JP2000131348A - ディジタル測定装置 - Google Patents

ディジタル測定装置

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JP2000131348A
JP2000131348A JP10321396A JP32139698A JP2000131348A JP 2000131348 A JP2000131348 A JP 2000131348A JP 10321396 A JP10321396 A JP 10321396A JP 32139698 A JP32139698 A JP 32139698A JP 2000131348 A JP2000131348 A JP 2000131348A
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digital
resistor
resistors
voltage
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JP10321396A
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Shinichi Kameyama
伸一 亀山
Satoyuki Kono
智行 河野
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New Japan Radio Co Ltd
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New Japan Radio Co Ltd
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  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的簡易な構成で出力値の正確なディジタ
ル測定装置を提供する。 【解決手段】 アッテネータ部1は、第2乃至第nの基
準抵抗器12〜(10+n)を有してなり、スイッチング
部2の制御に応じてスイッチング素子21〜(20+2
n)の一組が閉成されることで、基準抵抗器Aが選択さ
れるようになっており、測定電圧Vは、基準抵抗器A,
Cの分圧比により分圧されて、アナログ・ディジタル変
換器3に分圧電圧Voutとして入力され、ディジタル変
換されてディジタル演算部4へ入力され、基準抵抗器
A,Cの分圧比の目標値からのずれに対応した補正が施
されて出力される結果、正確な出力値を得ることができ
るようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディジタル測定装
置に係り、特に、電圧測定及び抵抗測定のための分圧回
路を備えてなるものにおいて、回路構成の簡素化と出力
精度の向上等を図ったものに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の装置としては、例えば、
図9に示されたような抵抗測定のための分圧回路を前段
に有してなるディジタル測定装置がある。以下、同図を
参照しつつこの従来例について説明すれば、このディジ
タル測定装置は、被測定抵抗器Dに接続される合成基準
抵抗部Rと、この合成基準抵抗部Rによって得られる基
準電圧Vref及び測定電圧Voutを、それぞれアナログ・
ディジタル変換する変換部とに大別されてなるものであ
る。合成抵抗部Rは、測定抵抗器Dと直列接続されるも
ので、基準抵抗器Aと入力保護抵抗Bとが直列接続さ
れ、さらに、この2つの基準抵抗器A,Bの直列接続部
分に対して基準抵抗器Cが並列接続されて構成されたも
のとなっている。基準抵抗器A,Bは、スイッチング素
子SW1〜SW3によって、適宜な抵抗値を有するもの
が図示されない複数の抵抗器の中から選択されて、接続
されるようになっているものである。そして、基準抵抗
器Cと基準抵抗器Aとの接続点に駆動電圧が印加される
一方、基準抵抗器Cと入力保護抵抗Bとの接続点に測定
抵抗器Dの一端が接続されるようになっている。さら
に、測定抵抗器Dの他端は、スイッチング素子SW4を
介してアースに接続されるようになっている。
【0003】かかる構成においては、基準抵抗器Aの両
端の電圧を基準電圧Vrefとして取り出す一方、測定抵
抗器Dの両端の電圧を測定電圧Voutとして取り出し、
変換部においては、これら2つの電圧Vref、Voutのデ
ィジタル値を基に、演算により測定抵抗器Dの値をディ
ジタル値として出力するようになっている。すなわち、
測定抵抗器Dの抵抗値Rdは、Rd=(Rref×Vout)/V
refとして求められるものである。なお、ここで抵抗値
Rrefは、基準抵抗器Aの両端で得られる合成基準抵抗
値であり、理想的には、Rref={Ra(Rb+Rc)}/
(Ra+Rb+Rc)として求められるものである。
【0004】一方、電圧測定を行う場合には、被測定電
圧Vをいわゆる抵抗分圧し、その分圧電圧をディジタル
変換するような構成が用いられている。すなわち、スイ
ッチング素子を適宜切り替えることで、例えば、図10
に示されたように、被測定電圧Vを基準抵抗器A,Cの
直列接続によって抵抗分圧するようにし、基準抵抗器A
において、その分圧電圧を測定電圧Voutとして得て、
それを変換部によりディジタル変換している。そして、
Vout=Ra×V/(Ra+Rc+Rsw4+Rsw5)の関係式
より、被測定電圧Vは、V=Vout(Ra+Rc+Rsw4+
Rsw5)/Raとしてディジタル演算により算出されるよ
うになっている。なお、ここで、Raは、基準抵抗器A
の抵抗値、Rcは、基準抵抗器Cの抵抗値、Rsw4は、ス
イッチング素子SW4のいわゆる導通抵抗値、Rsw5
は、スイッチング素子SW5のいわゆる導通抵抗値であ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スイッ
チング素子のいわゆる導通抵抗は、実際には零ではな
く、ある程度の値を有するため、特に、測定抵抗器Dを
精密に測定する必要がある場合には、その導通抵抗の影
響が無視することができないものとなる。すなわち、ス
イッチング素子SW1〜SW3の導通時のいわゆる導通
抵抗値を、それぞれRsw1,Rsw2,Rsw3とすると、こ
れら導通抵抗値を考慮した先の合成基準抵抗値Rref
は、Rref={Ra(Rb+Rc+Rsw1+Rsw2+Rsw
3)}/(Ra+Rb+Rc+Rsw1+Rsw2+Rsw3)とな
り、先に述べたように合成基準抵抗値Rrefが理想的な
値であるとして測定抵抗器Dの抵抗値を求める場合に比
して、明らかに誤差が生ずることとなるという問題があ
った。
【0006】また、従来回路においては、回路の簡素化
や、低価格化の要求等の観点から、抵抗測定において使
用する基準抵抗器と、電圧測定において使用する基準抵
抗器とを、違えることなく共通に使用する構成としてい
た。すなわち、例えば、10MΩ、1.1MΩ、101k
Ω、1kΩといった具合である。しかしながら、本来
は、正確な測定結果を得るためには、基準抵抗器の値と
しては、例えば、1.1111111・・・MΩ、10
1.0101・・・MΩ、10.01001001・・・k
Ω、1.000100010001・・・kΩといったよ
うに小数点以下において比較的多くの桁数でしかも正確
な値を有するものが必要となるものである。したがっ
て、従来回路における電圧測定においては、このような
小数点以下まで厳密に調整された抵抗器を用いていない
ため、当然の事ながら、測定値には、本来の抵抗値との
ずれに対応した誤差を含むものであり、精密な測定値を
得られるものではなかった。
【0007】本発明は、上記実状に鑑みてなされたもの
で、電圧測定用の抵抗と、抵抗測定用の抵抗とを共用で
き、しかも、比較的精度の高い測定値を得ることのでき
るディジタル測定装置を提供するものである。本発明の
他の目的は、比較的簡易な構成で測定精度の比較的高い
ディジタル測定装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明に係
るディジタル測定装置は、複数の抵抗器を有してなり、
外部から印加された電圧を抵抗分圧して出力するアッテ
ネータ部と、前記アッテネータ部の複数の抵抗器を選択
して所定の接続状態とするスイッチング部と、前記アッ
テネータ部の出力電圧をディジタル値に変換するアナロ
グ・ディジタル変換器と、前記アナログ・ディジタル変
換器の出力値に対して所定の演算処理を施すディジタル
演算部と、を具備してなるディジタル測定装置であっ
て、前記ディジタル演算部は、前記アッテネータ部にお
ける分圧比の目標値と実際の値とのずれに応じて前記ア
ナログ・ディジタル変換器の出力値に対して補正を施
し、目標とする分圧比に対応した分圧電圧値を出力する
よう構成されてなるものである。
【0009】かかる構成においては、特に、ディジタル
演算部において、アッテネータ部における分圧比の目標
値からのずれを補正するようにすることで、アッテネー
タ部を構成する抵抗器の値の選択の自由度が、従来に比
して広がり、そのため回路構成を簡素にすることができ
る一方、ディジタル演算部による補正処理によって正確
な出力値を得ることが可能となるものである。
【0010】特に、アッテネータ部を構成する複数の抵
抗器は、例えば、所定の抵抗値の整数倍の値に設定され
てなるものが好適である。かかる構成とすることで、デ
ィジタル演算部においては、アッテネータ部の抵抗器の
接続状態に対応して、従来の抵抗値の設定に比して小数
点以下の桁数の小さな定数を用いて演算処理を行うこと
ができるので、ディジタル演算部における演算処理の負
担が従来に比して軽くなるものである。
【0011】また、請求項5記載の発明に係るディジタ
ル測定装置は、複数の抵抗器を有してなり、外部から印
加された電圧を抵抗分圧して出力するアッテネータ部
と、前記アッテネータ部の複数の抵抗器を選択して所定
の接続状態とするスイッチング部と、前記アッテネータ
部の出力電圧をディジタル値に変換するアナログ・ディ
ジタル変換器と、前記アナログ・ディジタル変換器の出
力値に対して所定の演算処理を施すディジタル演算部
と、を具備してなるディジタル測定装置であって、前記
アッテネータ部を構成する複数の抵抗器は、それぞれ調
整用抵抗器が直列接続されてなり、それぞれの抵抗器と
前記調整用抵抗器との合成抵抗値は、前記調整用抵抗器
の調整により、各々の抵抗器の公称抵抗値を基準として
所定の割合大きい又は小さい値に設定されてなる一方、
前記ディジタル演算部は、前記アナログ・ディジタル変
換器の出力値に対して、前記アッテネータ部における所
定の割合に対応した係数を乗ずるよう構成されてなるも
のである。
【0012】かかる構成においては、特に、アッテネー
タ部を構成する各々の抵抗器の抵抗値の公称値からのず
れの割合を調整用抵抗器を用いて同一となるようにし、
ディジタル演算部において、その抵抗値のずれの割合に
応じた補正を施すことで、従来に比して簡易な構成で、
より正確な値を得ることができることとなるものであ
る。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図1乃至図8を参照しつつ説明する。なお、以下に
説明する部材、配置等は本発明を限定するものではな
く、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができる
ものである。最初に、図1を参照しつつ第1の回路構成
例について説明する。この第1の回路構成例におけるデ
ィジタル測定装置S1は、アッテネータ部1と、スイッ
チング部(図1においては「SW DRV」と表記)2
と、アナログ・ディジタル変換器(図1においては「A
/D」と表記)3と、ディジタル演算部(図1において
は「DIG CAL」と表記)4とに大別されて構成さ
れたものとなっている。アッテネータ部1は、複数の基
準抵抗器11〜(10+n)と複数のスイッチング素子2
1〜(20+2n)とを有してなるもので、被測定電圧又
は被測定抵抗器の大きさに応じてスイッチング素子21
〜(20+2n)により基準抵抗器12〜(10+n)のい
ずれかが選択されて、分圧が行われるようになっている
ものである。具体的には、まず、第1の基準抵抗器11
の一端には、被測定電圧Vが印加されるようになってい
る一方、この第1の基準抵抗器11の他端には、第2乃
至第nの基準抵抗器12〜(10+n)のいずれか一つが
アースとの間に直列接続されるようになっている。すな
わち、第2乃至第nの基準抵抗器12〜(10+n)の両
端には、それぞれスイッチング素子21〜(20+2n)
が接続されており、スイッチング部2によりいずれかの
基準抵抗器12〜(10+n)の両端のスイッチング素子
21〜(20+2n)が導通状態とされることで、第1の
基準抵抗器11と直列に接続された状態となるようにな
っている。
【0014】ここで、説明の便宜上、第1の基準抵抗器
11を基準抵抗器Cと、第2乃至第nの基準抵抗器12
〜(10+n)の内、選択されたいずれか一つを、基準抵
抗器Aと、それぞれ定義するものとする。そして、基準
抵抗器Cと基準抵抗器Aとが直列接続されて、被測定電
圧Vを分圧する図1に示された接続状態は、電圧測定の
際の構成となっている。また、この第1の回路構成例に
おいては、第1乃至第nの基準抵抗器11〜(10+n)
は、電圧測定用と抵抗測定用とを兼ねるものとなってお
り、例えば、具体的な抵抗値としては、1kΩ、10k
Ω、100kΩ、1.00MΩ、10MΩ、100MΩ・・
・といったように最小の抵抗値(この例では1kΩ)の
10倍づつの抵抗値のものが用いられたものとなってい
る。
【0015】この発明の実施の形態においては、第2の
基準抵抗器12の一端に第1のスイッチング素子(図1
においては「SW1」と表記)21が設けられ、第2の
基準抵抗器12の一端は、この第1のスイッチング素子
21を介して第1の基準抵抗器11の他端に接続される
ようになっている一方、第2の基準抵抗器12の他端側
には、第2のスイッチング素子(図1においては「SW
2」と表記)22が設けられ、第2の基準抵抗器12の
他端は、この第2のスイッチング素子22を介してアー
スに接続されるようになっている。また、第3の基準抵
抗器13の一端側には、第3のスイッチング素子(図1
においては「SW3」と表記)23が設けられ、第3の
基準抵抗器13の一端は、この第3のスイッチング素子
23を介して第1の基準抵抗器11の他端に接続される
ようになっている一方、第3の基準抵抗器13の他端側
には、第4のスイッチング素子(図1においては「SW
4」と表記)24が設けられ、第3の基準抵抗器13の
他端は、この第4のスイッチング素子24を介してアー
スに接続されるようになっている。以下、同様にして、
第4乃至第nの基準抵抗器14〜(10+n)も、その一
端は第1の基準抵抗器11の他端に、また、第4乃至第
nの基準抵抗器14〜(10+n)の各々の他端は、アー
スに、それぞれ対応する第5乃至第2nのスイッチング
素子25〜(20+2n)を介して接続されるようになっ
ているものである。なお、スイッチング素子21〜(2
0+2n)は、いわゆる半導体スイッチング素子や、い
わゆる機械的な開閉接点を有するもの等、種々のものが
選択可能であり、特定のものに限定される必要はないも
のである。
【0016】スイッチング部2は、上述したスイッチン
グ素子21〜(20+2n)の導通、非導通動作を制御す
るためのもので、例えば、図示されないいわゆる測定レ
ンジの切換スイッチが操作されることによって対応する
スイッチング素子21〜(20+2n)を導通状態とする
ようになっているものである。アナログ・ディジタル変
換器3は、その入力段が、第2乃至第nの基準抵抗器1
2〜(10+n)の両端に接続されており、この両端に得
られた分圧電圧Voutを入力してディジタル変換するよ
うになっているものである。このアナログ・ディジタル
変換器3自体は、公知・周知の構成を有するものでよ
く、本発明特有の構成を有してなるものではない。例え
ば、公知・周知の構成としては、いわゆる積分型や逐次
比較型、ΔΣ型等があるが、いずれのものであってもよ
いものである。ディジタル演算部4は、先の分圧電圧V
outに対応したアナログ・ディジタル変換器3により得
られたディジタル値に、次述するような補正を施して出
力するようになっているものである。
【0017】すなわち、まず、分圧電圧Voutを求める
と次のようになる。本来、理想的には、スイッチング素
子21〜(20+2n)のいわゆる導通抵抗は零であ
り、分圧電圧Voutは、Vout=Ra×V/(Ra+Rc)
と表されるものである。但し、ここで、Raは、基準抵
抗器Aの抵抗値、Rcは、基準抵抗器Cの抵抗値である
とする。しかしながら、実際には、スイッチング素子2
1〜(20+2n)には、導通抵抗が生ずるため、この
導通抵抗を考慮した分圧電圧Voutは、Vout=Ra×V
/(Ra+Rc+2Rsw)と表される。ここで、各々のス
イッチング素子21〜(20+2n)の導通抵抗は略等
しく、Rswは、この導通抵抗値であるとする。例えば、
Ra=1.0000MΩ、Rc=10MΩ、2Rsw=1kΩで
あるとすると、分圧電圧Voutは、Vout=1.0000
×106×V/(1.0000×106+10×106+1
×103) 0.0909×Vとなる。
【0018】ところで、この発明の実施の形態において
は、回路の簡素化のために抵抗測定用の基準抵抗器と、
電圧測定用の基準抵抗器とを共通としているため、電圧
測定の際には、本来得たい分圧比と、実際の分圧比との
間にはずれが生ずる。すなわち、例えば、上述の例で言
えば、基準抵抗器Aとして1.0000MΩ、基準抵抗器
Cとして10MΩを選択した場合において、本来目標と
される分圧比は1/10であるが、実際には上述したよ
うな値となる。しかしながら、基準抵抗器A,Cの種々
の組み合わせにおけるスイッチング素子21〜(20+
2n)の導通抵抗を含めた分圧比と、目標とする分圧比
とのずれは予め把握可能であるので、そのずれの分をデ
ィジタル演算部4で補正するようにすればよい。
【0019】例えば、図2には、基準抵抗器Cとして1
0MΩを選択し、基準抵抗器Aとして1.00MΩ、10
0kΩ、10kΩ、1kΩをそれぞれ選択した場合のアナ
ログ・ディジタル変換器3の入力段における分圧比と目
標の分圧比との関係及びディジタル演算部4における処
理との関係を説明する説明図が示されており、以下、同
図について説明する。まず、基準抵抗器Aとして1.0
0MΩを選択した場合、目標の分圧比は1/10である
のに対して、スイッチング素子21〜(20+2n)の
導通抵抗をも考慮した実際の分圧比は上述したように1
/11となる(図2において「アッテネータ部での分圧
比」と表記された欄参照)。そこで、ディジタル演算部
4では、アナログ・ディジタル変換器3の出力、すなわ
ち、Vout=V/11に対して、0.1Voutを演算し加
算する(図2において「ディジタル演算処理」と表記さ
れた欄参照)。その結果、Vout+0.1Vout=1.1V
out=(1.1/11)V=V/10と、目標の分圧結果
を得られることとなる(図2の「最終結果」と表記され
た欄参照)。
【0020】また、基準抵抗器Aとして100kΩを選
択した場合、目標の分圧比は1/100であるのに対し
て、スイッチング素子21〜(20+2n)の導通抵抗
をも考慮した実際の分圧比は1/101となる。そこ
で、この場合は、ディジタル演算部4において、Vout
+0.01Voutを演算することで、Vout+0.01Vou
t=1.01Vout=(1.01/101)V=V/100
となり、所望の分圧結果を得ることができる。以下同様
にして、ディジタル演算部4において、アナログ・ディ
ジタル変換器3の出力に対して、分圧比に応じた係数を
乗じた結果を得、その結果をアナログ・ディジタル変換
器3の出力に加算することで目標の分圧比での電圧値を
得ることができることとなる。上述のような演算を行う
ディジタル演算部4は、具体的にはシフト回路と加算器
とを用いて構成することができ、そのようなディジタル
演算回路の構成自体は公知・周知のものである。また、
ディジタル演算部4は、いわゆるCPUやDSPと称さ
れるプログラム実行を行う機能を有する集積回路によっ
て実現してもよいものである。
【0021】次に、第2の回路構成例について図3を参
照しつつ説明する。なお、図1に示された回路構成例に
おける構成要素と同一の構成要素については、同一の符
号を付し、その詳細な説明を省略して、以下、異なる点
を中心に説明することとする。まず、この第2の回路構
成例は、その回路接続の基本的な部分は、図1に示され
た回路構成例と同一のものであるが、第1乃至第nの基
準抵抗器11〜(10+n)の抵抗値を次述するような値
に設定した点が、先の第1の回路構成例と異なるもので
ある。すなわち、第1乃至第nの基準抵抗器11〜(1
0+n)は、その抵抗値が所定の抵抗値の整数倍に設定
されたものとなっている。例えば、第2の基準抵抗器1
2の抵抗値を仮にR(Ω)であるとすると、第3の基準抵
抗器13の抵抗値は2R(Ω)に、第4の基準抵抗器14
の抵抗値は3R(Ω)に、第5の基準抵抗器15の抵抗値
は4R(Ω)にという具合に、以下、残りの第6乃至第n
の基準抵抗器16〜(10+n)の抵抗値もR(Ω)に対し
て昇順の整数を乗じた値に設定されたものとなってい
る。さらに、第1の基準抵抗器11の抵抗値は、m×R
(Ω)に設定され、ここで、mも整数である。
【0022】かかる構成において、例えば、第2乃至第
nの基準抵抗器12〜(10+n)の内、スイッチング部
2により、第2の基準抵抗器12が選択されたとする
と、分圧比は、(基準抵抗器Aの抵抗値)/(基準抵抗
器Aの抵抗値+基準抵抗器Cの抵抗値)と表されるの
で、それぞれの抵抗値が上述したような値であるとする
と、この場合の分圧比は、R/(R+m×R)=1/(m
+1)となる。また、スイッチング部2により第3の基
準抵抗器13が選択された場合には、分圧比は、2/
(m+2)となり、以下、同様にして第nの基準抵抗器
(10+n)が選択された場合に、分圧比は、(n−1)
/(m+n−1)となる。このように、第1乃至第nの基
準抵抗器11〜(10+n)の値を、所定の抵抗値の整数
倍とすることで、分圧比は、整数の比として表されるた
め、特に、ディジタル演算部4におけるディジタル演算
処理が、小数点以下の値を有する抵抗値を扱う場合に比
して簡素なものとなる。なお、ディジタル演算部4の動
作は、先に図1に示された第1の回路構成例におけるも
のと同一であるので、ここでの詳細な説明は省略するこ
ととする。
【0023】次に、第3の回路構成について図4を参照
しつつ説明する。なお、図1に示された回路構成例にお
ける構成要素と同一の構成要素については、同一の符号
を付し、その詳細な説明を省略して、以下、異なる点を
中心に説明することとする。まず、この第3の回路構成
例は、その回路接続の基本的な部分は、図1に示された
回路構成例と同一のものであるが、第1乃至第nの基準
抵抗器11〜(10+n)の抵抗値を次述するような値に
設定した点が、先の第1の回路構成例と異なるものであ
る。すなわち、第1乃至第nの基準抵抗器11〜(10
+n)は、その抵抗値が所定の抵抗値を基準として10
の整数倍にそれぞれ設定されたものとなっている。例え
ば、第2の基準抵抗器12の抵抗値を仮にR(Ω)である
とすると、第3の基準抵抗器13の抵抗値は、10×R
(Ω)、第4の基準抵抗器14の抵抗値は、102×R
(Ω)というようにして、以下、順に10倍づつの抵抗値
が設定されたものとなり、第nの基準抵抗器(10+n)
の抵抗値は、10(n-1)×R(Ω)となる。そして、第1
の基準抵抗器11の抵抗値は、10n×R(Ω)と設定さ
れる。
【0024】かかる構成において、例えば、第2乃至第
nの基準抵抗器12〜(10+n)の内、スイッチング部
2により、第2の基準抵抗器12が選択されたとする
と、分圧比は、(基準抵抗器Aの抵抗値)/(基準抵抗
器Aの抵抗値+基準抵抗器Cの抵抗値)と表されるの
で、それぞれの抵抗値が上述したような値であるとする
と、この場合の分圧比は、R/(10n×R+R)=1/
(10n+1)となる。また、スイッチング部2により第
3の基準抵抗器13が選択された場合には、分圧比は、
10×R/(10n×R+10×R)=1/(10n-1+1)
となる。以下、同様にして分圧比は、1/(10k
1)と表され、指数kの値が1づつ小さくなってゆき、
第nの基準抵抗器(10+n)が選択された場合に、分圧
比は、10n-1×R/(10n×R+10n-1×R)=1/
11となる。このように、第1乃至第nの基準抵抗器1
1〜(10+n)の値を設定することで、分圧比は、一定
の整数の比として表されるため、特に、ディジタル演算
部4におけるディジタル演算処理が、小数点以下の値を
有する抵抗値を扱う場合に比して簡素なものとなる。な
お、ディジタル演算部4の動作は、先に図1に示された
第1の回路構成例におけるものと同一であるので、ここ
での詳細な説明は省略することとする。
【0025】次に、第4の回路構成について図5を参照
しつつ説明する。なお、図1に示された回路構成例にお
ける構成要素と同一の構成要素については、同一の符号
を付し、その詳細な説明を省略して、以下、異なる点を
中心に説明することとする。まず、この第4の回路構成
例は、その回路接続の基本的な部分は、図1に示された
回路構成例と同一のものであるが、第1乃至第nの基準
抵抗器11〜(10+n)の抵抗値を次述するような値に
設定した点が、先の第1の回路構成例と異なるものであ
る。すなわち、第1乃至第nの基準抵抗器11〜(10
+n)は、それぞれの抵抗値が所定の抵抗値を基準とし
て、2の整数倍に設定されたものとなっている。例え
ば、第2の基準抵抗器12の抵抗値を仮にR(Ω)である
とすると、第3の基準抵抗器13の抵抗値は、2×R
(Ω)、第4の基準抵抗器14の抵抗値は、22×R(Ω)
というようにして、以下、順に2倍づつの抵抗値が設定
されたものとなり、第nの基準抵抗器(10+n)の抵抗
値は、2(n-1)×R(Ω)となる。そして、第1の基準抵
抗器11の抵抗値は、2n×R(Ω)と設定される。
【0026】かかる構成において、例えば、第2乃至第
nの基準抵抗器12〜(10+n)の内、スイッチング部
2により、第2の基準抵抗器12が選択されたとする
と、分圧比は、(基準抵抗器Aの抵抗値)/(基準抵抗
器Aの抵抗値+基準抵抗器Cの抵抗値)と表されるの
で、それぞれの抵抗値が上述したような値であるとする
と、この場合の分圧比は、R/(2n×R+R)=1/(2
n+1)となる。また、スイッチング部2により第3の基
準抵抗器13が選択された場合には、分圧比は、2×R
/(2n×R+2×R)=1/(2n-1+1)となる。以下、
同様にして分圧比は、1/(2k+1)と表され、指数
kの値が1づつ小さくなってゆき、第nの基準抵抗器
(10+n)が選択された場合に、分圧比は、2n-1×R
/(2n×R+2n-1×R)=1/3となる。このように、
第1乃至第nの基準抵抗器11〜(10+n)の値を設定
することで、分圧比は、一定の整数の比として表される
ため、特に、ディジタル演算部4におけるディジタル演
算処理が、小数点以下の値を有する抵抗値を扱う場合に
比して簡素なものとなる。なお、ディジタル演算部4の
動作は、先に図1に示された第1の回路構成例における
ものと同一であるので、ここでの詳細な説明は省略する
こととする。
【0027】次に、第5の回路構成例について図6及び
図7を参照しつつ説明する。なお、図1に示された回路
構成例における構成要素と同一の構成要素については、
同一の符号を付し、その詳細な説明を省略して、以下、
異なる点を中心に説明することとする。まず、この第5
の回路構成例において電圧測定の際の回路接続は、先の
図1に示された回路構成と同一であるので、ここでは、
図1を必要に応じて参照して異なる点を中心に説明する
こととする。この第5の回路構成例が第1の回路構成例
と異なるのは、基準抵抗器の調整のために調整用抵抗器
を用いた点にある。すなわち、まず、一般に抵抗器に
は、大小の差はあるものの製造精度に応じて抵抗値のい
わゆるばらつきがある。これを補正するため、従来は、
次述するような抵抗値の補正を行っていた。
【0028】例えば、抵抗値の精度±1%の1kΩの抵
抗器を例に採れば、この抵抗器の抵抗値は、0.99kΩ
〜1.01kΩの範囲でばらつくこととなる。そして、従
来は、抵抗値が0.99kΩ〜1.00kΩの範囲にあるも
のについては、図7に示されたように、10Ωの調整用
可変抵抗器6aを直列接続し、この調整用可変抵抗器6
aを調整することで、全体の抵抗値を1.00kΩ丁度と
なるようにしていた。また、抵抗値が1.00kΩ〜1.
01kΩの範囲にあるものについては、図8に示された
ように、100kΩの抵抗器を並列に接続すると共に、
これに10Ωの調整用可変抵抗器6bを直列接続し、こ
の調整用可変抵抗器6bを調整することで全体の抵抗値
を1.00kΩ丁度となるようにしていた。これに対し
て、この第5の回路構成例においては、アッテネータ部
1の第1乃至第nの基準抵抗器11〜(10+n)の抵抗
値の調整回路として図7に示された回路のみを用いる。
すなわち、第1乃至第nの基準抵抗器11〜(10+n)
の各々に直列に調整用可変抵抗器6aを接続した構成と
する。
【0029】そして、各々の調整用可変抵抗器6aを調
整して、第1乃至第nの基準抵抗器11〜(10+n)の
抵抗値を、予め選択した抵抗精度の正の最大値まで抵抗
値がずれた場合の値に設定されたものとなっている。す
なわち、例えば、第1乃至第nの基準抵抗器11〜(1
0+n)として、全て抵抗精度±1%のものを用いると
した場合において、例えば、第2の基準抵抗器12をい
わゆる公称値1kΩとすれば、調整用可変抵抗器6aを
調整して1.01kΩに設定する。第3乃至第nの基準抵
抗器13〜(10+n)及び第1の基準抵抗器11につい
ても、同様に各々の調整用可変抵抗器6aを調整して、
それぞれの公称値の+1%の値に設定する。ここで、仮
に基準抵抗器Cの公称抵抗値をRc、基準抵抗器Aの公
称抵抗値をRaとし、この公称抵抗値からのずれをmと
すれば、誤差を考慮した各々の抵抗値は、それぞれRa
×m,Rc×mと表される。したがって、電圧測定の際
の分圧比は、これまでの回路構成例で既に述べたよう
に、Ra×m/(Ra×m+Rc×m)=Ra/(Ra+R
c)となる。すなわち、上述したように、第1乃至第n
の基準抵抗器11〜(10+n)の抵抗値の誤差が同一と
なる(上述した例では、公称抵抗値に対して+1%)よ
うに設定することで、各々の抵抗値の誤差が相殺され、
分圧比には、抵抗値の誤差は何等影響しないこととな
る。
【0030】次に、この第5の回路構成例における抵抗
測定の際の回路接続例について、図6を参照しつつ説明
する。この例においては、アッテネータ部1において基
準抵抗器Aとして選択される第2乃至第nの基準抵抗器
12〜(10+n)と、入力保護抵抗器Bとして抵抗器7
と、測定抵抗器Dとが直列接続され、基準抵抗器Aの他
端に所定の電源電圧Vdが印加されるようになっている
一方、測定抵抗器Dの他端がアースに接続されたものと
なっている。ここで、第2乃至第nの基準抵抗器12〜
(10+n)は、上述したように予め選択した抵抗精度の
ものが用いられており、図6においては図示を省略して
あるが、それぞれ調整用抵抗器6aにより、許容誤差の
正の最大値に設定されているものである(例えば、先に
述べたように抵抗精度±1%のものを用いていれば、そ
れぞれの抵抗値(第2乃至第nの基準抵抗器12〜(1
0+n)と調整用抵抗器6aとの合成抵抗値)を、公称
値×1.01に設定されたものとなる)。また、測定抵
抗器Dの両端には、それぞれ測定抵抗器接続用スイッチ
ング素子8a,8bが設けられており、スイッチング部
2の駆動制御により開閉成されるようになっており、閉
成された状態において測定抵抗器Dが上述したように基
準抵抗器A及び入力保護抵抗器Bと直列接続状態とされ
るようになっている。
【0031】そして、基準抵抗器Aとして選択される第
2乃至第nの基準抵抗器12〜(10+n)のそれぞれの
両端に得られる電圧は、基準電圧Vrefとしてアナログ
・ディジタル変換器3へ入力されるようになっている。
また、測定抵抗器Dの両端の電圧は、測定電圧Voutと
して、基準電圧Vrefの場合と同様にアナログ・ディジ
タル変換器3へ入力されるようになっている。アナログ
・ディジタル変換器3は、基準電圧Vref及び測定電圧
Voutをディジタル値に変換してディジタル演算部4へ
出力するようになっている。
【0032】ここで、測定抵抗器Dの抵抗値は、次のよ
うな関係式に基づいて求められる。すなわち、基準抵抗
器Aの抵抗値をRa、測定抵抗器Dの抵抗値をRdとすれ
ば、これら抵抗値の比と、それぞれの両端の電圧比は等
しく、Ra:Rd=Vref:Voutが成立する。したがっ
て、これより抵抗値Rdは、Rd=(Vout/Vref)×R
aとして求めることができる。ディジタル演算部4にお
いては、Rd=(Vout/Vref)×Raの演算が行われる
と同時に、第2乃至第nの基準抵抗器12〜(10+n)
の抵抗値が先に述べたようにそれぞれの公称値に対して
所定の割合で意図的にずれた値に設定されていることを
考慮した補正が行われるようになっている。
【0033】すなわち、基準抵抗器Aの抵抗値が公称値
×(1+誤差)に設定されている(例えば、先に述べた
例のように公称値×1.01の値に設定されている)た
め、それに対応して基準電圧Vrefのアナログ・ディジ
タル変換器3におけるディジタル出力値は、抵抗値の誤
差分、すなわち1%だけ本来の値よりも小さくなる。そ
こで、ディジタル演算部4においては、先のRd=(Vo
ut/Vref)×Raの演算値を1.01倍する補正が行わ
れ、本来の正しい値が得られるようになっている。な
お、上述のような機能を有するディジタル演算部4は、
先に述べたようにシフト回路と加算回路とを用いて構成
される他、いわゆるCPUやDSP等を用いて演算する
ようにしてもよいものである。
【0034】なお、上述の例では、第2乃至第nの基準
抵抗器12〜(10+n)とそれぞれの調整用抵抗器6a
との合成抵抗値を、公称抵抗値に対して所定の割合大き
な値に設定した場合を例に挙げたが、公称抵抗値に対し
て所定の割合小さな値に設定してもよいものである。す
なわち、例えば、合成抵抗値を、公称抵抗値より1%小
さい値(公称抵抗値×0.99)に設定してもよい。こ
の場合、アナログ・ディジタル変換器3においては、ア
ッテネータ部1の出力値は、1%大きくなる。そのた
め、ディジタル演算部3においては、アナログ・ディジ
タル変換器3の出力値に対して、公称抵抗値に対する合
成抵抗値の割合、すなわち、上述の例で言えば、0.9
9を乗ずるようにすれば本来の値を得ることができるこ
ととなる。
【0035】
【発明の効果】以上、述べたように、請求項1記載の発
明によれば、特に、ディジタル演算部において、アッテ
ネータ部における分圧比の目標値からのずれを補正する
ような構成とすることにより、アッテネータ部を構成す
る抵抗器の値の選択の自由度が、従来に比して大きくな
るので、従来に比して簡易な回路構成とすることがで
き、しかも、ディジタル演算部による補正処理によって
正確な出力値を得ることができるという効果を奏するも
のである。また、請求項2乃至請求項4記載の発明にお
いては、上述の効果に加えて、ディジタル演算部におけ
る演算処理の負担が従来に比して軽くなるという効果を
奏するものである。請求項5及び請求項6記載の発明に
よれば、特に、アッテネータ部を構成する各々の抵抗器
の抵抗値の公称値からのずれの割合を調整用抵抗器を用
いて同一となるようにし、ディジタル演算部において、
その抵抗値のずれの割合に応じた補正を施すように構成
することにより、従来に比して簡易な構成で、より正確
な値を得ることができることとなるという効果を奏する
ものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態におけるディジタル測定装
置の第1の回路構成例を示す構成図である。
【図2】図1に示された回路構成例のディジタル演算部
における演算処理を説明する説明図である。
【図3】本発明の実施の形態におけるディジタル測定装
置の第2の回路構成例を示す構成図である。
【図4】本発明の実施の形態におけるディジタル測定装
置の第3の回路構成例を示す構成図である。
【図5】本発明の実施の形態におけるディジタル測定装
置の第4の回路構成例を示す構成図である。
【図6】本発明の実施の形態におけるディジタル測定装
置の第5の回路構成例を示す構成図である。
【図7】基準抵抗器の抵抗値を調整するための第1の回
路構成例を示す回路図である。
【図8】基準抵抗器の抵抗値を調整するための第2の回
路構成例を示す回路図である。
【図9】従来のディジタル測定装置による抵抗測定にお
ける構成例を示す構成図である。
【図10】従来のディジタル測定装置による電圧測定に
おける構成例を示す構成図である。
【符号の説明】
1…アッテネータ部 2…スイッチング部 3…アナログ・ディジタル変換器 4…ディジタル演算部
フロントページの続き Fターム(参考) 2G025 AB06 2G028 AA01 BB01 CG02 DH03 EJ10 FK01 GL07 2G035 AA01 AA17 AA22 AB01 AC01 AD11 AD28 AD65

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の抵抗器を有してなり、外部から印
    加された電圧を抵抗分圧して出力するアッテネータ部
    と、 前記アッテネータ部の複数の抵抗器を選択して所定の接
    続状態とするスイッチング部と、 前記アッテネータ部の出力電圧をディジタル値に変換す
    るアナログ・ディジタル変換器と、 前記アナログ・ディジタル変換器の出力値に対して所定
    の演算処理を施すディジタル演算部と、を具備してなる
    ディジタル測定装置であって、 前記ディジタル演算部は、前記アッテネータ部における
    分圧比の目標値と実際の値とのずれに応じて前記アナロ
    グ・ディジタル変換器の出力値に対して補正を施し、目
    標とする分圧比に対応した分圧電圧値を出力することを
    特徴とするディジタル測定装置。
  2. 【請求項2】 アッテネータ部を構成する複数の抵抗器
    は、所定の抵抗値の整数倍の値に設定されてなることを
    特徴とする請求項1記載のディジタル測定装置。
  3. 【請求項3】 アッテネータ部を構成する複数の抵抗器
    は、所定の抵抗値を基準として10の倍数の値に設定さ
    れてなることを特徴とする請求項1記載のディジタル測
    定装置。
  4. 【請求項4】 アッテネータ部を構成する複数の抵抗器
    は、所定の抵抗値を基準として2の倍数の値に設定され
    てなることを特徴とする請求項1記載のディジタル測定
    装置。
  5. 【請求項5】 複数の抵抗器を有してなり、外部から印
    加された電圧を抵抗分圧して出力するアッテネータ部
    と、 前記アッテネータ部の複数の抵抗器を選択して所定の接
    続状態とするスイッチング部と、 前記アッテネータ部の出力電圧をディジタル値に変換す
    るアナログ・ディジタル変換器と、 前記アナログ・ディジタル変換器の出力値に対して所定
    の演算処理を施すディジタル演算部と、を具備してなる
    ディジタル測定装置であって、 前記アッテネータ部を構成する複数の抵抗器は、それぞ
    れ調整用抵抗器が直列接続されてなり、それぞれの抵抗
    器と前記調整用抵抗器との合成抵抗値は、前記調整用抵
    抗器の調整により、各々の抵抗器の公称抵抗値を基準と
    して所定の割合で大きい又は小さい値に設定されてなる
    一方、 前記ディジタル演算部は、前記アナログ・ディジタル変
    換器の出力値に対して、前記アッテネータ部における所
    定の割合に対応した係数を乗ずることを特徴とするディ
    ジタル測定装置。
  6. 【請求項6】 ディジタル演算部における所定の割合に
    対応した係数は、アッテネータ部における調整用抵抗器
    の調整による各々の抵抗器と調整用抵抗器との合成抵抗
    値を前記各々の抵抗器の公称抵抗値で除した値であるこ
    とを特徴とする請求項5記載のディジタル測定装置。
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