JP2024061069A - Signal output device and resistance measuring device - Google Patents
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Abstract
【課題】製造コストの上昇を抑制する。【解決手段】電流制御信号Sicを出力する定電流制御部3と、電源電圧+Vccを可変して供給電圧+Vcを出力する可変電源部4pと、電源電圧-Vccを可変して供給電圧-Vcを出力する可変電源部4mと、電流制御信号Sicを増幅して定電流Ip,Imを出力するFET5p,5mと、供給電圧+VcがFET5pのソースの電圧値よりも高くなるように可変電源部4pを制御する電圧制御部6pと、供給電圧-VcがFET5mのソースの電圧値よりも低くなるように可変電源部4mを制御する電圧制御部6mとを備え、電圧制御部6pは、FET5pのドレイン電圧がソース電圧よりも予め規定された電圧値だけ高くなるように可変電源部4pを制御し、電圧制御部6mは、FET5mのドレイン電圧がソース電圧よりも予め規定された電圧値だけ低くなるように可変電源部4mを制御する。【選択図】図1[Problem] To suppress an increase in manufacturing costs. [Solution] The device includes a constant current control unit 3 that outputs a current control signal Sic, a variable power supply unit 4p that varies a power supply voltage +Vcc to output a supply voltage +Vc, a variable power supply unit 4m that varies a power supply voltage -Vcc to output a supply voltage -Vc, FETs 5p, 5m that amplify the current control signal Sic to output constant currents Ip, Im, a voltage control unit 6p that controls the variable power supply unit 4p so that the supply voltage +Vc is higher than the voltage value of the source of the FET 5p, and a voltage control unit 6m that controls the variable power supply unit 4m so that the supply voltage -Vc is lower than the voltage value of the source of the FET 5m, the voltage control unit 6p controls the variable power supply unit 4p so that the drain voltage of the FET 5p is higher than the source voltage by a predetermined voltage value, and the voltage control unit 6m controls the variable power supply unit 4m so that the drain voltage of the FET 5m is lower than the source voltage by a predetermined voltage value. [Selected Figure] Figure 1
Description
本発明は、正極性の出力信号および負極性の出力信号のうちのいずれか一方の出力信号を負荷に出力可能に構成された信号出力装置、およびそのような信号出力装置を備えて測定対象の抵抗値を測定可能な抵抗測定装置に関するものである。 The present invention relates to a signal output device configured to be capable of outputting either a positive output signal or a negative output signal to a load, and a resistance measuring device equipped with such a signal output device and capable of measuring the resistance value of an object to be measured.
この種の信号出力装置として、下記の特許文献に開示された電流出力装置(以下、「電流出力装置1X」ともいう)が知られている。図7に示すように、この電流出力装置1Xは、差動増幅器OPX、トランジスタTRX(半導体素子)、FET2X、抵抗Ra,Rb,Rs1および電圧制御部VCXを備えて構成されている。 As a signal output device of this type, the current output device disclosed in the following patent document (hereinafter also referred to as "current output device 1X") is known. As shown in FIG. 7, this current output device 1X is configured with a differential amplifier OPX, a transistor TRX (semiconductor element), a FET2X, resistors Ra, Rb, Rs1, and a voltage control unit VCX.
この電流出力装置1Xでは、差動増幅器OPXが、外部から非反転入力端子に入力された入力信号Vsの電圧値と反転入力端子に入力されるフィードバック電圧Vfとの差分信号をトランジスタTRXのベースに出力する。また、トランジスタTRXは、コレクタに入力される降圧された電圧Vcを用いて差分信号を増幅し、外部負荷RLに定電流の負荷電流ILを出力する。この結果、トランジスタTRXのエミッタの電圧は負荷電圧VLとなる。この際に、電圧制御部VCXが、電源から供給される電源電圧Vddを降圧し、降圧した電圧VcとしてトランジスタTRXのコレクタに出力する。また、抵抗Ra,Rbが、電圧制御部VCXから出力される降圧された電圧Vcと、FET2Xから出力されるドレイン電流IDとの両方に比例する基準電圧Vref(=α×Vc+β×ID)を生成して電圧制御部VCXに出力する。これにより、電圧制御部VCXは、基準電圧Vrefの値が一定に保持されるように、予め定められた最低電圧から電源電圧Vddまでの範囲で降圧された電圧Vcを制御する。 In this current output device 1X, the differential amplifier OPX outputs to the base of the transistor TRX a differential signal between the voltage value of the input signal Vs input from the outside to the non-inverting input terminal and the feedback voltage Vf input to the inverting input terminal. The transistor TRX also amplifies the differential signal using the stepped-down voltage Vc input to the collector, and outputs a constant load current IL to the external load RL. As a result, the voltage of the emitter of the transistor TRX becomes the load voltage VL. At this time, the voltage control unit VCX steps down the power supply voltage Vdd supplied from the power supply, and outputs it to the collector of the transistor TRX as the stepped-down voltage Vc. The resistors Ra and Rb also generate a reference voltage Vref (=α×Vc+β×ID) proportional to both the stepped-down voltage Vc output from the voltage control unit VCX and the drain current ID output from the FET2X, and output it to the voltage control unit VCX. As a result, the voltage control unit VCX controls the stepped-down voltage Vc within a range from a predetermined minimum voltage to the power supply voltage Vdd so that the value of the reference voltage Vref is kept constant.
この場合、トランジスタTRXのコレクタ-エミッタ間電圧Vce(=Vc-VL)が大きくなったときには、この電位差(Vc-VL)と大きさが等しいFET2Xのゲート-ソース間電圧がFET2Xのしきい値電圧Vthを超えるとドレイン電流IDが流れるため、基準電圧Vrefが大きくなる。 In this case, when the collector-emitter voltage Vce (=Vc-VL) of transistor TRX increases, if the gate-source voltage of FET2X, which is equal in magnitude to this potential difference (Vc-VL), exceeds the threshold voltage Vth of FET2X, the drain current ID flows, and the reference voltage Vref increases.
一方、電圧制御部VCXは、基準電圧Vrefの値が一定に保持されるように電圧Vcを制御するため、ドレイン電流IDが流れた際には、電圧Vcを降圧する。これにより、トランジスタTRXのコレクタ-エミッタ間電圧Vce(Vc-VL)の上昇が抑制される。したがって、この電流出力装置1Xによれば、入力信号Vsが大きく、かつ外部負荷RLが小さい場合であっても、トランジスタTRXのコレクタ-エミッタ間電圧Vce(=Vc-VL)の上昇が抑制されるため、(Vc-VL)×ILで表されるトランジスタTRXの消費電力の上昇が抑制されている。 On the other hand, the voltage control unit VCX controls the voltage Vc so that the value of the reference voltage Vref is kept constant, and therefore reduces the voltage Vc when the drain current ID flows. This suppresses the rise in the collector-emitter voltage Vce (Vc-VL) of the transistor TRX. Therefore, with this current output device 1X, even when the input signal Vs is large and the external load RL is small, the rise in the collector-emitter voltage Vce (=Vc-VL) of the transistor TRX is suppressed, and the rise in the power consumption of the transistor TRX, expressed as (Vc-VL) x IL, is suppressed.
ところが、上記の電流出力装置1Xには、以下のような課題が存在する。具体的には、電流出力装置1Xでは、トランジスタTRXの消費電力の上昇を抑制するために、電圧制御部VCXは、基準電圧Vrefの値が一定に保持されるように、予め定められた最低電圧から電源電圧Vddまでの範囲で降圧された電圧Vcの電圧値を制御している。一方、トランジスタTRXの消費電力は、(Vc-VL)×ILで表される。このため、たとえ基準電圧Vrefの値が一定に保持されたとしても、トランジスタTRXの消費電力は、トランジスタTRXのコレクタの電圧である降圧された電圧Vcが上昇したときには、その上昇に応じて増加する。この場合、上記の電流出力装置1Xでは、トランジスタTRXのコレクタ-エミッタ間電圧Vce(=Vc-VL)の上昇を抑制してはいるものの、負荷電流ILの上昇に応じて、トランジスタTRXのコレクタ-エミッタ間電圧Vceは依然として増加する。したがって、この電流出力装置1Xには、トランジスタTRXの消費電力の増加に起因するトランジスタTRXの発火や故障を防止するために、トランジスタTRXとして定格損失の大きなトランジスタを使用したり、複数のトランジスタを並列接続したりして、かつ大きなヒートシンクを用いなければならず、装置の製造コストが上昇するという問題点がある。 However, the above current output device 1X has the following problems. Specifically, in the current output device 1X, in order to suppress an increase in the power consumption of the transistor TRX, the voltage control unit VCX controls the voltage value of the stepped-down voltage Vc in the range from a predetermined minimum voltage to the power supply voltage Vdd so that the value of the reference voltage Vref is kept constant. On the other hand, the power consumption of the transistor TRX is expressed as (Vc-VL) x IL. Therefore, even if the value of the reference voltage Vref is kept constant, when the stepped-down voltage Vc, which is the collector voltage of the transistor TRX, rises, the power consumption of the transistor TRX increases in response to the rise. In this case, in the above current output device 1X, although the rise in the collector-emitter voltage Vce (=Vc-VL) of the transistor TRX is suppressed, the collector-emitter voltage Vce of the transistor TRX still increases in response to the rise in the load current IL. Therefore, in order to prevent the transistor TRX from catching fire or breaking down due to increased power consumption of the transistor TRX, this current output device 1X must use a transistor with a large rated loss as the transistor TRX, connect multiple transistors in parallel, and use a large heat sink, which causes the problem of increased manufacturing costs for the device.
また、トランジスタTRXのコレクタに入力される降圧された電圧Vcは、(基準電圧Vref/α-β/α×ID)で表される。ここで、基準電圧Vrefは、一定の値で、α,βは、抵抗Ra,Rbの抵抗値で規定される一定の値となる。このため、降圧された電圧Vcの電圧値は、FET2Xを流れるドレイン電流IDの電流値や抵抗Ra,Rbの抵抗値で規定されることとなる。この場合、FET2Xのドレイン電流IDの電流値は、FET2Xのゲート-ソース間電圧に応じて変化するが、たとえゲート-ソース間電圧が同じ電圧であったとしても、FET2Xの個々の特性に応じて大きく変化する。つまり、降圧された電圧Vcの電圧値は、抵抗Ra,Rbの抵抗値や、FET2Xの個々の特性に応じて大きく変化することになる。このため、この電流出力装置1Xには、量産時において、各電流出力装置1Xにおける消費電力を同様に少なく揃えようとした場合に、抵抗Ra,Rbの抵抗値や各FET2Xの特性を同じように揃えることが非常に煩雑であり、装置の製造コストが上昇しているという問題点がある。
The stepped-down voltage Vc input to the collector of transistor TRX is expressed as (reference voltage Vref/α-β/α×ID). Here, reference voltage Vref is a constant value, and α and β are constant values determined by the resistance values of resistors Ra and Rb. Therefore, the voltage value of the stepped-down voltage Vc is determined by the current value of drain current ID flowing through FET2X and the resistance values of resistors Ra and Rb. In this case, the current value of drain current ID of FET2X changes depending on the gate-source voltage of FET2X, but even if the gate-source voltage is the same, it changes greatly depending on the individual characteristics of FET2X. In other words, the voltage value of the stepped-down voltage Vc changes greatly depending on the resistance values of resistors Ra and Rb and the individual characteristics of FET2X. For this reason, when attempting to uniformly reduce the power consumption of each current output device 1X during mass production, it is extremely cumbersome to uniformly match the resistance values of resistors Ra and Rb and the characteristics of each
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、製造コストの上昇を抑制し得る信号出力装置、およびそのような信号出力装置を備えて負荷として接続されている測定対象の抵抗値を測定する抵抗測定装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of these problems, and aims to provide a signal output device that can suppress increases in manufacturing costs, and a resistance measurement device that is equipped with such a signal output device and measures the resistance value of a measurement object that is connected as a load.
上記目的を達成すべく、本発明に係る信号出力装置は、正極性の出力信号の信号値を制御する信号値制御信号を出力する信号値制御部と、入力されている正電圧の第1の電源電圧の電圧値を第1の電圧制御信号に従って可変して第1の供給電圧として出力する第1の可変電源部と、前記信号値制御部から出力された前記信号値制御信号を前記第1の供給電圧を用いて増幅して電流出力端子から前記出力信号として負荷に出力する第1の半導体素子と、前記第1の供給電圧の電圧値が前記第1の半導体素子における前記電流出力端子の電圧値の高低に追従して、かつ当該電流出力端子の電圧値よりも高い電圧値となるように、前記第1の電圧制御信号を出力して前記第1の可変電源部を制御する第1の電圧制御部とを備えている信号出力装置であって、前記第1の電圧制御部は、前記第1の半導体素子における前記第1の供給電圧が入力される電流入力端子の電圧が当該第1の半導体素子の前記電流出力端子の電圧よりも予め規定された電圧値だけ高くなるように、前記第1の電圧制御信号を出力して前記第1の可変電源部を制御する。 In order to achieve the above object, the signal output device according to the present invention includes a signal value control unit that outputs a signal value control signal that controls the signal value of a positive output signal; a first variable power supply unit that varies the voltage value of a first power supply voltage of a positive voltage input in accordance with a first voltage control signal and outputs it as a first supply voltage; a first semiconductor element that amplifies the signal value control signal output from the signal value control unit using the first supply voltage and outputs it as the output signal from a current output terminal to a load; and a first voltage control unit that outputs the first voltage control signal to control the first variable power supply unit so that the voltage value of the first supply voltage follows the high and low voltage value of the current output terminal of the first semiconductor element and is a voltage value higher than the voltage value of the current output terminal. The first voltage control unit outputs the first voltage control signal to control the first variable power supply unit so that the voltage of the current input terminal to which the first supply voltage of the first semiconductor element is input is a predetermined voltage value higher than the voltage of the current output terminal of the first semiconductor element.
この信号出力装置によれば、第1の電圧制御部が、第1の半導体素子における電流入力端子の電圧が電流出力端子の電圧よりも予め規定された電圧値だけ高くなるように、第1の電圧制御信号を出力して第1の可変電源部を制御することにより、第1の半導体素子における電流入力端子-電流出力端子間の電圧を低い電圧で一定にすることができる。したがって、この信号出力装置によれば、第1の半導体素子における消費電力を小さくすることができるため、発熱を少なく抑えることができる結果、小型で安価なFETやトランジスタを用いることができると共に、FETやトランジスタの放熱用に小型で安価なヒートシンクを用いることができる。したがって、この信号出力装置によれば、その製造コストの上昇を抑制することができる。 According to this signal output device, the first voltage control unit outputs a first voltage control signal to control the first variable power supply unit so that the voltage at the current input terminal of the first semiconductor element is higher than the voltage at the current output terminal by a predetermined voltage value, thereby making it possible to keep the voltage between the current input terminal and the current output terminal of the first semiconductor element constant at a low voltage. Therefore, according to this signal output device, the power consumption of the first semiconductor element can be reduced, and heat generation can be reduced, which allows the use of small, inexpensive FETs and transistors, and also allows the use of small, inexpensive heat sinks for dissipating heat from the FETs and transistors. Therefore, according to this signal output device, it is possible to suppress an increase in its manufacturing costs.
また、この信号出力装置によれば、抵抗の抵抗値や第1の半導体素子の特性などを揃えるという煩雑な作業を不要にできるため、装置の製造コストを抑制しつつ、第1の半導体素子の個々の特性に左右されることなく、負荷に出力信号を出力する際の第1の半導体素子の消費電力を少なく抑えることができる。 In addition, this signal output device eliminates the need for the cumbersome task of matching the resistance values of resistors and the characteristics of the first semiconductor element, thereby reducing the manufacturing costs of the device and keeping the power consumption of the first semiconductor element low when outputting an output signal to a load, without being affected by the individual characteristics of the first semiconductor element.
上記目的を達成すべく、本発明に係る信号出力装置は、負極性の出力信号の信号値を制御する信号値制御信号を出力する信号値制御部と、入力されている負電圧の第2の電源電圧の電圧値を第2の電圧制御信号に従って可変して第2の供給電圧として出力する第2の可変電源部と、前記信号値制御部から出力された前記信号値制御信号を前記第2の供給電圧を用いて増幅して電流出力端子から前記出力信号として負荷に出力する第2の半導体素子と、前記第2の供給電圧の電圧値が前記第2の半導体素子における前記電流出力端子の電圧値の高低に追従して、かつ当該電流出力端子の電圧値よりも低い電圧値となるように、前記第2の電圧制御信号を出力して前記第2の可変電源部を制御する第2の電圧制御部とを備えている信号出力装置であって、前記第2の電圧制御部は、前記第2の半導体素子における前記第2の供給電圧が入力される電流入力端子の電圧が当該第2の半導体素子の前記電流出力端子の電圧よりも予め規定された電圧値だけ低くなるように、前記第2の電圧制御信号を出力して前記第2の可変電源部を制御する。 In order to achieve the above object, the signal output device according to the present invention includes a signal value control unit that outputs a signal value control signal that controls the signal value of a negative polarity output signal, a second variable power supply unit that varies the voltage value of an input second power supply voltage of a negative voltage according to a second voltage control signal and outputs it as a second supply voltage, a second semiconductor element that amplifies the signal value control signal output from the signal value control unit using the second supply voltage and outputs it to a load from a current output terminal as the output signal, and a second voltage control unit that outputs the second voltage control signal to control the second variable power supply unit so that the voltage value of the second supply voltage follows the high and low voltage value of the current output terminal of the second semiconductor element and is a voltage value lower than the voltage value of the current output terminal, and the second voltage control unit outputs the second voltage control signal to control the second variable power supply unit so that the voltage of the current input terminal to which the second supply voltage of the second semiconductor element is input is a voltage value lower than the voltage of the current output terminal of the second semiconductor element by a predetermined voltage value.
この信号出力装置によれば、第2の電圧制御部が、第2の半導体素子における電流入力端子の電圧が電流出力端子の電圧よりも予め規定された電圧値だけ低くなるように、第2の電圧制御信号を出力して第2の可変電源部を制御することにより、第2の半導体素子における電流入力端子-電流出力端子間の電圧を低い電圧で一定にすることができる。したがって、この信号出力装置によれば、第2の半導体素子における消費電力を小さくすることができるため、発熱を少なく抑えることができる結果、小型で安価なFETやトランジスタを用いることができると共に、FETやトランジスタの放熱用に小型で安価なヒートシンクを用いることができる。したがって、この信号出力装置によれば、その製造コストの上昇を抑制することができる。 According to this signal output device, the second voltage control unit outputs a second voltage control signal to control the second variable power supply unit so that the voltage at the current input terminal of the second semiconductor element is lower than the voltage at the current output terminal by a predetermined voltage value, thereby making it possible to keep the voltage between the current input terminal and the current output terminal of the second semiconductor element constant at a low voltage. Therefore, according to this signal output device, the power consumption of the second semiconductor element can be reduced, and heat generation can be reduced, which allows the use of small, inexpensive FETs and transistors, and also allows the use of small, inexpensive heat sinks for dissipating heat from the FETs and transistors. Therefore, according to this signal output device, it is possible to suppress an increase in its manufacturing costs.
また、この信号出力装置によれば、抵抗の抵抗値や第2の半導体素子の特性などを揃えるという煩雑な作業を不要にできるため、装置の製造コストを抑制しつつ、第2の半導体素子の個々の特性に左右されることなく、負荷に出力信号を出力する際の第2の半導体素子の消費電力を少なく抑えることができる。 In addition, this signal output device eliminates the need for the cumbersome task of matching the resistance values of resistors and the characteristics of the second semiconductor element, thereby reducing the manufacturing costs of the device and keeping the power consumption of the second semiconductor element low when outputting an output signal to a load, without being affected by the individual characteristics of the second semiconductor element.
上記目的を達成すべく、本発明に係る信号出力装置は、正極性の出力信号および負極性の出力信号のうちのいずれか一方の出力信号の信号値を制御する信号値制御信号を出力する信号値制御部と、入力されている正電圧の第1の電源電圧の電圧値を第1の電圧制御信号に従って可変して第1の供給電圧として出力する第1の可変電源部と、入力されている負電圧の第2の電源電圧の電圧値を第2の電圧制御信号に従って可変して第2の供給電圧として出力する第2の可変電源部と、前記正極性の出力信号の信号値を規定する信号値制御信号が前記信号値制御部から出力されたときに作動して、前記信号値制御部から出力された前記信号値制御信号を前記第1の供給電圧を用いて増幅して電流出力端子から前記正極性の出力信号として負荷に出力する第1の半導体素子と、前記負極性の出力信号の信号値を規定する信号値制御信号が前記信号値制御部から出力されたときに作動して、前記信号値制御部から出力された前記信号値制御信号を前記第2の供給電圧を用いて増幅して電流出力端子から前記負極性の出力信号として前記負荷に出力する第2の半導体素子と、前記第1の供給電圧の電圧値が前記第1の半導体素子における前記電流出力端子の電圧値の高低に追従して、かつ当該電流出力端子の電圧値よりも高い電圧値となるように、前記第1の電圧制御信号を出力して前記第1の可変電源部を制御する第1の電圧制御部と、前記第2の供給電圧の電圧値が前記第2の半導体素子における前記電流出力端子の電圧値の高低に追従して、かつ当該電流出力端子の電圧値よりも低い電圧値となるように、前記第2の電圧制御信号を出力して前記第2の可変電源部を制御する第2の電圧制御部とを備え、前記第1の電圧制御部は、前記第1の半導体素子における前記第1の供給電圧が入力される電流入力端子の電圧が当該第1の半導体素子の前記電流出力端子の電圧よりも予め規定された電圧値だけ高くなるように、前記第1の電圧制御信号を出力して前記第1の可変電源部を制御し、前記第2の電圧制御部は、前記第2の半導体素子における前記第2の供給電圧が入力される電流入力端子の電圧が当該第2の半導体素子の前記電流出力端子の電圧よりも予め規定された電圧値だけ低くなるように、前記第2の電圧制御信号を出力して前記第2の可変電源部を制御する。 In order to achieve the above object, the signal output device according to the present invention includes a signal value control unit that outputs a signal value control signal for controlling the signal value of either one of a positive output signal and a negative output signal; a first variable power supply unit that varies the voltage value of a first power supply voltage of an input positive voltage in accordance with a first voltage control signal and outputs it as a first supply voltage; a second variable power supply unit that varies the voltage value of a second power supply voltage of an input negative voltage in accordance with a second voltage control signal and outputs it as a second supply voltage; a first semiconductor element that operates when a signal value control signal that specifies the signal value of the positive output signal is output from the signal value control unit, amplifies the signal value control signal output from the signal value control unit using the first supply voltage, and outputs it from a current output terminal to a load as the positive output signal; a second semiconductor element that operates when a signal value control signal that specifies the signal value of the negative output signal is output from the signal value control unit, amplifies the signal value control signal output from the signal value control unit using the second supply voltage, and outputs it from a current output terminal to the load as the negative output signal; a first voltage control unit which outputs the first voltage control signal to control the first variable power supply unit so that a voltage value of the second supply voltage follows the voltage value of the current output terminal of the first semiconductor element and is higher than the voltage value of the current output terminal; and a second voltage control unit which outputs the second voltage control signal to control the second variable power supply unit so that a voltage value of the second supply voltage follows the voltage value of the current output terminal of the second semiconductor element and is lower than the voltage value of the current output terminal, and the first voltage control unit The first voltage control signal is output to control the first variable power supply unit so that the voltage of the current input terminal to which the first supply voltage of the first semiconductor element is input is a predetermined voltage value higher than the voltage of the current output terminal of the first semiconductor element, and the second voltage control unit is output to control the second variable power supply unit so that the voltage of the current input terminal to which the second supply voltage of the second semiconductor element is input is a predetermined voltage value lower than the voltage of the current output terminal of the second semiconductor element.
この信号出力装置によれば、第1の電圧制御部が、第1の半導体素子における電流入力端子の電圧が電流出力端子の電圧よりも予め規定された電圧値だけ高くなるように、第1の電圧制御信号を出力して第1の可変電源部を制御し、第2の電圧制御部が、第2の半導体素子における電流入力端子の電圧が電流出力端子の電圧よりも予め規定された電圧値だけ低くなるように、第2の電圧制御信号を出力して第2の可変電源部を制御することにより、第1の半導体素子および第2の半導体素子における電流入力端子-電流出力端子間の電圧を低い電圧で一定にすることができる。したがって、この信号出力装置によれば、第1の半導体素子および第2の半導体素子における消費電力を小さくすることができるため、発熱を少なく抑えることができる結果、小型で安価なFETやトランジスタを用いることができると共に、FETやトランジスタの放熱用に小型で安価なヒートシンクを用いることができる。したがって、この信号出力装置によれば、その製造コストの上昇を抑制することができる。 According to this signal output device, the first voltage control unit outputs a first voltage control signal to control the first variable power supply unit so that the voltage of the current input terminal of the first semiconductor element is higher than the voltage of the current output terminal by a predetermined voltage value, and the second voltage control unit outputs a second voltage control signal to control the second variable power supply unit so that the voltage of the current input terminal of the second semiconductor element is lower than the voltage of the current output terminal by a predetermined voltage value, thereby making it possible to keep the voltage between the current input terminal and the current output terminal of the first semiconductor element and the second semiconductor element constant at a low voltage. Therefore, according to this signal output device, the power consumption of the first semiconductor element and the second semiconductor element can be reduced, and heat generation can be reduced, which allows the use of small and inexpensive FETs and transistors, and allows the use of small and inexpensive heat sinks for heat dissipation of the FETs and transistors. Therefore, according to this signal output device, it is possible to suppress an increase in its manufacturing cost.
また、この信号出力装置によれば、抵抗の抵抗値や第1の半導体素子および第2の半導体素子の特性などを揃えるという煩雑な作業を不要にできるため、装置の製造コストを抑制しつつ、第1の半導体素子や第2の半導体素子の個々の特性に左右されることなく、負荷に出力信号を出力する際の第1の半導体素子や第2の半導体素子の消費電力を少なく抑えることができる。 In addition, this signal output device eliminates the need for the cumbersome task of matching the resistance values of resistors and the characteristics of the first and second semiconductor elements, thereby reducing the manufacturing costs of the device and keeping the power consumption of the first and second semiconductor elements low when outputting an output signal to a load, without being affected by the individual characteristics of the first and second semiconductor elements.
また、本発明に係る信号出力装置は、前記第1の電圧制御部は、前記第1の半導体素子の前記電流出力端子の電圧を反転入力端子に入力すると共に抵抗を介して基準電位を非反転入力端子に入力して、当該反転入力端子の電圧と当該非反転入力端子の電圧との差分電圧を前記第1の電圧制御信号として出力端子から出力して前記第1の可変電源部を制御する第1の差動増幅回路と、前記第1の半導体素子の前記電流入力端子と前記第1の差動増幅回路の前記非反転入力端子との間に配設されると共に当該電流入力端子の電圧を前記非反転入力端子の電圧よりも予め規定された電圧値だけ高く規定する電圧規定回路とを備えて構成されている。 In addition, the signal output device according to the present invention is configured such that the first voltage control section includes a first differential amplifier circuit that inputs the voltage of the current output terminal of the first semiconductor element to an inverting input terminal and inputs a reference potential to a non-inverting input terminal via a resistor, and outputs a differential voltage between the voltage of the inverting input terminal and the voltage of the non-inverting input terminal as the first voltage control signal from an output terminal to control the first variable power supply section, and a voltage regulation circuit that is disposed between the current input terminal of the first semiconductor element and the non-inverting input terminal of the first differential amplifier circuit and regulates the voltage of the current input terminal to be a predetermined voltage value higher than the voltage of the non-inverting input terminal.
この信号出力装置によれば、第1の電圧制御部の第1の差動増幅回路が、第1の半導体素子における電流出力端子の電圧を反転入力端子に入力すると共に基準電位を非反転入力端子に入力して、反転入力端子の電圧と非反転入力端子の電圧との差分電圧を第1の電圧制御信号として出力端子から出力して第1の可変電源部を制御すると共に、電圧規定回路が、第1の半導体素子における電流入力端子の電圧を非反転入力端子の電圧よりも予め規定された電圧値だけ高く規定することにより、簡易な構成でありながら、第1の半導体素子における電流入力端子-電流出力端子間の電圧を一定値に規定することができる。したがって、この信号出力装置によれば、製造コストの上昇を抑制しつつ、発熱を少なく抑えることができる結果、小型で安価なFETやトランジスタを用いることができると共に、FETやトランジスタの放熱用に小型で安価なヒートシンクを用いることができる。 According to this signal output device, the first differential amplifier circuit of the first voltage control unit inputs the voltage of the current output terminal of the first semiconductor element to the inverting input terminal and inputs a reference potential to the non-inverting input terminal, and outputs the difference voltage between the voltage of the inverting input terminal and the voltage of the non-inverting input terminal as a first voltage control signal from the output terminal to control the first variable power supply unit, and the voltage regulation circuit regulates the voltage of the current input terminal of the first semiconductor element to be higher than the voltage of the non-inverting input terminal by a predetermined voltage value, thereby regulating the voltage between the current input terminal and the current output terminal of the first semiconductor element to a constant value despite the simple configuration. Therefore, according to this signal output device, it is possible to suppress the increase in manufacturing costs while suppressing heat generation, and as a result, it is possible to use small and inexpensive FETs and transistors, and to use small and inexpensive heat sinks for heat dissipation of the FETs and transistors.
また、本発明に係る信号出力装置は、前記第2の電圧制御部は、前記第2の半導体素子の前記電流出力端子の電圧を反転入力端子に入力すると共に抵抗を介して基準電位を非反転入力端子に入力して、当該反転入力端子の電圧と当該非反転入力端子の電圧との差分電圧を前記第2の電圧制御信号として出力端子から出力して前記第2の可変電源部を制御する第2の差動増幅回路と、前記第2の半導体素子の前記電流入力端子と前記第2の差動増幅回路の前記非反転入力端子との間に配設されると共に当該電流入力端子の電圧を前記非反転入力端子の電圧よりも予め規定された電圧値だけ低く規定する電圧規定回路とを備えて構成されている。 In addition, the signal output device according to the present invention is configured such that the second voltage control section includes a second differential amplifier circuit that inputs the voltage of the current output terminal of the second semiconductor element to an inverting input terminal and inputs a reference potential to a non-inverting input terminal via a resistor, and outputs a differential voltage between the voltage of the inverting input terminal and the voltage of the non-inverting input terminal as the second voltage control signal from an output terminal to control the second variable power supply section, and a voltage regulation circuit that is disposed between the current input terminal of the second semiconductor element and the non-inverting input terminal of the second differential amplifier circuit and regulates the voltage of the current input terminal to be a predetermined voltage value lower than the voltage of the non-inverting input terminal.
この信号出力装置によれば、第2の電圧制御部の第2の差動増幅回路が、第2の半導体素子における電流出力端子の電圧を反転入力端子に入力すると共に基準電位を非反転入力端子に入力して、反転入力端子の電圧と非反転入力端子の電圧との差分電圧を第2の電圧制御信号として出力端子から出力して第2の可変電源部を制御すると共に、電圧規定回路が、第2の半導体素子における電流入力端子の電圧を非反転入力端子の電圧よりも予め規定された電圧値だけ低く規定することにより、簡易な構成でありながら、第2の半導体素子における電流入力端子-電流出力端子間の電圧を一定値に規定することができる。したがって、この信号出力装置によれば、製造コストの上昇を抑制しつつ、発熱を少なく抑えることができる結果、小型で安価なFETやトランジスタを用いることができると共に、FETやトランジスタの放熱用に小型で安価なヒートシンクを用いることができる。 According to this signal output device, the second differential amplifier circuit of the second voltage control section inputs the voltage of the current output terminal of the second semiconductor element to the inverting input terminal and inputs a reference potential to the non-inverting input terminal, and outputs the difference voltage between the voltage of the inverting input terminal and the voltage of the non-inverting input terminal as a second voltage control signal from the output terminal to control the second variable power supply section, and the voltage regulation circuit regulates the voltage of the current input terminal of the second semiconductor element to be lower than the voltage of the non-inverting input terminal by a voltage value that is regulated in advance, thereby regulating the voltage between the current input terminal and the current output terminal of the second semiconductor element to a constant value despite the simple configuration. Therefore, according to this signal output device, it is possible to suppress the increase in manufacturing costs while suppressing heat generation, and as a result, it is possible to use small and inexpensive FETs and transistors, and to use small and inexpensive heat sinks for heat dissipation of the FETs and transistors.
また、この信号出力装置によれば、電圧規定回路をダイオードで構成したことにより、簡易な構成でありながら、第1の半導体素子および第2の半導体素子における電流入力端子-電流出力端子間の電圧を一定値に規定することができる。したがって、この信号出力装置によれば、製造コストの上昇を抑制することができる。 In addition, with this signal output device, the voltage regulation circuit is configured with diodes, so that the voltage between the current input terminal and the current output terminal of the first semiconductor element and the second semiconductor element can be regulated to a constant value with a simple configuration. Therefore, with this signal output device, it is possible to suppress increases in manufacturing costs.
上記目的を達成すべく、本発明に係る抵抗測定装置は、上記の信号出力装置と、前記負荷としての測定対象に前記出力信号を供給すると共に当該測定対象の両端に発生する電圧と当該負荷を流れる当該出力信号の電流値とに基づいて当該測定対象の抵抗値を測定する測定部とを備えている。 To achieve the above object, the resistance measuring device of the present invention includes the above signal output device and a measuring unit that supplies the output signal to a measurement target as the load and measures the resistance value of the measurement target based on the voltage generated across both ends of the measurement target and the current value of the output signal flowing through the load.
この抵抗測定装置によれば、信号出力装置を簡易かつ安価に構成することができるため、抵抗測定装置を簡易かつ安価に構成することができる This resistance measuring device allows the signal output device to be constructed simply and inexpensively, so the resistance measuring device can be constructed simply and inexpensively.
本発明に係る信号出力装置によれば、第1の半導体素子や第2の半導体素子における消費電力を小さくすることができるため、発熱を少なく抑えることができる結果、小型で安価なFETやトランジスタを用いることができると共に、FETやトランジスタの放熱用に小型で安価なヒートシンクを用いることができ、これにより、信号出力装置ひいては抵抗測定装置の製造コストの上昇を抑制することができる。 The signal output device of the present invention can reduce the power consumption of the first semiconductor element and the second semiconductor element, which reduces heat generation. As a result, small, inexpensive FETs and transistors can be used, and small, inexpensive heat sinks can be used to dissipate heat from the FETs and transistors. This makes it possible to suppress increases in the manufacturing costs of the signal output device and, ultimately, the resistance measuring device.
以下、信号出力装置および抵抗測定装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。 Below, an embodiment of the signal output device and resistance measurement device will be described with reference to the attached drawings.
最初に第1の実施例としての抵抗測定装置100について説明する。図1に示す抵抗測定装置100は、「信号出力装置(本例では、電流出力装置1)」を備えた「抵抗測定装置」の一例であって、例えば、負荷としての抵抗Rt(測定対象の一例)の抵抗値を測定可能に構成されている。具体的には、抵抗測定装置100は、電流出力装置1、測定部2、および測定用のプローブPR1~PR4を備えて構成されている。
First, a
電流出力装置1は、定電流制御部3、可変電源部4p,4m、FET5p,5m、FET5p,5m用のバイアス抵抗Rb、電圧制御部6p,6m、遮断回路7、出力部8および処理部9を備え、正極性の出力信号としての正極性の定電流Ipおよび負極性の出力信号としての負極性の定電流Imのいずれか一方(以下、区別しないときには「定電流I(定電流信号)」ともいう)をプローブPR1,PR2を介して抵抗Rtに出力する。
The
定電流制御部3は、正極性および負極性のいずれか一方の極性の定電流Iの電流値(信号値の一例)を制御(規定)する電流制御信号Sic(信号値制御信号)を出力可能に構成されている。具体的には、定電流制御部3は、電圧源Bp,Bm、オペアンプOP1、スイッチSW1および基準抵抗R1を備えている。ここで、電圧源Bpは、正極性の定電流Ipの電流値を制御(規定)するための正電圧を出力する電圧源として機能する。また、電圧源Bmは、負極性の定電流Imの電流値を制御(規定)するための負電圧を出力する電圧源として機能する。なお、本例では、一例として、正極性の1Aまたは負極性の1Aの定電流Iを電流出力装置1から出力することを想定して、電圧源Bpとして出力電圧が+1Vのタイプが用いられてオペアンプOP1の非反転入力端子に正極性で接続可能とし,電圧源Bmとして出力電圧が+1Vのタイプが用いられてオペアンプOP1の非反転入力端子に負極性で接続可能となっている。なお、電圧源Bp,Bmとして、出力電圧が固定のタイプの電圧源だけでなく、出力電圧が可変可能なタイプの電圧源を用いることもできる。
The constant current control unit 3 is configured to be able to output a current control signal Sic (signal value control signal) that controls (specifies) the current value (an example of a signal value) of the constant current I of either positive or negative polarity. Specifically, the constant current control unit 3 includes voltage sources Bp and Bm, an operational amplifier OP1, a switch SW1, and a reference resistor R1. Here, the voltage source Bp functions as a voltage source that outputs a positive voltage for controlling (specifying) the current value of the positive constant current Ip. The voltage source Bm functions as a voltage source that outputs a negative voltage for controlling (specifying) the current value of the negative constant current Im. In this example, as an example, it is assumed that a constant current I of 1A of positive polarity or 1A of negative polarity is output from the
オペアンプOP1は、差動増幅器として機能し、非反転入力端子の電圧Vpと、反転入力端子の電圧Vmとの差分電圧を電流制御信号Sicとして出力する。なお、オペアンプOP1の非反転入力端子には、電圧源Bp,Bmのいずれか一方の出力電圧が電圧Vpとして入力され、オペアンプOP1の反転入力端子には、抵抗R1に生じるフィードバック電圧Vfが電圧Vmとして入力される。この場合、例えば、電流出力装置1から+1Aの正極性の定電流を定電流Ipとして出力させるときには、抵抗R1の抵抗値を1Ωとし、かつオペアンプOP1の非反転入力端子に電圧源Bpから+1Vの電圧Vpを供給させる。このときには、抵抗R1の両端に生じるフィードバック電圧Vfの電圧値は、オペアンプOP1の非反転入力端子の電圧値とほぼ等しい電圧である+1V(1Ω×定電流Ipの電流値)となる。一方、例えば、電流出力装置1から1Aの負極性の定電流を定電流Imとして出力させるときには、抵抗R1の抵抗値を1Ωとした状態で、オペアンプOP1の非反転入力端子に電圧源Bmから-1Vの電圧Vmを供給させる。このときには、抵抗R1の両端に生じるフィードバック電圧Vfの電圧値は、オペアンプOP1の非反転入力端子の電圧値とほぼ等しい電圧である-1V(1Ω×定電流Imの電流値)となる。スイッチSW1は、処理部9によって制御されて、電流出力装置1から正極性の定電流Ipを出力させるときには、可動接点を電圧源Bp側の固定接点に接触させることにより、電圧源Bpの正電圧(+1V)を電圧VpとしてオペアンプOP1の非反転入力端子に出力させ、電流出力装置1から負極性の定電流Imを出力させるときには、可動接点を電圧源Bm側の固定接点に接触させることにより、電圧源Bmの負電圧(-1V)を電圧VpとしてオペアンプOP1の非反転入力端子に出力させる。
The operational amplifier OP1 functions as a differential amplifier, and outputs the differential voltage between the voltage Vp at the non-inverting input terminal and the voltage Vm at the inverting input terminal as a current control signal Sic. The output voltage of one of the voltage sources Bp and Bm is input as the voltage Vp to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP1, and the feedback voltage Vf generated in the resistor R1 is input as the voltage Vm to the inverting input terminal of the operational amplifier OP1. In this case, for example, when a positive constant current of +1A is output from the
可変電源部4pは、第1の可変電源部に相当し、降圧コンバータで構成されて、入力されている正電圧の電源電圧+Vcc(第1の電源電圧:例えば、15Vとする)の電圧値を電圧制御信号Svcp(第1の電圧制御信号)に従って降圧する(電圧値の絶対値を下げる)ことにより可変して供給電圧+Vc(第1の供給電圧)としてFET5pのドレインに出力する。また、可変電源部4pは、供給電圧+Vcの電圧値を示す電圧信号Spを処理部9に出力する。また、可変電源部4mは、第2の可変電源部に相当し、降圧コンバータで構成されて、入力されている負電圧の電源電圧-Vcc(第2の電源電圧:例えば、-15Vとする)の電圧値を電圧制御信号Svcm(第2の電圧制御信号)に従って降圧する(電圧値の絶対値を下げる)ことにより可変して供給電圧-Vc(第2の供給電圧)としてFET5mのドレインに出力する。また、可変電源部4mは、供給電圧-Vcの電圧値を示す電圧信号Smを処理部9に出力する。なお、本例では、可変電源部4p,4mを降圧コンバータで構成しているが、昇圧コンバータで構成して、電源電圧+Vcc,-Vccの電圧を昇圧して(電圧値の絶対値を上げて)供給電圧+Vc,-Vcを生成することもできる。
The variable
FET5pは、nチャネルのFETが用いられて第1の半導体素子を構成し、正極性の定電流Ipの電流値を制御する正電圧の電流制御信号Sicが定電流制御部3から出力されたときに作動して、電流制御信号Sicを可変電源部4pから出力される供給電圧+Vcを用いて増幅してソース(電流出力端子)から正極性の定電流Ipとして抵抗Rtに出力する。また、FET5mは、pチャネルのFETが用いられて第2の半導体素子を構成し、負極性の定電流Imの電流値を制御する負電圧の電流制御信号Sicが定電流制御部3から出力されたときに作動して、電流制御信号Sicを可変電源部4mから出力される供給電圧-Vcを用いて増幅してソース(電流出力端子)から負極性の定負電流Imとして抵抗Rtに出力する。
FET5p is a first semiconductor element using an n-channel FET, and is activated when a positive voltage current control signal Sic that controls the current value of the positive constant current Ip is output from the constant current control unit 3, amplifying the current control signal Sic using the supply voltage +Vc output from the variable
電圧制御部6pは、第1の電圧制御部として機能し、供給電圧+Vcの電圧値がFET5pにおけるソースの電圧値の高低に追従して、かつそのソースの電圧値よりも高い電圧値となるように、電圧制御信号Svcpを出力して可変電源部4pを制御する。具体的には、電圧制御部6pは、FET5pにおける供給電圧+Vcが入力されるドレイン(電流入力端子)の電圧がソースの電圧よりも予め規定された電圧値だけ高くなるように、電圧制御信号Svcpを出力して可変電源部4pを制御する。より具体的には、電圧制御部6pは、オペアンプOPp、ダイオードDpおよび抵抗Rpを備えて構成されている。
The
オペアンプOPpは、第1の差動増幅回路として機能し、FET5pにおけるソース(正極性の定電流Ipについての電流出力端子)の電圧(抵抗Rtにおける高電位側の端子の電圧:プローブPR1の電圧でもある。)を反転入力端子に入力すると共に抵抗Rpを介して基準電位(本例では、グランドGの電位)を非反転入力端子に入力して、反転入力端子の電圧と非反転入力端子の電圧(基準電位)との差分電圧を電圧制御信号Svcpとして出力端子から出力して可変電源部4pを制御する。また、ダイオードDpは、電圧規定回路として機能し、供給電圧+Vcが入力されるFET5pのドレイン(電流入力端子)とオペアンプOPpの非反転入力端子との間において、FET5pのドレインからオペアンプOPpの非反転入力端子に向けて電流が流れる向きで(カソードがオペアンプOPpの非反転入力端子に接続される向きで)配設されている。このダイオードDpは、FET5pにおけるドレインの電圧(供給電圧+Vc)をオペアンプOPpの非反転入力端子の電圧よりも予め規定された電圧値(本例では、ダイオードDpの順方向電圧分の電圧値)だけ高く規定する。この場合、オペアンプOPpの非反転入力端子と反転入力端子の電圧が等しいため、ダイオードDpは、FET5pにおけるドレインの電圧(供給電圧+Vc)をFET5pのソースの電圧(抵抗Rtに加わる電圧である出力電圧Vo)よりも予め規定された電圧値(本例では、ダイオードDpの順方向電圧分の電圧値)だけ高く規定する。
The operational amplifier OPp functions as a first differential amplifier circuit, inputting the voltage (voltage at the high potential terminal of the resistor Rt: also the voltage of the probe PR1) of the source of the
電圧制御部6mは、第2の電圧制御部として機能し、供給電圧-Vcの電圧値がFET5mにおけるソースの電圧値の高低に追従して、かつそのソースの電圧値よりも低い電圧値となるように、電圧制御信号Svcmを出力して可変電源部4mを制御する。具体的には、電圧制御部6mは、FET5mにおける供給電圧-Vcが入力されるドレイン(電流入力端子)の電圧がソースの電圧よりも予め規定された電圧値だけ低くなるように、電圧制御信号Svcmを出力して可変電源部4mを制御する。より具体的には、電圧制御部6mは、オペアンプOPm、ダイオードDmおよび抵抗Rmを備えて構成されている。
The
オペアンプOPmは、第2の差動増幅回路として機能し、FET5mのソース(負極性の定電流Imについての電流出力端子)における電圧(抵抗Rtにおける低電位側の端子の電圧:プローブPR1の電圧でもある。)を反転入力端子に入力すると共に抵抗Rmを介して基準電位(本例では、グランドGの電位)を非反転入力端子に入力して、反転入力端子の電圧と非反転入力端子の電圧(基準電位)との差分電圧を電圧制御信号Svcmとして出力端子から出力して可変電源部4mを制御する。また、ダイオードDmは、電圧規定回路として機能し、供給電圧-Vcが入力されるFET5mのドレイン(電流入力端子)とオペアンプOPmの非反転入力端子との間において、オペアンプOPmの非反転入力端子からFET5mのドレインに向けて電流が流れる向きで(カソードがFET5mのドレインに接続される向きで)配設されている。このダイオードDmは、FET5mにおけるドレインの電圧(供給電圧-Vc)をオペアンプOPmの非反転入力端子の電圧よりも予め規定された電圧値(本例では、ダイオードDmの順方向電圧分の電圧値)だけ低く規定する。この場合、オペアンプOPmの非反転入力端子と反転入力端子の電圧が等しいため、ダイオードDmは、FET5mにおけるドレインの電圧(供給電圧-Vc)をFET5mにおけるソースの電圧(出力電圧Vo)よりも予め規定された電圧値(本例では、ダイオードDmの順方向電圧分の電圧値)だけ低く規定する。
The operational amplifier OPm functions as a second differential amplifier circuit, inputting the voltage at the source of the
遮断回路7は、遮断部として機能して、スイッチSW2を備えて構成されている。この場合、スイッチSW2は、FET5pのソースおよびFET5mのソースの接続点P1と抵抗Rt(プローブPR1でもある。)との間に配設されて、処理部9から出力される遮断制御信号Scに従い、接続点P1(つまり、FET5p,5mの電流出力端子であるソース)と抵抗Rtとの接続を遮断する。なお、スイッチSW2としては、FETやトランジスタなどの半導体素子、およびリレーなどで構成されている。
The
出力部8は、一例として、液晶パネルや有機ELパネルなどの表示装置(ディスプレイ)で構成されて、処理部9から出力された抵抗Rtの抵抗値を示すデータや遮断回路7に対する遮断制御の内容を示すデータなどを含む表示データDdを入力して、抵抗Rtの抵抗値や遮断回路7に対する遮断制御状態を画面上に表示する。なお、出力部8は、表示装置に代えて、外部装置とデータ通信を行うインターフェース装置で構成して、この外部装置に表示データDdを出力する構成を採用することもできる。
The
処理部9は、抵抗測定装置100における各種制御を実行する。具体的には、処理部9は、抵抗Rtの抵抗値測定の際には、スイッチSW1に対する切替制御、出力部8に対する表示制御、および遮断回路7に対する遮断制御を実行する。具体的には、処理部9は、切替制御時において、正極性の定電流Ipを出力する際には、電圧源Bpの出力電圧が電圧VpとしてオペアンプOP1の非反転入力端子に入力されるようにスイッチSW1を制御し、負極性の定電流Imを出力する際には、電圧源Bmの出力電圧が電圧VpとしてオペアンプOP1の非反転入力端子に入力されるようにスイッチSW1を制御する。また、処理部9は、表示制御時には、表示データDdを出力して、出力部8に対して抵抗Rtの抵抗値や遮断回路7に対する遮断制御状態(スイッチSW2のオン/オフ状態)を画面上に表示させる。
The
また、処理部9は、遮断制御時には、正極性の定電流Ipの電流値を制御する電流制御信号Sicが定電流制御部3から出力されているときにおいては、可変電源部4pから出力される供給電圧+Vcの電圧値を電圧信号Spに基づいて監視して、供給電圧+Vcの電圧値が予め規定された第1のしきい値電圧(本例では、+1Vとする。)よりも低下したときに、遮断制御信号Scを遮断回路7に出力してスイッチSW2をオフさせることにより接続点P1と抵抗Rtとの接続を遮断させる。また、処理部9は、遮断制御時には、負極性の定電流Imの電流値を制御する電流制御信号Sicが定電流制御部3から出力されているときにおいては、可変電源部4mから出力される供給電圧-Vcの電圧値を電圧信号Smに基づいて監視して、供給電圧-Vcの電圧値が予め規定された第2のしきい値電圧(本例では、-1Vとする。)よりも上昇したときに、遮断制御信号Scを遮断回路7に出力してスイッチSW2をオフさせることにより接続点P1と抵抗Rtとの接続を遮断させる。
During cut-off control, when the constant current control unit 3 outputs a current control signal Sic for controlling the current value of the positive constant current Ip, the
この場合、第1および第2のしきい値電圧を上記のように規定したのは、下記の理由による。この電流出力装置1では、通常、負荷として抵抗Rtなどが接続されることを想定しており、抵抗Rtが接続されている通常状態では、正極性の定電流Ipを出力する際には、出力電圧Voは正の電圧となる。例えば、抵抗Rtの抵抗値が5Ωであって、正極性の1Aの定電流Ipを出力している状態では、出力電圧Voの電圧値は、+6V(5Ωの抵抗Rtの両端電圧(5V)と1Ωの抵抗R1の両端電圧(+1V)の加算電圧)となる。したがって、この際には、電圧制御部6pのオペアンプOPpは、供給電圧+Vcの電圧が反転入力端子における出力電圧Voの電圧よりもダイオードDpの順方向電圧分(約0.7V)だけ高くなるように、電圧制御信号Svcpを可変電源部4pに出力する。これにより、可変電源部4pは、出力電圧Voの電圧よりもダイオードDpの順方向電圧分だけ高い電圧になるように電源電圧+Vccを降圧して供給電圧+Vcを生成する。このため、FET5pにおける消費電力は、FET5pのドレイン-ソース間の電圧Vds(本例では、ダイオードDpの順方向電圧分(約0.7V))に定電流Ipの電流値(本例では、1A)を乗算した値であって、抵抗Rtの抵抗値の高低に拘わらず一定値となっている。
In this case, the first and second threshold voltages are defined as above for the following reason. In the
また、負極性の定電流Imを出力する際には、出力電圧Voは負の電圧となる。例えば、抵抗Rtの抵抗値が5Ωであって、負極性の1Aの定電流Imを出力している状態では、出力電圧Voの電圧値は、-6V(5Ωの抵抗Rtの両端電圧(-5V)と1Ωの抵抗R1の両端電圧(-1V)の加算電圧)となる。したがって、この際には、電圧制御部6mのオペアンプOPmは、供給電圧-Vcの電圧が反転入力端子における出力電圧Voの電圧よりもダイオードDmの順方向電圧分(約0.7V)だけ低くなるように、電圧制御信号Svcmを可変電源部4mに出力する。これにより、可変電源部4mは、出力電圧Voの電圧よりもダイオードDmの順方向電圧分だけ低い電圧になるように電源電圧-Vccを降圧して供給電圧-Vcを生成する。このため、FET5mにおける消費電力は、FET5mのドレイン-ソース間の電圧Vds(本例では、ダイオードDmの順方向電圧分(約0.7V))に定電流Imの電流値(本例では、1A)を乗算した値であって、抵抗Rtの抵抗値の高低に拘わらず一定値となっている。
Also, when a negative constant current Im is output, the output voltage Vo becomes a negative voltage. For example, when the resistance value of resistor Rt is 5Ω and a negative constant current Im of 1A is output, the voltage value of the output voltage Vo becomes -6V (the sum of the voltage across resistor Rt of 5Ω (-5V) and the voltage across resistor R1 of 1Ω (-1V)). Therefore, at this time, the operational amplifier OPm of the
ところが、図1に示すように、正極性の定電流Ipを出力する際に、抵抗Rtに代えて電圧源として例えば電池Batを逆接続したときには、プローブPR1における電圧、つまり接続点P1(FET5p,5mのソース)における電圧がマイナス電圧になることがある。この際には、電圧制御部6pのオペアンプOPpが、供給電圧+Vcの電圧が反転入力端子におけるマイナスの電圧よりもダイオードDpの順方向電圧分(約0.7V)だけ高くなるように、電圧制御信号Svcpを可変電源部4pに出力する。これにより、可変電源部4pは、マイナスの電圧よりもダイオードDpの順方向電圧分だけ高い電圧になるように電源電圧+Vccを降圧して供給電圧+Vcを生成する。しかしながら、電源電圧+Vccが正の電圧のため、可変電源部4pが生成可能な供給電圧+Vcの最低電圧はゼロボルトに近い正の電圧となり、異常な状態となる。したがって、この状態において、FET5pから定電流Ipを出力させたときには、FET5pにおける消費電力が、FET5pのドレイン-ソース間の電圧Vds(この例では、接続点P1におけるマイナスの電圧の絶対値の電圧)に定電流Ipの電流値(本例では、1A)を乗算した値となり、過大な消費電力に起因してFET5mの故障を招く可能性がある。したがって、抵抗Rtに代えて電池Batを逆接続したときには、定電流Ipの出力を直ちに停止させる必要がある。このため、可変電源部4pから出力される供給電圧+Vcの電圧値が第1のしきい値電圧(本例では、+1Vとする。)よりも低下したときには、接続点P1(FET5p,5mのソース)における電圧が少なくとも抵抗R1に発生する電圧(フィードバック電圧Vf)よりも低い電圧(負電圧または絶対値が小さな正の電圧)となる異常状態が発生したとして、処理部9が遮断回路7に対して遮断制御信号Scを出力する条件としている。
However, as shown in FIG. 1, when a positive constant current Ip is output, for example, when a battery Bat is connected in reverse as a voltage source instead of a resistor Rt, the voltage at the probe PR1, that is, the voltage at the connection point P1 (the source of
一方、負極性の定電流Imを出力する際に、抵抗Rtに代えて電圧源として例えば電池Batを正接続したときには、プローブPR1における電圧、つまり接続点P1(FET5p,5mのソース)における電圧がプラス電圧になることがある。この際には、電圧制御部6mのオペアンプOPmが、供給電圧-Vcの電圧が反転入力端子におけるプラスの電圧よりもダイオードDmの順方向電圧分(約0.7V)だけ低くなるように、電圧制御信号Svcmを可変電源部4mに出力する。これにより、可変電源部4mは、プラスの電圧よりもダイオードDmの順方向電圧分だけ低い電圧になるように電源電圧-Vccを降圧して供給電圧-Vcを生成する。しかしながら、電源電圧-Vccが負の電圧のため、可変電源部4mが生成可能な供給電圧-Vcの最低電圧はゼロボルトに近い負の電圧となり、異常な状態となる。したがって、この状態において、FET5mから定電流Imを出力させたときには、FET5mにおける消費電力が、FET5mのドレイン-ソース間の電圧Vds(この例では、接続点P1におけるプラスの電圧の絶対値の電圧)に定電流Imの電流値(本例では、1A)を乗算した値となり、過大な消費電力に起因してFET5mの故障を招く可能性がある。したがって、抵抗Rtに代えて電池Batを正接続したときには、定電流Imの出力を直ちに停止させる必要がある。このため、可変電源部4mから出力される供給電圧-Vcの電圧値が第2のしきい値電圧(本例では、-1Vとする。)よりも上昇したときには、接続点P1(FET5p,5mのソース)における電圧が少なくとも抵抗R1に発生する電圧(フィードバック電圧Vf)よりも高い電圧(正電圧または絶対値が小さな負の電圧)となる異常状態が発生したとして、処理部9が遮断回路7に対して遮断制御信号Scを出力する条件としている。
On the other hand, when outputting a negative constant current Im, for example, when a battery Bat is connected positively as a voltage source instead of resistor Rt, the voltage at probe PR1, that is, the voltage at connection point P1 (source of
測定部2は、プローブPR,PR4間の電圧Vtを入力すると共に、電圧Vtの電圧値と定電流制御部3から出力される定電流Iの電流値とに基づいて、測定対象としての抵抗Rtの抵抗値を測定する。また、測定部2は、測定後に、測定した抵抗Rtの抵抗値を示す測定値データDsを処理部9に出力する。
The
次に、抵抗測定装置100による測定対象としての抵抗Rtの抵抗値を測定する測定処理、および遮断処理について添付図面を参照して説明する。
Next, the measurement process for measuring the resistance value of resistor Rt as the measurement target using the
最初に、電流出力装置1から出力させる定電流Iの種類を選択する。例えば、正極性の定電流Ipを選択した際には、処理部9は、スイッチSW1を制御して、出力電圧が1Vの電圧源BpをオペアンプOP1の非反転入力端子に接続させる。この際には、オペアンプOP1の非反転入力端子の電圧Vpは、+1Vとなる。その後、プローブPR1~PR4に抵抗Rtを接続する。
First, the type of constant current I to be output from the
次いで、図外の測定開始スイッチを操作する。これにより、オペアンプOP1が、電流制御信号Sicを出力する。また、可変電源部4pが、正電圧の電源電圧+Vccの電圧値を電圧制御信号Svcpに従って降圧することにより可変して供給電圧+VcとしてFET5pのドレインに出力すると共に電圧信号Spを処理部9に出力する。また、可変電源部4mは、負電圧の電源電圧-Vccの電圧値を電圧制御信号Svcmに従って降圧することにより可変して供給電圧-VcとしてFET5mのドレインに出力すると共に電圧信号Smを処理部9に出力する。
Next, the measurement start switch (not shown) is operated. This causes the operational amplifier OP1 to output a current control signal Sic. The variable
次いで、FET5pが、正極性の定電流Ipの電流値を制御する正電圧の電流制御信号Sicが定電流制御部3から出力されたときに作動して、可変電源部4pから出力される供給電圧+Vcを用いて電流制御信号Sicを所定の利得で増幅してソースから正極性の定電流Ipとして出力する。この際に、定電流Ipは、電源電圧+Vccの電源、可変電源部4p、FET5p、遮断回路7、プローブPR1、抵抗Rt、プローブPR2、抵抗R1および基準電位からなる電流経路を流れる。この状態では、オペアンプOP1のフィードバック制御により、抵抗R1におけるオペアンプOP1の反転入力端子側の一端には、+1Vのフィードバック電圧Vfが発生する。この結果、電流出力装置1は、1Aの正極性の定電流Ipを抵抗Rtに安定的に出力する。なお、この状態では、負極性の定電流Imの電流値を制御する負電圧の電流制御信号Sicが定電流制御部3から出力されていないため、FET5mは作動を停止している。
Next, when the positive voltage current control signal Sic that controls the current value of the positive constant current Ip is output from the constant current control unit 3, the
一方、電圧制御部6pでは、オペアンプOPpが、FET5pにおけるソースの電圧(この際の電圧は出力電圧Voとする)を反転入力端子に入力すると共に抵抗Rpを介して基準電位(本例では、グランドGの電位)を非反転入力端子に入力して、反転入力端子の電圧(出力電圧Voの電圧値)と非反転入力端子の電圧(基準電位)との差分電圧を電圧制御信号Svcpとして出力端子から出力して可変電源部4pを制御する。また、ダイオードDpが、FET5pにおけるドレインの電圧(供給電圧+Vc)をFET5pにおけるソースの電圧(出力電圧Vo)よりも予め規定された電圧(本例では、ダイオードDpの順方向電圧分の電圧)だけ高い電圧に規定する。したがって、可変電源部4pから出力される供給電圧+Vcの電圧値と出力電圧Voの電圧値との差分電圧であるFET5pのドレイン-ソース間の電圧Vdsが+約0.7Vとなり、定電流Iの電流値が1Aのため、FET5pにおける消費電力は、約0.7Wとなる。このため、この電流出力装置1では、発熱が少ない結果、小型で安価なFETやトランジスタを用いることができると共に、FETやトランジスタの放熱用に小型で安価なヒートシンクを用いることができる。
On the other hand, in the
次いで、測定部2が、プローブPR3,PR4間の電圧Vtを入力すると共に、電圧Vtの電圧値と定電流制御部3から出力される定電流Iの電流値とに基づいて、測定対象としての抵抗Rtの抵抗値を測定する。次いで、測定部2は、測定後に、測定した抵抗Rtの抵抗値を示す測定値データDsを処理部9に出力する。この際には、処理部9は、表示制御を実行して、表示データDdを出力して、出力部8に対して抵抗Rtの抵抗値を画面上に表示させる。次いで、図外の測定終了スイッチを操作する。これにより、抵抗Rtに対する抵抗値の測定が終了する。
Then, the
なお、電流出力装置1から出力させる定電流Iの種類として負極性の定電流Imを選択した際には、処理部9は、スイッチSW1を制御して、出力電圧が1Vの電圧源BmをオペアンプOP1の非反転入力端子に接続させる。この際には、オペアンプOP1の非反転入力端子の電圧Vpは、-1Vとなる。その後、プローブPR1~PR4に抵抗Rtを接続する。
When a negative constant current Im is selected as the type of constant current I to be output from the
次いで、図外の測定開始スイッチを操作する。これにより、オペアンプOP1が、電流制御信号Sicを出力する。また、可変電源部4pが、負電圧の電源電圧+Vccの電圧値を電圧制御信号Svcpに従って降圧することにより可変して供給電圧+VcとしてFET5pのドレインに出力すると共に電圧信号Spを処理部9に出力する。また、可変電源部4mは、負電圧の電源電圧-Vccの電圧値を電圧制御信号Svcmに従って降圧することにより可変して供給電圧-VcとしてFET5mのドレインに出力すると共に電圧信号Smを処理部9に出力する。
Next, the measurement start switch (not shown) is operated. This causes the operational amplifier OP1 to output a current control signal Sic. The variable
次いで、FET5mが、負極性の定電流Imの電流値を制御する負電圧の電流制御信号Sicが定電流制御部3から出力されたときに作動して、可変電源部4mから出力される供給電圧-Vcを用いて電流制御信号Sicを所定の利得で増幅してソースから負極性の定電流Imとして出力する。この際に、定電流Imは、基準電位、抵抗R1、プローブPR2、抵抗Rt、プローブPR1、遮断回路7、FET5m、可変電源部4mおよび電源電圧-Vccの電源からなる電流経路を流れる。この状態では、オペアンプOP1のフィードバック制御により、抵抗R1におけるオペアンプOP1の反転入力端子側の一端には、-1Vのフィードバック電圧Vfが発生する。この結果、電流出力装置1は、-1Aの負極性の定電流Imを抵抗Rtに安定的に出力する。なお、この状態では、正極性の定電流Ipの電流値を制御する正電圧の電流制御信号Sicが定電流制御部3から出力されていないため、FET5pは作動を停止している。
Next, when the negative voltage current control signal Sic that controls the current value of the negative constant current Im is output from the constant current control unit 3, the
一方、電圧制御部6mでは、オペアンプOPmが、FET5mにおけるソースの電圧(この際の電圧は出力電圧Voとする)を反転入力端子に入力すると共に抵抗Rmを介して基準電位(本例では、グランドGの電位)を非反転入力端子に入力して、反転入力端子の電圧(出力電圧Voの電圧値)と非反転入力端子の電圧(基準電位)との差分電圧を電圧制御信号Svcmとして出力端子から出力して可変電源部4mを制御する。また、ダイオードDmが、FET5mにおけるドレインの電圧(供給電圧-Vc)をFET5mにおけるソースの電圧(出力電圧Vo)よりも予め規定された電圧(本例では、ダイオードDmの順方向電圧分の電圧)だけ低い電圧に規定する。したがって、可変電源部4mから出力される供給電圧-Vcの電圧値と出力電圧Voの電圧値との差分電圧であるFET5mのソース-ドレイン間の電圧Vsdが+約0.7Vとなり、定電流Iの電流値が1Aのため、FET5mにおける消費電力は、約0.7Wとなる。このため、この電流出力装置1では、発熱が少ない結果、小型で安価なFETやトランジスタを用いることができると共に、FETやトランジスタの放熱用に小型で安価なヒートシンクを用いることができる。
On the other hand, in the
次いで、測定部2が、プローブPR3,PR4間の電圧Vtを入力すると共に、電圧Vtの電圧値と電流出力装置1から出力される定電流Iの電流値とに基づいて、測定対象としての抵抗Rtの抵抗値を測定する。次いで、測定部2は、測定後に、測定した抵抗Rtの抵抗値を示す測定値データDsを処理部9に出力する。この際には、処理部9は、表示制御を実行して、表示データDdを出力して、出力部8に対して抵抗Rtの抵抗値を画面上に表示させる。次いで、図外の測定終了スイッチを操作する。これにより、抵抗Rtに対する抵抗値の測定が終了する。
Then, the
一方、正極性の定電流Ipを出力する際に、抵抗Rtに代えて例えば電圧源として例えば電池電圧が3Vの電池Batを逆接続したときには、接続点P1(FET5p,5mのソース)における電圧が-2Vになる。この際には、電圧制御部6pのオペアンプOPpが、供給電圧+Vcの電圧が反転入力端子における-2Vの電圧よりもダイオードDpの順方向電圧分(約0.7V)だけ高くなるように、電圧制御信号Svcpを可変電源部4pに出力する。これにより、可変電源部4pは、-2Vの電圧よりもダイオードDpの順方向電圧分だけ高い電圧になるように電源電圧+Vccを降圧して供給電圧+Vcを生成しようとする。しかしながら、上記したように、この状態は異常状態であり、FET5pの発熱による故障を招く可能性がある。このため、処理部9は、可変電源部4pから出力されている電圧信号Spを監視して、供給電圧+Vcの電圧値が第1のしきい値電圧である+1Vよりも低下したときに、遮断制御信号Scを遮断回路7に出力して接続点P1と抵抗Rtとの接続を遮断させる。この結果、正極性の定電流Ipの出力が停止されるため、FET5pの過大な消費電力(損失)による故障が回避される。
On the other hand, when outputting a positive constant current Ip, for example, if a battery Bat with a battery voltage of 3V is reverse-connected as a voltage source instead of resistor Rt, the voltage at connection point P1 (source of
また、負極性の定電流Imを出力する際に、抵抗Rtに代えて例えば電圧源として例えば電池電圧が3Vの電池Batを正接続したときには、接続点P1(FET5p,5mのソース)における電圧が+2Vになる。この際には、電圧制御部6mのオペアンプOPmが、供給電圧-Vcの電圧が反転入力端子における+2Vの電圧よりもダイオードDmの順方向電圧分(約0.7V)だけ低くなるように、電圧制御信号Svcmを可変電源部4mに出力する。これにより、可変電源部4mは、+2Vの電圧よりもダイオードDmの順方向電圧分だけ低い電圧になるように電源電圧-Vccを降圧して供給電圧-Vcを生成しようとする。しかしながら、上記したように、この状態は異常状態であり、FET5mの発熱による故障を招く可能性がある。このため、処理部9は、可変電源部4mから出力されている電圧信号Smを監視して、供給電圧-Vcの電圧値が第2のしきい値電圧である-1Vよりも低下したときに、遮断制御信号Scを遮断回路7に出力して接続点P1と抵抗Rtとの接続を遮断させる。この結果、負極性の定電流Imの出力が停止されるため、FET5mの過大な消費電力(損失)による故障が回避される。
When outputting a negative constant current Im, for example, if a battery Bat with a battery voltage of 3V is connected positively instead of the resistor Rt as a voltage source, the voltage at the connection point P1 (the source of
このように、この電流出力装置1によれば、電圧制御部6pが、FET5pにおけるドレインの電圧(供給電圧+Vc)がソースの電圧(出力電圧Vo)よりも予め規定された電圧値だけ高くなるように、電圧制御信号Svcpを出力して可変電源部4pを制御し、電圧制御部6mが、FET5mにおけるドレインの電圧(供給電圧-Vc)がソースの電圧(出力電圧Vo)よりも予め規定された電圧値だけ低くなるように、電圧制御信号Svcmを出力して可変電源部4mを制御することにより、FET5p,5mのドレイン-ソース間の電圧Vdsを低い電圧で一定にすることができる。したがって、この電流出力装置1によれば、FET5p,5mにおける消費電力を小さくすることができるため、発熱を少なく抑えることができる結果、小型で安価なFETやトランジスタを用いることができると共に、FETやトランジスタの放熱用に小型で安価なヒートシンクを用いることができる。したがって、この電流出力装置1によれば、その製造コストの上昇を抑制することができる。
In this way, according to the
また、この電流出力装置1によれば、抵抗の抵抗値やFET5p,5mの特性などを揃えるという煩雑な作業を不要にできるため、装置の製造コストを抑制しつつ、抵抗Rt(負荷)に定電流を出力する際に、FET5p,5mの個々の特性に左右されることなく、FET5p,5mの消費電力を均一に揃えることができると共に消費電力を少なく抑えることができる。また、この電流出力装置1によれば、FET5p,5mから同じ電流値の定電流を出力する限り、抵抗Rtの抵抗値の高低に拘わらず、FET5p,5mにおける消費電力を一定にすることができ、これにより、FET5p,5mの温度上昇も一定にすることができる。
In addition, this
また、この電流出力装置1によれば、電圧制御部6pのオペアンプOPpが、FET5pにおけるソースの電圧を反転入力端子に入力すると共に基準電位(グランドGの電位)を非反転入力端子に入力して、反転入力端子の電圧と非反転入力端子の電圧との差分電圧を電圧制御信号Svcpとして出力端子から出力して可変電源部4pを制御すると共に、ダイオードDpが、FET5pにおけるドレインの電圧を非反転入力端子の電圧よりも予め規定された電圧値だけ高く規定し、かつ電圧制御部6mのオペアンプOPmが、FET5mにおけるソースの電圧を反転入力端子に入力すると共に基準電位(グランドGの電位)を非反転入力端子に入力して、反転入力端子の電圧と非反転入力端子の電圧との差分電圧を電圧制御信号Svcmとして出力端子から出力して可変電源部4mを制御すると共に、ダイオードDmが、FET5mにおけるドレインの電圧を非反転入力端子の電圧よりも予め規定された電圧値だけ低く規定することにより、簡易な構成でありながら、FET5p,5mのドレイン-ソース間の電圧Vdsを一定値に規定することができる。したがって、この電流出力装置1によれば、製造コストの上昇を抑制しつつ、FET5p,5mの故障を回避することができ、かつ発熱を少なく抑えることができる結果、小型で安価なFETやトランジスタを用いることができると共に、FETやトランジスタの放熱用に小型で安価なヒートシンクを用いることができる。
In addition, according to this current output device 1, the operational amplifier OPp of the voltage control unit 6p inputs the source voltage of the FET 5p to the inverting input terminal and inputs a reference potential (ground G potential) to the non-inverting input terminal, and outputs the difference voltage between the voltage of the inverting input terminal and the voltage of the non-inverting input terminal as a voltage control signal Svcp from the output terminal to control the variable power supply unit 4p, and the diode Dp specifies the drain voltage of the FET 5p to be higher than the voltage of the non-inverting input terminal by a predetermined voltage value, and the operational amplifier OPm of the voltage control unit 6m specifies F The voltage of the source of ET5m is input to the inverting input terminal, and the reference potential (ground G potential) is input to the non-inverting input terminal, and the differential voltage between the voltage of the inverting input terminal and the voltage of the non-inverting input terminal is output from the output terminal as a voltage control signal Svcm to control the variable power supply unit 4m, and the diode Dm regulates the drain voltage of FET5m to a predetermined voltage value lower than the voltage of the non-inverting input terminal, thereby allowing the drain-source voltage Vds of FET5p, 5m to be regulated to a constant value despite the simple configuration. Therefore, according to this
また、この電流出力装置1によれば、電圧規定回路をダイオード(ダイオードDp,Dm)で構成したことにより、簡易な構成でありながら、FET5p,5mのドレイン-ソース間の電圧Vdsを一定値に規定することができる。したがって、この電流出力装置1によれば、製造コストの上昇を抑制することができる。
In addition, with this
また、この抵抗測定装置100によれば、電流出力装置1を簡易かつ安価に構成することができるため、抵抗測定装置100を簡易かつ安価に構成することができる。
In addition, with this
次に、第2の実施例としての抵抗測定装置100Aについて説明する。
Next, we will explain the
図2に示す抵抗測定装置100Aは、「信号出力装置(本例では、電流出力装置1A)」を備えた「抵抗測定装置」の一例であって、例えば、負荷としての抵抗Rt(測定対象の一例)の抵抗値を測定可能に構成されている。具体的には、抵抗測定装置100Aは、電流出力装置1A、測定部2、および測定用のプローブPR1~PR4を備えて構成されている。なお、抵抗測定装置100における構成要素と同様に機能する抵抗測定装置100Aにおける対応する構成要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
The
電流出力装置1Aは、定電流制御部3A、可変電源部4p、FET5p、FET5p用のバイアス抵抗Rb、電圧制御部6p、遮断回路7、出力部8および処理部9を備え、定電流信号としての正極性の定電流IpをプローブPR1,PR2を介して抵抗Rtに出力する。
The
定電流制御部3Aは、正極性の定電流Ipの電流値を制御(規定)する電流制御信号Sicを出力可能に構成されている。具体的には、定電流制御部3Aは、電圧源Bp、オペアンプOP1および基準抵抗R1を備えている。ここで、電圧源Bpは、オペアンプOP1の非反転入力端子に直接接続されて、正極性の定電流Ipの電流値を制御(規定)するための電圧源として機能する。なお、本例では、一例として、正極性の1Aの定電流Ipを電流出力装置1Aから出力することを想定して、電圧源Bpとして出力電圧が+1Vのタイプが用いられている。遮断回路7は、電流出力装置1における遮断回路7と同様に構成されて、FET5pのソースと抵抗Rt(負荷)との間に配設されて遮断制御信号Scに従いFET5pのソースと抵抗Rtとの接続を遮断する。
The constant
また、電流出力装置1Aの動作についても、電流出力装置1における正極性の定電流Ipを出力する際と同様の動作を行うため、その動作説明を省略する。
The operation of the
この電流出力装置1Aによれば、電流出力装置1と同様にして、電圧制御部6pが、FET5pにおけるドレインの電圧(供給電圧+Vc)がソースの電圧(出力電圧Vo)よりも予め規定された電圧値だけ高くなるように、電圧制御信号Svcpを出力して可変電源部4pを制御することにより、FET5pのドレイン-ソース間の電圧Vdsを低い電圧で一定にすることができる。したがって、この電流出力装置1Aによれば、FET5pにおける消費電力を小さくすることができるため、FET5pの故障を回避することができ、かつ発熱を少なく抑えることができる結果、小型で安価なFETやトランジスタを用いることができると共に、FETやトランジスタの放熱用に小型で安価なヒートシンクを用いることができる。したがって、この電流出力装置1Aによれば、その製造コストの上昇を抑制することができる。
According to this
また、この電流出力装置1Aによれば、抵抗の抵抗値やFET5pの特性などを揃えるという煩雑な作業を不要にできるため、装置の製造コストを抑制しつつ、抵抗Rt(負荷)に定電流を出力する際に、FET5pの個々の特性に左右されることなく、FET5pの消費電力を均一に揃えることができると共に消費電力を少なく抑えることができる。
In addition, this
また、この電流出力装置1Aによれば、電圧制御部6pのオペアンプOPpが、FET5pにおけるソースの電圧を反転入力端子に入力すると共に基準電位(グランドGの電位)を非反転入力端子に入力して、反転入力端子の電圧と非反転入力端子の電圧との差分電圧を電圧制御信号Svcpとして出力端子から出力して可変電源部4pを制御すると共に、ダイオードDpが、FET5pにおけるドレインの電圧を非反転入力端子の電圧よりも予め規定された電圧値だけ高く規定することにより、簡易な構成でありながら、FET5pのドレイン-ソース間の電圧Vdsを一定値に規定することができる。したがって、この電流出力装置1Aによれば、製造コストの上昇を抑制しつつ、FET5pの故障を回避することができ、かつ発熱を少なく抑えることができる結果、小型で安価なFETやトランジスタを用いることができると共に、FETやトランジスタの放熱用に小型で安価なヒートシンクを用いることができる。
In addition, according to this
また、この電流出力装置1Aによれば、電圧規定回路をダイオード(ダイオードDp)で構成したことにより、簡易な構成でありながら、FET5pのドレイン-ソース間の電圧Vdsを一定値に規定することができる。したがって、この電流出力装置1Aによれば、製造コストの上昇を抑制することができる。
In addition, with this
また、この抵抗測定装置100Aによれば、電流出力装置1Aを簡易かつ安価に構成することができるため、抵抗測定装置100Aを簡易かつ安価に構成することができる。
In addition, with this
次に、第3の実施例としての抵抗測定装置100Bについて説明する。
Next, we will explain the
図3に示す抵抗測定装置100Bは、「信号出力装置(本例では、電流出力装置1B)」を備えた「抵抗測定装置」の一例であって、例えば、負荷としての抵抗Rt(測定対象の一例)の抵抗値を測定可能に構成されている。具体的には、抵抗測定装置100Bは、電流出力装置1B、測定部2、および測定用のプローブPR1~PR4を備えて構成されている。なお、抵抗測定装置100における構成要素と同様に機能する抵抗測定装置100Bにおける対応する構成要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
The
電流出力装置1Bは、定電流制御部3B、可変電源部4m、FET5m、FET5m用のバイアス抵抗Rb、電圧制御部6m、遮断回路7、出力部8および処理部9を備え、定電流信号としての負極性の定電流ImをプローブPR1,PR2を介して抵抗Rtに出力する。
The
定電流制御部3Bは、負極性の定電流Imの電流値を制御(規定)する電流制御信号Sicを出力可能に構成されている。具体的には、定電流制御部3Bは、電圧源Bm、オペアンプOP1および基準抵抗R1を備えている。ここで、電圧源Bmは、オペアンプOP1の非反転入力端子に直接接続されて、負極性の定電流Imの電流値を制御(規定)するための電圧源として機能する。なお、本例では、一例として、負極性の-1Aの定電流Imを電流出力装置1Bから出力することを想定して、電圧源Bmとして出力電圧が-1Vのタイプが用いられている。遮断回路7は、電流出力装置1における遮断回路7と同様に構成されて、FET5mのソースと抵抗Rt(負荷)との間に配設されて遮断制御信号Scに従いFET5mのソースと抵抗Rtとの接続を遮断する。
The constant
また、電流出力装置1Bの動作についても、電流出力装置1における負極性の定電流Imを出力する際と同様の動作を行うため、その動作説明を省略する。
The operation of the
この電流出力装置1Bによれば、電流出力装置1と同様にして、電圧制御部6mが、FET5mにおけるドレインの電圧(供給電圧-Vc)がソースの電圧(出力電圧Vo)よりも予め規定された電圧値だけ低くなるように、電圧制御信号Svcmを出力して可変電源部4mを制御することにより、FET5mのドレイン-ソース間の電圧Vdsを低い電圧で一定にすることができる。したがって、この電流出力装置1Bによれば、FET5mにおける消費電力を小さくすることができるため、FET5mの故障を回避することができ、かつ発熱を少なく抑えることができる結果、小型で安価なFETやトランジスタを用いることができると共に、FETやトランジスタの放熱用に小型で安価なヒートシンクを用いることができる。したがって、この電流出力装置1Bによれば、その製造コストの上昇を抑制することができる。
According to this
また、この電流出力装置1Bによれば、抵抗の抵抗値やFET5mの特性などを揃えるという煩雑な作業を不要にできるため、装置の製造コストを抑制しつつ、抵抗Rt(負荷)に定電流を出力する際に、FET5mの個々の特性に左右されることなく、FET5mの消費電力を均一に揃えることができると共に消費電力を少なく抑えることができる。
In addition, this
また、この電流出力装置1Bによれば、電圧制御部6mのオペアンプOPmが、FET5mにおけるソースの電圧を反転入力端子に入力すると共に基準電位(グランドGの電位)を非反転入力端子に入力して、反転入力端子の電圧と非反転入力端子の電圧との差分電圧を電圧制御信号Svcmとして出力端子から出力して可変電源部4mを制御すると共に、ダイオードDmが、FET5mにおけるドレインの電圧を非反転入力端子の電圧よりも予め規定された電圧値だけ低く規定することにより、簡易な構成でありながら、FET5mのドレイン-ソース間の電圧Vdsを一定値に規定することができる。したがって、この電流出力装置1Bによれば、製造コストの上昇を抑制しつつ、FET5mの故障を回避することができ、かつ発熱を少なく抑えることができる結果、小型で安価なFETやトランジスタを用いることができると共に、FETやトランジスタの放熱用に小型で安価なヒートシンクを用いることができる。
In addition, according to this
また、この電流出力装置1Bによれば、電圧規定回路をダイオード(ダイオードDm)で構成したことにより、簡易な構成でありながら、FET5mのドレイン-ソース間の電圧Vdsを一定値に規定することができる。したがって、この電流出力装置1Bによれば、製造コストの上昇を抑制することができる。
In addition, with this
また、この抵抗測定装置100Bによれば、電流出力装置1Bを簡易かつ安価に構成することができるため、抵抗測定装置100Bを簡易かつ安価に構成することができる。
In addition, with this
次に、第4の実施例としての抵抗測定装置100Cについて説明する。
Next, we will explain the
図4に示す抵抗測定装置100Cは、「信号出力装置(本例では、電圧出力装置1C)」を備えた「抵抗測定装置」の一例であって、例えば、負荷としての抵抗Rt(測定対象の一例)の抵抗値を測定可能に構成されている。具体的には、抵抗測定装置100Cは、電圧出力装置1C、測定部2A、および測定用のプローブPR1,PR2を備えて構成されている。なお、抵抗測定装置100における構成要素と同様に機能する抵抗測定装置100Cにおける対応する構成要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
The
電圧出力装置1Cは、定電圧制御部3C、可変電源部4p,4m、FET5p,5m、FET5p,5m用のバイアス抵抗Rb、電圧制御部6p,6m、出力部8および処理部9を備え、正極性の出力信号としての正極性の定電圧Vpおよび負極性の出力信号としての負極性の定電圧Vmのいずれか一方(以下、区別しないときには「定電圧V(定電圧信号)」ともいう)をプローブPR1,PR2を介して抵抗Rtに出力する。
The
定電圧制御部3Cは、正極性および負極性のいずれか一方の極性の定電圧Vの電圧値(信号値の一例)を制御(規定)する電圧制御信号Svc(信号値制御信号)を出力可能に構成されている。具体的には、定電圧制御部3Cは、電圧源Bp,Bm、オペアンプOP1およびスイッチSW1を備えている。ここで、電圧源Bpは、正極性の定電圧Vpの電圧値を制御(規定)するための電圧源として機能する。また、電圧源Bmは、負極性の定電圧Vmの電圧値を制御(規定)するための電圧源として機能する。なお、本例では、一例として、正極性の5Vまたは負極性の5Vの定電圧Vを電圧出力装置1Cから出力することを想定して、電圧源Bpとして出力電圧が+5Vのタイプが用いられてオペアンプOP1の非反転入力端子に正極性で接続可能とし,電圧源Bmとして出力電圧が+5Vのタイプが用いられてオペアンプOP1の非反転入力端子に負極性で接続可能となっている。
The constant
オペアンプOP1は、差動増幅器として機能し、非反転入力端子の電圧Vpと、反転入力端子の電圧Vmとの差分電圧を電圧制御信号Svcとして出力する。なお、オペアンプOP1の非反転入力端子には、電圧源Bp,Bmのいずれか一方の出力電圧が電圧Vpとして入力され、オペアンプOP1の反転入力端子には、電圧出力装置1Cの出力端子(プローブPR1でもある)に生じるフィードバック電圧VfAが電圧Vmとして入力される。この場合、例えば、電圧出力装置1Cから+5Vの正極性の定電圧を定電圧Vpとして出力させるときには、オペアンプOP1の非反転入力端子に電圧源Bpから+5Vの電圧Vpを供給させる。このときには、フィードバック電圧VfAの電圧値は、オペアンプOP1の非反転入力端子の電圧値とほぼ等しい電圧である+5Vとなる。一方、例えば、電圧出力装置1Cから5Vの負極性の定電圧を定電圧Vmとして出力させるときには、オペアンプOP1の非反転入力端子に電圧源Bmから-5Vの電圧Vmを供給させる。このときには、フィードバック電圧VfAの電圧値は、オペアンプOP1の非反転入力端子の電圧値とほぼ等しい電圧である-5Vとなる。スイッチSW1は、処理部9によって制御されて、電圧出力装置1Cから正極性の定電圧Vpを出力させるときには、可動接点を電圧源Bp側の固定接点に接触させることにより、電圧源Bpの正電圧(+5V)を電圧VpとしてオペアンプOP1の非反転入力端子に出力させ、電圧出力装置1Cから負極性の定電圧Vmを出力させるときには、可動接点を電圧源Bm側の固定接点に接触させることにより、電圧源Bmの負電圧(-5V)を電圧VpとしてオペアンプOP1の非反転入力端子に出力させる。
The operational amplifier OP1 functions as a differential amplifier, and outputs the differential voltage between the voltage Vp at the non-inverting input terminal and the voltage Vm at the inverting input terminal as the voltage control signal Svc. The output voltage of one of the voltage sources Bp and Bm is input as the voltage Vp to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP1, and the feedback voltage VfA generated at the output terminal of the
可変電源部4pは、第1の可変電源部に相当し、電圧信号Spを出力しない点を除き、抵抗測定装置100における可変電源部4pと同様に構成されて同様に動作する。また、可変電源部4mは、第2の可変電源部に相当し、電圧信号Smを出力しない点を除き、抵抗測定装置100における可変電源部4pと同様に構成されて同様に動作する。
The variable
処理部9は、抵抗測定装置100Cにおける各種制御を実行する。具体的には、処理部9は、抵抗Rtの抵抗値測定の際には、上記したように、スイッチSW1に対する切替制御を実行する。また、処理部9は、抵抗Rtの抵抗値測定の際には、測定部2Aから出力される測定値データDsを入力して、抵抗Rtを流れる電流の電流値と電圧出力装置1Cから出力される定電圧Vの電圧値とに基づいて、抵抗Rtの抵抗値を測定する。さらに、処理部9は、上記した出力部8に対する表示制御を実行する。なお、抵抗測定装置100Cの処理部9は、抵抗測定装置100の処理部9とは異なり、遮断制御は実行しない。
The
測定部2Aは、電流計であって、プローブPR2と基準電位であるグランドGとの間に配設されて、抵抗Rtを流れる電流の電流値を測定すると共に測定した電流値を示す測定値データDsを処理部9に出力する。
The
次に、抵抗測定装置100による測定対象としての抵抗Rtの抵抗値を測定する測定処理について添付図面を参照して説明する。
Next, the measurement process for measuring the resistance value of resistor Rt as the measurement target using
最初に、電圧出力装置1Cから出力させる定電圧Vの種類を選択する。例えば、正極性の定電圧Vpを選択した際には、処理部9は、スイッチSW1を制御して、出力電圧が5Vの電圧源BpをオペアンプOP1の非反転入力端子に接続させる。この際には、オペアンプOP1の非反転入力端子の電圧Vpは、+5Vとなる。その後、プローブPR1,PR2に抵抗Rtを接続する。
First, the type of constant voltage V to be output from the
次いで、図外の測定開始スイッチを操作する。これにより、オペアンプOP1が、電圧制御信号Svcを出力する。また、可変電源部4pが、正電圧の電源電圧+Vccの電圧値を電圧制御信号Svcpに従って降圧することにより可変して供給電圧+VcとしてFET5pのドレインに出力する。また、可変電源部4mは、負電圧の電源電圧-Vccの電圧値を電圧制御信号Svcmに従って降圧することにより可変して供給電圧-VcとしてFET5mのドレインに出力する。
Next, the measurement start switch (not shown) is operated. This causes operational amplifier OP1 to output a voltage control signal Svc. Also, variable
次いで、FET5pが、正極性の定電圧Vpの電圧値を制御する正電圧の電圧制御信号Svcが定電圧制御部3Cから出力されたときに作動して、可変電源部4pから出力される供給電圧+Vcを用いて電圧制御信号Svcを所定の利得で増幅してソースから正極性の定電圧Vpとして出力する。この結果、定電圧Vpは、プローブPR1を介して抵抗Rtに出力される。この状態では、オペアンプOP1のフィードバック制御により、オペアンプOP1の反転入力端子側の一端には、+5Vのフィードバック電圧VfAが発生する。この結果、電圧出力装置1Cは、5Vの正極性の定電圧Vpを抵抗Rtに安定的に出力する。なお、この状態では、負極性の定電圧Vmの電圧値を制御する負電圧の電圧制御信号Svcが定電圧制御部3Cから出力されていないため、FET5mは作動を停止している。
Next, when the positive voltage control signal Svc that controls the voltage value of the positive constant voltage Vp is output from the constant
一方、電圧制御部6pでは、抵抗測定装置100の電圧制御部6pと同様に動作する。この場合、この抵抗測定装置100Cでは、FET5pを流れるドレイン電流IDpの電流値は、抵抗Rtの抵抗値で定電圧Vの電圧値(5V)を除算した値となり、測定する抵抗Rtの抵抗値に応じて変化する。また、FET5pのドレイン-ソース間の電圧Vdsは、上記したように、+約0.7Vと低い電圧で一定になっている。したがって、FET5pにおける消費電力は、ドレイン-ソース間の電圧Vdsにドレイン電流IDpを乗算した値となり、小さな消費電力となっている。このため、この電圧出力装置1Cでは、発熱が少ない結果、小型で安価なFETやトランジスタを用いることができると共に、FETやトランジスタの放熱用に小型で安価なヒートシンクを用いることができる。
Meanwhile, the
次いで、測定部2Aが、抵抗Rtを流れる電流の電流値を測定すると共に、その電流値を示す測定値データDsを処理部9に出力する。この際には、処理部9は、測定部2Aから出力される測定値データDsを入力して、抵抗Rtを流れる電流の電流値と電圧出力装置1Cから出力される定電圧Vの電圧値とに基づいて、抵抗Rtの抵抗値を測定する。さらに、処理部9は、上記した出力部8に対する表示制御を実行する。次いで、図外の測定終了スイッチを操作する。これにより、抵抗Rtに対する抵抗値の測定が終了する。
Then, the
なお、電圧出力装置1Cから出力させる定電圧Vの種類として負極性の定電圧Vmを選択した際には、処理部9は、スイッチSW1を制御して、出力電圧が5Vの電圧源BmをオペアンプOP1の非反転入力端子に逆極性で接続させる。この際には、オペアンプOP1の非反転入力端子の電圧Vpは、-5Vとなる。その後、プローブPR1,PR2に抵抗Rtを接続する。
When a negative constant voltage Vm is selected as the type of constant voltage V to be output from the
次いで、図外の測定開始スイッチを操作する。これにより、オペアンプOP1が、電圧制御信号Svcを出力する。また、可変電源部4pが、負電圧の電源電圧+Vccの電圧値を電圧制御信号Svcpに従って降圧することにより可変して供給電圧+VcとしてFET5pのドレインに出力する。また、可変電源部4mは、負電圧の電源電圧-Vccの電圧値を電圧制御信号Svcmに従って降圧することにより可変して供給電圧-VcとしてFET5mのドレインに出力する。
Next, the measurement start switch (not shown) is operated. This causes operational amplifier OP1 to output a voltage control signal Svc. Furthermore, variable
次いで、FET5mが、負極性の定電圧Vmの電圧値を制御する負電圧の電圧制御信号Svcが定電圧制御部3Cから出力されたときに作動して、可変電源部4mから出力される供給電圧-Vcを用いて電圧制御信号Svcを所定の利得で増幅してソースから負極性の定電圧Vmとして出力する。この結果、定電圧Vmは、プローブPR1を介して抵抗Rtに出力される。この状態では、オペアンプOP1のフィードバック制御により、オペアンプOP1の反転入力端子側の一端には、-5Vのフィードバック電圧VfAが発生する。この結果、電圧出力装置1Cは、-5Vの負極性の定電圧Vmを抵抗Rtに安定的に出力する。なお、この状態では、正極性の定電圧Vpの電圧値を制御する正電圧の電圧制御信号Svcが定電圧制御部3Cから出力されていないため、FET5pは作動を停止している。
Next, when the constant voltage control signal Svc of the negative voltage that controls the voltage value of the negative constant voltage Vm is output from the constant
一方、電圧制御部6mでは、抵抗測定装置100の電圧制御部6mと同様に動作する。この場合、この抵抗測定装置100Cでは、FET5mを流れるドレイン電流IDmの電流値は、抵抗Rtの抵抗値で定電圧Vの電圧値の絶対値(5V)を除算した値となり、測定する抵抗Rtの抵抗値に応じて変化する。また、FET5mのソース-ドレイン間の電圧Vsdは、上記したように、+約0.7Vと低い電圧で一定になっている。したがって、FET5mにおける消費電力は、ソース-ドレイン間の電圧Vsdにドレイン電流IDmを乗算した値となり、小さな消費電力となっている。このため、この電圧出力装置1Cでは、発熱が少ない結果、小型で安価なFETやトランジスタを用いることができると共に、FETやトランジスタの放熱用に小型で安価なヒートシンクを用いることができる。
Meanwhile, the
次いで、測定部2Aが、抵抗Rtを流れる電流の電流値を測定すると共に、その電流値を示す測定値データDsを処理部9に出力する。この際には、処理部9は、測定部2Aから出力される測定値データDsを入力して、抵抗Rtを流れる電流の電流値と電圧出力装置1Cから出力される定電圧Vの電圧値とに基づいて、抵抗Rtの抵抗値を測定する。さらに、処理部9は、上記した出力部8に対する表示制御を実行する。次いで、図外の測定終了スイッチを操作する。これにより、抵抗Rtに対する抵抗値の測定が終了する。
Then, the
このように、この電圧出力装置1Cによれば、電圧制御部6pが、FET5pにおけるドレインの電圧(供給電圧+Vc)がソースの電圧(出力電圧Vo)よりも予め規定された電圧値だけ高くなるように、電圧制御信号Svcpを出力して可変電源部4pを制御し、電圧制御部6mが、FET5mにおけるドレインの電圧(供給電圧-Vc)がソースの電圧(出力電圧Vo)よりも予め規定された電圧値だけ低くなるように、電圧制御信号Svcmを出力して可変電源部4mを制御することにより、FET5p,5mのドレイン-ソース間の電圧Vdsを低い電圧で一定にすることができる。したがって、この電圧出力装置1Cによれば、FET5p,5mにおける消費電力を小さくすることができるため、発熱を少なく抑えることができる結果、小型で安価なFETやトランジスタを用いることができると共に、FETやトランジスタの放熱用に小型で安価なヒートシンクを用いることができる。したがって、この電圧出力装置1Cによれば、その製造コストの上昇を抑制することができる。
In this way, according to the
また、この電圧出力装置1Cによれば、抵抗の抵抗値やFET5p,5mの特性などを揃えるという煩雑な作業を不要にできるため、装置の製造コストを抑制しつつ、抵抗Rt(負荷)に定電圧を出力する際に、FET5p,5mの個々の特性に左右されることなく、FET5p,5mの消費電力を少なく抑えることができる。
In addition, this
また、この電圧出力装置1Cによれば、電圧制御部6pのオペアンプOPpが、FET5pにおけるソースの電圧を反転入力端子に入力すると共に基準電位(グランドGの電位)を非反転入力端子に入力して、反転入力端子の電圧と非反転入力端子の電圧との差分電圧を電圧制御信号Svcpとして出力端子から出力して可変電源部4pを制御すると共に、ダイオードDpが、FET5pにおけるドレインの電圧を非反転入力端子の電圧よりも予め規定された電圧値だけ高く規定し、かつ電圧制御部6mのオペアンプOPmが、FET5mにおけるソースの電圧を反転入力端子に入力すると共に基準電位(グランドGの電位)を非反転入力端子に入力して、反転入力端子の電圧と非反転入力端子の電圧との差分電圧を電圧制御信号Svcmとして出力端子から出力して可変電源部4mを制御すると共に、ダイオードDmが、FET5mにおけるドレインの電圧を非反転入力端子の電圧よりも予め規定された電圧値だけ低く規定することにより、簡易な構成でありながら、FET5p,5mのドレイン-ソース間の電圧Vdsを一定値に規定することができる。したがって、この電圧出力装置1Cによれば、製造コストの上昇を抑制しつつ、発熱を少なく抑えることができる結果、小型で安価なFETやトランジスタを用いることができると共に、FETやトランジスタの放熱用に小型で安価なヒートシンクを用いることができる。
In addition, according to this voltage output device 1C, the operational amplifier OPp of the voltage control unit 6p inputs the source voltage of the FET 5p to the inverting input terminal and inputs a reference potential (ground G potential) to the non-inverting input terminal, and outputs the difference voltage between the voltage of the inverting input terminal and the voltage of the non-inverting input terminal as a voltage control signal Svcp from the output terminal to control the variable power supply unit 4p, and the diode Dp specifies the drain voltage of the FET 5p to be higher than the voltage of the non-inverting input terminal by a predetermined voltage value, and the operational amplifier OPm of the voltage control unit 6m specifies F The voltage of the source of ET5m is input to the inverting input terminal, and the reference potential (ground G potential) is input to the non-inverting input terminal, and the differential voltage between the voltage of the inverting input terminal and the voltage of the non-inverting input terminal is output from the output terminal as a voltage control signal Svcm to control the variable power supply unit 4m, and the diode Dm regulates the drain voltage of FET5m to be a predetermined voltage value lower than the voltage of the non-inverting input terminal, thereby allowing the drain-source voltage Vds of FET5p, 5m to be regulated to a constant value despite the simple configuration. Therefore, with this
また、この電圧出力装置1Cによれば、電圧規定回路をダイオード(ダイオードDp,Dm)で構成したことにより、簡易な構成でありながら、FET5p,5mのドレイン-ソース間の電圧Vdsを一定値に規定することができる。したがって、この電圧出力装置1Cによれば、製造コストの上昇を抑制することができる。
In addition, with this
また、この抵抗測定装置100Cによれば、電圧出力装置1Cを簡易かつ安価に構成することができるため、抵抗測定装置100Cを簡易かつ安価に構成することができる。
In addition, with this
次に、第5の実施例としての抵抗測定装置100Dについて説明する。
Next, we will explain the
図5に示す抵抗測定装置100Dは、「信号出力装置(本例では、電圧出力装置1D)」を備えた「抵抗測定装置」の一例であって、例えば、負荷としての抵抗Rt(測定対象の一例)の抵抗値を測定可能に構成されている。具体的には、抵抗測定装置100Dは、電圧出力装置1D、測定部2A、および測定用のプローブPR1,PR2を備えて構成されている。なお、抵抗測定装置100Cにおける構成要素と同様に機能する抵抗測定装置100Dにおける対応する構成要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
The
電圧出力装置1Dは、定電圧制御部3D、可変電源部4p、FET5p、FET5p用のバイアス抵抗Rb、電圧制御部6p、出力部8および処理部9を備え、正極性の出力信号としての正極性の定電圧VpをプローブPR1,PR2を介して抵抗Rtに出力する。
The
定電圧制御部3Dは、正極性の定電圧Vpの電圧値を制御(規定)する電圧制御信号Svcを出力可能に構成されている。具体的には、定電圧制御部3Dは、電圧源BpおよびオペアンプOP1を備えている。ここで、電圧源Bpは、オペアンプOP1の非反転入力端子に直接接続されて、正極性の定電圧Vpの電圧値を制御(規定)するための電圧源として機能する。なお、本例では、一例として、正極性の5Vの定電圧Vpを電圧出力装置1Dから出力することを想定して、電圧源Bpとして出力電圧が+5Vのタイプが用いられている。
The constant voltage control unit 3D is configured to be capable of outputting a voltage control signal Svc that controls (specifies) the voltage value of the positive constant voltage Vp. Specifically, the constant voltage control unit 3D includes a voltage source Bp and an operational amplifier OP1. Here, the voltage source Bp is directly connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP1, and functions as a voltage source for controlling (specifying) the voltage value of the positive constant voltage Vp. In this example, as an example, it is assumed that a positive constant voltage Vp of 5V is output from the
また、電圧出力装置1Dの動作についても、電圧出力装置1Cにおける正極性の定電圧Vpを出力する際と同様の動作を行うため、その動作説明を省略する。
The operation of the
この電圧出力装置1Dによれば、電圧出力装置1Cと同様にして、電圧制御部6pが、FET5pにおけるドレインの電圧(供給電圧+Vc)がソースの電圧(出力電圧Vo)よりも予め規定された電圧値だけ高くなるように、電圧制御信号Svcpを出力して可変電源部4pを制御することにより、FET5pのドレイン-ソース間の電圧Vdsを低い電圧で一定にすることができる。したがって、この電圧出力装置1Dによれば、FET5pにおける消費電力を小さくすることができるため、発熱を少なく抑えることができる結果、小型で安価なFETやトランジスタを用いることができると共に、FETやトランジスタの放熱用に小型で安価なヒートシンクを用いることができる。したがって、この電圧出力装置1Dによれば、その製造コストの上昇を抑制することができる。
According to this
また、この電圧出力装置1Dによれば、抵抗の抵抗値やFET5pの特性などを揃えるという煩雑な作業を不要にできるため、装置の製造コストを抑制しつつ、抵抗Rt(負荷)に定電圧を出力する際に、FET5pの個々の特性に左右されることなく、FET5pの消費電力を少なく抑えることができる。
In addition, this
また、この電圧出力装置1Dによれば、電圧制御部6pのオペアンプOPpが、FET5pにおけるソースの電圧を反転入力端子に入力すると共に基準電位(グランドGの電位)を非反転入力端子に入力して、反転入力端子の電圧と非反転入力端子の電圧との差分電圧を電圧制御信号Svcpとして出力端子から出力して可変電源部4pを制御すると共に、ダイオードDpが、FET5pにおけるドレインの電圧を非反転入力端子の電圧よりも予め規定された電圧値だけ高く規定することにより、簡易な構成でありながら、FET5pのドレイン-ソース間の電圧Vdsを一定値に規定することができる。したがって、この電圧出力装置1Dによれば、製造コストの上昇を抑制しつつ、発熱を少なく抑えることができる結果、小型で安価なFETやトランジスタを用いることができると共に、FETやトランジスタの放熱用に小型で安価なヒートシンクを用いることができる。
In addition, according to this
また、この電圧出力装置1Dによれば、電圧規定回路をダイオード(ダイオードDp)で構成したことにより、簡易な構成でありながら、FET5pのドレイン-ソース間の電圧Vdsを一定値に規定することができる。したがって、この電圧出力装置1Dによれば、製造コストの上昇を抑制することができる。
In addition, with this
また、この抵抗測定装置100Dによれば、電圧出力装置1Dを簡易かつ安価に構成することができるため、抵抗測定装置100Dを簡易かつ安価に構成することができる。
In addition, with this
次に、第6の実施例としての抵抗測定装置100Eについて説明する。
Next, we will explain the
図6に示す抵抗測定装置100Eは、「信号出力装置(本例では、電圧出力装置1E)」を備えた「抵抗測定装置」の一例であって、例えば、負荷としての抵抗Rt(測定対象の一例)の抵抗値を測定可能に構成されている。具体的には、抵抗測定装置100Eは、電圧出力装置1E、測定部2A、および測定用のプローブPR1,PR2を備えて構成されている。なお、抵抗測定装置100Cにおける構成要素と同様に機能する抵抗測定装置100Eにおける対応する構成要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
The
電圧出力装置1Eは、定電圧制御部3E、可変電源部4m、FET5m、FET5m用のバイアス抵抗Rb、電圧制御部6m、出力部8および処理部9を備え、負極性の出力信号としての負極性の定電圧VmをプローブPR1,PR2を介して抵抗Rtに出力する。
The
定電圧制御部3Eは、負極性の定電圧Vmの電圧値を制御(規定)する電圧制御信号Svcを出力可能に構成されている。具体的には、定電圧制御部3Eは、電圧源BmおよびオペアンプOP1を備えている。ここで、電圧源Bmは、オペアンプOP1の非反転入力端子に直接接続されて、負極性の定電圧Vmの電圧値を制御(規定)するための電圧源として機能する。なお、本例では、一例として、負極性の-5Vの定電圧Vmを電圧出力装置1Eから出力することを想定して、電圧源Bmとして出力電圧が-5Vのタイプが用いられている。
The constant
また、電圧出力装置1Eの動作についても、電圧出力装置1Cにおける負極性の定電圧Vmを出力する際と同様の動作を行うため、その動作説明を省略する。
The operation of the
このように、この電圧出力装置1Eによれば、電圧出力装置1Cと同様にして、電圧制御部6mが、FET5mにおけるドレインの電圧(供給電圧-Vc)がソースの電圧(出力電圧Vo)よりも予め規定された電圧値だけ低くなるように、電圧制御信号Svcmを出力して可変電源部4mを制御することにより、FET5mのドレイン-ソース間の電圧Vdsを低い電圧で一定にすることができる。したがって、この電圧出力装置1Eによれば、FET5mにおける消費電力を小さくすることができるため、発熱を少なく抑えることができる結果、小型で安価なFETやトランジスタを用いることができると共に、FETやトランジスタの放熱用に小型で安価なヒートシンクを用いることができる。したがって、この電圧出力装置1Eによれば、その製造コストの上昇を抑制することができる。
In this way, according to the
また、この電圧出力装置1Eによれば、抵抗の抵抗値やFET5mの特性などを揃えるという煩雑な作業を不要にできるため、装置の製造コストを抑制しつつ、抵抗Rt(負荷)に定電圧を出力する際に、FET5mの個々の特性に左右されることなく、FET5mの消費電力を少なく抑えることができる。
In addition, this
また、この電圧出力装置1Eによれば、電圧制御部6mのオペアンプOPmが、FET5mにおけるソースの電圧を反転入力端子に入力すると共に基準電位(グランドGの電位)を非反転入力端子に入力して、反転入力端子の電圧と非反転入力端子の電圧との差分電圧を電圧制御信号Svcmとして出力端子から出力して可変電源部4mを制御すると共に、ダイオードDmが、FET5mにおけるドレインの電圧を非反転入力端子の電圧よりも予め規定された電圧値だけ低く規定することにより、簡易な構成でありながら、FET5mのドレイン-ソース間の電圧Vdsを一定値に規定することができる。したがって、この電圧出力装置1Eによれば、製造コストの上昇を抑制しつつ、発熱を少なく抑えることができる結果、小型で安価なFETやトランジスタを用いることができると共に、FETやトランジスタの放熱用に小型で安価なヒートシンクを用いることができる。
In addition, according to this
また、この電圧出力装置1Eによれば、電圧規定回路をダイオード(ダイオードDm)で構成したことにより、簡易な構成でありながら、FET5mのドレイン-ソース間の電圧Vdsを一定値に規定することができる。したがって、この電圧出力装置1Eによれば、製造コストの上昇を抑制することができる。
In addition, with this
また、この抵抗測定装置100Eによれば、電圧出力装置1Eを簡易かつ安価に構成することができるため、抵抗測定装置100Eを簡易かつ安価に構成することができる。
In addition, with this
なお、信号出力装置は、上記の構成に限定されず、適宜変更することができる。例えば、電流出力装置1,1A,1Bおよび電圧出力装置1C,1D,1Eでは、第1の半導体素子および第2の半導体素子としてFETを用いた例について説明したが、トランジスタを用いることができる。トランジスタで構成する場合、コレクタが電流入力端子として機能し、エミッタが電流出力端子として機能する。また、FET5p(またはFET5m)におけるドレインの電圧がソースの電圧よりも予め規定された電圧値だけ高く(または低く)する電圧規定回路としてダイオード(ダイオードDp,Dm)を用いた例について説明したが、トランジスタ、FETおよび集積回路などを用いて、電圧規定回路を構成することができる。ただし、電圧規定回路を簡易に構成する場合には、ダイオード(ダイオードDp,Dm)を用いるのが好ましい。また、第1の半導体素子や第2の半導体素子における消費電力を抑えるためには、「予め規定された電圧値」としては、できるだけ低い電圧(0.7V~1.2V程度)に規定するのが好ましい。また、第1のしきい値電圧や第2のしきい値電圧は、上記した例に限らず、適宜変更することができる。また、基準電位はグランドGの電位に限らず、一定電圧値の電位であればよい。また、電圧源Bp,Bmに代えて、一次電池や二次電池を用いることもできる。
The signal output device is not limited to the above configuration and can be modified as appropriate. For example, in the
本願発明によれば、第1の半導体素子や第2の半導体素子における消費電力を小さくすることができるため、発熱を少なく抑えることができる結果、小型で安価なFETやトランジスタを用いることができると共に、FETやトランジスタの放熱用に小型で安価なヒートシンクを用いることができ、これにより、信号出力装置ひいては抵抗測定装置の製造コストの上昇を抑制することができる。これにより、本願発明は、このような信号出力装置や、抵抗測定を行う抵抗測定装置に広く適用することができる。 According to the present invention, the power consumption of the first semiconductor element and the second semiconductor element can be reduced, and heat generation can be suppressed. As a result, small and inexpensive FETs and transistors can be used, and small and inexpensive heat sinks can be used to dissipate heat from the FETs and transistors, thereby suppressing increases in the manufacturing costs of the signal output device and the resistance measuring device. As a result, the present invention can be widely applied to such signal output devices and resistance measuring devices that perform resistance measurements.
100,100A~100E 抵抗測定装置
1,1A,1B 電流出力装置
1C~1E 電圧出力装置
2,2A 測定部
3,3A,3B 定電流制御部
3C~3E 定電圧制御部
4p,4m 可変電源部
5p,5m FET
6p,6m 電圧制御部
9 処理部
Dp,Dm ダイオード
OPp,OPm オペアンプ
100, 100A to 100E
6p, 6m
Claims (9)
入力されている正電圧の第1の電源電圧の電圧値を第1の電圧制御信号に従って可変して第1の供給電圧として出力する第1の可変電源部と、
前記信号値制御部から出力された前記信号値制御信号を前記第1の供給電圧を用いて増幅して電流出力端子から前記出力信号として負荷に出力する第1の半導体素子と、
前記第1の供給電圧の電圧値が前記第1の半導体素子における前記電流出力端子の電圧値の高低に追従して、かつ当該電流出力端子の電圧値よりも高い電圧値となるように、前記第1の電圧制御信号を出力して前記第1の可変電源部を制御する第1の電圧制御部とを備えている信号出力装置であって、
前記第1の電圧制御部は、前記第1の半導体素子における前記第1の供給電圧が入力される電流入力端子の電圧が当該第1の半導体素子の前記電流出力端子の電圧よりも予め規定された電圧値だけ高くなるように、前記第1の電圧制御信号を出力して前記第1の可変電源部を制御する信号出力装置。 a signal value control unit that outputs a signal value control signal that controls a signal value of a positive output signal;
a first variable power supply unit that varies a voltage value of an input first power supply voltage, which is a positive voltage, in accordance with a first voltage control signal and outputs the voltage as a first supply voltage;
a first semiconductor element that amplifies the signal value control signal output from the signal value control unit by using the first supply voltage and outputs the amplified signal as the output signal from a current output terminal to a load;
a first voltage control unit that outputs the first voltage control signal to control the first variable power supply unit so that a voltage value of the first supply voltage follows a voltage value of the current output terminal of the first semiconductor element and becomes a voltage value higher than the voltage value of the current output terminal,
The first voltage control unit is a signal output device that outputs the first voltage control signal to control the first variable power supply unit so that the voltage of a current input terminal to which the first supply voltage is input in the first semiconductor element is higher by a predetermined voltage value than the voltage of the current output terminal of the first semiconductor element.
入力されている負電圧の第2の電源電圧の電圧値を第2の電圧制御信号に従って可変して第2の供給電圧として出力する第2の可変電源部と、
前記信号値制御部から出力された前記信号値制御信号を前記第2の供給電圧を用いて増幅して電流出力端子から前記出力信号として負荷に出力する第2の半導体素子と、
前記第2の供給電圧の電圧値が前記第2の半導体素子における前記電流出力端子の電圧値の高低に追従して、かつ当該電流出力端子の電圧値よりも低い電圧値となるように、前記第2の電圧制御信号を出力して前記第2の可変電源部を制御する第2の電圧制御部とを備えている信号出力装置であって、
前記第2の電圧制御部は、前記第2の半導体素子における前記第2の供給電圧が入力される電流入力端子の電圧が当該第2の半導体素子の前記電流出力端子の電圧よりも予め規定された電圧値だけ低くなるように、前記第2の電圧制御信号を出力して前記第2の可変電源部を制御する信号出力装置。 a signal value control unit that outputs a signal value control signal that controls a signal value of a negative output signal;
a second variable power supply unit that varies a voltage value of an input second power supply voltage, which is a negative voltage, in accordance with a second voltage control signal and outputs the voltage value as a second supply voltage;
a second semiconductor element that amplifies the signal value control signal output from the signal value control unit by using the second supply voltage and outputs the amplified signal as the output signal from a current output terminal to a load;
a second voltage control unit that outputs the second voltage control signal to control the second variable power supply unit so that a voltage value of the second supply voltage follows a voltage value of the current output terminal of the second semiconductor element and is a voltage value lower than the voltage value of the current output terminal,
The second voltage control unit is a signal output device that outputs the second voltage control signal to control the second variable power supply unit so that the voltage of a current input terminal to which the second supply voltage is input in the second semiconductor element is lower by a predetermined voltage value than the voltage of the current output terminal of the second semiconductor element.
入力されている正電圧の第1の電源電圧の電圧値を第1の電圧制御信号に従って可変して第1の供給電圧として出力する第1の可変電源部と、
入力されている負電圧の第2の電源電圧の電圧値を第2の電圧制御信号に従って可変して第2の供給電圧として出力する第2の可変電源部と、
前記正極性の出力信号の信号値を規定する信号値制御信号が前記信号値制御部から出力されたときに作動して、前記信号値制御部から出力された前記信号値制御信号を前記第1の供給電圧を用いて増幅して電流出力端子から前記正極性の出力信号として負荷に出力する第1の半導体素子と、
前記負極性の出力信号の信号値を規定する信号値制御信号が前記信号値制御部から出力されたときに作動して、前記信号値制御部から出力された前記信号値制御信号を前記第2の供給電圧を用いて増幅して電流出力端子から前記負極性の出力信号として前記負荷に出力する第2の半導体素子と、
前記第1の供給電圧の電圧値が前記第1の半導体素子における前記電流出力端子の電圧値の高低に追従して、かつ当該電流出力端子の電圧値よりも高い電圧値となるように、前記第1の電圧制御信号を出力して前記第1の可変電源部を制御する第1の電圧制御部と、
前記第2の供給電圧の電圧値が前記第2の半導体素子における前記電流出力端子の電圧値の高低に追従して、かつ当該電流出力端子の電圧値よりも低い電圧値となるように、前記第2の電圧制御信号を出力して前記第2の可変電源部を制御する第2の電圧制御部とを備え、
前記第1の電圧制御部は、前記第1の半導体素子における前記第1の供給電圧が入力される電流入力端子の電圧が当該第1の半導体素子の前記電流出力端子の電圧よりも予め規定された電圧値だけ高くなるように、前記第1の電圧制御信号を出力して前記第1の可変電源部を制御し、
前記第2の電圧制御部は、前記第2の半導体素子における前記第2の供給電圧が入力される電流入力端子の電圧が当該第2の半導体素子の前記電流出力端子の電圧よりも予め規定された電圧値だけ低くなるように、前記第2の電圧制御信号を出力して前記第2の可変電源部を制御する信号出力装置。 a signal value control unit that outputs a signal value control signal that controls a signal value of either one of the positive output signal and the negative output signal;
a first variable power supply unit that varies a voltage value of an input first power supply voltage, which is a positive voltage, in accordance with a first voltage control signal and outputs the voltage as a first supply voltage;
a second variable power supply unit that varies a voltage value of an input second power supply voltage, which is a negative voltage, in accordance with a second voltage control signal and outputs the voltage value as a second supply voltage;
a first semiconductor element that operates when a signal value control signal defining a signal value of the positive output signal is output from the signal value control section, amplifying the signal value control signal output from the signal value control section using the first supply voltage, and outputting the amplified signal from a current output terminal to a load as the positive output signal;
a second semiconductor element that operates when a signal value control signal defining a signal value of the negative output signal is output from the signal value control section, amplifying the signal value control signal output from the signal value control section using the second supply voltage, and outputs the amplified signal from a current output terminal to the load as the negative output signal;
a first voltage control unit that outputs the first voltage control signal to control the first variable power supply unit so that a voltage value of the first supply voltage follows a voltage value of the current output terminal of the first semiconductor element and is higher than the voltage value of the current output terminal;
a second voltage control unit that outputs the second voltage control signal to control the second variable power supply unit so that a voltage value of the second supply voltage follows a voltage value of the current output terminal of the second semiconductor element and is a voltage value lower than the voltage value of the current output terminal,
the first voltage control unit outputs the first voltage control signal to control the first variable power supply unit so that a voltage of a current input terminal to which the first supply voltage is input in the first semiconductor element becomes higher by a predetermined voltage value than a voltage of the current output terminal of the first semiconductor element;
The second voltage control unit is a signal output device that outputs the second voltage control signal to control the second variable power supply unit so that the voltage of a current input terminal to which the second supply voltage is input in the second semiconductor element is lower by a predetermined voltage value than the voltage of the current output terminal of the second semiconductor element.
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