JP2010145373A - Resistance measuring apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、抵抗測定装置に関し、特に、エレクトロマイグレーション評価試験に代表されるような、試料に定電流を印加しつつ試料の抵抗値変動を観測することのできる抵抗測定装置に関するものである。 The present invention relates to a resistance measuring apparatus, and more particularly to a resistance measuring apparatus that can observe a change in resistance value of a sample while applying a constant current to the sample, as represented by an electromigration evaluation test.
試料の抵抗値を精密に測定する方法として、従来からホイートストン・ブリッジ法が知られている。まず、ホイートストン・ブリッジの原理について説明する。 A Wheatstone bridge method has been conventionally known as a method for precisely measuring the resistance value of a sample. First, the principle of the Wheatstone bridge will be described.
図13は、ホイートストン・ブリッジ回路101を示す回路図である。ホイートストン・ブリッジ回路101は、定電圧源Vs101および4つの抵抗R101・R102・R103・R104から構成されており、2つの抵抗R101・R102からなる直列回路と2つの抵抗R103・R104からなる直列回路とが並列接続されている。ここで、抵抗値R104に対する抵抗値R103の比率と、抵抗値R102に対する抵抗値R101の比率とが同一である場合、抵抗R103と抵抗R104との間の電圧V102が、抵抗R101と抵抗R102との間の電圧V101と等しくなる。すなわち、V102=V101のとき、
R101:R102=R103:R104 ・・・式(1)
が成立する。
FIG. 13 is a circuit diagram showing the Wheatstone
R101: R102 = R103: R104 (1)
Is established.
式(1)を変形すると、
R101×R104=R103×R102
となり、
R103=R104×R101÷R102 ・・・式(2)
となる。
When formula (1) is transformed,
R101 × R104 = R103 × R102
And
R103 = R104 × R101 ÷ R102 (2)
It becomes.
続いて、ホイートストン・ブリッジ法での抵抗測定例について説明する。 Subsequently, an example of resistance measurement by the Wheatstone bridge method will be described.
図14は、ホイートストン・ブリッジの抵抗測定装置201を示す回路図である。抵抗測定装置201は、試料Rtの抵抗値を測定する回路であり、定電圧源Vs201および3つの抵抗R201・R202・R203から構成されている。抵抗R201・R202は抵抗値が既知の固定抵抗であり、抵抗R203はダイヤル・ディケード抵抗器のような可変抵抗である。抵抗R201・R202からなる直列回路は、試料Rtと抵抗R203とからなる直列回路と並列接続されている。
FIG. 14 is a circuit diagram showing a Wheatstone bridge
ここで、抵抗R201〜R203および試料Rtの接続関係は、図13に示す抵抗R101〜R104と同様である。したがって、試料Rtと抵抗R203との間の電圧V202が、抵抗R201と抵抗R202との間の電圧V201と等しい場合、式(2)から、
Rt=R203×R201÷R202 ・・・式(3)
が成り立つ。
Here, the connection relationship between the resistors R201 to R203 and the sample Rt is the same as that of the resistors R101 to R104 shown in FIG. Therefore, when the voltage V202 between the sample Rt and the resistor R203 is equal to the voltage V201 between the resistor R201 and the resistor R202, from the equation (2),
Rt = R203 × R201 ÷ R202 (3)
Holds.
ここで、V202=V201となるように可変抵抗R203を調整する。上記のように、抵抗R201・R202の抵抗値は既知であるため、式(3)から試料Rtの抵抗値が算出される。V202=V201であることを検知する手段として、抵抗R201・R202間の接続点と試料Rt・抵抗R203間の接続点との間に電流計を設ける。V202=V201である場合、当該電流計を流れる電流I201の電流値がゼロとなるので、I201=0となるように抵抗R203を調整する。 Here, the variable resistor R203 is adjusted so that V202 = V201. As described above, since the resistance values of the resistors R201 and R202 are known, the resistance value of the sample Rt is calculated from the equation (3). As means for detecting that V202 = V201, an ammeter is provided between the connection point between the resistors R201 and R202 and the connection point between the sample Rt and the resistor R203. When V202 = V201, since the current value of the current I201 flowing through the ammeter is zero, the resistor R203 is adjusted so that I201 = 0.
ここで、電流I201がゼロであるか否かの検出は、簡単なコイル式の電流計であっても非常に精度良く実現できる。したがって、抵抗測定装置201によって、ケルビン法等のような抵抗測定方法よりも簡単に抵抗値を測定することができる。この抵抗測定方法は例えば下記の非特許文献1に開示されている。
抵抗測定装置201の可変抵抗R203の内部に抵抗値を切り替える切替え手段が必要となるため、可変抵抗R203としては、一般に抵抗値を直読できるスイッチ切替え式の抵抗装置が用いられる。しかしながら、スイッチ切替え式の抵抗装置は、装置自体が大きいため、抵抗測定装置201を小型化することが難しい。また、スイッチ切替え式の抵抗装置は、リレーなどの機械部品を使用しているため、性能を長期間維持することができない。
Since switching means for switching the resistance value is required inside the variable resistor R203 of the
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型化が可能であって測定対象の抵抗値を精度良く測定できる抵抗測定装置を実現することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to realize a resistance measuring apparatus that can be miniaturized and can accurately measure a resistance value of a measurement target.
本発明に係る抵抗測定装置は、上記課題を解決するために、測定対象の抵抗値を測定するための抵抗測定装置であって、第1の電圧源と第2の電圧源と第1〜第3の抵抗とを備え、上記第2の電圧源は可変電圧源であり、第1〜第3の抵抗は固定抵抗であり、上記第1の抵抗と上記第2の抵抗とは、互いに直列接続されて第1の直列回路を構成し、上記第3の抵抗と上記測定対象と上記第2の電圧源とは、互いに直列接続されて第2の直列回路を構成し、上記第1の直列回路の一端と上記第2の直列回路の一端とは上記第1の電圧源に接続され、上記第1の直列回路の他端と上記第2の直列回路の他端とは接地され、上記第1の電圧源側から、上記第3の抵抗、上記測定対象および上記第2の電圧源の順、または、上記測定対象、上記第3の抵抗および上記第2の電圧源の順に接続されており、上記第1の抵抗と上記第2の抵抗との間の第1の電圧が、上記第3の抵抗と上記測定対象との間の第2の電圧と等しいとき、上記第1の電圧源の電圧と上記第2の電圧源の電圧とが平衡状態になることを特徴としている。 In order to solve the above-described problem, a resistance measurement device according to the present invention is a resistance measurement device for measuring a resistance value of a measurement target, and includes a first voltage source, a second voltage source, and first to first voltage sources. 3 resistors, the second voltage source is a variable voltage source, the first to third resistors are fixed resistors, and the first resistor and the second resistor are connected in series with each other. And the third resistor, the measurement object, and the second voltage source are connected in series to form a second series circuit, and the first series circuit is configured. And one end of the second series circuit are connected to the first voltage source, the other end of the first series circuit and the other end of the second series circuit are grounded, and the first From the voltage source side, the order of the third resistance, the measurement object and the second voltage source, or the measurement object, the third voltage source And the second voltage source is connected in this order, and the first voltage between the first resistor and the second resistor is the first voltage between the third resistor and the measurement object. When the voltage is equal to 2, the voltage of the first voltage source and the voltage of the second voltage source are in an equilibrium state.
本発明に係る抵抗測定装置は、測定対象の抵抗値を測定するための抵抗測定装置であって、第1の電圧源と第2の電圧源と第1〜第3の抵抗とを備え、上記第2の電圧源は可変電圧源であり、第1〜第3の抵抗は固定抵抗であり、上記第1の抵抗と上記第2の抵抗とは、互いに直列接続されて第1の直列回路を構成し、上記第3の抵抗と上記測定対象と上記第2の電圧源とは、互いに直列接続されて第2の直列回路を構成し、上記第1の直列回路の一端と上記第2の直列回路の一端とは上記第1の電圧源に接続され、上記第1の直列回路の他端と上記第2の直列回路の他端とは接地され、上記第1の電圧源側から、上記第2の電圧源、上記測定対象および上記第3の抵抗の順、または、上記第2の電圧源、上記第3の抵抗および上記測定対象の順に接続されており、上記第1の抵抗と上記第2の抵抗との間の第1の電圧が、上記第3の抵抗と上記測定対象との間の第2の電圧と等しいとき、上記第1の電圧源の電圧と上記第2の電圧源の電圧とが平衡状態になることを特徴としている。 A resistance measuring device according to the present invention is a resistance measuring device for measuring a resistance value of a measurement object, and includes a first voltage source, a second voltage source, and first to third resistors, The second voltage source is a variable voltage source, the first to third resistors are fixed resistors, and the first resistor and the second resistor are connected in series to form a first series circuit. The third resistor, the measurement object, and the second voltage source are connected in series to form a second series circuit, and one end of the first series circuit and the second series are configured. One end of the circuit is connected to the first voltage source, the other end of the first series circuit and the other end of the second series circuit are grounded, and from the first voltage source side, the first voltage source is connected to the first voltage source. 2 voltage source, the measurement object and the third resistance in this order, or the second voltage source, the third resistance and the measurement object When the first voltage between the first resistor and the second resistor is equal to the second voltage between the third resistor and the measurement object, the first resistor and the second resistor are connected. The voltage of the first voltage source and the voltage of the second voltage source are in an equilibrium state.
本発明に係る抵抗測定装置は、測定対象の抵抗値を測定するための抵抗測定装置であって、第1の電圧源と第2の電圧源と第1〜第3の抵抗とを備え、上記第2の電圧源は可変電圧源であり、第1〜第3の抵抗は固定抵抗であり、上記第1の抵抗と上記第2の抵抗と上記第2の電圧源とは、互いに直列接続されて第1の直列回路を構成し、上記第3の抵抗と上記測定対象とは、互いに直列接続されて第2の直列回路を構成し、上記第1の直列回路の一端と上記第2の直列回路の一端とは上記第1の電圧源に接続され、上記第1の直列回路の他端と上記第2の直列回路の他端とは接地され、上記第1の電圧源側から、上記第1の抵抗、上記第2の抵抗および上記第2の電圧源の順に接続されており、上記第3の抵抗と上記測定対象との間の第1の電圧が、上記第1の抵抗と上記第2の抵抗との間の第2の電圧と等しいとき、上記第1の電圧源の電圧と上記第2の電圧源の電圧とが平衡状態になることを特徴としている。 A resistance measuring device according to the present invention is a resistance measuring device for measuring a resistance value of a measurement object, and includes a first voltage source, a second voltage source, and first to third resistors, The second voltage source is a variable voltage source, the first to third resistors are fixed resistors, and the first resistor, the second resistor, and the second voltage source are connected in series with each other. The third resistor and the measurement object are connected in series to form a second series circuit, and one end of the first series circuit and the second series circuit are configured. One end of the circuit is connected to the first voltage source, the other end of the first series circuit and the other end of the second series circuit are grounded, and from the first voltage source side, the first voltage source is connected to the first voltage source. 1 resistor, the second resistor, and the second voltage source are connected in this order, and the first resistor between the third resistor and the measurement object When the voltage is equal to the second voltage between the first resistor and the second resistor, the voltage of the first voltage source and the voltage of the second voltage source are in equilibrium. It is characterized by.
本発明に係る抵抗測定装置は、測定対象の抵抗値を測定するための抵抗測定装置であって、第1の電圧源と第2の電圧源と第1〜第3の抵抗とを備え、上記第2の電圧源は可変電圧源であり、第1〜第3の抵抗は固定抵抗であり、上記第1の抵抗と上記第2の抵抗と上記第2の電圧源とは、互いに直列接続されて第1の直列回路を構成し、上記第3の抵抗と上記測定対象とは、互いに直列接続されて第2の直列回路を構成し、上記第1の直列回路の一端と上記第2の直列回路の一端とは上記第1の電圧源に接続され、上記第1の直列回路の他端と上記第2の直列回路の他端とは接地され、上記第1の電圧源側から、上記第2の電圧源、上記第1の抵抗および上記第2の抵抗の順に接続されており、上記第3の抵抗と上記測定対象との間の第1の電圧が、上記第1の抵抗と上記第2の抵抗との間の第2の電圧と等しいとき、上記第1の電圧源の電圧と上記第2の電圧源の電圧とが平衡状態になることを特徴としている。 A resistance measuring device according to the present invention is a resistance measuring device for measuring a resistance value of a measurement object, and includes a first voltage source, a second voltage source, and first to third resistors, The second voltage source is a variable voltage source, the first to third resistors are fixed resistors, and the first resistor, the second resistor, and the second voltage source are connected in series with each other. The third resistor and the measurement object are connected in series to form a second series circuit, and one end of the first series circuit and the second series circuit are configured. One end of the circuit is connected to the first voltage source, the other end of the first series circuit and the other end of the second series circuit are grounded, and from the first voltage source side, the first voltage source is connected to the first voltage source. 2 voltage sources, the first resistor and the second resistor are connected in this order, and a first between the third resistor and the measurement object When the voltage is equal to the second voltage between the first resistor and the second resistor, the voltage of the first voltage source and the voltage of the second voltage source are in equilibrium. It is characterized by.
本発明に係る抵抗測定装置では、上記第2の電圧源は、第1の差分出力手段と第1の電圧出力手段とを備え、上記第1の差分出力手段は、上記第1の電圧と上記第2の電圧との差分を所定のゲインで出力し、上記第1の電圧出力手段は、上記第1の差分出力手段の出力電圧に基づいて、上記第1の電圧が上記第2の電圧より高い場合、当該第1の電圧出力手段の出力電圧を上昇させ、上記第1の電圧が上記第2の電圧より低い場合、当該第1の電圧出力手段の出力電圧を低下させ、上記第1の電圧出力手段の出力電圧が、上記第2の電圧源の電圧となることが好ましい。 In the resistance measuring apparatus according to the present invention, the second voltage source includes a first differential output unit and a first voltage output unit, and the first differential output unit includes the first voltage and the first voltage output unit. A difference from the second voltage is output with a predetermined gain, and the first voltage output means is configured such that the first voltage is greater than the second voltage based on the output voltage of the first difference output means. When the voltage is higher, the output voltage of the first voltage output means is increased, and when the first voltage is lower than the second voltage, the output voltage of the first voltage output means is decreased and the first voltage output means is decreased. The output voltage of the voltage output means is preferably the voltage of the second voltage source.
本発明に係る抵抗測定装置では、上記第2の電圧源は、第1の差分出力手段と第1の電圧出力手段とを備え、上記第1の差分出力手段は、上記第1の電圧と上記第2の電圧との差分を所定のゲインで出力し、上記第1の電圧出力手段は、上記第1の差分出力手段の出力電圧に基づいて、上記第1の電圧が上記第2の電圧より高い場合、当該第1の電圧出力手段の出力電圧を上昇させ、上記第1の電圧が上記第2の電圧より低い場合、当該第1の電圧出力手段の出力電圧を低下させ、上記第1の電圧源の電圧から上記第1の電圧出力手段の出力電圧を差し引いた電圧が、上記第2の電圧源の電圧となることが好ましい。 In the resistance measuring apparatus according to the present invention, the second voltage source includes a first differential output unit and a first voltage output unit, and the first differential output unit includes the first voltage and the first voltage output unit. A difference from the second voltage is output with a predetermined gain, and the first voltage output means is configured such that the first voltage is greater than the second voltage based on the output voltage of the first difference output means. When the voltage is higher, the output voltage of the first voltage output means is increased, and when the first voltage is lower than the second voltage, the output voltage of the first voltage output means is decreased and the first voltage output means is decreased. A voltage obtained by subtracting the output voltage of the first voltage output means from the voltage of the voltage source is preferably the voltage of the second voltage source.
上記の構成によれば、第2の電圧源を構成する第1の差分出力手段および第1の電圧出力手段は、いずれも電子化可能な回路であるので、高集積化が可能である。また、メカリレーを必要としないため、抵抗測定装置の寿命、安定性を向上させることができる。 According to the above configuration, since the first differential output means and the first voltage output means constituting the second voltage source are both circuits that can be digitized, high integration is possible. Moreover, since a mechanical relay is not required, the lifetime and stability of the resistance measuring device can be improved.
本発明に係る抵抗測定装置では、上記第1の電圧源は、可変電圧源であり、上記第3の抵抗の両端の電位差が所定値であるとき、上記第1の電圧源の電圧は平衡状態になることが好ましい。 In the resistance measuring apparatus according to the present invention, the first voltage source is a variable voltage source, and when the potential difference between both ends of the third resistor is a predetermined value, the voltage of the first voltage source is in an equilibrium state. It is preferable to become.
上記の構成によれば、第3の抵抗の両端の電位差が所定値であるとき、第1の電圧源の電圧が平衡状態になるので、平衡状態であるとき、第3の抵抗には定電流が流れる。また、第3の抵抗と測定対象とは互いに直列接続されているので、測定対象の抵抗値にかかわらず、測定対象に定電流を流すことができる。したがって、抵抗測定装置をエレクトロマイグレーション(EM)試験器に応用することができる。 According to the above configuration, when the potential difference between both ends of the third resistor is a predetermined value, the voltage of the first voltage source is in an equilibrium state. Therefore, in the equilibrium state, the third resistor has a constant current. Flows. In addition, since the third resistor and the measurement target are connected in series with each other, a constant current can flow through the measurement target regardless of the resistance value of the measurement target. Therefore, the resistance measuring device can be applied to an electromigration (EM) tester.
本発明に係る抵抗測定装置では、上記第1の電圧源は、第3の電圧源と第2の差分出力手段と第2の電圧出力手段とを備え、上記第2の差分出力手段は、上記第3の抵抗の両端の電位差を所定のゲインで出力し、上記第2の電圧出力手段は、上記第3の電圧源の電圧と上記第2の差分出力手段の出力電圧とを入力とし、上記第3の電圧源の電圧が上記第2の差分出力手段の出力電圧より高い場合、当該第2の電圧出力手段の出力電圧を上昇させ、上記第3の電圧源の電圧が上記第2の差分出力手段の出力電圧より低い場合、当該第2の電圧出力手段の出力電圧を低下させ、上記第2の電圧出力手段の出力電圧が、上記第1の電圧源の電圧となることが好ましい。 In the resistance measuring apparatus according to the present invention, the first voltage source includes a third voltage source, a second difference output unit, and a second voltage output unit, and the second difference output unit includes The potential difference between both ends of the third resistor is output with a predetermined gain, and the second voltage output means receives the voltage of the third voltage source and the output voltage of the second difference output means as inputs, and When the voltage of the third voltage source is higher than the output voltage of the second differential output means, the output voltage of the second voltage output means is increased, and the voltage of the third voltage source is the second difference. When the output voltage is lower than the output voltage of the output means, the output voltage of the second voltage output means is preferably lowered, and the output voltage of the second voltage output means becomes the voltage of the first voltage source.
上記の構成によれば、第1の電圧源を構成する第3の電圧源、第2の差分出力手段および第2の電圧出力手段は、いずれも電子化可能な回路であるので、小型化および高集積化が可能である。 According to the above configuration, since the third voltage source, the second differential output unit, and the second voltage output unit that constitute the first voltage source are all circuits that can be digitized, High integration is possible.
本発明に係る抵抗測定装置では、上記第2の直列回路は、固定抵抗である第4の抵抗をさらに備え、上記第1の電源側から、上記第4の抵抗、上記測定対象および上記第3の抵抗の順、上記第4の抵抗、上記第3の抵抗および上記測定対象の順、上記測定対象、上記第3の抵抗および上記第4の抵抗の順、または、上記第3の抵抗、上記測定対象および上記第4の抵抗の順に接続されており、上記第1の電圧源は、可変電圧源であり、上記第4の抵抗の両端の電位差が所定値であるとき、上記第1の電圧源の電圧は平衡状態になり、上記第4の抵抗は、上記第1〜第3の抵抗よりも抵抗値が低いことが好ましい。 In the resistance measuring apparatus according to the present invention, the second series circuit further includes a fourth resistor that is a fixed resistor, and the fourth resistor, the measurement object, and the third resistor are arranged from the first power supply side. Resistance order, the fourth resistance, the third resistance and the order of the measurement object, the measurement object, the third resistance and the fourth resistance, or the third resistance, The measurement object and the fourth resistor are connected in this order, and the first voltage source is a variable voltage source. When the potential difference between both ends of the fourth resistor is a predetermined value, the first voltage is The source voltage is in an equilibrium state, and the fourth resistor preferably has a lower resistance value than the first to third resistors.
本発明に係る抵抗測定装置は、測定対象の抵抗値を測定するための抵抗測定装置であって、第1の電圧源と第2の電圧源と第1〜第4の抵抗とを備え、上記第1の電圧源と上記第2の電圧源は可変電圧源であり、第1〜第4の抵抗は固定抵抗であり、上記第1の抵抗と上記第2の抵抗と上記第2の電圧源とは、互いに直列接続されて第1の直列回路を構成し、上記第3の抵抗と上記第4の抵抗と上記測定対象とは、互いに直列接続されて第2の直列回路を構成し、上記第1の直列回路の一端と上記第2の直列回路の一端とは上記第1の電圧源に接続され、上記第1の直列回路の他端と上記第2の直列回路の他端とは接地され、上記第1の直列回路では、上記第1の電圧源側から、上記第1の抵抗、上記第2の抵抗および上記第2の電圧源の順、または、上記第2の電圧源、上記第1の抵抗および上記第2の抵抗の順に接続されており、上記第2の直列回路では、上記第1の電源側から、上記測定対象、上記第4の抵抗および上記第3の抵抗の順、または、上記第3の抵抗、上記第4の抵抗および上記測定対象の順に接続されており、上記第1の抵抗と上記第2の抵抗との間の第1の電圧が、上記第3の抵抗と上記第4の抵抗との間の第2の電圧と等しく、上記第4の抵抗の両端の電位差が所定値であるとき、または、上記第1の抵抗と上記第2の抵抗との間の第1の電圧が、上記測定対象と上記第4の抵抗との間の第3の電圧と等しく、上記第4の抵抗の両端の電位差が所定値であるとき、上記第1の電圧源の電圧と上記第2の電圧源の電圧とが平衡状態になり、上記第4の抵抗は、上記第1〜第3の抵抗よりも抵抗値が低いことを特徴としている。 A resistance measuring device according to the present invention is a resistance measuring device for measuring a resistance value of a measurement object, and includes a first voltage source, a second voltage source, and first to fourth resistors, The first voltage source and the second voltage source are variable voltage sources, the first to fourth resistors are fixed resistors, the first resistor, the second resistor, and the second voltage source. Are connected in series to each other to form a first series circuit, and the third resistor, the fourth resistor, and the measurement object are connected to each other in series to form a second series circuit, One end of the first series circuit and one end of the second series circuit are connected to the first voltage source, and the other end of the first series circuit and the other end of the second series circuit are grounded. In the first series circuit, the first resistor, the second resistor, and the second voltage source are arranged in this order from the first voltage source side. Alternatively, the second voltage source, the first resistor, and the second resistor are connected in this order. In the second series circuit, from the first power supply side, the measurement object, the fourth resistor And the third resistor, or the third resistor, the fourth resistor, and the object to be measured, and connected between the first resistor and the second resistor. When the first voltage is equal to the second voltage between the third resistor and the fourth resistor, and the potential difference between both ends of the fourth resistor is a predetermined value, or the first voltage The first voltage between the resistor and the second resistor is equal to the third voltage between the measurement object and the fourth resistor, and the potential difference between both ends of the fourth resistor is a predetermined value. At some point, the voltage of the first voltage source and the voltage of the second voltage source are in an equilibrium state, and the fourth resistance is It is characterized in that the resistance value than the first to third low resistance.
本発明に係る抵抗測定装置は、測定対象の抵抗値を測定するための抵抗測定装置であって、第1の電圧源と第2の電圧源と第1〜第4の抵抗とを備え、上記第1の電圧源と上記第2の電圧源は可変電圧源であり、第1〜第4の抵抗は固定抵抗であり、上記第1の抵抗と上記第2の抵抗と上記第2の電圧源とは、互いに直列接続されて第1の直列回路を構成し、上記第3の抵抗と上記第4の抵抗と上記測定対象とは、互いに直列接続されて第2の直列回路を構成し、上記第1の直列回路の一端と上記第2の直列回路の一端とは上記第1の電圧源に接続され、上記第1の直列回路の他端と上記第2の直列回路の他端とは接地され、上記第1の直列回路では、上記第1の電圧源側から、上記第2の電圧源、上記第1の抵抗および上記第2の抵抗の順に接続されており、上記第2の直列回路では、上記第1の電源側から、上記第4の抵抗、上記測定対象および上記第3の抵抗の順、または、上記第3の抵抗、上記測定対象および上記第4の抵抗の順に接続されており、上記第1の抵抗と上記第2の抵抗との間の第1の電圧が、上記第3の抵抗と上記測定対象との間の第2の電圧と等しく、上記第4の抵抗の両端の電位差が所定値であるとき、または、上記第1の抵抗と上記第2の抵抗との間の第1の電圧が、上記測定対象と上記第4の抵抗との間の第3の電圧と等しく、上記第4の抵抗の両端の電位差が所定値であるとき、上記第1の電圧源の電圧と上記第2の電圧源の電圧とが平衡状態になり、上記第4の抵抗は、上記第1〜第3の抵抗よりも抵抗値が低いことを特徴としている。 A resistance measuring device according to the present invention is a resistance measuring device for measuring a resistance value of a measurement object, and includes a first voltage source, a second voltage source, and first to fourth resistors, The first voltage source and the second voltage source are variable voltage sources, the first to fourth resistors are fixed resistors, the first resistor, the second resistor, and the second voltage source. Are connected in series to each other to form a first series circuit, and the third resistor, the fourth resistor, and the measurement object are connected to each other in series to form a second series circuit, One end of the first series circuit and one end of the second series circuit are connected to the first voltage source, and the other end of the first series circuit and the other end of the second series circuit are grounded. In the first series circuit, the second voltage source, the first resistor, and the second resistor are arranged in this order from the first voltage source side. In the second series circuit, from the first power supply side, the fourth resistor, the measurement object and the third resistance, or the third resistance and the measurement object And the fourth resistor is connected in this order, and a first voltage between the first resistor and the second resistor is a second voltage between the third resistor and the measurement object. When the potential difference between the both ends of the fourth resistor is equal to a predetermined value, or the first voltage between the first resistor and the second resistor is equal to the voltage, the measurement object and the fourth resistor When the potential difference between both ends of the fourth resistor is equal to a predetermined value, the voltage of the first voltage source and the voltage of the second voltage source are in an equilibrium state. Thus, the fourth resistor has a lower resistance value than the first to third resistors.
本発明に係る抵抗測定装置では、上記第1の電圧源は、第3の電圧源と第1の差分出力手段と第1の電圧出力手段とを備え、上記第1の差分出力手段は、上記第4の抵抗の両端の電位差を所定のゲインで出力し、上記第1の電圧出力手段は、上記第3の電圧源の電圧と上記第1の差分出力手段の出力電圧とを入力とし、上記第3の電圧源の電圧が上記第1の差分出力手段の出力電圧より高い場合、当該第1の電圧出力手段の出力電圧を上昇させ、上記第3の電圧源の電圧が上記第1の差分出力手段の出力電圧より低い場合、当該第1の電圧出力手段の出力電圧を低下させ、上記第1の電圧出力手段の出力電圧が、上記第1の電圧源の電圧となることが好ましい。 In the resistance measurement apparatus according to the present invention, the first voltage source includes a third voltage source, a first differential output unit, and a first voltage output unit, and the first differential output unit includes the above-described first differential output unit. The potential difference between both ends of the fourth resistor is output with a predetermined gain, and the first voltage output means receives the voltage of the third voltage source and the output voltage of the first difference output means as inputs, and When the voltage of the third voltage source is higher than the output voltage of the first differential output means, the output voltage of the first voltage output means is increased, and the voltage of the third voltage source is the first difference. When the output voltage is lower than the output voltage of the output means, the output voltage of the first voltage output means is preferably lowered, and the output voltage of the first voltage output means becomes the voltage of the first voltage source.
上記の構成によれば、第1の電圧源を構成する第3の電圧源、第2の差分出力手段および第2の電圧出力手段は、いずれも電子化可能な回路であるので、小型化および高集積化が可能である。 According to the above configuration, since the third voltage source, the second differential output unit, and the second voltage output unit that constitute the first voltage source are all circuits that can be digitized, High integration is possible.
本発明に係る抵抗測定装置は、以上のように、測定対象の抵抗値を測定するための抵抗測定装置であって、第1の電圧源と第2の電圧源と第1〜第3の抵抗とを備え、上記第2の電圧源は可変電圧源であり、第1〜第3の抵抗は固定抵抗であり、上記第1の抵抗と上記第2の抵抗とは、互いに直列接続されて第1の直列回路を構成し、上記第3の抵抗と上記測定対象と上記第2の電圧源とは、互いに直列接続されて第2の直列回路を構成し、上記第1の直列回路の一端と上記第2の直列回路の一端とは上記第1の電圧源に接続され、上記第1の直列回路の他端と上記第2の直列回路の他端とは接地され、上記第1の電圧源側から、上記第3の抵抗、上記測定対象および上記第2の電圧源の順、または、上記測定対象、上記第3の抵抗および上記第2の電圧源の順に接続されており、上記第1の抵抗と上記第2の抵抗との間の第1の電圧が、上記第3の抵抗と上記測定対象との間の第2の電圧と等しいとき、上記第1の電圧源の電圧と上記第2の電圧源の電圧とが平衡状態になるので、小型化が可能であって測定対象の抵抗値を精度良く測定できる抵抗測定装置を実現できるという効果を奏する。 As described above, the resistance measuring apparatus according to the present invention is a resistance measuring apparatus for measuring a resistance value of a measurement target, and includes a first voltage source, a second voltage source, and first to third resistors. The second voltage source is a variable voltage source, the first to third resistors are fixed resistors, and the first resistor and the second resistor are connected in series to each other. 1 series circuit, the third resistor, the measurement object and the second voltage source are connected in series to form a second series circuit, and one end of the first series circuit One end of the second series circuit is connected to the first voltage source, the other end of the first series circuit and the other end of the second series circuit are grounded, and the first voltage source From the side, in order of the third resistance, the measurement object and the second voltage source, or the measurement object, the third resistance and the top A second voltage source is connected in this order, and a first voltage between the first resistor and the second resistor is a second voltage between the third resistor and the measurement object. Since the voltage of the first voltage source and the voltage of the second voltage source are in an equilibrium state, a resistance measuring device that can be miniaturized and can accurately measure the resistance value of the measurement target is provided. There is an effect that it can be realized.
〔実施形態1〕
本発明の第1の実施形態について図1〜図4に基づいて説明すると以下の通りである。まず、本実施形態に係る抵抗測定装置の原理について図1に基づいて説明する。
[Embodiment 1]
The first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. First, the principle of the resistance measuring apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
図1は、本実施形態に係る抵抗測定装置1の概略構成を示す回路図である。抵抗測定装置1は、試料Rtの抵抗値を測定する回路であり、電圧源Vs、可変電圧源Vbおよび3つの抵抗R1・R2・R3を備えている。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a
電圧源Vsは、例えばDA変換器などで構成され、定電圧V3を出力する。各抵抗R1・R2・R3は、抵抗値が既知である固定抵抗である。抵抗R1と抵抗R2とが直列に接続され、試料Rtと抵抗R3と可変電圧源Vbとが直列に接続されている。より具体的には、抵抗R1の一端および試料Rtの一端は、ともに電圧源Vsに接続されている。抵抗R1の他端は、抵抗R2の一端に接続され、抵抗R2の他端は接地されている。また、試料Rtの他端は抵抗R3の一端に接続され、抵抗R3の他端は可変電圧源Vbの一端に接続され、可変電圧源Vbの他端は接地されている。 The voltage source Vs is composed of a DA converter, for example, and outputs a constant voltage V3. Each of the resistors R1, R2, and R3 is a fixed resistor having a known resistance value. The resistor R1 and the resistor R2 are connected in series, and the sample Rt, the resistor R3, and the variable voltage source Vb are connected in series. More specifically, one end of the resistor R1 and one end of the sample Rt are both connected to the voltage source Vs. The other end of the resistor R1 is connected to one end of the resistor R2, and the other end of the resistor R2 is grounded. The other end of the sample Rt is connected to one end of the resistor R3, the other end of the resistor R3 is connected to one end of the variable voltage source Vb, and the other end of the variable voltage source Vb is grounded.
可変電圧源Vbは、正電圧だけでなく負電圧も出力可能な電圧源であり、後述するように数個の演算増幅器で構成される。また、可変電圧源Vbの電圧は、抵抗R1と抵抗R2との間の電圧V1が、試料Rtと抵抗R3との間の電圧V2と等しいときに、電圧V4で平衡状態となる。 The variable voltage source Vb is a voltage source that can output not only a positive voltage but also a negative voltage, and is composed of several operational amplifiers as will be described later. Further, the voltage of the variable voltage source Vb is balanced at the voltage V4 when the voltage V1 between the resistor R1 and the resistor R2 is equal to the voltage V2 between the sample Rt and the resistor R3.
このとき、電圧V1は、電圧V3を抵抗R1と抵抗R2とで分圧したものであるので、
(V3−V1):V1=R1:R2
V1=V3×R2/(R1+R2) ・・・式(4)
となる。一方、電圧V2は、電圧V3と電圧V4との電位差を試料Rtと抵抗R3とで分圧したものであるので、
(V3−V2):(V2−V4)=Rt:R3
V2=(R3×V3+Rt×V4)/(R3+Rt) ・・・式(5)
となる。ここで、V1=V2であるので、式(4)および式(5)から、
V3×R2/(R1+R2)=(R3×V3+Rt×V4)/(R3+Rt)
Rt=R1×R3×V3/(V3×R2−(R1+R2)×V4) ・・・式(6)
が成り立つ。抵抗R1〜R3および電圧V3は既知であるので、電圧V4を計測することにより、試料Rtの抵抗値を算出できる。
At this time, the voltage V1 is obtained by dividing the voltage V3 by the resistor R1 and the resistor R2.
(V3-V1): V1 = R1: R2
V1 = V3 × R2 / (R1 + R2) Formula (4)
It becomes. On the other hand, the voltage V2 is obtained by dividing the potential difference between the voltage V3 and the voltage V4 by the sample Rt and the resistor R3.
(V3-V2) :( V2-V4) = Rt: R3
V2 = (R3 × V3 + Rt × V4) / (R3 + Rt) (5)
It becomes. Here, since V1 = V2, from Equation (4) and Equation (5),
V3 × R2 / (R1 + R2) = (R3 × V3 + Rt × V4) / (R3 + Rt)
Rt = R1 * R3 * V3 / (V3 * R2- (R1 + R2) * V4) (6)
Holds. Since the resistors R1 to R3 and the voltage V3 are known, the resistance value of the sample Rt can be calculated by measuring the voltage V4.
電圧V4の計測は、後述のようにAD変換器で簡単に実現することができる。また、可変電圧源Vbは、数個の演算増幅器で簡単に構成することができる。続いて、可変電圧源Vbについて図2に基づいて説明する。 The measurement of the voltage V4 can be easily realized by an AD converter as will be described later. The variable voltage source Vb can be easily configured with several operational amplifiers. Next, the variable voltage source Vb will be described with reference to FIG.
図2は、抵抗測定装置1の具体的な構成を示す回路図である。同図では、図1に示す可変電圧源Vbの具体的な構成として、計装アンプAmp1、サンプルアンドホールド回路2、AD変換回路3、CPU4、DA変換回路5および演算増幅器MOD1が図示されている。また、同図では、電圧V4を計測するための具体的な構成として、AD変換回路6も図示されている。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a specific configuration of the
計装アンプAmp1は、2つの入力端子+IN・−INを有しており、入力端子+INには電圧V1が入力され、入力端子−INには電圧V2が入力される。計装アンプAmp1は、入力端子+INの電位から入力端子−INの電位を減じた差分、すなわち(V1−V2)の電圧を出力する。 The instrumentation amplifier Amp1 has two input terminals + IN and −IN. The voltage V1 is input to the input terminal + IN, and the voltage V2 is input to the input terminal −IN. The instrumentation amplifier Amp1 outputs a difference obtained by subtracting the potential of the input terminal −IN from the potential of the input terminal + IN, that is, a voltage of (V1−V2).
計装アンプAmp1の出力電圧は、サンプルアンドホールド回路2によって一旦ホールドされてAD変換回路3に入力される。これにより、計装アンプAmp1の出力電圧はAD変換回路3によってデジタル信号に変換され、CPU4においてモニタされる。また、AD変換回路3からのデジタル信号は、CPU4を経てDA変換回路5において再びアナログ電圧に変換される。
The output voltage of the instrumentation amplifier Amp1 is temporarily held by the sample and hold
演算増幅器MOD1は、2つの入力端子+IN・−INを有しており、入力端子+INにはDA変換回路5の出力電圧が入力され、入力端子−INは接地されている。演算増幅器MOD1は、(入力端子+INの電位)>(入力端子−INの電位)である場合は出力電圧を上昇させ、(入力端子+INの電位)<(入力端子−INの電位)である場合は出力電圧を低下させる。すなわち、演算増幅器MOD1は、(入力端子+INの電位)=(入力端子−INの電位)となった時に出力電圧が安定する。
The operational amplifier MOD1 has two input terminals + IN and −IN. The output voltage of the
DA変換回路5の出力電圧は、計装アンプAmp1の出力電圧(V1−V2)と等しいので、演算増幅器MOD1は、V1−V2=0となるまで出力電圧を変化させ、V1=V2となったとき、出力電圧V4で平衡状態となる。具体的には、電圧源Vsが電圧V3の印加を開始したときV1>V2であった場合、V1−V2>0となるので、演算増幅器MOD1は出力電圧を上昇させる。この場合、平衡状態における出力電圧V4は正電圧となる。一方、電圧源Vsが電圧V3の印加を開始したときV1<V2であった場合、V1−V2<0となるので、演算増幅器MOD1は出力電圧を低下させる。この場合、平衡状態における出力電圧V4は負電圧となる。
Since the output voltage of the
電圧V4は、AD変換回路6によってデジタル値に変換され、CPU4によってモニタされる。これにより、電圧V4が計測され、上記式(6)により、試料Rtの抵抗値が算出される。なお、計装アンプAmp1の出力電圧を演算増幅器MOD1の入力端子+INに直接入力してもよい。また、試料Rtの算出式は異なるが、抵抗測定装置1において、試料Rtおよび抵抗R3の位置を互いに入れ替えてもよい。
The voltage V4 is converted into a digital value by the
このように、抵抗測定装置1では、従来の抵抗測定装置のようにメカリレーやスイッチを必要とする可変抵抗器を使用していないので、回路の寿命、安定性、信頼性を向上させることができる。また、抵抗測定装置1を構成する回路は、完全に電子化することができるので、抵抗測定装置1の小型化、高集積化が可能となる。
As described above, the
続いて、本実施形態の変形例について説明する。 Then, the modification of this embodiment is demonstrated.
図3は、本実施形態の変形例に係る抵抗測定装置11の概略構成を示す回路図である。抵抗測定装置11は、図1に示す抵抗測定装置1と同様、試料Rtの抵抗値を測定する回路であり、電圧源Vs、可変電圧源Vbおよび3つの抵抗R1・R2・R3を備えている。抵抗測定装置11を構成する各素子は、抵抗測定装置1におけるものと略同一である。
FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a schematic configuration of the
一方、抵抗測定装置11では、抵抗R1と抵抗R2と可変電圧源Vbとが直列に接続され、試料Rtと抵抗R3とが直列に接続されている。すなわち、抵抗測定装置1では、可変電圧源Vbは、試料Rt・抵抗R3と共に直列接続されていたのに対し、抵抗測定装置11では、可変電圧源Vbは、抵抗R1・R2と共に直列接続されている。より具体的には、抵抗R1の一端および試料Rtの一端は、ともに電圧源Vsに接続されている。抵抗R1の他端は抵抗R2の一端に接続され、抵抗R2の他端は可変電圧源Vbの一端に接続され、可変電圧源Vbの他端は接地されている。また、試料Rtの他端は抵抗R3の一端に接続され、抵抗R3の他端は接地されている。
On the other hand, in the
可変電圧源Vbの電圧は、試料Rtと抵抗R3との間の電圧V1が、抵抗R1と抵抗R2との間の電圧V2と等しいときに、電圧V4で平衡状態となる。このとき、電圧V1は、電圧V3を試料Rtと抵抗R3とで分圧したものであるので、
(V3−V1):V1=Rt:R3
V1=V3×R3/(Rt+R3) ・・・式(7)
となる。一方、電圧V2は、電圧V3と電圧V4との電位差を抵抗R1と抵抗R2とで分圧したものであるので、
(V3−V2):(V2−V4)=R1:R2
V2=(R2×V3+R1×V4)/(R1+R2) ・・・式(8)
となる。上記のように、V1=V2であり、抵抗R1〜R3および電圧V3は既知であるので、電圧V4を計測することにより、式(7)および式(8)から試料Rtの抵抗値を算出できる。なお、可変電圧源Vbの具体的な構成は、図2に示すものと略同様である。
The voltage of the variable voltage source Vb is balanced at the voltage V4 when the voltage V1 between the sample Rt and the resistor R3 is equal to the voltage V2 between the resistor R1 and the resistor R2. At this time, the voltage V1 is obtained by dividing the voltage V3 by the sample Rt and the resistor R3.
(V3-V1): V1 = Rt: R3
V1 = V3 × R3 / (Rt + R3) (7)
It becomes. On the other hand, the voltage V2 is obtained by dividing the potential difference between the voltage V3 and the voltage V4 by the resistor R1 and the resistor R2.
(V3-V2) :( V2-V4) = R1: R2
V2 = (R2 × V3 + R1 × V4) / (R1 + R2) (8)
It becomes. As described above, since V1 = V2 and the resistors R1 to R3 and the voltage V3 are known, the resistance value of the sample Rt can be calculated from the equations (7) and (8) by measuring the voltage V4. . The specific configuration of the variable voltage source Vb is substantially the same as that shown in FIG.
なお、試料Rtの算出式は異なるが、抵抗測定装置11において、試料Rtおよび抵抗R3の位置を互いに入れ替えてもよい。また、抵抗測定装置1および11では、可変電圧源Vbを接地側に設ける構成であったが、これに限定されない。例えば、可変電圧源Vbは、ブリッジを構成する抵抗間や抵抗と試料との間に設けてもよい。
Although the calculation formula of the sample Rt is different, the positions of the sample Rt and the resistor R3 may be interchanged in the
続いて、本実施形態の他の変形例について、図4に基づいて説明する。 Next, another modification of the present embodiment will be described with reference to FIG.
図4(a)〜(b)はそれぞれ、本実施形態のさらに他の変形例に係る抵抗測定装置21および31の概略構成を示す回路図である。
FIGS. 4A to 4B are circuit diagrams each showing a schematic configuration of
図4(a)に示す抵抗測定装置21は、可変電圧源Vbを試料Rtの電圧源Vs側の一端に接続した構成であり、抵抗R1と抵抗R2との間の電圧V1が、可変電圧源Vbと抵抗R3との間の電圧V2と等しくなるとき、可変電圧源Vbの電圧は平衡状態となる。
The
このとき、可変電圧源Vbの出力電圧をV4とすると、
V1=V3×R2/(R1+R2) ・・・式(9)
V2=(V3−V4)×R3/(Rt+R3) ・・・式(10)
となる。ここで、V1=V2であり、抵抗R1〜R3および電圧V3は既知であるので、電圧V4を計測することにより、式(9)および式(10)から試料Rtの抵抗値を算出できる。
At this time, if the output voltage of the variable voltage source Vb is V4,
V1 = V3 × R2 / (R1 + R2) (9)
V2 = (V3-V4) * R3 / (Rt + R3) (10)
It becomes. Here, since V1 = V2 and the resistors R1 to R3 and the voltage V3 are known, the resistance value of the sample Rt can be calculated from the equations (9) and (10) by measuring the voltage V4.
なお、抵抗測定装置21において、試料Rtおよび抵抗R3の位置を互いに入れ替えてもよい。
In the
図4(b)に示す抵抗測定装置31は、可変電圧源Vbを抵抗R1の電圧源Vs側の一端に接続した構成であり、抵抗R1と抵抗R2との間の電圧V1が、試料Rtと抵抗R3との間の電圧V2と等しくなるとき、可変電圧源Vbの電圧は平衡状態となる。このとき、電圧V2は、電圧V3を試料Rtと抵抗R3とで分圧したものであるので、
(V3−V2):V2=Rt:R3
V2=V3×R3/(Rt+R3) ・・・式(11)
となる。一方、電圧V1は、可変電圧源Vbの出力電圧をV4とすると、
V1=(V3−V4)×R2/(R1+R2) ・・・式(12)
となる。V1=V2であり、抵抗R1〜R3および電圧V3は既知であるので、電圧V4を計測することにより、式(11)および式(12)から試料Rtの抵抗値を算出できる。
The
(V3-V2): V2 = Rt: R3
V2 = V3 × R3 / (Rt + R3) (11)
It becomes. On the other hand, when the output voltage of the variable voltage source Vb is V4, the voltage V1 is
V1 = (V3-V4) × R2 / (R1 + R2) (12)
It becomes. Since V1 = V2 and the resistors R1 to R3 and the voltage V3 are known, the resistance value of the sample Rt can be calculated from the equations (11) and (12) by measuring the voltage V4.
なお、抵抗測定装置31において、試料Rtおよび抵抗R3の位置を互いに入れ替えてもよい。
In the
続いて、可変電圧源Vbを電圧源Vs側に接続した構成の具体例について、図5に基づいて説明する。 Next, a specific example of a configuration in which the variable voltage source Vb is connected to the voltage source Vs will be described with reference to FIG.
図5は、図4(a)に示す抵抗測定装置21の具体的な構成を示す回路図である。同図において、可変電圧源Vbは、計装アンプAmp1、サンプルアンドホールド回路2、AD変換回路3、CPU14、DA変換回路5、演算増幅器MOD1およびAD変換回路7から構成されている。すなわち、抵抗測定装置21の可変電圧源Vbを構成する素子は、CPU14およびAD変換回路7を除き、図2に示す抵抗測定装置1の可変電圧源Vbを構成する素子と同一である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a specific configuration of the
計装アンプAmp1は、2つの入力端子+IN・−INを有しており、入力端子+INには電圧V1が入力され、入力端子−INには電圧V2が入力される。計装アンプAmp1は、入力端子+INの電位から入力端子−INの電位を減じた差分、すなわち(V1−V2)の電圧を出力する。 The instrumentation amplifier Amp1 has two input terminals + IN and −IN. The voltage V1 is input to the input terminal + IN, and the voltage V2 is input to the input terminal −IN. The instrumentation amplifier Amp1 outputs a difference obtained by subtracting the potential of the input terminal −IN from the potential of the input terminal + IN, that is, a voltage of (V1−V2).
計装アンプAmp1の出力電圧は、サンプルアンドホールド回路2によって一旦ホールドされてAD変換回路3に入力される。これにより、計装アンプAmp1の出力電圧はAD変換回路3によってデジタル信号に変換され、CPU14においてモニタされる。また、電圧源Vsからの電圧V3も、AD変換回路7によってデジタル信号に変換され、CPU14においてモニタされる。
The output voltage of the instrumentation amplifier Amp1 is temporarily held by the sample and hold
CPU14は、AD変換回路3からのデジタル信号にAD変換回路7からのデジタル信号を加算し、加算した信号をDA変換回路5に出力する。これにより、DA変換回路5は、(V1−V2+V3)のアナログ電圧を出力する。
The
演算増幅器MOD1は、2つの入力端子+IN・−INを有しており、入力端子+INにはDA変換回路5の出力電圧が入力され、入力端子−INには電圧V3が入力される。演算増幅器MOD1は、(入力端子+INの電位)>(入力端子−INの電位)である場合は出力電圧を上昇させ、(入力端子+INの電位)<(入力端子−INの電位)である場合は出力電圧を低下させる。すなわち、演算増幅器MOD1は、(入力端子+INの電位)=(入力端子−INの電位)となった時に出力電圧が安定する。
The operational amplifier MOD1 has two input terminals + IN and −IN. The output voltage of the
ここで、(入力端子+INの電位)=V1−V2+V3であり、(入力端子−INの電位)=V3であるので、演算増幅器MOD1は、V1−V2=0となるまで出力電圧を変化させ、V1=V2となったとき、出力電圧V4aで平衡状態となる。具体的には、電圧源Vsが電圧V3の印加を開始したときV1>V2であった場合、V1−V2+V3>V3となるので、演算増幅器MOD1は出力電圧を上昇させる。一方、電圧源Vsが電圧V3の印加を開始したときV1<V2であった場合、V1−V2+V3<V3となるので、演算増幅器MOD1は出力電圧を低下させる。 Here, since (potential of input terminal + IN) = V1−V2 + V3 and (potential of input terminal −IN) = V3, the operational amplifier MOD1 changes the output voltage until V1−V2 = 0, When V1 = V2, the output voltage V4a is in an equilibrium state. Specifically, when V1> V2 when the voltage source Vs starts to apply the voltage V3, V1−V2 + V3> V3 is satisfied, so that the operational amplifier MOD1 increases the output voltage. On the other hand, when V1 <V2 when the voltage source Vs starts to apply the voltage V3, V1−V2 + V3 <V3, and the operational amplifier MOD1 lowers the output voltage.
なお、抵抗測定装置21では、演算増幅器MOD1の出力電圧V4aと、図4(a)に示す可変電圧源Vbの電圧V4とは、異なる電圧であり、可変電圧源Vbの電圧V4は、電圧V3から出力電圧V4aを差し引いた電圧となる。すなわち、V1>V2である場合、可変電圧源Vbの電圧V4は低下し、V1<V2である場合、可変電圧源Vbの電圧V4は上昇する。
In the
電圧V4aは、AD変換回路6によってデジタル値に変換され、CPU4によってモニタされる。ここで上記のように、可変電圧源Vbの電圧V4はV3−V4aであるので、CPU4は、AD変換回路6からのデジタル値およびAD変換回路7からのデジタル値に基づいて、電圧V4の電圧値を算出する。これにより、上記式(9)および(10)から、試料Rtの抵抗値が算出される。なお、試料Rtの算出式は異なるが、抵抗測定装置21において、試料Rtおよび抵抗R3の位置を互いに入れ替えてもよい。
The voltage V4a is converted into a digital value by the
〔実施形態2〕
本発明の第2の実施形態について図6〜図9に基づいて説明すると以下の通りである。本実施形態では、試料に所定の定電流を流すことが要求されるエレクトロマイグレーション(EM)試験に応用可能な抵抗測定装置について説明する。
[Embodiment 2]
A second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. In the present embodiment, a resistance measuring apparatus applicable to an electromigration (EM) test that requires a predetermined constant current to flow through a sample will be described.
図6は、本実施形態に係る抵抗測定装置41の概略構成を示す回路図である。抵抗測定装置41は、図1に示す抵抗測定装置1において、電圧源Vsの代わりに、電圧V5を出力する可変電圧源Vvを設けた構成である。可変電圧源Vvは、試料Rtと直列接続された抵抗R3の両端の電位差が所定値であるときに、電圧V5で平衡状態となる。
FIG. 6 is a circuit diagram illustrating a schematic configuration of the
すなわち、可変電圧源Vvが平衡状態であるときは、試料Rtの抵抗値に関わらず抵抗R3の両端の電位差が等しいため、抵抗R3に定電流Ir3が流れる。試料Rtに流れる電流も定電流Ir3であるため、試料Rtの抵抗値が異なっても、試料Rtに流れる電流は一定である。 That is, when the variable voltage source Vv is in an equilibrium state, the constant current Ir3 flows through the resistor R3 because the potential difference between both ends of the resistor R3 is equal regardless of the resistance value of the sample Rt. Since the current flowing through the sample Rt is also the constant current Ir3, the current flowing through the sample Rt is constant even if the resistance value of the sample Rt is different.
このように、抵抗測定装置41では、V1=V2であり、かつ抵抗R3の両端の電位差が所定値であるときに、可変電圧源Vbと可変電圧源Vvとは、それぞれ電圧V4および電圧V5で平衡状態となる。このとき、抵抗R3と可変電圧源Vbとの直列回路は、(V2÷Ir3)Ωの抵抗とみなすことができる。したがって、ホイートストンブリッジの原理により、
Rt=(V2÷Ir3)×R1÷R2 ・・・式(13)
となる。ここで、平衡状態における抵抗R3の両端の電位差は、既知の電圧であるので、定電流Ir3も既知である。したがって、電圧V2(または電圧V1)を計測することにより、試料Rtの抵抗値を算出できる。
Thus, in the
Rt = (V2 / Ir3) × R1 ÷ R2 (13)
It becomes. Here, since the potential difference between both ends of the resistor R3 in the equilibrium state is a known voltage, the constant current Ir3 is also known. Therefore, the resistance value of the sample Rt can be calculated by measuring the voltage V2 (or voltage V1).
後述のように、可変電圧源Vvを構成する回路素子も、可変電圧源Vbと同様に、高集積化が可能であるため、抵抗測定装置41の小型化が可能となる。続いて、可変電圧源Vvについて図7に基づいて説明する。
As will be described later, since the circuit elements constituting the variable voltage source Vv can be highly integrated similarly to the variable voltage source Vb, the
図7は、抵抗測定装置41の具体的な構成を示す回路図である。可変電圧源Vvは、電圧源Vss、計装アンプAmp2および演算増幅器MOD2を備えている。電圧源Vssは、所定の定電圧を出力する電圧源であり、例えば、DA変換回路で構成される。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a specific configuration of the
計装アンプAmp2は、2つの入力端子+IN・−INを有しており、入力端子+INと入力端子−INとの電位差を所定のゲインで増幅して出力する。計装アンプAmp2の入力端子+INには、抵抗R3の試料Rt側の一端の電圧(電圧V2)が入力され、計装アンプAmp2の入力端子−INには、抵抗R3の他端の電圧(電圧V4)が入力される。 The instrumentation amplifier Amp2 has two input terminals + IN and −IN, and amplifies and outputs a potential difference between the input terminal + IN and the input terminal −IN with a predetermined gain. The voltage (voltage V2) at one end of the resistor R3 on the sample Rt side is input to the input terminal + IN of the instrumentation amplifier Amp2, and the voltage (voltage) at the other end of the resistor R3 is input to the input terminal -IN of the instrumentation amplifier Amp2. V4) is input.
演算増幅器MOD2は、2つの入力端子+IN・−INを有しており、入力端子+INには、電圧源Vssからの出力電圧V6が入力され、入力端子−INには、計装アンプAmp2からの出力電圧が入力される。演算増幅器MOD2は、(入力端子+INの電位)>(入力端子−INの電位)である場合は出力電圧を上昇させ、(入力端子+INの電位)<(入力端子−INの電位)である場合は出力電圧を低下させ、(入力端子+INの電位)=(入力端子−INの電位)となった時に出力電圧が安定する。 The operational amplifier MOD2 has two input terminals + IN and −IN. The output voltage V6 from the voltage source Vss is input to the input terminal + IN, and the input terminal −IN is supplied from the instrumentation amplifier Amp2. Output voltage is input. The operational amplifier MOD2 increases the output voltage when (input terminal + IN potential)> (input terminal-IN potential), and (input terminal + IN potential) <(input terminal-IN potential). Decreases the output voltage, and when (input terminal + IN potential) = (input terminal -IN potential), the output voltage becomes stable.
Amp2のゲインをgとすると、抵抗R3の両端の電位差はV2−V4であるので、
(V2−V4)×g=V6
のとき、演算増幅器MOD2の出力電圧が平衡状態となる。このとき、抵抗R3を流れる電流Ir3は、
Ir3=(V2−V4)/R3=V6×R3/g ・・・式(14)
で一定となる。式(14)においてR3は既知であるので、電圧V6および計装アンプAmp2のゲインgを所望の値に設定することにより、試料Rtに流したい定電流値を制御することができる。
If the gain of Amp2 is g, the potential difference between both ends of the resistor R3 is V2-V4.
(V2-V4) × g = V6
In this case, the output voltage of the operational amplifier MOD2 is in a balanced state. At this time, the current Ir3 flowing through the resistor R3 is
Ir3 = (V2−V4) / R3 = V6 × R3 / g (14)
It becomes constant at. Since R3 is known in Expression (14), the constant current value desired to flow through the sample Rt can be controlled by setting the voltage V6 and the gain g of the instrumentation amplifier Amp2 to desired values.
演算増幅器MOD2の出力電圧の平衡状態への移行と並行して、演算増幅器MOD1の出力電圧もV1=V2となるように、電圧V4で平衡状態となる。前述のように、抵抗測定装置41では、式(13)に基づいて試料Rtの抵抗値を算出するため、AD変換回路6は、電圧V2を測定するように構成されている。なお、計装アンプAmp1、サンプルアンドホールド回路2、AD変換回路3、CPU4、DA変換回路5および演算増幅器MOD1で構成される可変電圧源Vbの具体的な動作は、図2に示す抵抗測定装置1におけるものと略同様であるので、説明を省略する。
In parallel with the transition of the output voltage of the operational amplifier MOD2 to the balanced state, the output voltage of the operational amplifier MOD1 is balanced at the voltage V4 so that V1 = V2. As described above, in the
続いて、本実施形態の変形例について説明する。 Then, the modification of this embodiment is demonstrated.
図8は、本実施形態の変形例に係る抵抗測定装置51の概略構成を示す回路図である。抵抗測定装置51は、図3に示す抵抗測定装置11において、電圧源Vsの変わりに可変電圧源Vvを設けた構成である。可変電圧源Vvは、図6に示す抵抗測定装置41の可変電圧源Vvと同様、試料Rtと直列接続された抵抗R3の両端の電位差が所定値であるときに、電圧V5で平衡状態となる。
FIG. 8 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a
図9は、本実施形態の変形例に係る抵抗測定装置51の具体的な構成を示す回路図である。抵抗測定装置51では、抵抗測定装置41と同様に、可変電圧源Vvは、電圧源Vss、計装アンプAmp2および演算増幅器MOD2を備えており、計装アンプAmp2の2つの入力端子+IN・−INには、抵抗R3の両端の電圧が入力される。これにより、演算増幅器MOD2の出力電圧は、抵抗R3の両端の電位差が所定値であるときに、電圧V5で平衡状態となる。また、演算増幅器MOD1の出力電圧は、V1=V2となるときに電圧V4で平衡状態となる。このとき、
V1=V5×R3/(Rt+R3) ・・・式(15)
V2=(R2×V5+R1×V4)/(R1+R2) ・・・式(16)
となるので、電圧V4および電圧V5を計測することにより、式(15)および式(16)から試料Rtの抵抗値を算出できる。
FIG. 9 is a circuit diagram showing a specific configuration of a
V1 = V5 × R3 / (Rt + R3) (15)
V2 = (R2 × V5 + R1 × V4) / (R1 + R2) (16)
Therefore, the resistance value of the sample Rt can be calculated from the equations (15) and (16) by measuring the voltage V4 and the voltage V5.
また、電圧V4およびV5が平衡状態であるとき、試料Rtの抵抗値に関わらず、抵抗R3の両端の電位差は所定値で一定であるので、抵抗R3に流れる電流は一定となる。したがって、試料Rtが異なっても、試料Rtに流れる電流は一定となる。 When the voltages V4 and V5 are in an equilibrium state, the current flowing through the resistor R3 is constant because the potential difference between both ends of the resistor R3 is constant at a predetermined value regardless of the resistance value of the sample Rt. Therefore, even if the sample Rt is different, the current flowing through the sample Rt is constant.
なお、本実施形態に係る抵抗測定装置41および51は、一例であり、第1の実施形態と同様、ホイートストンブリッジを構成する抵抗R1〜R3および可変電圧源Vbは、図4に示す構成と同様に配置することができる。
The
〔実施形態3〕
本発明の第3の実施形態について図10〜図12に基づいて説明すると以下の通りである。試料Rtが、光MOSFETリレーの接点やLSI内部の電気配線といった、本来0Ωであるべきだが現実的には僅かながらの抵抗値(1〜10Ω程度)を有している導体部品である場合、試料Rtの抵抗値を測定するためには、試料Rtに比較的大きな電流を流す必要がある。本実施形態では、試料Rtに大電流を流すことが可能な抵抗測定装置について説明する。
[Embodiment 3]
A third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. When the sample Rt is a conductor component that should be 0Ω originally, such as a contact point of an optical MOSFET relay or an electrical wiring inside the LSI, but in reality has a slight resistance value (about 1 to 10Ω). In order to measure the resistance value of Rt, it is necessary to pass a relatively large current through the sample Rt. In the present embodiment, a resistance measuring apparatus capable of flowing a large current through the sample Rt will be described.
図10は、本実施形態に係る抵抗測定装置61の概略構成を示す回路図である。抵抗測定装置61は、図8に示す抵抗測定装置51において、さらに抵抗R4を備え、可変電圧源Vvの出力電圧が、抵抗R4の両端の電位差が所定値になるときに電圧V7で平衡状態となるように構成されている。具体的には、抵抗R1・抵抗R2・可変電圧源Vbの直列回路と、抵抗R4・試料Rt・抵抗R3の直列回路とが、互いに並列に接続されている。また、試料Rtと抵抗R3との間の電圧V1が、抵抗R1と抵抗R2との間の電圧V2に等しくなるとき、可変電圧源Vbの出力電圧は電圧V4で平衡状態となる。抵抗R4は固定抵抗であり、可変電圧源Vvの出力電圧が平衡状態であるときは、試料Rtの抵抗値に関わらず抵抗R4には定電流Ir4が流れる。
FIG. 10 is a circuit diagram showing a schematic configuration of the
図11は、抵抗測定装置61の具体的な構成を示す回路図である。抵抗測定装置61では、可変電圧源Vvは、電圧源Vss、計装アンプAmp2および演算増幅器MOD2を備えており、計装アンプAmp2の2つの入力端子+IN・−INには、抵抗R4の両端の電圧が入力される。これにより、演算増幅器MOD2の出力電圧は、抵抗R4の両端の電位差が所定値であるときに、電圧V7で平衡状態となる。また、演算増幅器MOD1の出力電圧は、V1=V2となるときに電圧V4で平衡状態となる。
FIG. 11 is a circuit diagram showing a specific configuration of the
このとき、抵抗R2を流れる電流をIr2とすると、抵抗R2と可変電圧源Vbとの直列回路は、(V2÷Ir2)Ωの抵抗とみなすことができる。ホイートストンブリッジの原理から、
Rt+R4=R3×R1÷(V2÷Ir2)
Rt=R3×R1÷(V2÷Ir2)−R4
ここで、R1〜R4の抵抗値は既知であり、Ir2=(V2−V4)÷R2であるため、図示しないAD変換器などで電圧V2および電圧V4を測定することにより、試料Rtの抵抗値を算出できる。
At this time, assuming that the current flowing through the resistor R2 is Ir2, the series circuit of the resistor R2 and the variable voltage source Vb can be regarded as a resistor of (V2 ÷ Ir2) Ω. From the Wheatstone bridge principle,
Rt + R4 = R3 × R1 ÷ (V2 ÷ Ir2)
Rt = R3 × R1 ÷ (V2 ÷ Ir2) −R4
Here, since the resistance values of R1 to R4 are known and Ir2 = (V2−V4) ÷ R2, the resistance value of the sample Rt is measured by measuring the voltage V2 and the voltage V4 using an AD converter (not shown). Can be calculated.
しかしながら、実施形態2に係る抵抗測定装置に比べ、抵抗測定装置61は、抵抗R4をさらに有する構成であるので、抵抗R4は、余分なロスとなる。また、抵抗R4での電圧降下が大きい場合、出力電圧V7も大きくできるように、演算増幅器MOD2の回路規模も大きくする必要があり、それに伴い、演算増幅器MOD2に供給する電圧も高くする必要がある。
However, since the
そこで、抵抗測定装置61では、抵抗R4の抵抗値が、抵抗R1〜R3の抵抗値よりも低く設定されている。例えば抵抗R1〜R3の抵抗値は、100〜1kΩに設定されているのに対し、抵抗R4の抵抗値は、100mΩ程度に設定されている。このため、定電流Ir4が大きい場合であっても、抵抗R4の両端の電位差は比較的小さいため、計装アンプAmp2や演算増幅器MOD2の回路規模を大きくしなくてもよい。したがって、試料に大電流を流すことができ、かつ、回路規模の小型化を図ることができる。
Therefore, in the
なお、抵抗測定装置61において、抵抗R4および抵抗R3の位置を互いに入れ替えてもよい。さらに、抵抗測定装置のブリッジを構成する抵抗、可変電圧源および試料の配置は、抵抗測定装置61における配置に限定されない。ただし、抵抗値を小さく設定された抵抗R4は、大きな定電流を試料Rtに流すために設けられるため、試料Rt・抵抗R3とともに直列に接続される。また、抵抗R4を可変電圧源Vbとともに直列接続した場合、可変電圧源Vbに大電流に対する耐性をもたせる必要がある。この場合、可変電圧源Vbの回路規模が大きくなるため、抵抗測定装置の小型化が難しくなる。以下、図12に基づいて、本実施形態に係る抵抗測定装置の変形例について説明する。
In the
図12(a)〜(b)はそれぞれ、本実施形態の変形例に係る抵抗測定装置71および81の概略構成を示す回路図である。各抵抗測定装置71・81では、抵抗R4の両端の電位差が所定値になったとき、可変電圧源Vvの出力電圧が電圧V7で平衡状態となり、抵抗R4および試料Rtに定電流Ir4が流される。
FIGS. 12A to 12B are circuit diagrams showing schematic configurations of
図12(a)に示す抵抗測定装置71は、図10に示す抵抗測定装置61において、可変電圧源Vbを抵抗R1の可変電圧源Vv側の一端に接続した構成である。可変電圧源Vbの電圧は、試料Rtと抵抗R3との間の電圧V1が、抵抗R1と抵抗R2との間の電圧V2と等しくなるとき、平衡状態となる。なお、抵抗測定装置71において、抵抗R4および抵抗R3の位置を互いに入れ替えてもよい。
A
図12(b)に示す抵抗測定装置81は、図10に示す抵抗測定装置61において、試料Rtおよび抵抗R4の位置を入れ替えた構成である。抵抗測定装置81では、試料Rtと抵抗R4との間の電圧V1a、または、抵抗R4と抵抗R3との間の電圧V1bが、抵抗R1と抵抗R2との間の電圧V2と等しくなるとき、可変電圧源Vbの電圧が平衡状態となる。なお、抵抗測定装置81において、試料Rtおよび抵抗R3の位置を互いに入れ替えてもよい。
The
〔実施形態の総括〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
[Summary of Embodiment]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.
本発明は、ホイートストンブリッジによって試料の抵抗値を測定する技術に好適に適用できる。 The present invention can be suitably applied to a technique for measuring a resistance value of a sample by a Wheatstone bridge.
1・11・21・31・41・51・61・71・81 抵抗測定装置
R1 抵抗(第1の抵抗)
R2 抵抗(第2の抵抗)
R3 抵抗(第3の抵抗)
R4 抵抗(第4の抵抗)
Rt 試料(測定対象)
Vs 電圧源(第1の電圧源)
Vv 可変電圧源(第1の電圧源)
Vb 可変電圧源(第2の電圧源)
Amp1 計装アンプ(第1の差分出力手段)
Amp2 計装アンプ(第2の差分出力手段)
MOD1 演算増幅器(第1の電圧出力手段)
MOD2 演算増幅器(第2の電圧出力手段)
V1・V1a・V1b 電圧(第1の電圧)
V2・V2a・V2b 電圧(第2の電圧)
1.11.21.31.41.51.61.71.81 Resistance measuring device R1 Resistance (first resistance)
R2 resistance (second resistance)
R3 resistance (third resistance)
R4 resistance (fourth resistance)
Rt sample (measuring object)
Vs voltage source (first voltage source)
Vv variable voltage source (first voltage source)
Vb variable voltage source (second voltage source)
Amp1 Instrumentation amplifier (first differential output means)
Amp2 Instrumentation amplifier (second differential output means)
MOD1 operational amplifier (first voltage output means)
MOD2 operational amplifier (second voltage output means)
V1 ・ V1a ・ V1b Voltage (first voltage)
V2 ・ V2a ・ V2b Voltage (second voltage)
Claims (12)
第1の電圧源と第2の電圧源と第1〜第3の抵抗とを備え、
上記第2の電圧源は可変電圧源であり、第1〜第3の抵抗は固定抵抗であり、
上記第1の抵抗と上記第2の抵抗とは、互いに直列接続されて第1の直列回路を構成し、
上記第3の抵抗と上記測定対象と上記第2の電圧源とは、互いに直列接続されて第2の直列回路を構成し、
上記第1の直列回路の一端と上記第2の直列回路の一端とは上記第1の電圧源に接続され、上記第1の直列回路の他端と上記第2の直列回路の他端とは接地され、
上記第1の電圧源側から、上記第3の抵抗、上記測定対象および上記第2の電圧源の順、または、上記測定対象、上記第3の抵抗および上記第2の電圧源の順に接続されており、
上記第1の抵抗と上記第2の抵抗との間の第1の電圧が、上記第3の抵抗と上記測定対象との間の第2の電圧と等しいとき、上記第1の電圧源の電圧と上記第2の電圧源の電圧とが平衡状態になることを特徴とする抵抗測定装置。 A resistance measuring device for measuring a resistance value of a measurement object,
A first voltage source, a second voltage source, and first to third resistors;
The second voltage source is a variable voltage source, the first to third resistors are fixed resistors,
The first resistor and the second resistor are connected in series to form a first series circuit,
The third resistor, the measurement object, and the second voltage source are connected in series to form a second series circuit,
One end of the first series circuit and one end of the second series circuit are connected to the first voltage source, and the other end of the first series circuit and the other end of the second series circuit are Grounded,
From the first voltage source side, the third resistor, the measurement object, and the second voltage source are connected in this order, or the measurement object, the third resistor, and the second voltage source are connected in this order. And
When the first voltage between the first resistor and the second resistor is equal to the second voltage between the third resistor and the measurement object, the voltage of the first voltage source And the voltage of the second voltage source are in an equilibrium state.
第1の電圧源と第2の電圧源と第1〜第3の抵抗とを備え、
上記第2の電圧源は可変電圧源であり、第1〜第3の抵抗は固定抵抗であり、
上記第1の抵抗と上記第2の抵抗とは、互いに直列接続されて第1の直列回路を構成し、
上記第3の抵抗と上記測定対象と上記第2の電圧源とは、互いに直列接続されて第2の直列回路を構成し、
上記第1の直列回路の一端と上記第2の直列回路の一端とは上記第1の電圧源に接続され、上記第1の直列回路の他端と上記第2の直列回路の他端とは接地され、
上記第1の電圧源側から、上記第2の電圧源、上記測定対象および上記第3の抵抗の順、または、上記第2の電圧源、上記第3の抵抗および上記測定対象の順に接続されており、
上記第1の抵抗と上記第2の抵抗との間の第1の電圧が、上記第3の抵抗と上記測定対象との間の第2の電圧と等しいとき、上記第1の電圧源の電圧と上記第2の電圧源の電圧とが平衡状態になることを特徴とする抵抗測定装置。 A resistance measuring device for measuring a resistance value of a measurement object,
A first voltage source, a second voltage source, and first to third resistors;
The second voltage source is a variable voltage source, the first to third resistors are fixed resistors,
The first resistor and the second resistor are connected in series to form a first series circuit,
The third resistor, the measurement object, and the second voltage source are connected in series to form a second series circuit,
One end of the first series circuit and one end of the second series circuit are connected to the first voltage source, and the other end of the first series circuit and the other end of the second series circuit are Grounded,
From the first voltage source side, the second voltage source, the measurement object, and the third resistance are connected in this order, or the second voltage source, the third resistance, and the measurement object are connected in this order. And
When the first voltage between the first resistor and the second resistor is equal to the second voltage between the third resistor and the measurement object, the voltage of the first voltage source And the voltage of the second voltage source are in an equilibrium state.
第1の電圧源と第2の電圧源と第1〜第3の抵抗とを備え、
上記第2の電圧源は可変電圧源であり、第1〜第3の抵抗は固定抵抗であり、
上記第1の抵抗と上記第2の抵抗と上記第2の電圧源とは、互いに直列接続されて第1の直列回路を構成し、
上記第3の抵抗と上記測定対象とは、互いに直列接続されて第2の直列回路を構成し、
上記第1の直列回路の一端と上記第2の直列回路の一端とは上記第1の電圧源に接続され、上記第1の直列回路の他端と上記第2の直列回路の他端とは接地され、
上記第1の電圧源側から、上記第1の抵抗、上記第2の抵抗および上記第2の電圧源の順に接続されており、
上記第3の抵抗と上記測定対象との間の第1の電圧が、上記第1の抵抗と上記第2の抵抗との間の第2の電圧と等しいとき、上記第1の電圧源の電圧と上記第2の電圧源の電圧とが平衡状態になることを特徴とする抵抗測定装置。 A resistance measuring device for measuring a resistance value of a measurement object,
A first voltage source, a second voltage source, and first to third resistors;
The second voltage source is a variable voltage source, the first to third resistors are fixed resistors,
The first resistor, the second resistor, and the second voltage source are connected in series to form a first series circuit,
The third resistor and the measurement object are connected in series to form a second series circuit,
One end of the first series circuit and one end of the second series circuit are connected to the first voltage source, and the other end of the first series circuit and the other end of the second series circuit are Grounded,
The first resistor, the second resistor, and the second voltage source are connected in this order from the first voltage source side,
When the first voltage between the third resistor and the measurement object is equal to the second voltage between the first resistor and the second resistor, the voltage of the first voltage source And the voltage of the second voltage source are in an equilibrium state.
第1の電圧源と第2の電圧源と第1〜第3の抵抗とを備え、
上記第2の電圧源は可変電圧源であり、第1〜第3の抵抗は固定抵抗であり、
上記第1の抵抗と上記第2の抵抗と上記第2の電圧源とは、互いに直列接続されて第1の直列回路を構成し、
上記第3の抵抗と上記測定対象とは、互いに直列接続されて第2の直列回路を構成し、
上記第1の直列回路の一端と上記第2の直列回路の一端とは上記第1の電圧源に接続され、上記第1の直列回路の他端と上記第2の直列回路の他端とは接地され、
上記第1の電圧源側から、上記第2の電圧源、上記第1の抵抗および上記第2の抵抗の順に接続されており、
上記第3の抵抗と上記測定対象との間の第1の電圧が、上記第1の抵抗と上記第2の抵抗との間の第2の電圧と等しいとき、上記第1の電圧源の電圧と上記第2の電圧源の電圧とが平衡状態になることを特徴とする抵抗測定装置。 A resistance measuring device for measuring a resistance value of a measurement object,
A first voltage source, a second voltage source, and first to third resistors;
The second voltage source is a variable voltage source, the first to third resistors are fixed resistors,
The first resistor, the second resistor, and the second voltage source are connected in series to form a first series circuit,
The third resistor and the measurement object are connected in series to form a second series circuit,
One end of the first series circuit and one end of the second series circuit are connected to the first voltage source, and the other end of the first series circuit and the other end of the second series circuit are Grounded,
From the first voltage source side, the second voltage source, the first resistor, and the second resistor are connected in this order,
When the first voltage between the third resistor and the measurement object is equal to the second voltage between the first resistor and the second resistor, the voltage of the first voltage source And the voltage of the second voltage source are in an equilibrium state.
上記第1の差分出力手段は、上記第1の電圧と上記第2の電圧との差分を所定のゲインで出力し、
上記第1の電圧出力手段は、上記第1の差分出力手段の出力電圧に基づいて、上記第1の電圧が上記第2の電圧より高い場合、当該第1の電圧出力手段の出力電圧を上昇させ、上記第1の電圧が上記第2の電圧より低い場合、当該第1の電圧出力手段の出力電圧を低下させ、
上記第1の電圧出力手段の出力電圧が、上記第2の電圧源の電圧となることを特徴とする請求項1または3に記載の抵抗測定装置。 The second voltage source includes first differential output means and first voltage output means,
The first difference output means outputs a difference between the first voltage and the second voltage with a predetermined gain,
The first voltage output means increases the output voltage of the first voltage output means when the first voltage is higher than the second voltage based on the output voltage of the first differential output means. When the first voltage is lower than the second voltage, the output voltage of the first voltage output means is reduced,
4. The resistance measuring apparatus according to claim 1, wherein an output voltage of the first voltage output means is a voltage of the second voltage source.
上記第1の差分出力手段は、上記第1の電圧と上記第2の電圧との差分を所定のゲインで出力し、
上記第1の電圧出力手段は、上記第1の差分出力手段の出力電圧に基づいて、上記第1の電圧が上記第2の電圧より高い場合、当該第1の電圧出力手段の出力電圧を上昇させ、上記第1の電圧が上記第2の電圧より低い場合、当該第1の電圧出力手段の出力電圧を低下させ、
上記第1の電圧源の電圧から上記第1の電圧出力手段の出力電圧を差し引いた電圧が、上記第2の電圧源の電圧となることを特徴とする請求項2または4に記載の抵抗測定装置。 The second voltage source includes first differential output means and first voltage output means,
The first difference output means outputs a difference between the first voltage and the second voltage with a predetermined gain,
The first voltage output means increases the output voltage of the first voltage output means when the first voltage is higher than the second voltage based on the output voltage of the first differential output means. When the first voltage is lower than the second voltage, the output voltage of the first voltage output means is reduced,
5. The resistance measurement according to claim 2, wherein a voltage obtained by subtracting an output voltage of the first voltage output means from a voltage of the first voltage source becomes a voltage of the second voltage source. apparatus.
上記第3の抵抗の両端の電位差が所定値であるとき、上記第1の電圧源の電圧は平衡状態になることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の抵抗測定装置。 The first voltage source is a variable voltage source,
The resistance measuring apparatus according to claim 1, wherein when the potential difference between both ends of the third resistor is a predetermined value, the voltage of the first voltage source is in an equilibrium state. .
上記第2の差分出力手段は、上記第3の抵抗の両端の電位差を所定のゲインで出力し、
上記第2の電圧出力手段は、上記第3の電圧源の電圧と上記第2の差分出力手段の出力電圧とを入力とし、上記第3の電圧源の電圧が上記第2の差分出力手段の出力電圧より高い場合、当該第2の電圧出力手段の出力電圧を上昇させ、上記第3の電圧源の電圧が上記第2の差分出力手段の出力電圧より低い場合、当該第2の電圧出力手段の出力電圧を低下させ、
上記第2の電圧出力手段の出力電圧が、上記第1の電圧源の電圧となることを特徴とする請求項7に記載の抵抗測定装置。 The first voltage source includes a third voltage source, second differential output means, and second voltage output means,
The second difference output means outputs a potential difference between both ends of the third resistor with a predetermined gain,
The second voltage output means receives the voltage of the third voltage source and the output voltage of the second differential output means as inputs, and the voltage of the third voltage source is the output of the second differential output means. When the output voltage is higher than the output voltage, the output voltage of the second voltage output means is increased, and when the voltage of the third voltage source is lower than the output voltage of the second differential output means, the second voltage output means Reduce the output voltage of
8. The resistance measuring apparatus according to claim 7, wherein the output voltage of the second voltage output means is the voltage of the first voltage source.
上記第1の電源側から、上記第4の抵抗、上記測定対象および上記第3の抵抗の順、上記第4の抵抗、上記第3の抵抗および上記測定対象の順、上記測定対象、上記第3の抵抗および上記第4の抵抗の順、または、上記第3の抵抗、上記測定対象および上記第4の抵抗の順に接続されており、
上記第1の電圧源は、可変電圧源であり、
上記第4の抵抗の両端の電位差が所定値であるとき、上記第1の電圧源の電圧は平衡状態になり、
上記第4の抵抗は、上記第1〜第3の抵抗よりも抵抗値が低いことを特徴とする請求項7に記載の抵抗測定装置。 The second series circuit further includes a fourth resistor that is a fixed resistor,
From the first power supply side, the fourth resistance, the measurement target and the third resistance in this order, the fourth resistance, the third resistance and the measurement target in this order, the measurement target, the first 3 and the fourth resistor in this order, or the third resistor, the measurement object, and the fourth resistor in this order,
The first voltage source is a variable voltage source,
When the potential difference between both ends of the fourth resistor is a predetermined value, the voltage of the first voltage source is in an equilibrium state,
The resistance measurement apparatus according to claim 7, wherein the fourth resistor has a lower resistance value than the first to third resistors.
第1の電圧源と第2の電圧源と第1〜第4の抵抗とを備え、
上記第1の電圧源と上記第2の電圧源は可変電圧源であり、第1〜第4の抵抗は固定抵抗であり、
上記第1の抵抗と上記第2の抵抗と上記第2の電圧源とは、互いに直列接続されて第1の直列回路を構成し、
上記第3の抵抗と上記第4の抵抗と上記測定対象とは、互いに直列接続されて第2の直列回路を構成し、
上記第1の直列回路の一端と上記第2の直列回路の一端とは上記第1の電圧源に接続され、上記第1の直列回路の他端と上記第2の直列回路の他端とは接地され、
上記第1の直列回路では、上記第1の電圧源側から、上記第1の抵抗、上記第2の抵抗および上記第2の電圧源の順、または、上記第2の電圧源、上記第1の抵抗および上記第2の抵抗の順に接続されており、
上記第2の直列回路では、上記第1の電源側から、上記測定対象、上記第4の抵抗および上記第3の抵抗の順、または、上記第3の抵抗、上記第4の抵抗および上記測定対象の順に接続されており、
上記第1の抵抗と上記第2の抵抗との間の第1の電圧が、上記第3の抵抗と上記第4の抵抗との間の第2の電圧と等しく、上記第4の抵抗の両端の電位差が所定値であるとき、または、上記第1の抵抗と上記第2の抵抗との間の第1の電圧が、上記測定対象と上記第4の抵抗との間の第3の電圧と等しく、上記第4の抵抗の両端の電位差が所定値であるとき、上記第1の電圧源の電圧と上記第2の電圧源の電圧とが平衡状態になり、
上記第4の抵抗は、上記第1〜第3の抵抗よりも抵抗値が低いことを特徴とする抵抗測定装置。 A resistance measuring device for measuring a resistance value of a measurement object,
A first voltage source, a second voltage source, and first to fourth resistors;
The first voltage source and the second voltage source are variable voltage sources, the first to fourth resistors are fixed resistors,
The first resistor, the second resistor, and the second voltage source are connected in series to form a first series circuit,
The third resistor, the fourth resistor, and the measurement target are connected in series to form a second series circuit,
One end of the first series circuit and one end of the second series circuit are connected to the first voltage source, and the other end of the first series circuit and the other end of the second series circuit are Grounded,
In the first series circuit, in order from the first voltage source side, the first resistor, the second resistor, and the second voltage source, or the second voltage source, the first voltage source, And the second resistor in this order,
In the second series circuit, from the first power supply side, the measurement object, the fourth resistor and the third resistor in this order, or the third resistor, the fourth resistor and the measurement. Connected in the order of the target,
A first voltage between the first resistor and the second resistor is equal to a second voltage between the third resistor and the fourth resistor, and both ends of the fourth resistor. The first voltage between the first resistor and the second resistor is equal to the third voltage between the measurement object and the fourth resistor. Equally, when the potential difference between both ends of the fourth resistor is a predetermined value, the voltage of the first voltage source and the voltage of the second voltage source are in an equilibrium state,
The resistance measurement device according to claim 4, wherein the fourth resistor has a lower resistance value than the first to third resistors.
第1の電圧源と第2の電圧源と第1〜第4の抵抗とを備え、
上記第1の電圧源と上記第2の電圧源は可変電圧源であり、第1〜第4の抵抗は固定抵抗であり、
上記第1の抵抗と上記第2の抵抗と上記第2の電圧源とは、互いに直列接続されて第1の直列回路を構成し、
上記第3の抵抗と上記第4の抵抗と上記測定対象とは、互いに直列接続されて第2の直列回路を構成し、
上記第1の直列回路の一端と上記第2の直列回路の一端とは上記第1の電圧源に接続され、上記第1の直列回路の他端と上記第2の直列回路の他端とは接地され、
上記第1の直列回路では、上記第1の電圧源側から、上記第2の電圧源、上記第1の抵抗および上記第2の抵抗の順に接続されており、
上記第2の直列回路では、上記第1の電源側から、上記第4の抵抗、上記測定対象および上記第3の抵抗の順、または、上記第3の抵抗、上記測定対象および上記第4の抵抗の順に接続されており、
上記第1の抵抗と上記第2の抵抗との間の第1の電圧が、上記第3の抵抗と上記測定対象との間の第2の電圧と等しく、上記第4の抵抗の両端の電位差が所定値であるとき、または、上記第1の抵抗と上記第2の抵抗との間の第1の電圧が、上記測定対象と上記第4の抵抗との間の第3の電圧と等しく、上記第4の抵抗の両端の電位差が所定値であるとき、上記第1の電圧源の電圧と上記第2の電圧源の電圧とが平衡状態になり、
上記第4の抵抗は、上記第1〜第3の抵抗よりも抵抗値が低いことを特徴とする抵抗測定装置。 A resistance measuring device for measuring a resistance value of a measurement object,
A first voltage source, a second voltage source, and first to fourth resistors;
The first voltage source and the second voltage source are variable voltage sources, the first to fourth resistors are fixed resistors,
The first resistor, the second resistor, and the second voltage source are connected in series to form a first series circuit,
The third resistor, the fourth resistor, and the measurement target are connected in series to form a second series circuit,
One end of the first series circuit and one end of the second series circuit are connected to the first voltage source, and the other end of the first series circuit and the other end of the second series circuit are Grounded,
In the first series circuit, the second voltage source, the first resistor, and the second resistor are connected in this order from the first voltage source side,
In the second series circuit, from the first power supply side, the fourth resistor, the measurement target, and the third resistance are arranged in this order, or the third resistance, the measurement target, and the fourth resistance. Connected in the order of resistance,
The first voltage between the first resistor and the second resistor is equal to the second voltage between the third resistor and the measurement object, and the potential difference between both ends of the fourth resistor. Is a predetermined value, or the first voltage between the first resistor and the second resistor is equal to the third voltage between the measurement object and the fourth resistor, When the potential difference between both ends of the fourth resistor is a predetermined value, the voltage of the first voltage source and the voltage of the second voltage source are in an equilibrium state,
The resistance measurement device according to claim 4, wherein the fourth resistor has a lower resistance value than the first to third resistors.
上記第1の差分出力手段は、上記第4の抵抗の両端の電位差を所定のゲインで出力し、
上記第1の電圧出力手段は、上記第3の電圧源の電圧と上記第1の差分出力手段の出力電圧とを入力とし、上記第3の電圧源の電圧が上記第1の差分出力手段の出力電圧より高い場合、当該第1の電圧出力手段の出力電圧を上昇させ、上記第3の電圧源の電圧が上記第1の差分出力手段の出力電圧より低い場合、当該第1の電圧出力手段の出力電圧を低下させ、
上記第1の電圧出力手段の出力電圧が、上記第1の電圧源の電圧となることを特徴とする請求項10または11に記載の抵抗測定装置。 The first voltage source includes a third voltage source, first difference output means, and first voltage output means,
The first difference output means outputs a potential difference between both ends of the fourth resistor with a predetermined gain,
The first voltage output means receives the voltage of the third voltage source and the output voltage of the first differential output means, and the voltage of the third voltage source is the output of the first differential output means. When higher than the output voltage, the output voltage of the first voltage output means is increased, and when the voltage of the third voltage source is lower than the output voltage of the first differential output means, the first voltage output means Reduce the output voltage of
12. The resistance measuring apparatus according to claim 10, wherein an output voltage of the first voltage output means is a voltage of the first voltage source.
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