JP2004012330A

JP2004012330A - 微小電流測定装置

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Publication number: JP2004012330A
Application number: JP2002167099A
Authority: JP
Inventors: Naoji Suzuki; 鈴木　直司
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 2002-06-07
Filing date: 2002-06-07
Publication date: 2004-01-15
Anticipated expiration: 2022-06-07
Also published as: JP3892345B2

Abstract

【課題】絶縁抵抗を測定する微小電流測定装置において、コンタクトチェックを高速に行うためにコンタクトチェック用の交流信号を回路に投入するためのスイッチを半導体化する。
【解決手段】演算増幅器の反転入力端子に抵抗器を介してバッファ増幅器を接続し、演算増幅器の出力端子とバッファ増幅器の入力端子との間に帰還用抵抗器Ｒ_ｆを接続し、演算増幅器の直流出力電圧をＶ_ＤＣとした場合、Ｖ_ＤＣ＝−Ｒ_ｆ・ｉ_ｘにより被測定対象を流れる電流ｉ_ｘを求める微小電流測定装置において、演算増幅器の反転入力端子にスイッチを介して交流電流を印加し、この交流電流の印加状態で演算増幅器から出力される交流電圧Ｖ_ＡＣが、所定の値より大きいことを検出して被測定対象に測定装置が接触していると判定する。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は例えば被測定対象として絶縁体の絶縁抵抗を測定することに用いられる微小電流測定装置に関し、特に測定回路が被測定対象に電気的に接触していることを判定することができるコンタクトチェック機能を簡素な構成で提供しようとするものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１６に特開平５−８７８５８号公報に開示されたコンタクトチェック機能を装備した微小電流測定装置２の構成を示す。この微小電流測定装置２では被測定対象３の抵抗値Ｒ_ｘを測定する場合にはスイッチＳＷをオフにし、交流信号発生源６を測定回路から切り離し、微小電流計４の計量値ＭＶ_１と直流電圧源１の値Ｅとから被測定対象３の抵抗値Ｒ_ｘを得る。
被測定対象３と接触子Ｇ_１、Ｇ_２との接触を判定する場合には、交流信号発生源６を測定回路に投入する。ここで、被測定対象３が正常に接触子Ｇ_１とＧ_２に接触していれば、回路電流はトランス７、Ｉ／Ｖ変換器８１、波高検出器８２を介して電圧計８３により回路電流が測定され、この電流値と交流信号発生源６の電圧値とから、被測定対象３の静電容量Ｃ_ｘが測定される。もし、被測定対象３が接触子Ｇ_１、Ｇ_２と非接触であれば、トランス７にはほとんど電流は流れず、接続判定回路５は被測定対象３と接触子Ｇ_１、Ｇ_２とが非接触であると判定する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図１６に示したコンタクトチェック機能を装備した微小電流測定装置２ではコンタクトチェック時にオンの状態に操作するスイッチＳＷが差動増幅器４１の入力端子に接続されているため、このスイッチＳＷとしてはオフ抵抗が大きい例えばリレーのような機械式接点スイッチである必要がある。つまり、このスイッチＳＷに半導体スイッチを用いたとすると、半導体スイッチはオフ抵抗が有限であるため、スイッチがオフの状態でもリーク電流が流れ、特に被測定対象３の抵抗を測定する場合の測定精度を悪化させる。
【０００４】
また、機械式接点スイッチを用いた場合、切替え動作が遅いことと、寿命の点で問題がある。
更に、図１６に示した測定装置ではトランス７、Ｉ／Ｖ変換器８１、波高検出器８２等のコンタクトチェックのための回路構成が大きいため、コストが掛かる欠点がある。
また、図１６に示した微小電流測定装置２は等価的に図１７に示す回路構成で被測定対象３を流れる電流ｉ_ｘを電圧値ＭＶ_１に変換している。図１７に示す回路構成によれば、直流電圧源１の電圧をＥ、被測定対象３の抵抗値をＲ_ｘ、電流検出用抵抗器４０の抵抗値をＲ_ｓとした場合、被測定対象３を流れる電流ｉ_ｘは
ｉ_ｘ＝Ｅ／（Ｒ_ｘ＋Ｒ_ｓ）
で求められる。
【０００５】
被測定対象３を流れる電流ｉ_ｘは本来ｉ_ｘ＝Ｅ／Ｒ_ｘで求めるべきであるが、分子に電流検出用抵抗器４０の抵抗値Ｒ_ｓが加算されてしまうため、これが誤差となる欠点がある。
この発明の目的はコンタクトチェックを高速化するために交流電圧印加用のスイッチを半導体スイッチを用いても被測定対象の抵抗値を精度良く測定することができ、また、誤差が発生することなく微小電流を測定することができ、然もコンタクトチェックのための回路構成が簡素な微小電流測定装置を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１では、演算増幅器の反転入力端子に抵抗器を介して、バッファ増幅器を接続し、上記演算増幅器の出力端子と上記バッファ増幅器の入力端子との間に帰還用抵抗器と、帰還用コンデンサを並列接続し、被測定対象の抵抗値をＲ_ｘ、帰還用抵抗器の抵抗値をＲ_ｆ、被測定対象を流れる電圧をｉ_ｘ、上記演算増幅器の直流出力電圧をＶ_ＤＣとした場合、Ｖ_ＤＣ＝−Ｒ_ｆ・ｉ_ｘにより被測定対象を流れる電流ｉ_ｘを求める微小電流測定装置において、
上記演算増幅器の反転入力端子にスイッチを通じて交流電流を印加し、この交流電流の印加状態で上記演算増幅器の出力端子に出力される交流電圧Ｖ_ＡＣが、予め定めた所定の値より大きいことを検出して上記被測定対象にこの被測定対象の絶縁抵抗を測定するための直流電圧源及び上記バッファ増幅器の入力端子が接触していると判定する微小電流測定装置を提案する。
【０００７】
この発明の請求項２では、演算増幅器の反転入力端子に抵抗器を介して、バッファ増幅器を接続し、上記演算増幅器の出力端子とバッファ増幅器の入力端子との間に容量値Ｃ_ｆを持つ積分用コンデンサを接続し、この積分用コンデンサに所定の時間Ｔに積分される直流電圧Ｖ_ＤＣを測定し、これら直流電圧Ｖ_ＤＣ、積分用コンデンサの容量値Ｃ_ｆ、時間Ｔから上記被測定対象を流れる電流ｉ_ｘをＶ_ＤＣ＝−ｉ_ｘ・Ｔ／Ｃ_ｆにより求める微小電流測定装置において、
上記演算増幅器の反転入力端子にスイッチを通じて交流電流を印加し、この交流電流の印加状態で上記演算増幅器の出力端子に出力される交流電圧Ｖ_ＡＣが、予め定めた所定の値より大きいことを検出して上記被測定対象にこの被測定対象の絶縁抵抗を測定するための直流電圧源及び上記バッファ増幅器の入力端子が接触していると判定する微小電流測定装置を提案する。
【０００８】
この発明の請求項３では、演算増幅器の反転入力端子に抵抗器を介して、バッファ増幅器を接続し、上記演算増幅器の出力端子と上記バッファ増幅器の入力端子との間に帰還用抵抗器と、帰還用コンデンサを並列接続し、被測定対象の抵抗値をＲ_ｘ、帰還用抵抗器の抵抗値をＲ_ｆ、被測定対象を流れる電圧をｉ_ｘ、上記演算増幅器の直流出力電圧をＶ_ＤＣとした場合、Ｖ_ＤＣ＝−Ｒ_ｆ・ｉ_ｘにより被測定対象を流れる電流ｉ_ｘを求める微小電流測定装置において、
上記演算増幅器の反転入力端子にスイッチと抵抗器を通じて直流バイアス源を接続し、スイッチオフ時の上記演算増幅器の出力電圧Ｖ_ＤＣ１とスイッチオン時の上記演算増幅器の出力電圧Ｖ_ＤＣ２との差Ｖ_ＤＣ２−Ｖ_ＤＣ１の値が予め定めた値より大きい状態で上記被測定対象にこの被測定対象の絶縁抵抗を測定するための直流電圧源と上記バッファ増幅器の入力端子が接続されていると判定する微小電流測定装置を提案する。
【０００９】
この発明の請求項４では、演算増幅器の反転入力端子に抵抗器を介して、バッファ増幅器を接続し、上記演算増幅器の出力端子とバッファ増幅器の入力端子との間に容量値Ｃ_ｆを持つ積分用コンデンサを接続し、この積分用コンデンサに所定の時間Ｔに積分される直流電圧Ｖ_ＤＣを測定し、これら直流電圧Ｖ_ＤＣ、積分用コンデンサの容量値Ｃ_ｆ、時間Ｔから上記被測定対象を流れる電流ｉ_ｘをＶ_ＤＣ＝−ｉ_ｘ・Ｔ／Ｃ_ｆにより求める微小電流測定装置において、
上記演算増幅器の反転入力端子にスイッチと抵抗器を通じて直流バイアス源を接続し、スイッチオフ時の上記演算増幅器の出力電圧Ｖ_ＤＣ１とスイッチオン時の上記演算増幅器の出力電圧Ｖ_ＤＣ２との差Ｖ_ＤＣ２−Ｖ_ＤＣ１の値が予め定めた値より大きい状態で上記被測定対象にこの被測定対象の絶縁抵抗を測定するための直流電圧源と上記バッファ増幅器の入力端子が接続されていると判定する微小電流測定装置を提案する。
【００１０】
この発明の請求項５では、請求項１又は２記載の微小電流測定装置の何れかにおいて、バッファ増幅器の交流出力電圧と演算増幅器の交流出力電圧を差動増幅器に入力し、この差動増幅器から出力される交流の差電圧を測定し、この差電圧により直流電圧源とバッファ増幅器の入力端子が被測定対象に接触しているか否かを判定する構成とした微小電流測定装置を提案する。
【００１１】
この発明の請求項６では、請求項３又は４記載の微小電流測定装置において、バッファ増幅器の出力電圧と演算増幅器の出力電圧を差動増幅器に印加し、この差動増幅器からスイッチのオン時とオフ時の電圧を測定し、この電圧の差が予め定めた値より大きい状態で直流電圧源とバッファ増幅器の入力端子が被測定対象に接触していると判定する微小電流測定装置を提案する。
【００１２】
この発明の請求項７では請求項１乃至６記載の微小電流測定装置の何れかにおいて、バッファ増幅器の入力端子と被測定対象との間を接続する導線部分に絶縁層を介して外部導体を被覆し、この外部導体をバッファ増幅器の反転入力端と出力端子の共通接続点に接続した微小電流測定装置を提案する。
【００１３】
作用
この発明によれば演算増幅器の前段にバッファ増幅器と抵抗器を介挿し、バッファ増幅器によりインピーダンス変換して演算増幅器の反転入力端子に抵抗器を介して接続すると共に、演算増幅器の反転入力端子にスイッチを介してコンタクトチェック用の交流電流を印加する構成としたから、演算増幅器の入力端子は低インピーダンスに整合されている。この結果、コンタクトチェック用の交流電流を印加するためのスイッチに多少のオフ抵抗が存在しても、その影響は微小値となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１にこの発明の一実施例を示す。図１において１は既知の直流電圧Ｅを発生する直流電圧源、３は被測定対象、１００はこの発明による微小電流測定装置、Ｇ_１、Ｇ_２は被測定対象３に直流電圧源１と微小電流測定装置１００を電気的に接続する接触子を示す。因みに接触子Ｇ_１、Ｇ_２と被測定対象３との関係を図２に示す。被測定対象としては多くの場合絶縁材料とされ、この絶縁材料の絶縁抵抗を測定するために、微小電流測定装置１００が用いられる。図２に示す例では接触子Ｇ_１が上下に可動自在に保持され、Ｇ_１とＧ_２の間に被測定対象３を配置し、接触子Ｇ_１を押し下げて被測定対象３に接触させた状態で被測定対象３を流れる電流ｉ_ｘを測定する構造とされる。
【００１５】
この発明による微小電流測定装置１００は演算増幅器１０１の前段側にバッファ増幅器１０２を配置した構成を特徴とするものである。バッファ増幅器１０２としては反転入力端子と非反転入力端子とを持つ演算増幅器の反転入力端子と出力端子との間を直結して構成することができる。この構造によれば利得が「１」で入力インピーダンスが高く、出力インピーダンスが低いバッファ増幅器を得ることができる。
バッファ増幅器１０２の非反転入力端子に接触子Ｇ_２を接続し、バッファ増幅器１０２の出力端子を抵抗器１０３を通じて演算増幅器１０１の反転入力端子に接続する。演算増幅器１０１の出力端子とバッファ増幅器１０２の非反転入力端子との間には帰還用抵抗器１０４と帰還用コンデンサ１０５を並列接続し、演算増幅器１０１の出力端子と共通電位との間に直流電圧計１０６と交流電圧計１０７とを並列に接続する。
【００１６】
更に、この発明では演算増幅器１０１の反転入力端子と共通電位との間にコンタクトチェック回路１０８を接続する、コンタクトチェック回路１０８はスイッチ１０９と抵抗器１１１と、交流電圧源１１２とから成る直列回路で構成される。この直列回路は交流電圧源１１２と直列に抵抗器１１１を接続していることから、交流電流源として見ることができ、演算増幅器１０１の反転入力端子には等価的に電流源が接続されていると見ることができる。
被測定対象３を流れる微小電流ｉ_ｘの値を測定する場合スイッチ１０９はオフ、コンタクトチェックを行う場合はスイッチ１０９をオンの状態に制御する。
【００１７】
図３に図１に示した回路の等価回路を示す。バッファ増幅器１０２は非反転入力端子に信号を入力し、出力端子からその入力信号を出力する構成であるため、入力と出力端子間は同相である。従って、等価的には演算増幅器１０１のみが見える。直流電圧源１が発生する電圧をＥ、被測定対象３の抵抗値をＣ_Ｘ、帰還用抵抗器１０４の抵抗値をＲ_ｆ、帰還用コンデンサ１０５の静電容量値をＣ_ｆ、抵抗器１０３と１１１の抵抗値をそれぞれＲ_１、Ｒ_２、演算増幅器１０１の直流出力電圧をＶ_ＤＣ、交流電圧源１１２が発生する交流電圧をｅ、演算増幅器１０１の出力端子に出力される交流出力電圧をＶ_ＡＣとすると、
１．スイッチ１０９がオフのとき（直流電流測定時）
Ｖ_ＤＣ＝−（Ｒ_ｆ／Ｒ_Ｘ）Ｅ＝−Ｒ_ｆ・ｉ_ｘ
Ｖ_ＤＣを測定することで被測定対象３を流れる電流ｉ_ｘを求めることができる。電流ｉ_ｘが求められることにより絶縁抵抗Ｒ_ｘはＲ_ｘ＝Ｅ／ｉ_ｘで求めることができる。従って、誤差を発生させることなく絶縁抵抗Ｒ_ｘを測定することができることになる。Ｒ_１＝Ｒ_２とすると、
２．スイッチ１０９がオンのとき（コンタクトチェック時）
Ｖ_ＡＣ＝−（１＋Ｚ_ｆ／Ｚ_ｘ）ｅ

ωＣ_ｘ＜＜Ｒ_ｘ、ωＣ_ｆ＜＜Ｒ_ｆとなるように交流電圧源１１２が発生する交流電圧の周波数を設定することにより、演算増幅器１０１の出力端子に出力される交流電圧Ｖ_ＡＣは、
Ｖ_ＡＣ＝−（１＋Ｃ_ｘ／Ｃ_ｆ）ｅ
で表わされる。
【００１８】
つまり、コンタクトチェックは被測定対象３が接触子Ｇ_１、Ｇ_２の間に接続されていない状態の静電容量Ｃ_ｓｔを予め測定しておき、被測定対象３を接続した状態の静電容量と比較して判定する。
被測定対象３が接続されていない状態の交流出力電圧をＶ_ＡＣ１とすると、交流出力電圧Ｖ_ＡＣ１は
Ｖ_ＡＣ１＝−（１＋Ｃ_ｓｔ／Ｃ_ｆ）ｅ
被測定対象３を接続した状態の交流出力電圧をＶ_ＡＣ２とすると、交流出力電圧Ｖ_ＡＣ２は、
Ｖ_ＡＣ２＝−（１＋（Ｃ_ｓｔ＋Ｃ_ｘ）／Ｃ_ｆ）ｅ
Ｖ_ＡＣ２とＶ_ＡＣ１との差が被測定対象３の静電容量Ｃ_ｘとなるから、
Ｖ_ＡＣ＝Ｖ_ＡＣ２−Ｖ_ＡＣ１＝−（Ｃ_ｘ／Ｃ_ｆ）ｅ
が得られる。
【００１９】
現実には、交流出力電圧Ｖ_ＡＣ２がＶ_ＡＣ１より大きく、更に予め設定した値（例えば交流出力電圧Ｖ_ＡＣ２の値より数％程度小さい値）より大きければ接触子Ｇ_１とＧ_２が被測定対象３に接触していると判定することができる。
ここでスイッチ１０９に半導体スイッチを用いた場合、そのオフ抵抗値（オフ状態にある半導体スイッチの抵抗値）をＲ_ｏｆｆ、抵抗器１０３の抵抗値をＲ_１、抵抗器１１１の抵抗値をＲ_２、演算増幅器１０１の反転入力端子に発生するオフセット電圧をＶ_ｏｆｆとした場合、コンタクトチェック回路１０８が接続されたことにより微少電流測定時に演算増幅器１０１の出力側に発生する電圧成分Ｖ_ＮＯｉｓは、
Ｖ_ＮＯｉｓ＝（Ｒ_１・Ｖ_ｏｆｆ／（Ｒ_２＋Ｒ_ｏｆｆ））（１＋Ｒ_ｆ／Ｒ_ｘ）
で表わされる。
【００２０】
オフセット電圧Ｖ_ｏｆｆは元々数ｍボルト程度であり、Ｒ_１＜＜Ｒ_２＋Ｒ_ｏｆｆであることが一般的であるため、電圧成分Ｖ_ＮＯｉｓはＶ_ＮＯｉｓ≒０となる。
従って、この発明によればスイッチ１０９を半導体スイッチに置換しても微小電流測定に大きな誤差を発生させることがなく、精度よく微小な直流電流を測定することができ、またコンタクトチェックのための回路も簡素に構成することができる利点が得られる。
図４はこの発明の他の実施例を示す。この実施例では演算増幅器１０１の出力端子とバッファ増幅器１０２の入力端子との間に積分用コンデンサ１１３を接続し、この積分用コンデンサ１１３に積分される直流電圧Ｖ_ｃにより被測定対象３を流れる微小電流ｉ_ｘを測定する構成とした場合を示す。積分用コンデンサ１１３には並列にリセットスイッチ１１４が接続され、このリセットスイッチ１１４により積分用コンデンサ１１３に積分された積分電圧Ｖ_ｃを放電させ、リセット状態にする。
【００２１】
リセット状態から一定の時間Ｔ（図５Ａ参照）を定め、この時間Ｔの間に積分される電圧Ｖ_ｃを測定する。電圧Ｖ_ｃは、
Ｖ_ｃ＝−ｉ_ｘ・Ｔ／Ｃ_ｆ
で表わされ、電圧Ｖ_ｃが直流電圧計１０６で測定することにより時間Ｔと積分用コンデンサ１１３の容量値Ｃ_ｆが既知であるから被測定対象３を流れる電流ｉ_ｘを求めることができる。
【００２２】
コンタクトチェック時にはスイッチ１０９をオン、リセットスイッチ１１４をオフに制御し、演算増幅器１０１の反転入力端子に交流電圧源１１２から交流電圧ｅを印加する。演算増幅器１０１の出力端子にはスイッチ１０９がオンの期間中図６Ａに示すように交流信号ＡＣが出力される。この交流信号ＡＣの電圧Ｖ_ＡＣを交流電圧計１０７で測定し、その電圧値が設定値より大きければ被測定対象３に接触子Ｇ_１とＧ_２が接触していると判定する。
尚、直流電流ｉ_ｘが極端に大きい場合のコンタクトチェック時には図７に示すように、直流出力電圧Ｖ_ＤＣが飽和状態に至り、交流電圧計１０７では交流電圧Ｖ_ＡＣを測定できない状態に至るが、この場合は直流電流ｉ_ｘが充分流れていることから、接触子Ｇ_１とＧ_２が被測定対象３に接触していることが解る。
【００２３】
図８はこの発明の更に他の実施例を示す。この実施例ではコンタクトチェック時に演算増幅器１０１の出力とバッファ増幅器１０２の出力を差動増幅器１１５で差を求める構造とした場合を示す。差動増幅器１１５で差の電圧Ｖ_ａを求めることにより、差の電圧Ｖ_ａは、
Ｖ_ａ＝（Ｃ_ｘ／Ｃ_ｆ）ｅ
で求められる。
【００２４】
この式から明らかなように、この実施例によれば交流電圧Ｖ_ａと被測定対象３の静電容量Ｃ_ｘとの間の関係が比例関係となり、交流電圧Ｖ_ａから静電容量Ｃ_ｘの値を読取るように構成する場合に有効である。
図９は図８に示した実施例を積分型の微小電流測定装置に適応した実施例を示す。この場合もスイッチ１０９と１１４をオフに制御して被測定対象３を流れる電流ｉ_ｘを測定し、スイッチ１０９をオン、リセットスイッチ１１４をオフに制御してコンタクトチェックを行う。
コンタクトチェック時に交流電圧計１０７には差動増幅器１１５からバッファ増幅器１０２の出力と演算増幅器１０１の出力の差の電圧Ｖ_ａを印加する。この場合も、差の電圧Ｖ_ａはＶ_ａ＝（Ｃ_ｘ／Ｃ_ｆ）ｅで求められるため、電圧Ｖ_ａの値と、静電容量値Ｃ_ｘの値が比例関係となり、電圧Ｖ_ａから静電容量Ｃ_ｘを読み取るような場合に適用して好適である。
【００２５】
図１０はこの発明の更に他の実施例を示す。この実施例ではコンタクトチェック時に静電容量Ｃ_ｘを求めるために用いた交流電圧源１１２の代わりに直流バイアス源１１６を接続し、スイッチ１０９がオフの状態の直流出力電圧Ｖ_ＤＣ１と、スイッチ１０９をオンにした状態の直流出力電圧Ｖ_ＤＣ２を測定し、その差の電圧Ｖ_ａＤＣからコンタクトチェックを行う構成とした場合を示す。
微小電流測定時は上述と同様にスイッチ１０９をオフにし、このとき演算増幅器１０１の出力に発生する直流出力電圧Ｖ_ＤＣを測定して被測定対象３を流れる電流ｉ_ｘを、
Ｖ_ＤＣ＝−Ｒ_ｆ／ｉ_ｘ
により求める。
【００２６】
一方コンタクトチェック時は、スイッチ１０９を図１１Ａに示すようにオフの状態とオンの状態に切り替える。つまり、スイッチ１０９がオフの状態（時点ｔ_１）で直流電圧計１０６が指し示す直流出力電圧Ｖ_ＤＣ１を測定する。次に、スイッチ１０９がオンの状態（時点ｔ_２）で直流電圧計１０６の直流出力電圧Ｖ_ＤＣ２を測定する。
これらの直流出力電圧Ｖ_ＤＣ１とＶ_ＤＣ２の差の電圧Ｖ_ａＤＣは、
Ｖ_ａＤＣ＝Ｖ_ＤＣ２−Ｖ_ＤＣ１＝−（１＋Ｃ_ｘ／Ｃ_ｆ）ｅ_ＤＣ
で求められる。この式から被測定対象３の静電容量Ｃ_ｘを求めることができる。この場合、差の電圧Ｖ_ａＤＣの値が大きい程、静電容量Ｃ_ｘが大きいことを表わしており、Ｃ_ｘの値が設定値より大きいことにより、接触子Ｇ_１とＧ_２が被測定対象に接触していると判定することができる。
【００２７】
図１２は積分型の微小電流測定装置に図１０に示した実施例を適用した場合を示す。この場合にもスイッチ１０９がオフの状態と、オンの状態で演算増幅器１０１の直流出力電圧Ｖ_ＤＣ１とＶ_ＤＣ２の直流電圧計１０６で測定し、その差Ｖ_ＤＣ２−Ｖ_ＤＣ１を演算し、被測定対象３の静電容量Ｃ_ｘを求め、この静電容量Ｃ_ｘの値が設定値より大きければ接触良と判定する。
図１３は図１０に示した実施例に差動増幅器１１５を付加した実施例を示す。図１３に示す実施例では微小電流の判定を演算増幅器１０１と帰還用抵抗器で構成される電流測定装置で測定し、コンタクトチェックをスイッチ１０９のオンとオフ時の直流出力電圧Ｖ_ＤＣ１とＶ_ＤＣ２で判定する。
【００２８】
ここでの特徴は、コンタクトチェック時に直流出力電圧の差Ｖ_ＤＣ２−Ｖ_ＤＣ１が
差動増幅器１１５の作用により
Ｖ_ＤＣ２−Ｖ_ＤＣ１＝−（Ｃ_ｘ／Ｃ_ｆ）ｅ_ＤＣ
で得られる点を特徴とするものである。
図１４は図１２に示した積分型電流測定装置で微少電流を測定し、コンタクトチェックをスイッチ１０９のオンとオフ時の直流電圧Ｖ_ＤＣ１とＶ_ＤＣ２で判定する場合を示す。この実施例でもＶ_ＤＣ２−Ｖ_ＤＣ１は
Ｖ_ＤＣ２−Ｖ_ＤＣ１＝−（Ｃ_ｘ／Ｃ_ｆ）ｅ_ＤＣ
で求められる。
【００２９】
図１５はこの発明の更に他の実施例を示す。この実施例では微小電流測定装置１００の入力端子ＩＮと接触子Ｇ_２との間を接続する導線１１７と共通電位間に寄生する静電容量Ｃ_ｃｂの影響を除去しようとする実施例を示す。
つまり、図１６に示すように微小電流測定装置と接触子Ｇ_２との間はケーブルによって接続されるが、このケーブルとなる導線１１７と共通電位間に静電容量Ｃ_ｃｂが形成されると、この静電容量Ｃ_ｃｂは直流電圧源１が交流的にはショート状態であるため被測定対象３の静電圧容量Ｃ_ｘに並列接続されることになる。
このために、静電容量Ｃ_ｃｂが大きくなると被測定対象３の静電容量Ｃ_ｘの測定値に誤差が発生し、コンタクトチェックの信頼性が低下する恐れがある。
【００３０】
このため、この図１５に示す実施例では導線１１７に絶縁層を介して外部導体１１８を被覆し、この外部導体１１８をバッファ増幅器１０２の反転入力端子及び出力端子の共通接続点に接続した構造とするものである。
この構造にすることにより導線１１７と外部導体１１８との間に静電容量Ｃ_ｃｂが形成されるが、この場合には導線１１７と外部導体１１８との間には電位差が与えられないから、静電容量Ｃ_ｃｂによる影響は全く受けることはない。
つまり、バッファ増幅器１０２の反転入力端子と非反転入力端子間の電位は演算増幅器の機能により常に同電位に維持されるから、導線１１７と外部導体１１８との間の電位も同電位に維持される。この結果、導線１１７と外部導体１１８との間に静電容量Ｃ_ｃｂが存在しても、この静電容量には導線１１７から充電電流及び放電電流が流れることはない。この結果として静電容量Ｃ_ｃｂが無い状態と等価であり、導線１１７が長くなってもコンタクトチェックの信頼性を確保することができる。図１５に示す実施例は上述したこの発明の全ての実施例に適用することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によればスイッチ１０９を半導体スイッチに置換しても微小電流を精度よく測定することができる。更に、少ない部品数でコンタクトチェックを行なう回路１０８を構成することができる。この結果、安価なコストでコンタクトチェック機能を具備した微小電流測定装置を提供することができる利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例を説明するための接続図。
【図２】図１に示した実施例に用いられる接触子の部分の構造を説明するための側面図。
【図３】図１に示した実施例の動作を説明するために等価回路に置き換えた接続図。
【図４】この発明の変形実施例を説明するための接続図。
【図５】図４に示した実施例の動作を説明するための波形図。
【図６】図５と同様の波形図。
【図７】図５と同様の波形図。
【図８】この発明の更に他の実施例を説明するための接続図。
【図９】この発明の更に他の実施例を説明するための接続図。
【図１０】この発明の更に他の実施例を説明するための接続図。
【図１１】図１０に示した実施例の動作を説明するための波形図。
【図１２】この発明の更に他の実施例を説明するための接続図。
【図１３】この発明の更に他の実施例を説明するための接続図。
【図１４】この発明の更に他の実施例を説明するための接続図。
【図１５】この発明の更に他の実施例を説明するための接続図。
【図１６】従来の技術を説明するための接続図。
【図１７】従来の技術の欠点を説明するための接続図。
【符号の説明】
１　　直流電圧源　　　　　　１０７　　交流電圧計
３　　被測定対象　　　　　　１０８　　コンタクトチェック回路
Ｇ_１，Ｇ_２接触子　　　　　　　　１０９　　スイッチ
１００　　微小電流測定装置　　　１１１　　抵抗器
１０１　　演算増幅器　　　　　　１１２　　交流電圧源
１０２　　バッファ増幅器　　　　１１３　　積分用コンデンサ
１０３　　抵抗器　　　　　　　　１１４　　リセットスイッチ
１０４　　帰還用抵抗器　　　　　１１５　　差動増幅器
１０５　　帰還用コンデンサ　　　１１６　　直流バイアス源
１０６　　直流電圧計

Claims

演算増幅器の反転入力端子に抵抗器を介して、バッファ増幅器を接続し、上記演算増幅器の出力端子と上記バッファ増幅器の入力端子との間に帰還用抵抗器と、帰還用コンデンサを並列接続し、被測定対象の抵抗値をＲ_ｘ、帰還用抵抗器の抵抗値をＲ_ｆ、被測定対象を流れる電圧をｉ_ｘ、上記演算増幅器の直流出力電圧をＶ_ＤＣとした場合、Ｖ_ＤＣ＝−Ｒ_ｆ・ｉ_ｘにより被測定対象を流れる電流ｉ_ｘを求める微小電流測定装置において、
上記演算増幅器の反転入力端子にスイッチを通じて交流電流を印加し、この交流電流の印加状態で上記演算増幅器の出力端子に出力される交流電圧Ｖ_ＡＣが、予め定めた所定の値より大きいことを検出して上記被測定対象にこの被測定対象の絶縁抵抗を測定するための直流電圧源及び上記バッファ増幅器の入力端子が接触していると判定することを特徴とする微小電流測定装置。
演算増幅器の反転入力端子に抵抗器を介して、バッファ増幅器を接続し、上記演算増幅器の出力端子とバッファ増幅器の入力端子との間に容量値Ｃ_ｆを持つ積分用コンデンサを接続し、この積分用コンデンサに所定の時間Ｔに積分される直流電圧Ｖ_ＤＣを測定し、これら直流電圧Ｖ_ＤＣ、積分用コンデンサの容量値Ｃ_ｆ、時間Ｔから上記被測定対象を流れる電流ｉ_ｘをＶ_ＤＣ＝−ｉ_ｘ・Ｔ／Ｃ_ｆにより求める微小電流測定装置において、
上記演算増幅器の反転入力端子にスイッチを通じて交流電流を印加し、この交流電流の印加状態で上記演算増幅器の出力端子に出力される交流電圧Ｖ_ＡＣが、予め定めた所定の値より大きいことを検出して上記被測定対象にこの被測定対象の絶縁抵抗を測定するための直流電圧源及び上記バッファ増幅器の入力端子が接触していると判定することを特徴とする微小電流測定装置。
演算増幅器の反転入力端子に抵抗器を介して、バッファ増幅器を接続し、上記演算増幅器の出力端子と上記バッファ増幅器の入力端子との間に帰還用抵抗器と、帰還用コンデンサを並列接続し、被測定対象の抵抗値をＲ_ｘ、帰還用抵抗器の抵抗値をＲ_ｆ、被測定対象を流れる電圧をｉ_ｘ、上記演算増幅器の直流出力電圧をＶ_ＤＣとした場合、Ｖ_ＤＣ＝−Ｒ_ｆ・ｉ_ｘにより被測定対象を流れる電流ｉ_ｘを求める微小電流測定装置において、
上記演算増幅器の反転入力端子にスイッチと抵抗器を通じて直流バイアス源を接続し、スイッチオフ時の上記演算増幅器の出力電圧Ｖ_ＤＣ１とスイッチオン時の上記演算増幅器の出力電圧Ｖ_ＤＣ２との差Ｖ_ＤＣ２−Ｖ_ＤＣ１の値が予め定めた値より大きい状態で上記被測定対象にこの被測定対象の絶縁抵抗を測定するための直流電圧源と上記バッファ増幅器の入力端子が接続されていると判定することを特徴とする微小電流測定装置。
演算増幅器の反転入力端子に抵抗器を介して、バッファ増幅器を接続し、上記演算増幅器の出力端子とバッファ増幅器の入力端子との間に容量値Ｃ_ｆを持つ積分用コンデンサを接続し、この積分用コンデンサに所定の時間Ｔに積分される直流電圧Ｖ_ＤＣを測定し、これら直流電圧Ｖ_ＤＣ、積分用コンデンサの容量値Ｃ_ｆ、時間Ｔから上記被測定対象を流れる電流ｉ_ｘをＶ_ＤＣ＝−ｉ_ｘ・Ｔ／Ｃ_ｆにより求める微小電流測定装置において、
上記演算増幅器の反転入力端子にスイッチと抵抗器を通じて直流バイアス源を接続し、スイッチオフ時の上記演算増幅器の出力電圧Ｖ_ＤＣ１とスイッチオン時の上記演算増幅器の出力電圧Ｖ_ＤＣ２との差Ｖ_ＤＣ２−Ｖ_ＤＣ１の値が予め定めた値より大きい状態で上記被測定対象にこの被測定対象の絶縁抵抗を測定するための直流電圧源と上記バッファ増幅器の入力端子が接続されていると判定することを特徴とする微小電流測定装置。
請求項１又は２記載の微小電流測定装置の何れかにおいて、上記バッファ増幅器の交流出力電圧と上記演算増幅器の交流出力電圧を差動増幅器に入力し、この差動増幅器から出力される交流の差電圧を測定し、この差電圧により上記直流電圧源と上記バッファ増幅器の入力端子が上記被測定対象に接触しているか否かを判定する構成としたことを特徴とする微小電流測定装置。
請求項３又は４記載の微小電流測定装置において、上記バッファ増幅器の出力電圧と上記演算増幅器の出力電圧を差動増幅器に印加し、この差動増幅器から上記スイッチのオン時とオフ時の電圧を測定し、この電圧の差が予め定めた値より大きい状態で上記直流電圧源と上記バッファ増幅器の入力端子が上記被測定対象に接触していると判定することを特徴とする微小電流測定装置。
請求項１乃至６記載の微小電流測定装置の何れかにおいて、上記バッファ増幅器の入力端子と上記被測定対象との間を接続する導線部分に絶縁層を介して外部導体を被覆し、この外部導体を上記バッファ増幅器の反転入力端と出力端子の共通接続点に接続したことを特徴とする微小電流測定装置。