JP2787076B2 - インピーダンス測定装置 - Google Patents
インピーダンス測定装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は超低周波（1Hz以下）から高周波（100MHz
以上）の広帯域にわたりインピーダンスを測定すること
ができるインピーダンス測定装置に関する。
以上）の広帯域にわたりインピーダンスを測定すること
ができるインピーダンス測定装置に関する。
「従来の技術」 従来のインピーダンス測定装置を第２図に示す。基準
発振器11からの基準信号は高分解能PLL12と固定PLL13と
に供給され、高分解能PLL12よりの周波数tの正弦波出
力が増幅器14、減衰器15を経て被測定物16へ供給され
る。被測定物16よりの出力電流はスイッチ17を介して電
流電圧変換器18へ供給される。被測定物16の入力電圧、
被測定物16の出力電圧、電流電圧変換器18の出力電圧が
スイッチ19で切替えられて周波数変換器21へ供給され
る。一方固定PLL13からの周波数iの正弦波出力が周波
数変換器22へ供給され、高分解能PLL12の出力と周波数
変換され、低域通過波器23から周波数t−iの出力
が得られる。この出力は周波数変換器21へ供給され、低
域通過波器24から周波数iの出力が得られる。この
出力は同期検波器25,26へ供給され、固定PLL13よりの周
波数iの０°方形波及び90°方形波でそれぞれ同期検
波される。同期検波器25,26の出力はそれぞれ積分回路2
7,28で積分され、実部成分Re、虚部成分Imが得られ、こ
れはスイッチ29で切替えられてAD変換器31へ供給され、
AD変換器31の出力は表示又は演算処理される。
発振器11からの基準信号は高分解能PLL12と固定PLL13と
に供給され、高分解能PLL12よりの周波数tの正弦波出
力が増幅器14、減衰器15を経て被測定物16へ供給され
る。被測定物16よりの出力電流はスイッチ17を介して電
流電圧変換器18へ供給される。被測定物16の入力電圧、
被測定物16の出力電圧、電流電圧変換器18の出力電圧が
スイッチ19で切替えられて周波数変換器21へ供給され
る。一方固定PLL13からの周波数iの正弦波出力が周波
数変換器22へ供給され、高分解能PLL12の出力と周波数
変換され、低域通過波器23から周波数t−iの出力
が得られる。この出力は周波数変換器21へ供給され、低
域通過波器24から周波数iの出力が得られる。この
出力は同期検波器25,26へ供給され、固定PLL13よりの周
波数iの０°方形波及び90°方形波でそれぞれ同期検
波される。同期検波器25,26の出力はそれぞれ積分回路2
7,28で積分され、実部成分Re、虚部成分Imが得られ、こ
れはスイッチ29で切替えられてAD変換器31へ供給され、
AD変換器31の出力は表示又は演算処理される。
スイッチ19を被測定物16の入力側へ接続した時の測定
出力をH、被測定物16の出力側へ接続した時の測定出
力をL、電流電圧変換器18へ接続した時の測定出力を
とする時、被測定物の伝達特性は により算出され、被測定物のインピーダンスは により算出される。
出力をH、被測定物16の出力側へ接続した時の測定出
力をL、電流電圧変換器18へ接続した時の測定出力を
とする時、被測定物の伝達特性は により算出され、被測定物のインピーダンスは により算出される。
「発明が解決しようとする課題」 この従来の測定装置において周波数高分解能を実現し
ようとした場合に、高分解能PLL12としてフラクショナ
ルNPLLが用いられるが、フラクショナルNPLLは近傍スプ
リアスが多い、周波数セトリング時間が長いなどの欠点
があり、測定精度が低く、測定時間の長いものとなる。
また同期検波が用いられるが、この検波方式では不要ス
ペクトラム誤差が大きい欠点もあった。
ようとした場合に、高分解能PLL12としてフラクショナ
ルNPLLが用いられるが、フラクショナルNPLLは近傍スプ
リアスが多い、周波数セトリング時間が長いなどの欠点
があり、測定精度が低く、測定時間の長いものとなる。
また同期検波が用いられるが、この検波方式では不要ス
ペクトラム誤差が大きい欠点もあった。
「課題を解決するための手段」 この発明によれば高周波で周波数設定分解能が粗しPL
L周波数合成器と、低周波で周波数設定分解能が高いデ
ジタル直接周波数合成器とが設けられ、PLL周波数合成
器の出力周波数がデジタル直接周波数合成器の出力周波
数で補間され、その補間された出力とデジタル直接周波
数合成器の出力とが切替えられて被測定物へ供給され
る。被測定物の出力は電流電圧変換器へ供給され、電流
電圧変換器の出力はデジタル直接周波数合成器の出力周
波数と等しい周波数に周波数変換器で変換され、その周
波数変換器の出力はデジタル直接周波数合成器の出力と
一致した周波数でフーリエ積分される。
L周波数合成器と、低周波で周波数設定分解能が高いデ
ジタル直接周波数合成器とが設けられ、PLL周波数合成
器の出力周波数がデジタル直接周波数合成器の出力周波
数で補間され、その補間された出力とデジタル直接周波
数合成器の出力とが切替えられて被測定物へ供給され
る。被測定物の出力は電流電圧変換器へ供給され、電流
電圧変換器の出力はデジタル直接周波数合成器の出力周
波数と等しい周波数に周波数変換器で変換され、その周
波数変換器の出力はデジタル直接周波数合成器の出力と
一致した周波数でフーリエ積分される。
「実施例」 第１図はこの発明の実施例を示す。基準信号発生器32
からの基準信号はPLL周波数合成器33へ供給される。PLL
周波数合成器33は高周波を出力し、周波数設定分解能が
粗いものであり、周波数1＋0の出力を発生し、例え
ば500KHzステップで200MHz〜300MHzの出力を発生し、
1＝500KHz〜100MHzである。
からの基準信号はPLL周波数合成器33へ供給される。PLL
周波数合成器33は高周波を出力し、周波数設定分解能が
粗いものであり、周波数1＋0の出力を発生し、例え
ば500KHzステップで200MHz〜300MHzの出力を発生し、
1＝500KHz〜100MHzである。
低周波を出力し周波数設定分解能が高いデジタル直接
周波数合成器34が設けられる。デジタル直接周波数合成
器34は例えば1Hz〜1MHzの周波数2の出力を発生するの
であり、フェーズアキュムレータ35で周波数設定値がク
ロックごとに累積加算され、その累積加算の桁上げごと
にサイクル信号を出力する。基準信号発生器32の出力が
分周器36でｎ分の１に分周され、クロックとしてフェー
ズアキュムレータ35へ供給される。フェーズアキュムレ
ータ35の累積加算値により正弦波メモリ37が読み出さ
れ、その読み出し出力はクロックでラッチ回路38にラッ
チされ、ラッチ回路38の出力はDA変換器39でアナログ信
号に変換され、DA変換器39の出力は低域通過波器41へ
供給されて、1Hz〜1MHzの正弦波出力が得られる。
周波数合成器34が設けられる。デジタル直接周波数合成
器34は例えば1Hz〜1MHzの周波数2の出力を発生するの
であり、フェーズアキュムレータ35で周波数設定値がク
ロックごとに累積加算され、その累積加算の桁上げごと
にサイクル信号を出力する。基準信号発生器32の出力が
分周器36でｎ分の１に分周され、クロックとしてフェー
ズアキュムレータ35へ供給される。フェーズアキュムレ
ータ35の累積加算値により正弦波メモリ37が読み出さ
れ、その読み出し出力はクロックでラッチ回路38にラッ
チされ、ラッチ回路38の出力はDA変換器39でアナログ信
号に変換され、DA変換器39の出力は低域通過波器41へ
供給されて、1Hz〜1MHzの正弦波出力が得られる。
PLL周波数合成器33の出力周波数がデジタル直接周波
数合成器34の出力周波数で補間される。そのため基準信
号発生器32の出力が固定PLL42へ供給され、固定PLL42か
ら周波数0、例えば200MHzの出力が得られる。この出
力とデジタル直接周波数合成器34からの周波数2＝500
KHz〜1MHzの出力とが周波数変換器43へ供給され、その
出力が周波数0に共振した帯域通過波器（又は低域
通過波器）44へ供給されて周波数0−2の出力が得
られる。この出力とPLL周波数合成器33の出力とが周波
数変換器45へ供給され、周波数変換器45の出力が低域通
過波器46へ供給されて周波数1＋2の出力が得られ
る。この周波数1に周波数2が補間された周波数1
＋2は1MHz〜100MHzである。この出力は増幅器47を通
じてスイッチ48の固定端子ａへ供給される。
数合成器34の出力周波数で補間される。そのため基準信
号発生器32の出力が固定PLL42へ供給され、固定PLL42か
ら周波数0、例えば200MHzの出力が得られる。この出
力とデジタル直接周波数合成器34からの周波数2＝500
KHz〜1MHzの出力とが周波数変換器43へ供給され、その
出力が周波数0に共振した帯域通過波器（又は低域
通過波器）44へ供給されて周波数0−2の出力が得
られる。この出力とPLL周波数合成器33の出力とが周波
数変換器45へ供給され、周波数変換器45の出力が低域通
過波器46へ供給されて周波数1＋2の出力が得られ
る。この周波数1に周波数2が補間された周波数1
＋2は1MHz〜100MHzである。この出力は増幅器47を通
じてスイッチ48の固定端子ａへ供給される。
デジタル直接周波数合成器34よりの周波数1Hz〜1MHz
の出力は増幅器49を通じてスイッチ48の固定端子ｂへ供
給される。スイッチ48の出力は減衰器51で減衰され、加
算回路52でバイアスが加算されて被測定物53へ供給され
る。被測定物53の出力はスイッチ54を通じてスイッチ55
の可動端子ｃへ供給される。スイッチ55の固定端子ａは
広帯域低確度の電流電圧変換器56に接続され、固定端子
ｂは低帯域高確度の電流電圧変換器57に接続される。被
測定物53の入力側と、被測定物53の出力側と、電流電圧
変換器56の出力側と、電流電圧変換器57の出力側とがス
イッチ58で切替えられて周波数変換器59の一方の入力側
とスイッチ61の固定端子ｂとに接続される。
の出力は増幅器49を通じてスイッチ48の固定端子ｂへ供
給される。スイッチ48の出力は減衰器51で減衰され、加
算回路52でバイアスが加算されて被測定物53へ供給され
る。被測定物53の出力はスイッチ54を通じてスイッチ55
の可動端子ｃへ供給される。スイッチ55の固定端子ａは
広帯域低確度の電流電圧変換器56に接続され、固定端子
ｂは低帯域高確度の電流電圧変換器57に接続される。被
測定物53の入力側と、被測定物53の出力側と、電流電圧
変換器56の出力側と、電流電圧変換器57の出力側とがス
イッチ58で切替えられて周波数変換器59の一方の入力側
とスイッチ61の固定端子ｂとに接続される。
スイッチ48,55が固定端子ａに接続された時のスイッ
チ58の出力は周波数変換器59でデジタル直接周波数合成
器34の出力周波数と等しい周波数に変換される。すなわ
ち、PLL周波数合成器33及び固定PLL42の各出力が周波数
変換器62へ供給され、その出力は低域通過波器63へ供
給されて周波数1の出力が得られる。この出力が周波
数変換器59へ供給され、周波数変換器59の出力は低域通
過波器64へ供給されて周波数2の出力が得られる。
この出力はスイッチ61の固定端子ａへ供給される。
チ58の出力は周波数変換器59でデジタル直接周波数合成
器34の出力周波数と等しい周波数に変換される。すなわ
ち、PLL周波数合成器33及び固定PLL42の各出力が周波数
変換器62へ供給され、その出力は低域通過波器63へ供
給されて周波数1の出力が得られる。この出力が周波
数変換器59へ供給され、周波数変換器59の出力は低域通
過波器64へ供給されて周波数2の出力が得られる。
この出力はスイッチ61の固定端子ａへ供給される。
スイッチ61の出力はデジタル直接周波数合成器34の出
力と一致した周波数でフーリエ積分される。すなわちフ
ェーズアキュムレータ35の累積換算値により正弦波メモ
リ66及び予弦波メモリ67がそれぞれ読み出され、これら
メモリ66,67の読み出し出力はクロックによりラッチ回
路68,69にそれぞれラッチされる。ラッチ回路68,69の各
出力は乗算型DA変換器71,72へそれぞれ供給されてスイ
ッチ61の出力と乗算されると共にアナログ信号に変換さ
れる。乗算型DA変換器71,72の各出力はそれぞれスイッ
チＳ1,S2を通じて積分器73,74へ供給される。フェーズ
アキュムレータ35よりのサイクル信号が制御部75へ供給
され、制御部75の出力により積分器73,74のリセットス
イッチＳ3,S4が制御され、またスイッチＳ1,S2が制御さ
れてデジタル直接周波数合成器34の出力周期の整数倍の
間積分が行われる。
力と一致した周波数でフーリエ積分される。すなわちフ
ェーズアキュムレータ35の累積換算値により正弦波メモ
リ66及び予弦波メモリ67がそれぞれ読み出され、これら
メモリ66,67の読み出し出力はクロックによりラッチ回
路68,69にそれぞれラッチされる。ラッチ回路68,69の各
出力は乗算型DA変換器71,72へそれぞれ供給されてスイ
ッチ61の出力と乗算されると共にアナログ信号に変換さ
れる。乗算型DA変換器71,72の各出力はそれぞれスイッ
チＳ1,S2を通じて積分器73,74へ供給される。フェーズ
アキュムレータ35よりのサイクル信号が制御部75へ供給
され、制御部75の出力により積分器73,74のリセットス
イッチＳ3,S4が制御され、またスイッチＳ1,S2が制御さ
れてデジタル直接周波数合成器34の出力周期の整数倍の
間積分が行われる。
積分器73から測定出力の実部Reが得られ、積分器74か
ら測定出力の虚部Imが得られる。これら出力はスイッチ
76で切替えられてAD変換器77へ供給されてデジタル信号
に変換され、更にCPUへ供給されて表示又は演算処理が
なされる。
ら測定出力の虚部Imが得られる。これら出力はスイッチ
76で切替えられてAD変換器77へ供給されてデジタル信号
に変換され、更にCPUへ供給されて表示又は演算処理が
なされる。
1MHz〜100MHzの高周波帯の動作においてはスイッチ4
8,55,61は固定端子ａ側に接続される。分解能の粗いPLL
周波数合成器33によって合成された周波数1の出力
が、分解能の密なデジタル直接周波数合成器34によって
合成された周波数2の出力により周波数補間されて、
周波数1＋2の出力が低域通過波器46より得られ、
これが被測定物53へ印加される。被測定物53の伝達特性
を測定する場合はスイッチ54をオフとした状態でスイッ
チ58を被測定物53の入力側と、出力側とに切替え接続
し、その時のスイッチ58の出力が周波数変換器59により
周波数変換され、デジタル直接周波数合成器34の出力周
波数2と等しくされ、この周波数2の出力はデジタル
直接周波数合成器34の出力によりフーリエ積分されて、
スイッチ58が被測定物53の入力側に接続された時の測定
出力Hと、被測定物53の出力側に接続された時の測定
出力Lとが得られる。被測定物53の伝達特性はL／
Hにより求まる。
8,55,61は固定端子ａ側に接続される。分解能の粗いPLL
周波数合成器33によって合成された周波数1の出力
が、分解能の密なデジタル直接周波数合成器34によって
合成された周波数2の出力により周波数補間されて、
周波数1＋2の出力が低域通過波器46より得られ、
これが被測定物53へ印加される。被測定物53の伝達特性
を測定する場合はスイッチ54をオフとした状態でスイッ
チ58を被測定物53の入力側と、出力側とに切替え接続
し、その時のスイッチ58の出力が周波数変換器59により
周波数変換され、デジタル直接周波数合成器34の出力周
波数2と等しくされ、この周波数2の出力はデジタル
直接周波数合成器34の出力によりフーリエ積分されて、
スイッチ58が被測定物53の入力側に接続された時の測定
出力Hと、被測定物53の出力側に接続された時の測定
出力Lとが得られる。被測定物53の伝達特性はL／
Hにより求まる。
被測定物53のインピーダンスを測定する場合はスイッ
チ54をオンとした状態でスイッチ58を被測定物53の入力
側と、その出力側と、電流電圧変換器56の出力側とにそ
れぞれ切替えて測定を行い、測定出力HとLと、電流
電圧変換器56に接続した時の測定出力aとを得、イン
ピーダンス が算出される。
チ54をオンとした状態でスイッチ58を被測定物53の入力
側と、その出力側と、電流電圧変換器56の出力側とにそ
れぞれ切替えて測定を行い、測定出力HとLと、電流
電圧変換器56に接続した時の測定出力aとを得、イン
ピーダンス が算出される。
1Hz〜1MHzの低周波帯の動作についてはスイッチ48,5
5,61は固定端子ｂ側に接続される。従ってデジタル直接
周波数合成器34の出力が被測定物53へ印加される。スイ
ッチ58の出力はスイッチ61の端子ｂ側を通じてフーリエ
積分手段へ供給され、デジタル直接周波数合成器34の出
力によりフーリエ積分される。スイッチ58を切り替えて
測定出力H，Lを得て、伝達特性を求め、スイッチ
54をオンにした状態でスイッチ58を被測定物53の入力側
と、その出力側と、電流電圧変換器57とに切替えて測定
し、それぞれ測定出力H、L、bを得て、インピー
ダンス を求める。
5,61は固定端子ｂ側に接続される。従ってデジタル直接
周波数合成器34の出力が被測定物53へ印加される。スイ
ッチ58の出力はスイッチ61の端子ｂ側を通じてフーリエ
積分手段へ供給され、デジタル直接周波数合成器34の出
力によりフーリエ積分される。スイッチ58を切り替えて
測定出力H，Lを得て、伝達特性を求め、スイッチ
54をオンにした状態でスイッチ58を被測定物53の入力側
と、その出力側と、電流電圧変換器57とに切替えて測定
し、それぞれ測定出力H、L、bを得て、インピー
ダンス を求める。
フーリエ積分手段においてメモリ、ラッチ回路、乗算
型DA変換器、積分器を２系列設けたが、これを１系列と
し、メモリに対する入力をフェーズシフタにより０°と
90°とに時分割的に切替えて測定出力の実部Reと虚部Im
とを時分割的に得るようにしてもよい。
型DA変換器、積分器を２系列設けたが、これを１系列と
し、メモリに対する入力をフェーズシフタにより０°と
90°とに時分割的に切替えて測定出力の実部Reと虚部Im
とを時分割的に得るようにしてもよい。
「発明の効果」 PLL周波数合成器33は周波数分解能が粗く、整数倍の
周波数を発生するので近傍スプリアスが極めて低く、か
つ周波数セトリング時間が極めて短かい、デジタル直接
周波数合成器34は近傍スプリアスが存在せず、かつ周波
数セトリング時間が極めて短かい。従って近傍スプリア
スが極めて低くかつ周波数セトリング時間が極めて短か
く、測定精度が高く、測定時間が短かい測定装置が得ら
れる。デジタル直接周波数合成器34の周波数分解能はフ
ェーズアキュムレータ35のビット数によって決定される
ため容易に高分解能が実現でき、このデジタル直接周波
数合成器34の出力でPLL周波数合成器33の出力周波数を
補間しているため高い周波数分解能の測定が可能であ
る。
周波数を発生するので近傍スプリアスが極めて低く、か
つ周波数セトリング時間が極めて短かい、デジタル直接
周波数合成器34は近傍スプリアスが存在せず、かつ周波
数セトリング時間が極めて短かい。従って近傍スプリア
スが極めて低くかつ周波数セトリング時間が極めて短か
く、測定精度が高く、測定時間が短かい測定装置が得ら
れる。デジタル直接周波数合成器34の周波数分解能はフ
ェーズアキュムレータ35のビット数によって決定される
ため容易に高分解能が実現でき、このデジタル直接周波
数合成器34の出力でPLL周波数合成器33の出力周波数を
補間しているため高い周波数分解能の測定が可能であ
る。
特に低周波測定帯域において測定信号をDA変換器39で
直接合成しているため歪率の極めて低い正弦波印加が可
能である。
直接合成しているため歪率の極めて低い正弦波印加が可
能である。
高周波においても低周波においてもデジタル正弦波
（余弦波）とアナログ信号との乗算とアナログ信号の変
換とを行い、かつアナログ積分を用いているため、高分
解能でかつ不要スペクトラム（雑音、歪）誤差除去性能
が高い。
（余弦波）とアナログ信号との乗算とアナログ信号の変
換とを行い、かつアナログ積分を用いているため、高分
解能でかつ不要スペクトラム（雑音、歪）誤差除去性能
が高い。
第１図はこの発明の実施例を示すブロック図、第２図は
従来のインピーダンス測定装置を示すブロック図であ
る。
従来のインピーダンス測定装置を示すブロック図であ
る。
Claims (1)
- 【請求項１】高周波で周波数設定分解能が粗いPLL周波
数合成器と、 低周波で周波数設定分解能が高いデジタル直接周波数合
成器と、 上記PLL周波数合成器の出力周波数を上記デジタル直接
周波数合成器の出力周波数で補間する補間手段と、 その補間手段の出力と上記デジタル直接周波数合成器の
出力とを切替えて被測定物へ供給する切替手段と、 その被測定物の出力が供給される電流電圧変換器と、 その電流電圧変換器の出力を上記デジタル直接周波数合
成器の出力周波数と等しい周波数に変換する周波数変換
器と、 その周波数変換器の出力を上記デジタル直接周波数合成
器の出力と一致した周波数でフーリエ積分するフーリエ
積分手段とを具備するインピーダンス測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP823589A JP2787076B2 (ja) | 1989-01-17 | 1989-01-17 | インピーダンス測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP823589A JP2787076B2 (ja) | 1989-01-17 | 1989-01-17 | インピーダンス測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02187670A JPH02187670A (ja) | 1990-07-23 |
| JP2787076B2 true JP2787076B2 (ja) | 1998-08-13 |
Family
ID=11687488
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP823589A Expired - Fee Related JP2787076B2 (ja) | 1989-01-17 | 1989-01-17 | インピーダンス測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2787076B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113075456B (zh) * | 2021-03-18 | 2023-06-23 | 常州同惠电子股份有限公司 | 高精度交流阻抗测试系统及其测试方法 |
-
1989
- 1989-01-17 JP JP823589A patent/JP2787076B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02187670A (ja) | 1990-07-23 |
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