderstands (Rr) abhängig ist und von der Länge der vierten Leitung (CL&sub4;) unabhängig ist, wobei der gemessene Wert des Parameters durch die Korrekturdaten eingestellt wird.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der das Kompensationsnetzwerk (Y) einen Transformator (T&sub1;) mit folgenden Merkmalen aufweist:

einer ersten Wicklung, die ein Ende aufweist, das mit der vierten Leitung (CL&sub4;) verbunden ist, wobei das andere Ende mit dem Bereichswiderstand (Rr) verbunden ist; und

einer zweiten Wicklung, die mit dem Ausgang des Null- Erfassungsverstärkers (A) verbunden ist.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, bei der die erste und zweite Wicklung die Kabelseele und der Kabelmantel einer Koaxialleitung sind.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, bei der das Voltmeter (VM) aufweist, daß der Eingang desselben mit der charakteristischen Impedanz der zweiten Leitung (CL&sub2;) abgeschlossen ist, wobei die charakteristische Impedanz der Koaxialleitung gleich der der vierten Leitung (CL&sub4;) ist, und wobei der andere Anschluß des Meßobjektes, das mit dem Bereichswiderstand (Rr) verbunden ist, mit der charakteristischen Impedanz der vierten Leitung (CL&sub4;) abgeschlossen ist.

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der der Bereichswiderstand (Rr) einen Anschluß aufweist, der mit der Masse verbunden ist.

6. Eine Schaltungselement-Meßvorrichtung zum Messen eines Parameters eines Meßobjekts mit folgenden Merkmalen:

einer Einrichtung (55) zum Anlegen einer Meßspannung an einen Anschluß des Meßobjekts;

einer Einrichtung (VM) zum Erfassen der Meßspannung, die an den einen Anschluß des Meßobjekts angelegt ist;

einer Null-Erfassungsverstärkereinrichtung (A), die mit dem anderen Anschluß des Meßobjekts zum Erfassen der Spannung an dem anderen Anschluß gekoppelt ist;

einem Bereichswiderstand (Rr), der mit dem anderen Anschluß des Meßobjekts und dem Null-Erfassungsverstärker (A) gekoppelt ist;

einer abgeschirmten Leitungseinrichtung (CL&sub1;, CL&sub2;, CL&sub3;), die das Meßobjekt, die Einrichtung zum Anlegen einer Meßspannung, die Einrichtung (VM) zum Erfassen der Meßspannung, den Null-Erfassungsverstärker (A) und den Bereichswiderstand (Rr) koppelt;

einer Kompensationseinrichtung (Y) mit bekannten Admittanz-Charakteristika, welche mit dem Bereichswiderstand dem Null-Erfassungsverstärker (A) und dem anderen Anschluß des Meßobjekts zum Reduzieren der Spannung an dem anderen Anschluß als Reaktion auf die Ausgabe des Null-Erfassungsverstärkers (A) gekoppelt ist;

dadurch gekennzeichnet, daß

die Kompensationseinrichtung (Y) und der Bereichswiderstand (Rr) mit dem anderen Anschluß durch eine abgeschirmte Leitungseinrichtung (CL&sub4;), die eine bekannte Länge aufweist, derart gekoppelt sind, daß ein erster und zweiter Satz von Korrekturdaten, die zu einer Impedanz der Vorrichtung gehören, erzeugt werden können, wobei der erste Satz von der Länge der einen abgeschirmten Leitungseinrichtung (CL&sub4;) abhängt und von dem Widerstand des Bereichswiderstands (Rr) unabhängig ist, wobei der zweite Satz von dem Widerstand des Bereichswiderstands (Rr) abhängt und von der Länge der einen abgeschirmten Leitungseinrichtung (CL&sub4;) unabhängig ist, wobei der gemessene Wert des Parameters durch die Korrekturdaten eingestellt wird.

7. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, bei der das Kompensationsnetzwerk (Y) einen Transformator (T&sub1;) aufweist.

8. Ein Verfahren, das eine Schaltungselement-Meßvorrichtung für ein Meßobjekt betreibt, das einen Anschluß und einen anderen Anschluß aufweist, wobei dieselbe eine Meßspannungsquelle (55), eine Einrichtung zum Erfassen der Meßspannung (VM), einen Null-Erfassungsverstärker (A), einen Bereichswiderstand (Rr), ein Kompensationsnetzwerk (Y) mit bekannten Admittanz-Charakteristika und abgeschirmte Leitungen (CL&sub1;, CL&sub2;, CL&sub3;, CL&sub4;) aufweist, die mit derselben gekoppelt sind, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

Anlegen einer Meßspannung von der Quelle (SS) an den einen Anschluß;

Erfassen der Meßspannung, die an den einen Anschluß angelegt ist, durch die Einrichtung zum Erfassen der Meßspannung (VM);

Erfassen der Spannung an dem anderen Anschluß mit dem Null-Erfassungsverstärker (A);

Koppeln der Ausgabe des Null-Erfassungsverstärkers (A) und einer Spannung an dem anderen Anschluß mit dem Bereichswiderstand (Rr) und dem Kompensationsnetzwerk (Y), derart, daß das Kompensationsnetzwerk (Y) dazu tendiert, die Spannung des anderen Anschlusses als Reaktion auf die Ausgabe des Null-Erfassungsverstärkers (A) zu reduzieren;

gekennzeichnet durch

Erzeugen eines ersten und zweiten Satzes von Korrekturdaten, die zu einer Impedanz der Vorrichtung gehören, wobei der erste Satz von einer Länge mindestens einer der abgeschirmten Leitungen (CL&sub4;) abhängt und von dem Widerstand des Bereichswiderstandes (Rr) unabhängig ist, und wobei der zweite Satz von dem Widerstand des Bereichswiderstandes (Rr) abhängt und von der Länge mindestens einer abgeschirmten Leitung (CL&sub4;) unabhängig ist;

Messen eines Parameters des Meßobjekts, basierend auf einem Verhältnis der erfaßten Spannungen; und

Einstellen des gemessenen Wertes des Parameters unter Verwendung der Korrekturdaten.

9. Das Verfahren gemäß Anspruch 8, das den Schritt des Erdens des Bereichswiderstandes (Rr) aufweist.