JP2928814B2 - 測定装置 - Google Patents
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- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 5
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、測定すべき量ｘについてｘ＝（I1−I2）／
（I1＋I2）となる関係を有する２個の測定信号I1及びI2
を発生するように構成した検出器と、測定信号I1及びI2
を値が測定すべき量ｘに依存する出力信号Ｕ（ｘ）に変
換する処理回路とを具える測定装置に関するものであ
る。
（I1＋I2）となる関係を有する２個の測定信号I1及びI2
を発生するように構成した検出器と、測定信号I1及びI2
を値が測定すべき量ｘに依存する出力信号Ｕ（ｘ）に変
換する処理回路とを具える測定装置に関するものであ
る。
（従来の技術） 上述した型式の測定装置の一例は文献テクニシエズ
メッソン テイエム（Technisches Messen tm）、53,N
o.7/8,第286頁〜第292頁に記載されており、特にこの文
献の第６図及び関連する記述に詳細に記載されている。
この既知の装置において、検出器は測定信号として２個
の電流I1及びI2を発生する位置感知検出器（PSD）によ
り構成されている。また、処理回路は、測定信号の差I1
−I2及び和I1＋I2にそれぞれ比例する信号を発生する減
算回路及び加算回路を具えている。これら回路の出力部
はアナログ分割器の入力部に接続され、この分割器から
（I1−I2）／（I1＋I2）に比例する出力信号を発生させ
ている。
メッソン テイエム（Technisches Messen tm）、53,N
o.7/8,第286頁〜第292頁に記載されており、特にこの文
献の第６図及び関連する記述に詳細に記載されている。
この既知の装置において、検出器は測定信号として２個
の電流I1及びI2を発生する位置感知検出器（PSD）によ
り構成されている。また、処理回路は、測定信号の差I1
−I2及び和I1＋I2にそれぞれ比例する信号を発生する減
算回路及び加算回路を具えている。これら回路の出力部
はアナログ分割器の入力部に接続され、この分割器から
（I1−I2）／（I1＋I2）に比例する出力信号を発生させ
ている。
（発明が解決しようとする課題） 上記処理回路及びこれに類似する処理回路は、測定系
の速度及びダイナミックレンジについて厳格な要件が課
せられない場合、満足し得る性能が得られている。しか
しながら、測定系の処理速度が高速になると十分に対応
できず、しかも測定装置としてのダイナミックレンジが
比較的狭い欠点があった。
の速度及びダイナミックレンジについて厳格な要件が課
せられない場合、満足し得る性能が得られている。しか
しながら、測定系の処理速度が高速になると十分に対応
できず、しかも測定装置としてのダイナミックレンジが
比較的狭い欠点があった。
従って、本発明の目的は、冒頭部で述べた型式の測定
装置において、処理速度及びダイナミックレンジについ
て十分に満足できる性能を有する測定装置を提供するこ
とにある。
装置において、処理速度及びダイナミックレンジについ
て十分に満足できる性能を有する測定装置を提供するこ
とにある。
（発明の概要） 上記目的を達成するため、本発明による測定装置は、
前記処理回路が第１及び第２の対数変換器を有し、その
入力部を前記第１の測定信号I1及び第２の測定信号I2に
それぞれ比例する第１及び第２の入力信号を受信するよ
うに構成し、その出力部を、減算回路の第１及び第２の
入力部にそれぞれ接続したことを特徴とする。
前記処理回路が第１及び第２の対数変換器を有し、その
入力部を前記第１の測定信号I1及び第２の測定信号I2に
それぞれ比例する第１及び第２の入力信号を受信するよ
うに構成し、その出力部を、減算回路の第１及び第２の
入力部にそれぞれ接続したことを特徴とする。
本発明による測定装置においては、測定信号の対数が
直接形成されるので（ただし、電流−電圧変換のような
予備的な処理を行った後である）、これら測定信号のダ
イナミックレンジを著しく縮小することができる。対数
変換器の動作は極めて高速であり、従って比較的動作速
度が遅い加算器と、減算回路とアナログ分割器の組み合
せを不要にすることができる。
直接形成されるので（ただし、電流−電圧変換のような
予備的な処理を行った後である）、これら測定信号のダ
イナミックレンジを著しく縮小することができる。対数
変換器の動作は極めて高速であり、従って比較的動作速
度が遅い加算器と、減算回路とアナログ分割器の組み合
せを不要にすることができる。
対数変換器の後段に接続した減算回路は、別の処理を
行なわない場合、log｛（１＋ｘ）／（１−ｘ）｝に比
例した出力信号を発生する。ここで、ｘは測定すべき物
理量である。ｘの値が比較的小さい場合、例えば|x|＜
0.6の場合、以下の近似が成立する。
行なわない場合、log｛（１＋ｘ）／（１−ｘ）｝に比
例した出力信号を発生する。ここで、ｘは測定すべき物
理量である。ｘの値が比較的小さい場合、例えば|x|＜
0.6の場合、以下の近似が成立する。
従って、この出力信号は多くの用途に容易に利用でき
る。一方、他の場合においては、ｘの値が大きい場合ｘ
に線形に依存する出力信号を利用することもできる。こ
のような出力信号を発生する好適実施例は、前記減算回
路を、第１及び第２の入力部に存在する信号間の差のハ
イパアブリックタンジェントを決定するように構成した
ことを特徴とする。
る。一方、他の場合においては、ｘの値が大きい場合ｘ
に線形に依存する出力信号を利用することもできる。こ
のような出力信号を発生する好適実施例は、前記減算回
路を、第１及び第２の入力部に存在する信号間の差のハ
イパアブリックタンジェントを決定するように構成した
ことを特徴とする。
減算回路でハイパブリックタンジェントの関数が比較
的に容易に得られる別の実施例は、前記減算回路が、差
動増幅器の形態となるように接続した第１及び第２のバ
イポーラトランジスタ（T1,T2）を有し、そのベース端
子を第１及び第２の入力部にそれぞれ接続し、これらト
ランジスタを、その温度を一定に維持する制御回路に熱
的に結合したことを特徴とする。
的に容易に得られる別の実施例は、前記減算回路が、差
動増幅器の形態となるように接続した第１及び第２のバ
イポーラトランジスタ（T1,T2）を有し、そのベース端
子を第１及び第２の入力部にそれぞれ接続し、これらト
ランジスタを、その温度を一定に維持する制御回路に熱
的に結合したことを特徴とする。
以下図面に基き本発明を詳細に説明する。
（実施例） 第１図にブロック線図として図示した測定装置は、測
定すべき量ｘを検出する検出部１を具える。この検出器
１は、例えば位置感知検出器とすることができ、第２図
に基いて詳細に説明する。この検出器の他の例として、
デュアル フォトセル及び欧州特許出願第216163号に記
載されている光磁界検出器を用いることもできる。検出
器１は２個の測定信号I1及びI2を発生し、これら測定信
号は測定すべき量ｘと以下の関係がある。
定すべき量ｘを検出する検出部１を具える。この検出器
１は、例えば位置感知検出器とすることができ、第２図
に基いて詳細に説明する。この検出器の他の例として、
デュアル フォトセル及び欧州特許出願第216163号に記
載されている光磁界検出器を用いることもできる。検出
器１は２個の測定信号I1及びI2を発生し、これら測定信
号は測定すべき量ｘと以下の関係がある。
ｘ＝（I1−I2）／（I1＋I2） …（１） 位置感知検出器の場合、測定信号I1及びI2は電流によっ
て形成される。これら測定電流を処理回路３に供給し、
これら測定電流を値が測定すべき量ｘに依存する出力信
号Ｕ（ｘ）に変換する。
て形成される。これら測定電流を処理回路３に供給し、
これら測定電流を値が測定すべき量ｘに依存する出力信
号Ｕ（ｘ）に変換する。
処理回路３は、第１の測定電流を第１の測定電圧V1に
変換する第１電流−電圧変換器５と第２の測定電流を第
２の測定電圧に変換する第２の電流−電圧変換器７とを
具える。測定電圧V1及びV2は電流I1及びI2にそれぞれ比
例する。第１及び第２の測定電圧V1及びV2を第１及び第
２の対数変換器９及び11の各入力部にそれぞれ供給す
る。これら対数変換器の出力部からlogV1及びlogV2にそ
れぞれ比例する電圧を発生する。これら出力部を減算回
路13の第１入力部12A及び第２入力部12Bにそれぞれ接続
する。
変換する第１電流−電圧変換器５と第２の測定電流を第
２の測定電圧に変換する第２の電流−電圧変換器７とを
具える。測定電圧V1及びV2は電流I1及びI2にそれぞれ比
例する。第１及び第２の測定電圧V1及びV2を第１及び第
２の対数変換器９及び11の各入力部にそれぞれ供給す
る。これら対数変換器の出力部からlogV1及びlogV2にそ
れぞれ比例する電圧を発生する。これら出力部を減算回
路13の第１入力部12A及び第２入力部12Bにそれぞれ接続
する。
減算回路13は既知のアナログ減算回路とすることがで
き、入力部12A及び12Bに存在する２個の信号間の差を決
定する。測定電圧V1及びV2は測定電流I1及びI2に比例す
るから、減算回路13の出力部14に生ずる出力信号Ｕ
（ｘ）は以下の式で表わされる。
き、入力部12A及び12Bに存在する２個の信号間の差を決
定する。測定電圧V1及びV2は測定電流I1及びI2に比例す
るから、減算回路13の出力部14に生ずる出力信号Ｕ
（ｘ）は以下の式で表わされる。
従って、出力信号Ｕ（ｘ）の値は測定すべき量ｘと対
数的に関係し、Ａは比例因子である。Ｕ（ｘ）とｘとの
間の対数的関係は多くの用途に適用できる。ただし、線
形関係が好適な用途もある。線形関係が好適な場合、算
術装置（図示せず）を用いて信号Ｕ（ｘ）を例えばルッ
クアップテーブルにより量ｘと線形な関係がある信号に
変換することができる。一方、減算回路13は、出力信号
Ｕ（ｘ）が、２個の入力部に存在する信号logV1とlogV2
との間の差のハイパブリックタンジェントに比例するよ
うに構成することもできる。減算回路の具体例は第４図
に基いて後述する。一般的に、（３）式が成立するか
ら、この場合出力信号Ｕ（ｘ）は測定すべき量ｘに直接
比例する。
数的に関係し、Ａは比例因子である。Ｕ（ｘ）とｘとの
間の対数的関係は多くの用途に適用できる。ただし、線
形関係が好適な用途もある。線形関係が好適な場合、算
術装置（図示せず）を用いて信号Ｕ（ｘ）を例えばルッ
クアップテーブルにより量ｘと線形な関係がある信号に
変換することができる。一方、減算回路13は、出力信号
Ｕ（ｘ）が、２個の入力部に存在する信号logV1とlogV2
との間の差のハイパブリックタンジェントに比例するよ
うに構成することもできる。減算回路の具体例は第４図
に基いて後述する。一般的に、（３）式が成立するか
ら、この場合出力信号Ｕ（ｘ）は測定すべき量ｘに直接
比例する。
第２図は第１図に基いて説明した測定回路の検出器と
して用いることができる位置感知検出器（PSD）を線図
的に示す。
して用いることができる位置感知検出器（PSD）を線図
的に示す。
このPSDは厚さが約0.25mmの真性シリコンプレート15
を有し、このシリコンプリートの一方の側にｐ形層17を
形成し、その反対側にｎ形層19を形成し、ｐ−ｉ−ｎ半
導体構造体を形成する。PSDのｐ形層側に２個の測定接
点21及び23を形成して位置依存信号を得る。本例では、
ｎ形層側に信号電力供給接点25を形成する。PSDが一方
の側又は両側に２個又はそれ以上の接点を有することは
既知であり、例えば雑誌IEEEの“ソリッド ステート
サーキィット”、SC-13巻、No.3.第392頁〜第399頁を参
照されたい。尚、第２図において、垂直方向の寸法は拡
大して表示した。
を有し、このシリコンプリートの一方の側にｐ形層17を
形成し、その反対側にｎ形層19を形成し、ｐ−ｉ−ｎ半
導体構造体を形成する。PSDのｐ形層側に２個の測定接
点21及び23を形成して位置依存信号を得る。本例では、
ｎ形層側に信号電力供給接点25を形成する。PSDが一方
の側又は両側に２個又はそれ以上の接点を有することは
既知であり、例えば雑誌IEEEの“ソリッド ステート
サーキィット”、SC-13巻、No.3.第392頁〜第399頁を参
照されたい。尚、第２図において、垂直方向の寸法は拡
大して表示した。
光ビーム27が２個の測定接点21と23との間の点に入射
すると、電荷対29が発生し、これら電荷対はｎ形層19及
びｐ形層17を介して測定接点21,23及び電力供給接点25
にそれぞれ到達する。正しい極性の電圧源33を電力供給
接点25と基準電位31との間に接続すると共に測定接点21
及び23を電流計35及び37をそれぞれ介して基準電位31に
接続すると、発生した電荷29により電圧源33の正極性電
極から電力供給接点25にフォト電流Iphが発生する。こ
のフォト電流は測定接点21と23との間に分配されるか
ら、電流計35及び37はそれぞれ測定電流I1及びI2を測定
し、I1＋I2＝Iphとなる。測定電流I1及びI2の値は、光
ビーム27がｐ形層17に入射する位置に依存する。測定接
点21及び23はPSDの中心点Ｍから距離Ｌだけ離間して位
置し、光ビーム27は中心点Ｍから距離ｄだけ離れた点に
入射し、距離ｄは＋Ｌ（光ビームが図面左側の測定接点
21近傍に入射する場合）から−Ｌ（光ビームが図面右側
の測定接点23近傍に入射する場合）まで変化することが
できる。従って、測定電流I1及びI2について以下の式が
成立する。
すると、電荷対29が発生し、これら電荷対はｎ形層19及
びｐ形層17を介して測定接点21,23及び電力供給接点25
にそれぞれ到達する。正しい極性の電圧源33を電力供給
接点25と基準電位31との間に接続すると共に測定接点21
及び23を電流計35及び37をそれぞれ介して基準電位31に
接続すると、発生した電荷29により電圧源33の正極性電
極から電力供給接点25にフォト電流Iphが発生する。こ
のフォト電流は測定接点21と23との間に分配されるか
ら、電流計35及び37はそれぞれ測定電流I1及びI2を測定
し、I1＋I2＝Iphとなる。測定電流I1及びI2の値は、光
ビーム27がｐ形層17に入射する位置に依存する。測定接
点21及び23はPSDの中心点Ｍから距離Ｌだけ離間して位
置し、光ビーム27は中心点Ｍから距離ｄだけ離れた点に
入射し、距離ｄは＋Ｌ（光ビームが図面左側の測定接点
21近傍に入射する場合）から−Ｌ（光ビームが図面右側
の測定接点23近傍に入射する場合）まで変化することが
できる。従って、測定電流I1及びI2について以下の式が
成立する。
I1＝Iph（１＋d/L）/2 …（４） I2＝Iph（１−d/L）/2 …（５） （４）式及び（５）式を（１）式に代入することによ
り、ｘ＝d/Lが得られる。
り、ｘ＝d/Lが得られる。
上述した事項より、PSDの動作は、可動接触子が電流
源に接続され固定接点が基準電位に接続されているポテ
ンショメータの動作に類似している。可動接触子の位置
は測定すべき物理量（例えば、圧力又は温度）に依存さ
せることができ、ポテンショメータは図示の測定装置に
検出器１として挿入することができる。PSDも同様に検
出器として用いるとができ、例えば“テクニシェズ メ
ッセン テーエム（Technisches Messen tm）、53,No.7
/8に記載されている距離計の検出器として用いることが
できる。
源に接続され固定接点が基準電位に接続されているポテ
ンショメータの動作に類似している。可動接触子の位置
は測定すべき物理量（例えば、圧力又は温度）に依存さ
せることができ、ポテンショメータは図示の測定装置に
検出器１として挿入することができる。PSDも同様に検
出器として用いるとができ、例えば“テクニシェズ メ
ッセン テーエム（Technisches Messen tm）、53,No.7
/8に記載されている距離計の検出器として用いることが
できる。
PSDのように測定信号I1及びI2が測定電流になる場
合、これらの信号を別の処理を施す前に測定電圧V1及び
V2に変換することが望ましい。この目的を達成するた
め、例えばフィードバックを有し測定電流が反転入力部
に供給される差動増幅器で構成される電流−電圧変換器
が用いられる（例えば、ATM Blatt Z 6343-9（1973年７
月発行）第137頁、第１図参照）。このような回路構成
の欠点は、フィードバック抵抗の寄生容量（このフィー
ドバック抵抗は、ノイズを考慮して大きくなるように選
択される）により、バンド幅が数MHzに制限されてしま
う。従って、例えば、1983年10月21日に発行されたエレ
クトロニカ（Electronica）83/20、第39頁〜第49頁に記
載されているように低ノイズ電流増幅器を用いるのが好
適である。この回路構成の原理を第３図に示す。増幅器
39の利得が無限に高く、Z1＞＞Z0の場合、Iu＝Z1／Z0・
Iiとなる。電流Iuが適当な抵抗を経て流れる場合、電流
IuつまりIiに比例する電流が得られる。
合、これらの信号を別の処理を施す前に測定電圧V1及び
V2に変換することが望ましい。この目的を達成するた
め、例えばフィードバックを有し測定電流が反転入力部
に供給される差動増幅器で構成される電流−電圧変換器
が用いられる（例えば、ATM Blatt Z 6343-9（1973年７
月発行）第137頁、第１図参照）。このような回路構成
の欠点は、フィードバック抵抗の寄生容量（このフィー
ドバック抵抗は、ノイズを考慮して大きくなるように選
択される）により、バンド幅が数MHzに制限されてしま
う。従って、例えば、1983年10月21日に発行されたエレ
クトロニカ（Electronica）83/20、第39頁〜第49頁に記
載されているように低ノイズ電流増幅器を用いるのが好
適である。この回路構成の原理を第３図に示す。増幅器
39の利得が無限に高く、Z1＞＞Z0の場合、Iu＝Z1／Z0・
Iiとなる。電流Iuが適当な抵抗を経て流れる場合、電流
IuつまりIiに比例する電流が得られる。
第４図は第３図に示す原理に基いて構成した電流−電
圧変換器の一例を示す。Z1は抵抗R35，コンデンサC12の
並列接続と抵抗R35の約0.2pF程度の寄生容量とで構成さ
れる。Z0は抵抗R46,R47,R48及びコンデンサC24から成る
回路網で構成されるが、抵抗R47に比べて抵抗R46及びR
48が小さいため、従ってZ0は主に抵抗R47とC24により決
定される。雑誌エレクトロニカに記載されている文献よ
り、この回路の電流増幅度は、Z1／Z0が実数となる場合
（第３図による回路において）、周波数にほとんど依存
しない。この条件は、２個のインピーダンスのRCの積が
互いに等しくなる場合である。第４図に示す回路におい
て、抵抗R35は100KΩでコンデンサC2は1pFであるから、
インピーダンスZ1のRC積（0.2pFの寄生容量を考慮す
る）は1.2×10-7となる。抵抗R47は1KΩでコンデンサC
24は120pFとなるから、Z0のRC積も同様に1.2×10-7にな
る。従って、比Z1／Z0はC24／（C2＋0.2pF）＝100とな
る。
圧変換器の一例を示す。Z1は抵抗R35，コンデンサC12の
並列接続と抵抗R35の約0.2pF程度の寄生容量とで構成さ
れる。Z0は抵抗R46,R47,R48及びコンデンサC24から成る
回路網で構成されるが、抵抗R47に比べて抵抗R46及びR
48が小さいため、従ってZ0は主に抵抗R47とC24により決
定される。雑誌エレクトロニカに記載されている文献よ
り、この回路の電流増幅度は、Z1／Z0が実数となる場合
（第３図による回路において）、周波数にほとんど依存
しない。この条件は、２個のインピーダンスのRCの積が
互いに等しくなる場合である。第４図に示す回路におい
て、抵抗R35は100KΩでコンデンサC2は1pFであるから、
インピーダンスZ1のRC積（0.2pFの寄生容量を考慮す
る）は1.2×10-7となる。抵抗R47は1KΩでコンデンサC
24は120pFとなるから、Z0のRC積も同様に1.2×10-7にな
る。従って、比Z1／Z0はC24／（C2＋0.2pF）＝100とな
る。
第４図に示す実施例に用いた素子の値及び型式は以下
の通りである。
の通りである。
検出器１はトランジスタT11、抵抗R34、コンデンサC
12、抵抗R35及び第２電流−電圧変換器７（図示せず）
の対応する素子と共に第１のプリント回路基板41上に収
納し、第１電流−電圧変換器５の別の素子は第２の回路
基板43上に収納する。第２の電流−電圧変換器７用に回
路基板43と対応する第２の回路基板を設ける。この回路
の出力電流Iu（第３図参照）は抵抗R48により出力電圧
に変換され、この出力電圧を第１の対数変換器９に供給
する。
12、抵抗R35及び第２電流−電圧変換器７（図示せず）
の対応する素子と共に第１のプリント回路基板41上に収
納し、第１電流−電圧変換器５の別の素子は第２の回路
基板43上に収納する。第２の電流−電圧変換器７用に回
路基板43と対応する第２の回路基板を設ける。この回路
の出力電流Iu（第３図参照）は抵抗R48により出力電圧
に変換され、この出力電圧を第１の対数変換器９に供給
する。
この回路構成において、ノイズレベルは20MHzの帯域
幅において8mAになる。最大入力電流Ｉは800μＡになる
ので、全ダイナミックレンジは100dBになる。
幅において8mAになる。最大入力電流Ｉは800μＡになる
ので、全ダイナミックレンジは100dBになる。
対数増幅器９及び11の各々は、主要な素子が対数増幅
器によって構成される（例えば、アナログデバイス社か
ら市販されている商品名「AD 640」）既知の回路又はこ
れら増幅器２個をカスコード接続した回路で構成でき
る。
器によって構成される（例えば、アナログデバイス社か
ら市販されている商品名「AD 640」）既知の回路又はこ
れら増幅器２個をカスコード接続した回路で構成でき
る。
第５図は減算回路13に用いるのに好適な回路の構成原
理を示し、この回路構成により第１及び第２の入力部12
A及び12Bに存在する信号間の差のハイパブリックタンジ
ェントを決定するのに好適な減算回路を構成できる。こ
の回路は２個の同一のバイポーラトランジスタT1及びT2
を具え、これらバイポーラトランジスタを差動増幅器の
形態として接続する。トランジスタT1及びT2は同一の一
定の温度に接続する。各トランジスタのベース端子は測
定電圧V1及びV2の対数値にそれぞれ比例する電圧V1′及
びV2′が入力する。エミッタ端子は共に電流値I0の電流
源53に接続する。この回路の動作を以下に説明する。
理を示し、この回路構成により第１及び第２の入力部12
A及び12Bに存在する信号間の差のハイパブリックタンジ
ェントを決定するのに好適な減算回路を構成できる。こ
の回路は２個の同一のバイポーラトランジスタT1及びT2
を具え、これらバイポーラトランジスタを差動増幅器の
形態として接続する。トランジスタT1及びT2は同一の一
定の温度に接続する。各トランジスタのベース端子は測
定電圧V1及びV2の対数値にそれぞれ比例する電圧V1′及
びV2′が入力する。エミッタ端子は共に電流値I0の電流
源53に接続する。この回路の動作を以下に説明する。
一般的に、バイポーラトランジスタについては以下の
式が成立する。
式が成立する。
ここで、 Ic：コレクタ電流 is：エミッタ表面に比例するリーケージ電流 q:電荷素量 k:ボルッマン定数 T:絶対温度 VBE：ベースエミッタ間電圧 リーゲージ電流is及び絶対温度Ｔは両方のトランジスタ
T1及びT2について同一であり、また、 となるから、（６）式は以下のように表わすことができ
る。
T1及びT2について同一であり、また、 となるから、（６）式は以下のように表わすことができ
る。
ここで、添字１及び２はトランジスタT1及びT2を表わ
す。さらに、I0＝Ic1＋Ic2が成立するから、（７）式は
以下のように表わすことができる。
す。さらに、I0＝Ic1＋Ic2が成立するから、（７）式は
以下のように表わすことができる。
従って （８）式及び（３）式から、第５図に示す回路のコレ
クタ間の差電流Ic1−Ic2は測定すべき量ｘに比例するこ
とになる。
クタ間の差電流Ic1−Ic2は測定すべき量ｘに比例するこ
とになる。
第６図は第５図に示す原理を利用した減算回路の一例
の全体構成を示す。第６図において、差動増幅器の形態
として接続したトランジスタも符号T1及びT2で図示す
る。第１入力部12Aを対数変換器９の出力部に接続し、
第２入力部12Bを第２対数変換器11の出力部に接続す
る。トランジスタT1及びT2のコレクタ差電流は、符号I
c2及びIc3で示す作動増幅器を用いて出力電圧Ｕ（ｘ）
に変換され、この出力電圧は0Vと2Vとの間で変化すると
共に測定すべき物理量ｘに比例する。検出器１が第２図
に基いて説明したPSDの場合、トランジスタT1及びT2の
エミッタ電圧は測定信号I1及びI2の和従って電流Iphの
対数に比例する。このエミッタ電圧を作動増幅器Ic5に
より増幅し、減算回路13の第２出力部14′を介して第２
の出力電圧Ｕ（ｉ）として利用する。
の全体構成を示す。第６図において、差動増幅器の形態
として接続したトランジスタも符号T1及びT2で図示す
る。第１入力部12Aを対数変換器９の出力部に接続し、
第２入力部12Bを第２対数変換器11の出力部に接続す
る。トランジスタT1及びT2のコレクタ差電流は、符号I
c2及びIc3で示す作動増幅器を用いて出力電圧Ｕ（ｘ）
に変換され、この出力電圧は0Vと2Vとの間で変化すると
共に測定すべき物理量ｘに比例する。検出器１が第２図
に基いて説明したPSDの場合、トランジスタT1及びT2の
エミッタ電圧は測定信号I1及びI2の和従って電流Iphの
対数に比例する。このエミッタ電圧を作動増幅器Ic5に
より増幅し、減算回路13の第２出力部14′を介して第２
の出力電圧Ｕ（ｉ）として利用する。
上述した減算回路13の温度は、この減算回路に熱的に
接続した制御回路55により一定値（約50℃）に維持す
る。この制御回路55は温度センサとして作用するトラン
ジスタT3を有し、このトランジスタT3の出力信号を作動
増幅器Ic4により増幅する。この作動増幅器は加熱素子
として作用するトランジスタT4及びT5を制御する。制御
回路55は、減算回路と共に容器中に収納するのが好まし
い。第６図に示す実施例で用いた素子の値及び型式を以
下に示す。
接続した制御回路55により一定値（約50℃）に維持す
る。この制御回路55は温度センサとして作用するトラン
ジスタT3を有し、このトランジスタT3の出力信号を作動
増幅器Ic4により増幅する。この作動増幅器は加熱素子
として作用するトランジスタT4及びT5を制御する。制御
回路55は、減算回路と共に容器中に収納するのが好まし
い。第６図に示す実施例で用いた素子の値及び型式を以
下に示す。
第１図は本発明による測定装置の一例の構成を示すブロ
ック線図、 第２図は第１図に示す測定装置に用いるのに好適な検出
器の一例の構成を示す線図、 第３図は電流−電圧変換器の一例の構成を示す回路図、 第４図は第３図に示す原理を利用した電流−電圧変換器
の全体構成を示す回路図、 第５図は減算回路の一例の原理を示す回路図、 第６図は第５図に示した原理に基いて構成した減算回路
の全体構成を示す回路図である。 １……検出器 ３……処理回路 5,7……電流−電圧変換器 9,11……対数変換器 13……減算回路 12A,12B……入力部
ック線図、 第２図は第１図に示す測定装置に用いるのに好適な検出
器の一例の構成を示す線図、 第３図は電流−電圧変換器の一例の構成を示す回路図、 第４図は第３図に示す原理を利用した電流−電圧変換器
の全体構成を示す回路図、 第５図は減算回路の一例の原理を示す回路図、 第６図は第５図に示した原理に基いて構成した減算回路
の全体構成を示す回路図である。 １……検出器 ３……処理回路 5,7……電流−電圧変換器 9,11……対数変換器 13……減算回路 12A,12B……入力部
Claims (3)
- 【請求項１】測定すべき量ｘについてｘ＝（I1−I2）／
（I1＋I2）となる関係を有する２個の測定信号I1及びI2
を発生するように構成した検出器（１）と、測定信号I1
及びI2を値が測定すべき量ｘに依存する出力信号Ｕ
（ｘ）に変換する処理回路（３）とを具える測定装置に
おいて、 前記処理回路（３）が第１及び第２の対数変換器（9,1
1）を有し、その入力部を前記第１の測定信号I1及び第
２の測定信号I2にそれぞれ比例する第１及び第２の入力
信号を受信するように構成し、その出力部を、減算回路
（13）の第１及び第２の入力部（12A,12B）にそれぞれ
接続したことを特徴とする測定装置。 - 【請求項２】前記減算回路（13）を、第１及び第２の入
力部（12A,12B）に存在する信号間の差のハイパアブリ
ックタンジェントを決定するように構成したことを特徴
とする請求項１に記載の測定装置。 - 【請求項３】前記減算回路が、差動増幅器の形態となる
ように接続した第１及び第２のバイポーラトランジスタ
（T1,T2）を有し、そのベース端子を第１及び第２の入
力部（12A,12B）にそれぞれ接続し、これらトランジス
タを、その温度を一定に維持する制御回路（55）に熱的
に結合したことを特徴とする請求項２に記載の測定装
置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL8902422 | 1989-09-29 | ||
| NL8902422A NL8902422A (nl) | 1989-09-29 | 1989-09-29 | Meetinrichting. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03123816A JPH03123816A (ja) | 1991-05-27 |
| JP2928814B2 true JP2928814B2 (ja) | 1999-08-03 |
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ID=19855373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2255457A Expired - Fee Related JP2928814B2 (ja) | 1989-09-29 | 1990-09-27 | 測定装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
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| EP (1) | EP0420342B1 (ja) |
| JP (1) | JP2928814B2 (ja) |
| DE (1) | DE69007729T2 (ja) |
| NL (1) | NL8902422A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CH684805A5 (de) * | 1992-07-20 | 1994-12-30 | Balzers Hochvakuum | Verfahren zur Wandlung eines gemessenen Signals, Wandler zu dessen Ausführung sowie Messanordnung. |
| US5770961A (en) * | 1996-06-07 | 1998-06-23 | Essi Corporation | Universal acoustic power amplifier |
| US20070247639A1 (en) * | 2004-05-10 | 2007-10-25 | Koninklijke Philips Electronics, N.V. | Device and Method for Optical Precision Measurement |
| EP2461348A1 (en) | 2010-12-06 | 2012-06-06 | FEI Company | Detector system for use with transmission electron microscope spectroscopy |
| JP5744463B2 (ja) * | 2010-10-14 | 2015-07-08 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1426011A (en) * | 1973-01-10 | 1976-02-25 | Inst Poluprovodnikov | Photoresistive arrangements |
| JPS59158029A (ja) * | 1983-02-28 | 1984-09-07 | 松下電工株式会社 | 反射型光電スイツチ |
| US4743119A (en) * | 1985-08-22 | 1988-05-10 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Optical measuring apparatus |
| US4827120A (en) * | 1987-02-04 | 1989-05-02 | Honeywell Inc. | Radiation sensor whereby radiation is diffused through the material |
-
1989
- 1989-09-29 NL NL8902422A patent/NL8902422A/nl not_active Application Discontinuation
-
1990
- 1990-09-13 US US07/582,296 patent/US5136192A/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-09-25 DE DE69007729T patent/DE69007729T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-09-25 EP EP90202528A patent/EP0420342B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-09-27 JP JP2255457A patent/JP2928814B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0420342B1 (en) | 1994-03-30 |
| EP0420342A1 (en) | 1991-04-03 |
| DE69007729D1 (de) | 1994-05-05 |
| JPH03123816A (ja) | 1991-05-27 |
| DE69007729T2 (de) | 1994-10-27 |
| US5136192A (en) | 1992-08-04 |
| NL8902422A (nl) | 1991-04-16 |
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|---|---|---|---|
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