JP2957596B2 - Circuit element measuring device - Google Patents

Circuit element measuring device

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JP2957596B2
JP2957596B2 JP13105089A JP13105089A JP2957596B2 JP 2957596 B2 JP2957596 B2 JP 2957596B2 JP 13105089 A JP13105089 A JP 13105089A JP 13105089 A JP13105089 A JP 13105089A JP 2957596 B2 JP2957596 B2 JP 2957596B2
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  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明は回路素子測定装置に関し、特に広帯域にわた
って安定で精度の高い測定が可能であるものに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a circuit element measuring device, and more particularly to a device capable of performing stable and accurate measurement over a wide band.

[従来技術とその問題点] 回路素子の高精度測定を行う要求は近年増々高まって
いる。このような測定を行う装置として、横河ヒューレ
ット・パッカード(株)が市販する4274A、4275Aマルチ
フリケンシLCRメーターがあり、それ等は四端子対測定
を行っている。
[Prior Art and its Problems] In recent years, demands for high-precision measurement of circuit elements have been increasing. As an apparatus for performing such a measurement, there are 4274A and 4275A multi-frequency LCR meters marketed by Yokogawa Hewlett-Packard Co., Ltd., which perform four-terminal pair measurement.

第7図は、従来技術の四端子対測定を行う回路素子測
定装置の概略回路図である。
FIG. 7 is a schematic circuit diagram of a conventional circuit element measuring device for performing four-terminal pair measurement.

四端子対を構成する4本の線路、CL1、CL2、CL3、CL4
により被測定回路素子(以下DUTとも呼称する)Zxを測
定器を構成する信号源SS、電圧計VM、電流計AM、零検出
増幅器Aに接続する。
Four lines that make up a four-terminal pair, CL 1 , CL 2 , CL 3 , CL 4
The (also referred to as less DUT) under test circuit element signal source constituting the instrument a Z x SS, voltmeter VM, ammeter AM, connected to zero detection amplifier A.

被測定回路素子Zxを以下において素子Zxと呼称し、そ
のインピーダンス値をもZxで表わす。
The measured circuit element Z x is referred to as element Z x hereinafter, also represented by Z x the impedance value.

線路CL1、CL2、CL3、CL4はそれに限定するものではな
いが同軸ケーブルとするのが一般的であり、それらの外
被の素子Zx側端末g11、g21、g31、g41、は互いに接続さ
れ基準電位にある。線路CL1、CL2の中心導体の素子Zx
端末l11、l21は素子Zxの一方の端子に接続される。線路
CL3、CL4の中心導体の素子Zx側端末l31、l41、は素子Zx
の他方の端子に接続される。
The lines CL 1 , CL 2 , CL 3 , CL 4 are generally, but not limited to, coaxial cables, and their jacket elements Z x side terminals g 11 , g 21 , g 31 , g 41 are connected to each other and at the reference potential. Terminals l 11 and l 21 on the element Z x side of the center conductor of the lines CL 1 and CL 2 are connected to one terminal of the element Z x . line
Element Z x side terminals l 31 and l 41 of the center conductor of CL 3 and CL 4 are elements Z x
Is connected to the other terminal.

線路CL1、CL2、CL3、CL4の中心導体と外被の素子Zx
反対側(測定器)端末は、それぞれ端末l12、g12
l22、g22、l32、g32、l42、g42、である。
The central conductors of the lines CL 1 , CL 2 , CL 3 , CL 4 and the terminals (measuring devices) on the opposite side of the element Z x of the jacket are terminals l 12 , g 12 ,
l 22, g 22, l 32 , g 32, l 42, g 42, is.

端末l12、g12、間には信号源SSと信号源抵抗Rsの直列
回路が接続される。
Terminal l 12, g 12, between the series circuit of the signal source SS and the signal source resistance R s is connected.

端末l22、g22間には電圧計VMが接続される。A voltmeter VM is connected between the terminals l 22 and g 22 .

端末l32、g32はそれぞれ零検出増幅器Aの反転入力端
子と非反転入力端子に接続される。零検出増幅器Aの反
転入力端子と出力端子の間には帰還抵抗Rfが接続され
る。その出力は狭帯域増幅/位相補償増幅器NBA(以下N
BAとのみ呼称する)に導入され、最終的に電圧制御電流
源VCCの出力電流(複素電流)を制御する。NBAは入力信
号を複素検波し、検波出力を出力するが、前掲4274A、4
275Aに用いるものと同様である。端末l42、g42間には抵
抗RCと電流計及び電圧制御電流計VCCの直列回路が並列
接続される。なお電圧制御電流源VCC、抵抗RC、電流計A
Mをテブナン等価な電圧制御電圧源、抵抗、電圧計で置
き換えてもよい。
The terminals l 32 and g 32 are connected to the inverting input terminal and the non-inverting input terminal of the zero detection amplifier A, respectively. A feedback resistor Rf is connected between the inverting input terminal and the output terminal of the zero detection amplifier A. Its output is a narrow band amplification / phase compensation amplifier NBA (N
BA), and finally controls the output current (complex current) of the voltage-controlled current source VCC. The NBA performs complex detection on the input signal and outputs a detection output.
It is the same as that used for 275A. A series circuit of a resistor RC , an ammeter, and a voltage-controlled ammeter VCC is connected in parallel between the terminals l 42 and g 42 . In addition, voltage control current source VCC, resistance R C , ammeter A
M may be replaced with a Thevenin-equivalent voltage-controlled voltage source, resistance, or voltmeter.

第7図の回路では、端末l32、g32間電圧が実質的に
零、即ちl32を流れる電流が実質的に零となるように、
自動制御される。その結果、素子Zxに印加される電圧VX
が電圧計VMの指示として得られる。さらに素子Zxを流れ
る電流IXは電流計AMの指示として得られる。電圧計VM、
電流計AMは信号SSの出力を基準として複素電圧又は複素
電流を測定するから、ZXは複素値で下式に従って求めら
れる。
In the circuit of FIG. 7, the terminal l 32, g 32 between voltage substantially zero, i.e. so that the current flowing through the l 32 becomes substantially zero,
Automatically controlled. As a result, the voltage V X applied to the element Z x
Is obtained as an indication of the voltmeter VM. Further, the current IX flowing through the element Zx is obtained as an indication of the ammeter AM. Voltmeter VM,
Since ammeter AM measures the complex voltage or heterocyclic current output of the signal SS as a reference, Z X is determined according to the following formula in the complex value.

Zx=VX/IX 複素電圧、電流の測定法については周知であり、測定
器全体の動作とともに、例えば前掲4274A、4275Aに開示
されている。校正は、被測定素子を短絡、解放(さらに
既知の第3インピーダンスを用いることもある)で置換
えて周知の方法で行われる。
Z x = V X / I X complex voltage, are known for measurement of the current, along with meter overall operation, e.g. supra 4274A, are disclosed in 4275A. The calibration is performed by a known method by replacing the device under test with a short circuit and an open circuit (further, a known third impedance may be used).

以上詳述した回路素子測定装置は、低周波においては
非常に良好に動作するが、信号周波数が高くなるに従
い、以下に述べる問題点が明らかになってくる。まず前
提を述べ、問題点を次に述べる。
Although the circuit element measuring device described in detail above operates very well at low frequencies, the following problems become apparent as the signal frequency increases. The premise is described first, and the problems are described next.

まず、第8図を参照して、線路CL(特性インピーダン
スZ0、線路長l、伝搬定数γ)の伝達性は下式で与えら
れる。
First, referring to FIG. 8, the transmission of the line CL (characteristic impedance Z 0 , line length l, propagation constant γ) is given by the following equation.

端末l1、g1間の電圧をV1、端子l2、g2間の電圧をV2
し、受信端の終端インピーダンスをZ2とすると、 又端末l1、g1から線路CL側にみたインピーダンスはそ
れをZiとすると、 第7図の線路のCL2において、電圧計VMの指示電圧V12
は、上記V2の式からZ2=∞とおき、端子l11、g11間電圧
V11から、 V12=V11/coshγ となる。但し、l1、γは線路CL2の線路長と伝播定数
である。
Assuming that the voltage between the terminals l 1 and g 1 is V 1 , the voltage between the terminals l 2 and g 2 is V 2, and the terminating impedance of the receiving end is Z 2 , The impedance seen from the terminals l 1 and g 1 to the line CL side is Z i , In the line CL 2 of FIG. 7, the indicated voltage V 12 of the voltmeter VM
Is the voltage between terminals l 11 and g 11 by setting Z 2 = ∞ from the above equation of V 2
From the V 11, the V 12 = V 11 / coshγ 1 1. Here, l 1 and γ 1 are the line length and the propagation constant of the line CL 2 .

又、上記Zi相当 するインピーダンスZi1はCL2において、 Zi1=Z0coshγ 1/sinhγ となる。Further, the Z i corresponding to the impedance Z i1 in CL 2, the Z i1 = Z 0 coshγ 1 1 / sinhγ 1 1.

線路が無損失であればγは純虚数となり、又無損失
に近ければ、l1が管内波長の1/4のとき(線路は共振
し)V12は非常に大きくなり、又Zi1は0に近くなる。従
って、第7図の回路は不安定不正確になる。時にはZi1
が非常に小さくなり、素子Zxに電圧が印加されなくな
る。同様の考察により、線路CL3において線路長が、CL3
の管内波長の1/4になると、線路CL3に流れ込む電流は非
常に小さくなり、NBAを含む帰還回路のループゲインは
極端に小さくなる。従って第7図の回路の動作は不安定
となり、正確な測定が困難になる。
If the line is lossless, γ 1 is a pure imaginary number, and if it is close to lossless, when l 1 is 1/4 of the guide wavelength (the line resonates), V 12 becomes very large, and Z i1 becomes It approaches 0. Therefore, the circuit of FIG. 7 becomes unstable and inaccurate. Sometimes Z i1
Becomes very small, the voltage is not applied to the element Z x. According to the same consideration, the line length of the line CL 3 is CL 3
When will the tube quarter of the wavelength, the current flowing into the line CL 3 becomes very small, the loop gain of the feedback circuit including the NBA is extremely small. Therefore, the operation of the circuit shown in FIG. 7 becomes unstable, and accurate measurement becomes difficult.

そこで、特願昭63−167061に開示された従来技術で
は、この欠点を解消するために、四端子対測定を行う際
に被測定素子を測定する線路をその特性インピーダンス
で整合させることによって、広帯域にわたって安定な測
定を実現する方法が提案されている。
Therefore, in the prior art disclosed in Japanese Patent Application No. 63-167061, in order to eliminate this drawback, the line for measuring the element to be measured is matched with its characteristic impedance when performing four-terminal pair measurement, so There has been proposed a method for achieving stable measurement over a wide range.

しかしこの方法では、整合抵抗によって電圧測定回路
の入力インピーダンス及び電流測定回路の入力インピー
ダンスが低くなるので、被測定素子と測定線路の中心導
体間の接触抵抗との組合せによって測定精度が悪化し、
低周波域においては従来技術よりも精度が劣ってしま
う。
However, in this method, since the input impedance of the voltage measurement circuit and the input impedance of the current measurement circuit are reduced by the matching resistance, the measurement accuracy is deteriorated by the combination of the contact resistance between the element to be measured and the center conductor of the measurement line,
In the low frequency range, the accuracy is lower than that of the prior art.

この欠点を補うために前記特願昭63−167061の第3図
即ち第9図に示されるように、さらに電圧測定回路、電
流測定回路の整合用抵抗にそれぞれコンデンサを直列に
挿入している。このことにより、低周波域において電圧
測定回路、電流測定回路両入力端子のインピーダンスを
高くして、低周波域における測定精度を改善させてい
る。第10図は特願昭63−167061の第3図の電圧測定回路
を抜き出したものである。第10図の回路で例えば、線路
長2mの測定線路でR1=50Ω、C1=1500pFとしカットオフ
周波数を2MHzに設定することによって、電圧伝送特性の
リプルを±1dB以内に抑えることができる。
To compensate for this drawback, as shown in FIG. 3, that is, FIG. 9 of Japanese Patent Application No. 63-167061, capacitors are further inserted in series with the matching resistors of the voltage measuring circuit and the current measuring circuit, respectively. Thus, the impedance of both input terminals of the voltage measurement circuit and the current measurement circuit is increased in the low frequency range, and the measurement accuracy in the low frequency range is improved. FIG. 10 shows the voltage measurement circuit of FIG. 3 of Japanese Patent Application No. 63-167061. In the circuit of FIG. 10, for example, by setting R1 = 50Ω and C1 = 1500 pF on the measurement line having a line length of 2 m and setting the cutoff frequency to 2 MHz, the ripple of the voltage transmission characteristic can be suppressed within ± 1 dB.

前述の従来技術には、つぎの欠点がある。第11図、第
12図は第10図に上記の値を用いたときの電圧伝送特性
(a)、インピーダンスZ1の周波特性(a)である。第
11図に示される通り、電圧伝送特性のリプルは±1dB以
内である。しかし、第12図に示されるように電圧測定回
路のインピーダンスZ1は1MHzにおいて100Ωであり、素
子Zxの接触抵抗等の影響により測定精度が十分とれな
い。つまり、安定性を確保するためにはR1C1直列回路の
C1を大きくしなければならず、低い周波数で十分に高い
インピーダンスにならないので、整合しないで測定する
方式に比べ測定精度が悪くなる。また、同じことが電流
測定回路についてもいえる。
The aforementioned prior art has the following disadvantages. FIG. 11, FIG.
FIG. 12 shows the voltage transmission characteristics (a) and the frequency characteristics (a) of the impedance Z1 when the above values are used in FIG. No.
As shown in FIG. 11, the ripple of the voltage transmission characteristic is within ± 1 dB. However, the impedance Z1 of the voltage measuring circuit as shown in FIG. 12 is a 100Ω at 1 MHz, it can not be obtained sufficiently measurement accuracy due to the influence of the contact resistance of the element Z x. In other words, in order to ensure stability, the R 1 C 1
It is necessary to increase the C 1, does not become sufficiently high impedance at low frequencies, the measurement accuracy is degraded compared with a method to measure not consistent. The same can be said for the current measurement circuit.

[発明の目的] 本発明の目的は前記の欠点を解消し、高い周波数で安
定であり低い周波数においても精度劣化の少ないことを
特徴に持つ、回路素子測定装置を提供することである。
[Object of the Invention] An object of the present invention is to provide a circuit element measuring apparatus which solves the above-mentioned drawbacks and is characterized by being stable at a high frequency and having little accuracy deterioration even at a low frequency.

[発明の概要] 本発明の一実施例によれば、線路の整合インピーダン
スと直列に並列共振回路とスイッチの直列回路、あるい
は、直列共振回路とスイッチの並列回路が接続される。
スイッチは、共振回路の共振周波数と測定信号周波数の
大小関係により、その開閉状態(開放(OFF)あるいは
閉成(ON))を変える。
According to one embodiment of the present invention, a series circuit of a parallel resonance circuit and a switch or a parallel circuit of a series resonance circuit and a switch is connected in series with a matching impedance of a line.
The switch changes its open / closed state (open (OFF) or closed (ON)) depending on the magnitude relationship between the resonance frequency of the resonance circuit and the measurement signal frequency.

並列共振回路とスイッチの直列回路では高周波におい
てスイッチを開放し、低周波において閉成する。
In a series circuit of a parallel resonance circuit and a switch, the switch is opened at a high frequency and closed at a low frequency.

直列共振回路とスイッチの並列回路では、高周波にお
いてスイッチを閉成し、低周波によって開放する。
In a parallel circuit of a series resonance circuit and a switch, the switch is closed at a high frequency and opened at a low frequency.

簡略化回路では、並列共振回路を短絡し、直列共振回
路を開放することができる。
In the simplified circuit, the parallel resonance circuit can be short-circuited and the series resonance circuit can be opened.

種々の線路長に対応するため、複数の共振回路を順次
切り換えて用いることもできる。
In order to cope with various line lengths, a plurality of resonance circuits can be sequentially switched and used.

スイッチの使用により、低周波における精度劣化が防
止され、広帯域回路素子測定が可能となる。
The use of the switch prevents precision deterioration at low frequencies and enables measurement of wideband circuit elements.

[発明の実施例] 第1図に本発明の一実施例を示す。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.

SSは測定信号源でHC端子から測定信号を供給し、VMは
ベクトル電圧計でHp端子の電圧すなわちDUTZxにかかる
電圧を測定する、NBAを含むループによってLp、Lcの電
位を0にする。AMはベクトル電流計でDUTZxを流れる電
流を測定する。
SS supplies a measurement signal from the H C terminal measurement signal source, VM measures the voltage across the voltage or DUTZ x of H p pin vector voltmeter, L p by the loop including the NBA, the potential of L c Set to 0. AM measures the current flowing through DUTZ x with a vector ammeter.

R1、R2、R3、R4、Rs、Rp、は整合用抵抗で線路の特性
インピーダンスに等しくする。またカットオフ周波数ω
を適当な値(線路を整合しないで使用しても安定であ
るできるだけ高い周波数)に決め、 にする。ωより低いか等しい測定周波数ではスイッチ
SW1、SW3、は閉じスイッチSW2、SW4、は開き、ωより
高い測定周波数ではスイッチSW2、SW4は閉じスイッチSW
1、SW3は開く。十分低い周波数においてZ1、Z3はケーブ
ルの特性インピーダンスと等しく、Z2、Z4は非常に高い
インピーダンスである。L1とC1は並列共振回路を形成し
ており、L2とC2およびL4とC4は直列共振回路を形成して
いる。したがって、周波数がωに近づくとZ1は急速に
大きくなり、Z2、Z4は特性インピーダンスに近づく、測
定周波数がωになると、Z1は無限大になり、Z2、Z4は
特性インピーダンスと一致する。
R1, R2, R3, R4, R s, R p, is equal to the characteristic impedance of the line at the matching resistor. Also, the cutoff frequency ω
0 is set to an appropriate value (the highest possible frequency that is stable even if used without matching the line) To switch at measurement frequency lower than or equal to ω 0
SW1, SW3 are closed switches SW2, SW4 are open, and at measurement frequencies higher than ω 0 , switches SW2, SW4 are closed switches SW
1, SW3 opens. At a sufficiently low frequency, Z1 and Z3 are equal to the characteristic impedance of the cable, and Z2 and Z4 are very high impedances. L1 and C1 form a parallel resonance circuit, and L2 and C2 and L4 and C4 form a series resonance circuit. Therefore, when the frequency approaches ω 0 , Z 1 rapidly increases, and Z 2 and Z 4 approach the characteristic impedance. When the measurement frequency reaches ω 0 , Z 1 becomes infinite, and Z 2 and Z 4 match the characteristic impedance.

測定周波数がωより少し高くなると、スイッチSW
2、SW4は閉じ、スイッチSW1、SW3は開くが、もともと、
それぞれのLC共振回路が共振しているときに、スイッチ
SWを切り替えるので、Z1、Z2、Z4のインピーダンスが測
定周波数ωの前後でほとんど変化することはない。つ
まり、電圧計、電流計、信号源への各々の端子、Hp
Lc、Hcを見込んだインピーダンスは周波数に対してなめ
らかに変化する。したがって、電圧測定回路や電流測定
回路のゲインの、測定線路(およびHp LcとDUTとの接触
インピーダンス)に対する変化の割合(素子感度)が、
周波数の変化に対して滑らかであるので、あらかじめ校
正された(補正された)ときに比べて線路等が変化した
ときに測定値の周波数特性が飛び値をとることがない。
また、信号源への端子Hcと電圧計への端子Hpの並列回路
は定抵抗回路を形成しているので、DUTZx側から見込ん
だ測定信号源のインピーダンスは周波数によらず一定で
ある。
When the measurement frequency is slightly higher than ω 0 , the switch SW
2, SW4 is closed and switches SW1 and SW3 are open, but originally,
When each LC resonance circuit is resonating, switch
Since switching the SW, it is not that the impedance of Z1, Z2, Z4 is little change before and after the measurement frequency ω 0. That is, voltmeter, ammeter, each terminal to the signal source, Hp ,
The impedance that allows for L c and H c changes smoothly with frequency. Thus, the gain of the voltage measurement circuit and a current measuring circuit, the rate of change with respect to the measurement line (contact impedance with and H p L c and DUT) (element sensitivity),
Since the frequency characteristic is smooth with respect to the change in frequency, the frequency characteristic of the measured value does not take a jump value when the line or the like changes as compared with the case where the line has been calibrated (corrected) in advance.
Further, the parallel circuit of the terminals H p to the terminal H c and voltmeter to the signal source so forms a constant resistance circuit, the impedance of the expectation of the DUTZ x side measuring signal source is constant regardless of the frequency .

回路の安定性については、ωより高い周波数におい
て電圧計、電流計回路の入力部がケーブルの特性インピ
ーダンスで整合されるので、電圧測定、測定回路のゲイ
ンの周波数特性は平坦になる。また、Lp端子も整合され
ているのでNBAを含むループの振幅特性は周波数によら
ず一定に保たれ、ループの安定が保たれる。
Regarding the stability of the circuit, the input of the voltmeter and ammeter circuits is matched with the characteristic impedance of the cable at a frequency higher than ω 0 , so that the frequency characteristic of the gain of the voltage measurement and measurement circuit becomes flat. Further, since the Lp terminal is also matched, the amplitude characteristic of the loop including the NBA is kept constant irrespective of the frequency, and the stability of the loop is maintained.

そして、本発明では電圧計回路、電流計回路の入力イ
ンピーダンスが低周波領域において高くなるように工夫
しているので、低周波領域における測定精度の改善がな
されている。これはLC直列共振回路が共振周波数(すな
わちω)付近でインピーダンスが激しく変化すること
を利用している。
In the present invention, the input impedance of the voltmeter circuit and the ammeter circuit is devised so as to be high in the low frequency region, so that the measurement accuracy in the low frequency region is improved. This utilizes the fact that the impedance of the LC series resonance circuit changes drastically near the resonance frequency (that is, ω 0 ).

以上述べた通り、特願昭63−167061で提案されている
方式の安定性を確保しつつ、低い周波数においては電圧
計回路、電流回路の入力インピーダンスを高くすること
によって測定精度を改善した測定装置が実現できる。
As described above, a measurement device that improves the measurement accuracy by increasing the input impedance of the voltmeter circuit and current circuit at low frequencies while ensuring the stability of the method proposed in Japanese Patent Application No. 63-167061. Can be realized.

一例として先の発明での電圧計回路の特性と本発明で
のそれとを比較する。第2図は本発明の測定回路であ
る。測定ケーブルの特性インピーダンスが50Ωで長さが
2mのときには、ω0/2π=5MHzとしR2=50Ω、L2=6.8μ
H、C2=300pFとすればよい。第11図に(b)で示され
る通り、このときの電圧伝送特性のリプルは±1dB以内
であり、第10図の回路の特性(a)と大差ない、一方、
第12図に示されるようにZ2のインピーダンス特性(b)
は低周波においてZ1の特性(a)より約5倍高く改善さ
れていることがわかる。
As an example, the characteristics of the voltmeter circuit in the above invention and those in the present invention will be compared. FIG. 2 shows a measuring circuit of the present invention. The characteristic impedance of the measuring cable is 50Ω and the length is
At 2 m, ω 0 / 2π = 5 MHz, R2 = 50Ω, L2 = 6.8μ
H and C2 may be set to 300 pF. As shown by (b) in FIG. 11, the ripple of the voltage transmission characteristic at this time is within ± 1 dB, which is not much different from the characteristic (a) of the circuit of FIG.
As shown in Fig. 12, the impedance characteristic of Z2 (b)
It can be seen that is improved about 5 times higher than the characteristic (a) of Z1 at low frequency.

本発明の思想を生かして、種々の変形が考えられる。
以下にそれらのうちのいくつかを示す。
Various modifications are conceivable utilizing the concept of the present invention.
Below are some of them.

LC共振回路を省略する。 The LC resonance circuit is omitted.

整合回路Z1、Z2、Z3を第3図の(A)、(B)、
(C)のようにLC回路を省略したものとしても、安定
性、測定精度は悪化しない。これはLC回路のQ値を無限
大にした時と同等の特性が得られるからである。
The matching circuits Z1, Z2, and Z3 are shown in FIGS.
Even if the LC circuit is omitted as in (C), stability and measurement accuracy do not deteriorate. This is because characteristics equivalent to those obtained when the Q value of the LC circuit is made infinite are obtained.

それぞれのスイッチ抵抗を付加する。 Each switch resistance is added.

第4図の(A)、(B)に示すようにそれぞれのスイ
ッチに抵抗を付加すると、スイッチを切り替えたときの
整合インピーダンスの変化を小さく抑えることができ
る。これによってスイッチの切り替え周波数を厳密にω
に合わせる必要性がなくなる。SW1,SW3に並列に接続
する抵抗は整合抵抗の倍数にSW2、SW4に直列に接続する
抵抗は整合抵抗の数分の1に選べばよい。
When a resistor is added to each switch as shown in FIGS. 4A and 4B, a change in matching impedance when the switch is switched can be reduced. This allows the switching frequency of the switch to be exactly ω
There is no need to set it to zero . The resistance connected in parallel to SW1 and SW3 should be a multiple of the matching resistance, and the resistance connected in series to SW2 and SW4 should be selected to be a fraction of the matching resistance.

数種の線路に対応するために、多数のLC共振回路を
スイッチで切り替える。
A large number of LC resonance circuits are switched by switches to handle several types of lines.

測定線路長を数種類に対応させるために、第5図のよ
うに、それぞれのケーブル長に最適な共振周波数をもつ
LC共振回路を用意しておきスイッチで切り替える。SWn1
〜SWnmのうち一つだけを閉じ、対応するスイッチSW1l〜
SW1mのうちの一つだけを開くことによって第1図の基本
構成例のωの値を切り替えることができる。
In order to make the measurement line length correspond to several types, as shown in Fig. 5, each cable length has an optimum resonance frequency.
Prepare an LC resonance circuit and switch with a switch. SWn1
~ Only one of SWnm is closed and the corresponding switch SW1l ~
The value of omega 0 of the basic configuration example of FIG. 1 by opening the only one of the SW1m can be switched.

共振周波数ωの正確な値を測定によって求め、そ
の周波数で切り替える。
An accurate value of the resonance frequency ω 0 is obtained by measurement, and switching is performed at that frequency.

LC共振回路はLやCのばらつきによってωの機体差
が生じる。そこで、製造した各機種のωの正確な値を
測定し、その周波数でスイッチを切り替えることによっ
て、整合インピーダンスがスイッチの切り替えによって
変化する量を最小にすることができる。この目的のため
に電圧計回路と電流計回路のスイッチの切り替え周波数
をあえて同じにしない方法も考えられる。
In the LC resonance circuit, there is a body difference of ω 0 due to variations in L and C. Therefore, by measuring an accurate value of ω 0 of each manufactured model and switching the switch at that frequency, the amount of change in the matching impedance due to the switching can be minimized. For this purpose, a method is conceivable in which the switching frequencies of the switches of the voltmeter circuit and the ammeter circuit are not intentionally made the same.

ωを測定するには種々の方法があるが、測定器外部
に適当な回路を付加して各スイッチをON、OFFしながら
周波数を変えて電圧、電流を測定し、ON、OFFによる測
定値の変化が最も小さい周波数としてω求めるのも一
つの方法である。
Although the measure of omega 0 There are various ways, voltage, current measures each switch by adding a suitable circuit to the instrument outside ON, by changing the frequency while OFF, ON, measurement by OFF Is one of the methods for obtaining ω 0 as the frequency at which the change in.

信号源Hc回路の簡略化 Hc回路は測定精度に直接関係しないので整合回路を簡
略化することも考えられる。
Source simplification H c circuit of the H c circuits is also conceivable to simplify the matching circuitry does not directly related to the measurement accuracy.

Lp回路に周波数特性を持たせる Lp回路は測定精度に直接関係なく、また簡略化した回
路でもNBAを含むループの安定性をそれほど損なうこと
がないので、第1図に示す通りLC共振回路を省略した
が、Hc回路と同等の並列共振回路を用いることによりLc
回路と定抵抗回路を形成すればループの安定度がより増
す。また、第1図のZfを抵抗ではなくて周波数特性を持
つ1端子対回路で置き換えるとループの振幅周波数特性
を補正することができる。
The Lp circuit has a frequency characteristic. The Lp circuit is not directly related to the measurement accuracy, and the simplified circuit does not significantly impair the stability of the loop including the NBA. Although not, L c by using a parallel resonance circuit equivalent to the H c circuit
Forming a circuit and a constant resistance circuit further increases the stability of the loop. Also, if Zf in FIG. 1 is replaced with a one-port pair circuit having frequency characteristics instead of resistance, the amplitude frequency characteristics of the loop can be corrected.

例えば第1図のLp回路を第6図のように置き換えると
安定度が増し、かつループの振幅周波数特性が平坦な装
置が得られる。スイッチSW3とSW3fは連動して切り替え
られる。またRp/R3=R3f、L3C3=L3fC3fである。
For example, when the Lp circuit of FIG. 1 is replaced as shown in FIG. 6, a device having increased stability and a flat amplitude-frequency characteristic of the loop can be obtained. Switches SW3 and SW 3f are switched in conjunction with each other. Further, R p / R3 = R 3f and L3C3 = L 3f C 3f .

Hp整合回路のZ2に並列にCR直列回路を挿入する 電圧測定回路は前述した通りフラットな周波数が低く
SW2が開いているときは、高い周波数でゲインが非常に
大きくなる。このため測定信号に高周波の雑音が含まれ
ていることが電圧計VM端子で強調され、電圧測定を妨げ
る場合がある。これを回避するためにZ2に並列に比較的
小さなCと比較的大きなRの直列回路を挿入することに
より、ωより低い周波数で測定しているときにVMの端
子で高周波成分が強調されるのを防ぐ。
Voltage measuring circuit for inserting a CR series circuit in parallel with the Z2 of H p matching circuit low as flat frequency described above
When SW2 is open, the gain becomes very large at high frequencies. For this reason, the fact that the measurement signal contains high-frequency noise is emphasized at the voltmeter VM terminal, which may hinder voltage measurement. By inserting a serial circuit of a relatively small C a relatively large R in parallel Z2 To avoid this, the high frequency component is emphasized by the VM terminal when measuring at frequencies below omega 0 To prevent

また、各LC共振周波数を必ずしも等しくする必要はな
い。
Further, it is not necessary to make the LC resonance frequencies equal.

[発明の効果] 本発明の実施により、つぎの効果が得られる。高周波
において整合終端を実現できるので、測定線路長による
測定回路の不安定さが防止される。また、低周波におい
ては、スイッチにより整合回路が取り除かれるので、回
路インピーダンスが上昇し、測定電流に起因する接触抵
抗等による誤差が低減される。
[Effects of the Invention] The following effects can be obtained by implementing the present invention. Since the matching termination can be realized at a high frequency, the instability of the measurement circuit due to the measurement line length is prevented. Also, at low frequencies, the matching circuit is removed by the switch, so that the circuit impedance increases and errors due to contact resistance and the like due to the measurement current are reduced.

また、スイッチは並列共振回路と直列に、あるいは直
列共振回路と並列にされ、それら随伴する回路の共振周
波数近傍にて切り換えを行うようにして、スイッチ切り
換えの影響を少なくした。
Further, the switch is arranged in series with the parallel resonance circuit or in parallel with the series resonance circuit, and performs switching near the resonance frequency of the accompanying circuit, thereby reducing the influence of switch switching.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は、本発明の一実施例の回路素子測定装置の概略
回路図、第2図は第1図の実施例の電圧測定回路部分の
概略回路図、第3図は、整合回路の簡略化したものを示
す回路図、第4図はスイッチの影響を軽減するため抵抗
を付加したスイッチ回路図、第5図は、種々の線路に対
応できるように、多数の整合回路を備えた整合回路の概
略図、第6図は零検出回路に共振回路を導入した一実施
例の回路図、第7図は従来例の回路素子測定装置の概略
図、第8図は第7図の電圧測定部分を取り出した概略回
路図、第9図は従来技術の別の実施例の概略回路図、第
10図は第9図の電圧測定部分の概略回路図、第11図は第
2図と、第10図の回路の電圧伝送特性を示すグラフ、第
12図は第2図と第10図における整合回路のインピーダン
スの周波数特性を示すグラフである。 DUT:被測定回路素子 Hc、Hp、Lp、Lc:測定信号源、電圧計、零検出回路、電
流計への接続線路 CL1、CL2、CL3、CL4のDUT側端末 SS:信号源 VM:(複素)電圧計 NBA:狭帯域増幅/位相補償増幅器 VCC:電圧抑制電流源 AM:(複素)電流計 A:零検出増幅器
FIG. 1 is a schematic circuit diagram of a circuit element measuring device according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic circuit diagram of a voltage measuring circuit portion of the embodiment of FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a switch circuit diagram in which a resistor is added to reduce the influence of the switch, and FIG. 5 is a matching circuit provided with a large number of matching circuits so as to correspond to various lines. , FIG. 6 is a circuit diagram of an embodiment in which a resonance circuit is introduced into a zero detection circuit, FIG. 7 is a schematic diagram of a conventional circuit element measuring device, and FIG. 8 is a voltage measuring portion of FIG. FIG. 9 is a schematic circuit diagram of another embodiment of the prior art, and FIG.
FIG. 10 is a schematic circuit diagram of the voltage measuring part of FIG. 9, FIG. 11 is a graph showing the voltage transmission characteristics of the circuit of FIG. 2 and FIG.
FIG. 12 is a graph showing the frequency characteristic of the impedance of the matching circuit in FIGS. 2 and 10. DUT: measured circuit elements H c, H p, L p , L c: measuring signal source, a voltmeter, a zero detection circuit, DUT terminal connection to the ammeter lines CL 1, CL 2, CL 3 , CL 4 SS: Signal source VM: (Complex) voltmeter NBA: Narrow band amplification / phase compensation amplifier VCC: Voltage suppression current source AM: (Complex) ammeter A: Zero detection amplifier

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】被測定素子の一方の端子に所望の測定周波
数を有する測定電圧を印加するために、該一方の端子と
信号源を結ぶ第1の線路と、前記測定電圧を測定するた
め前記一方の端子と電圧計とを接続するための第2の線
路と、前記被測定素子の他方の端子の電圧を検出するた
めに該他方の端子と零検出増幅器とを結ぶ第3の線路
と、前記零検出増幅器の出力に応じて前記被測定素子を
流れる電流を吸引して前記他方の端子の電圧を零にする
ための電圧制御電流源を前記他方の端子に接続するため
の第4の線路とを有する回路素子測定装置であって、 前記各線路のそれぞれを前記被測定素子が接続されると
は反対側でリレーにより接続された整合回路により整合
終端するとともに前記測定周波数が所定の値以下の低周
波では前記整合回路を前記リレーの開閉により取り除く
ことを特徴とする四端子対測定を行なうための回路素子
測定装置。
A first line connecting the one terminal to a signal source for applying a measurement voltage having a desired measurement frequency to one terminal of the device under test; and a first line for measuring the measurement voltage. A second line for connecting one terminal to the voltmeter, a third line connecting the other terminal to the zero detection amplifier for detecting the voltage of the other terminal of the device under test, A fourth line for connecting to the other terminal a voltage-controlled current source for drawing a current flowing through the device under test in response to the output of the zero detection amplifier to make the voltage of the other terminal zero; A circuit element measuring device comprising: a matching circuit that terminates each of the lines by a matching circuit connected by a relay on a side opposite to the side where the device under test is connected, and the measurement frequency is equal to or less than a predetermined value. At low frequencies, the matching circuit A circuit element measuring device for performing four-terminal pair measurement, wherein the circuit element is removed by opening and closing the relay.
【請求項2】前記整合回路は該整合回路が接続される前
記線路の特性インピーダンスであることを特徴とする請
求項(1)に記載の回路素子測定装置。
2. The circuit element measuring device according to claim 1, wherein the matching circuit is a characteristic impedance of the line to which the matching circuit is connected.
【請求項3】前記第1、第3の線路を終端するそれぞれ
の前記整合回路の少なくとも一方が、該一方の整合回路
が接続される前記線路の特性インピーダンスと並列共振
回路の直列接続であることを特徴とする請求項(1)に
記載の回路素子測定装置。
3. At least one of the matching circuits terminating the first and third lines is a series connection of a characteristic impedance of the line to which the one matching circuit is connected and a parallel resonance circuit. The circuit element measuring device according to claim 1, wherein:
【請求項4】前記第2、第4の線路を終端するそれぞれ
の前記整合回路に接続されるそれぞれの前記リレーの少
なくとも一方に直列共振回路が並列接続されていること
を特徴とする請求項(1)または請求項(2)に記載の
回路素子測定装置。
4. A series resonance circuit is connected in parallel to at least one of the relays connected to the matching circuits terminating the second and fourth lines, respectively. The circuit element measuring device according to (1) or (2).
【請求項5】前記並列共振回路の共振周波数が前記所定
の値をとることを特徴とする請求項(3)に記載の回路
素子測定装置。
5. The circuit element measuring device according to claim 3, wherein the resonance frequency of the parallel resonance circuit has the predetermined value.
【請求項6】前記直列共振回路の共振周波数が前記所定
の値をとることを特徴とする請求項(4)に記載の回路
素子測定装置。
6. The circuit element measuring device according to claim 4, wherein the resonance frequency of the series resonance circuit has the predetermined value.
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