JP2862296B2 - 電圧印加電流測定装置及び電流印加電圧測定装置 - Google Patents

電圧印加電流測定装置及び電流印加電圧測定装置

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JP2862296B2 JP1323577A JP32357789A JP2862296B2 JP 2862296 B2 JP2862296 B2 JP 2862296B2 JP 1323577 A JP1323577 A JP 1323577A JP 32357789 A JP32357789 A JP 32357789A JP 2862296 B2 JP2862296 B2 JP 2862296B2
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【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は例えばICテスタの直流試験に適用され、負
荷に電圧を印加して負荷に流れる電流を測定し、又は負
荷に電流を印加して負荷の電圧を測定する装置、特に負
荷に流れる過電流や負荷に印加される過電圧を制限する
ようにした測定装置に関する。
「従来の技術」 第3図に従来の電圧印加電流測定装置を示す。電圧設
定値が電圧設定用DA変換器11に与えられると、電圧設定
用DA変換器11からその電圧設定値がアナログ電圧に変換
されて出力され、そのアナログ電圧は抵抗器12を通じて
主増幅器13の反転入力端へ供給され、主増幅器13の非反
転入力端は接地され、出力端は電流検出用抵抗器14を通
じて出力端子15に接続され、出力端子15は負荷16を通じ
て接地されると共に、バッファ回路17を通じて主増幅器
13の非反転入力端に接続される。出力端子15の電圧v0
DA変換器11よりの設定電圧と等しくなるように動作し、
設定電圧が負荷16に印加される。電流検出用抵抗器14の
両端間の電圧が差動増幅器18で取出され、その差動増幅
器18より負荷16を流れる電流ilに応じた電圧を取出し、
その電圧がAD変換器19でデジタル値に変換され、そのデ
ジタル値が表示器21に供給されて負荷16を流れる電流値
が表示される。このようにして設定した電圧を負荷16に
印加した時に負荷16に流れる電流が測定される。
このような電圧印加電流測定において、負荷16例えば
ICが故障で短絡している場合、負荷16に過電流が流れ
る。このような過電流を所定値以下に制限するために、
設定された正側の電流制限値が電流制限値設定用DA変換
器22に与えられ、このDA変換器22から設定した正側の制
限電流と電流検出用抵抗器14の抵抗値とを掛算した正電
圧が出力される。この設定制限電流と対応する正電圧は
抵抗器23を通じて正側クランプ増幅器24の反転入力端へ
供給され、この反転入力端には差動増幅器18の出力も抵
抗器25を通じて供給される。正側クランプ増幅器24の出
力側は逆流阻止用ダイオード26を通じ、更に電流変換用
抵抗器27を通じて主増幅器13の反転入力端に接続され
る。また設定された負荷の電流制限値が電流制限値設定
用DA変換器28に与えられ、このDA変換器28から設定した
負側の制限電流と電流検出用抵抗器14の抵抗値とを掛算
した負電圧が出力される。この設定制限電流と対応した
負電圧は抵抗器29を通じて負側クランプ増幅器31の反転
入力側に供給され、この反転入力側には差動増幅器18の
出力も抵抗器32を通じて供給される。負側クランプ増幅
器31の出力側は逆流阻止用ダイオード33を通じ、更に抵
抗器27を通じて主増幅器13の反転入力端に接続される。
例えば主増幅器13の出力から負荷16へ向う極性で流れ
た電流ilが設定された正制限値より大になると、差動増
幅器18の負の出力電圧の絶対値がDA変換器22の正の出力
電圧よりも大きくなり、正側クランプ増幅器24の入力電
圧が負となり、その出力は正電圧となり、ダイオード26
が導通して主増幅器13に向って電流が流れ、出力端子15
の電圧v0を下げる作用をして、正側電流制限値設定用DA
変換器22の出力電圧の絶対値に、差導増幅器18の出力電
圧の絶対値が等しくなるように、負荷16の電流ilの最大
値がクランプされる。同様にして負荷16から主増幅器13
へ向って負荷電流ilが流れる場合は、その電流の絶対値
の最大値は、負側電流制限値設定用DA変換器28の出力電
圧に応じた値にクランプされる。
「発明が解決しようとする課題」 主増幅器13の利得周波数特性は例えば第4図中の曲線
34で与えられ、正側クランプ増幅器24の利得周波数特性
は例えば第4図中の曲線35で与えられ、正の負荷電流il
が過電流となってダイオード26が導通した時の主増幅器
13及びクランプ増幅器24を含む系全体の利得周波数特性
は曲線34と曲線35とを加算した曲線36となり、このよう
に曲線36の1次傾斜(20dB/DECADE)が利得0dBまで達
し、2次傾斜が利得0dB以下であれば系は安定に動作す
る。しかし、クランプ増幅器24の利得を曲線37を示すよ
うに上げると、この時の系全体の利得特性は曲線38とな
り、利得0dB以上の部で2次傾斜38aが現われ、クランプ
がかった時、系が不安定となり、発振が生じたりする。
主増幅器13の利得周波数特性を曲線39に示すように曲線
34より第4図で左側に移動させれば、クランプ増幅器24
の利得を比較的大きくしても、系全体の利得周波数特性
の2次傾斜部分を0dB以下とすることができるが、主増
幅器13の周波数帯域が狭いため、電圧設定時の応答速度
が遅くなる。
つまり、系全体の利得周波数特性として曲線36で示す
ように、2次傾斜が0dB以下で、ダイオード26が導通し
た時に安定に動作するようにするためには、クランプ増
幅器24の利得を下げるか、主増幅器13の周波数帯域を狭
くする必要があり、前者の場合はダイオード26の降下電
圧、抵抗器27の降下電圧のため誤差が生じ、設定した正
側制限電流値と、負荷電流ilのクランプ電流値とが一致
しなくなり、クランプ精度が低下する。これらの降下電
圧の影響を少なくするにはクランプ増幅器24の利得を上
げる必要があり、この利得を大とすると、系全体では不
安定領域が生じる。後者の場合は前述したように電圧設
定時の応答速度が遅くなる。このように応答速度とクラ
ンプ精度との間には相反する関係があった。このことは
負側クランプ増幅器31についても同様にいえる。
「課題を解決するための手段」 この発明によればクランプ増幅器の出力側に接続され
た逆流阻止用ダイオードの出力側、つまりクランプ増幅
器と反対側は主増幅器の入力側に直接、かつ負帰還抵抗
器を介してクランプ増幅器の入力側に接続される。
「実施例」 第1図にこの発明を電圧印加電流測定装置に適用した
実施例を示し、第3図と対応する部分に同一符号を付け
てある。この発明では正側クランプ増幅器24の出力側に
接続された逆流阻止用ダイオード26の出力側、つまり正
側クランプ増幅器24を構成する演算増幅器41の出力端と
反対側が主増幅器13の反転入力端に直流接続され、かつ
正側クランプ増幅器24の負帰還抵抗器42の出力側が主増
幅器13の反転入力端に直流接続される。つまり、負帰還
抵抗器42の出力側とダイオード26の出力側とが接続さ
れ、ダイオード26が正側クランプ増幅器24の負帰還ルー
プ内に挿入され、そのダイオード26及び負帰還抵抗器42
の接続点が主増幅器13の反転入力端に直接接続される。
同様に、負側クランプ増幅器31についてもその逆流阻
止用ダイオード33及び負帰還抵抗器43の各出力側が互い
に接続されると共にその接続点が主増幅器13の反転入力
端に直接接続される。
この構成によれば、設定電圧を負荷16に印加して負荷
16を流れる電流ilを測定する動作は従来と同一である。
いま負荷16に向って流れる負荷電流ilが過電流となり、
差動増幅器18の負の出力電圧の絶対値が正側電流制限値
設定用DA変換器22の正の出力電圧より大となると、正側
クランプ増幅器24の演算増幅器41の出力が正電圧とな
り、この正電圧が逆流阻止用ダイオード26を通じ、更に
負帰還抵抗器42を通じて演算増幅器41の反転入力端に負
帰還され、この反転入力端の電圧がゼロになるように動
作し、ダイオード26及び負帰還抵抗器42の接続点は、差
動増幅器18の出力電圧とDA変換器22の出力電圧との差に
応じた正電圧となり、この正電圧が主増幅器13の反転入
力端へ印加されるため、その出力電圧、つまり出力端子
15の電圧v0が下り、差動増幅器18の出力電圧の絶対値が
DA変換器22の出力電圧と等しくなるように動作し、負荷
電流ilは設定された正電流制限値にクランプされる。
負荷電流ilが主増幅器13に向う極性の場合に、過電流
となると、負側クランプ増幅器31が同様に動作して、負
荷電流ilが設定された負電流制限値にクランプされる。
なお定常状態では主増幅器13の反転入力端は仮想接地
線電位となり、また演算増幅器41の反転入力端も仮想接
地点電位となり、従って負帰還抵抗器42の両端は同電位
となって、負帰還抵抗器42に電圧設定用DA変換器11の出
力電圧により電流が流れるおそれはない。またこのDA変
換器11の出力電圧により演算増幅器41側に電流が流れる
のは逆流阻止用ダイオード26で阻止される。同様のこと
が負側クランプ増幅器31についてもいえる。
第2図にこの発明を電流印加電圧測定装置に適用した
実施例を示し、第1図と対応する部分に同一符号を付け
てある。この場合は電流設定値が電流設定用DA変換器44
でアナログ電圧に変換され、そのアナログ電圧が主増幅
器13の反転入力端へ供給され、負荷電圧検出用抵抗器14
の両端電圧が差動増幅器45で検出され、この検出電圧が
主増幅器13の反転入力端に帰還され、負荷電流が電流設
定値と等しくなるようにされている。出力端子15の電
圧、つまり負荷16の電圧が、電流が流入しないように高
入力インピーダンスとされたバッファ回路46に印加さ
れ、バッファ回路46の出力はAD変換器47でデジタル値に
変換され、そのデジタル値が表示器48へ供給されて表示
器48に負荷16の電圧が表示される。
バッファ回路46の出力電圧は反転増幅器49で極性反転
されて、正側、負側クランプ増幅器24,31の各反転入力
端へ供給される。設定された正電圧制限値が正側電圧制
限値設定用DA変換器51でアナログ電圧に変換され、その
電圧が正側クランプ増幅器24の反転入力端へ供給され
る。また設定された負電圧制限値が負側電圧制限値設定
用DA変換器52でアナログ電圧に変換され、この電圧は負
側クランプ増幅器31の反転入力端に供給される。
例えば負荷16がオープンとなり、正の負荷電圧(出力
端子15の電圧)が過電圧になると、反転増幅器49の負の
出力電圧の絶対値が正側電圧制限値設定用DA変換器51の
正の出力電圧より大きくなり、正側クランプ増幅器24の
出力側に正電圧が現われ、これが正側クランプ増幅器24
の入力側に負帰還され、この結果、正側クランプ増幅器
24の出力電圧は、反転増幅器49の出力電圧とDA変換器51
の出力電圧との差に対応した正電圧となり、これが主増
幅器13の反転入力端に供給されるため、その出力電圧、
つまり出力端子15の電圧が下り、結局、出力端子15の電
圧は設定された正電圧制限値にクランプされる。出力端
子15が負の過電圧となった場合は負側クランプ増幅器31
が同様に動作して出力端子15の電圧は設定された負電圧
制限値にクランプされる。
第1図において正側及び負側の各過電流を制限した
が、その一方を省略してもよい。同様に第2図において
正側及び負側の各過電圧制限の一方を省略してもよい。
「発明の効果」 以上述べたようにこの発明によれば、クランプ増幅器
の出力を主増幅器13に対し、電流加算ではなく、電圧加
算としたため、従来装置における電流変換用の抵抗器27
を省略することができ、またクランプ増幅器内の負帰還
ループ内に逆流阻止用ダイオードを挿入したため、逆流
阻止用ダイオードの導通降下電圧に影響されることな
く、検出電圧と設定制限値電圧との差に応じた電圧がク
ランプ増幅器の出力に得られる。これらのため、従来装
置と比較して、抵抗器27、及び逆流阻止用ダイオードの
導通抵抗の各電圧降下の和に対応した分だけ、クランプ
増幅器の利得を下げても、クランプ精度を高くすること
ができ、しかもクランプ増幅器の利得を低くするため、
系全体の利得周波数特性の2次傾斜部分を0dB以下とし
て安定に動作させることができ、また主増幅器13の利得
周波数特性を広帯域とすることができ、設定電圧又は設
定電流の変更に対する応答速度を速することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例を示すブロック図、 第2図はこの発明の他の実施例を示すブロック図、 第3図は従来の測定装置を示すブロック図、第4図はそ
の利得周波数特性図である。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】出力電圧設定用DA変換器と、 その設定用DA変換器の出力が入力され、電圧を負荷へ供
    給する主増幅器と、 電流制限値設定用DA変換器と、 その制限値設定用DA変換器の出力と上記負荷の電流の検
    出出力との差を増幅して逆流阻止用ダイオードを介して
    上記主増幅器の入力側へ帰還するクランプ増幅器とによ
    り構成される電圧印加電流測定装置において、 上記逆流阻止用ダイオードの上記クランプ増幅器の出力
    側に直接接続されている側と反対側が、上記クランプ増
    幅器の入力側に負帰還抵抗器を介して接続されると共
    に、上記主増幅器の入力側に直接接続されていることを
    特徴とする電圧印加電流測定装置。
  2. 【請求項2】出力電流設定用DA変換器と、 その設定用DA変換器の出力が入力され、電流を負荷へ供
    給する主増幅器と、 電圧制限値設定用DA変換器と、 その制限値設定用DA変換器の出力と上記負荷の電圧の検
    出出力との差を増幅して逆流阻止用ダイオードを介して
    上記主増幅器の入力側へ帰還するクランプ増幅器とによ
    り構成される電流印加電圧測定装置において、 上記逆流阻止用ダイオードの上記クランプ増幅器の出力
    側に直接接続されている側と反対側が、上記クランプ増
    幅器の入力側に負帰還抵抗器を介して接続されると共
    に、上記主増幅器の入力側に直接接続されていることを
    特徴とする電流印加電圧測定装置。
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