JP2015152382A - 測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電圧検出回路において作動用電圧の低い高速な計装アンプを使用しつつ、コンデンサの電気的特性値を高精度で測定する。【解決手段】副電源３は、互いのＧＮＤ端子に試験用直流電圧Ｖｄｃが供給された状態で、第１正電圧＋Ｖｐよりも絶対値が小さい第２正電圧＋Ｖｐｐを出力する第１電源回路３１、および第１負電圧−Ｖｎよりも絶対値が小さい第２負電圧−Ｖｎｎを出力する第２電源回路３２を有している。電圧検出部６は、基準端子６１ｃがグランド電位に規定された状態で第２正電圧＋Ｖｐｐおよび第２負電圧−Ｖｎｎで作動して、両端間電圧Ｖ１を検出して出力する計装アンプ６１と、入力抵抗６２ａ、帰還抵抗６２ｂ、および試験用直流電圧Ｖｄｃから算出される電圧値の補正電圧Ｖｃが非反転入力端子に入力されて、計装アンプ６１から出力される両端間電圧Ｖ１を反転増幅して両端間交流電圧Ｖ１ａｃを出力する演算増幅器６２とを有している【選択図】図１

Description

本発明は、交流信号に直流信号を重畳させた試験信号を測定対象としてのコンデンサに印加してその電気的特性値を測定する測定装置に関するものである。

この種の測定装置として、本願出願人は、下記特許文献１に開示されている測定装置（インピーダンス測定装置）を既に提案している。この測定装置は、交流電圧に直流電圧を重畳させた試験電圧を生成して測定対象に印加する信号源と、この試験電圧を印加しているときに測定対象に流れる電流を電圧に変換すると共にこの変換した電圧に基づいて測定対象に流れる電流に含まれている交流電流成分を検出する交流電流検出部と、測定対象の一端と他端との間に発生する電圧に含まれている交流電圧成分を検出する電圧検出部と、検出された交流電流成分および交流電圧成分に基づいて測定対象のインピーダンスを演算する演算部とを備えて、例えば、有極性のコンデンサなどのような他端に対して一端を所定の極性に維持すべき測定対象についての電気的特性値（例えばインピーダンス）を測定可能に構成されている。

特開２００７−１３２７７８号公報（第２−３頁、第１図）

ところで、上記の測定装置では、測定対象であるコンデンサの一端と他端との間に発生する電圧（以下、「両端間電圧」ともいう）には、電圧検出部で検出すべき交流電圧成分以外に直流電圧成分が重畳しているため、電圧検出部は、この直流電圧成分を除去し得る構成を採用する必要がある。この構成を採用した電圧検出部を有する測定装置の一例として、図２に示す測定装置９１を出願人は既に開発している。

この測定装置９１は、一例として、基準電位としてのグランド電位（グランドＧの電圧）を中心として電圧が一定の振幅で変化し、かつ周波数が一定の試験用交流電圧（例えば正弦波電圧）Ｖａｃに、グランド電位を基準として電圧値が規定された試験用直流電圧Ｖｄｃが重畳された試験電圧Ｖｔｓ（試験用交流電圧Ｖａｃと試験用直流電圧Ｖｄｃとの合成電圧）を生成して測定対象１００（具体的には、有極性のコンデンサ。以下、コンデンサ１００ともいう）の一方の端子に出力する電圧源４と、コンデンサ１００の他方の端子に接続されて、試験電圧Ｖｔｓが出力されているときにコンデンサ１００に流れる試験交流電流Ｉａｃを入力すると共に検出電圧Ｖｉに変換して出力する電流検出部５とを備えている。

また、測定装置９１は、試験電圧Ｖｔｓがコンデンサ１００に出力されているときにコンデンサ１００の両端間に発生している電圧（両端間電圧）Ｖ１を入力すると共にこの両端間電圧Ｖ１に含まれている交流電圧成分（試験交流電流Ｉａｃが流れることによってコンデンサ１００の両端間に発生する両端間交流電圧）Ｖ１ａｃを検出して出力する電圧検出部９６と、検出電圧Ｖｉおよび両端間交流電圧Ｖ１ａｃに基づいてコンデンサ１００の電気的特性値を算出する不図示の処理部とを備えている。

この場合、電流検出部５は、図２に示すように、例えば、不図示の主電源から出力される第１正電圧＋Ｖｐおよび第１負電圧−Ｖｎ（グランド電位を基準とするプラス・マイナス電圧（例えば、±１２Ｖ））で作動すると共に、非反転入力端子がグランド電位に規定され、かつ反転入力端子がコンデンサ１００の他方の端子に接続される演算増幅器５１を有する電流電圧変換回路を備えて構成されている。この構成により、電流検出部５に接続されるコンデンサ１００の他方の端子は等価的にグランド電位に規定される。このため、コンデンサ１００の両端間には、両端間交流電圧Ｖ１ａｃに試験用直流電圧Ｖｄｃが重畳された電圧が、両端間電圧Ｖ１として現れる。

電圧検出部９６は、第１正電圧＋Ｖｐおよび第１負電圧−Ｖｎで作動して、コンデンサ１００の両端間に発生している電圧Ｖ１を一対の入力端子６１ａ，６１ｂから入力して等倍で増幅して出力端子６１ｄから出力する計装アンプ（または計測アンプ）６１を備えている。また、電圧検出部９６は、第１正電圧＋Ｖｐおよび第１負電圧−Ｖｎで作動して、計装アンプ６１から出力される両端間電圧Ｖ１に含まれている直流電圧成分（本例では、試験用直流電圧Ｖｄｃ）を除去して、両端間電圧Ｖ１に含まれている交流電圧成分（本例では、両端間交流電圧Ｖ１ａｃ）を出力（検出）する演算増幅器６２を備えている。

この場合、計装アンプ６１の基準端子６１ｃは、グランド電位に規定されている。また、演算増幅器６２は、入力抵抗６２ａの抵抗値Ｒ１、帰還抵抗６２ｂの抵抗値Ｒ２および試験用直流電圧Ｖｄｃの電圧値から算出される電圧値（＝Ｖｄｃ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２））の補正電圧Ｖｃが非反転入力端子に入力されて、計装アンプ６１から出力される両端間電圧Ｖ１を、補正電圧Ｖｃの電圧値を基準として反転増幅して出力することにより、両端間電圧Ｖ１に含まれている試験用直流電圧Ｖｄｃを除去して、両端間交流電圧Ｖ１ａｃを出力する。この補正電圧Ｖｃの電圧値は、例えば、入力抵抗６２ａおよび帰還抵抗６２ｂが同一の抵抗値に規定されているときには、試験用直流電圧Ｖｄｃの１／２の電圧値（Ｖｄｃ／２）として算出される。したがって、処理部が、電流検出部５から出力される検出電圧Ｖｉと電圧検出部９６から出力される両端間交流電圧Ｖ１ａｃとに基づいてコンデンサ１００の電気的特性値を算出することが可能になっている。

しかしながら、この測定装置９１には、以下のような改善すべき課題が存在している。すなわち、試験電圧Ｖｔｓに含まれる試験用交流電圧Ｖａｃの周波数をより高い周波数に設定してコンデンサ１００を測定したいという要請がある。その一方、この測定装置９１のように、電圧検出部９６の計装アンプ６１を、他の演算増幅器５１，６２と同じように電圧値の絶対値が大きい第１正電圧＋Ｖｐおよび第１負電圧−Ｖｎで作動させる構成を採用しようとする場合、このような第１正電圧＋Ｖｐおよび第１負電圧−Ｖｎで作動する計装アンプには高速動作するものが少なく、また存在していたとしても入手するのが容易ではない。したがって、この測定装置９１には、電圧検出部９６の高速化を図ることが難しいという課題が存在している。

この課題を解消するため、電圧検出部９６の計装アンプ６１を、第１正電圧＋Ｖｐおよび第１負電圧−Ｖｎよりも絶対値の小さいプラス・マイナス電圧（例えば、グランド電位を基準とする＋５ボルトのプラス電圧、およびグランド電位を基準とする−５ボルトのマイナス電圧）で作動する高速動作が可能な計装アンプ（このような計装アンプは多数存在し、入手が容易である）に交換することも考えられる。

しかしながら、計装アンプ６１としてこのような絶対値の小さいプラス・マイナス電圧で動作する計装アンプ（作動用電圧が低い計装アンプ）を使用する場合には、以下の課題が生じる。つまり、この測定装置９１のように、この絶対値の小さいプラス・マイナス電圧を、第１正電圧＋Ｖｐおよび第１負電圧−Ｖｎと同様にしてグランド電位を基準とする電圧として生成して計装アンプ６１に供給する構成では、計装アンプ６１の電源電圧が低くなった分だけ、両端間交流電圧Ｖ１ａｃに対する計装アンプ６１のダイナミックレンジが狭くなり、計装アンプ６１に入力される電圧Ｖ１がこの電源電圧に達し易くなる。したがって、このような測定装置９１には、計装アンプ６１から出力される電圧Ｖ１の波形に歪みが生じるおそれが高まり、この結果、電圧検出部９６が両端間交流電圧Ｖ１ａｃを正確に出力（検出）できない状況に至る可能性が高くなって、コンデンサ１００の電気的特性値の測定精度が低下するおそれが高くなるという課題が生じる。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、電圧検出回路において作動用電圧の低い高速な計装アンプを使用しつつ、コンデンサの電気的特性値を高精度で測定し得る測定装置を提供することを主目的とする。

上記目的を達成すべく請求項１記載の測定装置は、基準電位を基準とする互いの電圧値の絶対値が等しい第１正電圧および第１負電圧で作動して、前記基準電位を中心として電圧値が変化する試験用交流電圧に前記基準電位を基準として電圧値が規定された試験用直流電圧を重畳させた試験電圧を測定対象のコンデンサに供給する電圧源と、前記試験電圧の供給によって前記測定対象に流れる試験交流電流を検出電圧に変換して出力する電流検出部と、前記第１正電圧および前記第１負電圧で作動して、前記試験電圧の供給時に前記測定対象の一方の端子と他方の端子との間に発生する両端間電圧を入力すると共に、当該測定対象に前記試験交流電流が流れることによって当該測定対象の当該一方の端子と当該他方の端子との間に発生する両端間交流電圧を検出して出力する電圧検出部と、前記電流検出部から出力される前記検出電圧および前記電圧検出部から出力される前記両端間交流電圧に基づいて、前記測定対象の電気的特性値を算出する処理部とを備えている測定装置であって、それぞれの基準端子が互いに接続されると共に当該基準端子に前記試験用直流電圧が供給されて、前記第１正電圧に基づいて当該第１正電圧の電圧値の絶対値よりも絶対値が小さい電圧値の第２正電圧を当該基準端子の電位を基準として生成して出力する第１電源回路、および前記第１負電圧に基づいて当該第１負電圧の電圧値の絶対値よりも絶対値が小さい電圧値の第２負電圧を当該基準端子の電位を基準として生成して出力する第２電源回路を有する副電源を備え、前記電圧検出部は、一方の入力端子が前記測定対象の前記一方の端子に接続されると共に他方の入力端子が当該測定対象の前記他方の端子に接続され、かつ基準端子が前記基準電位に規定された状態において前記第２正電圧および前記第２負電圧で作動して、前記両端間電圧を検出して出力する計装アンプと、反転入力端子に接続された入力抵抗の抵抗値、反転入力端子と出力端子との間に接続された帰還抵抗の抵抗値、および前記試験用直流電圧の電圧値から算出される電圧値の補正電圧が非反転入力端子に入力されて、前記計装アンプから出力される前記両端間電圧を、当該補正電圧を基準として反転増幅して出力することにより、前記両端間交流電圧を検出して出力する演算増幅器とを有している。

請求項１記載のスイッチ装置によれば、第１正電圧および第１負電圧よりも電圧値の絶対値がより小さい第２正電圧および第２負電圧で作動する高速な計装アンプを使用しつつ、この第２正電圧およびこの第２負電圧を試験用直流電圧を基準として生成して計装アンプに供給することにより、計装アンプが、試験用直流電圧の電圧値に追従して電圧値が変化する第２正電圧および第２負電圧を作動用電圧として、両端間交流電圧に対するダイナミックレンジを十分に確保しつつ高速に正常動作して、両端間交流電圧の波形を歪ませることなく正常に演算増幅器に出力することができる。これにより、この測定装置によれば、より高い周波数の試験用交流電圧を試験用直流電圧に重畳させた試験電圧を使用して、測定対象の電気的特性値を高精度で測定することができる。

電圧検出部６を備えた測定装置１の構成を示す構成図である。 電圧検出部９６を備えた測定装置９１の構成を示す構成図である。

以下、測定装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

最初に、測定装置の一例としての図１に示す測定装置１の構成について説明する。測定装置１は、主電源２、副電源３、電圧源４、電流検出部５、電圧検出部６、処理部７および出力部８を備え、測定対象としてのコンデンサ（有極性のコンデンサ）１００の電気的特性値（インピーダンスＺや容量値Ｃ。本例では一例としてインピーダンスＺ）を測定可能に構成されている。

主電源２は、基準電位（本例では一例として、グランドＧの電圧（グランド電位））を基準とした互いの電圧値についての絶対値が等しい第１正電圧＋Ｖｐおよび第１負電圧−Ｖｎを出力する。本例では一例として、主電源２は、第１正電圧＋Ｖｐおよび第１負電圧−Ｖｎとして±１２Ｖを出力するが、これに限定されるものではなく、±１５Ｖなどを出力する構成であってもよい。なお、測定装置１内に主電源２を配設する構成に代えて、測定装置１の外部に配設された電源から測定装置１に第１正電圧＋Ｖｐおよび第１負電圧−Ｖｎを供給する構成を採用することもできる。

副電源３は、入力端子（「ＩＮ」で示される端子）に入力される第１正電圧＋Ｖｐに基づいて、基準端子（「ＧＮＤ」で示される端子。以下、ＧＮＤ端子ともいう）の電位を基準とする第２正電圧＋Ｖｐｐを生成して出力端子（「ＯＵＴ」で示される端子）から出力する第１電源回路（本例では一例として３端子レギュレータ）３１と、入力端子（「ＩＮ」で示される端子）に入力される第１負電圧−Ｖｎに基づいて、ＧＮＤ端子の電位を基準とする第２負電圧−Ｖｎｎを生成して出力端子（「ＯＵＴ」で示される端子）から出力する第２電源回路（本例では一例として３端子レギュレータ）３２とを有している。また、副電源３は、電圧源４の後述する直流電源４２から出力される試験用直流電圧Ｖｄｃを入力すると共に第１正電圧＋Ｖｐおよび第１負電圧−Ｖｎで作動して、互いに接続された第１電源回路３１および第２電源回路３２の各ＧＮＤ端子にこの試験用直流電圧Ｖｄｃを低インピーダンス状態で供給するバッファ回路３３を備えている。

この場合、第２正電圧＋Ｖｐｐは、第１正電圧＋Ｖｐの電圧値の絶対値よりも絶対値の小さい正の電圧値（本例では一例として、試験用直流電圧Ｖｄｃの電圧値に対して５Ｖ高い電圧値）に規定され、また第２負電圧−Ｖｎｎは、第１負電圧−Ｖｎの電圧値の絶対値よりも絶対値（第２正電圧＋Ｖｐｐの電圧値の絶対値と同じ）の小さい負の電圧値（本例では一例として、試験用直流電圧Ｖｄｃの電圧値に対して５Ｖ低い電圧値）に規定されている。なお、電圧源４の直流電源４２が試験用直流電圧Ｖｄｃを十分に低いインピーダンスで出力し得る構成のときには、バッファ回路３３の配設を省略することもできる。

この構成により、副電源３は、第１正電圧＋Ｖｐおよび第１負電圧−Ｖｎに基づいて、試験用直流電圧Ｖｄｃの電圧値を基準とする第２正電圧＋Ｖｐｐおよび第２負電圧−Ｖｎｎを生成して出力する。例えば、第１電源回路３１および第２電源回路３２を３端子レギュレータで構成した場合、近年の３端子レギュレータは内部の電圧降下が１ボルト未満であっても規定の電圧値の電圧を出力することが可能である。このため、第１正電圧＋Ｖｐおよび第１負電圧−Ｖｎが±１２Ｖのときに、試験用直流電圧Ｖｄｃが約＋７Ｖ〜−７Ｖの範囲内であれば、第１電源回路３１および第２電源回路３２は、試験用直流電圧Ｖｄｃの電圧値を基準とする第２正電圧＋Ｖｐｐおよび第２負電圧−Ｖｎｎ（電圧検出部６の後述する計装アンプ６１の作動用電圧。±５Ｖ）を出力することが可能になっている。

このようにして副電源３から出力される第２正電圧＋Ｖｐｐおよび第２負電圧−Ｖｎｎは、試験用直流電圧Ｖｄｃを基準とする電圧のため、試験用直流電圧Ｖｄｃの電圧値が変化したときには、試験用直流電圧Ｖｄｃとの間の電位差を一定（本例では５Ｖ）に維持した状態で、試験用直流電圧Ｖｄｃの電圧値の変化分だけ、グランド電位を基準とした電圧値が変化する。

例えば、副電源３は、試験用直流電圧Ｖｄｃが＋２Ｖのときには、＋２Ｖを基準とする第２正電圧＋Ｖｐｐ（＋５Ｖ）、すなわち＋７Ｖ（＝２＋５）を第２正電圧＋Ｖｐｐとして生成して出力し、また、＋２Ｖを基準とする第２負電圧−Ｖｎｎ（−５Ｖ）、すなわち−３Ｖ（＝２−５）を第２負電圧−Ｖｎｎとして生成して出力する。また、副電源３は、試験用直流電圧Ｖｄｃが＋４Ｖのときには、＋４Ｖを基準とする第２正電圧＋Ｖｐｐ（＋５Ｖ）、すなわち＋９Ｖ（＝４＋５）を第２正電圧＋Ｖｐｐとして生成して出力し、また、＋４Ｖを基準とする第２負電圧−Ｖｎｎ（−５Ｖ）、すなわち−１Ｖ（＝４−５）を第２負電圧−Ｖｎｎとして生成して出力する

電圧源４は、一例として、試験用交流電圧Ｖａｃを出力する交流電源４１、試験用直流電圧Ｖｄｃを出力する直流電源４２、および電圧合成回路４３を備え、試験用交流電圧Ｖａｃに試験用直流電圧Ｖｄｃが重畳された試験電圧Ｖｔｓを生成して出力する。

この電圧源４では、交流電源４１は、基準電位（グランド電位）を中心として電圧値が所定の振幅で変化し、かつ所定の周波数の試験用交流電圧Ｖａｃ（例えば、所定の周波数の正弦波電圧）を生成して電圧合成回路４３に出力する。直流電源４２は、基準電位（グランド電位）を基準として電圧値が規定された試験用直流電圧Ｖｄｃを生成して電圧合成回路４３に出力する。本例では、直流電源４２は、生成する試験用直流電圧Ｖｄｃの電圧値を変更可能に構成されている。なお、本例では、交流電源４１は、所定の振幅（一例として０．５Ｖの振幅）で試験用交流電圧Ｖａｃを生成して出力するが、交流電源４１についても直流電源４２と同様にして、生成する試験用交流電圧Ｖａｃの振幅を変更可能に構成することもできる。

電圧合成回路４３は、例えば、第１正電圧＋Ｖｐおよび第１負電圧−Ｖｎで作動する不図示の演算増幅器を用いて構成されて、試験用交流電圧Ｖａｃと試験用直流電圧Ｖｄｃとを合成して（試験用交流電圧Ｖａｃに試験用直流電圧Ｖｄｃを重畳させて）試験電圧Ｖｔｓを生成し、生成した試験電圧Ｖｔｓ（＝Ｖａｃ＋Ｖｄｃ）を、演算増幅器の不図示の出力端子に直列に接続された出力抵抗４４、および不図示のプローブを介してコンデンサ１００の一方の端子に出力する。

電流検出部５は、一例として、演算増幅器５１を用いた電流電圧変換回路で構成されている。具体的には、演算増幅器５１は、非反転入力端子がグランド電位に規定され、反転入力端子が不図示のプローブを介してコンデンサ１００の他方の端子に接続され、かつ反転入力端子と出力端子との間に帰還抵抗５２が接続されている。

この構成により、電流検出部５は、コンデンサ１００の他方の端子をグランド電位に規定すると共に、試験電圧Ｖｔｓの供給時にコンデンサ１００に流れる電流（試験用交流電圧Ｖａｃの印加に起因して流れる試験交流電流Ｉａｃ）を帰還抵抗５２で検出電圧Ｖｉに変換して出力する。なお、このようにしてコンデンサ１００の他方の端子が電流検出部５によってグランド電位に規定されるため、コンデンサ１００の両端間には、両端間交流電圧Ｖ１ａｃに試験用直流電圧Ｖｄｃが重畳された電圧が両端間電圧Ｖ１として現れる。

電圧検出部６は、一例として、計装アンプ６１および演算増幅器６２を備えている。計装アンプ６１は、一例として、一方の入力端子６１ａがコンデンサ１００の一方の端子に接続されると共に他方の入力端子６１ｂがコンデンサ１００の他方の端子に接続され、かつ基準端子６１ｃがグランド電位に規定されて、第２正電圧＋Ｖｐｐおよび第２負電圧−Ｖｎｎで作動することにより、両端間電圧Ｖ１を入力して出力端子６１ｄから出力する。なお、図１では、１つの演算増幅器で計装アンプ６１を構成した例を示しているが、計装アンプ６１は、この構成に限定されるものではなく、例えば、マッチングのとれた差動アンプ（１つの演算増幅器）と、この差動アンプの前段に配設されて両端間電圧Ｖ１を入力する２つの入力アンプ（２つの演算増幅器）の３つのアンプ（演算増幅器）を備えた構成など、種々の構成を採用することができる。

演算増幅器６２は、一例として、反転入力端子に入力抵抗６２ａが接続され、反転入力端子と出力端子との間に帰還抵抗６２ｂが接続され、かつ非反転入力端子に補正電圧Ｖｃが入力されている。この場合、補正電圧Ｖｃの電圧値は、入力抵抗６２ａの抵抗値Ｒ１、帰還抵抗６２ｂの抵抗値Ｒ２、および試験用直流電圧Ｖｄｃの電圧値から算出される電圧値（＝Ｖｄｃ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２））に規定されている。本例では一例として、抵抗値Ｒ１，Ｒ２が同一に規定されているため、補正電圧Ｖｃの電圧値は、試験用直流電圧Ｖｄｃの電圧値の１／２の電圧値（Ｖｄｃ／２）に規定されている。この演算増幅器６２は、第１正電圧＋Ｖｐおよび第１負電圧−Ｖｎで作動して、計装アンプ６１から出力される両端間電圧Ｖ１を、補正電圧Ｖｃの電圧値を基準として反転増幅して出力することにより、両端間電圧Ｖ１から両端間交流電圧Ｖ１ａｃを検出（抽出）して出力する。

処理部７は、一例として、検出電圧Ｖｉをデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、両端間交流電圧Ｖ１ａｃをデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、およびこれら２つのデジタル信号に基づいてコンデンサ１０のインピーダンスＺを算出するコンピュータを備えている。出力部８は、一例としてＬＣＤなどの表示装置で構成されて、処理部７で算出されたインピーダンスＺを画面上に表示する。

次に、測定装置１の動作について説明する。

この測定装置１では、電圧源４が、設定された一定の振幅（本例では一例として、０．５Ｖ）で、かつ一定の周波数の試験用交流電圧Ｖａｃに、グランド電位を基準として設定された電圧値の試験用直流電圧Ｖｄｃを重畳させた試験電圧Ｖｔｓを生成してコンデンサ１００の一方の端子に出力する。

これにより、他方の端子が電流検出部５によってグランド電位に規定されているコンデンサ１００は、試験電圧Ｖｔｓに含まれている試験用直流電圧Ｖｄｃで充電され、この状態においてコンデンサ１００には、試験電圧Ｖｔｓに含まれている試験用交流電圧Ｖａｃに起因した試験交流電流Ｉａｃが流れる。電流検出部５は、この試験交流電流Ｉａｃを入力すると共に検出電圧Ｖｉに変換して出力する。

この場合、コンデンサ１００の両端間には、試験交流電流Ｉａｃが流れることによってコンデンサ１００に発生する両端間交流電圧Ｖ１ａｃに試験用直流電圧Ｖｄｃが重畳されてなる電圧が両端間電圧Ｖ１として現れる。電圧検出部６では、計装アンプ６１が、この両端間電圧Ｖ１を入力すると共に、両端間電圧Ｖ１に含まれている雑音を除去して、ほぼ両端間電圧Ｖ１のみを出力する。

また、両端間電圧Ｖ１には、試験用直流電圧Ｖｄｃが含まれているが、計装アンプ６１は、試験用直流電圧Ｖｄｃを基準として生成された第２正電圧＋Ｖｐｐおよび第２負電圧−Ｖｎｎで作動する構成のため、上記したように試験用直流電圧Ｖｄｃの電圧値が約＋７Ｖ〜−７Ｖの範囲内であれば、第１電源回路３１および第２電源回路３２は、試験用直流電圧Ｖｄｃを基準とする第２正電圧＋Ｖｐｐおよび第２負電圧−Ｖｎｎ（計装アンプ６１用の±５Ｖ）を正常に出力する。したがって、計装アンプ６１は、試験用直流電圧Ｖｄｃの電圧値が約＋７Ｖ〜−７Ｖの範囲内であれば、±５Ｖの範囲内の両端間交流電圧Ｖ１ａｃに対するダイナミックレンジを確実に確保しつつ高速に正常動作して、この両端間交流電圧Ｖ１ａｃの波形を歪ませることなく正常に出力する。

また、電圧検出部６では、演算増幅器６２が、計装アンプ６１から出力される両端間電圧Ｖ１から両端間交流電圧Ｖ１ａｃを検出（抽出）して出力する。

処理部７は、検出電圧Ｖｉおよび両端間交流電圧Ｖ１ａｃを入力すると共に、検出電圧Ｖｉおよび両端間交流電圧Ｖ１ａｃに基づいてコンデンサ１０のインピーダンスＺを算出し、算出したインピーダンスＺを出力部８に出力する。出力部８は、一例として表示装置で構成されているため、入力したインピーダンスＺを画面上に表示する。

このように、この測定装置１では、副電源３が、第１正電圧＋Ｖｐに基づいて第１正電圧＋Ｖｐの電圧値の絶対値よりも絶対値が小さい電圧値の第２正電圧＋ＶｐｐをＧＮＤ端子の電位（試験用直流電圧Ｖｄｃ）を基準として生成し、かつ第１負電圧−Ｖｎに基づいて第１負電圧−Ｖｎの電圧値の絶対値よりも絶対値が小さい電圧値の第２負電圧−ＶｎｎをＧＮＤ端子の電位（試験用直流電圧Ｖｄｃ）を基準として生成して、この第２正電圧＋Ｖｐｐおよび第２負電圧−Ｖｎｎを電圧検出部６の計装アンプ６１に供給する。また、計装アンプ６１が、第２正電圧＋Ｖｐｐおよび第２負電圧−Ｖｎｎで作動して、両端間電圧Ｖ１に含まれている雑音を除去して、ほぼ両端間電圧Ｖ１のみを出力する。

したがって、この測定装置１によれば、第１正電圧＋Ｖｐおよび第１負電圧−Ｖｎよりも電圧値の絶対値がより小さい第２正電圧＋Ｖｐｐおよび第２負電圧−Ｖｎｎで作動する高速な計装アンプを計装アンプ６１として使用しつつ、この第２正電圧＋Ｖｐｐおよびこの第２負電圧−Ｖｎｎを試験用直流電圧Ｖｄｃを基準として生成して計装アンプ６１に供給することにより、試験用直流電圧Ｖｄｃの電圧値が約＋７Ｖ〜−７Ｖの範囲内である限り、計装アンプ６１が、試験用直流電圧Ｖｄｃの電圧値に追従して電圧値が変化する第２正電圧＋Ｖｐｐおよび第２負電圧−Ｖｎｎを作動用電圧として、±５Ｖの範囲内の両端間交流電圧Ｖ１ａｃに対するダイナミックレンジを確実に確保しつつ高速に正常動作して、両端間交流電圧Ｖ１ａｃの波形を歪ませることなく正常に演算増幅器６２に出力することができる。これにより、この測定装置１によれば、より高い周波数の試験用交流電圧Ｖａｃを試験用直流電圧Ｖｄｃに重畳させた試験電圧Ｖｔｓを使用して、コンデンサ１００のインピーダンスＺを高精度で測定することができる。

なお、上記の測定装置１では、処理部７が、検出電圧Ｖｉおよび両端間交流電圧Ｖ１ａｃに基づいてコンデンサ１０の電気的特性値としてインピーダンスＺを算出しているが、コンデンサ１０の容量値Ｃを算出してもよいのは勿論である。

１ 測定装置
３ 副電源
４ 電圧源
５ 電流検出部
６ 電圧検出部
７ 処理部
３１ 第１電源回路
３２ 第２電源回路
５１ 演算増幅器
５２ 帰還抵抗
６１ 計装アンプ
６２ 演算増幅器
Ｃ コンデンサ
Ｇ グランド電位
Ｉａｃ 試験交流電流
Ｖ１ 両端間電圧
Ｖ１ａｃ 両端間交流電圧
Ｖａｃ 試験用交流電圧
Ｖｄｃ 試験用直流電圧
Ｖｉ 検出電圧
＋Ｖｐ 第１正電圧
＋Ｖｐｐ 第２正電圧
−Ｖｎ 第１負電圧
−Ｖｎｎ 第２負電圧
Ｖｔｓ 試験電圧
Ｚ インピーダンス

Claims (1)

1. 基準電位を基準とする互いの電圧値の絶対値が等しい第１正電圧および第１負電圧で作動して、前記基準電位を中心として電圧値が変化する試験用交流電圧に前記基準電位を基準として電圧値が規定された試験用直流電圧を重畳させた試験電圧を測定対象のコンデンサに供給する電圧源と、
   前記試験電圧の供給によって前記測定対象に流れる試験交流電流を検出電圧に変換して出力する電流検出部と、
   前記第１正電圧および前記第１負電圧で作動して、前記試験電圧の供給時に前記測定対象の一方の端子と他方の端子との間に発生する両端間電圧を入力すると共に、当該測定対象に前記試験交流電流が流れることによって当該測定対象の当該一方の端子と当該他方の端子との間に発生する両端間交流電圧を検出して出力する電圧検出部と、
   前記電流検出部から出力される前記検出電圧および前記電圧検出部から出力される前記両端間交流電圧に基づいて、前記測定対象の電気的特性値を算出する処理部とを備えている測定装置であって、
   それぞれの基準端子が互いに接続されると共に当該基準端子に前記試験用直流電圧が供給されて、前記第１正電圧に基づいて当該第１正電圧の電圧値の絶対値よりも絶対値が小さい電圧値の第２正電圧を当該基準端子の電位を基準として生成して出力する第１電源回路、および前記第１負電圧に基づいて当該第１負電圧の電圧値の絶対値よりも絶対値が小さい電圧値の第２負電圧を当該基準端子の電位を基準として生成して出力する第２電源回路を有する副電源を備え、
   前記電圧検出部は、
   一方の入力端子が前記測定対象の前記一方の端子に接続されると共に他方の入力端子が当該測定対象の前記他方の端子に接続され、かつ基準端子が前記基準電位に規定された状態において前記第２正電圧および前記第２負電圧で作動して、前記両端間電圧を検出して出力する計装アンプと、
   反転入力端子に接続された入力抵抗の抵抗値、反転入力端子と出力端子との間に接続された帰還抵抗の抵抗値、および前記試験用直流電圧の電圧値から算出される電圧値の補正電圧が非反転入力端子に入力されて、前記計装アンプから出力される前記両端間電圧を、当該補正電圧を基準として反転増幅して出力することにより、前記両端間交流電圧を検出して出力する演算増幅器とを有している測定装置。

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