JP2020085714A - Integration type current voltage conversion circuit, current measurement device and resistance measurement device - Google Patents

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Abstract

To convert a current of a large current value into a voltage by an integration in a specified lapse time even if a capacitance value of an integration capacitor is subject to an upper limit.SOLUTION: An integration type current voltage conversion circuit has a computation amplifier 14 with a feedback circuit 15 connected between a reverse input terminal and output terminal, and converts a detection current I into a detection voltage Vo and outputs the detected voltage. The feedback circuit 15 has: capacitors 15ato 15a; and switches 15bto 15bthat are connected to between the output terminal and the reverse input terminal with the capacitor 15a corresponding to a selection range as an integration capacitor. The integration type current voltage conversion circuit comprises: a voltage variable power source 17 that outputs action voltages Vcc and Vee for the computation amplifier 14; a storage unit 18 in which a set of the capacitor 15a and voltage value of an action voltage, which correspond to each selection range, is stored; and a processing unit 20 that reads the set of the capacitor 15a and voltage value corresponding to the selection range from the storage unit 18, uses the capacitor 15 as the integration capacitor, and changes the action voltages Vcc and Vee from a power source 17 to the voltage value.SELECTED DRAWING: Figure 1

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 Patent Document 1 below as a configuration of an electrical measuring device as a conventional example. This electric measuring device is applied to a current measuring device, and as shown in FIG. 4, the current measuring device 51 has a predetermined measuring voltage V1 (current measuring device 51) to be applied to the resistor Rx to be measured. DC voltage source 52 for outputting a DC constant voltage with reference to the potential of the ground G as the reference potential in the above, and ON/OFF of application of the measured voltage V1 output from the DC voltage source 52 to the resistor Rx to be measured. A switch 53 for performing the measurement and a current-voltage conversion circuit 54 of an integration type that converts the current I flowing through the resistor Rx to be measured into a voltage (detection voltage) Vo and outputs the voltage I when the measurement voltage V1 is applied. In the current-voltage conversion circuit 54, an integrating capacitor 54b is connected between an inverting input terminal and an output terminal, and a non-inverting input terminal is connected to the ground G, and the operational amplifier is configured as an inverting amplification type integrator. 54a. The inverting input terminal of the operational amplifier 54a is connected to the measured resistor Rx via the switch 53. In addition, the current-voltage conversion circuit 54 includes a discharge circuit 54c that is formed of a series circuit of a resistor and a switch and that is connected in parallel with the integrating capacitor 54b.

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 current measuring device 51, when measuring the current I, first, the discharge circuit 54c is operated while the switch 53 is in the OFF state (the switch of the discharge circuit 54c is in the ON state). Be). Accordingly, the discharging circuit 54c short-circuits the integrating capacitor 54b (in this example, via the resistor in the discharging circuit 54c) to discharge the integrating capacitor 54b charged in the previous measurement, The charging voltage Vc of the integrating capacitor 54b is returned to zero volts. In this case, as shown in FIG. 5, the voltage Vo output from the current-voltage conversion circuit 54 is also returned to zero volts.

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 discharge circuit 54c is stopped (the switch of the discharge circuit 54c is shifted to the off state), and subsequently, the switch 53 is shifted from the off state to the on state, After being kept in the on state for an integration period Ti (a period slightly longer than the elapsed time Ta from the first sampling time t1 to the second sampling time t2, which will be described later), which is a predetermined constant time, it is turned off. Will be returned. In the figure, after the operation of the discharge circuit 54c is stopped, the switch 53 is changed from the off state to the on state with a slight time lapse, and the discharge circuit 54c is operated at the same time when the switch 53 is changed to the off state. The switch 53 may be switched from the off state to the on state at the same time when the operation of the discharge circuit 54c is stopped, or the discharge circuit 54c may be operated after the switch 53 is switched from the off state.

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-voltage conversion circuit 54 is virtually connected to the ground G via the pair of input terminals (the inverting input terminal and the non-inverting input terminal) of the operational amplifier 54a, During the integration period Ti, the measurement voltage V1 is continuously applied to the resistor Rx to be measured. As a result, in the integration period Ti, as shown in FIG. 4, the operational amplifier of the current-voltage conversion circuit 54 is passed from the DC voltage source 52 via the switch 53 in the ON state and the integration capacitor 54b of the current-voltage conversion circuit 54. The current I flows through the path to the output terminal of 54a (the path indicated by the chain line). The integrating capacitor 54b is continuously charged by this current I, and its charging voltage Vc increases in voltage value in proportion to time.

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 capacitor 54b connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 54a is virtually connected to the ground G, the other end of the integrating capacitor 54b is connected. From the output terminal of the operational amplifier 54a, the negative voltage (negative voltage) having the same absolute value as the charging voltage Vc is output as the voltage Vo. Therefore, the voltage Vo decreases in proportion to time during the integration period Ti, as shown in FIG.

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 capacitor 54b is represented by the symbol C and the current value of the current I is represented by the same symbol I as the current I, the variation Va(1 The differential voltage value between the voltage value of the voltage Vo at the second sampling time t1 and the voltage value of the voltage Vo at the second sampling time t2 is represented by the following formula.
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 current measuring device 51, after the measurement of the change amount Va is completed, the switch 53 is turned off and the discharge circuit 54c is operated. As a result, the charged integrating capacitor 54b is discharged and the charging voltage Vc is returned to zero volt, so that the voltage Vo is returned to zero volt.

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-voltage conversion circuit 54 and converting it into the voltage Vo, the influence of the noise component included in the current I on the voltage Vo can be reduced, and the degree of this reduction is the elapsed time Ta described above. The longer the time, the larger the time Ta, but the longer the elapsed time Ta, the longer the measurement time of the current I (the time required to complete the measurement). Therefore, the elapsed time Ta is defined in advance as a constant time determined by the balance between the degree of noise reduction and the measurement time. Along with this, the integration period Ti is also defined in advance as a fixed time slightly longer than the elapsed time Ta.

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-voltage conversion circuit 54 having such a configuration that the elapsed time Ta is constant and, as a result, the integration period Ti is also constant, one integration capacitor 54b is provided (one measurement range is provided). In this case, the maximum value of the charging voltage Vc in the integration period Ti increases as the current value I of the current I increases. Further, the voltage Vo as a negative voltage has a maximum absolute voltage value that increases as the current value I of the current I increases. In this case, the maximum absolute voltage value of the voltage Vo is limited by the voltage value of the operating voltage of the operational amplifier 54a.

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54bに直列にスイッチ54d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54b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54b,・・・,コンデンサ54b(nは2以上の整数。コンデンサ54b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54d,・・・,スイッチ54d(スイッチ54d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54b,54b,・・・,54b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 capacitor 54b 1 as the integrating capacitor 54b, and this series circuit is connected. Capacitors 54b 2 ,..., Capacitors 54b n (n that are connected between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier 54a and have a larger capacitance value than the capacitor 54b 1 and that sequentially increase in capacitance value. Is an integer greater than or equal to 2. Switches 54d 2 ,..., 54d n (including switch 54d 1 (including switch 54d 1 ) are also connected in series with capacitor 54b 1 unless otherwise specified). 54d), and each of these series circuits is connected between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier 54a. Then, of the capacitors 54b 1 , 54b 2 ,..., 54b n , the capacitor 54b corresponding to the current value I of the current I is selected, and the switch 54d connected in series to the selected capacitor 54d is turned on. By doing so, the selected capacitor 54d is connected as an integrating capacitor between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier 54a.

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 operational amplifier 54a, and the current having a larger current value I can be obtained. It becomes possible to convert I into the voltage Vo.

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-voltage conversion circuit 54 shown in FIG. 4, the operational amplifier 54a receives an operating voltage of ±3.3 V (positive voltage Vcc=3.3 V, negative voltage Vee=−3.3 V). Is operated and the integration period Ti is regulated to, for example, 2.2 ms (time slightly longer than the elapsed time Ta=2 ms), the capacitor 54b having a capacitance value of 1.0 μF is connected as an integration capacitor. There is. In the current-voltage conversion circuit 54 having this configuration, the maximum absolute voltage value of the voltage Vo when the current value I is 1 mA is 2.2 V, which is within the range of the above-mentioned operating voltage, so that the elapsed time Ta It is possible to measure the current value I up to 1 mA based on the change amount Va of the voltage Vo (first range, see FIG. 7).

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54bとしてスイッチ54d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54bよりも大きな4.7μFのコンデンサをコンデンサ54bとしてスイッチ54d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54dだけをオン状態にすることでコンデンサ54b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54dだけをオン状態にすることでコンデンサ54b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 μF capacitor 54b is used as the integrating capacitor. Exceeds the operating voltage range. Therefore, as in the configuration shown in FIG. 6, the switch 54d 1 is connected in series by using the 1.0 μF capacitor 54b as the capacitor 54b 1 and the series circuit is connected between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier 54a. In addition, a 4.7 μF capacitor, which is larger than the capacitor 54b 1 , is used as the capacitor 54b 2 and the switch 54d 2 is connected in series to connect the series circuit between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier 54a. In the current-voltage conversion circuit 54 having this configuration, for the current I up to 1 mA, only the switch 54d 1 is turned on to use the capacitor 54b 1 as an integrating capacitor, and for the current I over 1 mA up to 5 mA, the switch 54 d 1 is used. By turning on only 54d 2 , the capacitor 54b 2 is used as an integrating capacitor. In this case, when the current value I is 5 mA, the maximum absolute voltage value of the voltage Vo is 2.3 V, which is within the range of the above operating voltage, so that the current value I up to 5 mA can be measured. (Second range, see FIG. 7).

さらに、コンデンサ54bよりも大きな10μFのコンデンサをコンデンサ54bとしてスイッチ54d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54dだけをオン状態にすることでコンデンサ54b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54dだけをオン状態にすることでコンデンサ54b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54dだけをオン状態にすることでコンデンサ54b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 capacitor 54b 2 is used as the capacitor 54b 3 and the switch 54d 3 is connected in series, and this series circuit is connected between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier 54a. In the current-voltage conversion circuit 54 having this configuration, for the current I up to 1 mA, only the switch 54d 1 is turned on to use the capacitor 54b 1 as an integrating capacitor, and for the current I over 1 mA up to 5 mA, By turning on only 54d 2 , the capacitor 54b 2 is used as an integrating capacitor, and for the current I exceeding 5 mA to 10 mA, turning on only the switch 54d 3 causes the capacitor 54b 3 to be used as an integrating capacitor. use. In this case, the maximum absolute voltage value of the voltage Vo when the current value I is 10 mA is 2.2 V, which is within the range of the above operating voltage, and therefore the current value I up to 10 mA can be measured. (3rd range, see FIG. 7).

特開2013−29466号公報(第3−4頁、第3−4図)Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-29466 (page 3-4, FIG. 3-4)

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-voltage conversion circuit 54, a capacitor satisfying a predetermined condition as the integrating capacitor (for example, the charging voltage Vc needs to be returned (reset) to zero volt, so that the condition that the dielectric absorption characteristic is excellent is required. Capacitors such as Teflon (registered trademark) type capacitors, polystyrene type capacitors, polypropylene type capacitors, etc. must be used, but there are few capacitors with large capacitance values. However, even if an attempt is made to convert the current I having a larger current value I into the voltage Vo, there is a problem to be solved that it cannot be converted because it is limited by the operating voltage of the operational amplifier 54a. For example, as shown in FIG. 7, even if the fourth range for measuring the current value I up to 50 mA is added to the measurement range, when the capacitance value of the capacitor satisfying the above conditions is about 22 μF at the maximum. , The maximum absolute voltage value of the voltage Vo when the current value I is 50 mA when using this capacitor is 5.0 V, which exceeds the range of the above operating voltage, the current value I of 50 mA is It cannot be converted to Vo.

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 claim 1, the non-inverting input terminal is defined as a reference potential, and a feedback circuit including an integrating capacitor is connected between the inverting input terminal and the output terminal. A detection circuit configured to include an operational amplifier, the detection current supplied to the inverting input terminal appearing as a voltage with the reference potential as a reference in accordance with the charging voltage of the integrating capacitor charged with the detection current. An integration-type current-voltage conversion circuit that converts the voltage into a voltage and outputs the voltage from the output terminal, wherein the feedback circuit corresponds to any one measurement range selected from a plurality of capacitors and a plurality of measurement ranges. And a switch unit for connecting one or more capacitors among the plurality of capacitors as the integrating capacitors between the output terminal and the inverting input terminal, and an operating voltage for the operational amplifier. A variable voltage power supply capable of changing the voltage value and outputting the voltage, the one or more capacitors corresponding to the measurement range, and the combination of the voltage values corresponding to the measurement range are the plurality of measurement ranges. A storage unit stored in association with the control unit, and the control unit sets the selected measurement range to the selected measurement range when any one measurement range is selected from the plurality of measurement ranges. The corresponding one or more capacitors and the combination of the voltage values are read from the storage unit, and the read one or more capacitors are used as the integrating capacitors for the output terminal and the inverting input terminal. Range switching control to be connected between the voltage variable power supply and the switch section, and voltage switching control to change the operating voltage to the read voltage value and output the voltage value.

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 claim 2 is the integration-type current-voltage conversion circuit according to claim 1, wherein the voltage variable power supply has positive and negative voltages as operating voltages for the operational amplifier. It is configured to be able to output by changing the value.

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 claim 3 comprises the integral type current-voltage conversion circuit according to claim 1 or 2, and a processing part, wherein the processing part defines a voltage value of the detection voltage in advance for a predetermined time. Voltage measurement process for measuring twice by opening, a differential voltage value between two voltage values obtained by the two measurements, and one or more capacitors of the one or more capacitors corresponding to the selected measurement range. And a current measurement process for measuring the current value of the detected current based on the capacitance value and the elapsed time.

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 claim 3, since the current-voltage converting circuit is provided, the accurate voltage value for two times measured by the accurate detection voltage output from the current-voltage converting circuit. The current value of the detected current up to the maximum measured current value in the selected range can be accurately measured based on the accurate differential voltage value calculated from

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.

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の各構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows each structure of the current voltage conversion circuit 1, the current measuring device 2, and the resistance measuring device 3. 図1の電流電圧変換回路1における第1レンジから第6レンジまでの各測定レンジを説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating each measurement range from the 1st range to the 6th range in the current voltage conversion circuit 1 of FIG. 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の各動作を説明するための説明図である。4 is an explanatory diagram for explaining each operation of the current-voltage conversion circuit 1, the current measuring device 2, and the resistance measuring device 3. FIG. 従来の電流電圧変換回路54および電流測定装置51の各構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows each structure of the conventional current voltage conversion circuit 54 and the current measuring device 51. 電流電圧変換回路54および電流測定装置51の各動作を説明するための説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining each operation of the current-voltage conversion circuit 54 and the current measuring device 51. 複数の測定レンジを備えた従来の電流電圧変換回路54および電流測定装置51の各構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows each structure of the conventional current-voltage conversion circuit 54 and the current measurement apparatus 51 provided with the some measurement range. 図6の電流電圧変換回路54における第1レンジから第4レンジまでの各測定レンジを説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating each measurement range from the 1st range in the current voltage conversion circuit 54 of FIG. 6 to the 4th range.

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-voltage conversion circuit 1 as the current-voltage conversion circuit, the configuration of the current measurement device 2 including the current-voltage conversion circuit 1, and the configuration of the resistance measurement device 3 including the current measurement device 2, FIG. Will be described.

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-voltage conversion circuit 1 includes a signal input unit 11, a signal output unit 12, a switch 13, an operational amplifier 14, a feedback circuit 15, a discharge circuit 16, a voltage variable power supply 17, a storage unit 18, an operation unit 19 and a processing unit 20. Then, the detection current I input from the signal input unit 11 is integrated over a predetermined integration period Ti (the ON period of the switch 13) to obtain a reference potential (in this example, the current-voltage conversion circuit 1, The potential of the internal ground G, which is common to the current measuring device 2 and the resistance measuring device 3, which is zero volt, is converted into a detection voltage Vo based on which the signal is output from the signal output unit 12.

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 switch 13 is connected between the signal input unit 11 and the inverting input terminal of the operational amplifier 14. Further, the switch 13 is controlled by the processing unit 20 that functions as a control unit, and is turned on during the integration period Ti and turned off during the period other than the integration period Ti. In this example, as an example, the elapsed time Ta described below is a combination of the degree of noise reduction and the measurement time (the time required to measure the current value I of the detection current I and the resistance value Rx of the measurement target Rx described later). In consideration of this, it is prescribed in advance for a fixed time (for example, 2 ms). Along with this, the integration period Ti is defined in advance as a constant time (2.2 ms) that is slightly longer than the elapsed time Ta. It should be noted that the elapsed time Ta and the integration period Ti are not limited to the above-mentioned time, and when the measurement time has a margin, the elapsed time Ta and the integration period Ti are specified to be longer than the above-mentioned time in order to further increase the degree of noise reduction. Alternatively, when there is not enough margin in the measurement time, the degree of noise reduction can be made lower within the allowable range, and the time can be specified to be shorter than the above time.

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 operational amplifier 14 uses an operation voltage (to be described later as an example, a positive voltage Vcc and a negative voltage Vee (|Vee|=Vcc) based on a reference potential (potential of the internal ground G) output from the voltage variable power supply 17. )) works with. Further, in the operational amplifier 14, the inverting input terminal is connected to the signal input section 11 via the switch 13 as described above, the non-inverting input terminal is regulated to the reference potential (potential of the internal ground G), and the output terminal is the signal. A feedback circuit 15 including an integrating capacitor is connected between the output unit 12 and the inverting input terminal and the output terminal to form an inverting type integrating circuit.

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15a,15a,・・・,15a(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15a,15a,・・・,15aに直列接続されたコンデンサ15aと同数の選択スイッチ15b,15b,・・・,15b(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15aおよび選択スイッチ15bの直列回路、コンデンサ15aおよび選択スイッチ15bの直列回路、・・・、並びにコンデンサ15aおよび選択スイッチ15b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 feedback circuit 15 is, for example, a measurement range (a detection range for selecting the current value I of the detection current I that can be detected by the current-voltage conversion circuit 1, and the current measurement device 2 selects the measurable current value I). Is a current measurement range for selecting the resistance value Rx that can be measured by the resistance measuring device 3) (n: n is an integer of 2 or more). capacitor 15a 1, 15a 2, ···, 15a n ( hereinafter, especially when no distinction is also referred to as the capacitor 15a) and, and a switch portion 15b. As an example in the present embodiment, the switch unit 15b, the capacitors 15a 1, 15a 2, · · ·, 15a as many selection and capacitor 15a connected in series to the n switches 15b 1, 15b 2, · · ·, 15b n ( Hereinafter, unless otherwise specified, it is also referred to as a selection switch 15b). Further, the series circuit of the capacitor 15a 1 and the selection switch 15b 1 , the series circuit of the capacitor 15a 2 and the selection switch 15b 2 ,..., And the series circuit of the capacitor 15a n and the selection switch 15b n are respectively the inversion of the operational amplifier 14. It is connected in parallel between the input terminal and the output terminal. The ON/OFF of each selection switch 15b is controlled by the processing unit 20 that functions as a control unit.

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15a(1.0μF)および選択スイッチ15b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15a(4.7μF)および選択スイッチ15b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15a(10μF)および選択スイッチ15b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15a(22μF)および選択スイッチ15b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15a(22μF)および選択スイッチ15b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15a(22μF)および選択スイッチ15b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15b,15b,・・・,15b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-voltage conversion circuit 1 is provided with six (n=6) measurement ranges (see FIG. 2) from the first range to the sixth range, and the feedback circuit 15 is Corresponding to, the series circuit of the capacitor 15a 1 (1.0 μF) and the selection switch 15b 1 corresponding to the first range (maximum measurement current value 1 mA), the capacitor 15a corresponding to the second range (maximum measurement current value 5 mA) 2 (4.7 μF) and selection switch 15b 2 in series circuit, capacitor 15a 3 (10 μF) and selection switch 15b 3 in series circuit corresponding to third range (maximum measurement current value 10 mA), 4th range (maximum measurement current) A series circuit of the capacitor 15a 4 (22 μF) and the selection switch 15b 4 corresponding to the value 50 mA), a series circuit of the capacitor 15a 5 (22 μF) and the selection switch 15b 5 corresponding to the fifth range (the maximum measured current value 100 mA), and A series circuit of a capacitor 15a 6 (22 μF) and a selection switch 15b 6 corresponding to the sixth range (maximum measured current value 500 mA) is provided. In the present example, since the series circuit of one capacitor 15a and the selection switch 15b corresponds to one measurement range, the selection switches 15b 1 , 15b 2 ,..., 15b 6 forming the switch unit 15b are selected. Only one selection switch 15b corresponding to the measured range is controlled by the processing unit 20 to be in the ON state. Further, in the capacitor used as the capacitor 15a, the one having the maximum capacitance value is 22 μF, so this 22 μF capacitor is used as the capacitor 15a corresponding to the fourth range to the sixth range.

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15a〜コンデンサ15a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 switch unit 15b may be configured by one rotary switch having one circuit n-contact (in the specific example, one circuit 6-contact). Although not shown, a parallel circuit of two or more capacitors 15a of the capacitors 15a 1 ~ capacitor 15a n, it is also possible to form a capacitor corresponding to one of the measurement range. In this configuration, the switches 15b corresponding to the two or more capacitors 15a forming the parallel circuit are simultaneously controlled to be in the ON state.

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15a,15a,・・・,15a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 operational amplifier 14 supplies the detection current I (current supplied to the inverting input terminal of the operational amplifier 14) input from the signal input unit 11 via the switch 13 in the ON state over the integration period Ti. detecting current integrating capacitor that is charged with I (the capacitors 15a 1, 15a 2, ···, any capacitor corresponding to one measurement range is a capacitor 15a (selected selected among 15a n)) of In accordance with the charging voltage Vc, the output terminal converts the reference potential (potential of the internal ground G) into a detection voltage Vo that appears as a voltage (negative voltage in this example) based on the reference potential and outputs the detection voltage Vo to the signal output unit 12.

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 discharge circuit 16 is configured by a series circuit of a discharge resistor 16a and a discharge switch 16b, and is connected between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier 14. Further, in the discharge circuit 16, the on/off state of the discharge switch 16b is controlled by the processing unit 20. With this configuration, when the discharge switch 16b is turned on by the processing unit 20, the discharging circuit 16 discharges the integrating capacitor via the discharging resistor 16a, and the charging voltage Vc charged in the integrating capacitor. To zero volts (reset charging voltage Vc). Although not shown, the discharge circuit 16 can be configured only by the discharge switch 16b.

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 voltage power supply 17 is configured to be capable of outputting the operating voltages Vcc and Vee for the operational amplifier 14 by changing the voltage value thereof by being controlled by the processing unit 20 which functions as a control unit.

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15a(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15a(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15a(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15a(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15a(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15a(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 capacitor 15a 1 (capacitance value C: 1.0 μF) in the first range (maximum measurement current value 1 mA) and the second range (maximum measurement current value 5 mA) are used as integration capacitors. ), the capacitor 15a 2 (capacitance value C: 4.7 μF), the third range (maximum measurement current value 10 mA), the capacitor 15a 3 (capacity value C: 10 μF), the fourth range (maximum measurement current value 50 mA) capacitor 15a 4 (capacitance value C: 22 .mu.F) is, the fifth range (maximum measured current value 100 mA) in the capacitor 15a 5 (capacitance value C: 22 .mu.F) is, the sixth range (maximum measured current value 500mA) the capacitor 15a 6 ( A capacitance value C: 22 μF) is connected to the operational amplifier 14 and charged with the detection current I over the integration period Ti (2.2 ms).

このため、第1レンジ(最大測定電流値1mA)でのコンデンサ15a(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15a(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15a(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15a(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15a(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15a(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 capacitor 15a 1 (1.0 μF) in the first range (maximum measured current value 1 mA) is +2.2 V (=1 mA×2.2 ms/1.0 μF), which is the second value. The maximum value of the charging voltage Vc of the capacitor 15a 2 (4.7 μF) in the range (maximum measured current value 5 mA) is +2.3 V (=5 mA×2.2 ms/4.7 μF). Similarly, the maximum value of the charging voltage Vc of the capacitor 15a 3 (10 μF) in the third range (maximum measurement current value 10 mA) is +2.2 V, and the capacitor 15a 4 in the fourth range (maximum measurement current value 50 mA) is The maximum value of the charging voltage Vc of (22 μF) is +5 V, the maximum value of the charging voltage Vc of the capacitor 15a 5 (22 μF) in the fifth range (maximum measurement current value 100 mA) is +10 V, and the sixth range (maximum measurement current). The maximum value of the charging voltage Vc of the capacitor 15a 6 (22 μF) at a value of 500 mA) is +50V.

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 capacitor 15a in the plurality of ranges is the same (in this example, the capacitance value C of the capacitor 15a in the fourth range to the sixth range is 22 μF, the same), the capacitor 15a and the selection switch 15b are the same. Instead of providing a series circuit for each of these ranges, it is also possible to adopt a configuration in which only one series circuit of the common capacitor 15a and the selection switch 15b is provided. With this configuration, it is possible to reduce the number of components of the feedback circuit 15, and thus the number of components of the current-voltage conversion circuit 1, and as a result, it is possible to reduce the product cost.

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 operational amplifier 14 can output (detect) the maximum absolute voltage value of the detection voltage Vo in each measurement range without being restricted by the operating voltages Vcc and Vee in the above-mentioned first to sixth ranges. As shown in FIG. 2, the variable voltage power supply 17 sets the operating voltages Vcc and Vee to ±3.3 V for the first range to the third range, ±7.0 V for the fourth range, and the fifth range. Of ±12.0V and ±60.0V for the sixth range. The above-mentioned ±3.3V, ±7.0V, ±12.0V and ±60.0V are examples, and the maximum of the above-mentioned detection voltage Vo in the first to sixth ranges in which the operational amplifier 14 is described above. The operating voltages are Vcc and Vee that can output absolute voltage values, and are not limited to ±3.3V, ±7.0V, ±12.0V and ±60.0V.

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15aが対応し、第2レンジにコンデンサ15aが対応し、第3レンジにコンデンサ15aが対応し、第4レンジにコンデンサ15aが対応し、第5レンジにコンデンサ15aが対応し、第6レンジにコンデンサ15a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 storage unit 18 is configured by a storage device such as a semiconductor memory or an HDD (hard disk device). In addition, as shown in FIG. 2, the storage unit 18 includes one or more capacitors corresponding to the respective measurement ranges of the first range to the sixth range (in this example, as described above, The condenser 15a 1 corresponds, the condenser 15a 2 corresponds to the second range, the condenser 15a 3 corresponds to the third range, the condenser 15a 4 corresponds to the fourth range, and the condenser 15a 5 corresponds to the fifth range. , A single capacitor 15a for each range so that the capacitor 15a 6 corresponds to the sixth range), and a combination of the voltage values of the operating voltages Vcc and Vee corresponding to each measurement range. (In this example, a combination including the capacitance value C of the capacitor corresponding to the measurement range) is stored as a data table DT in association with each measurement range.

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 operation unit 19 is composed of, for example, a plurality of operation keys arranged on a keyboard or an operation panel (not shown), and processes start instructions and selection range information to function as a control unit according to the operation content of the operator. It is output to the unit 20.

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 processing unit 20 includes, for example, a pre-stage amplifier, an A/D converter, and a CPU (not shown). The pre-stage amplifier is configured as, for example, an inverting-type amplifier capable of switching the gain in multiple stages, and corresponds to the maximum absolute voltage value (full scale value) of the detection voltage Vo in each measurement range of the first range to the sixth range. Then, the function is switched to a known gain to convert the voltage value of the detection voltage Vo output from the operational amplifier 14 into a positive voltage, and to adjust it to the input voltage range of the A/D converter arranged in the subsequent stage. Is equipped with. The A/D converter performs A/D conversion on the voltage output from the pre-stage amplifier to convert it into voltage data indicating the voltage value of this voltage, and outputs the voltage data to the CPU. The CPU (the processing unit 20 including this CPU) functions as a control unit to execute the range switching process and the voltage switching process, as well as the control process for the switch 13 and the discharge circuit 16 (specifically, the discharge switch 16b). To do.

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 processing unit 20 switches to one measurement range (hereinafter, also referred to as selection range) indicated by the selection range information output from the operation unit 19. Specifically, the processing unit 20 refers to the data table DT, and the capacitor 15a corresponding to the measurement range (one of the measurement ranges of the first range to the sixth range) that matches the selected range. And a combination of operating voltages Vcc and Vee is read out (specified). In addition, the processing unit 20 shifts only the selection switch 15b connected in series to the specified capacitor 15a (capacitor 15a corresponding to the selected range) to the ON state, and shifts the other selection switches 15b to the OFF state. Switching control is executed, and only the specified capacitor 15a is connected as an integrating capacitor between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier 14. Further, the processing unit 20 switches the gain of the pre-stage amplifier to a known gain corresponding to the maximum absolute voltage value (full scale value) of the detection voltage Vo in this selection range.

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 processing unit 20 executes the voltage switching control for the variable voltage power supply 17 to set the operating voltages Vcc and Vee output from the variable voltage power supply 17 to the specified operating voltages Vcc and Vee (selection). The operating voltage is switched to the operating voltage Vcc, Vee) corresponding to the range. As a result, the operational amplifier 14 operates by receiving the supply of the specified operating voltages Vcc and Vee.

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 switch 13 and the discharge circuit 16, when the processing unit 20 detects that the start instruction is output from the operation unit 19 (there is the output of the start instruction), as illustrated in FIG. Then, the switch 13 is temporarily turned off. Further, the processing unit 20 causes the discharge circuit 16 to perform the discharge operation by shifting the discharge switch 16b to the ON state for a certain period Tdc within the period in which the switch 13 is in the OFF state. Further, the processing unit 20 sets the switch 13 to an integration period Ti (a period starting from the time t0 when the switch 13 is changed from the OFF state to the ON state) after the fixed period Tdc in which the discharge circuit 16 is caused to perform the discharging operation is finished. To be turned on. Further, when the integration period Ti ends, the processing unit 20 shifts the switch 13 to the off state and causes the discharge circuit 16 to perform the discharge operation for a certain period Tdc.

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-voltage conversion circuit 1 operates with the operational voltages Vcc and Vee corresponding to the selection range (the measurement range corresponding to the current value I of the detection current I) in which the operational amplifier 14 is selected by the operator. , The detection current I is normally integrated (without being restricted by the operating voltages Vcc and Vee) over the integration period Ti by using the integration capacitor corresponding to the selected range and converted into the detection voltage Vo. It is possible to output the detection voltage Vo from the signal output unit 12.

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 current measuring device 2 includes the current-voltage conversion circuit 1 and the output unit 21. Further, the processing unit 20 executes voltage measurement processing, current measurement processing, and output processing as processing in the current measuring device 2 in addition to the above-described processing in the current-voltage conversion circuit 1. In the range switching process when the processing unit 20 functions as a component of the current measuring device 2, the processing unit 20 matches the selected range (one of the first to sixth measurement ranges). When the combination of the capacitor 15a and the operating voltages Vcc and Vee corresponding to is read, the capacitance value C of this capacitor 15a is also read.

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 processing unit 20 measures the voltage value Vo of the detection voltage Vo twice during the integration period Ti, leaving a predetermined elapsed time Ta. In this example, as an example, the processing unit 20 measures the first voltage value Vo (also referred to as the voltage value Vo1 for easy understanding) at the sampling time t1 slightly delayed from the time t0 which is the start of the integration period Ti. Then, at the sampling time t2 slightly before the end of the integration period Ti, the second voltage value Vo (also referred to as the voltage value Vo2 for ease of understanding) is measured. In this case, in the processing unit 20, the CPU calculates the voltage value Vo based on the voltage data acquired from the A/D converter and the gain in the pre-stage amplifier at this time. The processing unit 20 also causes the storage unit 18 to store the voltage values Vo1 and Vo2. The timing of measuring the voltage values Vo1 and Vo2 is not limited to the above example, and may be any timing within the integration period Ti. However, in order to increase the degree of noise reduction described above, it is preferable to make the elapsed time Ta longer. Therefore, although not illustrated, the sampling time t1 which is the measurement timing of the voltage value Vo1 is set to the start of the integration period Ti. It is preferable that the sampling time t2, which is the measurement timing of the voltage value Vo2, coincides with or is as close as possible to the time t0 that is equal to, and the end of the integration period Ti.

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 processing unit 20 calculates the differential voltage value Va (=Vo1-Vo2) between the voltage values Vo1 and Vo2 measured in the voltage measurement process. Further, the processing unit 20 sets the differential voltage value Va, the capacitance value C of the capacitor 15a corresponding to the measurement range that matches the selected range read in the range switching process, and the known elapsed time Ta into the following formula (1). By substituting, the current value I is calculated (measured) and stored in the storage unit 18.
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 processing unit 20 causes the output unit 21 to output the current value I measured in the current measurement process. In this example, the output unit 21 is configured by a display device as an example. With this configuration, the output unit 21 displays (outputs) the current value I output from the processing unit 20 on the screen. Note that the output unit 21 can be configured by various interface circuits instead of the display device. When configured by an external interface circuit, this calculation is performed by an external device connected to the transmission path via the external interface circuit. The measured (measured) current value I is output, and when configured by the medium interface circuit, the calculated (measured) current value I is stored in the storage medium connected to the medium interface circuit.

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 current measuring device 2 including the current-voltage conversion circuit 1 detects the detection current in the selection range (the measurement range corresponding to the current value I of the detection current I) in which the current-voltage conversion circuit 1 is selected by the operator. I can be converted into a detection voltage Vo and output, and the processing unit 20 can measure the current value I of the detection current I based on the detection voltage Vo.

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 resistance measuring device 3 includes the current measuring device 2 and the voltage applying unit 22 and the DC voltage source 23.

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 voltage application unit 22 is configured to be capable of connecting a measurement target (resistor to be measured) Rx to the signal input unit 11. The DC voltage source 23 is controlled by the processing unit 20 and supplies a measurement voltage V1 (for example, a predetermined DC constant voltage (a positive voltage whose voltage value is known)) based on a reference potential (potential of the internal ground G). Output to the voltage application unit 22.

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 current measuring device 2, the processing unit 20 executes a control process for the DC voltage source 23 and a resistance measuring process as processes in the resistance measuring device 3. Further, in the output process when the processing unit 20 functions as a component of the resistance measuring device 3, the resistance value Rx of the measurement target Rx calculated (measured) as described later in the resistance measuring process is output together with the current value I. The output unit 21 is caused to output. In this case, the output unit 21 displays (outputs) the current value I and the resistance value Rx on the screen when it is configured by a display device, and via the external interface circuit when configured by the external interface circuit. It outputs a current value I and a resistance value Rx to an external device connected by a transmission line, and when it is composed of a medium interface circuit, it outputs a current value I and a resistance value Rx to a storage medium connected to this medium interface circuit. Memorize

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 processing unit 20 is connected between the signal input unit 11 and the DC voltage source 23 (specifically, is connected between the signal input unit 11 and the voltage application unit 22). The current flowing through the measurement target Rx while the measurement voltage V1 is being applied from the DC voltage source 23 to the target Rx is set as the detection current I, and the current measurement process is executed to measure the current value I of the detection current I, and the measurement is performed. The resistance value Rx of the measurement target Rx is measured based on the current value I and the voltage value V1 of the measurement voltage V1.

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 resistance measuring device 3 will be described with reference to the drawings including the operations of the current-voltage conversion circuit 1 and the current measuring device 2. It is assumed that a measurement target Rx is connected between the signal input unit 11 and the voltage applying unit 22 of the resistance measuring device 3 as shown in FIG.

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 operation unit 19 and the selection range information indicating the measurement range (selection range) selected by the operator is output from the operation unit 19 to the processing unit 20, the processing unit 20 acquires this selected range information and executes range switching processing. As an example, the operator determines that the maximum value of the current value I of the detection current I flowing through the measurement target Rx is about 45 mA when the measurement voltage V1 is applied, and the detection current I of this current value I It is assumed that a suitable fourth range is selected as the measurement range. Further, as a result, the operation unit 19 outputs the selected range information indicating the fourth range, which is the selected range, to the processing unit 20.

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15a、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する。これにより、特定したコンデンサ15a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 processing unit 20 refers to the data table DT, the capacitor 15a 4 corresponding to the measurement range that matches the acquired selected range (fourth range), its capacitance value C (=22 μF), and operation. The combination of the voltages Vcc and Vee (±7.0 V) is read (specified), only the selection switch 15b 4 connected in series to the specified capacitor 15a 4 is turned on, and the other selection switch 15b is turned off. Execute range switching control to shift to the state. Thus, only the capacitor 15a 4 identified is connected between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier 14 as an integration capacitor. Further, in the processing unit 20, the gain of the pre-stage amplifier is switched to a known gain corresponding to the maximum absolute voltage value (full scale value) of the detection voltage Vo in this selection range (fourth range) by the CPU. The processing unit 20 also stores the read capacitance value C in the storage unit 18.

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 processing unit 20 executes a voltage switching process. In this voltage switching process, the processing unit 20 executes the voltage switching control for the variable voltage power supply 17 and sets the operating voltages Vcc and Vee output from the variable voltage power supply 17 to the specified operating voltages Vcc and Vee (±7). 0.0 V). As a result, the operational amplifier 14 operates by being supplied with the specified operating voltages Vcc and Vee (±7.0 V).

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15a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15a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 operation unit 19 and the start instruction is output from the operation unit 19 to the processing unit 20, the processing unit 20 detects the output of the start instruction, and first, the switch 13 And control processing for the discharge circuit 16 is executed. In this control processing, as shown in FIG. 3, the processing unit 20 causes the discharge circuit 16 to temporarily shift the switch 13 to the off state, and within the off state of the switch 13 for a certain period of time Tdc. Perform the discharge operation. Thus, capacitor connected 15a 4 is discharged between the inverting input terminal of the operational amplifier 14 as an integration capacitor and an output terminal, the charging voltage Vc is reset to zero volts. The processing unit 20 stops the discharging operation of the discharging circuit 16 when Tdc ends for a certain period. In this state, the detection current I does not flow in the current-voltage conversion circuit 1 and the charging voltage Vc of the capacitor 15a 4 is zero volt. Therefore, the detection voltage Vo output from the current-voltage conversion circuit 1 is as shown in FIG. It has been returned to zero volts as shown in.

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15aおよび選択スイッチ15b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 processing unit 20 executes the control process for the DC voltage source 23 to start the output of the measured voltage V1 to the voltage applying unit 22, and also executes the control process for the switch 13 to temporarily turn it off. As shown in FIG. 3, the switch 13 that has been shifted to the state is shifted to the on state at the time t0, and is kept in the on state for the integration period Ti. As a result, the measurement voltage V1 is applied to the measurement target Rx connected between the signal input unit 11 and the voltage application unit 22, so the voltage application unit 22, the measurement target Rx, and the signal input unit from the DC voltage source 23. 11, a path to the output terminal of the operational amplifier 14 via the switch 13 in the ON state and the feedback circuit 15 (specifically, the series circuit of the capacitor 15a 4 and the selection switch 15b 4 corresponding to the selected range) ( The detection current I flows in the path indicated by the alternate long and short dash line in FIG.

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15a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-voltage conversion circuit 1 converts the detection current I input from the signal input unit 11 into a detection voltage Vo and outputs it from the signal output unit 12. Since the charging voltage Vc of the capacitor 15a 4 charged by the detection current I increases from time t0 in proportion to time, the detection voltage Vo is based on zero volt at time t0 as shown in FIG. It is output as a negative voltage whose absolute value increases in proportion to time.

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15a(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-voltage conversion circuit 1, since the capacitor 15a 4 (capacitance value C: 22 μF) corresponding to the fourth range is connected to the operational amplifier 14 as the integrating capacitor, the maximum measured current in the fourth range The maximum absolute voltage value of the detection voltage Vo at the time when the integration period Ti (2.2 ms) has elapsed when the detection current I flows at a value of 50 mA is 5 V (the detection voltage Vo is a negative value of -5 V as shown in FIG. 2). However, since the operational amplifier 14 operates at the operating voltages Vcc and Vee (±7.0 V) corresponding to the fourth range, the operational amplifier 14 is not limited to the operating voltages Vcc and Vee, and the detection voltage Vo Is output correctly.

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 processing unit 20 executes a voltage measurement process as a component of the current measuring device 2. In this voltage measurement process, as shown in FIG. 3, the processing unit 20 measures the voltage value Vo of the accurately output detection voltage Vo twice during the integration period Ti with a predetermined elapsed time Ta. To do. Specifically, the processing unit 20 measures the voltage value Vo1 for the first time at the sampling time t1, measures the voltage value Vo2 for the second time at the sampling time t2 after the elapsed time Ta has elapsed, and stores it in the storage unit 18. Let

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15a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 processing unit 20 executes the control process for the DC voltage source 23 to stop the output of the measured voltage V1 to the voltage applying unit 22 and the control process for the switch 13. Switch to the off state. In addition, the processing unit 20 executes a control process on the discharge circuit 16 to cause the discharge circuit 16 to perform a discharge operation for a certain period Tdc. Thus, the capacitor 15a 4 is discharged as the integrating capacitor, the charging voltage Vc is reset to zero volts, also the detection voltage Vo which is outputted from the current-voltage conversion circuit 1 is returned to zero volts.

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15a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 processing unit 20 executes a current measurement process as a component of the current measurement device 2. In this current measurement process, the processing unit 20 reads out the voltage values Vo1 and Vo2 from the storage unit 18 and calculates the difference voltage value Va (=Vo1-Vo2) between them. The processing unit 20 also determines the differential voltage value Va, the capacitance value C (=22 μF) of the capacitor 15 a 4 corresponding to the selected range (fourth range) read out by the range switching process and stored in the storage unit 18, and the known value. The current value I is calculated (measured) by substituting the elapsed time Ta (=2 ms) into the above equation (1) and stored in the storage unit 18.

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 current measuring device 2, the current-voltage conversion circuit 1 outputs the operating voltages Vcc and Vee as described above in the fourth range (selection range selected by the operator) that is adapted to the current value I of the detected current I. To output the detection voltage Vo accurately without being limited, up to 50 mA based on the accurate detection voltage Vo (based on the accurate differential voltage value Va calculated from the accurate voltage values Vo1 and Vo2) The current value I of the detection current I is accurately measured.

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 processing unit 20 executes resistance measurement processing as a component of the resistance measuring device 3. In the resistance measurement process, the processing unit 20 determines the resistance value Rx of the measurement target Rx based on the accurate current value I of the measured detection current I and the voltage value V1 of the measurement voltage V1 output from the DC voltage source 23. (=V1/I) is accurately calculated (measured) and stored in the storage unit 18.

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 processing unit 20 executes an output process and outputs the measured current value I and resistance value Rx to the output unit 21. This completes the measurement of the current value I of the detected current I and the measurement of the resistance value Rx of the measurement target Rx.

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 signal input unit 11 and the voltage application unit 22 of the resistance measuring device 3 instead of the measurement target Rx whose measurement has been completed. Further, description of the same operation as the above-described operation when the fourth range is the selected range is omitted.

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 operation unit 19, The selection range information indicating this selection range is output to the processing unit 20. For example, the operator determines that the maximum value of the current value I of the detection current I flowing through the new measurement target Rx is about 5 mA, and sets the second range suitable for the detection current I of this current value I as the measurement range. It is assumed that the selection range information indicating the second range, which is the selection range, is selected and output from the operation unit 19 to the processing unit 20.

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15a、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レンジ切替制御を実行して、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 processing unit 20 acquires the selected range information and executes the range switching process. In this range switching process, the processing unit 20 operates in the same manner as when the fourth range is set as the selection range, refers to the data table DT, and selects a capacitor corresponding to the measurement range that matches the selection range (second range). 15a 2 , its capacitance value C (=4.7 μF) and operating voltage Vcc, Vee (±3.3 V) are read (specified), and only the selection switch 15b 2 connected in series to this specified capacitor 15a 2 is read. the running range switching control to transition to the oN state, is connected between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier 14 to only the capacitor 15a 2 identified as an integration capacitor. Further, in the processing unit 20, the gain of the pre-stage amplifier is switched by the CPU to a known gain corresponding to the maximum absolute voltage value (full scale value) of the detection voltage Vo in this selection range (second range). The processing unit 20 also stores the read capacitance value C in the storage unit 18.

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 processing unit 20 executes a voltage switching process to switch the operating voltages Vcc and Vee output from the variable voltage power supply 17 to the specified operating voltages Vcc and Vee (±3.3V). As a result, the operational amplifier 14 operates by receiving the supply of the specified operating voltages Vcc and Vee (±3.3V).

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15a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 operation unit 19 to the processing unit 20, the processing unit 20 detects the output of the start instruction, first executes the control process for the switch 13 and the discharge circuit 16, and the switch 13 is temporarily turned off, and the discharge operation of the discharge circuit 16 is performed for a certain period of time Tdc within the off-state period of the switch 13 to discharge the capacitor 15a 2 and charge it. Reset the voltage Vc to zero volts. As a result, the detection voltage Vo output from the current-voltage conversion circuit 1 is returned to zero volts.

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 processing unit 20 outputs the measurement voltage V1 from the DC voltage source 23 and shifts the switch 13 from the OFF state to the ON state, thereby supplying the detection current I from the DC voltage source 23 to the measurement target Rx. ..

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15a(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-voltage conversion circuit 1 converts the detection current I input from the signal input unit 11 into a detection voltage Vo and outputs it from the signal output unit 12. In this case, in the current-voltage conversion circuit 1, since the capacitor 15a 2 (capacitance value C: 4.7 μF) corresponding to the second range is connected to the operational amplifier 14 as an integrating capacitor, the maximum in the second range is obtained. As shown in FIG. 2, the maximum absolute voltage value of the detection voltage Vo at the time when the integration period Ti (2.2 ms) has elapsed when the detection current I flows at the measured current value 5 mA is 2.3 V (the detection voltage Vo is However, since the operational amplifier 14 operates at operating voltages Vcc and Vee (±3.3V) corresponding to the second range, it is limited to operating voltages Vcc and Vee. Output the detection voltage Vo accurately.

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-voltage conversion circuit 1, the operational amplifier 14 maintains the operating voltages Vcc and Vee (±5V) in the original fourth range without changing the operating voltages Vcc and Vee to ±3.3V. The detection voltage Vo can be accurately output without being limited to the operating voltages Vcc and Vee. However, in the processing unit 20, the signal output from the pre-stage amplifier that is switched to the gain corresponding to the selected range (specifically, the operating voltages Vcc and Vee) is used effectively in the input voltage range of the A/D converter. It is preferable to change it in order to reduce the error in the A/D converter. Therefore, in the current-voltage conversion circuit 1, the operating voltages Vcc and Vee of the operational amplifier 14 are changed to the operating voltages Vcc and Vee (±3.3 V) corresponding to the second range (in addition, the gain of the pre-stage amplifier is also set to this value). Change to a gain corresponding to the operating voltages Vcc and Vee).

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 processing unit 20 executes the voltage measurement process, measures the first voltage value Vo1 at the sampling time t1 during the integration period Ti, and measures the second voltage value Vo2 at the sampling time t2 after the elapsed time Ta has elapsed. Is measured and stored in the storage unit 18.

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15a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 processing unit 20 executes the current measuring process, the voltage value Vo1, Vo2 of the differential voltage value Va (= Vo1-Vo2), the capacitance value C of the capacitor 15a 2 corresponding to the selected range (second range) By substituting (=4.7 μF) and the known elapsed time Ta (=2 ms) into the above equation (1), the current value I is calculated (measured) and stored in the storage unit 18.

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 current measuring device 2, the operating voltage Vcc, Vee as described above in the second range (selected range selected by the operator) in which the current-voltage conversion circuit 1 is adapted to the current value I of the detected current I. In order to output the detection voltage Vo accurately without being limited to 5 mA, based on the accurate detection voltage Vo (based on the accurate differential voltage value Va calculated from the accurate voltage values Vo1 and Vo2), 5 mA The current value I of the detection current I up to is accurately measured.

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 processing unit 20 executes resistance measurement processing, and based on the measured current value I of the detected current I and the measured voltage value V1 of the voltage V1, the resistance value Rx (=V1/ of the measurement target Rx). I) is calculated (measured) and stored in the storage unit 18.

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 processing unit 20 executes an output process and outputs the measured current value I and resistance value Rx to the output unit 21. This completes the measurement of the current value I of the detected current I and the measurement of the resistance value Rx of the measurement target Rx.

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 signal input unit 11 and the voltage application unit 22 of the resistance measuring device 3 instead of the measurement target Rx whose measurement has been completed. Further, description of the same operation as the above-described operation when the fourth range is the selected range is omitted.

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 operation unit 19, The selection range information indicating this selection range is output to the processing unit 20. For example, the operator determines that the maximum value of the current value I of the detection current I flowing through the new measurement target Rx is about 100 mA, and sets the fifth range suitable for the detection current I of this current value I as the measurement range. It is assumed that the selected range information indicating the fifth range which is the selected range is output from the operation unit 19 to the processing unit 20.

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15a、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レンジ切替制御を実行して、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 processing unit 20 acquires the selected range information and executes the range switching process. In this range switching process, the processing unit 20 operates in the same manner as when the fourth range is set as the selection range, refers to the data table DT, and selects a capacitor corresponding to the measurement range that matches the selection range (fifth range). 15a 5 , its capacitance value C (=22 μF) and operating voltage Vcc, Vee (±12 V) are read (identified), and only the selection switch 15b 5 connected in series to the identified capacitor 15a 5 is turned on. run the migrated to range switching control, is connected between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier 14 to only the capacitor 15a 5 identified as an integration capacitor. Further, in the processing unit 20, the gain of the pre-stage amplifier is switched by the CPU to a known gain corresponding to the maximum absolute voltage value (full scale value) of the detection voltage Vo in the selected range (fifth range). The processing unit 20 also stores the read capacitance value C in the storage unit 18.

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 processing unit 20 executes a voltage switching process to switch the operating voltages Vcc and Vee output from the variable voltage power supply 17 to the specified operating voltages Vcc and Vee (±12V). As a result, the operational amplifier 14 operates by receiving the supply of the specified operating voltages Vcc and Vee (±12V).

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15a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 operation unit 19 to the processing unit 20, the processing unit 20 detects the output of the start instruction, first executes the control process for the switch 13 and the discharge circuit 16, and the switch 13 is temporarily turned off, and the discharge circuit 16 is caused to perform a discharge operation for a certain period Tdc within the off-state period of the switch 13 to discharge the capacitor 15a 5 and charge it. Reset the voltage Vc to zero volts. As a result, the detection voltage Vo output from the current-voltage conversion circuit 1 is returned to zero volts.

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 processing unit 20 outputs the measurement voltage V1 from the DC voltage source 23 and shifts the switch 13 from the OFF state to the ON state, thereby supplying the detection current I from the DC voltage source 23 to the measurement target Rx. ..

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15aと同じ容量値C(22μF)のコンデンサ15a(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-voltage conversion circuit 1 converts the detection current I input from the signal input unit 11 into a detection voltage Vo and outputs it from the signal output unit 12. In this case, the current-voltage conversion circuit 1, the operational amplifier 14 as an integration capacitor (capacitor 15a corresponding to the 5 range) capacitor 15a 5 of the same capacitance value C and the capacitor 15a 4 (22 .mu.F) corresponding to the fourth range Since it is connected, the maximum absolute voltage value of the detection voltage Vo at the time when the integration period Ti (2.2 ms) has elapsed when the detection current I flows at the maximum measurement current value 100 mA in the fifth range is shown in FIG. As shown in, the voltage becomes 10 V (the detection voltage Vo is a negative voltage of −10 V), which is twice the maximum absolute voltage value of the detection voltage Vo in the fourth range. However, since the operational amplifier 14 operates at the operating voltages Vcc and Vee (±12V) corresponding to the fifth range, it is not limited to the operating voltages Vcc and Vee and outputs the detection voltage Vo accurately.

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 processing unit 20 executes the voltage measurement process, measures the first voltage value Vo1 at the sampling time t1 during the integration period Ti, and measures the second voltage value Vo2 at the sampling time t2 after the elapsed time Ta has elapsed. Is measured and stored in the storage unit 18.

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15a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 processing unit 20 executes the current measuring process, the voltage value Vo1, Vo2 of the differential voltage value Va (= Vo1-Vo2), the capacitance C of the capacitor 15a 5 corresponding to the selected range (5th range) By substituting (=22 μF) and the known elapsed time Ta (=2 ms) into the above equation (1), the current value I is calculated (measured) and stored in the storage unit 18.

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 current measuring device 2, the operating voltage Vcc, Vee as described above in the fifth range (the selection range selected by the operator) in which the current-voltage conversion circuit 1 is adapted to the current value I of the detected current I. The detection voltage Vo is accurately output without being limited to 100 mA based on the accurate detection voltage Vo (accurate difference voltage value Va calculated from the accurate voltage values Vo1 and Vo2). The current value I of the detection current I up to is accurately measured.

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 processing unit 20 executes the resistance measurement process, and based on the accurate current value I of the measured detection current I and the voltage value V1 of the measurement voltage V1, the resistance value Rx (= V1/I) is accurately calculated (measured) and stored in the storage unit 18.

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 processing unit 20 executes an output process and outputs the measured current value I and resistance value Rx to the output unit 21. This completes the measurement of the current value I of the detected current I and the measurement of the resistance value Rx of the measurement target Rx.

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 operation unit 19 is operated to select the sixth range suitable for the detected current I of the current value I as the measurement range, and the operation unit 19 selects the selected range. The selected range information indicating the certain sixth range is output to the processing unit 20.

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15a、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て、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 processing unit 20 refers to the data table DT, the capacitor 15a 6 corresponding to the measurement range that matches the selected range (sixth range), the capacitance value C (=22 μF), and the operating voltages Vcc and Vee. A combination of (±60 V) is read (identified), only the selection switch 15b 6 connected in series to the identified capacitor 15a 6 is turned on, and only the identified capacitor 15a 6 is used as an integrating capacitor as an operational amplifier. Connected between the 14 inverting input terminal and the output terminal. Further, in the processing unit 20, the gain of the pre-stage amplifier is switched by the CPU to a known gain corresponding to the maximum absolute voltage value (full scale value) of the detection voltage Vo in this selection range (sixth range). The processing unit 20 also stores the read capacitance value C in the storage unit 18.

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 processing unit 20 executes the voltage switching process to switch the operating voltages Vcc and Vee output from the voltage variable power supply 17 to the specified operating voltages Vcc and Vee (±60V). As a result, the operational amplifier 14 operates by receiving the supply of the specified operating voltages Vcc and Vee (±60V).

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15a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 operation unit 19 to the processing unit 20, the processing unit 20 detects the output of the start instruction, first executes the control process for the switch 13 and the discharge circuit 16, and the switch 13 is temporarily turned off, and the discharge operation is performed by the discharge circuit 16 for a certain period Tdc in the off-state period of the switch 13, thereby discharging the capacitor 15a 6 and charging it. Reset the voltage Vc to zero volts. As a result, the detection voltage Vo output from the current-voltage conversion circuit 1 is returned to zero volts.

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 processing unit 20 outputs the measurement voltage V1 from the DC voltage source 23 and shifts the switch 13 from the OFF state to the ON state, thereby supplying the detection current I from the DC voltage source 23 to the measurement target Rx. ..

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15aと同じ容量値C(22μF)のコンデンサ15a(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-voltage conversion circuit 1 converts the detection current I input from the signal input unit 11 into a detection voltage Vo and outputs it from the signal output unit 12. In this case, in the current-voltage conversion circuit 1, the capacitor 15a 6 having the same capacitance value C (22 μF) as the capacitor 15a 4 corresponding to the fourth range (the capacitor 15a corresponding to the sixth range) is used as the integrating capacitor in the operational amplifier 14. Since it is connected, the maximum absolute voltage value of the detection voltage Vo at the time when the integration period Ti (2.2 ms) has elapsed when the detection current I flows at the maximum measurement current value 500 mA in the sixth range is as shown in FIG. As shown in, the voltage becomes 50 V (the detection voltage Vo is a negative voltage of −50 V), which is 10 times the maximum absolute voltage value of the detection voltage Vo in the fourth range. However, since the operational amplifier 14 operates at the operating voltages Vcc and Vee (±60 V) corresponding to the sixth range, it is not limited to the operating voltages Vcc and Vee and accurately outputs the detection voltage Vo.

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 processing unit 20 executes the voltage measurement process to measure the respective voltage values Vo1 and Vo2, and also executes the current measurement process to accurately measure the current value I of the detected current I up to 500 mA, Also, the resistance measurement process is executed to accurately measure the resistance value Rx of the measurement target Rx.

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-voltage conversion circuit 1, the variable voltage power supply 17 that can output the operating voltages Vcc and Vee for the operational amplifier 14 that configures the circuit by changing the voltage value, and the first to sixth ranges. The combination of the capacitor 15a corresponding to each measurement range and the voltage values of the operating voltages Vcc and Vee is associated with each measurement range of the first range to the sixth range and stored in the storage unit 18 as a data table DT. The processing unit 20, which is provided and functions as a control unit, corresponds to the selected measurement range (selected range) when any one measurement range is selected from the measurement ranges of the first range to the sixth range. The capacitor 15a to be operated and the combination of the voltage values of the operating voltages Vcc and Vee are read from the data table DT of the storage unit 18, and the read capacitor 15a is connected as an integrating capacitor between the output terminal and the inverting input terminal of the operational amplifier 14. The voltage variable power supply performs the range switching control for the switch unit 15b and changes the operating voltages Vcc and Vee for the operational amplifier 14 to the read operating voltages Vcc and Vee and outputs the voltage. Execute for 17.

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-voltage conversion circuit 1, as described above, the operating voltage Vcc of the operational amplifier 14 is high even under the condition that the capacitance value of the capacitor used as the capacitor 15a has the upper limit (22 μF in this example). , Vee, the voltage value corresponding to the measurement range (the fifth range with the maximum measured current value of 100 mA, and the sixth range with the maximum measured current value of 500 mA) for measuring the current with the larger current value ( Since it can be changed to ±12 V in the fifth range and ±60 V in the sixth range), the detection current I can be changed by the integration operation at a predetermined elapsed time Ta without being restricted by the operating voltages Vcc and Vee. It can be accurately converted into the detection voltage Vo.

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-voltage conversion circuit 1, the variable voltage power supply 17 is configured to be able to output by changing each voltage value of the positive voltage Vcc and the negative voltage Vee as the operating voltage for the operational amplifier 14. Therefore, according to the current-voltage conversion circuit 1, due to the configuration in which the detection current I flows into the signal input unit 11 (the configuration in which the DC voltage source 23 outputs the measured voltage V1 as a positive voltage with a known voltage value). The detection current Vo is not limited to be output as a negative voltage, and the detection current I flows in the opposite direction (that is, the detection current I flows out from the signal input unit 11 (the DC voltage source 23 changes the measured voltage V1 into a voltage value). Even if the detection voltage Vo is output as a positive voltage due to a known negative voltage)), the detection is performed by the integration operation at the elapsed time Ta without being restricted by the operating voltages Vcc and Vee. The current I can be accurately converted into the detection voltage Vo.

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 signal input unit 11 or the detection current I flows out from the signal input unit 11, the voltage variable power supply 17 operates in the positive voltage Vcc and It is also possible to employ a configuration in which only the voltage value corresponding to this one of the voltage values of the negative voltage Vee is changed and output. Further, in this case, the voltage variable power supply 17 is a so-called single power supply that outputs one of the positive voltage Vcc and the negative voltage Vee instead of the so-called plus/minus power supply (both positive and negative power supplies) that outputs the positive voltage Vcc and the negative voltage Vee. Can also be used. With this configuration, the current-voltage conversion circuit 1 can be realized with a simpler configuration.

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 current measuring device 2 including the current-voltage conversion circuit 1, the processing unit 20 measures the voltage value Vo of the detection voltage Vo twice with the elapsed time Ta (measures the voltage values Vo1 and Vo2). Based on the voltage measurement process, the difference voltage value Va between these two voltage values Vo1 and Vo2, the capacitance value (capacitance value C) of the capacitor 15a corresponding to the selected range, and the elapsed time Ta, the current value I of the detected current I The current measurement process of measuring (=|Va|×C/Ta) is executed.

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 current measuring device 2, the accurate differential voltage value Va calculated from the accurate voltage values Vo1 and Vo2 for two times measured by the accurate detection voltage Vo output from the current-voltage conversion circuit 1 is obtained. Based on this, the current value I of the detected current I up to the maximum measured current value in the selected range can be accurately measured.

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 resistance measuring device 3 including the current measuring device 2 includes the DC voltage source 23 that outputs the measurement voltage V1 with the potential (reference potential) of the internal ground G as a reference, and the processing unit 20 includes the measurement target Rx. The current value I is measured with the current flowing in the measurement target Rx as the detection current I when the measurement voltage V1 is applied from the DC voltage source 23 to the measured current value I and the voltage value of the measurement voltage V1. The resistance measurement process of measuring the resistance value Rx (=V1/I) of the measurement target Rx is executed based on

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 resistance measuring device 3 can accurately measure the resistance value Rx of the measurement target Rx based on the voltage value of the measurement voltage V1 and the current value I accurately measured by the current measuring device 2. You can

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 operation unit 19 to output selection range information indicating one selected measurement range (selection range) to the processing unit 20 functioning as a control unit, and the processing unit 20. However, the configuration is adopted in which the selection range is switched based on the selection range information, but the present invention is not limited to this. For example, the processing unit 20 automatically determines the optimum measurement range for the measurement (detection) of the detection current I based on the voltage value of the detection voltage Vo output from the operational amplifier 14 and the information indicating the current selection range. It is also possible to adopt a configuration having a known autoranging function for selection.

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
15a,15a,・・・,15a コンデンサ
15b,15b,・・・,15b 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 signal input unit 12 the signal output unit 14 operational amplifier 15 feedback circuit 15a 1, 15a 2, ···, 15a n capacitors 15b 1, 15b 2, ···, 15b n selection switch 17 voltage variable power supply 18 Storage unit 20 Processing unit
G Internal ground
I Detection current Vo Detection voltage

Claims (4)

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請求項1記載の積分型の電流電圧変換回路。 2. The integration-type current-voltage conversion circuit according to claim 1, wherein the variable voltage power supply is configured to be able to output by changing each voltage value of a positive voltage and a negative voltage as an operating voltage for the operational amplifier. 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.
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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