JP4193112B2 - Two-terminal circuit element measuring apparatus and contact check method - Google Patents

Two-terminal circuit element measuring apparatus and contact check method Download PDF

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JP4193112B2 JP2003032377A JP2003032377A JP4193112B2 JP 4193112 B2 JP4193112 B2 JP 4193112B2 JP 2003032377 A JP2003032377 A JP 2003032377A JP 2003032377 A JP2003032377 A JP 2003032377A JP 4193112 B2 JP4193112 B2 JP 4193112B2
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回路素子測定装置に関するものであり、詳しくは、被測定対象の試料（DUT）と回路素子測定装置間の接続をチェックするコンタクトチェック方法および２端子回路素子測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
チップ形状の受動部品の小型化に伴い部品メ−カの自動検査工程においてもプロ−ビングの信頼性が問題になっている。そのため、チップ部品の自動検査工程で使用されるような回路素子測定装置には被測定対象との接続をチェックするためのコンタクトチェック機能が用意されている。
【０００３】
通常の抵抗測定においては、リ−ド線の抵抗（リード抵抗）の影響を受けない４端子測定が用いられるが、リ−ド抵抗が無視できるような高抵抗の測定では２端子測定が用いられている。
高抵抗測定の代表的な試料にコンデンサがある。コンデンサは絶縁抵抗が高いほど良品とされる。ところが、測定装置とコンデンサが接触不良を起こしていても測定装置が接触不良と判別できなければ、コンデンサは高絶縁で良品であると判断されてしまう。
【０００４】
この点を解決するために、従来より、絶縁抵抗測定と共にDUTの交流インピ−ダンスを測定することによりコンタクトチェックを行い接触不良による誤測定を防止する方式がある（特許文献１参照）。
【０００５】
図４にそのようなコンタクトチェック機能付き２端子回路素子測定装置の一例を示す。図４において、４は回路素子測定装置、５は３軸同軸ケーブル、６はDUT、７はインダクタ、８はコンデンサ、12は直流電流計、13は直流電圧発生回路、22は交流電流計、23は交流電圧源、24は交流電圧計、41はフェライトコアトランスである。
【０００６】
直列接続されたインダクタ７と、直流電流計12およびコンデンサ８と交流電流計22とが互いに並列接続され、さらにDUT６に直列接続されている。それらには、直流電圧発生回路13とフェライトコアトランス41を介して交流電圧源23により、交流電圧重畳の直流電圧が印加されている。
【０００７】
DUT６の絶縁抵抗は、既知の直流電圧発生回路13の値と流れる電流の直流成分を直流電流計12で測定することにより求められる。一方、DUT６の容量は、フェライトコアトランス41に印加した電圧を交流電圧計24で、また、流れる電流の交流成分を交流電流計22で測定することにより求められる。
【０００８】
ここで、インダクタ７のインダクタンスは測定周波数におけるDUTのインピーダンスよりも十分大きく、コンデンサ８の容量は測定周波数におけるDUTのインピーダンスよりも十分小さくなるようにそれぞれ設定されている。
【０００９】
コンタクトチェックの結果は、直流電流計12と交流電流計22の測定値が共に0である場合に接触不良と判断され、交流電流計22の測定値が0でない場合にはDUT６と測定装置４の接続が正常と判断される。
【００１０】
図４において、50は交流電圧源23の出力抵抗、51と55はオペアンプ、52と56は電流／電圧変換（I/V変換）用のインピーダンス、53と57はA/Dコンバータである。
【００１１】
フェライトコアトランス41の１次側（交流電圧源23が印加される側）に印加される交流電圧は、フェライトコアトランス41の励磁インピーダンス、DUT６のインピーダンス、交流電圧源23の出力インピーダンス50に依存するため、交流電圧計24で直接測定する必要がある。
【００１２】
直流電流計12は、演算増幅器（以下オペアンプという）51とインピーダンス52を用いたI/V変換器と、A/Dコンバータ53から構成される。これらの回路の基準電位はコモンライン54の電位である。
オペアンプ51は、バイアス電流やオフセット電圧の変動が小さい高精度のものが用いられる。インピーダンス52は、直流の微小電流を電圧に変換するため、直流に対しては高インピーダンスとなっている。
【００１３】
一般的に、高精度のオペアンプは広帯域ではない。したがって、DUTの入力容量に対して安定に動作するように、インピーダンス52で帯域制限をする必要がある。特許文献１の特許第３１５５３１０号に記載の装置では、数百kHzの帯域において直流電流計12は十分なフィードバック効果が得られず、電流計としては動作できない。
【００１４】
一方、交流電流計22は、直流電流計12と同様に、オペアンプ55、インピーダンス56から成るI/V変換器と、A/Dコンバータ57から構成されている。オペアンプ55は、高周波に対応するために高速で広帯域のオペアンプが用いられる。
【００１５】
しかしながら、このような従来の装置では、フェライトコアトランスで交流電圧を印加しているため、次のような問題点がある。
（１）フェライトコアトランスの励磁インピーダンスは、交流電圧源の負荷となるため、ある程度上げる必要がある。そのためには一次側の巻数を多くしてインダクタンスを上げるか、周波数を高くしてインピーダンスを上げることになる。しかし、前者は構造が大きくなり、後者は周辺回路を高い周波数に対応させなければならない。
【００１６】
特許文献１に記載の装置では後者を選択しており、数百kHzの周波数で数十Ωの励磁インピーダンスを得ている。しかし、電流計を構成するオペアンプにおいて、高精度と高帯域とはトレードオフの関係にあるので、精度が要求される直流電流計と高帯域が要求される交流電流計とは、当該特許の図１に示すように、別々の回路で実現しなければならない。したがって、回路規模が大きくなり、コストアップを招く。
【００１７】
（２）交流電圧源の出力抵抗とフェライトコアトランス１次側の励磁インピーダンスと２次側の負荷（DUT）により、１次側に印加される交流電圧は変動する。そのため、特許第３１５５３１０号に記載の装置では交流電圧計を用意して１次側の電圧を測定している。したがって、回路規模が大きくなり、コストアップを招く。
【００１８】
（３）安定した励磁電圧を得るためには、３軸同軸ケーブルの第１、第２導体がフェライトコアトランスの中心に位置するように固定しなければならない。したがって、コンタクトチェックの精度に対して構造的な不安定要素が存在する。
【００１９】
本願出願人によって提案された特願２００２−１７２２５７号には、このような問題点を解決した２端子回路素子測定装置が記載されている。図５はその一実施例を示す構成図である。
【００２０】
図５において、４は２端子回路素子測定装置の本体部分である。５は３軸同軸ケーブル、６はDUT、13は直流電圧発生回路、23は交流電圧源、60は電流計、61は高精度のオペアンプ、62は交流電流測定用コンデンサ、63は直流電流測定用抵抗、64はA/Dコンバータ、65はCPU、66はCPUのプログラムが格納されているメモリである。
【００２１】
電流計60とDUT６は直列接続されており、それらには、交流電圧源23と直流電圧発生回路13により交流電圧が重畳した直流電圧が印加されている。
DUT６の絶縁抵抗は、既知の直流電圧発生回路13の値と、流れる電流の直流成分を電流計60とCPU 65で測定することにより求められる。一方、DUT６の交流インピ−ダンスは同様に既知の交流電圧源23の値と流れる電流の交流成分を電流計60とCPU65で測定することにより求められる。
【００２２】
そしてこれらの回路の基準は54の電位である。直流成分の抽出はA/Dコンバ−タ64の出力デ−タをCPU65がデジタル信号処理、具体的にはロ−パスフィルタを通すことにより求められる。交流成分の抽出はハイパスフィルタを通した後で、DUTが接続されていない場合(オ−プン状態)との差を取ることにより求められる。
【００２３】
プログラムはメモリ66に格納されている。コンタクトチェックの結果は、電流の直流成分と交流成分の測定値が共に0である場合に接触不良と判断され、交流成分の測定値が0でない場合にはDUT6と測定装置4の接続状態が正常と判断される。
【００２４】
交流電圧源23は、高精度オペアンプ61でもI/V変換機として十分動作できる周波数、例えば10kHzに設定される。この程度の周波数においてコンデンサ62のインピ−ダンスは抵抗63より十分小さく、直流においてコンダンサ62のインピ−ダンスは抵抗63より十分大きくなるように設定されている。したがって、直流／交流を一つの高精度オペアンプで測定可能になる。
【００２５】
この測定では、DUTとの接続に3軸同軸ケ−ブルを用いて、第2導体でガ−ディングすることによりケーブル容量を受けずにコンタクトチェックを行うことが可能である。
【００２６】
【特許文献１】
特許第３１５５３１０号公報［図２（Ａ）］
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この２端子回路素子測定装置では次のような課題がある。
（１）図６（図５のＡ部分の詳細図）に示すようにDUT６を固定する治具周りに介在するオフセット容量１がDUT６と並列に接続される。オフセット容量が交流インピーダンス測定に影響しないようにするためには、DUTと測定装置間の接続がオープン状態のときとの差を取って補正する必要があり、DUTの容量が小さくなると問題が生じる可能性がある。
（２）３軸同軸ケーブルとコネクタが必要になり、コストアップの要因となる。
【００２８】
本発明の目的は、上記の課題を解決するもので、DUTの容量が小さくなってもオフセット容量などの影響を受けることなく精度良くコンタクトチェックを行うことのできる２端子回路素子測定装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、３軸同軸ケーブルとコネクタは使用せずに２軸同軸ケーブルとコネクタを使用してコストダウンを図った２端子回路素子測定装置を実現するものである。
本発明の更に他の目的は、測定系がフローティングされた２端子回路素子測定装置を実現することにある。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、請求項１の発明は、
中心導体である第１導体と、この第１導体の外周に設けられた第２導体とからなる２軸同軸ケーブルの他端が接続され、このケーブルの一端の第１導体にはＤＵＴが接続され、ＤＵＴとのコンタクトチェックができるように構成された測定装置であって、
前記２軸同軸ケーブルを介してＤＵＴと直列接続され、コモンラインがこの２軸同軸ケーブルの第２導体に接続された電流計と、
この電流計とは独立した回路であって、前記ＤＵＴに印加用の、交流電圧の重畳された直流電圧を発生する直流電圧発生回路と、
前記電流計の出力から直流成分と交流成分を抽出して前記ＤＵＴの絶縁抵抗と交流インピーダンスを求め、これを基にコンタクトチェックを行う信号処理手段
を備え、
前記電流計は、
反転入力端子が前記２軸同軸ケーブルの他端の第１導体に接続され、非反転入力端子が前記２軸同軸ケーブルの他端の第２導体および前記コモンラインに接続され、反転入力端子への帰還路には並列接続されたコンデンサと抵抗が接続された演算増幅器と、
この演算増幅器の出力をディジタル変換するＡ／Ｄ変換器と
を有し、
前記電流計と前記直流電圧発生回路は、前記コモンラインの電位を共通の基準電位とし、
前記２軸同軸ケーブルの第２導体が１点接地されることを特徴とする。
【００３０】
このような構成によれば、交流電圧の周波数を下げることができるため、直流電流計、交流電流計を同じ回路で実現することができる。また、３軸同軸ケ−ブルとそれ用のコネクタは使わず２軸同軸ケ−ブルとそれ用のコネクタで測定系を構築できるため、安価に構成できる。また、接地に対してフロ−ティングの測定系を構築でき、ガーディングした第２導体を接地することが可能なため、同軸ケーブルでの使用が可能である。
【００３２】
請求項２記載の発明は、
中心導体である第１導体と、この第１導体の外周に設けられた第２導体とからなる２軸同軸ケーブルの他端が接続され、このケーブルの一端の第１導体にはＤＵＴが接続され、ＤＵＴとのコンタクトチェックができるように構成された測定装置であって、
前記２軸同軸ケーブルを介してＤＵＴと直列接続され、コモンラインがこの２軸同軸ケーブルの第２導体に接続された電流計と、
この電流計とは独立した回路であって、前記ＤＵＴに印加用の、直流電圧のみまたは交流電圧の重畳された直流電圧を選択的に発生することのできる直流電圧発生回路と、
前記電流計の出力から直流成分と交流成分を抽出して前記ＤＵＴの絶縁抵抗と交流インピーダンスを求め、これを基にコンタクトチェックを行う信号処理手段
を備え、
前記直流電圧発生回路から直流のみを発生させて行う前記ＤＵＴの絶縁抵抗測定と、交流電圧の重畳された直流電圧を発生させて行うＤＵＴの交流インピーダンス測定を異なるタイミングで行うようにし、
前記電流計は、
反転入力端子が前記２軸同軸ケーブルの他端の第１導体に接続され、非反転入力端子が前記２軸同軸ケーブルの他端の第２導体および前記コモンラインに接続され、反転入力端子への帰還路には並列接続されたコンデンサと抵抗が接続された演算増幅器と、
この演算増幅器の出力をディジタル変換するＡ／Ｄ変換器と
を有し、
前記電流計と前記直流電圧発生回路は、前記コモンラインの電位を共通の基準電位とし、
前記２軸同軸ケーブルの第２導体が１点接地されることを特徴とする。
【００３３】
このような構成によれば、直流電圧発生回路からは直流電圧のみまたは交流電圧が重畳された直流電圧をタイミングをずらせて選択的にDUTに印加することにより、極めて高い交流インピーダンスの絶縁抵抗を高精度に測定することができる。
【００３４】
また、測定時にコモンラインを接地すれば、ＤＵＴの治具周りのオフセット容量の影響が電流計に及ばなくなり、容量の小さいＤＵＴでも精度よくコンタクトチェックを行うことができる。
【００３５】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の２端子回路素子測定装置において、
前記直流電圧発生回路は、
交流電圧源と、
直流電圧源と、
非反転入力端子が前記コモンラインに接続され、前記交流電圧源の直流電圧と前記交流電圧源の交流電圧を加算する第２の演算増幅器と
を有することを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項２記載の２端子回路素子測定装置において、
前記直流電圧発生回路は、
交流電圧源と、
直流電圧源と、
非反転入力端子が前記コモンラインに接続され、前記交流電圧源の直流電圧と前記交流電圧源の交流電圧を加算する第２の演算増幅器と、
直流電圧のみまたは前記交流電圧の重畳された直流電圧を選択的に発生させるためのスイッチと
を有することを特徴とする。
請求項５のコンタクトチェック方法の発明は、
請求項１または４のいずれかに記載の２端子回路素子測定装置を用いてＤＵＴとこの測定装置の接続状態を検出するコンタクトチェック方法であって、
前記電流計と信号処理手段により求めた電流の直流成分と交流成分の測定値が共に０である場合は接触不良、前記交流成分の測定値が０でない場合には接続が正常であると判断することを特徴とする。
このような方法によれば、容易に精度の良いコンタクトチェックを行うことができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。図１は本発明に係る２端子回路素子測定装置の一実施例を示す構成図である。図１において図５と基本的に同じ構成要素には同じ番号を付けてある。図において、４は２端子回路素子測定装置、５は２軸同軸ケ−ブル（以下単に同軸ケーブルとも言う）、６はDUTである。60は電流計であり、高精度オペアンプ61、交流電流測定用コンデンサ62、直流電流測定用抵抗63、A/Dコンバ−タ64より構成されている。
【００３７】
65はCPU、66はCPUのプログラムが格納されているメモリである。70は直流電圧発生回路であり、交流電圧源71、直流電圧源72、オペアンプ73、抵抗74〜76から構成されている。
【００３８】
同軸ケーブル５は、中心導体である第１導体と、この第１導体の外周に設けられた第２導体とから形成されており、その一端の第１導体はDUTに接続され、他端の第１導体は電流計のオペアンプ61の反転入力端子に接続されると共に第２導体はオペアンプ61の非反転入力端子に接続されている。
なお、同軸ケーブル５の第２導体はDUT側では接地電位に接続される。
【００３９】
DUT６は直列接続されており、DUT６には直流電圧発生回路70の直流電圧が印加されている。この直流電圧発生回路70から出力される直流電圧は、交流電圧源71による交流電圧の重畳した直流電圧である。
【００４０】
DUT６の絶縁抵抗は、既知の直流電圧発生回路70の値と、流れる電流の直流成分を電流計60とCPU65で測定することにより求められる。一方DUT６の交流インピ−ダンスは同様に、既知の交流電圧源71の値と流れる電流の交流成分を電流計60とCPU65で測定することにより求められる。
そしてこれらの回路の基準はコモンライン54の電位である。この電位は、直流電圧発生回路70のコモンラインと共通であり、接地に対してはフローティングされている。
【００４１】
コンタクトチェックの結果は、電流の直流成分と交流成分の測定値が共に0である場合に接触不良と判断され、交流成分の測定値が0でない場合にはDUT６、測定装置4、直流電圧発生回路70の接続状態が正常と判断される。
【００４２】
この測定系では、図２（図１のＢ部分の詳細図）に示すように測定装置４のコモンライン54を接地電位に接続すると、DUT６を固定する治具周りのオフセット容量１の両端はオペアンプ６１の入力端の電圧であり、電位差は生じない。そのためオフセット容量１は測定系に影響しなくなる。したがって、オ−プン補正をしなくても、低容量のDUT６に対しても精度よくコンタクトチェックを行うことができる。
【００４３】
また、ガ−ディングが接地されているため、３軸同軸ケ−ブルやコネクタは必要とせず、同軸ケーブルとコネクタで使用可能になる。
なお、コモンライン54は、一箇所で接地されるため、グランドル−プによる測定系への影響は無い。
【００４４】
なお、本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。
例えば、図３に示す構成としてもよい。図３において図１と異なるところはスイッチ８１である。オペアンプ６１の出力の交流成分はＤＵＴ６とコンデンサ６２の容量比で決る。したがって接続するＤＵＴ６の容量値によってはオペアンプ６１の出力が飽和するけれども、ＤＵＴ６との接続が正常でない場合には、オペアンプ６１の出力が０になる方向であるためコンタクトチェックの判断には影響を与えない。
【００４５】
ただし、オペアンプ６１の出力が飽和してしまうと絶縁抵抗測定において支障をきたすため、ＣＰＵ６５により、スイッチ８１を開閉し、交流インピーダンス測定と絶縁抵抗測定をタイミングをずらして行う。すなわち、交流インピーダンス測定時にはスイッチ８１を開き、絶縁抵抗測定時にはスイッチ８１を閉じて測定する。なお、コンタクトチェックは、前述と同様にそれぞれの測定結果を基にして行う。
このような測定方式によれば、非常に高いインピーダンスの測定である絶縁抵抗測定も精度良く行うことが可能となる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば次のような効果がある。
（１）電流計のコモンラインを接地電位とすることにより、治具周りのオフセット容量による影響を無くすことができ、DUTの容量が低い場合でも精度の良いコンタクトチェックが可能となる。
（２）交流電圧の周波数を下げることができるため、直流電流計、交流電流計を同じ回路で実現することができる。
【００４７】
（３）従来の装置のような３軸同軸ケ−ブルとそれ用のコネクタは使わずに２軸同軸ケ−ブルとそれ用のコネクタで測定系を構築できるため、コストダウンに繋がる。
（４）接地に対してフロ−ティングの測定系を構築でき、ガーディングした第２導体を接地することが可能なため、２軸同軸ケーブルでの使用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る２端子回路素子測定装置の一実施例を示す構成図である。
【図２】オフセット容量の測定系への影響を説明するための図である。
【図３】本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図４】従来の２端子回路素子測定装置の一例を示す構成図である。
【図５】従来の他の２端子回路素子測定装置の一例を示す構成図である。
【図６】図５におけるオフセット容量の測定系への影響を説明するための図である。
【符号の説明】
１ オフセット容量
４ ２端子回路素子測定装置
５ ２軸同軸ケーブル
６ DUT
５４ コモンライン
６０ 電流計
６１ オペアンプ
６２ コンデンサ
６３ 抵抗
６４ A/D変換器
６５ CPU
６６ メモリ
７０ 直流電圧発生回路
７１ 交流電圧源
７２ 直流電圧源
７３ オペアンプ
７４〜７６ 抵抗
８１ スイッチ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a circuit element measuring apparatus, and more particularly to a contact check method for checking connection between a sample to be measured (DUT) and a circuit element measuring apparatus and a two-terminal circuit element measuring apparatus.
[0002]
[Prior art]
With the miniaturization of chip-shaped passive components, the reliability of probing has become a problem even in the automatic inspection process of component manufacturers. For this reason, a circuit element measuring apparatus used in an automatic chip component inspection process is provided with a contact check function for checking the connection with the object to be measured.
[0003]
In normal resistance measurement, 4-terminal measurement that is not affected by the lead wire resistance (lead resistance) is used. However, in high resistance measurement where the lead resistance is negligible, 2-terminal measurement is used. ing.
A typical sample for high resistance measurement is a capacitor. A capacitor is considered to be a better one as its insulation resistance is higher. However, even if the measuring device and the capacitor have a poor contact, if the measuring device cannot be determined as a poor contact, the capacitor is determined to be a high quality product with high insulation.
[0004]
In order to solve this problem, conventionally, there is a method for preventing an erroneous measurement due to a contact failure by performing a contact check by measuring an AC impedance of a DUT together with an insulation resistance measurement (see Patent Document 1).
[0005]
FIG. 4 shows an example of such a two-terminal circuit element measuring apparatus with a contact check function. 4, 4 is a circuit element measuring device, 5 is a triaxial coaxial cable, 6 is a DUT, 7 is an inductor, 8 is a capacitor, 12 is a DC ammeter, 13 is a DC voltage generator, 22 is an AC ammeter, 23 Is an AC voltage source, 24 is an AC voltmeter, and 41 is a ferrite core transformer.
[0006]
The inductor 7 connected in series, the DC ammeter 12, the capacitor 8, and the AC ammeter 22 are connected in parallel to each other and further connected in series to the DUT 6. A DC voltage superimposed with an AC voltage is applied to them by an AC voltage source 23 via a DC voltage generating circuit 13 and a ferrite core transformer 41.
[0007]
The insulation resistance of the DUT 6 is obtained by measuring the value of the known DC voltage generation circuit 13 and the DC component of the flowing current with the DC ammeter 12. On the other hand, the capacity of the DUT 6 is obtained by measuring the voltage applied to the ferrite core transformer 41 with the AC voltmeter 24 and measuring the AC component of the flowing current with the AC ammeter 22.
[0008]
Here, the inductance of the inductor 7 is set to be sufficiently larger than the impedance of the DUT at the measurement frequency, and the capacitance of the capacitor 8 is set to be sufficiently smaller than the impedance of the DUT at the measurement frequency.
[0009]
As a result of the contact check, a contact failure is determined when the measured values of the DC ammeter 12 and the AC ammeter 22 are both 0, and when the measured value of the AC ammeter 22 is not 0, the DUT 6 and the measuring device 4 Connection is determined to be normal.
[0010]
In FIG. 4, 50 is an output resistance of the AC voltage source 23, 51 and 55 are operational amplifiers, 52 and 56 are impedances for current / voltage conversion (I / V conversion), and 53 and 57 are A / D converters.
[0011]
The AC voltage applied to the primary side of ferrite core transformer 41 (the side to which AC voltage source 23 is applied) depends on the excitation impedance of ferrite core transformer 41, the impedance of DUT 6, and the output impedance 50 of AC voltage source 23. Therefore, it is necessary to directly measure with the AC voltmeter 24.
[0012]
The DC ammeter 12 includes an I / V converter using an operational amplifier (hereinafter referred to as an operational amplifier) 51 and an impedance 52, and an A / D converter 53. The reference potential of these circuits is the potential of the common line 54.
As the operational amplifier 51, a highly accurate one with small fluctuations in bias current and offset voltage is used. The impedance 52 is a high impedance for direct current because it converts a direct current minute current into a voltage.
[0013]
In general, high-precision operational amplifiers are not broadband. Therefore, it is necessary to limit the band with the impedance 52 so as to operate stably with respect to the input capacitance of the DUT. In the device described in Japanese Patent No. 3155310 of Patent Document 1, the DC ammeter 12 cannot obtain a sufficient feedback effect in the band of several hundred kHz and cannot operate as an ammeter.
[0014]
On the other hand, the AC ammeter 22 includes an I / V converter including an operational amplifier 55 and an impedance 56, and an A / D converter 57, similar to the DC ammeter 12. As the operational amplifier 55, a high-speed and wide-band operational amplifier is used in order to cope with a high frequency.
[0015]
However, such a conventional apparatus has the following problems because an AC voltage is applied by a ferrite core transformer.
(1) Since the excitation impedance of the ferrite core transformer becomes a load of the AC voltage source, it needs to be raised to some extent. For that purpose, the number of turns on the primary side is increased to increase the inductance, or the frequency is increased to increase the impedance. However, the former has a larger structure, and the latter has to make peripheral circuits compatible with high frequencies.
[0016]
In the apparatus described in Patent Document 1, the latter is selected, and an excitation impedance of several tens of Ω is obtained at a frequency of several hundred kHz. However, in an operational amplifier constituting an ammeter, there is a trade-off relationship between high accuracy and high bandwidth. Therefore, a DC ammeter that requires accuracy and an AC ammeter that requires high bandwidth are shown in the figure of the patent. As shown in FIG. 1, it must be realized by a separate circuit. Therefore, the circuit scale becomes large and the cost increases.
[0017]
(2) The AC voltage applied to the primary side varies depending on the output resistance of the AC voltage source, the exciting impedance on the primary side of the ferrite core transformer, and the load (DUT) on the secondary side. Therefore, in the apparatus described in Japanese Patent No. 3155310, an AC voltmeter is prepared to measure the primary voltage. Therefore, the circuit scale becomes large and the cost increases.
[0018]
(3) In order to obtain a stable excitation voltage, the first and second conductors of the triaxial coaxial cable must be fixed so as to be located at the center of the ferrite core transformer. Therefore, there are structural instability factors with respect to the accuracy of the contact check.
[0019]
Japanese Patent Application No. 2002-172257 proposed by the applicant of the present application describes a two-terminal circuit element measuring apparatus that solves such problems. FIG. 5 is a block diagram showing one embodiment.
[0020]
In FIG. 5, 4 is a main body portion of the two-terminal circuit element measuring apparatus. 5 is a triaxial coaxial cable, 6 is a DUT, 13 is a DC voltage generation circuit, 23 is an AC voltage source, 60 is an ammeter, 61 is a high-precision operational amplifier, 62 is a capacitor for measuring AC current, and 63 is for measuring DC current A resistor, 64 is an A / D converter, 65 is a CPU, and 66 is a memory storing a CPU program.
[0021]
The ammeter 60 and the DUT 6 are connected in series, and a DC voltage on which an AC voltage is superimposed by an AC voltage source 23 and a DC voltage generation circuit 13 is applied to them.
The insulation resistance of the DUT 6 is obtained by measuring the value of the known DC voltage generation circuit 13 and the DC component of the flowing current with the ammeter 60 and the CPU 65. On the other hand, the AC impedance of the DUT 6 is similarly obtained by measuring the value of the known AC voltage source 23 and the AC component of the flowing current with the ammeter 60 and the CPU 65.
[0022]
The reference of these circuits is 54 potentials. The extraction of the direct current component is obtained by the CPU 65 passing the output data of the A / D converter 64 through digital signal processing, specifically, a low-pass filter. The extraction of the AC component is obtained by taking the difference from the case where the DUT is not connected (open state) after passing through the high-pass filter.
[0023]
The program is stored in the memory 66. As a result of the contact check, a contact failure is determined when the measured values of the DC component and AC component of the current are both 0, and when the measured value of the AC component is not 0, the connection state between the DUT 6 and the measuring device 4 is normal. It is judged.
[0024]
The AC voltage source 23 is set to a frequency at which the high-precision operational amplifier 61 can sufficiently operate as an I / V converter, for example, 10 kHz. At this frequency, the impedance of the capacitor 62 is set to be sufficiently smaller than that of the resistor 63, and the impedance of the capacitor 62 is set to be sufficiently larger than that of the resistor 63 at DC. Therefore, DC / AC can be measured with one high-precision operational amplifier.
[0025]
In this measurement, it is possible to perform a contact check without receiving a cable capacity by using a triaxial coaxial cable for connection to the DUT and gating on the second conductor.
[0026]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3155310 [FIG. 2 (A)]
[0027]
[Problems to be solved by the invention]
However, this two-terminal circuit element measuring apparatus has the following problems.
(1) As shown in FIG. 6 (detailed view of portion A in FIG. 5), an offset capacitor 1 interposed around a jig for fixing the DUT 6 is connected in parallel with the DUT 6. In order to prevent the offset capacitance from affecting the AC impedance measurement, it is necessary to compensate for the difference between the connection between the DUT and the measuring device when it is open, and problems may arise if the capacitance of the DUT is reduced. There is sex.
(2) A triaxial coaxial cable and a connector are required, which increases costs.
[0028]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above problems, and to provide a two-terminal circuit element measuring apparatus capable of performing a contact check with high accuracy without being affected by an offset capacity even when the capacity of a DUT is reduced. There is.
Another object of the present invention is to realize a two-terminal circuit element measuring apparatus that uses a biaxial coaxial cable and a connector without using a triaxial coaxial cable and a connector, thereby reducing costs.
Still another object of the present invention is to realize a two-terminal circuit element measuring apparatus in which a measuring system is floated.
[0029]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, the invention of claim 1
The other end of the biaxial coaxial cable composed of the first conductor as the center conductor and the second conductor provided on the outer periphery of the first conductor is connected, and the DUT is connected to the first conductor at one end of the cable. , A measuring device configured to be able to check a contact with a DUT,
An ammeter connected in series with the DUT via the biaxial coaxial cable and having a common line connected to the second conductor of the biaxial coaxial cable;
A circuit independent of the ammeter, a DC voltage generating circuit for generating a DC voltage superimposed with an AC voltage applied to the DUT;
A signal processing means for extracting a direct current component and an alternating current component from the output of the ammeter to obtain an insulation resistance and an alternating current impedance of the DUT, and performing a contact check based on the insulation resistance ;
The ammeter is
The inverting input terminal is connected to the first conductor at the other end of the biaxial coaxial cable, and the non-inverting input terminal is connected to the second conductor at the other end of the biaxial coaxial cable and the common line, and connected to the inverting input terminal. An operational amplifier in which a capacitor and a resistor connected in parallel are connected to the feedback path;
An A / D converter for digitally converting the output of the operational amplifier;
Have
The ammeter and the DC voltage generation circuit use the common line potential as a common reference potential,
The second conductor of the biaxial coaxial cable is grounded at one point .
[0030]
According to such a configuration, since the frequency of the AC voltage can be lowered, the DC ammeter and the AC ammeter can be realized by the same circuit. Further, since the measurement system can be constructed with the biaxial coaxial cable and the connector therefor without using the triaxial coaxial cable and the connector therefor, it can be constructed at low cost. In addition, since a floating measurement system can be constructed with respect to the ground, and the guarded second conductor can be grounded, it can be used with a coaxial cable.
[0032]
The invention according to claim 2
The other end of the biaxial coaxial cable composed of the first conductor as the center conductor and the second conductor provided on the outer periphery of the first conductor is connected, and the DUT is connected to the first conductor at one end of the cable. , A measuring device configured to be able to check a contact with a DUT,
An ammeter connected in series with the DUT via the biaxial coaxial cable and having a common line connected to the second conductor of the biaxial coaxial cable;
A circuit independent of this ammeter, a DC voltage generating circuit capable of selectively generating only a DC voltage or a DC voltage superimposed with an AC voltage applied to the DUT;
A signal processing means for extracting a direct current component and an alternating current component from the output of the ammeter to obtain an insulation resistance and an alternating current impedance of the DUT, and performing a contact check based on the insulation resistance;
Insulation resistance measurement of the DUT performed by generating only DC from the DC voltage generation circuit and AC impedance measurement of the DUT performed by generating a DC voltage on which AC voltage is superimposed are performed at different timings ,
The ammeter is
The inverting input terminal is connected to the first conductor at the other end of the biaxial coaxial cable, and the non-inverting input terminal is connected to the second conductor at the other end of the biaxial coaxial cable and the common line, and connected to the inverting input terminal. An operational amplifier in which a capacitor and a resistor connected in parallel are connected to the feedback path;
An A / D converter for digitally converting the output of the operational amplifier;
Have
The ammeter and the DC voltage generation circuit use the common line potential as a common reference potential,
The second conductor of the biaxial coaxial cable is grounded at one point .
[0033]
According to such a configuration, the DC voltage generation circuit can selectively apply only the DC voltage or the DC voltage on which the AC voltage is superimposed to the DUT with a shifted timing, thereby increasing the insulation resistance with an extremely high AC impedance. It can be measured with high accuracy.
[0034]
Further, if the common line is grounded during measurement, the effect of the offset capacitance around the DUT jig does not affect the ammeter, and contact check can be performed with high accuracy even for a DUT having a small capacitance.
[0035]
The invention described in claim 3 is the two-terminal circuit element measuring apparatus according to claim 1,
The DC voltage generating circuit is
AC voltage source,
A DC voltage source;
A second operational amplifier having a non-inverting input terminal connected to the common line and adding a DC voltage of the AC voltage source and an AC voltage of the AC voltage source;
It is characterized by having.
The invention according to claim 4 is the two-terminal circuit element measuring apparatus according to claim 2,
The DC voltage generating circuit is
AC voltage source,
A DC voltage source;
A second operational amplifier having a non-inverting input terminal connected to the common line and adding a DC voltage of the AC voltage source and an AC voltage of the AC voltage source;
A switch for selectively generating only a DC voltage or a DC voltage on which the AC voltage is superimposed;
It is characterized by having.
The invention of the contact check method according to claim 5
A contact check method for detecting a connection state between a DUT and the measurement device using the two-terminal circuit element measurement device according to claim 1,
If the measured values of the DC component and AC component of the current obtained by the ammeter and the signal processing unit are both 0, it is determined that the contact is poor, and if the measured value of the AC component is not 0, it is determined that the connection is normal. It is characterized by that.
According to such a method, an accurate contact check can be easily performed.
[0036]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a two-terminal circuit element measuring apparatus according to the present invention. In FIG. 1, the same reference numerals are given to basically the same components as in FIG. In the figure, 4 is a two-terminal circuit element measuring device, 5 is a biaxial coaxial cable (hereinafter also simply referred to as a coaxial cable), and 6 is a DUT. Reference numeral 60 denotes an ammeter, which includes a high-precision operational amplifier 61, an alternating current measuring capacitor 62, a direct current measuring resistor 63, and an A / D converter 64.
[0037]
65 is a CPU, and 66 is a memory in which a CPU program is stored. Reference numeral 70 denotes a DC voltage generating circuit, which includes an AC voltage source 71, a DC voltage source 72, an operational amplifier 73, and resistors 74 to 76.
[0038]
The coaxial cable 5 is formed of a first conductor that is a central conductor and a second conductor provided on the outer periphery of the first conductor, and the first conductor at one end thereof is connected to the DUT, and the second conductor at the other end. One conductor is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 61 of the ammeter and the second conductor is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 61.
The second conductor of the coaxial cable 5 is connected to the ground potential on the DUT side.
[0039]
The DUT 6 is connected in series, and the DC voltage of the DC voltage generating circuit 70 is applied to the DUT 6. The DC voltage output from the DC voltage generation circuit 70 is a DC voltage on which an AC voltage from the AC voltage source 71 is superimposed.
[0040]
The insulation resistance of the DUT 6 is obtained by measuring the value of the known DC voltage generation circuit 70 and the DC component of the flowing current with the ammeter 60 and the CPU 65. On the other hand, the AC impedance of the DUT 6 is similarly obtained by measuring the value of the known AC voltage source 71 and the AC component of the flowing current with the ammeter 60 and the CPU 65.
The reference of these circuits is the potential of the common line 54. This potential is common to the common line of the DC voltage generation circuit 70 and is floating with respect to the ground.
[0041]
As a result of the contact check, if the measured values of the DC component and AC component of the current are both 0, it is determined that the contact is defective. If the measured value of the AC component is not 0, the DUT 6, the measuring device 4, and the DC voltage generation circuit 70 connection status is determined to be normal.
[0042]
In this measuring system, when the common line 54 of the measuring device 4 is connected to the ground potential as shown in FIG. 2 (detailed view of B portion in FIG. 1), both ends of the offset capacitor 1 around the jig for fixing the DUT 6 are connected to the operational amplifier. 61 is the voltage at the input terminal, and no potential difference occurs. Therefore, the offset capacitance 1 does not affect the measurement system. Therefore, the contact check can be performed with high accuracy even for the low-capacity DUT 6 without performing open correction.
[0043]
Further, since the guarding is grounded, a triaxial coaxial cable or connector is not required, and it can be used with a coaxial cable and a connector.
Since the common line 54 is grounded at one place, there is no influence on the measurement system by the ground loop.
[0044]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes many changes and modifications without departing from the essence thereof.
For example, it is good also as a structure shown in FIG. 3 is a switch 81 which is different from FIG. The AC component of the output of the operational amplifier 61 is determined by the capacitance ratio of the DUT 6 and the capacitor 62. Accordingly, although the output of the operational amplifier 61 is saturated depending on the capacitance value of the connected DUT 6, if the connection with the DUT 6 is not normal, the output of the operational amplifier 61 is in a direction that becomes 0, so that the contact check judgment is affected. Absent.
[0045]
However, if the output of the operational amplifier 61 is saturated, the insulation resistance measurement is hindered. Therefore, the CPU 65 opens and closes the switch 81, and the AC impedance measurement and the insulation resistance measurement are performed at different timings. That is, the measurement is performed by opening the switch 81 when measuring the AC impedance and closing the switch 81 when measuring the insulation resistance. The contact check is performed based on each measurement result as described above.
According to such a measurement method, it is possible to accurately measure insulation resistance, which is a very high impedance measurement.
[0046]
【The invention's effect】
As described above, the present invention has the following effects.
(1) By setting the common line of the ammeter to the ground potential, it is possible to eliminate the influence of the offset capacitance around the jig, and it is possible to perform an accurate contact check even when the DUT capacitance is low.
(2) Since the frequency of the alternating voltage can be lowered, the direct current ammeter and the alternating current ammeter can be realized by the same circuit.
[0047]
(3) Since a measurement system can be constructed with a biaxial coaxial cable and a connector therefor without using a triaxial coaxial cable and a connector therefor as in the conventional apparatus, this leads to cost reduction.
(4) Since a floating measuring system can be constructed with respect to grounding, and the second guarded conductor can be grounded, it can be used with a biaxial coaxial cable.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a two-terminal circuit element measuring apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining an influence of an offset capacitance on a measurement system.
FIG. 3 is a block diagram showing another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram showing an example of a conventional two-terminal circuit element measuring apparatus.
FIG. 5 is a block diagram showing an example of another conventional two-terminal circuit element measuring apparatus.
6 is a diagram for explaining the influence of the offset capacitance in FIG. 5 on the measurement system.
[Explanation of symbols]
1 Offset Capacitance 4 2 Terminal Circuit Element Measuring Device 5 Biaxial Coaxial Cable 6 DUT
54 common line 60 ammeter 61 operational amplifier 62 capacitor 63 resistor 64 A / D converter 65 CPU
66 Memory 70 DC Voltage Generation Circuit 71 AC Voltage Source 72 DC Voltage Source 73 Operational Amplifiers 74 to 76 Resistor 81 Switch

Claims (5)

中心導体である第１導体と、この第１導体の外周に設けられた第２導体とからなる２軸同軸ケーブルの他端が接続され、このケーブルの一端の第１導体にはＤＵＴが接続され、ＤＵＴとのコンタクトチェックができるように構成された測定装置であって、
前記２軸同軸ケーブルを介してＤＵＴと直列接続され、コモンラインがこの２軸同軸ケーブルの第２導体に接続された電流計と、
この電流計とは独立した回路であって、前記ＤＵＴに印加用の、交流電圧の重畳された直流電圧を発生する直流電圧発生回路と、
前記電流計の出力から直流成分と交流成分を抽出して前記ＤＵＴの絶縁抵抗と交流インピーダンスを求め、これを基にコンタクトチェックを行う信号処理手段
を備え、
前記電流計は、
反転入力端子が前記２軸同軸ケーブルの他端の第１導体に接続され、非反転入力端子が前記２軸同軸ケーブルの他端の第２導体および前記コモンラインに接続され、反転入力端子への帰還路には並列接続されたコンデンサと抵抗が接続された演算増幅器と、
この演算増幅器の出力をディジタル変換するＡ／Ｄ変換器と
を有し、
前記電流計と前記直流電圧発生回路は、前記コモンラインの電位を共通の基準電位とし、
前記２軸同軸ケーブルの第２導体が１点接地されることを特徴とする２端子回路素子測定装置。The other end of the biaxial coaxial cable composed of the first conductor as the center conductor and the second conductor provided on the outer periphery of the first conductor is connected, and the DUT is connected to the first conductor at one end of the cable. , A measuring device configured to be able to check a contact with a DUT,
An ammeter connected in series with the DUT via the biaxial coaxial cable and having a common line connected to the second conductor of the biaxial coaxial cable;
A circuit independent of the ammeter, a DC voltage generating circuit for generating a DC voltage superimposed with an AC voltage applied to the DUT;
A signal processing means for extracting a direct current component and an alternating current component from the output of the ammeter to obtain an insulation resistance and an alternating current impedance of the DUT, and performing a contact check based on the insulation resistance ;
The ammeter is
The inverting input terminal is connected to the first conductor at the other end of the biaxial coaxial cable, and the non-inverting input terminal is connected to the second conductor at the other end of the biaxial coaxial cable and the common line, and connected to the inverting input terminal. An operational amplifier in which a capacitor and a resistor connected in parallel are connected to the feedback path;
An A / D converter for digitally converting the output of the operational amplifier;
Have
The ammeter and the DC voltage generation circuit use the common line potential as a common reference potential,
A two-terminal circuit element measuring apparatus, wherein the second conductor of the biaxial coaxial cable is grounded at one point . 中心導体である第１導体と、この第１導体の外周に設けられた第２導体とからなる２軸同軸ケーブルの他端が接続され、このケーブルの一端の第１導体にはＤＵＴが接続され、ＤＵＴとのコンタクトチェックができるように構成された測定装置であって、
前記２軸同軸ケーブルを介してＤＵＴと直列接続され、コモンラインがこの２軸同軸ケーブルの第２導体に接続された電流計と、
この電流計とは独立した回路であって、前記ＤＵＴに印加用の、直流電圧のみまたは交流電圧の重畳された直流電圧を選択的に発生することのできる直流電圧発生回路と、
前記電流計の出力から直流成分と交流成分を抽出して前記ＤＵＴの絶縁抵抗と交流インピーダンスを求め、これを基にコンタクトチェックを行う信号処理手段
を備え、
前記直流電圧発生回路から直流のみを発生させて行う前記ＤＵＴの絶縁抵抗測定と、交流電圧の重畳された直流電圧を発生させて行うＤＵＴの交流インピーダンス測定を異なるタイミングで行うようにし、
前記電流計は、
反転入力端子が前記２軸同軸ケーブルの他端の第１導体に接続され、非反転入力端子が前記２軸同軸ケーブルの他端の第２導体および前記コモンラインに接続され、反転入力端子への帰還路には並列接続されたコンデンサと抵抗が接続された演算増幅器と、
この演算増幅器の出力をディジタル変換するＡ／Ｄ変換器と
を有し、
前記電流計と前記直流電圧発生回路は、前記コモンラインの電位を共通の基準電位とし、
前記２軸同軸ケーブルの第２導体が１点接地されることを特徴とする２端子回路素子測定装置。 The other end of the biaxial coaxial cable composed of the first conductor as the center conductor and the second conductor provided on the outer periphery of the first conductor is connected, and the DUT is connected to the first conductor at one end of the cable. , A measuring device configured to be able to check a contact with a DUT,
An ammeter connected in series with the DUT via the biaxial coaxial cable and having a common line connected to the second conductor of the biaxial coaxial cable;
A circuit independent of this ammeter, a DC voltage generating circuit capable of selectively generating only a DC voltage or a DC voltage superimposed with an AC voltage applied to the DUT;
A signal processing means for extracting a direct current component and an alternating current component from the output of the ammeter to obtain an insulation resistance and an alternating current impedance of the DUT and performing a contact check based on the insulation resistance and the alternating current impedance.
With
Insulation resistance measurement of the DUT performed by generating only DC from the DC voltage generation circuit and AC impedance measurement of the DUT performed by generating a DC voltage on which AC voltage is superimposed are performed at different timings,
The ammeter is
The inverting input terminal is connected to the first conductor at the other end of the biaxial coaxial cable, and the non-inverting input terminal is connected to the second conductor at the other end of the biaxial coaxial cable and the common line, and connected to the inverting input terminal. An operational amplifier in which a capacitor and a resistor connected in parallel are connected to the feedback path;
An A / D converter for digitally converting the output of the operational amplifier;
Have
The ammeter and the DC voltage generation circuit use the common line potential as a common reference potential,
A two-terminal circuit element measuring apparatus, wherein the second conductor of the biaxial coaxial cable is grounded at one point . 前記直流電圧発生回路は、The DC voltage generating circuit is
交流電圧源と、AC voltage source,
直流電圧源と、A DC voltage source;
非反転入力端子が前記コモンラインに接続され、前記交流電圧源の直流電圧と前記交流電圧源の交流電圧を加算する第２の演算増幅器とA second operational amplifier having a non-inverting input terminal connected to the common line and adding the DC voltage of the AC voltage source and the AC voltage of the AC voltage source;
を有することを特徴とする請求項１記載の２端子回路素子測定装置。The two-terminal circuit element measuring apparatus according to claim 1, wherein: 前記直流電圧発生回路は、The DC voltage generating circuit is
交流電圧源と、AC voltage source,
直流電圧源と、A DC voltage source;
非反転入力端子が前記コモンラインに接続され、前記交流電圧源の直流電圧と前記交流電圧源の交流電圧を加算する第２の演算増幅器と、A second operational amplifier having a non-inverting input terminal connected to the common line and adding a DC voltage of the AC voltage source and an AC voltage of the AC voltage source;
直流電圧のみまたは前記交流電圧の重畳された直流電圧を選択的に発生させるためのスイッチとA switch for selectively generating only a DC voltage or a DC voltage on which the AC voltage is superimposed;
を有することを特徴とする請求項２記載の２端子回路素子測定装置。The two-terminal circuit element measuring apparatus according to claim 2, wherein: 請求項１または４のいずれかに記載の２端子回路素子測定装置を用いてＤＵＴとこの測定装置の接続状態を検出するコンタクトチェック方法であって、
前記電流計と信号処理手段により求めた電流の直流成分と交流成分の測定値が共に０である場合は接触不良、前記交流成分の測定値が０でない場合には接続が正常であると判断することを特徴とするコンタクトチェック方法。A contact check method for detecting a connection state between a DUT and the measurement device using the two-terminal circuit element measurement device according to claim 1,
If the measured values of the DC component and AC component of the current obtained by the ammeter and the signal processing unit are both 0, it is determined that the contact is poor, and if the measured value of the AC component is not 0, it is determined that the connection is normal. A contact check method characterized by the above.
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