JP4301895B2

JP4301895B2 - 四端子抵抗測定装置

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Publication number: JP4301895B2
Application number: JP2003298004A
Authority: JP
Inventors: 隆幸寺島; 佐藤　　達也
Original assignee: Hioki EE Corp
Current assignee: Hioki EE Corp
Priority date: 2003-08-21
Filing date: 2003-08-21
Publication date: 2009-07-22
Anticipated expiration: 2023-08-21
Also published as: JP2005069786A

Description

本発明は、被測定抵抗体に接続されるそれぞれ一対の電流供給端子と電圧検出端子とを有する四端子抵抗測定装置に関し、さらに詳しく言えば、測定中においても各端子の接続状態（断線の有無）を検出可能とする技術に関するものである。

四端子抵抗測定については各種の文献にその記述が見られ、原理的には測定用リード線の配線抵抗やプローブピン（電流供給端子，電圧検出端子）の接触抵抗の影響を受けないとされているため、特に低抵抗測定に多用されている。

しかしながら、現実的にはプローブピンの接触抵抗を無視できない場合がある。プローブピンの接触抵抗は一般的に１Ω以下であるが、摩耗や火花放電による酸化によっては１ｋΩ以上になることがある。また、それ以前の問題としてプロービング時にプローブピンが被測定抵抗体に接触しなかったり、測定中にプローブピンが被測定抵抗体から外れてしまうこともある。

本明細書では、上記のようにプローブピンが被測定抵抗体に接触していない状態のみならず、プローブピンの接触抵抗が高い場合を含めての接触不良を「断線」というが、この断線検出手段を備えた従来例を図１０により説明する。なお、この従来例は下記の特許文献１に示されている発明にしたがったものである。

この従来例に係る四端子抵抗測定装置は、基本的な構成として、被測定抵抗体ＲｘにＨｉ側電流供給端子１１ａとＬｏ側電流供給端子１１ｂを介して測定電流を流す定電流源１０と、その測定電流によって被測定抵抗体Ｒｘに発生する電圧降下をＨｉ側電圧検出端子２１ａとＬｏ側電圧検出端子２１ｂを介して検出する測定部２０とを備えている。

Ｈｉ側電圧検出端子２１ａとＬｏ側電圧検出端子２１ｂとによって検出された電圧は差動オペアンプ２２で所定に増幅されたのち、Ａ／Ｄコンバータ２３にてデジタル信号に変換され、演算制御手段としてのＣＰＵ２４に与えられる。ＣＰＵ２４は測定電圧と測定電流とから被測定抵抗体Ｒｘの抵抗値を算出する。

断線を検出するため、Ｈｉ側電流供給端子１１ａとＨｉ側電圧検出端子２１ａとを選択的に定電流源１０に切替接続するスイッチＳ１と、Ｌｏ側電流供給端子１１ｂとＬｏ側電圧検出端子２１ｂとを選択的に定電流源１０に切替接続するスイッチＳ２とが設けられており、また、定電流源１０の振幅を監視するコンパレータからなる振幅モニタ２５を備えている。

この断線検出法は、いずれかの端子が断線している場合には定電流源１０の振幅が無限大になることに着目したもので、一例として、まずスイッチＳ１，Ｓ２をともにＨｉ側電流供給端子１１ａおよびＬｏ側電流供給端子１１ｂ側に切り替えて定電流源１０に接続する。このとき接触不良であれば、振幅モニタ２５からＣＰＵ２４に断線ありの信号が出力される。

次に、スイッチＳ１，Ｓ２をともにＨｉ側電圧検出端子２１ａおよびＬｏ側電圧検出端子２１ｂ側に切り替えて定電流源１０に接続する。このとき接触不良であれば、上記と同様に振幅モニタ２５からＣＰＵ２４に断線ありの信号が出力される。このように、上記従来例によれば、簡単な構成で電流供給端子１１ａ，１１ｂ側および電圧検出端子２１ａ，２１ｂ側の断線の有無を検査することができる。

しかしながら、断線はプロービング時にのみ生ずるものではなく、何らかの原因によって測定中にも生ずることがあり、上記従来例では測定中に断線が生じた場合にはそれを検出することができない。したがって、測定に入る前に断線検査を行い、信頼性を高めるには測定後にも断線検査するようにしており、その断線検査に時間がかかるという問題がある。
特開２０００−１１１５９３号公報

したがって、本発明の課題は、四端子抵抗測定装置において、測定を中断することなく測定中においても断線を検出できるようにすることにある。

上記課題を解決するため、本発明は、Ｈｉ側とＬｏ側の各電流供給端子を介して被測定抵抗体に直流の測定電流を供給する定電流源と、Ｈｉ側とＬｏ側の各電圧検出端子を介して上記被測定抵抗体の電圧を測定する測定部とを備えている四端子抵抗測定装置において、上記被測定抵抗体に対する上記各電流供給端子の接続状態を検出する第１断線検出手段と、上記被測定抵抗体に対する上記Ｈｉ側電圧検出端子の接続状態を検出する第２断線検出手段と、上記被測定抵抗体に対する上記Ｌｏ側電圧検出端子の接続状態を検出する第３断線検出手段と、上記各断線検出手段からの出力信号に基づいて上記各端子の上記被測定抵抗体に対する接続状態を判定する判定手段とを含み、上記第１断線検出手段は、上記定電流源の振幅と所定の第１基準電圧とを比較する第１コンパレータを有し、上記第２断線検出手段は、上記Ｈｉ側電流供給端子と上記Ｈｉ側電圧検出端子とを含むＨｉ側電流路に第１交流電流を供給する第１交流電流源と、上記第１交流電流により上記Ｈｉ側電流路に発生する電圧と所定の第２基準電圧とを比較する第２コンパレータとを備え、上記第３断線検出手段は、上記Ｌｏ側電流供給端子と上記Ｌｏ側電圧検出端子とを含むＬｏ側電流路に第２交流電流を供給する第２交流電流源と、上記第２交流電流により上記Ｌｏ側電流路に発生する電圧と所定の第３基準電圧とを比較する第３コンパレータとを備え、上記第２断線検出手段には、上記Ｈｉ側電流路に発生する電圧を上記第１交流電流源と同期的に検波して上記第２コンパレータに与える第１ロックインアンプが含まれ、上記第３断線検出手段には、上記Ｌｏ側電流路に発生する電圧を上記第２交流電流源と同期的に検波して上記第３コンパレータに与える第２ロックインアンプが含まれているとともに、上記第１交流電流源および第２交流電流源には、抵抗とコンデンサとを直列に接続してなるダミー負荷が上記Ｈｉ側電流路と上記Ｌｏ側電流路とに対して並列となるように接続されていることを特徴としている。

上記第２断線検出手段と上記第３断線検出手段の相互干渉をなくすため、上記第１交流電流源と上記第２交流電流源は同一周波数でないことが好ましい。また、上記第１交流電流源と上記第２交流電流源の測定値に対する悪影響をなくすため、上記測定部には上記第１交流電流および上記第２交流電流による交流成分をカットするローパスフィルタが含まれることが好ましい。

本発明には、上記Ｌｏ側電流供給端子を含む上記定電流源側のグランドと、上記Ｌｏ側電圧検出端子を含む上記測定部側のグランドとが絶縁されており、上記第１交流電流源がフローティング電源である態様が含まれる。この場合、上記フローティングの第１交流電流源が発振器と、一次側に上記発振器を有し二次側が上記Ｈｉ側電流路に接続されるトランスを備え、上記トランスの二次側には電流制限抵抗と直流阻止用コンデンサとが含まれていることが好ましい。

また、上記定電流源側のグランドと上記測定部側のグランドの電位差が大きい場合、上記第コンパレータから上記判定手段への信号を絶縁する必要があるため、上記定電流源および上記第１コンパレータを含む電源系と、上記第１，第２交流電流源，上記第１，第２ロックインアンプおよび上記第２，第３コンパレータを含む電源系とが分離されることが好ましい。

プロービング時に４本の端子が正確に同時に被測定抵抗体に接触することが理想であるが、そうではなく例えば上記Ｌｏ側電流供給端子と上記Ｈｉ側電圧検出端子とが他の端子よりも早く被測定抵抗体に接触した場合には、上記第２交流電流が上記被測定抵抗体に流れ込み抵抗素子によってはダメージを与えることがある。

これを防止するため、上記第１交流電流源と上記第２交流電流源から上記Ｈｉ側電流路と上記Ｌｏ側電流路とに流される交流電流をオンオフする電流制御手段を設けて、４本の端子が確実に上記被測定抵抗体に接触してから、上記Ｈｉ側電流路と上記Ｌｏ側電流路とに交流電流を流すことが好ましい。

また、各端子と被測定抵抗体との接触により生ずる熱起電力をキャンセルするため、上記被測定抵抗体に供給される上記測定電流の極性を反転したり、上記測定電流を一時的にオフにすることが行われるが、その際に発生するノイズによる誤検出を防止するため、上記測定電流の極性反転時や一時的なオフ時には、上記判定手段は上記各コンパレータから供給される出力信号を所定時間無効とすることが好ましい。

本発明によれば、上記第１交流電流源より上記Ｈｉ側電流供給端子と上記Ｈｉ側電圧検出端子とを含む上記Ｈｉ側電流路に上記第１交流電流を流して、その発生電圧を上記第２コンパレータにて監視し、また、上記第２交流電流源より上記Ｌｏ側電流供給端子と上記Ｌｏ側電圧検出端子とを含む上記Ｌｏ側電流路に上記第２交流電流を流して、その発生電圧を上記第３コンパレータにて監視するようにしたことにより、測定中においても断線検出を行うことができる。

次に、図１ないし図９により、本発明のいくつかの実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものてはない。

図１に示す第１実施形態において、この四端子抵抗測定装置は、その基本的な構成として、被測定抵抗体Ｒｘに一対の電流供給端子１０１，１０２を介して直流の測定電流Ｉ_ｄｃを供給する定電流源１００と、その測定電流Ｉ_ｄｃによって発生する被測定抵抗体Ｒｘの電圧降下を一対の電圧検出端子２０１，２０２を介して検出する測定部２００とを備えている。

この場合、一方の電流供給端子１０１，電圧検出端子２０１がともにＨｉ側でＲ_Ｃ１，Ｒ_Ｃ２はそれらの接触抵抗、他方の電流供給端子１０２，電圧検出端子２０２がともにＬｏ側でＲ_Ｃ３，Ｒ_Ｃ４はそれらの接触抵抗を示している。Ｌｏ側電流供給端子１０２は定電流源１００側のグランドＧＮＤ１に接続され、Ｌｏ側電圧検出端子２０２は測定部２００側のグランドＧＮＤ２に接続されている。この例において、グランドＧＮＤ１とグランドＧＮＤ２は絶縁されている。

測定部２００は測定系と断線検出系とを有し、その測定系には増幅器２１０，ローパスフィルタ２１１，Ａ／Ｄコンバータ２１２および判定機能を有する例えばＣＰＵからなる制御手段２１３が含まれている。この例において、制御手段２１３にはディスプレイ（表示手段）２１４と外部機器接続用のインターフェイス２１５が接続されている。

断線検出系には第１ないし第３の３つの断線検出手段が含まれている。第１断線検出手段は定電流源１００の振幅（直流振幅；（Ｒ_Ｃ１＋Ｒｘ＋Ｒ_Ｃ３）×Ｉ_ｄｃ）と所定の基準電圧Ｖ_ｒｅｆ１とを比較し、（Ｒ_Ｃ１＋Ｒｘ＋Ｒ_Ｃ３）×Ｉ_ｄｃ＞（もしくは≧）Ｖ_ｒｅｆ１のとき、制御手段２１３に断線検出信号を送出する第１コンパレータ２２０が用いられている。

第２断線検出手段は、Ｈｉ側電流供給端子１０１とＨｉ側電圧検出端子２０１とを含むＨｉ側電流路に断線検出用の交流電流Ｉ_ａｃ１を供給する第１交流電流源２３０と、その交流電流Ｉ_ａｃ１によってＨｉ側電流路に発生する交流電圧（Ｒ_Ｃ１＋Ｒ_Ｃ２）×Ｉ_ａｃ１を検出して所定に増幅する差動増幅器２３１と、その交流出力電圧を交流電流源２３０からの同期信号を受けて同期検波する第１ロックインアンプ２３２と、第１ロックインアンプ２３２にて同期検波された出力電圧Ｖ_ＲＣ１と所定の基準値Ｖ_ｒｅｆ２とを比較し、Ｖ_ＲＣ１＞（もしくは≧）Ｖ_ｒｅｆ２のとき、制御手段２１３に断線検出信号を送出する第２コンパレータ２３３とを備えている。

第３断線検出手段は、Ｌｏ側電流供給端子１０２とＬｏ側電圧検出端子２０２とを含むＬｏ側電流路に断線検出用の交流電流Ｉ_ａｃ２を供給する第２交流電流源２４０と、その交流電流Ｉ_ａｃ２によってグランドＧＮＤ２に対してグランドＧＮＤ１側に発生する交流電圧を第２交流電流源２４０からの同期信号で検波する第２ロックインアンプ２４１と、第２ロックインアンプ２４１にて同期検波された出力電圧Ｖ_ＲＣ２と所定の基準値Ｖ_ｒｅｆ３とを比較し、Ｖ_ＲＣ２＞（もしくは≧）Ｖ_ｒｅｆ３のとき、制御手段２１３に断線検出信号を送出する第３コンパレータ２４２とを備えている。

測定動作については、定電流源１００より電流供給端子１０１，１０２を介して被測定抵抗体Ｒｘに測定電流Ｉ_ｄｃを流して、そのとき被測定抵抗体Ｒｘに生ずる電圧降下を電圧検出端子２０１，２０２で検出し増幅器２１０で所定に増幅する。この検出電圧には上記断線検出用の交流電流Ｉ_ａｃ１に起因する交流成分が含まれているため、その交流成分をローパスフィルタ２１１で除去してＡ／Ｄコンバータ２１２に入力し、デジタル信号に変換して制御手段２１３に与える。制御手段２１３は検出電圧と測定電流とから被測定抵抗体Ｒｘの抵抗値を算出し、例えばディスプレイ２１４に表示する。

なお、この例では検出電圧中に含まれている交流電流Ｉ_ａｃ１に起因する交流成分をローパスフィルタ２１１で除去するようにしているが、積分型Ａ／Ｄコンバータを用いてもよい。その場合、交流電流Ｉ_ａｃ１の周期が抵抗測定周期に近ければ、積分周期を交流電流Ｉ_ａｃ１の周期の整数倍に設定すればよい。また、別の例としてサンプリング型Ａ／ＤコンバータやΔΣ型Ａ／Ｄコンバータによっても交流電流Ｉ_ａｃ１に起因する交流成分を打ち消すことができる。

次に、断線検出について説明する。電流供給端子１０１，１０２のいずれか一方もしくは両方が断線すると、定電流源１００の振幅が無限大となるため、上記従来例と同じく定電流源１００の振幅を監視する第１コンパレータ２２０によって検出される。制御手段２１３は、第１コンパレータ２２０からの断線検出信号を受けて例えばディスプレイに「ソース端子（電流供給端子）断線」などと表示する。

Ｈｉ側電圧検出端子２０１の断線検出について説明すると、Ｌｏ側電流供給端子１０２およびＬｏ側電圧検出端子２０２の各接触抵抗Ｒ_Ｃ３，Ｒ_Ｃ４が十分に小さい場合、差動増幅器２３１には、（Ｒ_Ｃ１＋Ｒ_Ｃ２）×Ｉ_ａｃ１なる交流電圧が入力されるが、高抵抗測定時やＨｉ側の接触抵抗Ｒ_Ｃ１，Ｒ_Ｃ２が著しく大きい場合、この交流電圧に電源ノイズ（５０Ｈｚ，６０Ｈｚ）が重畳される。この電源ノイズによる影響を除去するため、交流電流Ｉ_ａｃ１に同期した第１ロックインアンプ２３２を通して交流電流Ｉ_ａｃ１による電圧成分のみを取り出す。

また、これとは別に差動増幅器２３１のＣＭＲＲ（同相信号除去比）が不十分であると、Ｌｏ側の接触抵抗Ｒ_Ｃ３，Ｒ_Ｃ４が大きい場合には、Ｌｏ側の交流電流Ｉ_ａｃ２の信号が重畳されることがある。この影響を排除するには、交流電流Ｉ_ａｃ１の周波数と交流電流Ｉ_ａｃ２の周波数とを異ならせればよい。制御手段２１３は、第２コンパレータ２３３のみから断線検出信号を受けた場合には、例えばディスプレイに「センスＨｉｇｈ端子（Ｈｉ側電圧検出端子）断線」などと表示する。

次に、Ｌｏ側電圧検出端子２０２の断線検出について説明すると、定電流源１００側のグランドＧＮＤ１は測定部２００側のグランドＧＮＤ２に対して、（Ｒ_Ｃ３＋Ｒ_Ｃ４）×Ｉ_ａｃ２なる電圧をもつ。このＬｏ側の接触抵抗Ｒ_Ｃ３，Ｒ_Ｃ４が著しく大きい場合、上記と同様にその交流電圧に電源ノイズ（５０Ｈｚ，６０Ｈｚ）が重畳される。

この電源ノイズによる影響を除去するため、交流電流Ｉ_ａｃ２に同期した第２ロックインアンプ２４１を通して交流電流Ｉ_ａｃ２による電圧成分のみを取り出す。なお、外来ノイズの影響が少ない場合には、第２ロックインアンプ２４１に代えて整流回路を用いることもできる。制御手段２１３は、第３コンパレータ２４２のみから断線検出信号を受けた場合には、例えばディスプレイに「センスＬｏｗ端子（Ｌｏ側電圧検出端子）断線」などと表示する。

なお、定電流源１００側のグランドＧＮＤ１と測定部２００側のグランドＧＮＤ２の電位差が大きい場合、第１コンパレータ２２０から制御手段２１３への信号を絶縁する必要があるため、図２に示すように定電流源１００側と測定部２００側とで別系統とすることが好ましい。

すなわち、定電流源１００側と測定部２００側とで、それぞれ個別的に商用電源電圧を所定に降圧するトランス１００ａ，２００ａ、その交流電圧を全波整流するダイオードブリッジ１００ｂ，２００ｂおよび整流平滑回路１００ｃ，２００ｃを備え、これにより定電流源１００側の第１装置内電源Ｖ_ｃｃ１と、測定部２００側の第２装置内電源Ｖ_ｃｃ２とを得る。

図１の第１実施形態において、第２断線検出手段の第１交流電源２３０はフローティング電源で、その一例として図３に示すように、発振器ＯＳＣとトランスＴとからなる構成を採用することができる。

すなわち、トランスＴの一次側に発振器ＯＳＣを接続し、その二次側を上記Ｈｉ側電流路（Ｈｉ側電流供給端子１０１およびＨｉ側電圧検出端子２０１を含む電流路）に接続する構成で、二次側には電流制限抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１とを直列に接続する。コンデンサＣ１は測定電流Ｉ_ｄｃがＨｉ側電圧検出端子２０１に流れないようにする直流阻止用コンデンサである。電流制限抵抗Ｒ１をＨｉ側の接触抵抗Ｒ_Ｃ１，Ｒ_Ｃ２に比べて大きくすることにより、概略定電流源とすることができる。

フローティング電源の変形例として、図４に示すように電流制限抵抗Ｒ１をトランスＴの二次側から、トランスＴの一次側と発振器ＯＳＣとの間に移してもよく、この場合には、その一次側の電圧を直接第１ロックインアンプ２３２に入力することにより、差動増幅器２３１を不要にすることができる。

次に、図５の第２実施形態について説明する。プロービング時に例えばＨｉ側電流供給端子１０１とＨｉ側電圧検出端子２０１との間が完全なオープン状態になると、その間には静電容量Ｃ_ｃ１のみが存在することになるため、差動増幅器２３１への入力信号は位相が９０゜回転されたものとなり、その静電容量Ｃ_ｃ１は第１ロックインアンプ２３２で検出されないことになる。

このことは、Ｌｏ側電流供給端子１０２とＬｏ側電圧検出端子２０２との間が完全なオープン状態になった場合も同じで、その間の静電容量Ｃ_ｃ２は第２ロックインアンプ２４１で検出されない。

そこで、この第２実施形態においては、第１交流電流源２３０および第２交流電流源２４０の各々に、抵抗とコンデンサを含むダミー負荷２３０ａ，２４０ａを上記Ｈｉ側電流路と上記Ｌｏ側電流路に対して並列となるように接続するようにしている。

次に、図６の第３実施形態について説明する。この第３実施形態は定電流源１００側と測定部２００側の電源を絶縁しない場合についてのもので、この場合には、第３断線検出手段の第２交流電源２４０から断線検出用の交流電流Ｉ_ａｃ２をＬｏ側電圧検出端子２０２側から定電流源１００のグランドＧＮＤ１に向けて流すことができる。第１断線検出手段および第２断線検出手段は上記第１実施形態と同じであってよいが、測定系については増幅器２１０に代えて差動増幅器２１０ａが用いられる。

上記第３実施形態の変形例として、図７に示すように第２交流電源２４０とグランドＧＮＤ１との間に上記Ｌｏ側電流路に対して並列に反転オペアンプ２４０ｂを接続することにより、図６の例に比べて差動増幅器２１０ａにＣＭＲＲの低いものを選択できるようになる。

次に、図８の第４実施形態について説明する。プロービング時にＨｉ側の２本の端子１０１，１０２と、Ｌｏ側の２本の端子２０１，２０２とが正確に同時に被測定抵抗体Ｒｘに接触することが理想であるが、そうではなく例えば図８に示すように、Ｌｏ側電流供給端子１０２とＨｉ側電圧検出端子２０１とが他の端子１０１，２０２よりも早く被測定抵抗体に接触した場合には、断線検出用の第２交流電流Ｉ_ａｃ２が被測定抵抗体Ｒｘに流れ込み、抵抗素子（例えばＭＲ素子やチップインダクタなど）によってはダメージを与えることがある。

これを防止するため、第４実施形態においては、第１交流電源２３０と第２交流電源２４０とに、断線検出用の交流電流Ｉ_ａｃ１，Ｉ_ａｃ２をオンオフするスイッチＳＷ１，ＳＷ２を備えさせ、非測定時にはそのスイッチＳＷ１，ＳＷ２をオフとし、測定時には４本の端子のプロービングが終了した時点でスイッチＳＷ１，ＳＷ２をオンとするようにしている。

スイッチＳＷ１，ＳＷ２は機械式，電子式のいずれであってもよいが、別の方法として、交流電源が有する例えば発振器の振幅をオンオフ制御するようにしてもよい。なお、図８において、Ｒ２，Ｃ２は増幅器２１０の入力段に設けられているフィルタである。

また、四端子抵抗測定においては、各端子１０１，１０２，２０１，２０２と被測定抵抗体Ｒｘとの接触により生ずる熱起電力をキャンセルするため、被測定抵抗体Ｒｘに供給される測定電流Ｉ_ｄｃの極性を反転したり、測定電流Ｉ_ｄｃを一時的にオフにする電流制御が一般的に行われるが、その際に図９に示すようなヒゲ状のノイズが発生する。このノイズはしばしば上記各断線検出手段の基準電圧Ｖ_ｒｅｆ１，Ｖ_ｒｅｆ２，Ｖ_ｒｅｆ３を超える。

この電流制御時に発生するノイズによる誤検出を防止するため、測定電流Ｉ_ｄｃの極性反転時や一時的なオフ時には、制御手段２１３は各コンパレータ２３０，２３３，２４２から断線検出信号が出力されたとしても、それを所定時間無効とすることが好ましい。

以上説明したように、本発明によれば、四端子抵抗測定装置において測定を中断することなく測定中においても断線を検出できるため、測定時間の短縮と測定精度の信頼性が高められる。

本発明による四端子抵抗測定装置の第１実施形態を示す回路図。上記第１実施形態の電源の構成を示す回路図。上記第１実施形態で用いられている交流電源の一例を示す模式図。上記交流電源の変形例を示す模式図。本発明による四端子抵抗測定装置の第２実施形態を示す回路図。本発明による四端子抵抗測定装置の第３実施形態を示す回路図。上記第３実施形態の変形例を示す回路図。本発明の第３実施形態の要部を示す回路図。測定電流の電流制御時に発生するノイズを示す波形図。従来例の四端子抵抗測定装置を示す回路図。

符号の説明

１００定電流源
１０１Ｈｉ側電流供給端子
１０２Ｌｏ側電流供給端子
２００測定部
２０１Ｈｉ側電圧検出端子
２０２Ｌｏ側電圧検出端子
２１０増幅器
２１１ローパスフィルタ
２１２Ａ／Ｄコンバータ
２１３制御手段
２２０第１コンパレータ
２３０第１交流電源
２３１差動増幅器
２３２第１ロックインアンプ
２３３第２コンパレータ
２４０第１交流電源
２４１第２ロックインアンプ
２４２第３コンパレータ

Claims

Ｈｉ側とＬｏ側の各電流供給端子を介して被測定抵抗体に直流の測定電流を供給する定電流源と、Ｈｉ側とＬｏ側の各電圧検出端子を介して上記被測定抵抗体の電圧を測定する測定部とを備えている四端子抵抗測定装置において、
上記被測定抵抗体に対する上記各電流供給端子の接続状態を検出する第１断線検出手段と、上記被測定抵抗体に対する上記Ｈｉ側電圧検出端子の接続状態を検出する第２断線検出手段と、上記被測定抵抗体に対する上記Ｌｏ側電圧検出端子の接続状態を検出する第３断線検出手段と、上記各断線検出手段からの出力信号に基づいて上記各端子の上記被測定抵抗体に対する接続状態を判定する判定手段とを含み、
上記第１断線検出手段は、上記定電流源の振幅と所定の第１基準電圧とを比較する第１コンパレータを有し、
上記第２断線検出手段は、上記Ｈｉ側電流供給端子と上記Ｈｉ側電圧検出端子とを含むＨｉ側電流路に第１交流電流を供給する第１交流電流源と、上記第１交流電流により上記Ｈｉ側電流路に発生する電圧と所定の第２基準電圧とを比較する第２コンパレータとを備え、
上記第３断線検出手段は、上記Ｌｏ側電流供給端子と上記Ｌｏ側電圧検出端子とを含むＬｏ側電流路に第２交流電流を供給する第２交流電流源と、上記第２交流電流により上記Ｌｏ側電流路に発生する電圧と所定の第３基準電圧とを比較する第３コンパレータとを備え、
上記第２断線検出手段には、上記Ｈｉ側電流路に発生する電圧を上記第１交流電流源と同期的に検波して上記第２コンパレータに与える第１ロックインアンプが含まれ、上記第３断線検出手段には、上記Ｌｏ側電流路に発生する電圧を上記第２交流電流源と同期的に検波して上記第３コンパレータに与える第２ロックインアンプが含まれているとともに、上記第１交流電流源および第２交流電流源には、抵抗とコンデンサとを直列に接続してなるダミー負荷が上記Ｈｉ側電流路と上記Ｌｏ側電流路とに対して並列となるように接続されていることを特徴とする四端子抵抗測定装置。
上記第１交流電流源と上記第２交流電流源は同一周波数でないことを特徴とする請求項１に記載の四端子抵抗測定装置。
上記測定部には上記第１交流電流および上記第２交流電流による交流成分をカットするローパスフィルタが含まれていることを特徴とする請求項１または２に記載の四端子抵抗測定装置。
上記Ｌｏ側電流供給端子を含む上記定電流源側のグランドと、上記Ｌｏ側電圧検出端子を含む上記測定部側のグランドとが絶縁されており、上記第１交流電流源がフローティング電源であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の四端子抵抗測定装置。
上記フローティングの第１交流電流源が発振器と、一次側に上記発振器を有し二次側が上記Ｈｉ側電流路に接続されるトランスを備え、上記トランスの二次側には電流制限抵抗と直流阻止用コンデンサとが含まれていることを特徴とする請求項４に記載の四端子抵抗測定装置。
上記定電流源および上記第１コンパレータを含む電源系と、上記第１，第２交流電流源，上記第１，第２ロックインアンプおよび上記第２，第３コンパレータを含む電源系とが分離されていることを特徴とする請求項４または５に記載の四端子抵抗測定装置。
上記第１交流電流源と上記第２交流電流源から上記Ｈｉ側電流路と上記Ｌｏ側電流路とに流される交流電流をオンオフする電流制御手段を備えていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の四端子抵抗測定装置。
上記被測定抵抗体に供給される上記測定電流の極性が反転される際、もしくは上記測定電流が一時的にオフとされる際、上記判定手段は上記各コンパレータから供給される出力信号を所定時間無効とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の四端子抵抗測定装置。