JP2020085714A - Integration type current voltage conversion circuit, current measurement device and resistance measurement device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、積分型の電流電圧変換回路、この電流電圧変換回路を有する電流測定装置、およびこの電流測定装置を有する抵抗測定装置に関するものである。 The present invention relates to an integral type current-voltage conversion circuit, a current measuring device having this current-voltage converting circuit, and a resistance measuring device having this current-measuring device.
この種の積分型の電流電圧変換回路の基本的な回路構成は、下記の特許文献1において、従来例としての電気測定装置を構成するものとして開示されている。この電気測定装置は電流測定装置に適用されたものであって、図4に示すように、電流測定装置51は、被測定抵抗体Rxに印加するための所定の測定電圧V1(電流測定装置51における基準電位としてのグランドGの電位を基準とする直流定電圧)を出力する直流電圧源52と、直流電圧源52から出力される測定電圧V1の被測定抵抗体Rxへの印加のオン・オフを行うためのスイッチ53と、測定電圧V1の印加時に被測定抵抗体Rxに流れる電流Iを電圧(検出電圧)Voに変換して出力する積分型の電流電圧変換回路54とを備えている。電流電圧変換回路54は、反転入力端子と出力端子との間に積分用コンデンサ54bが接続されると共に、非反転入力端子がグランドGに接続されて反転増幅型の積分器として構成された演算増幅器54aを備えている。また、この演算増幅器54aの反転入力端子はスイッチ53を介して被測定抵抗体Rxに接続されている。また、電流電圧変換回路54は、抵抗とスイッチの直列回路で構成されて積分用コンデンサ54bに並列に接続された放電回路54cを備えている。
The basic circuit configuration of this type of integration-type current-voltage conversion circuit is disclosed in
この電流測定装置51では、上記の電流Iの測定に際して、まず、スイッチ53がオフ状態に移行させられている状態において、放電回路54cが動作させられる(放電回路54cのスイッチがオン状態に移行させられる)。これにより、放電回路54cが、積分用コンデンサ54bを短絡(本例では、放電回路54c内の抵抗を介して短絡)することで、前回の測定において充電された積分用コンデンサ54bを放電させて、積分用コンデンサ54bの充電電圧Vcをゼロボルトに戻す。この場合、図5に示すように、電流電圧変換回路54から出力される電圧Voもゼロボルトに戻される。
In the
次いで、図5に示すように、放電回路54cの動作が停止され(放電回路54cのスイッチがオフ状態に移行させられ)、続いて、スイッチ53が、オフ状態からオン状態に移行させられて、予め規定された一定時間である積分期間Ti(後述する1回目のサンプリング時間t1から2回目のサンプリング時間t2までの経過時間Taよりも若干長い期間)だけオン状態に維持された後に、オフ状態に戻される。同図では、放電回路54cの動作の停止後、若干時間を空けてスイッチ53をオフ状態からオン状態へ移行させ、またスイッチ53のオフ状態への移行と同時に放電回路54cを動作させているが、放電回路54cの動作の停止と同時にスイッチ53をオフ状態からオン状態へ移行させたり、スイッチ53のオフ状態への移行から遅れて放電回路54cを動作させたりしてもよい。
Next, as shown in FIG. 5, the operation of the
被測定抵抗体Rxの電流電圧変換回路54側の端部は演算増幅器54aの一対の入力端子(反転入力端子および非反転入力端子)を介して仮想的にグランドGに接続されていることから、積分期間Ti中は、測定電圧V1の被測定抵抗体Rxへの印加が継続される。これにより、積分期間Tiでは、図4に示すように、直流電圧源52から、オン状態のスイッチ53および電流電圧変換回路54の積分用コンデンサ54bを経由して、電流電圧変換回路54の演算増幅器54aにおける出力端子に至る経路(一点鎖線で示す経路)に電流Iが流れる。積分用コンデンサ54bは、この電流Iによって継続して充電されて、その充電電圧Vcはその電圧値が時間に比例して増加する。
Since the end of the measured resistor Rx on the side of the current-
この場合、積分用コンデンサ54bにおける演算増幅器54aの反転入力端子に接続されている端部(一端部)はグランドGに仮想的に接続されていることから、積分用コンデンサ54bの他端部が接続されている演算増幅器54aの出力端子からは、絶対値が充電電圧Vcと同じで負極性の電圧(負電圧)が電圧Voとして出力される。したがって、電圧Voは、図5に示すように、積分期間Ti中、その電圧値は時間に比例して低下する。
In this case, since the end (one end) of the integrating
この場合、積分用コンデンサ54bの容量値を符号Cで表し、電流Iの電流値については電流Iと同じ符号Iで表すものとすると、上記の経過時間Taでの電圧Voの変化分Va(1回目のサンプリング時間t1での電圧Voの電圧値と2回目のサンプリング時間t2での電圧Voの電圧値との差分電圧値)は、下記の式で表される。
Va=−(I×Ta/C)
これにより、電流Iの電流値Iは、I=|Va|×C/Taにより算出される。
In this case, assuming that the capacitance value of the integrating
Va=-(I*Ta/C)
Accordingly, the current value I of the current I is calculated by I=|Va|×C/Ta.
また、電流測定装置51では、変化分Vaの測定が完了した後に、スイッチ53がオフ状態に移行させられると共に、放電回路54cが動作させられる。これにより、充電された積分用コンデンサ54bが放電させられて、充電電圧Vcがゼロボルトに戻されることから、電圧Voはゼロボルトに戻る。
In addition, in the
なお、電流Iを電流電圧変換回路54で積分して電圧Voに変換する動作により、電流Iに含まれるノイズ成分の電圧Voへの影響を低減でき、この低減の度合いは上記の経過時間Taを長くすればするほど大きくできるが、経過時間Taを長くすると、電流Iの測定時間(測定完了までに要する時間)が長くなる。このため、経過時間Taは、ノイズの低減の度合いと測定時間との兼ね合いで決まる一定の時間に予め規定されている。また、これに伴い、積分期間Tiもまた、経過時間Taよりも若干長い一定の時間に予め規定されている。
By the operation of integrating the current I in the current-
ところで、このように経過時間Taを一定の時間、その結果として積分期間Tiも一定の時間とする構成の電流電圧変換回路54では、積分用コンデンサ54bが1つの構成(測定レンジが1つの構成)の場合に、積分期間Tiでの充電電圧Vcの最大値は、電流Iの電流値Iが大きくなるに従い大きくなる。また、負電圧としての電圧Voは、その最大絶対電圧値が電流Iの電流値Iが大きくなるに従い大きくなる。この場合、電圧Voの最大絶対電圧値は、演算増幅器54aの動作電圧の電圧値で制限される。
By the way, in the current-
このため、より大きな電流値Iの電流Iを測定するためには、一例として図6に示すように、積分用コンデンサ54bとしてのコンデンサ54b1に直列にスイッチ54d1を接続してこの直列回路を演算増幅器54aの反転入力端子と出力端子との間に接続すると共に、このコンデンサ54b1よりも大きな容量値であって、容量値が順次大きくなるコンデンサ54b2,・・・,コンデンサ54bn(nは2以上の整数。コンデンサ54b1も含めて、特に区別しないときにはコンデンサ54bともいう)を同じく直列にスイッチ54d2,・・・,スイッチ54dn(スイッチ54d1も含めて、特に区別しないときにはスイッチ54dともいう)をそれぞれ接続してこれらの各直列回路を演算増幅器54aの反転入力端子と出力端子との間に接続する構成とする。そして、コンデンサ54b1,54b2,・・・,54bnのうちの電流Iの電流値Iに対応したコンデンサ54bを選択すると共に、この選択したコンデンサ54dに直列に接続されたスイッチ54dをオンにすることで、この選択したコンデンサ54dを積分用コンデンサとして演算増幅器54aの反転入力端子と出力端子との間に接続する。
Therefore, in order to measure the current I of a larger current value I, as shown in FIG. 6 as an example, the switch 54d 1 is connected in series to the
この構成を採用することで、積分期間Tiでの充電電圧Vc(つまり、電圧Vo)の最大電圧値を演算増幅器54aの動作電圧の電圧値未満に抑えることができ、より大きな電流値Iの電流Iを電圧Voに変換することが可能となる。
By adopting this configuration, the maximum voltage value of the charging voltage Vc (that is, the voltage Vo) during the integration period Ti can be suppressed to be less than the voltage value of the operating voltage of the
具体的な一例として、図4に示す電流電圧変換回路54では、±3.3V(正電圧Vcc=3.3V、負電圧Vee=−3.3V)の動作電圧の供給を受けて演算増幅器54aが動作し、かつ積分期間Tiが例えば2.2ms(経過時間Ta=2msよりも若干長い時間)に規定されている構成において、容量値が1.0μFのコンデンサ54bが積分用コンデンサとして接続されている。この構成の電流電圧変換回路54では、電流値Iが1mAのときの電圧Voの最大絶対電圧値は2.2Vであって、上記の動作電圧の範囲内であることから、経過時間Taでの電圧Voの変化分Vaに基づいて、1mAまでの電流値Iを測定することが可能となっている(第1レンジ。図7参照)
As a specific example, in the current-
しかしながら、測定する電流値Iを5mAに上げようとすると、1μFのコンデンサ54bを積分用コンデンサとする構成では、電流値Iが5mAのときの電圧Voの最大絶対電圧値が11Vとなって、上記の動作電圧の範囲を超える。そこで、図6に示す構成のように、1.0μFのコンデンサ54bをコンデンサ54b1としてスイッチ54d1を直列に接続してこの直列回路を演算増幅器54aの反転入力端子と出力端子との間に接続すると共に、このコンデンサ54b1よりも大きな4.7μFのコンデンサをコンデンサ54b2としてスイッチ54d2を直列に接続してこの直列回路を演算増幅器54aの反転入力端子と出力端子との間に接続する。この構成の電流電圧変換回路54では、1mAまでの電流Iについてはスイッチ54d1だけをオン状態にすることでコンデンサ54b1を積分用コンデンサとして使用し、1mAを超え5mAまでの電流Iについてはスイッチ54d2だけをオン状態にすることでコンデンサ54b2を積分用コンデンサとして使用する。この場合、電流値Iが5mAのときの電圧Voの最大絶対電圧値は2.3Vとなって、上記の動作電圧の範囲内であることから、5mAまでの電流値Iを測定することが可能となる(第2レンジ。図7参照)。
However, if the current value I to be measured is increased to 5 mA, the maximum absolute voltage value of the voltage Vo when the current value I is 5 mA becomes 11 V in the configuration in which the 1
さらに、コンデンサ54b2よりも大きな10μFのコンデンサをコンデンサ54b3としてスイッチ54d3を直列に接続してこの直列回路を演算増幅器54aの反転入力端子と出力端子との間に接続する。この構成の電流電圧変換回路54では、1mAまでの電流Iについてはスイッチ54d1だけをオン状態にすることでコンデンサ54b1を積分用コンデンサとして使用し、1mAを超え5mAまでの電流Iについてはスイッチ54d2だけをオン状態にすることでコンデンサ54b2を積分用コンデンサとして使用し、5mAを超え10mAまでの電流Iについてはスイッチ54d3だけをオン状態にすることでコンデンサ54b3を積分用コンデンサとして使用する。この場合、電流値Iが10mAのときの電圧Voの最大絶対電圧値は2.2Vとなって、上記の動作電圧の範囲内であることから、10mAまでの電流値Iを測定することが可能となる(第3レンジ。図7参照)。
Furthermore, a 10 μF capacitor larger than the
ところが、この電流電圧変換回路54では、積分用コンデンサとして所定の条件を満たしたコンデンサ(例えば、充電電圧Vcをゼロボルトに戻す(リセットする)必要があることから、誘電吸収特性が優れているという条件を満たしたコンデンサ。例えば、テフロン(登録商標)系のコンデンサ、ポリスチレン系のコンデンサ、ポリプロピレン系のコンデンサなど)を使用する必要があるが、この種のコンデンサには大きな容量値のものが少ないことから、さらに大きな電流値Iの電流Iを電圧Voに変換しようとしても、演算増幅器54aの動作電圧に制限されて、変換ができないという解決すべき課題が存在している。例えば、図7に示すように、50mAまでの電流値Iを測定する第4レンジを測定レンジに追加しようとしたとしても、上記の条件を満たすコンデンサの容量値が最大で22μF程度であったときには、このコンデンサを積分用コンデンサに使用したときの電流値Iが50mAでの電圧Voの最大絶対電圧値は5.0Vとなって上記の動作電圧の範囲を超えるため、50mAの電流値Iを電圧Voに変換することができない。
However, in the current-
この場合、コンデンサを複数個、並列接続して積分用コンデンサとする構成も採用し得るが、基板上での実装面積の増加を考慮すると、並列接続する個数に限界があるため、電圧Voに変換し得る電流値Iを若干増やすことができるものの、上記の課題を十分に解決することは難しい。 In this case, it is possible to adopt a configuration in which a plurality of capacitors are connected in parallel to form an integrating capacitor. However, considering the increase in the mounting area on the board, the number of capacitors connected in parallel is limited, so the voltage Vo is converted. Although the possible current value I can be slightly increased, it is difficult to sufficiently solve the above problems.
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、積分用コンデンサの容量値に上限がある状況下においても、大きな電流値の電流を予め規定された経過時間での積分動作によって電圧に変換し得る積分型の電流電圧変換回路を提供することを主目的とする。また、この電流電圧変換回路を有する電流測定装置、およびこの電流測定装置を有する抵抗測定装置を提供することを他の主目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and converts a current having a large current value into a voltage by an integration operation in a predetermined elapsed time even in a situation where the capacitance value of the integrating capacitor has an upper limit. The main object of the present invention is to provide an integration-type current-voltage conversion circuit that can be used. Another main object is to provide a current measuring device having this current-voltage converting circuit and a resistance measuring device having this current measuring device.
上記目的を達成すべく請求項1記載の電流電圧変換回路は、非反転入力端子が基準電位に規定され、かつ反転入力端子と出力端子との間に積分用コンデンサを含む帰還回路が接続された演算増幅器を有して構成されて、前記反転入力端子に供給される検出電流を、当該検出電流で充電される前記積分用コンデンサの充電電圧に応じて前記基準電位を基準とする電圧として現れる検出電圧に変換して前記出力端子から出力する積分型の電流電圧変換回路であって、前記帰還回路は、複数のコンデンサと、複数の測定レンジのうちから選択された任意の1つの測定レンジに対応する前記複数のコンデンサのうちの1つまたは2つ以上のコンデンサを前記積分用コンデンサとして前記出力端子と前記反転入力端子との間に接続するスイッチ部とを有し、前記演算増幅器用の動作電圧を電圧値を変更して出力可能な電圧可変電源と、前記測定レンジに対応する前記1つまたは2つ以上のコンデンサ、および当該測定レンジに対応する前記電圧値の組み合わせが、前記複数の測定レンジに関連付けられて記憶された記憶部と、制御部とを備え、前記制御部は、前記複数の測定レンジのうちから任意の1つの測定レンジが選択されたときに、当該選択された測定レンジに対応する前記1つまたは2つ以上のコンデンサおよび前記電圧値の組み合わせを前記記憶部から読み出すと共に、当該読み出した1つまたは2つ以上のコンデンサを前記積分用コンデンサとして前記出力端子と前記反転入力端子との間に接続させるレンジ切替制御を前記スイッチ部に対して実行し、かつ前記動作電圧を当該読み出した電圧値に変更して出力させる電圧切替制御を前記電圧可変電源に対して実行する。
In order to achieve the above object, in the current-voltage conversion circuit according to
また、請求項2記載の電流電圧変換回路は、請求項1記載の積分型の電流電圧変換回路において、前記電圧可変電源は、前記演算増幅器用の動作電圧としての正電圧および負電圧の各電圧値を変更して出力可能に構成されている。
The current-voltage conversion circuit according to
請求項3記載の電流測定装置は、請求項1または2記載の積分型の電流電圧変換回路と、処理部とを備え、前記処理部は、前記検出電圧の電圧値を予め規定された経過時間をあけて2回測定する電圧測定処理と、前記2回の測定で得られた2つの電圧値間の差分電圧値、前記選択された測定レンジに対応する前記1つまたは2つ以上のコンデンサの容量値、および前記経過時間に基づいて前記検出電流の電流値を測定する電流測定処理とを実行する。
The current measuring device according to
また、請求項4記載の抵抗測定装置は、請求項3記載の電流測定装置と、前記基準電位を基準とする測定電圧を出力する直流電圧源とを備え、前記処理部は、前記反転入力端子と前記直流電圧源との間に接続された測定対象に当該直流電圧源から前記測定電圧を印加しているときに当該測定対象に流れる電流を前記検出電流として、前記電流測定処理を実行して当該検出電流の前記電流値を測定すると共に、当該測定した電流値と前記測定電圧の電圧値とに基づいて当該測定対象の抵抗値を測定する抵抗測定処理を実行する。 A resistance measuring device according to a fourth aspect includes the current measuring device according to the third aspect and a DC voltage source that outputs a measurement voltage based on the reference potential, and the processing unit includes the inverting input terminal. And a current flowing through the measurement target while applying the measurement voltage from the DC voltage source to the measurement target connected between the DC voltage source and the DC voltage source, the current measurement process is executed. The resistance value of the detected current is measured, and the resistance measurement process of measuring the resistance value of the measurement target is executed based on the measured current value and the voltage value of the measurement voltage.
請求項1記載の電流電圧変換回路によれば、積分用コンデンサとして使用されるコンデンサの容量値に上限がある状況下においても、演算増幅器の動作電圧の電圧値を、より大きな電流値の電流を測定するための測定レンジに対応する電圧値に変更することができるため、動作電圧の制限を受けることなく、予め規定された経過時間での積分動作によって検出電流を検出電圧に正確に変換することができる。 According to the current-voltage conversion circuit of the first aspect, even when the capacitance value of the capacitor used as the integrating capacitor has an upper limit, the voltage value of the operating voltage of the operational amplifier is set to a larger current value. Since it can be changed to the voltage value corresponding to the measurement range for measurement, it is possible to accurately convert the detected current to the detected voltage by the integration operation for a predetermined elapsed time without being restricted by the operating voltage. You can
また、請求項2記載の電流電圧変換回路によれば、電圧可変電源が演算増幅器用の動作電圧としての正電圧および負電圧の各電圧値を変更して出力可能に構成されているため、検出電流が演算増幅器の反転入力端子に供給される構成に起因して、検出電圧が基準電位を基準とする負電圧として出力される構成に限定されず、検出電流が逆方向に流れる構成に起因して、検出電圧が基準電位を基準とする正電圧として出力される構成においても、動作電圧の制限を受けることなく、経過時間での積分動作によって検出電流を検出電圧に正確に変換することができる。 Further, according to the current-voltage conversion circuit of the second aspect, since the voltage variable power supply is configured to be able to output by changing each voltage value of the positive voltage and the negative voltage as the operating voltage for the operational amplifier, it is possible to perform the detection. Due to the configuration in which the current is supplied to the inverting input terminal of the operational amplifier, the configuration is not limited to the configuration in which the detection voltage is output as a negative voltage with the reference potential as a reference, but the configuration in which the detection current flows in the reverse direction Thus, even in the configuration in which the detection voltage is output as a positive voltage with the reference potential as the reference, the detection current can be accurately converted into the detection voltage by the integration operation in the elapsed time without being limited by the operation voltage. ..
また、請求項3記載の電流測定装置によれば、上記の電流電圧変換回路を備えたことにより、この電流電圧変換回路から出力される正確な検出電圧で測定された2回分の正確な電圧値から算出される正確な差分電圧値に基づいて、選択レンジでの最大測定電流値までの検出電流の電流値を正確に測定することができる。
Further, according to the current measuring device of
また、請求項4記載の抵抗測定装置によれば、上記の電流測定装置を備えたことにより、測定電圧の電圧値とこの電流測定装置において正確に測定された電流値とに基づいて、測定対象の抵抗値を正確に測定することができる。 Further, according to the resistance measuring device of claim 4, since the current measuring device is provided, the object to be measured is based on the voltage value of the measurement voltage and the current value accurately measured by the current measuring device. The resistance value of can be measured accurately.
以下、積分型の電流電圧変換回路、電流測定装置および抵抗測定装置の各実施の形態について、添付図面を参照して説明する。 Embodiments of an integral type current-voltage conversion circuit, a current measuring device, and a resistance measuring device will be described below with reference to the accompanying drawings.
まず、この電流電圧変換回路としての電流電圧変換回路1の構成、電流電圧変換回路1を備えた電流測定装置2の構成、および電流測定装置2を備えた抵抗測定装置3の構成について、図1を参照して説明する。
First, regarding the configuration of the current-
電流電圧変換回路1は、信号入力部11、信号出力部12、スイッチ13、演算増幅器14、帰還回路15、放電回路16、電圧可変電源17、記憶部18、操作部19および処理部20を備えて、信号入力部11から入力される検出電流Iを、予め規定された積分期間Ti(スイッチ13のオン期間)に亘って積分することにより、基準電位(本例では、電流電圧変換回路1、電流測定装置2および抵抗測定装置3に共通の内部グランドGの電位。ゼロボルト)を基準とする検出電圧Voに変換して、信号出力部12から出力する。
The current-
スイッチ13は、信号入力部11と演算増幅器14の反転入力端子との間に接続されている。また、スイッチ13は、制御部として機能する処理部20によって制御されて、積分期間Tiではオン状態に、積分期間Ti以外の期間ではオフ状態に移行させられる。本例では一例として、後述する経過時間Taは、ノイズの低減の度合いと測定時間(検出電流Iの電流値Iの測定や、後述する測定対象Rxの抵抗値Rxの測定に要する時間)との兼ね合いで、一定の時間(一例として、2ms)に予め規定されている。また、これに伴い、積分期間Tiは、この経過時間Taよりも若干長い一定の時間(2.2ms)に予め規定されている。なお、経過時間Taおよび積分期間Tiは、上記の時間に限定されるものではなく、測定時間に余裕があるときには、ノイズの低減の度合いをより高めるべく、上記の時間よりも長い時間に規定することもできるし、測定時間にあまり余裕がないときには、ノイズの低減の度合いを許容範囲内でより低くして、上記の時間よりも短い時間に規定することもできる。
The
演算増幅器14は、電圧可変電源17から出力される基準電位(内部グランドGの電位)を基準とする後述の動作電圧(本例では一例として、正電圧Vccおよび負電圧Vee(|Vee|=Vcc))で動作する。また、演算増幅器14は、反転入力端子が上記したようにスイッチ13を介して信号入力部11に接続され、非反転入力端子が基準電位(内部グランドGの電位)に規定され、出力端子が信号出力部12に接続され、かつ反転入力端子と出力端子との間に積分用コンデンサを含む帰還回路15が接続されて、反転型の積分回路を構成している。
The
帰還回路15は、一例として、測定レンジ(電流電圧変換回路1では検出し得る検出電流Iの電流値Iを選択するための検出レンジであり、電流測定装置2では測定し得る電流値Iを選択するための電流測定レンジであり、抵抗測定装置3では測定し得る抵抗値Rxを選択するための抵抗測定レンジである)の数(n個:nは2以上の整数)に対応したn個のコンデンサ15a1,15a2,・・・,15an(以下、特に区別しないときには、コンデンサ15aともいう)と、スイッチ部15bとを備えている。本例では一例として、スイッチ部15bは、各コンデンサ15a1,15a2,・・・,15anに直列接続されたコンデンサ15aと同数の選択スイッチ15b1,15b2,・・・,15bn(以下、特に区別しないときには、選択スイッチ15bともいう)で構成されている。また、コンデンサ15a1および選択スイッチ15b1の直列回路、コンデンサ15a2および選択スイッチ15b2の直列回路、・・・、並びにコンデンサ15anおよび選択スイッチ15bnの直列回路はそれぞれ、演算増幅器14の反転入力端子と出力端子との間に並列に接続されている。また、各選択スイッチ15bのオン・オフは、制御部として機能する処理部20によって制御される。
The
具体的には、電流電圧変換回路1では一例として、第1レンジから第6レンジまでの6つ(n=6)の測定レンジ(図2参照)が設けられており、帰還回路15は、これに対応して、第1レンジ(最大測定電流値1mA)に対応するコンデンサ15a1(1.0μF)および選択スイッチ15b1の直列回路、第2レンジ(最大測定電流値5mA)に対応するコンデンサ15a2(4.7μF)および選択スイッチ15b2の直列回路、第3レンジ(最大測定電流値10mA)に対応するコンデンサ15a3(10μF)および選択スイッチ15b3の直列回路、第4レンジ(最大測定電流値50mA)に対応するコンデンサ15a4(22μF)および選択スイッチ15b4の直列回路、第5レンジ(最大測定電流値100mA)に対応するコンデンサ15a5(22μF)および選択スイッチ15b5の直列回路、および第6レンジ(最大測定電流値500mA)に対応するコンデンサ15a6(22μF)および選択スイッチ15b6の直列回路を備えている。本例では、1つのコンデンサ15aおよび選択スイッチ15bの直列回路が1つの測定レンジに対応する構成のため、スイッチ部15bを構成する選択スイッチ15b1,15b2,・・・,15b6は、選択された測定レンジに対応する1つの選択スイッチ15bのみが処理部20によってオン状態に制御される。また、コンデンサ15aとして使用されるコンデンサでは、最大の容量値のものが22μFであることから、第4レンジ〜第6レンジに対応するコンデンサ15aとして、この22μFのコンデンサが使用されている。
Specifically, the current-
なお、図示はしないが、スイッチ部15bを1回路n接点(上記の具体例では、1回路6接点)の1個のロータリースイッチで構成することもできる。また、図示はしないが、コンデンサ15a1〜コンデンサ15anのうちの2以上のコンデンサ15aの並列回路で、1つの測定レンジに対応するコンデンサを構成することもできる。この構成では、並列回路を構成する2以上のコンデンサ15aに対応するスイッチ15bが同時にオン状態に制御される。
Although not shown, the
この構成により、演算増幅器14は、信号入力部11からオン状態のスイッチ13を介して入力される検出電流I(演算増幅器14の反転入力端子に供給される電流)を、積分期間Tiに亘って検出電流Iで充電される積分用コンデンサ(各コンデンサ15a1,15a2,・・・,15anのうちから選択されたコンデンサ15a(選択された任意の1つの測定レンジに対応するコンデンサ))の充電電圧Vcに応じて出力端子に基準電位(内部グランドGの電位)を基準とする電圧(本例では負電圧)として現れる検出電圧Voに変換して、信号出力部12に出力する。
With this configuration, the
放電回路16は、一例として、放電抵抗16aと放電スイッチ16bとの直列回路で構成されて、演算増幅器14の反転入力端子と出力端子との間に接続されている。また、放電回路16は、放電スイッチ16bのオン・オフ状態が処理部20によって制御される。この構成により、放電回路16は、放電スイッチ16bが処理部20によってオン状態に移行させられたときには、放電抵抗16aを介して積分用コンデンサを放電させて、積分用コンデンサに充電された充電電圧Vcをゼロボルトに戻す(充電電圧Vcをリセットする)。なお、放電回路16は、図示はしないが、放電スイッチ16bだけで構成することもできる。
As an example, the
電圧可変電源17は、制御部として機能する処理部20によって制御されることで、演算増幅器14用の動作電圧Vcc,Veeを、電圧値を変更して出力可能に構成されている。
The variable
本例では一例として、上記したように、積分用コンデンサとして、第1レンジ(最大測定電流値1mA)ではコンデンサ15a1(容量値C:1.0μF)が、第2レンジ(最大測定電流値5mA)ではコンデンサ15a2(容量値C:4.7μF)が、第3レンジ(最大測定電流値10mA)ではコンデンサ15a3(容量値C:10μF)が、第4レンジ(最大測定電流値50mA)ではコンデンサ15a4(容量値C:22μF)が、第5レンジ(最大測定電流値100mA)ではコンデンサ15a5(容量値C:22μF)が、第6レンジ(最大測定電流値500mA)ではコンデンサ15a6(容量値C:22μF)が演算増幅器14に接続されて、積分期間Ti(2.2ms)に亘って検出電流Iで充電される。
In this example, as an example, as described above, the
このため、第1レンジ(最大測定電流値1mA)でのコンデンサ15a1(1.0μF)の充電電圧Vcの最大値は+2.2V(=1mA×2.2ms/1.0μF)となり、第2レンジ(最大測定電流値5mA)でのコンデンサ15a2(4.7μF)の充電電圧Vcの最大値は+2.3V(=5mA×2.2ms/4.7μF)となる。同様にして、第3レンジ(最大測定電流値10mA)でのコンデンサ15a3(10μF)の充電電圧Vcの最大値は+2.2Vとなり、第4レンジ(最大測定電流値50mA)でのコンデンサ15a4(22μF)の充電電圧Vcの最大値は+5Vとなり、第5レンジ(最大測定電流値100mA)でのコンデンサ15a5(22μF)の充電電圧Vcの最大値は+10Vとなり、第6レンジ(最大測定電流値500mA)でのコンデンサ15a6(22μF)の充電電圧Vcの最大値は+50Vとなる。
Therefore, the maximum value of the charging voltage Vc of the
したがって、負電圧としての検出電圧Voは、図2に示すように(なお、同図中では、検出電圧Voは電圧Voと簡易に表記している)、第1レンジではその最大絶対電圧値が2.2Vとなり、第2レンジではその最大絶対電圧値が2.3Vとなり、第3レンジではその最大絶対電圧値が2.2Vとなり、第4レンジではその最大絶対電圧値が5Vとなり、第5レンジではその最大絶対電圧値が10Vとなり、第6レンジではその最大絶対電圧値が50Vとなる。 Therefore, the detection voltage Vo as a negative voltage has a maximum absolute voltage value in the first range as shown in FIG. 2 (the detection voltage Vo is simply described as voltage Vo in the figure). The maximum absolute voltage value becomes 2.2V, the maximum absolute voltage value becomes 2.3V in the second range, the maximum absolute voltage value becomes 2.2V in the third range, and the maximum absolute voltage value becomes 5V in the fourth range. In the range, the maximum absolute voltage value is 10V, and in the sixth range, the maximum absolute voltage value is 50V.
なお、複数のレンジでのコンデンサ15aの容量値Cが同じとき(本例では、第4レンジ〜第6レンジでのコンデンサ15aの容量値Cが22μFで同じ)には、コンデンサ15aおよび選択スイッチ15bの直列回路をこれらのレンジ毎に設ける構成に代えて、共通のコンデンサ15aおよび選択スイッチ15bの直列回路を1つだけ設ける構成を採用することもできる。この構成によれば、帰還回路15の部品点数、ひいては電流電圧変換回路1の部品点数の削減が可能となり、その結果として、製品コストの低減を図ることが可能となる。
When the capacitance value C of the
本例では、演算増幅器14が上記した第1レンジ〜第6レンジにおいて動作電圧Vcc,Veeによって制限を受けずに各測定レンジでの検出電圧Voの最大絶対電圧値を出力(検出)し得るように、電圧可変電源17は、図2に示すように、動作電圧Vcc,Veeを、第1レンジ〜第3レンジ用の±3.3V、第4レンジ用の±7.0V、第5レンジ用の±12.0V、および第6レンジ用の±60.0Vのいずれかに変更して出力可能に構成されている。なお、上記の±3.3V、±7.0V、±12.0Vおよび±60.0Vは一例であり、演算増幅器14が上記した第1レンジ〜第6レンジにおいて、上記した検出電圧Voの最大絶対電圧値を出力し得る動作電圧Vcc,Veeであればよく、±3.3V、±7.0V、±12.0Vおよび±60.0Vに限定されるものではない。
In this example, the
記憶部18は、半導体メモリやHDD(ハードディスク装置)などの記憶装置で構成されている。また、記憶部18には、図2に示すように、第1レンジ〜第6レンジの各測定レンジに対応する1つまたは2つ以上のコンデンサ(本例では上記したように、第1レンジにコンデンサ15a1が対応し、第2レンジにコンデンサ15a2が対応し、第3レンジにコンデンサ15a3が対応し、第4レンジにコンデンサ15a4が対応し、第5レンジにコンデンサ15a5が対応し、第6レンジにコンデンサ15a6が対応するように、各レンジに1つのコンデンサ15aが対応する構成のため、1つのコンデンサ)、および各測定レンジに対応する動作電圧Vcc,Veeの電圧値の組み合わせ(本例では、さらに、測定レンジに対応するコンデンサの容量値Cを含めた組み合わせ)が、各測定レンジに関連付けられてデータテーブルDTとして記憶されている。
The
操作部19は、例えば、キーボードや不図示の操作パネルに配設された複数の操作キーで構成されて、操作者の操作内容に応じて、開始指示および選択レンジ情報を制御部として機能する処理部20に出力する。
The
処理部20は、一例として、不図示の前段増幅器、A/D変換器およびCPUで構成されている。前段増幅器は、例えば、ゲインを多段に切替可能な反転型の増幅器として構成されて、第1レンジ〜第6レンジの各測定レンジでの検出電圧Voの最大絶対電圧値(フルスケール値)に対応して既知のゲインに切り換えられて、演算増幅器14から出力される検出電圧Voの電圧値を正電圧に変換すると共に、後段に配設されたA/D変換器の入力電圧範囲に合わせ込む機能を備えている。A/D変換器は、前段増幅器から出力される電圧をA/D変換することにより、この電圧の電圧値を示す電圧データに変換してCPUに出力する。CPU(このCPUを含む処理部20)は、制御部として機能してレンジ切替処理および電圧切替処理を実行すると共に、スイッチ13および放電回路16(具体的には放電スイッチ16b)に対する制御処理を実行する。
The
レンジ切替処理では、処理部20は、操作部19から出力される選択レンジ情報で示される1つの測定レンジ(以下、選択レンジともいう)に切り換える。具体的には、処理部20は、データテーブルDTを参照して、この選択レンジと一致する測定レンジ(第1レンジ〜第6レンジの測定レンジのうちのいずれか1つ)に対応するコンデンサ15aおよび動作電圧Vcc,Veeの組み合わせを読み出す(特定する)。また、処理部20は、この特定したコンデンサ15a(選択レンジに対応するコンデンサ15a)に直列接続された選択スイッチ15bのみをオン状態に移行させると共に、他の選択スイッチ15bをオフ状態に移行させるレンジ切替制御を実行して、この特定したコンデンサ15aのみを積分用コンデンサとして演算増幅器14の反転入力端子と出力端子との間に接続させる。また、処理部20は、前段増幅器のゲインをこの選択レンジでの検出電圧Voの最大絶対電圧値(フルスケール値)に対応した既知のゲインに切り換える。
In the range switching process, the
また、電圧切替処理では、処理部20は、電圧可変電源17に対する電圧切替制御を実行して、電圧可変電源17から出力される動作電圧Vcc,Veeを、この特定した動作電圧Vcc,Vee(選択レンジに対応する動作電圧Vcc,Vee)に切り換える。これにより、演算増幅器14は、この特定した動作電圧Vcc,Veeの供給を受けて動作する。
Further, in the voltage switching process, the
また、スイッチ13および放電回路16に対する制御処理では、処理部20は、操作部19から開始指示が出力されたこと(開始指示の出力が有ったこと)を検出したときには、図3に示すように、スイッチ13を一時的にオフ状態に移行させる。また、処理部20は、このスイッチ13のオフ状態の期間内において、放電スイッチ16bを一定期間Tdcに亘ってオン状態に移行させることで、放電回路16に放電動作を実行させる。また、処理部20は、放電回路16に放電動作を実行させた一定期間Tdcの終了後に、スイッチ13を積分期間Ti(スイッチ13をオフ状態からオン状態に移行させた時間t0から開始する期間)に亘ってオン状態に移行させる。また、処理部20は、この積分期間Tiが終了したときに、スイッチ13をオフ状態に移行させると共に、放電回路16に放電動作を一定期間Tdcに亘って実行させる。
Further, in the control process for the
以上の構成により、電流電圧変換回路1は、演算増幅器14が操作者によって選択された選択レンジ(検出電流Iの電流値Iに対応した測定レンジ)に対応した動作電圧Vcc,Veeで動作して、検出電流Iをこの選択レンジに対応した積分用コンデンサを使用して積分期間Tiに亘って正常に(動作電圧Vcc,Veeで制限されることなく)積分して検出電圧Voに変換することにより、信号出力部12からこの検出電圧Voを出力することが可能となっている。
With the above configuration, the current-
電流測定装置2は、上記の電流電圧変換回路1を備えると共に、出力部21を備えている。また、処理部20は、電流電圧変換回路1での上記の各処理に加えて、電流測定装置2での処理として、電圧測定処理、電流測定処理および出力処理を実行する。また、処理部20は、電流測定装置2の構成要素として機能するときのレンジ切替処理では、選択レンジと一致する測定レンジ(第1レンジ〜第6レンジの測定レンジのうちのいずれか1つ)に対応するコンデンサ15aおよび動作電圧Vcc,Veeの組み合わせを読み出す際に、このコンデンサ15aの容量値Cについても読み出す。
The
電圧測定処理では、処理部20は、図3に示すように、積分期間Tiにおいて、検出電圧Voの電圧値Voを予め規定された経過時間Taを空けて2回測定する。本例では一例として、処理部20は、積分期間Tiの始期である時間t0から若干遅れたサンプリング時間t1で1回目の電圧値Vo(理解の容易のため、電圧値Vo1とも表記する)を測定し、積分期間Tiの終期よりも若干前のサンプリング時間t2で2回目の電圧値Vo(理解の容易のため、電圧値Vo2とも表記する)を測定する。この場合、処理部20では、CPUが、A/D変換器から取得した電圧データと、このときの前段増幅器でのゲインとに基づいて、電圧値Voを算出する。また、処理部20は、この各電圧値Vo1,Vo2を記憶部18に記憶させる。なお、電圧値Vo1,Vo2の測定タイミングは、上記の例に限定されるものではなく、積分期間Ti内であれば、任意のタイミングとすることができる。しかしながら、上記したノイズの低減の度合いを高めるためには、経過時間Taはより長くするのが好ましいことから、図示はしないが、電圧値Vo1の測定タイミングであるサンプリング時間t1を積分期間Tiの始期である時間t0に一致または極力近づけると共に、電圧値Vo2の測定タイミングであるサンプリング時間t2を積分期間Tiの終期に一致または極力近づけるのが好ましい。
In the voltage measurement process, as shown in FIG. 3, the
また、電流測定処理では、処理部20は、電圧測定処理で測定した電圧値Vo1,Vo2の差分電圧値Va(=Vo1−Vo2)を算出する。また、処理部20は、この差分電圧値Va、レンジ切替処理で読み出した選択レンジと一致する測定レンジに対応するコンデンサ15aの容量値C、および既知の経過時間Taを下記の式(1)に代入することにより、電流値Iを算出(測定)して、記憶部18に記憶させる。
I=|Va|×C/Ta ・・・(1)
In the current measurement process, the
I=|Va|×C/Ta (1)
また、出力処理では、処理部20は、電流測定処理で測定した電流値Iを出力部21に出力させる。本例では、出力部21は、一例として、表示装置で構成されている。この構成により、出力部21は、処理部20から出力される電流値Iを画面上に表示する(出力する)。なお、出力部21は、表示装置に代えて種々のインターフェース回路で構成することもでき、外部インターフェース回路で構成されたときには、外部インターフェース回路を介して伝送路で接続された外部装置にこの算出(測定)した電流値Iを出力し、また媒体用インターフェース回路で構成されたときには、この媒体用インターフェース回路に接続された記憶媒体にこの算出(測定)した電流値Iを記憶させる。
Further, in the output process, the
以上の構成により、電流電圧変換回路1を備えた電流測定装置2は、電流電圧変換回路1が操作者によって選択された選択レンジ(検出電流Iの電流値Iに対応した測定レンジ)で検出電流Iを検出電圧Voに変換して出力し、処理部20が、この検出電圧Voに基づいて検出電流Iの電流値Iを測定することが可能となっている。
With the above configuration, the
抵抗測定装置3は、上記の電流測定装置2を備えると共に、電圧印加部22および直流電圧源23を備えている。
The
電圧印加部22は、図1に示すように、信号入力部11との間に測定対象(被測定抵抗体)Rxを接続可能に構成されている。直流電圧源23は、処理部20によって制御されて、基準電位(内部グランドGの電位)を基準とする測定電圧V1(一例として、所定の直流定電圧(電圧値が既知の正電圧))を電圧印加部22に出力する。
As shown in FIG. 1, the
処理部20は、電流測定装置2での上記の各処理に加えて、抵抗測定装置3での処理として、直流電圧源23に対する制御処理と抵抗測定処理とを実行する。また、処理部20は、抵抗測定装置3の構成要素として機能するときの出力処理では、電流値Iと共に、抵抗測定処理で後述するようにして算出(測定)した測定対象Rxの抵抗値Rxを出力部21に出力させる。この場合、出力部21は、表示装置で構成されているときには、電流値Iおよび抵抗値Rxを画面上に表示し(出力し)、外部インターフェース回路で構成されたときには、外部インターフェース回路を介して伝送路で接続された外部装置に電流値Iおよび抵抗値Rxを出力し、また媒体用インターフェース回路で構成されたときには、この媒体用インターフェース回路に接続された記憶媒体に電流値Iおよび抵抗値Rxを記憶させる。
In addition to the above-described processes in the
抵抗測定処理では、処理部20は、信号入力部11と直流電圧源23との間に接続された(具体的には、信号入力部11と電圧印加部22との間に接続された)測定対象Rxに直流電圧源23から測定電圧V1を印加しているときに測定対象Rxに流れる電流を検出電流Iとして、電流測定処理を実行して検出電流Iの電流値Iを測定すると共に、測定した電流値Iと測定電圧V1の電圧値V1とに基づいて測定対象Rxの抵抗値Rxを測定する。
In the resistance measurement process, the
次に、抵抗測定装置3の動作について、電流電圧変換回路1および電流測定装置2の各動作も含めて図面を参照して説明する。なお、抵抗測定装置3の信号入力部11と電圧印加部22との間には、図1に示すように測定対象Rxが接続されているものとする。
Next, the operation of the
この状態において、操作部19に対する操作者による操作が行われて、操作者によって選択された測定レンジ(選択レンジ)を示す選択レンジ情報が操作部19から処理部20に出力されたときには、処理部20は、この選択レンジ情報を取得してレンジ切替処理を実行する。一例として、操作者が、上記の測定電圧V1の印加時において、測定対象Rxに流れる検出電流Iの電流値Iの最大値が45mA程度になると判断して、この電流値Iの検出電流Iに好適な第4レンジを測定レンジとして選択したものとする。また、これにより、操作部19は、選択レンジである第4レンジを示す選択レンジ情報を処理部20に出力したものとする。
In this state, when the operator operates the
このレンジ切替処理では、処理部20は、データテーブルDTを参照して、取得した選択レンジ(第4レンジ)と一致する測定レンジに対応するコンデンサ15a4、その容量値C(=22μF)および動作電圧Vcc,Vee(±7.0V)の組み合わせを読み出し(特定し)、この特定したコンデンサ15a4に直列接続された選択スイッチ15b4のみをオン状態に移行させると共に、他の選択スイッチ15bをオフ状態に移行させるレンジ切替制御を実行する。これにより、特定したコンデンサ15a4のみが積分用コンデンサとして演算増幅器14の反転入力端子と出力端子との間に接続される。また、処理部20では、前段増幅器のゲインがこの選択レンジ(第4レンジ)での検出電圧Voの最大絶対電圧値(フルスケール値)に対応した既知のゲインにCPUによって切り換えられる。また、処理部20は、読み出した容量値Cを記憶部18に記憶させる。
In this range switching process, the
また、処理部20は、電圧切替処理を実行する。この電圧切替処理では、処理部20は、電圧可変電源17に対する電圧切替制御を実行して、電圧可変電源17から出力される動作電圧Vcc,Veeを、この特定した動作電圧Vcc,Vee(±7.0V)に切り換える。これにより、演算増幅器14は、この特定した動作電圧Vcc,Vee(±7.0V)の供給を受けて動作する。
Further, the
その後、操作部19に対する操作者による操作が行われて、開始指示が操作部19から処理部20に出力されたときには、処理部20は、この開始指示の出力を検出して、まず、スイッチ13および放電回路16に対する制御処理を実行する。この制御処理では、処理部20は、図3に示すように、スイッチ13を一時的にオフ状態に移行させると共に、スイッチ13のオフ状態の期間内において、一定期間Tdcに亘って放電回路16に放電動作を実行させる。これにより、積分用コンデンサとして演算増幅器14の反転入力端子と出力端子との間に接続されたコンデンサ15a4が放電させられて、その充電電圧Vcがゼロボルトにリセットされる。処理部20は、一定期間Tdcが終了したときに、放電回路16の放電動作を停止させる。この状態では、電流電圧変換回路1には検出電流Iが流れておらず、またコンデンサ15a4の充電電圧Vcがゼロボルトであることから、電流電圧変換回路1から出力される検出電圧Voは図3に示すようにゼロボルトに戻されている。
After that, when the operator operates the
続いて、処理部20は、直流電圧源23に対する制御処理を実行して、測定電圧V1の電圧印加部22への出力を開始させると共に、スイッチ13に対する制御処理を実行して、一時的にオフ状態に移行させていたスイッチ13を、図3に示すように時間t0のときにオン状態に移行させると共に、積分期間Tiに亘ってオン状態に維持する。これにより、信号入力部11と電圧印加部22との間に接続された測定対象Rxに測定電圧V1が印加されるため、直流電圧源23から、電圧印加部22、測定対象Rx、信号入力部11、オン状態のスイッチ13、および帰還回路15(具体的には、選択レンジに対応するコンデンサ15a4および選択スイッチ15b4の直列回路)を経由して、演算増幅器14の出力端子に至る経路(図1において一点鎖線で示す経路)に検出電流Iが流れる。
Subsequently, the
電流電圧変換回路1は、信号入力部11から入力される検出電流Iを検出電圧Voに変換して、信号出力部12から出力する。検出電流Iによって充電されるコンデンサ15a4の充電電圧Vcは時間t0から時間に比例して増加することから、検出電圧Voは、図3に示すように、時間t0でのゼロボルトを基点として、その絶対値が時間に比例して増加する負電圧として出力される。
The current-
この場合、電流電圧変換回路1では、第4レンジに対応するコンデンサ15a4(容量値C:22μF)が積分用コンデンサとして演算増幅器14に接続されていることから、第4レンジでの最大測定電流値50mAで検出電流Iが流れた場合の積分期間Ti(2.2ms)の経過時点での検出電圧Voの最大絶対電圧値は図2に示すように5V(検出電圧Voは、−5Vの負電圧)となるが、演算増幅器14は、第4レンジに対応する動作電圧Vcc,Vee(±7.0V)で動作しているため、動作電圧Vcc,Veeに制限されることなく、検出電圧Voを正確に出力する。
In this case, in the current-
次いで、処理部20は、電流測定装置2の構成要素として、電圧測定処理を実行する。この電圧測定処理では、処理部20は、図3に示すように、積分期間Tiにおいて、この正確に出力される検出電圧Voの電圧値Voを予め規定された経過時間Taを空けて2回測定する。具体的には、処理部20は、サンプリング時間t1で1回目の電圧値Vo1を測定し、経過時間Ta経過後のサンプリング時間t2で2回目の電圧値Vo2を測定して、記憶部18に記憶させる。
Next, the
電圧値Vo2の測定の完了後、処理部20は、直流電圧源23に対する制御処理を実行して、測定電圧V1の電圧印加部22への出力を停止させると共に、スイッチ13に対する制御処理を実行して、オフ状態に移行させる。また、処理部20は、放電回路16に対する制御処理を実行して、一定期間Tdcに亘って放電回路16に放電動作を実行させる。これにより、積分用コンデンサとしてのコンデンサ15a4が放電させられて、その充電電圧Vcがゼロボルトにリセットされ、電流電圧変換回路1から出力されている検出電圧Voもゼロボルトに戻される。
After the measurement of the voltage value Vo2 is completed, the
続いて、処理部20は、電流測定装置2の構成要素として、電流測定処理を実行する。この電流測定処理では、処理部20は、記憶部18から電圧値Vo1,Vo2を読み出すと共に、これらの差分電圧値Va(=Vo1−Vo2)を算出する。また、処理部20は、この差分電圧値Va、レンジ切替処理で読み出して記憶部18に記憶させた選択レンジ(第4レンジ)に対応するコンデンサ15a4の容量値C(=22μF)、および既知の経過時間Ta(=2ms)を上記の式(1)に代入することにより、電流値Iを算出(測定)して、記憶部18に記憶させる。
Subsequently, the
この場合、電流測定装置2では、電流電圧変換回路1が検出電流Iの電流値Iに適合した第4レンジ(操作者によって選択された選択レンジ)で上記したように、動作電圧Vcc,Veeに制限されることなく、検出電圧Voを正確に出力するため、この正確な検出電圧Voに基づいて(正確な電圧値Vo1,Vo2から算出される正確な差分電圧値Vaに基づいて)、50mAまでの検出電流Iの電流値Iを正確に測定する。
In this case, in the
続いて、処理部20は、抵抗測定装置3の構成要素として、抵抗測定処理を実行する。抵抗測定処理では、処理部20は、測定した検出電流Iの正確な電流値Iと、直流電圧源23から出力された測定電圧V1の電圧値V1とに基づいて、測定対象Rxの抵抗値Rx(=V1/I)を正確に算出(測定)して、記憶部18に記憶させる。
Subsequently, the
また、処理部20は、出力処理を実行して、測定した電流値Iと抵抗値Rxを出力部21に出力される。これにより、検出電流Iの電流値Iの測定と、測定対象Rxの抵抗値Rxの測定とが完了する。
In addition, the
引き続き、操作者が、上記したように選択レンジとして第4レンジを使用して測定した測定対象Rxに代えて、新たな測定対象Rx(検出電流Iの電流値Iがより小さくなる測定対象Rx)を測定する場合の動作について説明する。なお、新たな測定対象Rxが、測定の完了した測定対象Rxに代えて、抵抗測定装置3の信号入力部11と電圧印加部22との間に接続されているものとする。また、上記した第4レンジを選択レンジとしたときの動作と同じ動作についての説明は省略するものとする。
Subsequently, the operator replaces the measurement target Rx measured using the fourth range as the selection range as described above with a new measurement target Rx (measurement target Rx having a smaller current value I of the detected current I). The operation for measuring is described. It is assumed that a new measurement target Rx is connected between the
この場合も、操作者は、新たな測定対象Rxに流れる検出電流Iの電流値Iの最大値に基づいて好適な測定レンジを選択レンジとして選択すると共に、操作部19に対する操作を実行して、この選択レンジを示す選択レンジ情報を処理部20に出力させる。例えば、操作者が、新たな測定対象Rxに流れる検出電流Iの電流値Iの最大値が5mA程度になると判断して、この電流値Iの検出電流Iに好適な第2レンジを測定レンジとして選択し、操作部19から選択レンジである第2レンジを示す選択レンジ情報を処理部20に出力させたものとする。
Also in this case, the operator selects a suitable measurement range as the selection range based on the maximum value of the current value I of the detection current I flowing in the new measurement target Rx, and executes the operation on the
処理部20は、この選択レンジ情報を取得してレンジ切替処理を実行する。このレンジ切替処理では、処理部20は、第4レンジを選択レンジとしたときと同様に動作して、データテーブルDTを参照して選択レンジ(第2レンジ)と一致する測定レンジに対応するコンデンサ15a2、その容量値C(=4.7μF)および動作電圧Vcc,Vee(±3.3V)の組み合わせを読み出し(特定し)、この特定したコンデンサ15a2に直列接続された選択スイッチ15b2のみをオン状態に移行させるレンジ切替制御を実行して、特定したコンデンサ15a2のみを積分用コンデンサとして演算増幅器14の反転入力端子と出力端子との間に接続させる。また、処理部20では、前段増幅器のゲインがこの選択レンジ(第2レンジ)での検出電圧Voの最大絶対電圧値(フルスケール値)に対応した既知のゲインにCPUによって切り換えられる。また、処理部20は、読み出した容量値Cを記憶部18に記憶させる。
The
また、処理部20は、電圧切替処理を実行して、電圧可変電源17から出力される動作電圧Vcc,Veeを、この特定した動作電圧Vcc,Vee(±3.3V)に切り換える。これにより、演算増幅器14は、この特定した動作電圧Vcc,Vee(±3.3V)の供給を受けて動作する。
Further, the
その後、開始指示が操作部19から処理部20に出力されたときには、処理部20は、この開始指示の出力を検出して、まず、スイッチ13および放電回路16に対する制御処理を実行して、スイッチ13を一時的にオフ状態に移行させると共に、スイッチ13のオフ状態の期間内において、一定期間Tdcに亘って放電回路16に放電動作を実行させることで、コンデンサ15a2を放電させて、その充電電圧Vcをゼロボルトにリセットする。これにより、電流電圧変換回路1から出力される検出電圧Voはゼロボルトに戻される。
After that, when the start instruction is output from the
続いて、処理部20は、直流電圧源23から測定電圧V1を出力させると共に、スイッチ13をオフ状態からオン状態に移行させることで、直流電圧源23から測定対象Rxに検出電流Iを供給する。
Subsequently, the
電流電圧変換回路1は、信号入力部11から入力される検出電流Iを検出電圧Voに変換して、信号出力部12から出力する。この場合、電流電圧変換回路1では、第2レンジに対応するコンデンサ15a2(容量値C:4.7μF)が積分用コンデンサとして演算増幅器14に接続されていることから、第2レンジでの最大測定電流値5mAで検出電流Iが流れた場合の積分期間Ti(2.2ms)の経過時点での検出電圧Voの最大絶対電圧値は図2に示すように2.3V(検出電圧Voは、−2.3Vの負電圧)となるが、演算増幅器14は、第2レンジに対応する動作電圧Vcc,Vee(±3.3V)で動作しているため、動作電圧Vcc,Veeに制限されることなく、検出電圧Voを正確に出力する。
The current-
なお、電流電圧変換回路1では、演算増幅器14は、動作電圧Vcc,Veeを±3.3Vに変更しなくても、元の第4レンジでの動作電圧Vcc,Vee(±5V)のままで、動作電圧Vcc,Veeに制限されることなく、検出電圧Voを正確に出力することが可能である。しかしながら、処理部20において、選択レンジ(具体的には、動作電圧Vcc,Vee)に対応するゲインに切り換えられる前段増幅器から出力される信号を、A/D変換器の入力電圧範囲を有効に使って変化させるようにするのが、A/D変換器での誤差を低減する上で好ましい。したがって、電流電圧変換回路1では、演算増幅器14の動作電圧Vcc,Veeは、第2レンジに対応する動作電圧Vcc,Vee(±3.3V)に変更する(併せて、前段増幅器のゲインもこの動作電圧Vcc,Veeに対応するゲインに変更する)。
In the current-
次いで、処理部20は、電圧測定処理を実行して、積分期間Tiにおいて、サンプリング時間t1で1回目の電圧値Vo1を測定し、経過時間Ta経過後のサンプリング時間t2で2回目の電圧値Vo2を測定して、記憶部18に記憶させる。
Next, the
続いて、処理部20は、電流測定処理を実行して、電圧値Vo1,Vo2の差分電圧値Va(=Vo1−Vo2)、選択レンジ(第2レンジ)に対応するコンデンサ15a2の容量値C(=4.7μF)、および既知の経過時間Ta(=2ms)を上記の式(1)に代入することにより、電流値Iを算出(測定)して、記憶部18に記憶させる。
Subsequently, the
この場合も、電流測定装置2では、電流電圧変換回路1が検出電流Iの電流値Iに適合した第2レンジ(操作者によって選択された選択レンジ)で上記したように、動作電圧Vcc,Veeに制限されることなく、検出電圧Voを正確に出力するため、この正確な検出電圧Voに基づいて(正確な電圧値Vo1,Vo2から算出される正確な差分電圧値Vaに基づいて)、5mAまでの検出電流Iの電流値Iを正確に測定する。
In this case as well, in the
続いて、処理部20は、抵抗測定処理を実行して、測定した検出電流Iの電流値Iと、測定電圧V1の電圧値V1とに基づいて、測定対象Rxの抵抗値Rx(=V1/I)を算出(測定)して、記憶部18に記憶させる。
Subsequently, the
また、処理部20は、出力処理を実行して、測定した電流値Iと抵抗値Rxを出力部21に出力される。これにより、検出電流Iの電流値Iの測定と、測定対象Rxの抵抗値Rxの測定とが完了する。
In addition, the
一方、操作者が、上記したように選択レンジとして第4レンジを使用して測定した測定対象Rxに代えて、新たな測定対象Rx(検出電流Iの電流値Iがより大きくなる測定対象Rx)を測定する場合の動作について説明する。なお、新たな測定対象Rxが、測定の完了した測定対象Rxに代えて、抵抗測定装置3の信号入力部11と電圧印加部22との間に接続されているものとする。また、上記した第4レンジを選択レンジとしたときの動作と同じ動作についての説明は省略するものとする。
On the other hand, instead of the measurement target Rx measured by the operator using the fourth range as the selection range as described above, a new measurement target Rx (measurement target Rx in which the current value I of the detected current I becomes larger) The operation for measuring is described. It is assumed that a new measurement target Rx is connected between the
この場合も、操作者は、新たな測定対象Rxに流れる検出電流Iの電流値Iの最大値に基づいて好適な測定レンジを選択レンジとして選択すると共に、操作部19に対する操作を実行して、この選択レンジを示す選択レンジ情報を処理部20に出力させる。例えば、操作者が、新たな測定対象Rxに流れる検出電流Iの電流値Iの最大値が100mA程度になると判断して、この電流値Iの検出電流Iに好適な第5レンジを測定レンジとして選択し、操作部19から選択レンジである第5レンジを示す選択レンジ情報を処理部20に出力させたものとする。
Also in this case, the operator selects a suitable measurement range as the selection range based on the maximum value of the current value I of the detection current I flowing in the new measurement target Rx, and executes the operation on the
処理部20は、この選択レンジ情報を取得してレンジ切替処理を実行する。このレンジ切替処理では、処理部20は、第4レンジを選択レンジとしたときと同様に動作して、データテーブルDTを参照して選択レンジ(第5レンジ)と一致する測定レンジに対応するコンデンサ15a5、その容量値C(=22μF)および動作電圧Vcc,Vee(±12V)の組み合わせを読み出し(特定し)、この特定したコンデンサ15a5に直列接続された選択スイッチ15b5のみをオン状態に移行させるレンジ切替制御を実行して、特定したコンデンサ15a5のみを積分用コンデンサとして演算増幅器14の反転入力端子と出力端子との間に接続させる。また、処理部20では、前段増幅器のゲインがこの選択レンジ(第5レンジ)での検出電圧Voの最大絶対電圧値(フルスケール値)に対応した既知のゲインにCPUによって切り換えられる。また、処理部20は、読み出した容量値Cを記憶部18に記憶させる。
The
また、処理部20は、電圧切替処理を実行して、電圧可変電源17から出力される動作電圧Vcc,Veeを、この特定した動作電圧Vcc,Vee(±12V)に切り換える。これにより、演算増幅器14は、この特定した動作電圧Vcc,Vee(±12V)の供給を受けて動作する。
In addition, the
その後、開始指示が操作部19から処理部20に出力されたときには、処理部20は、この開始指示の出力を検出して、まず、スイッチ13および放電回路16に対する制御処理を実行して、スイッチ13を一時的にオフ状態に移行させると共に、スイッチ13のオフ状態の期間内において、一定期間Tdcに亘って放電回路16に放電動作を実行させることで、コンデンサ15a5を放電させて、その充電電圧Vcをゼロボルトにリセットする。これにより、電流電圧変換回路1から出力される検出電圧Voはゼロボルトに戻される。
After that, when the start instruction is output from the
続いて、処理部20は、直流電圧源23から測定電圧V1を出力させると共に、スイッチ13をオフ状態からオン状態に移行させることで、直流電圧源23から測定対象Rxに検出電流Iを供給する。
Subsequently, the
電流電圧変換回路1は、信号入力部11から入力される検出電流Iを検出電圧Voに変換して、信号出力部12から出力する。この場合、電流電圧変換回路1では、第4レンジに対応するコンデンサ15a4と同じ容量値C(22μF)のコンデンサ15a5(第5レンジに対応するコンデンサ15a)が積分用コンデンサとして演算増幅器14に接続されていることから、第5レンジでの最大測定電流値100mAで検出電流Iが流れた場合の積分期間Ti(2.2ms)の経過時点での検出電圧Voの最大絶対電圧値は図2に示すように10V(検出電圧Voは、−10Vの負電圧)となって、第4レンジのときの検出電圧Voの最大絶対電圧値の2倍に上がる。しかしながら、演算増幅器14は、第5レンジに対応する動作電圧Vcc,Vee(±12V)で動作しているため、動作電圧Vcc,Veeに制限されることなく、検出電圧Voを正確に出力する。
The current-
次いで、処理部20は、電圧測定処理を実行して、積分期間Tiにおいて、サンプリング時間t1で1回目の電圧値Vo1を測定し、経過時間Ta経過後のサンプリング時間t2で2回目の電圧値Vo2を測定して、記憶部18に記憶させる。
Next, the
続いて、処理部20は、電流測定処理を実行して、電圧値Vo1,Vo2の差分電圧値Va(=Vo1−Vo2)、選択レンジ(第5レンジ)に対応するコンデンサ15a5の容量値C(=22μF)、および既知の経過時間Ta(=2ms)を上記の式(1)に代入することにより、電流値Iを算出(測定)して、記憶部18に記憶させる。
Subsequently, the
この場合も、電流測定装置2では、電流電圧変換回路1が検出電流Iの電流値Iに適合した第5レンジ(操作者によって選択された選択レンジ)で上記したように、動作電圧Vcc,Veeに制限されることなく、検出電圧Voを正確に出力するため、この正確な検出電圧Voに基づいて(正確な電圧値Vo1,Vo2から算出される正確な差分電圧値Vaに基づいて)、100mAまでの検出電流Iの電流値Iを正確に測定する。
Also in this case, in the
続いて、処理部20は、抵抗測定処理を実行して、測定した検出電流Iの正確な電流値Iと、測定電圧V1の電圧値V1とに基づいて、測定対象Rxの抵抗値Rx(=V1/I)を正確に算出(測定)して、記憶部18に記憶させる。
Subsequently, the
また、処理部20は、出力処理を実行して、測定した電流値Iと抵抗値Rxを出力部21に出力される。これにより、検出電流Iの電流値Iの測定と、測定対象Rxの抵抗値Rxの測定とが完了する。
In addition, the
また、操作者が、上記したように選択レンジとして第5レンジを使用して測定した測定対象Rxに代えて、新たな測定対象Rx(検出電流Iの電流値Iがより大きく(500mA程度に)なる測定対象Rx)を測定する場合には、操作部19に対する操作を実行して、この電流値Iの検出電流Iに好適な第6レンジを測定レンジとして選択し、操作部19から選択レンジである第6レンジを示す選択レンジ情報を処理部20に出力させる。
Further, the operator replaces the measurement target Rx measured using the fifth range as the selection range as described above with a new measurement target Rx (the current value I of the detection current I is larger (to about 500 mA)). When measuring the measurement target Rx), the
処理部20は、レンジ切替処理において、データテーブルDTを参照して選択レンジ(第6レンジ)と一致する測定レンジに対応するコンデンサ15a6、その容量値C(=22μF)および動作電圧Vcc,Vee(±60V)の組み合わせを読み出し(特定し)、この特定したコンデンサ15a6に直列接続された選択スイッチ15b6のみをオン状態に移行させて、特定したコンデンサ15a6のみを積分用コンデンサとして演算増幅器14の反転入力端子と出力端子との間に接続させる。また、処理部20では、前段増幅器のゲインがこの選択レンジ(第6レンジ)での検出電圧Voの最大絶対電圧値(フルスケール値)に対応した既知のゲインにCPUによって切り換えられる。また、処理部20は、読み出した容量値Cを記憶部18に記憶させる。
In the range switching process, the
また、処理部20は、電圧切替処理を実行して、電圧可変電源17から出力される動作電圧Vcc,Veeを、この特定した動作電圧Vcc,Vee(±60V)に切り換える。これにより、演算増幅器14は、この特定した動作電圧Vcc,Vee(±60V)の供給を受けて動作する。
Further, the
その後、開始指示が操作部19から処理部20に出力されたときには、処理部20は、この開始指示の出力を検出して、まず、スイッチ13および放電回路16に対する制御処理を実行して、スイッチ13を一時的にオフ状態に移行させると共に、スイッチ13のオフ状態の期間内において、一定期間Tdcに亘って放電回路16に放電動作を実行させることで、コンデンサ15a6を放電させて、その充電電圧Vcをゼロボルトにリセットする。これにより、電流電圧変換回路1から出力される検出電圧Voはゼロボルトに戻される。
After that, when the start instruction is output from the
続いて、処理部20は、直流電圧源23から測定電圧V1を出力させると共に、スイッチ13をオフ状態からオン状態に移行させることで、直流電圧源23から測定対象Rxに検出電流Iを供給する。
Subsequently, the
電流電圧変換回路1は、信号入力部11から入力される検出電流Iを検出電圧Voに変換して、信号出力部12から出力する。この場合、電流電圧変換回路1では、第4レンジに対応するコンデンサ15a4と同じ容量値C(22μF)のコンデンサ15a6(第6レンジに対応するコンデンサ15a)が積分用コンデンサとして演算増幅器14に接続されていることから、第6レンジでの最大測定電流値500mAで検出電流Iが流れた場合の積分期間Ti(2.2ms)の経過時点での検出電圧Voの最大絶対電圧値は図2に示すように50V(検出電圧Voは、−50Vの負電圧)となって、第4レンジのときの検出電圧Voの最大絶対電圧値の10倍に上がる。しかしながら、演算増幅器14は、第6レンジに対応する動作電圧Vcc,Vee(±60V)で動作しているため、動作電圧Vcc,Veeに制限されることなく、検出電圧Voを正確に出力する。
The current-
したがって、処理部20は、電圧測定処理を実行して、各電圧値Vo1,Vo2を測定し、また電流測定処理を実行して、500mAまでの検出電流Iの電流値Iを正確に測定し、また抵抗測定処理を実行して、測定対象Rxの抵抗値Rxを正確に測定する。
Therefore, the
このように、この電流電圧変換回路1では、この回路を構成する演算増幅器14用の動作電圧Vcc,Veeを電圧値を変更して出力可能な電圧可変電源17と、第1レンジ〜第6レンジの各測定レンジに対応するコンデンサ15aと動作電圧Vcc,Veeの電圧値との組み合わせが、第1レンジ〜第6レンジの各測定レンジに関連付けられてデータテーブルDTとして記憶された記憶部18とを備え、制御部として機能する処理部20が、第1レンジ〜第6レンジの測定レンジのうちから任意の1つの測定レンジが選択されたときに、この選択された測定レンジ(選択レンジ)に対応するコンデンサ15aおよび動作電圧Vcc,Veeの電圧値の組み合わせを記憶部18のデータテーブルDTから読み出すと共に、読み出したコンデンサ15aを積分用コンデンサとして演算増幅器14の出力端子と反転入力端子との間に接続させるレンジ切替制御をスイッチ部15bに対して実行し、かつ演算増幅器14用の動作電圧Vcc,Veeを、読み出した動作電圧Vcc,Veeの電圧値に変更して出力させる電圧切替制御を電圧可変電源17に対して実行する。
As described above, in the current-
したがって、この電流電圧変換回路1によれば、上記したように、コンデンサ15aとして使用されるコンデンサの容量値に上限(本例では、22μF)がある状況下においても、演算増幅器14の動作電圧Vcc,Veeの電圧値を、より大きな電流値の電流を測定するための測定レンジ(最大測定電流値が100mAの第5レンジ、および最大測定電流値が500mAの第6レンジ)に対応する電圧値(第5レンジでは±12V、第6レンジでは±60V)に変更することができるため、動作電圧Vcc,Veeの制限を受けることなく、予め規定された経過時間Taでの積分動作によって検出電流Iを検出電圧Voに正確に変換することができる。
Therefore, according to the current-
また、この電流電圧変換回路1では、電圧可変電源17は、演算増幅器14用の動作電圧としての正電圧Vccおよび負電圧Veeの各電圧値を変更して出力可能に構成されている。したがって、この電流電圧変換回路1によれば、検出電流Iが信号入力部11に流入する構成(直流電圧源23が測定電圧V1を電圧値が既知の正電圧として出力する構成)に起因して、検出電圧Voが負電圧として出力される構成に限定されず、検出電流Iが逆方向に流れる構成(つまり、信号入力部11から流出する構成(直流電圧源23が測定電圧V1を電圧値が既知の負電圧として出力する構成))に起因して、検出電圧Voが正電圧として出力される構成においても、動作電圧Vcc,Veeの制限を受けることなく、経過時間Taでの積分動作によって検出電流Iを検出電圧Voに正確に変換することができる。
Further, in the current-
なお、検出電流Iが信号入力部11に流入する構成、および検出電流Iが信号入力部11から流出する構成のいずれか一方の構成に限定されているときには、電圧可変電源17は正電圧Vccおよび負電圧Veeの各電圧値のうちのこの一方の構成に対応する電圧値のみを変更して出力する構成を採用することもできる。また、この場合、電圧可変電源17は、正電圧Vccおよび負電圧Veeを出力する所謂プラス・マイナス電源(正負両電源)に代えて、正電圧Vccおよび負電圧Veeの一方を出力する所謂片電源を使用することもできる。この構成によれば、電流電圧変換回路1をより簡易な構成で実現することができる。
When the detection current I flows into the
また、この電流電圧変換回路1を備えた電流測定装置2では、処理部20が、検出電圧Voの電圧値Voを経過時間Taをあけて2回測定する(電圧値Vo1,Vo2を測定する)電圧測定処理と、この2つの電圧値Vo1,Vo2間の差分電圧値Va、選択レンジに対応するコンデンサ15aの容量値(容量値C)、および経過時間Taに基づいて検出電流Iの電流値I(=|Va|×C/Ta)を測定する電流測定処理とを実行する。
In the
したがって、この電流測定装置2によれば、電流電圧変換回路1から出力される正確な検出電圧Voで測定された2回分の正確な電圧値Vo1,Vo2から算出される正確な差分電圧値Vaに基づいて、選択レンジでの最大測定電流値までの検出電流Iの電流値Iを正確に測定することができる。
Therefore, according to the
また、この電流測定装置2を備えた抵抗測定装置3では、内部グランドGの電位(基準電位)を基準とする測定電圧V1を出力する直流電圧源23を備え、処理部20が、測定対象Rxに直流電圧源23から測定電圧V1を印加しているときに測定対象Rxに流れる電流を検出電流Iとしてその電流値Iを測定すると共に、この測定した電流値Iと測定電圧V1の電圧値とに基づいて測定対象Rxの抵抗値Rx(=V1/I)を測定する抵抗測定処理を実行する。
Further, the
したがって、この抵抗測定装置3によれば、この測定電圧V1の電圧値と電流測定装置2において正確に測定された電流値Iとに基づいて、測定対象Rxの抵抗値Rxを正確に測定することができる。
Therefore, the
なお、図2に示すデータテーブルDTにおいて規定された各測定レンジ、および各測定レンジに対応する最大測定電流値、コンデンサの容量値、検出電圧Voの最大絶対電圧値および動作電圧Vcc,Veeは、一例であって、これに限定されるものではない。 Each measurement range specified in the data table DT shown in FIG. 2, and the maximum measurement current value, the capacitance value of the capacitor, the maximum absolute voltage value of the detection voltage Vo, and the operating voltages Vcc, Vee corresponding to each measurement range are This is an example, and the present invention is not limited to this.
また、上記の例では、電圧測定処理において、時間t0の直後において生じることがある検出電圧Voの変動を回避して、差分電圧値Vaをより正確に測定するために、時間t0から若干遅れたサンプリング時間t1で1回目の電圧値Vo1を測定し、かつ積分期間Tiの終期よりも若干前のサンプリング時間t2で2回目の電圧値Vo2を測定して、両電圧値Vo1,Vo2の差分を差分電圧値Vaとする構成を採用しているが、この構成に限定されるものではない。例えば、時間t0の直後において生じることがある検出電圧Voの変動が無視できる程度のものであるときには、図示はしないが、時間t0から経過時間Taを経過した時間で検出電圧Voを1回サンプリングし(このときの電圧値Voを電圧値Vo1と表記する)、この電圧値Vo1を上記の差分電圧値Vaとして使用する構成を採用することもできる。 Further, in the above example, in the voltage measurement process, in order to avoid the fluctuation of the detection voltage Vo that may occur immediately after the time t0 and measure the differential voltage value Va more accurately, it is slightly delayed from the time t0. The voltage value Vo1 at the first time is measured at the sampling time t1, and the voltage value Vo2 at the second time is measured at a sampling time t2 slightly before the end of the integration period Ti, and the difference between the voltage values Vo1 and Vo2 is calculated as a difference. Although the configuration having the voltage value Va is adopted, the configuration is not limited to this configuration. For example, when the fluctuation of the detection voltage Vo that may occur immediately after the time t0 is negligible, although not shown, the detection voltage Vo is sampled once at a time after the elapsed time Ta from the time t0. (The voltage value Vo at this time will be referred to as a voltage value Vo1), and the configuration in which this voltage value Vo1 is used as the above-mentioned differential voltage value Va can also be adopted.
また、上記の例では、操作者が操作部19に対する操作を行って、選択した1つの測定レンジ(選択レンジ)を示す選択レンジ情報を制御部として機能する処理部20に出力し、処理部20が、この選択レンジ情報に基づいて選択レンジに切り換える構成を採用しているが、これに限定されるものではない。例えば、処理部20が演算増幅器14から出力される検出電圧Voの電圧値と、現在の選択レンジを示す情報とに基づいて、検出電流Iの測定(検出)に最適な測定レンジを自動的に選択する公知のオートレンジ機能を備えた構成を採用することもできる。
In the above example, the operator operates the
1 電流電圧変換回路
2 電流測定装置
3 抵抗測定装置
11 信号入力部
12 信号出力部
14 演算増幅器
15 帰還回路
15a1,15a2,・・・,15an コンデンサ
15b1,15b2,・・・,15bn 選択スイッチ
17 電圧可変電源
18 記憶部
20 処理部
G 内部グランド
I 検出電流
Vo 検出電圧
1 Current-voltage conversion circuit
2 Current measuring device
3 resistance measuring device 11 a
G Internal ground
I Detection current Vo Detection voltage
Claims (4)
前記帰還回路は、複数のコンデンサと、複数の測定レンジのうちから選択された任意の1つの測定レンジに対応する前記複数のコンデンサのうちの1つまたは2つ以上のコンデンサを前記積分用コンデンサとして前記出力端子と前記反転入力端子との間に接続するスイッチ部とを有し、
前記演算増幅器用の動作電圧を電圧値を変更して出力可能な電圧可変電源と、
前記測定レンジに対応する前記1つまたは2つ以上のコンデンサ、および当該測定レンジに対応する前記電圧値の組み合わせが、前記複数の測定レンジに関連付けられて記憶された記憶部と、
制御部とを備え、
前記制御部は、前記複数の測定レンジのうちから任意の1つの測定レンジが選択されたときに、当該選択された測定レンジに対応する前記1つまたは2つ以上のコンデンサおよび前記電圧値の組み合わせを前記記憶部から読み出すと共に、当該読み出した1つまたは2つ以上のコンデンサを前記積分用コンデンサとして前記出力端子と前記反転入力端子との間に接続させるレンジ切替制御を前記スイッチ部に対して実行し、かつ前記動作電圧を当該読み出した電圧値に変更して出力させる電圧切替制御を前記電圧可変電源に対して実行する積分型の電流電圧変換回路。 A non-inverting input terminal is defined as a reference potential, and an operational amplifier having a feedback circuit including an integrating capacitor connected between the inverting input terminal and the output terminal is configured to be supplied to the inverting input terminal. Integrated current-voltage conversion for converting the detected current into a detected voltage that appears as a voltage with the reference potential as a reference according to the charging voltage of the integrating capacitor charged with the detected current and outputting the voltage from the output terminal. A circuit,
The feedback circuit uses a plurality of capacitors and one or more capacitors of the plurality of capacitors corresponding to any one measurement range selected from a plurality of measurement ranges as the integration capacitor. A switch unit connected between the output terminal and the inverting input terminal,
A variable voltage power supply capable of outputting the operating voltage for the operational amplifier by changing the voltage value,
A storage unit in which the one or more capacitors corresponding to the measurement range and the combination of the voltage values corresponding to the measurement range are stored in association with the plurality of measurement ranges.
And a control unit,
The control unit, when any one measurement range is selected from the plurality of measurement ranges, a combination of the one or more capacitors and the voltage value corresponding to the selected measurement range. Is read from the storage unit, and range switching control is performed on the switch unit to connect the read one or more capacitors as the integrating capacitor between the output terminal and the inverting input terminal. In addition, the integral-type current-voltage conversion circuit that executes voltage switching control for changing the operating voltage to the read voltage value and outputting the voltage value.
前記処理部は、
前記検出電圧の電圧値を予め規定された経過時間をあけて2回測定する電圧測定処理と、
前記2回の測定で得られた2つの電圧値間の差分電圧値、前記選択された測定レンジに対応する前記1つまたは2つ以上のコンデンサの容量値、および前記経過時間に基づいて前記検出電流の電流値を測定する電流測定処理とを実行する電流測定装置。 An integration-type current-voltage conversion circuit according to claim 1 or 2, and a processing unit,
The processing unit is
A voltage measurement process of measuring the voltage value of the detected voltage twice twice with a predetermined elapsed time,
The detection based on a differential voltage value between two voltage values obtained by the two measurements, a capacitance value of the one or more capacitors corresponding to the selected measurement range, and the elapsed time. A current measuring device that performs a current measuring process of measuring a current value of a current.
前記処理部は、前記反転入力端子と前記直流電圧源との間に接続された測定対象に当該直流電圧源から前記測定電圧を印加しているときに当該測定対象に流れる電流を前記検出電流として、前記電流測定処理を実行して当該検出電流の前記電流値を測定すると共に、当該測定した電流値と前記測定電圧の電圧値とに基づいて当該測定対象の抵抗値を測定する抵抗測定処理を実行する抵抗測定装置。 A current measuring device according to claim 3, and a DC voltage source for outputting a measured voltage based on the reference potential,
The processing unit, as the detection current, a current flowing through the measurement target while applying the measurement voltage from the DC voltage source to the measurement target connected between the inverting input terminal and the DC voltage source. A resistance measurement process of performing the current measurement process to measure the current value of the detected current and measuring the resistance value of the measurement target based on the measured current value and the voltage value of the measurement voltage. Resistance measuring device to perform.
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