JP3105446B2 - 反転増幅回路のテスト回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、同一抵抗値に設定
された増幅器の入力抵抗と帰還抵抗とをスイッチの切り
替えによって交互に入れ替えて各抵抗の相対誤差を相殺
する反転増幅回路のテスト回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は従来の反転増幅回路のテスト回路
を示すブロック図である。この反転増幅回路３は、電子
式積算電力量計に用いられる１チップＬＳＩ１の内部に
集積されている。この１チップＬＳＩ１は、入力電圧お
よび入力電流から使用電力量を算出して出力する。

【０００３】つまり、ＬＳＩ１の内部に入力された入力
電圧信号＋Ｅｖはパルス幅変調（ＰＷＭ）部２に与えら
れる。この入力電圧信号＋Ｅｖは増幅率が−１倍の反転
増幅回路３にも入力され、極性が反転されて電圧信号−
Ｅｖとされる。この電圧信号−Ｅｖもパルス幅変調部２
に入力される。パルス幅変調部２は、上記正負の各電圧
信号に基づき、これら各電圧信号の電圧値に比例したパ
ルス幅のパルス幅変調信号を生成する。このパルス幅変
調信号は次段の乗算スイッチ（乗算器）４に与えられ
る。

【０００４】また、ＬＳＩ１の内部に入力された電流信
号Ｅｉもこの乗算スイッチ４に与えられる。従って、乗
算スイッチ４には使用電圧に対応したパルス幅変調信号
および使用電流に対応した電流信号Ｅｉが入力される。
乗算スイッチ４は、入力したパルス幅変調信号に電流信
号Ｅｉを重畳した電力信号を生成する。この電力信号は
電圧／周波数変換器（Ｖ／Ｆコンバータ）５に与えられ
る。この電圧／周波数変換器５は入力した電力信号を周
波数信号に変換し、ＬＳＩ１の外部へ出力する。

【０００５】このような構成のＬＳＩ１において使用電
力量を正確に計測するためには、パルス幅変調部２が、
電圧信号Ｅｖの電圧値に対応するパルス幅の信号を正確
に出力する必要がある。そのためには反転増幅回路３
は、電圧信号＋Ｅｖを正確に−１倍した電圧信号−Ｅｖ
をパルス幅変調部２に与えなくてはならない。

【０００６】反転増幅回路３の増幅率は反転増幅器の入
力抵抗と帰還抵抗との比に比例する。このため、増幅率
を−１倍に設定するには、これら入力抵抗および帰還抵
抗の各抵抗値を等しく設定する必要がある。しかし、反
転増幅回路３の入力抵抗および帰還抵抗を同一の抵抗値
に設計して集積しても、実際に形成される各抵抗の値に
は相対誤差が生じる。従って、反転増幅回路３の増幅率
を正確に−１倍に設定することは容易ではない。このた
め、反転増幅回路３の入力抵抗と帰還抵抗とを一定時間
間隔で入れ替えることにより、各抵抗値の差を見かけ上
なくすことが従来行われている。つまり、このような構
成をとることにより、反転増幅回路３の時間平均の増幅
率は−１になり、その結果各抵抗値の相対誤差が見かけ
上相殺される。

【０００７】図４はこのような反転増幅回路３の内部構
成を示す回路図である。抵抗値が同一に設定されている
抵抗Ｒ１，Ｒ２の各一端は増幅器６の反転入力端子に共
通接続されている。また、各スイッチＳＷ１，ＳＷ２
は、コモン端子ｃが接点ａ側または接点ｂ側に連動して
切り替えられる構成となっている。スイッチＳＷ１が接
点ａ側または接点ｂ側に切り替えられることにより、抵
抗Ｒ１の他端は増幅器６の信号出力端子または信号入力
端子のいずれか一方に切り替え接続される。また、スイ
ッチＳＷ２が接点ａ側または接点ｂ側に切り替えられる
ことにより、抵抗Ｒ２の他端は増幅器６の信号入力端子
または信号出力端子のいずれか一方に切り替え接続され
る。

【０００８】つまり、各スイッチＳＷ１，ＳＷ２の切替
制御により、各スイッチＳＷ１，ＳＷ２の切替接続状態
は、抵抗Ｒ２が増幅器６の入力抵抗を構成しかつ抵抗Ｒ
１が増幅器６の帰還抵抗を構成する第１の接続状態、ま
たは抵抗Ｒ１が増幅器６の入力抵抗を構成しかつ抵抗Ｒ
２が増幅器６の帰還抵抗を構成する第２の接続状態のい
ずれか一方となる。従って、各スイッチＳＷ１，ＳＷ２
の切替接続状態がこの第１の接続状態または第２の接続
状態に一定時間間隔で切り替えられることにより、増幅
器６の入力抵抗と帰還抵抗とは一定時間間隔で抵抗Ｒ１
と抵抗Ｒ２とに交互に切り替えれられる。よって、増幅
器６の増幅率は一定時間間隔で−（Ｒ１／Ｒ２）倍また
は−（Ｒ２／Ｒ１）倍に交互に切り替わる。この結果、
増幅器６の増幅率は時間平均すると−１倍となり、各抵
抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値の相対誤差が見掛け上相殺され
る。

【０００９】電子式積算電力量計に用いられる１チップ
ＬＳＩ１は上記のように構成されており、反転増幅回路
３がこの１チップＬＳＩ１内に構成されているため、反
転増幅回路３のテストはＬＳＩ１を１つのユニットとし
て従来次のように行われている。

【００１０】つまり、図３に示すように、試験用電圧発
生源７および試験用電流発生源８から１チップＬＳＩ１
に基準電圧Ｅｖおよび基準電流Ｅｉが供給され、これら
基準電圧Ｅｖおよび基準電流Ｅｉによる基準電力量が上
記のように計測される。この基準電力量は前述のように
電圧／周波数変換器５から周波数信号として出力され、
周波数計測部９に入力される。周波数計測部５は周波数
カウンタとマイクロコンピュータとからなり、入力信号
の周波数を計測する。

【００１１】反転増幅回路３を構成する各スイッチＳＷ
１，ＳＷ２の接続状態は、前述のように第１の接続状態
と第２の接続状態とに一定時間間隔で切り替えられるた
め、各抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値に相対誤差がある場合に
は、反転増幅回路３の増幅率は一定時間間隔で変化す
る。従って、パルス幅変調部２に与えられる電圧−Ｅｖ
が一定時間間隔で変化し、ＬＳＩ１から出力される周波
数信号も一定時間間隔で異なる。このため、基準電圧Ｅ
ｖおよび基準電流Ｅｉによる基準電力量に対応してＬＳ
Ｉ１から出力されるべき基準周波数と、実際に計測され
る測定周波数とを比較することにより、各抵抗Ｒ１，Ｒ
２の抵抗値に相対誤差があるか否かを調べることが出来
る。

【００１２】つまり、各スイッチＳＷ１，ＳＷ２の第１
の接続状態時に周波数計測部９によって計測される測定
周波数と、第２の接続状態時に計測される測定周波数と
の間に差異が生じる場合には、各抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗
値の間に相対誤差があるものと判断することが出来る。
しかも、これら測定周波数の相違により、各スイッチＳ
Ｗ１，ＳＷ２の切替え動作が正常に行われていることが
確認でき、さらに、増幅器６そのものも正常に動作して
いるものと判定することが出来る。すなわち、ＬＳＩ１
に基準電圧Ｅｖ，基準電流Ｅｉを入力し、ＬＳＩ１から
出力される周波数信号を計測することにより、ＬＳＩ１
の内部に構成された反転増幅回路３の動作をテストする
ことが出来る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】このような上記従来技
術による反転増幅回路３のテストにおいては、反転増幅
回路３といったＬＳＩ１のアナログ素子ブロックの動作
確認には、アナログ的な動作確認が必要であると考えら
れていた。このため、ＬＳＩ１に供給するアナログ基準
電圧Ｅｖおよび基準電流Ｅｉを正確に発生させるため、
従来、高精度な電圧発生源７および電流発生源８が必要
とされた。また、ＬＳＩ１から出力されるアナログ周波
数信号を正確に計測するため、周波数計測部９といった
測定機器にも高精度なものが要求された。さらに、これ
ら外部周辺機器を安定に動作させるため、これら機器に
安定した電源を供給することができる安定化電源が必要
とされた。

【００１４】また、ＬＳＩ１によって使用電力量を正確
に計測するには、反転増幅回路３の短時間平均の増幅率
を−１に近付ける必要があり、そのためには各スイッチ
ＳＷ１，ＳＷ２の接続切り替えを高速に行わなければな
らない。従って、ＬＳＩ１のアナログ素子ブロックのア
ナログ動作確認試験を高精度に行うには、これら各スイ
ッチＳＷ１，ＳＷ２を高速に切り替え接続して試験しな
ければならい。このため、各スイッチＳＷ１，ＳＷ２の
高速切り替え接続時に大きなスイッチングノイズが発生
し、この結果、測定周波数等をはじめとする各アナログ
信号に多量のスイッチングノイズが重畳する。よって、
上記従来技術による反転増幅回路３のテスト回路によっ
ては、測定結果にばらつきがあった。

【００１５】また、上述したばらつきを吸収するには周
波数計測に秒単位の時間を要し、反転増幅回路３の部分
にかかるテスト時間は、ＬＳＩ１の全テスト時間におい
て非常に大きな割合を占めていた。つまり、上記従来技
術による反転増幅回路３のテストでは時間が長くかか
り、短時間にテスト出来なかった。

【００１６】また、上記従来の反転増幅回路３のテスト
回路において、各スイッチＳＷ１，ＳＷ２の切り替え動
作が正常に行われ、各抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値が全く同
一であった場合には、周波数計測部９で計測される周波
数に時間的に差異がなくなってしまう。一方、スイッチ
ＳＷ１，ＳＷ２が端子ａ側または端子ｂ側のどちらか一
方に接続されたままの異常な状態となった場合にも、周
波数計測部９で計測される周波数に時間的差異がなくな
ってしまう。このため、上記従来技術による反転増幅回
路３のテスト回路では、周波数計測部９で計測される周
波数に時間的差異がなくなってしまった場合には、各ス
イッチＳＷ１，ＳＷ２の切り替え動作の正常，異常を判
定することが困難となる。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解決するためになされたもので、各一端が増幅器の反
転入力端子に共通接続された同一抵抗値に設定された第
１の抵抗および第２の抵抗と、第１の抵抗の他端を増幅
器の信号入力端子または信号出力端子のいずれか一方に
切り替えて接続する第１のスイッチと、第２の抵抗の他
端を信号出力端子または信号入力端子のいずれか一方に
切り替えて接続する第２のスイッチとを備え、信号入力
端子に入力された信号を反転増幅して信号出力端子に出
力する反転増幅回路をテストする反転増幅回路のテスト
回路において、上記第１のスイッチまたは第２のスイッ
チのコモン端子に現れる電圧を論理電圧に変換して出力
する論理レベル変換手段と、信号入力端子に所定パター
ンの論理電圧を与える入力電圧供給手段と、上記第１の
スイッチおよび第２のスイッチの各切替接続状態を、上
記第１の抵抗が入力抵抗を構成しかつ上記第２の抵抗が
帰還抵抗を構成する第１の接続状態または上記第２の抵
抗が入力抵抗を構成しかつ上記第１の抵抗が帰還抵抗を
構成する第２の接続状態のいずれかに切替制御するスイ
ッチ制御手段と、信号入力端子に与えられた上記論理電
圧の伝達がこのスイッチ制御手段によって切り替えられ
て、コモン端子に現れるべき電圧が確かに得られている
か否かを、論理レベル変換手段から出力される論理電圧
に基づいて判定する判定手段とを備え、反転増幅回路の
テスト回路を構成したものである。

【００１８】また、上記論理レベル変換手段を反転増幅
回路と同じＬＳＩチップ内に集積したことを特徴とする
ものである。

【００１９】このような反転増幅回路のテスト回路にお
いては、入力電圧供給手段によって所定パターンの論理
電圧が反転増幅回路に与えられ、スイッチ制御手段によ
って第１および第２の各スイッチが第１の接続状態と第
２の接続状態とに一定時間間隔で交互に切り替えられる
ことにより、第１または第２のスイッチのコモン端子に
現れる電圧は、反転増幅回路に与えられた論理電圧およ
び各スイッチの切替接続状態に応じて変化する。従っ
て、このコモン端子に現れる電圧が論理レベル変換手段
によって論理電圧として取り出され、取り出されたこの
論理電圧が反転増幅回路に与えられた論理電圧および各
スイッチの切替接続状態に相応するものか否かが判定手
段において判定されることにより、第１および第２の各
スイッチの動作確認が行える。

【００２０】すなわち、論理レベル変換手段から取り出
された論理電圧が、反転増幅回路に与えられた論理電圧
および各スイッチの切替接続状態に相応していない場合
には、第１または第２のスイッチに動作異常があるもの
と判定される。また、論理レベル変換手段から取り出さ
れた論理電圧が、反転増幅回路に与えられた論理電圧お
よび各スイッチの切替接続状態に相応している場合に
は、第１および第２のスイッチは正常に動作しているも
のと判定される。

【００２１】また、入力電圧供給手段によって反転増幅
回路に与えられる論理電圧、および論理レベル変換手段
から取り出される論理電圧は全てデジタル信号である。
このため、アナログ信号を用いる従来のテスト回路に比
較し、第１および第２の各スイッチの高速切替接続によ
って生じるスイッチングノイズの影響を受け難くなる。

【００２２】また、第１および第２の各スイッチの動作
確認は、反転増幅回路に与えられた論理電圧および各ス
イッチの切替接続状態に相応して得られるべき論理電圧
が、論理電圧変換手段から取り出された論理電圧とデジ
タル的に単に比較されて行われ、従来の時間を要する周
波数計測は不要となる。

【００２３】また、論理レベル変換手段から取り出され
る論理電圧は、各抵抗の抵抗値の相対誤差の有無に影響
を受けない。従って、各抵抗の抵抗値の相対誤差に応じ
て検出される測定周波数の相違に基づくことなく、反転
増幅回路はテストされる。

【００２４】

【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施形態による
反転増幅回路のテスト回路を、前述した電子式積算電力
量計用ＬＳＩ内部に構成された反転増幅回路３のテスト
に適用した場合について説明する。

【００２５】図１は、本実施の形態による反転増幅回路
３のテスト回路１１を示す回路図である。このテスト回
路１１は、スイッチ制御手段１２，入力電圧供給手段１
３，判定手段１４およびインバータ１５によって構成さ
れている。スイッチ制御手段１２，入力電圧供給手段１
３および判定手段１４は、プログラムによって動作する
マイクロコンピュータの処理制御によって構成される。
また、論理演算素子であるインバータ１５は、反転増幅
回路３と共に電子式積算電力量計用ＬＳＩの内部に形成
されており、図示しないＤＣ電源から＋５［Ｖ］および
０［Ｖ］の電源電圧が与えられている。

【００２６】反転増幅回路３は、前述のように、抵抗値
が同一に設定されているべき第１の抵抗Ｒ１および第２
の抵抗Ｒ２の各一端が増幅器６の反転入力端子（−）に
共通接続されている。増幅器６の非反転入力端子（＋）
は接地されている。図示しない電源からこの増幅器６に
は＋５［Ｖ］および−５［Ｖ］の電源電圧が供給されて
いる。第１のスイッチＳＷ１および第２のスイッチＳＷ
２は、コモン端子ｃが接点ａ側または接点ｂ側に切り替
えられる構成となっている。これら各スイッチＳＷ１，
ＳＷ２の接続切り替えは、スイッチ制御手段１２から出
力されるスイッチ制御信号Ｃs によって連動して行われ
る。このスイッチ制御信号Ｃs は一定時間間隔で−５
［Ｖ］と＋５［Ｖ］とに交互に変化する。

【００２７】スイッチ制御信号Ｃs が−５［Ｖ］である
場合には、スイッチＳＷ１，ＳＷ２の各コモン端子ｃは
それぞれ接点ａ側に連動して切り替え接続される。従っ
て、スイッチＳＷ１，ＳＷ２のこの第１の接続状態にお
いては、抵抗Ｒ１の他端は増幅器６の信号出力端子Ｔvo
に切り替え接続されており、抵抗Ｒ２の他端は増幅器６
の信号入力端子Ｔviに切り替え接続されている。よっ
て、第１の接続状態においては、抵抗Ｒ１は増幅器６の
帰還抵抗を構成し、抵抗Ｒ２は増幅器６の入力抵抗を構
成している。

【００２８】また、スイッチ制御信号Ｃs が＋５［Ｖ］
になると、スイッチＳＷ１，ＳＷ２の各コモン端子ｃは
それぞれ接点ｂ側に連動して切り替え接続される。従っ
て、スイッチＳＷ１，ＳＷ２のこの第２の接続状態にお
いては、抵抗Ｒ１の他端は増幅器６の信号入力端子Ｔvi
に切り替え接続されており、抵抗Ｒ２の他端は増幅器６
の信号出力端子Ｔvoに切り替え接続されている。よっ
て、第２の接続状態においては、抵抗Ｒ１は増幅器６の
入力抵抗を構成し、抵抗Ｒ２は増幅器６の帰還抵抗を構
成している。

【００２９】各スイッチＳＷ１，ＳＷ２の切替接続状態
がスイッチ制御手段１２によって上記の第１の接続状態
と第２の接続状態とに一定時間間隔で切り替えられるこ
とにより、増幅器６の増幅率は一定時間間隔で−（Ｒ１
／Ｒ２）倍と−（Ｒ２／Ｒ１）倍とに交互に切り替わ
る。この結果、増幅器６の増幅率は時間平均すると−１
倍となり、各抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値の相対誤差が見か
け上相殺される。

【００３０】入力電圧供給手段１３はこのような反転増
幅回路３に信号入力端子Ｔviから所定パターンの論理電
圧を与える。本実施形態では、−５［Ｖ］と＋５［Ｖ］
とに一定時間間隔で交互にステップ状にパターン変化す
るＤＣ入力電圧Ｅt が、信号入力端子Ｔviに与えられ
る。この一定時間間隔は、スイッチ制御手段１２が各ス
イッチＳＷ１，ＳＷ２の接続状態を切り替える一定時間
間隔の２倍の時間に設定されている。つまり、入力電圧
供給手段１３によって信号入力端子Ｔviに−５［Ｖ］ま
たは＋５［Ｖ］のいずれか一方の入力電圧Ｅt が供給さ
れている期間において、スイッチ制御手段１２による各
スイッチＳＷ１，ＳＷ２の切り替え接続は２回行われ、
前述の第１および第２の各接続状態に変化させられる。

【００３１】入力電圧供給手段１３によって上記パター
ンの入力電圧Ｅt が信号入力端子Ｔviに与えられ、各ス
イッチＳＷ１，ＳＷ２がスイッチ制御手段１２によって
切り替え制御されることにより、スイッチＳＷ１および
スイッチＳＷ２の各コモン端子ｃには入力電圧Ｅt のパ
ターン変化に応じた電圧変化が現れる。スイッチＳＷ１
のコモン端子ｃにはインバータ１５の入力端が接続され
ており、このコモン端子ｃに現れる電圧Ｅx （以下、検
知電圧という）は、インバータ１５によって“Ｌ”レベ
ルまたは“Ｈ”レベルの論理電圧Ｅm に変換されて出力
される。

【００３２】つまり、インバータ１５はスイッチＳＷ１
のコモン端子ｃに現れる電圧を論理電圧に変換して出力
する論理レベル変換手段を構成している。ここで、イン
バータ１５の電源に＋５［Ｖ］，０［Ｖ］が接続されて
いることから、論理変換のスレッシュホールドレベルは
この電源の中間電圧である＋２．５［Ｖ］となる。すな
わち、インバータ１５は入力端に加わる電圧が＋２．５
〜＋５［Ｖ］のときに“Ｈ”レベルを、−５〜＋２．５
［Ｖ］のときに“Ｌ”レベルを出力する。なお、インバ
ータ１５の入力端をスイッチＳＷ２のコモン端子ｃに接
続し、スイッチＳＷ２のコモン端子ｃに現れる電圧を論
理電圧に変換して出力する構成としてもよい。

【００３３】インバータ１５から出力された論理電圧Ｅ
m は判定手段１４に入力される。判定手段１４は、イン
バータ１５から出力されるこの論理電圧Ｅm に基づき、
信号入力端子Ｔviに与えられた入力電圧Ｅt の回路伝達
がスイッチ制御手段１２によって切り替えられ、スイッ
チＳＷ１のコモン端子ｃに現れるべき電圧が確かにこの
コモン端子ｃに得られているか否かを後述のように判定
する。

【００３４】次に、上述した構成のテスト回路１１によ
る反転増幅回路３のテスト動作について説明する。

【００３５】テスト動作時には、入力電圧供給手段１３
によって反転増幅回路３に前述の所定パターンの入力電
圧Ｅt が供給され、これと共にスイッチ制御手段１２に
よって各スイッチＳＷ１，ＳＷ２の接続状態が切替制御
される。図２は、このテスト時における入力電圧Ｅt ，
スイッチ制御信号Ｃs および検知電圧Ｅx の関係を示し
ている。

【００３６】同図に示すように、入力電圧供給手段１３
から入力端子Ｔviに−５［Ｖ］の入力電圧Ｅt が供給さ
れている間、スイッチ制御信号Ｃs は−５［Ｖ］と＋５
［Ｖ］とに変化させられる。また、入力電圧供給手段１
３から入力端子Ｔviに＋５［Ｖ］の入力電圧Ｅt が供給
されている間も、スイッチ制御信号Ｃs は−５［Ｖ］と
＋５［Ｖ］とに変化させられる。従って、反転増幅回路
３のテスト動作条件には〜の４種類のパターンが生
じる。各スイッチＳＷ１，ＳＷ２はこれら各パターン
〜の動作条件に応じて順に第１，第２の各接続状態を
とる。

【００３７】入力電圧Ｅt が−５［Ｖ］でスイッチ制御
信号Ｃs が−５［Ｖ］の動作条件パターンにおいて、
各スイッチＳＷ１，ＳＷ２が正常動作してそれぞれ接点
ａ側にオンし、第１の接続状態になった時には、スイッ
チＳＷ１のコモン端子ｃに現れる検知電圧Ｅx は同図の
「正常時出力」に示す＋５［Ｖ］となる。つまり、−５
［Ｖ］の入力電圧Ｅt が増幅器６によって反転増幅さ
れ、反転増幅器６の出力端子Ｔvoに＋５［Ｖ］の電圧が
現れる。接点ａ側にオンしているスイッチＳＷ１のコモ
ン端子ｃは増幅器６の出力端子Ｔvoと同電位になってい
るため、検知電圧Ｅx は＋５［Ｖ］となる。

【００３８】また、入力電圧Ｅt が−５［Ｖ］でスイッ
チ制御信号Ｃs が＋５［Ｖ］の動作条件パターンにお
いては、各スイッチＳＷ１，ＳＷ２は接点ｂ側にオンし
て第２の接続状態になり、「正常時出力」は−５［Ｖ］
となる。つまり、−５［Ｖ］の入力電圧Ｅt がそのまま
接点ｂを介してスイッチＳＷ１のコモン端子ｃに現れ
る。

【００３９】同様に、入力電圧Ｅt が＋５［Ｖ］でスイ
ッチ制御信号Ｃs が−５［Ｖ］の動作条件パターンに
おいては、各スイッチＳＷ１，ＳＷ２は接点ａ側にオン
して第１の接続状態になる。従って、増幅器６の出力電
圧が検知電圧Ｅx となって「正常時出力」は−５［Ｖ］
となる。また、入力電圧Ｅt が＋５［Ｖ］でスイッチ制
御信号Ｃs が＋５［Ｖ］の動作条件パターンにおいて
は、各スイッチＳＷ１，ＳＷ２は接点ｂ側にオンして第
２の接続状態になり、入力端子Ｔviの電圧がそのまま検
知電圧Ｅx となって「正常時出力」は＋５［Ｖ］とな
る。

【００４０】また、各スイッチＳＷ１，ＳＷ２の異常動
作には同図に示す３種類の状態がある。第１の「反対側
オン」の異常動作は、スイッチ制御信号Ｃs によって切
替制御されるべき側の接点ａまたはｂと逆側の接点ｂま
たはａにコモン端子ｃがオンしてしまう状態である。第
２の「オープン」の異常動作は、いずれの接点ａ，ｂの
側にもコモン端子ｃが切替接続出来なくなり、スイッチ
回路が開放してしまう状態である。第３の「両方オン」
の異常動作は、コモン端子ｃが両方の接点ａ，ｂの双方
に接続されてしまう状態である。

【００４１】この第３の「両方オン」の異常動作ではコ
モン端子ｃが接点ａ側および接点ｂ側の双方に接続され
るため、増幅器６に入力される入力電圧Ｅt と増幅器６
の出力電圧０［Ｖ］とが短絡する。従って、入力電圧Ｅ
t が−５［Ｖ］の場合にこの第３の異常動作が発生する
と、スイッチＳＷ１のコモン端子ｃに検出される検知電
圧Ｅx は０［Ｖ］に極近い僅かな負電圧となる。同図で
はこの電圧を「＜０Ｖ」と表している。一方、入力電圧
Ｅt が＋５［Ｖ］の場合にこの第３の異常動作が発生す
ると、検知電圧Ｅx は０［Ｖ］に極近い僅かな正電圧と
なる。同図ではこの電圧を「＞０Ｖ」と表している。

【００４２】また、各スイッチＳＷ１，ＳＷ２にこれら
の動作異常が同時に発生する確率は低いため、一方のス
イッチＳＷ１またはＳＷ２が異常状態にある時は、他方
のスイッチＳＷ２またはＳＷ１は正常状態にあるものと
する。

【００４３】動作条件パターンでスイッチＳＷ１に
「反対側オン」の第１の異常動作が生じると、検知電圧
Ｅx は同図に示すように−５［Ｖ］となる。つまり、こ
の状態ではスイッチＳＷ１が反対側の接点ｂ側にオン
し、スイッチＳＷ２が接点ａ側にオンしているため、入
力電圧Ｅt の−５［Ｖ］がそのまま検知電圧Ｅx とな
る。また、スイッチＳＷ２がこの第１の異常動作を起こ
すと、検知電圧Ｅx は０［Ｖ］となる。つまり、この状
態ではスイッチＳＷ１が接点ａ側にオンし、スイッチＳ
Ｗ２が反対側の接点ｂ側にオンしているため、増幅器６
には何ら信号電圧が与えられない。よって、増幅器６の
非反転入力端に入力されている接地電位０［Ｖ］が増幅
出力されて増幅器６の出力端子Ｔvoには０［Ｖ］が現れ
る。従って、スイッチＳＷ１のコモン端子ｃには増幅器
６から出力される０［Ｖ］が現れ、検知電圧Ｅx は０
［Ｖ］となる。

【００４４】また、同じ動作条件パターンでスイッチ
ＳＷ１に「オープン」の第２の異常動作が生じると、検
知電圧Ｅx は−５［Ｖ］となる。つまり、この状態では
スイッチＳＷ１がオープンし、スイッチＳＷ２が接点ａ
側にオンしているため、入力電圧Ｅt の−５［Ｖ］がス
イッチＳＷ２の接点ａ，抵抗Ｒ２および抵抗Ｒ１を介し
てスイッチＳＷ１のコモン端子ｃに現れ、検知電圧Ｅx
が−５［Ｖ］となる。また、スイッチＳＷ２がこの第２
の異常動作を起こすと、検知電圧Ｅx は０［Ｖ］とな
る。つまり、この状態ではスイッチＳＷ１が接点ａ側に
オンし、スイッチＳＷ２がオープンしているため、増幅
器６には何ら信号電圧が与えられず、スイッチＳＷ１の
コモン端子ｃには増幅器６から出力される０［Ｖ］が現
れ、検知電圧Ｅx が０［Ｖ］となる。

【００４５】また、同じ動作条件パターンでスイッチ
ＳＷ１に「両方オン」の第３の異常動作が生じると、検
知電圧Ｅx は＜０［Ｖ］となる。つまり、この状態では
スイッチＳＷ１が各接点ａ，ｂにショートし、スイッチ
ＳＷ２が接点ａ側にオンしているため、スイッチＳＷ１
のコモン端子ｃにはこのショート状態の検知電圧Ｅxが
現れる。また、スイッチＳＷ２がこの第３の異常動作を
起こしても、検知電圧Ｅx は＜０［Ｖ］となる。つま
り、この状態ではスイッチＳＷ１が接点ａ側にオンし、
スイッチＳＷ２が各接点ａ，ｂにショートしているた
め、スイッチＳＷ１のコモン端子ｃにはこのショート状
態の検知電圧Ｅx が抵抗Ｒ２および抵抗Ｒ１を介して現
れる。

【００４６】また、動作条件パターンでスイッチＳＷ
１に「反対側オン」の第１の異常動作が生じると、検知
電圧Ｅx は０［Ｖ］となる。つまり、この状態ではスイ
ッチＳＷ１が反対側の接点ａ側にオンし、スイッチＳＷ
２が接点ｂ側にオンしているため、増幅器６には何ら信
号電圧が与えられない。よって、増幅器６の出力電圧０
［Ｖ］がスイッチＳＷ１のコモン端子ｃに現れ、検知電
圧Ｅx が０［Ｖ］となる。また、スイッチＳＷ２がこの
第１の異常動作を起こすと、検知電圧Ｅx は−５［Ｖ］
となる。つまり、この状態ではスイッチＳＷ１が接点ｂ
側にオンし、スイッチＳＷ２が反対側の接点ａ側にオン
しているため、入力電圧Ｅt の−５［Ｖ］がそのまま検
知電圧Ｅx となる。

【００４７】また、同じ動作条件パターンでスイッチ
ＳＷ１に「オープン」の第２の異常動作が生じると、検
知電圧Ｅx は０［Ｖ］となる。つまり、この状態ではス
イッチＳＷ１がオープンし、スイッチＳＷ２が接点ｂ側
にオンしているため、増幅器６には何ら信号電圧が与え
られず、増幅器６の出力電圧０［Ｖ］がスイッチＳＷ１
のコモン端子ｃに現れ、検知電圧Ｅx が０［Ｖ］とな
る。また、スイッチＳＷ２がこの第２の異常動作を起こ
すと、検知電圧Ｅx は−５［Ｖ］となる。つまり、この
状態ではスイッチＳＷ１が接点ｂ側にオンし、スイッチ
ＳＷ２がオープンしているため、入力電圧Ｅt の−５
［Ｖ］がそのまま検知電圧Ｅx となる。

【００４８】また、同じ動作条件パターンでスイッチ
ＳＷ１に「両方オン」の第３の異常動作が生じると、検
知電圧Ｅx は＜０［Ｖ］となる。つまり、この状態では
スイッチＳＷ１が各接点ａ，ｂにショートし、スイッチ
ＳＷ２が接点ｂ側にオンしているため、スイッチＳＷ１
のコモン端子ｃにはこのショート状態の検知電圧Ｅxが
現れる。また、スイッチＳＷ２がこの第３の異常動作を
起こしても、検知電圧Ｅx は＜０［Ｖ］となる。つま
り、この状態ではスイッチＳＷ１が接点ｂ側にオンし、
スイッチＳＷ２が各接点ａ，ｂにショートしているた
め、スイッチＳＷ１のコモン端子ｃにはこのショート状
態の検知電圧Ｅx が抵抗Ｒ２および抵抗Ｒ１を介して現
れる。

【００４９】動作条件パターンおよびにおいても、
上述した考え方によって同図に示す各検知電圧Ｅx が各
異常動作状態に応じて現れる。

【００５０】このように反転増幅回路３に供給する入力
電圧Ｅt およびスイッチ制御信号Ｃs の組合せパターン
〜を順次変化させることにより、それぞれのパター
ンに対応した検知電圧Ｅx が現れる。この検知電圧Ｅx
はインバータ１５によって論理電圧Ｅm に変換されて判
定手段１４に与えられる。判定手段１４はこの論理電圧
に基づき、スイッチＳＷ１，ＳＷ２の動作が正常か否か
を判定する。つまり、判定手段１４は各動作条件パター
ン〜に対応して得られる検知電圧Ｅx が正常時出力
に一致しているか否かを比較し、各スイッチＳＷ１，Ｓ
Ｗ２が正常動作しているか否かを判定する。検知電圧Ｅ
x が正常時出力に一致している場合には、各スイッチＳ
Ｗ１，ＳＷ２が正常動作しているものと判定する。ま
た、検知電圧Ｅx が正常時出力に一致していない場合に
は、スイッチＳＷ１またはＳＷ２が異常動作しているも
のと判定する。

【００５１】この際、判定手段１４には、検知電圧Ｅx
が“Ｈ”または“Ｌ”の論理レベルに変換されて与えら
れている。つまり、検知電圧Ｅx が＋５［Ｖ］であれ
ば、インバータ１５から出力される論理電圧Ｅm は
“Ｈ”レベルになり、検知電圧Ｅxが−５［Ｖ］、０
［Ｖ］または負側の極性で０［Ｖ］近傍の＜０［Ｖ］の
いずれかであれば“Ｌ”レベルになる。しかし、検知電
圧Ｅx が正側の極性で０［Ｖ］近傍の＞０［Ｖ］近傍で
あった場合には、インバータ１５の出力は概ね“Ｌ”レ
ベルになる。しかし、このインバータ１５による論理変
換のスレッシュホールドレベル（しきい値）付近の電圧
が検知電圧Ｅx となった時には、インバータ１５から
“Ｈ”レベルの論理電圧Ｅm が出力される可能性があ
る。従って、検知電圧Ｅx が＞０［Ｖ］となる場合に
は、インバータ１５の論理電圧Ｅm を不定として扱い、
その論理電圧Ｅm に基づいて各スイッチＳＷ１，ＳＷ２
の動作判定は行わない。

【００５２】また、図２に示すように、スイッチＳＷ
１，ＳＷ２が異常動作していても、正常時出力と同じ検
知電圧Ｅx が現れる場合がある。従って、これらの場合
にも、インバータ１５から出力される論理電圧Ｅm に基
づいて各スイッチＳＷ１，ＳＷ２の動作判定は行わな
い。また、正常時出力が−５［Ｖ］で異常時の検知電圧
Ｅx が０［Ｖ］の場合には、これら各検知電圧Ｅx はイ
ンバータ１５によって同じ“Ｌ”レベルに変換される。
このため、この場合にも各スイッチＳＷ１，ＳＷ２の動
作判定は行わない。

【００５３】この結果、同図において斜線が付された異
常時検知電圧Ｅx に基づき、各スイッチＳＷ１，ＳＷ２
の異常動作が確認される。ここで、動作条件パターン
の場合だけをテストすることによっても、各スイッチＳ
Ｗ１，ＳＷ２が正常か否かを判定することは可能であ
る。しかし、増幅器６の動作を確認するため、残りの
〜の各動作条件パターンについてもテストを行う。ま
た、このテストによってスイッチＳＷ１，ＳＷ２に異常
が検出された場合には、その異常状態に応じ、同図に基
づいて故障モードを解析することも可能である。

【００５４】本実施形態による反転増幅回路３のテスト
回路１１においては、上述のように、−５［Ｖ］と＋５
［Ｖ］とが交互に繰り返し現れる一定パターンの論理電
圧が、入力電圧供給手段１３によって反転増幅回路３に
入力電圧Ｅt として与えられる。また、これと同時にス
イッチ制御手段１２により、第１および第２の各スイッ
チＳＷ１，ＳＷ２が第１の接続状態と第２の接続状態と
に一定時間間隔で交互に切り替えられる。従って、第１
のスイッチＳＷ１のコモン端子ｃに現れる検知電圧Ｅx
は、反転増幅回路３に与えられた入力電圧Ｅt および各
スイッチＳＷ１，ＳＷ２の切替接続状態に応じ、図２に
示すパターンで変化する。この検知電圧Ｅx は、インバ
ータ１５によって論理レベル電圧として上述のように取
り出される。判定手段１４は、この論理レベル電圧が、
反転増幅回路３に与えられた入力電圧Ｅt および各スイ
ッチＳＷ１，ＳＷ２の切替接続状態に相応するものか否
かを判定し、各スイッチＳＷ１，ＳＷ２の動作を確認す
る。

【００５５】すなわち、各動作条件パターン〜に応
じてインバータ１５から取り出される論理電圧Ｅm が、
図２に示す正常時出力の検知電圧Ｅx に相応しておら
ず、異常時出力の検知電圧Ｅx となっている場合には、
スイッチＳＷ１またはＳＷ２に動作異常があるものと判
定される。また、インバータ１５から取り出される論理
電圧Ｅm が、図２に示す正常時出力の検知電圧Ｅx に相
応している場合には、各スイッチＳＷ１およびＳＷ２は
正常に動作しているものと判定される。

【００５６】反転増幅回路３の各抵抗Ｒ１，Ｒ２の相対
誤差を相殺し、結果的に正確な電力量を測定するという
回路機能を考えれば、従来技術で説明したように、ＬＳ
Ｉから出力される周波数を測定して計測電力量を把握
し、反転増幅回路３の良否を判定することが確実であ
る。しかし、このような従来のテスト回路では前述した
種々の問題が発生する。一方、反転増幅回路３の各スイ
ッチＳＷ１，ＳＷ２が正常動作をしていて、各抵抗Ｒ
１，Ｒ２の相対誤差が相殺できないという事態は本出願
人の過去の経験に基づいて無い。つまり、各スイッチＳ
Ｗ１，ＳＷ２が正常に動作していることを確認すること
により、反転増幅回路３の各抵抗Ｒ１，Ｒ２の相対誤差
が相殺されているものとすることが出来る。

【００５７】よって、本実施形態による反転増幅回路３
のテスト回路１１によれば、各スイッチＳＷ１，ＳＷ２
の動作を上述のようにデジタル的に確認することによ
り、反転増幅回路３の動作確認を行うことが出来る。す
なわち、電子式積算電力量計用ＬＳＩのアナログ素子ブ
ロックをデジタル的にテストすることが出来る。このた
め、従来の反転増幅回路のテスト回路に必要とされた、
高精度なアナログ基準電圧・電流発生源や、アナログ測
定機器，安定化電源といった高価な機器を用いることな
く、安価かつ簡易に反転増幅回路３のテストを行うこと
が可能となる。

【００５８】また、入力電圧供給手段１３によって反転
増幅回路３に与えられる入力電圧Ｅt 、およびインバー
タ１５から取り出される論理電圧Ｅm は全てデジタル信
号である。このため、アナログ信号を用いる従来のテス
ト回路に比較し、各スイッチＳＷ１，ＳＷ２の高速切替
接続時に生じるスイッチングノイズの影響を余り受ける
ことなく、反転増幅回路３のテストを行える。このた
め、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を高速で切替接続して電力
量を精度良く計測する実使用状態と同じ動作条件で、反
転増幅回路３の動作を精度良くテストすることが可能で
ある。

【００５９】また、各スイッチＳＷ１，ＳＷ２の動作確
認は、反転増幅回路３に与えられた入力電圧Ｅt および
各スイッチＳＷ１，ＳＷ２の切替接続状態に相応して得
られるべき正常時出力に対応した論理電圧が、インバー
タ１５から取り出された論理電圧Ｅm とデジタル的に単
に比較されて行われる。このため、従来の時間を要する
アナログ周波数計測によるテストに比較し、短時間に反
転増幅回路３をテストすることが可能である。この結
果、この反転増幅回路３が搭載されている電子式積算電
力量計用ＬＳＩのテスト時間を大幅に短縮することが可
能となる。

【００６０】また、インバータ１５によって変換される
論理電圧Ｅm は、各抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値の相対誤差
の有無に影響を受けない。このため、これら各抵抗Ｒ
１，Ｒ２の抵抗値の相対誤差に応じて検出される測定周
波数の相違に基づき、反転増幅回路３をテストする従来
のテスト回路では、測定周波数が同一となった場合には
反転増幅回路３の正常，異常を判定できなかったが、本
実施形態によるテスト回路１１によれば、このような事
態を生じることはない。

【００６１】さらに、ロジック回路等を反転増幅回路３
に追加するだけの簡単な構成で、このような効果を奏す
るテスト回路１１を実現できる。このため、ＬＳＩ内部
の他の機能素子ブロックに悪影響を与えることなく、つ
まり、他の機能素子ブロックと干渉することなく、反転
増幅回路３をテストすることが出来る。

【００６２】なお、上記実施形態の説明においては、ス
イッチ制御手段１２，入力電圧供給手段１３および判定
手段１４をマイクロコンピュータによって構成したが、
ゲートＩＣ等を組み合わせた論理回路によってこれら各
手段を構成することも可能である。

【００６３】また、検知電圧Ｅx を論理電圧Ｅm に変換
する論理レベル変換手段としてインバータ１５を用いた
が、２入力のＡＮＤ回路や２入力のＯＲ回路といったそ
の他の論理ゲート回路を用いることも出来る。例えば、
２入力のＡＮＤ回路を用いる場合には、その一方の入力
端子に検知電圧Ｅx を入力し、他方の入力端子は、テス
ト時には“Ｈ”レベルに吊っておく。また、非テスト時
にはこの入力端子を“Ｌ”レベルに吊る。このように構
成すると、テスト時にのみＡＮＤ回路の出力が有効とな
り、論理レベル変換手段が機能するが、非テスト時には
ＡＮＤ回路の出力が無効となり、論理レベル変換手段の
機能を停止させることが出来る。

【００６４】また、上記実施形態の説明においては、論
理レベル変換手段を構成するインバータ１５をＬＳＩの
内部に設けたが、ＬＳＩの外部に設けてもよい。しか
し、本実施形態のようにＬＳＩ内に論理レベル変換手段
を構成すれば、ＬＳＩ内で余っている論理素子を有効に
活用することが出来る。

【００６５】また、入力電圧供給手段１３が反転増幅回
路３に供給する入力電圧Ｅt は、インバータ１５が論理
変換動作を確実に行い得る電圧、つまり、インバータ１
５のスレッシュホールドレベルを確実にまたぐ電圧であ
ればよく、＋５［Ｖ］，−５［Ｖ］に限定されるもので
はない。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように本発明による反転増
幅回路のテスト回路によれば、入力電圧供給手段によっ
て所定パターンの論理電圧が反転増幅回路に与えられ、
スイッチ制御手段によって第１および第２の各スイッチ
が第１の接続状態と第２の接続状態とに一定時間間隔で
交互に切り替えられることにより、第１または第２のス
イッチのコモン端子に現れる電圧は、反転増幅回路に与
えられた論理電圧および各スイッチの切替接続状態に応
じて変化する。従って、このコモン端子に現れる電圧が
論理レベル変換手段によって論理電圧として取り出さ
れ、取り出されたこの論理電圧が、反転増幅回路に与え
られた論理電圧および各スイッチの切替接続状態に相応
するものか否かが判定手段によって判定されることによ
り、第１および第２の各スイッチの動作確認が行える。

【００６７】よって、この反転増幅回路のテスト回路に
よれば、反転増幅回路というアナログ回路の動作確認が
簡単な回路によってデジタル的に行える。このため、従
来の高精度で高価なアナログ機器を用いることなく、安
価かつ簡易に反転増幅回路のテストを行うことが可能と
なる。

【００６８】また、入力電圧供給手段によって反転増幅
回路に与えられる論理電圧、および論理レベル変換手段
から取り出される論理電圧は全てデジタル信号である。
このため、アナログ信号を用いる従来のテスト回路に比
較し、第１および第２の各スイッチの高速切替接続によ
って生じるスイッチングノイズの影響を受けることな
く、反転増幅回路のテストを精度良く行える。

【００６９】また、第１および第２の各スイッチの動作
確認は、反転増幅回路に与えられた論理電圧および各ス
イッチの切替接続状態に相応して得られるべき論理電圧
が、論理電圧変換手段から取り出された論理電圧とデジ
タル的に単に比較されて行われる。このため、従来の時
間を要する周波数計測によるテストに比較し、短時間に
反転増幅回路をテストすることが可能である。

【００７０】また、論理レベル変換手段から取り出され
る論理電圧は、各抵抗の抵抗値の相対誤差の有無に影響
を受けない。このため、各抵抗の抵抗値の相対誤差に応
じて検出される測定周波数の相違に基づき、反転増幅回
路をテストする従来の回路と異なり、反転増幅回路の正
常，異常を判定出来なくなるといった不都合は生じな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による反転増幅回路のテス
ト回路の構成を示す回路図である。

【図２】本実施形態による反転増幅回路のテスト回路に
おける各テスト動作条件と検知電圧Ｅx との関係を示す
図である。

【図３】反転増幅回路を内蔵する電子式積算電力量計用
ＬＳＩの概略構成を示す回路ブロック図である。

【図４】反転増幅回路の構成を示す回路図である。

【符号の説明】 １…電子式積算電力量計用ＬＳＩ ２…パルス幅変調（ＰＷＭ）部 ３…反転増幅回路 ４…乗算スイッチ ５…電圧／周波数変換器（Ｖ／Ｆコンバータ） ６…反転増幅器 １１…テスト回路 １２…スイッチ制御手段 １３…入力電圧供給手段 １４…判定手段 １５…インバータ（論理レベル変換手段） Ｒ１…第１の抵抗 Ｒ２…第２の抵抗 ＳＷ１…第１のスイッチ ＳＷ２…第２のスイッチ Ｔvi…信号入力端子 Ｔvo…信号出力端子

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】各一端が増幅器の反転入力端子に共通接続
   された同一抵抗値に設定された第１の抵抗および第２の
   抵抗と、前記第１の抵抗の他端を増幅器の信号入力端子
   または信号出力端子のいずれか一方に切り替えて接続す
   る第１のスイッチと、前記第２の抵抗の他端を前記信号
   出力端子または信号入力端子のいずれか一方に切り替え
   て接続する第２のスイッチとを備え、前記信号入力端子
   に入力された信号を反転増幅して前記信号出力端子に出
   力する反転増幅回路をテストする反転増幅回路のテスト
   回路において、 前記第１のスイッチまたは前記第２のスイッチのコモン
   端子に現れる電圧を論理電圧に変換して出力する論理レ
   ベル変換手段と、 前記信号入力端子に所定パターンの論理電圧を与える入
   力電圧供給手段と、 前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチの各切替
   接続状態を、前記第１の抵抗が入力抵抗を構成しかつ前
   記第２の抵抗が帰還抵抗を構成する第１の接続状態また
   は前記第２の抵抗が入力抵抗を構成しかつ前記第１の抵
   抗が帰還抵抗を構成する第２の接続状態のいずれかに切
   替制御するスイッチ制御手段と、 前記信号入力端子に与えられた前記論理電圧の伝達がこ
   のスイッチ制御手段によって切り替えられて前記コモン
   端子に現れるべき電圧が確かに得られているか否かを前
   記論理レベル変換手段から出力される論理電圧に基づい
   て判定する判定手段とを備えて構成されたことを特徴と
   する反転増幅回路のテスト回路。
2. 【請求項２】前記論理レベル変換手段は前記反転増幅回
   路と同じＬＳＩチップ内に集積されていることを特徴と
   する請求項１記載の反転増幅回路のテスト回路。