JP2528730Y2 - Ｌｃｒメータ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案は電子部品の抵抗Ｒ、静
電容量Ｃや損失係数Ｄ、インダクタンスＬ及びＱなどを
測定するＬＣＲメータに係り、特に被測定素子（以下、
「試料」と言う。）のインピーダンスもしくはアドミッ
タンスをベクトルで表示するようにしたＬＣＲメータに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の一般的なＬＣＲメータの一例を図
４に示す。同図において、例えば端子１，２間に試料３
を取り付け、信号発生部４から測定用交流信号を発する
と同試料３には電流ｉが流れ、この電流にて試料の両端
間には電圧降下ｖが発生する。

【０００３】電流検出部５は、上記電流ｉを例えば電流
検出用の図示しない基準抵抗に流して電圧ｖ（ｉ）に変
換し、自動利得制御回路（以下、「ＡＧＣ回路」と言
う。）７に加えるとともにスイッチ１１の接点Ａ側から
ＡＣ／ＤＣ変換部１２へ送出する。また、電圧検出部６
は上記試料３の両端間における電圧降下ｖを検出し、例
えばＡＧＣ回路８に加えるとともにスイッチ１１の接点
Ｃ側からＡＣ／ＤＣ変換部１２へ送出する。

【０００４】上記ＡＧＣ回路７及び８は、各々電流検出
部５と電圧検出部６から加わる電圧ｖ（ｉ）とｖをほぼ
同一レベルの電圧Ｖ（ｉ）とＶ（ｖ）に調整し、例えば
位相差検出部９と位相極性検出部１０に加える。位相差
検出部９は例えば図示しない差動増幅器を備え、上記２
つの入力電圧Ｖ（ｉ）とＶ（ｖ）からその位相差θの大
きさに関連した電圧Ｖ（θ）を形成し、スイッチ１１の
接点Ｂ側からＡＣ／ＤＣ変換部１２へ送出する。また、
位相極性検出部１０は例えば図示しないコンパレータと
フリップフロップを有し、上記電圧Ｖ（ｉ）とＶ（ｖ）
をそれぞれコンパレータにより波形整形してフリップフ
ロップに加え、その出力状態（１，０）又は（０，１）
から上記電圧Ｖ（ｖ）に対するＶ（ｉ）の進み遅れの位
相極性符号＋又は−を得るようになっている。

【０００５】ＡＣ／ＤＣ変換部１２は、上記スイッチ１
１を介して入力する電圧ｖ（ｉ），ｖ，Ｖ（θ）をそれ
ぞれ入力レベルに比例した大きさの直流電圧Ｅ（ｉ），
Ｅ（ｖ），Ｅ（θ）に変換し、電圧Ｅ（ｉ）とＥ（ｖ）
はＡ／Ｄコンバータ１３へ、電圧Ｅ（θ）は上記＋又は
−の極性符号とともに同Ａ／Ｄコンバータへ入力する。
Ａ／Ｄコンバータ１３はこれらの直流電圧をディジタル
変換して制御部１４に送出する。

【０００６】制御部１４は各部の動作制御のほか、上記
デジタル変換データを読み込んで試料３のインピーダン
スＺもしくはアドミッタンスＹ、進み遅れの位相差＋θ
又は−θ、抵抗Ｒ、静電容量Ｃ、損失係数Ｄ、インダク
タンスＬ、及びコイルの良さＱ等を演算し、その値を表
示部１５に表示したりプリントアウトさせるようになっ
ている。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】上記の従来装置は、信
号発生部から発する測定用信号の周波数を制御部１４に
て比較的広範囲に変えることができ、抵抗、コンデン
サ、コイル等の基本特性を実際に使用する周波数で測定
できるという長所がある。しかし、測定結果の表示は数
値だけであるから、例えば損失係数Ｄの値が表示された
場合、一目で性能評価がしにくいという難点がある。

【０００８】この考案は上記の事情を考慮してなされた
もので、その目的は、測定した特性値に基づいて試料の
インピーダンス等をグラフィックディスプレイ可能なス
クリーン上にベクトル量で表示し、性能評価がしやすく
使い勝手のよいＬＣＲメータを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この考案が適用されたＬ
ＣＲメータの実施例を図１に示す。同図を参照すると、
前記従来装置とほぼ同様に構成された信号発生部４ない
しＡ／Ｄコンバータ１３を備えている。更に、上記課題
を解決するためこの実施例においては下記（１）ないし
（５）の手段を備えている。

【００１０】（１）グラフィックディスプレイ可能な表
示手段、例えばＣＲＴ表示部１９。

【００１１】（２）同ＣＲＴ表示部のスクリーンの各画
素と１対１で対応したメモリセルを有するＶＲＡＭ１
７。

【００１２】（３）上記Ａ／Ｄコンバータ１３のディジ
タル変換データから演算して求めた試料３の特性値を上
記ＶＲＡＭ１７のメモリセルへビットパターン状に書き
込み、次に上記ＣＲＴ表示部のスクリーン画素と上記Ｖ
ＲＡＭのメモリセルとを並行的に順次同期走査して同セ
ルのデータを送出させる制御部１６。

【００１３】（４）上記ＶＲＡＭの送出データを受け、
例えばそのビットデータが１のときＣＲＴ表示部１９へ
出力を発して当該スクリーン画素を発光させる駆動部１
８。

【００１４】（５）上記試料の特性値に対して例えば所
望の許容範囲を設定し、上記制御部を介してＶＲＡＭに
書き込むとともに該設定値をＣＲＴ表示部へ表示させる
許容範囲設定部２０。

【００１５】

【作用】上記手段を備えることにより、試料３の測定値
をＣＲＴ表示部１９のスクリーン上にベクトル量で表示
し、必要により許容範囲の表示も可能である。

【００１６】

【実施例】図１において、信号発生部４ないしＡ／Ｄコ
ンバータ１３の構成及び動作は、前記従来装置とほぼ同
様であるからその説明は省略する。

【００１７】制御部１６は、従来装置と同様に信号発生
部４ないしＡＧＣ回路８、及びスイッチ１１ないしＡ／
Ｄコンバータ１３の動作制御、試料３の特性値演算等の
ほか、例えばＶＲＡＭ１７へのデータ書き込みとその読
み出しを行ない、駆動部１８の出力発生動作及びグラフ
ィックディスプレイ可能なＣＲＴ表示部１９の表示動作
のタイミングを制御する。許容範囲設定部２０は例えば
スクリーン上における原点、横軸及び縦軸の表示位置、
目盛間隔、目盛点における目盛の数値、許容範囲又は上
限値もしくは下限値をマニュアル入力で設定し、その情
報を制御部１６に与えてＶＲＡＭに記憶させるようにな
っている。

【００１８】次に、図２を参照しながらスクリーン上に
おける表示例を説明する。同図（Ａ）は試料３の測定イ
ンピーダンスをベクトル量で表示したものであって、横
軸Ｒは実数軸、縦軸ｊｘは虚数軸である。実数軸に対す
るインピーダンスＺの位相角θは例えば図示のように表
示される。この場合、インピーダンスＺの抵抗成分Ｒ１
はＺ・ｃｏｓθに等しく、例えば実数軸上に点滅する光
点で表示される。また、リアクタンス成分Ｘ１はＺ・ｓ
ｉｎθに等しく、虚数軸上に上記と同様に点滅する光点
で表示されるようになっている。

【００１９】インピーダンスＺの絶対値、抵抗Ｒ１、リ
アクタンスＸ１、位相角θ、測定周波数ｆ等の数値は図
示のようにスクリーンの適当な個所へ表示し、試料３が
例えばコイルの場合にはそのインダクタンスＬの値を表
示する。なお、図面を見やすくするため横軸と縦軸の目
盛線の値は便宜上省略してあるが、実際のスクリーンで
は目盛点の近傍にその数値を表示するか、あるいはスク
リーンの適当な個所へ例えば横軸１目盛区間の値をＨ：
○○○Ω／ＤＩＶと表示する。縦軸の目盛数値について
も同様とし、Ｖ：○○○Ω／ＤＩＶなどと表示する。

【００２０】図２の（Ｂ）はインピーダンスＺの代わり
にアドミッタンスＹをベクトル量で表示した例であっ
て、横軸Ｇは実数軸、横軸ｊＢは虚数軸である。実数軸
に対するアドミッタンスＹの位相角θは例えば図示のよ
うに表示する。このアドミッタンスＹのコンダクタンス
成分Ｇ１はＹ・ｃｏｓθに等しく、サセプタンス成分Ｂ
１はＹ・ｓｉｎθに等しい。これらの値は上記同様に例
えば点滅光点で各軸上に表示し、アドミッタンスＹの絶
対値、その他の測定値、目盛数値等もスクリーンの適当
な個所へ表示する。

【００２１】部品規格、カタログ仕様等の試験方法によ
ると、一般に抵抗素子の抵抗値Ｒは直流で測定し、コイ
ルのインダクタンスＬとコンデンサの容量Ｃは１ｋＨｚ
の交流で測定するようになっている。これらの部品が交
流回路に組み込まれるとそれぞれがインピーダンス素子
として機能するが、素子本来のＲ，Ｌ，Ｃ以外に多少の
分布容量やインダクタンス及びリード線抵抗等が存在
し、コイルには巻線抵抗などがある。したがって使用す
る周波数が高くなるとそれらの影響が現れ、直流で測定
した抵抗値Ｒや１ｋＨｚで測定したインダクタンスＬ及
び容量Ｃから使用周波数のリアクタンスωＬ、１／ω
Ｃ、インピーダンスＺ等を計算で求めても一般には実際
の値と一致しなくなる。上記図２（Ａ），（Ｂ）は実際
の周波数にて測定した特性値を数値で表示するほかイン
ピーダンス又はアドミッタンスをベクトル表示し、か
つ、実数成分と虚数成分をそれぞれ軸上に点滅光点で表
示して目視による理解を助けるようになっている。

【００２２】図３には、良品範囲を設定して試料の測定
データと比較し、その性能評価をする表示例が示されて
いる。すなわち同図（Ａ）又は（Ｂ）において、ＯＡ，
ＯＢは基準インピーダンスベクトル、その基準抵抗成分
をＲ０、基準リアクタンス成分をＸ０とする。試料３に
対する抵抗成分の許容差は例えば基準値Ｒ０より低い側
にＲ１、高い側にＲ２を設定し、リアクタンス成分の許
容差は基準値Ｘ０より低い側にＸ１、高い側にＸ２を設
定する。

【００２３】このようにＲ０，Ｘ０をはさんで許容上、
下限値を設定すると、例えば点線で囲まれた四角形の領
域ａｂｃｄが使用可能な良品範囲となる。よって試料の
インピーダンス測定ベクトルの先端部がこの領域に入っ
ているか否かによりその性能が一目で判断できる。この
場合、スクリーン上には例えばＲ１，Ｒ２，Ｘ１，Ｘ２
と領域ａｂｃｄ、及び試料の測定ベクトルを表示し、Ｒ
０，Ｘ０，基準ベクトルＯＡ又はＯＢは目視のじゃまに
なるので表示しない方が望ましい。なお、スクリーン右
側には各特性の数値表示がなされるが、見にくくなるの
で便宜上図示を省略してある。

【００２４】ここで、上、下限の許容差設定方法の例を
説明する。

【００２５】（ａ）使用周波数が１ポイントの場合 （ａ−１）例えば通常の部品検査を通過した良品試料を
別途他の手段にて上記使用周波数におけるインピーダン
スＺ、抵抗成分Ｒ０、リアクタンス成分Ｘ０を測定す
る。許容差Ｒ１，Ｒ２，Ｘ１，Ｘ２は試料が組み込まれ
る回路の要求性能を考慮して設定する。

【００２６】（ａ−２）複数の良品試料をＬＣＲメータ
にて上記（ａ−１）と同様の測定を行ない、その平均値
によりＺ，Ｒ０，Ｘ０を求めて上記許容差をそれぞれ設
定する。

【００２７】（ｂ）使用周波数が広帯域にわたる場合 （ｂ−１）周波数帯域の例えば中央付近の周波数におい
て上記（ａ−１）又は（ａ−２）の測定を行ない、Ｚ，
Ｒ０，Ｘ０のデータを収集する。次に、周波数帯域の
上、下限周波数等を考慮して上記許容差をそれぞれ設定
する。

【００２８】（ｂ−２）周波数帯域の例えば下限周波
数、中央付近の周波数、及び上限周波数において上記
（ａ−１）又は（ａ−２）の測定を行う。ここで、帯域
中央付近のデータが帯域上、下限におけるデータの間に
入っていることを確認した上で帯域両端のデータを上、
下限の許容差に設定する。装置の使用周波数帯域は共振
等の不連続特性を含まない範囲が選択されているから、
上記の許容差設定方法は実用上問題が無い。

【００２９】さて、試料がコイルであって、例えばその
等価直列抵抗をｒ、等価直列リアクタンスをｘとする
と、コイルのインピーダンスＺは、 Ｚ＝ｒ＋ｊｘ となる。この場合、実数軸に対するインピーダンスＺの
位相角をθとすると、この位相角θは θ＝ａｒｃｔａｎｘ／ｒ で定義され、上記図２（Ａ）に示すθが上式のθに相当
する。これにより ｔａｎθ＝ｘ／ｒ を得る。

【００３０】上式において、分子のリアクタンス成分ｘ
が大きく、分母の抵抗成分ｒが小さいほどｔａｎθの値
は大きくなる。コイルの場合にはｔａｎθの代わりに例
えばＱを用いてコイルの良さを表し、Ｑの値が大きいほ
ど良質のコイルとみなすようにしている。

【００３１】電子回路用のコイル類は使用目的、使用条
件等が多岐にわたっているので、部品規格、カタログ等
には汎用標準品種が定められていない。したがって一般
には装置メーカなどが回路の使用条件等を勘案してコイ
ルの仕様を定め、自社生産もしくは外注生産するように
している。この場合、検査部門等でコイルの特性を測定
したとき例えばＱについては１００というデータが得ら
れたとすると、検査仕様にＱの値が示されていない場合
にはデータの評価が困難になる。

【００３２】上記のような場合、この実施例においては
コイルの抵抗成分とリアクタンス成分にそれぞれ上、下
限の許容差を設定した上記図３（Ａ）の表示方法を採る
ことにより、実際の使用周波数における試料の性能を容
易に判断することができる。すなわち、Ｑと位相角θは
関連した値であるから、測定したインピーダンスベクト
ルの位相角が例えば点線で示すθ１からθ２の間に入っ
ているか否か、見方を変えればインピーダンスベクトル
の先端部が領域ａ，ｂ，ｃ，ｄ内に入っているか否かに
より、特にＱの表示数値にこだわらないで性能判断がで
きる。

【００３３】試料がコンデンサの場合には、等価直列抵
抗をｒ、等価直列リアクタンスをｘとすると、そのイン
ピーダンスＺは、 Ｚ＝ｒ−ｊｘ であり、実数軸に対するインピーダンスＺの位相角θ
は、 θ＝−ａｒｃｔａｎｘ／ｒ となる。上記図２（Ｂ）に示すθが上式のθに相当す
る。図２（Ｂ）はアドミッタンスの表示例であるが、θ
については上式と同様になる。上式により ｔａｎθ＝−ｘ／ｒ 上式の逆数を例えばＤとおき、−符号を無視して Ｄ＝１／ｔａｎθ ＝ｒ／ｘ をコンデンサの良さを表す損失係数と称している。部品
規格、カタログ等における汎用標準品種の損失係数が例
えば１ｋＨｚにおける仕様では０．００５となってい
て、実際の使用周波数における測定値の表示データが
０．０１であったとすると、簡単に試料の性能評価がで
きるとは限らない。このような場合、例えば図３（Ｂ）
に示すベクトル表示方法を採ることにより、上記コイル
の場合と同様にＤの表示数値にこだわらずに使用周波数
における性能を容易に評価できる。

【００３４】

【効果】以上、詳細に説明したように、この考案による
ＬＣＲメータは抵抗、コイル、コンデンサ等電子部品の
特性を実際の使用周波数で測定し、その測定値を例えば
グラフィックディスプレイ用のＣＲＴスクリーン上に数
値表示するとともに、測定したインピーダンス又はアド
ミッタンスを同スクリーン上にベクトルで表示し、必要
により上、下限の許容範囲内に入っているかどうかを画
像で比較するようになっている。

【００３５】したがってこの考案によると、コイルの良
さを表すＱやコンデンサの損失係数を表すＤの数値等に
特にこだわることなく容易に試料の性能を評価すること
が可能となり、極めて使い勝手の良いＬＣＲメータを実
現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案を適用したＬＣＲメータの構成を示す
ブロック線図

【図２】（Ａ）インピーダンスベクトルの表示例説明図 （Ｂ）アドミッタンスベクトルの表示例説明図

【図３】（Ａ）インピーダンスベクトル及び性能評価用
許容範囲の表示例説明図 （Ｂ）インピーダンスベクトル及び性能評価用許容範囲
の表示例説明図

【図４】従来装置の構成説明用ブロック線図

【符号の説明】

３ 試料 ４ 信号発生部 ５ 電流検出部 ６ 電圧検出部 １６ 制御部 １７ ＶＲＡＭ １８ 駆動部 １９ ＣＲＴ表示部 ２０ 許容範囲設定部

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定試料に測定用交流信号を加え、上
   記試料に流れる電流と該電流により上記試料に発生する
   電圧とから同試料の抵抗成分Ｒ、インダクタンス成分
   Ｌ、静電容量成分Ｃ、及びインピーダンスＺもしくはア
   ドミッタンスＹ等を測定するＬＣＲメータにおいて、グ
   ラフィックディスプレイ用の表示手段を有する表示部、
   同表示部を駆動する駆動部、及び上記表示部のスクリー
   ン画素に対応したメモリを有するＶＲＡＭと、所望の周
   波数における上記試料の測定データからその特性を演算
   により求めて上記ＶＲＡＭに書き込むとともにその書き
   込みデータを順次読み出して上記駆動部に与え、上記イ
   ンピーダンスＺもしくはアドミッタンスＹをベクトル量
   で上記表示部に表示させる制御部と、上記インピーダン
   スＺもしくはアドミッタンスＹの許容範囲データを設定
   し、該設定データを上記制御部に与えて上記表示部に許
   容範囲を表示させる許容範囲設定部とを備えていること
   を特徴とするＬＣＲメータ。