JP2004020246A

JP2004020246A - Two-terminal circuit element measurement device and contact check method

Info

Publication number: JP2004020246A
Application number: JP2002172257A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kuwabara; 桑原　孝
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2002-06-13
Filing date: 2002-06-13
Publication date: 2004-01-22
Anticipated expiration: 2022-06-13
Also published as: JP3821057B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a two-terminal circuit element measurement device wherein the cost can be lowered and the size is made small by making the circuit scale small and the accuracy of contact check can be enhanced. <P>SOLUTION: The two-terminal circuit element measurement device is connected with one end of a triple coaxial cable comprising a first conductor which is a center conductor, a second conductor provided on an outer circumference of the first conductor and a third conductor provided on an outer circumference of the second conductor, with the other ends of the first and the third conductors being connected with a DUT. The measurement device is provided with an ampere meter connected with the DUT in series via the triple coaxialcable; an alternate current power source for applying an alternate current voltage between the DUT and ampere meter connected in series and a common line; a direct current power source for applying a direct current voltage between the common line and the third conductor of the cable grounded; and a signal processing means for extracting a direct current component and an alternate current component of outputs of the ampere meters by executing signal processing and making contact check on the basis of this result. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料と測定装置との接続をチェックするコンタクトチェック機能付きの２端子回路素子測定装置およびコンタクトチェック方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
チップ形状の受動部品は小型化の一途をたどり、近年、携帯端末のような小型機器においては０６０３サイズ（０．６ｍｍ×０．３ｍｍ）が使用されるようになった。これに伴い、部品メーカの自動検査工程においてもプロービングの信頼性が問題になっている。そのため、チップ部品の自動検査工程で使用されるような回路素子測定装置の多くには、試料（以下ＤＵＴという）との接続をチェックするためのコンタクトチェック機能が用意されている。
【０００３】
通常の抵抗測定においては、リード抵抗の影響を受けない４端子測定が用いられる。しかし、リード抵抗が無視できるような高抵抗測定では、２端子測定が用いられている。
【０００４】
高抵抗測定の代表的な従来例として、コンデンサの絶縁抵抗測定がある。コンデンサは絶縁抵抗が高いほど良品とされる。ところで、測定装置とＤＵＴとが接触不良を起こしていても、接触不良と判別できなければ高絶縁であると誤診し良品と判断されてしまう。そのため、絶縁抵抗測定とともにＤＵＴの交流インピーダンスを測定することによりコンタクトチェックを行い、接触不良による誤測定を防止している。
【０００５】
２端子のコンタクトチェック機能付き回路素子測定装置の従来例として、例えば特許第３１５５３１０号がある。図３は特許第３１５５３１０号に記載の図２の（Ａ）（以下先行例の図という）をさらに具体化した例である。なお、先行例の図と同等部分には同一符号を付してある。
【０００６】
図３において、４は回路素子測定装置、５は３軸同軸ケーブル、６はＤＵＴ、７はインダクタ、８はコンデンサ、１２は直流電流計、１３は直流電圧源、２２は交流電流計、２３は交流電圧源、２４は交流電圧計、４１はフェライトコアトランスである。
【０００７】
直列接続されたインダクタ７と、直流電流計１２およびコンデンサ８と交流電流計２２とが互いに並列接続され、さらにＤＵＴ６に直列接続されている。それらには、直流電圧源１３とフェライトコアトランス４１を介して交流電圧源２３により、交流電圧が重畳した直流電圧が印加されている。
【０００８】
ＤＵＴ６の絶縁抵抗は、既知の直流電圧源１３の値と流れる電流の直流成分を直流電流計１２で測定することにより求められる。一方、ＤＵＴ６の容量は、フェライトコアトランス４１に印加した電圧を交流電圧計２４で、また、流れる電流の交流成分を交流電流計２２で測定することにより求められる。
【０００９】
ここで、インダクタ７のインダクタンスは測定周波数におけるＤＵＴのインピーダンスよりも十分大きく、コンデンサ８の容量は測定周波数におけるＤＵＴのインピーダンスよりも十分小さくなるようにそれぞれ設定されている。
【００１０】
コンタクトチェックの結果は、直流電流計１２と交流電流計２２の測定値が共に０である場合に接触不良と判断され、交流電流計２２の測定値が０でない場合にはＤＵＴ６と測定装置４の接続が正常と判断される。
【００１１】
図３において、５０は交流電圧源２３の出力抵抗、５１と５５はオペアンプ、５２と５６は電流／電圧変換（Ｉ／Ｖ変換）用のインピーダンス、５３と５７はＡ／Ｄコンバータである。
【００１２】
フェライトコアトランス４１の１次側（交流電圧源２３が印加される側）に印加される交流電圧は、フェライトコアトランス４１の励磁インピーダンス、ＤＵＴ６のインピーダンス、交流電圧源２３の出力インピーダンス５０に依存するため、交流電圧計２４で直接測定する必要がある。
【００１３】
直流電流計１２は、演算増幅器（以下オペアンプという）５１とインピーダンス５２を用いたＩ／Ｖ変換器と、Ａ／Ｄコンバータ５３から成る。これらの回路の基準電位は５４のコモン電位である。
オペアンプ５１は、バイアス電流やオフセット電圧の変動が小さい高精度のものが用いられる。インピーダンス５２は、直流の微小電流を電圧に変換するため、直流に対しては高インピーダンスとなっている。
【００１４】
一般的に、高精度のオペアンプは広帯域ではない。したがって、ＤＵＴの入力容量に対して安定に動作するように、インピーダンス５２で帯域制限をする必要がある。特許第３１５５３１０で用いられている数百ｋＨｚの帯域において、直流電流計１２は十分なフィードバック効果が得られず、電流計としては動作できない。
【００１５】
一方、交流電流計２２は直流電流計１２と同様に、オペアンプ５５、インピーダンス５６から成るＩ／Ｖ変換器と、Ａ／Ｄコンバータ５７から構成されている。オペアンプ５５は、高周波に対応するために高速で広帯域のオペアンプが用いられる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の装置では、フェライトコアトランスで交流電圧を印加しているため、次のような課題がある。
（１）フェライトコアトランスの励磁インピーダンスは、交流電圧源の負荷となるため、ある程度上げる必要がある。そのためには一次側の巻数を多くしてインダクタンスを上げるか、周波数を高くしてインピーダンスを上げることになる。しかし、前者は構造が大きくなり、後者は周辺回路を高い周波数に対応させなければならない。
【００１７】
特許第３１５５３１０号に記載の装置では後者を選択しており、数百ｋＨｚの周波数で数十Ωの励磁インピーダンスを得ている。しかし、電流計を構成するオペアンプにおいて、高精度と高帯域とはトレードオフの関係にあるので、精度が要求される直流電流計と高帯域が要求される交流電流計とは、第１図に示すように、別々の回路で実現しなければならない。したがって、回路規模が大きくなり、コストアップを招く。
【００１８】
（２）交流電圧源の出力抵抗とフェライトコアトランス１次側の励磁インピーダンスと２次側の負荷（ＤＵＴ）により、１次側に印加される交流電圧は変動する。そのため、特許第３１５５３１０号に記載の装置では交流電圧計を用意して１次側の電圧を測定している。したがって、回路規模が大きくなり、コストアップを招く。
【００１９】
（３）安定した励磁電圧を得るためには、３軸同軸ケーブルの第１、第２導体がフェライトコアトランスの中心に位置するように固定しなければならない。従って、コンタクトチェックの精度に対して構造的な不安定要素が存在する。
【００２０】
本発明の目的は、上記の課題を解決するもので、交流電圧源の周波数を下げて直流電流計と交流電流計を同じ回路を用いて実現し、ＤＵＴが交流電圧源の負荷にならないようにして交流電圧計を省き、フェライトコアトランスを用いずにコンタクトチェックの精度に対して構造的な不安定要素をなくすことにより、回路規模を小さくし、コストダウンおよび小型化を図り、コンタクトチェックの精度を上げることのできる２端子回路素子測定装置を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、請求項１の発明は、
中心導体である第１導体と、この第１導体の外周に設けられた第２導体と、この第２導体の外周に設けられた第３導体とからなる３軸同軸ケーブルの一端が接続され、このケーブルの他端の第１導体と第３導体にはＤＵＴが接続されるように構成された測定装置であって、
前記３軸同軸ケーブルを介してＤＵＴと直列接続される電流計と、
前記直列接続されたＤＵＴと電流計と、コモンライン間に接続され、交流電圧を発生する交流電圧源と、
前記コモンラインと接地状態の前記３軸同軸ケーブルの第３導体の間に直流電圧を印加する直流電圧源と、
前記電流計の出力を信号処理して信号の直流成分と交流成分を抽出し、これを基にコンタクトチェックを行う信号処理手段
を備えたことを特徴とする。
【００２２】
このような構成によれば、直流電流計と交流電流計を同じ回路を用いて実現でき、また、ＤＵＴが交流電圧源の負荷にならないようにして、交流電圧計を省くことができる。また、従来のようなフェライトコアトランスを使用しないのでコンタクトチェックの精度に対して構造的な不安定要素をなくすことができる。
【００２３】
この場合、請求項２のように、前記交流電圧源は、前記電流計にはコンタクトチェック時に接続され、絶縁抵抗測定時には接続されないように構成することもできる。
【００２４】
前記電流計は、請求項３のように、反転入力端子が前記３軸同軸ケーブルの第１導体に接続され、非反転入力端子が前記３軸同軸ケーブルの第２導体に接続されると共に前記交流電圧が印加された演算増幅器と、この演算増幅器の帰還路に接続された並列接続のコンデンサと抵抗と、前記演算増幅器の出力をディジタル変換するＡ／Ｄ変換器から構成される。
【００２５】
また、請求項４のように、
前記交流電圧源の交流電圧信号の周波数が前記演算増幅器の動作可能な周波数以下に設定され、
前記電流計は、その周波数において前記コンデンサのインピーダンスが前記抵抗よりも小さく、また直流においてコンデンサのインピーダンスが抵抗より大きくなるように設定され、交流電流計と直流電流計が兼用できるように構成することができる。
【００２６】
また、請求項５のように、
前記３軸同軸ケーブルを第２導体でガーディングすることによりコンタクトチェックがケーブル容量の影響を受けないようにすることもできる。
【００２７】
請求項６の発明は、
請求項１ないし４記載の２端子回路素子測定装置を用いてＤＵＴとこの測定装置の接続状態を検出するコンタクトチェック方法であって、
前記電流計と信号処理手段により求めた電流の直流成分と交流成分の測定値が共に０である場合は接触不良、前記交流成分の測定値が０でない場合には接続が正常であると判断するコンタクトチェック方法である。
【００２８】
この場合、請求項７のように、
前記ＤＵＴに生じるオフセット容量を、ＤＵＴと接続したときと接続しなかったときとの差をとることによりキャンセルすることが可能である。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。図１は本発明に係る２端子回路素子測定装置の一実施例を示す構成図である。図１において、図３と同等部分には同一符号を付してある。
【００３０】
４は２端子回路素子測定装置の本体部分である。５は３軸同軸ケーブル、６はＤＵＴ、１３は直流電圧源、２３は交流電圧源、６０は電流計、６１は高精度のオペアンプ、６２は交流電流測定用コンデンサ、６３は直流電流測定用抵抗、６４はＡ／Ｄコンバータ、６５はＣＰＵ、６６はＣＰＵのプログラムが格納されているメモリである。
【００３１】
電流計６０とＤＵＴ６は直列接続されており、それらには、交流電圧源２３と直流電圧源１３により交流電圧が重畳した直流電圧が印加されている。
ＤＵＴ６の絶縁抵抗は、既知の直流電圧源１３の値と、流れる電流の直流成分を電流計６０とＣＰＵ　６５で測定することにより求められる。一方、ＤＵＴ６の容量は同様に、既知の交流電圧源２３の値と流れる電流の交流成分を電流計６０とＣＰＵ　６５で測定することにより求められる。
【００３２】
そしてこれらの回路の基準はコモンライン５４の電位である。直流成分の抽出は、Ａ／Ｄコンバータ６４の出力データをＣＰＵ　６５がディジタル信号処理、具体的にはローパスフィルタを通すことにより求められる。交流成分の抽出は同様にハイパスフィルタを通したあとで、ＤＵＴが接続されていない場合（オープン状態）との差をとることにより求められる。
【００３３】
そして、それらのプログラムはメモリ６６に格納されている。コンタクトチェックの結果は、電流の直流成分と交流成分の測定値が共に０である場合に接触不良と判断され、交流成分の測定値が０でない場合にはＤＵＴ６と測定装置４の接続が正常と判断される。
【００３４】
交流電圧源２３は、高精度のオペアンプ６１でもＩ／Ｖ変換器として十分動作できる周波数、例えば１０ｋＨｚに設定されており、この周波数においてコンデンサ６２のインピーダンスは抵抗６３より十分小さく、直流においてコンデンサ６２のインピーダンスは抵抗６３より十分大きくなるように設定されている。
【００３５】
次にコンタクトチェックの動作を説明する。例えば、ＤＵＴ６の絶縁抵抗を１ＧΩ、抵抗６３を１０ＭΩ、直流電圧源１３を１００Ｖ_ＤＣ、交流電圧源２３を１Ｖｐ−ｐ、コンデンサ６２の値をＤＵＴ６の１／１０／１００倍とした場合、ＤＵＴの接続されている場合と接続されていない場合とで、Ａ／Ｄコンバータ６４の入力電圧は表１のようになる。
【００３６】
表１

【００３７】
つまり、予めＶ２を測定しておけば、最小で０．０１Ｖｐ−ｐの交流成分の違いを検出することにより容易にコンタクトチェックを実現できる。コンデンサの容量範囲は非常に幅広いが、部品メーカの検査においてはほぼ既知の値が扱われるので、選択されたＤＵＴの容量の範囲に合わせてコンデンサ６２の値を適宜選べばよい。
【００３８】
その際、コンデンサ６２は抵抗６３とともにオペアンプ６１の帯域制限をしているので、安定性も考慮に入れてコンデンサ６２の値を決める必要がある。
また、ＤＵＴとの接続に３軸同軸ケーブルを用いて、第２導体でガーディングすることにより、ケーブル容量の影響を受けずに精度良くコンタクトチェックを行うことができる。さらに、ＤＵＴを固定する治具周りのオフセット容量をキャンセルするためには、オープン状態との差をとること（オープン補正）が有効である。
【００３９】
以上のように、交流電圧源をオペアンプの非反転入力に接続してＤＵＴに交流電圧を印加することにより、次のような効果が生じる。
（１）交流電圧源をＤＵＴから切り離し、交流電圧値を既知のものとして扱うことができ、別途交流電圧計を用意する必要がなくなる。
（２）交流電圧源の周波数を下げることができ、また、ディジタル信号処理を加えることにより、直流電流計と交流電流計を同じ回路で実現することができる。（３）構造的な不安定要素がなくなり、コンタクトチェックの精度を上げることができる。
【００４０】
つまり、これらを実現することにより、コストダウンおよび小型化され、コンタクトチェックの精度を上げた回路素子測定装置を得ることができる。
【００４１】
なお、本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。
例えば、図２のような構成としても構わない。図２において図１と同等部分には同一符号を付してある。図において、７１はスイッチ、７２はＣＰＵ、７３はＣＰＵのプログラムが格納されているメモリである。
【００４２】
通常、コンデンサの検査ラインにおいて、絶縁抵抗測定と容量測定はそれぞれ専用の測定装置で行われるので、絶縁抵抗測定装置におけるコンタクトチェックは容量値を正確に測定する必要はなく、ＤＵＴが接続されているか否かを判断できればよい。
【００４３】
したがって、例えばＤＵＴが接続されていない状態のしきい値を１ｐＦとし、コンデンサ６２の値を１００ｐＦに固定してもよい。オペアンプ６１の出力の交流成分は、コンデンサ６２とＤＵＴの容量比で決まるので、接続されるＤＵＴの容量値によっては、オペアンプ６１の出力が飽和する場合もあるが、ＤＵＴが接続されているか否かを判断することは容易である。
【００４４】
ただし、オペアンプ６１の出力が飽和してしまうと、絶縁抵抗測定で支障が出るので、スイッチ７１により、絶縁抵抗測定と容量測定のモードを切替える必要がある。つまり、コンタクトチェック時はスイッチ７１をＮＯ側に、絶縁抵抗測定時にはスイッチ７１をＮＣ側に接続して、時間をずらして測定することになる。
【００４５】
この場合、絶縁抵抗測定の時間とは別にコンタクトチェックの時間が必要になるが、絶縁抵抗測定は非常に高いインピーダンスの測定であるので、交流電圧源を切り離すことは、精度の良い測定に対して有効である。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、次のような効果がある。すなわち、交流電圧源を演算増幅器の非反転入力端に接続してＤＵＴに交流電圧を印加するようにしたため、
（１）交流電圧をＤＵＴから切り離し、交流電圧値を既知のものとして扱うことができ、別途交流電圧計を用意する必要がなくなり、
（２）交流電圧源の周波数を下げることができ、また、ディジタル信号処理を加えることにより、直流電流計と交流電流計を同じ回路で実現することができ、
（３）構造的な不安定要素がなくなり、コンタクトチェックの精度を上げることができる。
【００４７】
そして、これらが実現できることにより、コストダウンおよび小型化およびコンタクトチェックの精度を上げた２端子回路素子測定装置を容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る２端子回路素子測定装置の一実施例を示す構成図である。
【図２】本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図３】従来の２端子回路素子測定装置の一例を示す構成図である。
【符号の説明】４　本体部分
５　３軸同軸ケーブル
６　ＤＵＴ
１３　直流電圧源
２３　交流電圧源
６０　電流計
６１　演算増幅器
６２　コンデンサ
６３　抵抗
６４　Ａ／Ｄ変換器
６５，７２　ＣＰＵ
６６，７３　メモリ
７１　スイッチ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a two-terminal circuit element measurement device with a contact check function for checking the connection between a sample and a measurement device, and a contact check method.
[0002]
[Prior art]
Chip-shaped passive components are continually being miniaturized, and in recent years, small devices such as mobile terminals have come to use 0603 size (0.6 mm × 0.3 mm). Along with this, the reliability of probing has become a problem even in an automatic inspection process of a component maker. Therefore, many of the circuit element measuring devices used in the automatic inspection process of a chip component have a contact check function for checking a connection with a sample (hereinafter, referred to as a DUT).
[0003]
In normal resistance measurement, a four-terminal measurement that is not affected by lead resistance is used. However, two-terminal measurement is used in high-resistance measurement in which the lead resistance can be ignored.
[0004]
As a typical conventional example of high resistance measurement, there is insulation resistance measurement of a capacitor. The higher the insulation resistance of a capacitor, the better it is. By the way, even if the measuring device and the DUT have a poor contact, if it is not determined that the contact is bad, the device is erroneously diagnosed as having high insulation and is determined to be a good product. Therefore, the contact check is performed by measuring the AC impedance of the DUT together with the insulation resistance measurement, thereby preventing erroneous measurement due to poor contact.
[0005]
As a conventional example of a circuit element measuring device with a two-terminal contact check function, there is, for example, Japanese Patent No. 3155310. FIG. 3 is a more specific example of FIG. 2A (hereinafter referred to as the prior art) described in Japanese Patent No. 3155310. Note that the same reference numerals are given to the same parts as those in the drawings of the preceding example.
[0006]
3, 4 is a circuit element measuring device, 5 is a triaxial coaxial cable, 6 is a DUT, 7 is an inductor, 8 is a capacitor, 12 is a DC ammeter, 13 is a DC voltage source, 22 is an AC ammeter, and 23 is An AC voltage source, 24 is an AC voltmeter, and 41 is a ferrite core transformer.
[0007]
The inductor 7 connected in series, the DC ammeter 12 and the capacitor 8 and the AC ammeter 22 are connected in parallel with each other, and further connected in series to the DUT 6. A DC voltage on which an AC voltage is superimposed is applied to them by an AC voltage source 23 via a DC voltage source 13 and a ferrite core transformer 41.
[0008]
The insulation resistance of the DUT 6 can be obtained by measuring the value of the known DC voltage source 13 and the DC component of the flowing current with the DC ammeter 12. On the other hand, the capacity of the DUT 6 is obtained by measuring the voltage applied to the ferrite core transformer 41 with the AC voltmeter 24 and measuring the AC component of the flowing current with the AC ammeter 22.
[0009]
Here, the inductance of the inductor 7 is set sufficiently larger than the impedance of the DUT at the measurement frequency, and the capacitance of the capacitor 8 is set sufficiently smaller than the impedance of the DUT at the measurement frequency.
[0010]
The result of the contact check is determined to be a contact failure when the measured values of the DC ammeter 12 and the AC ammeter 22 are both 0, and when the measured value of the AC ammeter 22 is not 0, the DUT 6 and the measuring device 4 The connection is determined to be normal.
[0011]
3, reference numeral 50 denotes an output resistance of the AC voltage source 23, reference numerals 51 and 55 denote operational amplifiers,

reference numerals

52 and 56 denote impedances for current / voltage conversion (I / V conversion), and reference numerals 53 and 57 denote A / D converters.
[0012]
The AC voltage applied to the primary side of the ferrite core transformer 41 (the side to which the AC voltage source 23 is applied) depends on the excitation impedance of the ferrite core transformer 41, the impedance of the DUT 6, and the output impedance 50 of the AC voltage source 23. Therefore, it is necessary to measure directly with the AC voltmeter 24.
[0013]
The DC ammeter 12 includes an I / V converter using an operational amplifier (hereinafter referred to as an operational amplifier) 51 and an impedance 52, and an A / D converter 53. The reference potential for these circuits is 54 common potentials.
As the operational amplifier 51, a high-precision operational amplifier having small fluctuations in bias current and offset voltage is used. The impedance 52 has a high impedance with respect to DC because it converts a minute DC current into a voltage.
[0014]
In general, precision operational amplifiers are not wideband. Therefore, it is necessary to limit the band with the impedance 52 so as to operate stably with respect to the input capacitance of the DUT. In the band of several hundred kHz used in Japanese Patent No. 3155310, the DC ammeter 12 cannot obtain a sufficient feedback effect and cannot operate as an ammeter.
[0015]
On the other hand, the AC ammeter 22 includes an I / V converter including an operational amplifier 55 and an impedance 56, and an A / D converter 57, like the DC ammeter 12. As the operational amplifier 55, a high-speed and wide-band operational amplifier is used to cope with a high frequency.
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
However, such a conventional device has the following problems because an AC voltage is applied by a ferrite core transformer.
(1) The excitation impedance of the ferrite core transformer becomes a load on the AC voltage source, and therefore needs to be increased to some extent. To this end, the number of turns on the primary side is increased to increase the inductance, or the frequency is increased to increase the impedance. However, the former requires a larger structure, and the latter requires that peripheral circuits be adapted to higher frequencies.
[0017]
In the device described in Japanese Patent No. 3155310, the latter is selected, and an excitation impedance of several tens Ω is obtained at a frequency of several hundred kHz. However, in an operational amplifier that constitutes an ammeter, there is a trade-off between high accuracy and high bandwidth, so that a DC ammeter that requires accuracy and an AC ammeter that requires high bandwidth are shown in FIG. As shown, they must be implemented in separate circuits. Therefore, the circuit scale is increased, and the cost is increased.
[0018]
(2) The AC voltage applied to the primary side fluctuates due to the output resistance of the AC voltage source, the excitation impedance of the primary side of the ferrite core transformer, and the secondary side load (DUT). For this reason, in the device described in Japanese Patent No. 3155310, an AC voltmeter is prepared to measure the voltage on the primary side. Therefore, the circuit scale is increased, and the cost is increased.
[0019]
(3) In order to obtain a stable excitation voltage, the first and second conductors of the triaxial coaxial cable must be fixed so as to be located at the center of the ferrite core transformer. Therefore, there is a structural instability factor with respect to the accuracy of the contact check.
[0020]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-described problems, and realize a DC ammeter and an AC ammeter using the same circuit by lowering the frequency of an AC voltage source so that the DUT does not become a load of the AC voltage source. By eliminating the AC voltmeter and eliminating the structural instability elements of the contact check accuracy without using a ferrite core transformer, the circuit scale is reduced, cost and size are reduced, and the contact check accuracy is reduced. It is an object of the present invention to provide a two-terminal circuit element measuring device capable of increasing the measurement accuracy.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, the invention of claim 1
One end of a triaxial coaxial cable including a first conductor that is a center conductor, a second conductor provided on the outer periphery of the first conductor, and a third conductor provided on the outer periphery of the second conductor is connected, A measuring device configured to connect a DUT to a first conductor and a third conductor at the other end of the cable,
An ammeter connected in series with the DUT via the triaxial coaxial cable;
An AC voltage source connected between the series-connected DUT and the ammeter, and a common line to generate an AC voltage;
A DC voltage source that applies a DC voltage between the common line and a third conductor of the triaxial coaxial cable in a grounded state;
Signal processing means for processing the output of the ammeter to extract a DC component and an AC component of the signal and performing a contact check based on the extracted components.
[0022]
According to such a configuration, the DC ammeter and the AC ammeter can be realized using the same circuit, and the AC voltmeter can be omitted so that the DUT does not become a load of the AC voltage source. Further, since a ferrite core transformer is not used as in the related art, it is possible to eliminate structurally unstable elements with respect to the accuracy of contact check.
[0023]
In this case, the AC voltage source may be connected to the ammeter at the time of contact check and not connected at the time of insulation resistance measurement.
[0024]
In the ammeter, an inverting input terminal may be connected to a first conductor of the triaxial coaxial cable, a non-inverting input terminal may be connected to a second conductor of the triaxial coaxial cable, and the AC voltage may be set. It comprises an operational amplifier to which a voltage is applied, a capacitor and a resistor connected in parallel connected to the feedback path of the operational amplifier, and an A / D converter for digitally converting the output of the operational amplifier.
[0025]
Also, as in claim 4,
The frequency of the AC voltage signal of the AC voltage source is set to be lower than the operable frequency of the operational amplifier,
The ammeter is configured so that the impedance of the capacitor is smaller than the resistance at the frequency and the impedance of the capacitor is larger than the resistance at DC, so that the AC ammeter and the DC ammeter can be shared. Can be.
[0026]
Also, as in claim 5,
By guarding the triaxial cable with the second conductor, the contact check can be prevented from being affected by the cable capacity.
[0027]
The invention of claim 6 is
A contact check method for detecting a connection state between a DUT and a measuring device using the two-terminal circuit element measuring device according to claim 1,
If the measured values of the DC component and the AC component of the current obtained by the ammeter and the signal processing unit are both 0, it is determined that the connection is normal, and if the measured value of the AC component is not 0, the connection is determined to be normal. This is a contact check method.
[0028]
In this case, as in claim 7,
The offset capacitance generated in the DUT can be canceled by taking the difference between when the DUT is connected to the DUT and when the DUT is not connected.
[0029]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of a two-terminal circuit element measuring device according to the present invention. In FIG. 1, the same parts as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals.
[0030]
Reference numeral 4 denotes a main body of the two-terminal circuit element measuring device. 5 is a triaxial coaxial cable, 6 is a DUT, 13 is a DC voltage source, 23 is an AC voltage source, 60 is an ammeter, 61 is a high precision operational amplifier, 62 is a capacitor for measuring AC current, and 63 is a resistor for measuring DC current. , 64 are A / D converters, 65 is a CPU, and 66 is a memory in which a program of the CPU is stored.
[0031]
The ammeter 60 and the DUT 6 are connected in series, and a DC voltage on which an AC voltage is superimposed by an AC voltage source 23 and a DC voltage source 13 is applied to them.
The insulation resistance of the DUT 6 is determined by measuring the value of the known DC voltage source 13 and the DC component of the flowing current with the ammeter 60 and the CPU 65. On the other hand, the capacity of the DUT 6 is similarly obtained by measuring the value of the known AC voltage source 23 and the AC component of the flowing current with the ammeter 60 and the CPU 65.
[0032]
The reference of these circuits is the potential of the common line 54. The extraction of the DC component is obtained by passing the output data of the A / D converter 64 through digital signal processing by the CPU 65, specifically, a low-pass filter. The extraction of the AC component is similarly obtained by taking the difference from the case where the DUT is not connected (open state) after passing through the high-pass filter.
[0033]
These programs are stored in the memory 66. As a result of the contact check, if the measured values of the DC component and the AC component of the current are both 0, it is determined that the contact is poor. If the measured value of the AC component is not 0, the connection between the DUT 6 and the measuring device 4 is determined to be normal. Is determined.
[0034]
The AC voltage source 23 is set to a frequency, for example, 10 kHz, at which the high-precision operational amplifier 61 can sufficiently operate as an I / V converter. At this frequency, the impedance of the capacitor 62 is sufficiently smaller than the resistance 63, and The impedance is set to be sufficiently larger than the resistance 63.
[0035]
Next, the operation of the contact check will be described. For example, when the insulation resistance of the DUT 6 is 1 GΩ, the resistance 63 is 10 MΩ, the DC voltage source 13 is 100 V _DC , the AC voltage source 23 is 1 Vp-p, and the value of the capacitor 62 is 1/10/100 times that of the DUT 6, The input voltage of the A / D converter 64 is as shown in Table 1 depending on whether it is connected or not.
[0036]
Table 1

[0037]
That is, if V2 is measured in advance, the contact check can be easily realized by detecting the difference of the AC component of at least 0.01 Vp-p. Although the capacitance range of the capacitor is very wide, an almost known value is handled in the inspection by the component manufacturer, so that the value of the capacitor 62 may be appropriately selected according to the selected capacitance range of the DUT.
[0038]
At this time, since the capacitor 62 limits the band of the operational amplifier 61 together with the resistor 63, it is necessary to determine the value of the capacitor 62 in consideration of stability.
Further, by using a triaxial coaxial cable for connection with the DUT and guarding with the second conductor, it is possible to perform a contact check with high accuracy without being affected by the cable capacity. Further, in order to cancel the offset capacitance around the jig for fixing the DUT, it is effective to take a difference from the open state (open correction).
[0039]
As described above, connecting the AC voltage source to the non-inverting input of the operational amplifier and applying the AC voltage to the DUT has the following effects.
(1) The AC voltage source can be separated from the DUT and the AC voltage value can be handled as a known value, so that it is not necessary to prepare a separate AC voltmeter.
(2) The frequency of the AC voltage source can be reduced, and by adding digital signal processing, the DC ammeter and the AC ammeter can be realized by the same circuit. (3) Structural unstable elements are eliminated, and the accuracy of contact check can be improved.
[0040]
That is, by realizing these, it is possible to obtain a circuit element measuring device that is reduced in cost and size, and has improved contact check accuracy.
[0041]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, but includes many more changes and modifications without departing from the essence thereof.
For example, the configuration shown in FIG. 2 may be used. In FIG. 2, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. In the figure, 71 is a switch, 72 is a CPU, and 73 is a memory in which a program of the CPU is stored.
[0042]
Normally, on a capacitor inspection line, insulation resistance measurement and capacitance measurement are each performed by a dedicated measuring device.Therefore, it is not necessary to accurately measure the capacitance value in the contact check of the insulation resistance measuring device, and is the DUT connected? It only needs to be able to determine whether or not.
[0043]
Therefore, for example, the threshold value when the DUT is not connected may be set to 1 pF, and the value of the capacitor 62 may be fixed to 100 pF. Since the AC component of the output of the operational amplifier 61 is determined by the capacitance ratio of the capacitor 62 and the DUT, the output of the operational amplifier 61 may be saturated depending on the capacitance value of the connected DUT, but whether or not the DUT is connected is determined. It is easy to judge.
[0044]
However, if the output of the operational amplifier 61 is saturated, the measurement of the insulation resistance is hindered. Therefore, it is necessary to switch the mode of the insulation resistance measurement and the capacitance measurement by the switch 71. In other words, the switch 71 is connected to the NO side during the contact check, and the switch 71 is connected to the NC side during the insulation resistance measurement.
[0045]
In this case, the contact check time is required separately from the insulation resistance measurement time.However, since the insulation resistance measurement is a measurement of very high impedance, disconnecting the AC voltage source is not suitable for accurate measurement. It is valid.
[0046]
【The invention's effect】
According to the present invention as described above, the following effects can be obtained. That is, since the AC voltage source is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier to apply the AC voltage to the DUT,
(1) The AC voltage can be separated from the DUT, and the AC voltage value can be treated as a known value, eliminating the need for a separate AC voltmeter.
(2) The frequency of the AC voltage source can be reduced, and by adding digital signal processing, a DC ammeter and an AC ammeter can be realized by the same circuit.
(3) Structural unstable elements are eliminated, and the accuracy of contact check can be improved.
[0047]
By realizing these, it is possible to easily realize a two-terminal circuit element measuring device with reduced cost, reduced size, and improved contact check accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of a two-terminal circuit element measuring device according to the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram showing another embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram showing an example of a conventional two-terminal circuit element measuring device.
[Description of Signs] 4 Body 5 Triaxial coaxial cable 6 DUT
13 DC voltage source 23 AC voltage source 60 Ammeter 61 Operational amplifier 62 Capacitor 63 Resistance 64 A /

D converters

65 and 72 CPU
66, 73 memory 71 switch

Claims

One end of a triaxial coaxial cable including a first conductor that is a center conductor, a second conductor provided on the outer periphery of the first conductor, and a third conductor provided on the outer periphery of the second conductor is connected, A measuring device configured to connect a DUT to a first conductor and a third conductor at the other end of the cable,
An ammeter connected in series with the DUT via the triaxial coaxial cable;
An AC voltage source connected between the series-connected DUT and the ammeter, and a common line to generate an AC voltage;
A DC voltage source that applies a DC voltage between the common line and a third conductor of the triaxial coaxial cable in a grounded state;
A two-terminal circuit element measuring apparatus, comprising: a signal processing means for extracting a DC component and an AC component by digital signal processing of an output of the ammeter and performing a contact check based on the extracted components.

2. The two-terminal circuit element measuring device according to claim 1, wherein the AC voltage source is connected to the ammeter at the time of contact check and not connected at the time of measuring insulation resistance. 3.

The ammeter has an inverting input terminal connected to a first conductor of the triaxial coaxial cable, a non-inverting input terminal connected to a second conductor of the triaxial coaxial cable, and an operational amplifier to which the AC voltage is applied. 2. The two-terminal terminal according to claim 1, further comprising a capacitor and a resistor connected in parallel to a feedback path of the operational amplifier, and an A / D converter for digitally converting an output of the operational amplifier. Circuit element measuring device.

The frequency of the AC voltage signal of the AC voltage source is set to be lower than the operable frequency of the operational amplifier,
The ammeter is set so that the impedance of the capacitor is smaller than the resistance at the frequency and the impedance of the capacitor is larger than the resistance at DC, so that the AC ammeter and the DC ammeter can be shared. The two-terminal circuit element measuring device according to claim 1 or 2, wherein:

4. The two-terminal circuit element measuring device according to claim 1, wherein said three-axis coaxial cable is guarded by a second conductor so that a contact check is not affected by a cable capacity.

A contact check method for detecting a connection state between a DUT and a measuring device using the two-terminal circuit element measuring device according to claim 1,
If the measured values of the DC component and the AC component of the current obtained by the ammeter and the signal processing unit are both 0, it is determined that the connection is normal, and if the measured value of the AC component is not 0, the connection is determined to be normal. A contact check method, characterized in that:

6. The contact check method according to claim 5, wherein the offset capacitance generated in the DUT is canceled by taking a difference between when the DUT is connected to the DUT and when the DUT is not connected.