JP6868347B2 - Impedance measuring device and impedance measuring method - Google Patents
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本発明は、インピーダンス測定装置およびインピーダンス測定方法に関する。 The present invention relates to an impedance measuring device and an impedance measuring method.
電気回路を構成する素子がもつ内部インピーダンスを測定する方法として、測定対象である試料に交流信号を与えてその電気応答を測定する交流インピーダンス測定法がある。この方法では、試料がもつ抵抗成分、キャパシタンス成分、インダクタンス成分の大きさを調べることができる。また、それらの成分が試料内でどのような等価回路を構成しているか、あるいは、その等価回路のパラメータを求めることができる。 As a method of measuring the internal impedance of an element constituting an electric circuit, there is an AC impedance measuring method in which an AC signal is given to a sample to be measured and the electric response thereof is measured. In this method, the magnitudes of the resistance component, capacitance component, and inductance component of the sample can be investigated. In addition, what kind of equivalent circuit these components constitute in the sample, or the parameters of the equivalent circuit can be obtained.
このようなインピーダンス測定法として、定電流源から試料に正弦波の測定交流電流を供給し、試料に現れる電圧信号を、供給する測定交流電流に同期する同一周波数の基準信号(または参照信号ともいう)で同期検波することで、試料に現れるノイズ成分の影響を小さくする同期検波を用いたインピーダンス測定方法がある。
同期検波によるインピーダンス測定装置については、以下の先行技術文献がある。
As such an impedance measurement method, a sinusoidal measurement alternating current is supplied from a constant current source to the sample, and the voltage signal appearing on the sample is referred to as a reference signal (or reference signal) having the same frequency that synchronizes with the supplied measurement alternating current. ), There is an impedance measurement method using synchronous detection that reduces the influence of noise components appearing on the sample.
The following prior art documents are available for impedance measuring devices by synchronous detection.
以下図6を参照して同期検波によるインピーダンス測定を説明する。図6は、従来の同期検波によるインピーダンス測定装置を説明する図である。
測定交流電流iは、定電流源110から、試料111(Device under test:DUT)に供給される。なお、ここでは、試料111は、内部抵抗Rxをもつ電池である。抵抗(Rs)112は、測定交流電流iの電流値を検出するための電流検出用抵抗であり、定電流源110、試料111に直列に挿入されている。符号115は、測定交流電流iに応じて試料111に現れた検出信号(電圧信号)を増幅する増幅器である。同様に、符号116は、電流検出用抵抗(Rs)112で検出された電圧信号を増幅する増幅器である。増幅器115で増幅された電圧検出信号v1は、測定周波数を通過させるバンドパスフィルタ(BPF:Band Pass Filter)117を通して同期検波器120に入力される。また、測定交流電流iに同期する基準信号v2は増幅器116で増幅され同期検波器120に入力される。同期検波器120は、電圧検出信号v1を基準信号v2で同期検波し、その検波出力は、交流成分を除去するためのローパスフィルタ(Low−Pass Filter:LPF)122に入力され交流成分が除去されて、アナログデジタルコンバータ(Analog to Digital Converter:ADC)123に入力される。アナログデジタルコンバータ123は、同期検波出力をデジタル信号に変換する。変換されたデジタル信号は、図示されない演算装置に入力され、試料111の交流インピーダンス値、等価回路のパラメータ等が演算され、これらの値は、図示しない表示装置等に表示され、あるいはプリントされて出力される。
Impedance measurement by synchronous detection will be described below with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram illustrating a conventional impedance measuring device by synchronous detection.
The measured alternating current i is supplied from the constant
次に、図6のインピーダンス測定装置でのインピーダンス測定動作を説明する。
定電流源110からは、測定交流電流として、i=Isin(ω1t)の正弦波が試料111に印加される。試料111の両端には、電池の内部抵抗RXに対応した電圧が発生し、その電圧は増幅器115で増幅されてv1=iRXとして出力される。また、増幅器116からは、電流検出抵抗RSに対応したv2=iRSが出力され、同期検波器120で同期検波される。ここで、v1、v2は、それぞれ以下の数式(1)、数式(2)により求めることができる。なお、kは定数とする(IとRSは一定であるとする)。
Next, the impedance measurement operation in the impedance measuring device of FIG. 6 will be described.
From the constant
同期検波出力は、以下の数式(3)により求めることができる。 The synchronous detection output can be obtained by the following mathematical formula (3).
このように、試料の両端の電圧検出信号を測定交流電流と同位相の基準信号で同期検波し、ローパスフィルタにより交流成分(cos(2ω1t))を除去することにより、直流成分のみが抽出されるので、電池など純抵抗以外の成分を含む測定対象の試料の実効インピーダンスを求めることができる。また、同期検波で現れた交流成分はローパスフィルタで除去されるため、交流であるノイズの影響を除去でき、ノイズに埋もれた微小信号を取り出すことが可能である。 In this way, the voltage detection signals across the sample are synchronously detected with a reference signal in phase with the measured AC current, and the AC component (cos (2ω 1 t)) is removed by a low-pass filter to extract only the DC component. Therefore, the effective impedance of the sample to be measured containing components other than the pure resistance such as a battery can be obtained. Further, since the AC component appearing in the synchronous detection is removed by the low-pass filter, the influence of the AC noise can be removed, and a minute signal buried in the noise can be taken out.
ところで、信号がバンドパスフィルタ117やその周辺デバイスを通過する際にゲインが変動したり、位相が回転(変動)したりすることがある。ゲインや位相が変動すると、得られる測定値に誤差が生じてしまい、その結果、測定値のばらつきが生じ、測定値が安定しないという問題が生じる。
By the way, when the signal passes through the
本発明は、ゲインや位相の変動から生ずる影響を小さくして、測定誤差を少なくし、安定した測定が可能なインピーダンス測定装置および測定方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an impedance measuring device and a measuring method capable of stable measurement by reducing the influence caused by gain and phase fluctuations and reducing measurement errors.
本発明に係るインピーダンス測定装置の第一の側面は、測定対象の試料に所定周波数の測定信号を供給する交流源と、測定信号に同期する第1の基準信号を生成する基準信号生成部と、第1の基準信号と位相が異なる第2の基準信号を生成する位相調整部と、少なくとも試料に現れる検出信号を通過させるバンドパスフィルタと、バンドパスフィルタに入力される信号として、試料に現れる検出信号及び第1の基準信号のいずれか一方を選択して出力する第1の選択部と、第1の選択部の出力信号を入力としてバンドパスフィルタから出力される出力信号及び第1の基準信号のいずれか一方を選択して出力する第2の選択部と、第2の選択部の出力信号及び第2の基準信号のいずれか一方を選択して出力する第3の選択部と、少なくとも第2の選択部の出力信号を第1の基準信号で同期検波する第1の同期検波部と、少なくとも第2の選択部の出力信号を第3の選択部の出力信号で同期検波する第2の同期検波部と、第1の同期検波部と第2の同期検波部の出力側に設けられた演算部とを備えたインピーダンス測定装置であって、第2の選択部によって第1の基準信号が選択され、第3の選択部によって第2の基準信号が選択された場合に、第1の同期検波部は、第2の選択部の出力信号を第1の基準信号で同期検波し、第2の同期検波部は、第2の選択部の出力信号を第2の基準信号で同期検波し、演算部は第1の同期検波部及び第2の同期検波部の検波出力に基づいて第1の基準信号と第2の基準信号の位相差を算出し、第1の選択部によって第1の基準信号がバンドパスフィルタに入力されるように選択され、第2の選択部によってバンドパスフィルタからの出力信号が選択され、第3の選択部によってバンドパスフィルタからの出力信号が第2の同期検波部に入力されるように選択された場合に、第1の同期検波部は、バンドパスフィルタからの出力信号を第1の基準信号で同期検波し、第2の同期検波部は、バンドパスフィルタからの出力信号を参照信号として同期検波し、演算部は、第1の同期検波部及び前記第2の同期検波部の検波出力に基づいてバンドパスフィルタのゲインと位相回りを算出し、第1の選択部によって試料に現れる検出信号がバンドパスフィルタに出力されるように選択され、第2の選択部によってバンドパスフィルタからの出力信号が選択され、第3の選択部によって第2の基準信号が選択された場合に、第1の同期検波部は、バンドパスフィルタからの出力信号を第1の基準信号で同期検波し、第2の同期検波部は、バンドパスフィルタからの出力信号を第2の基準信号で同期検波し、演算部は、第1の同期検波部及び第2の同期検波部の検波出力に基づいて試料のインピーダンスを算出することを特徴とする。 The first aspect of the impedance measuring apparatus according to the present invention is an AC source that supplies a measurement signal of a predetermined frequency to a sample to be measured, a reference signal generation unit that generates a first reference signal synchronized with the measurement signal, and the like. A phase adjuster that generates a second reference signal whose phase is different from that of the first reference signal, a bandpass filter that passes at least a detection signal that appears in the sample, and a detection that appears in the sample as a signal input to the bandpass filter. A first selection unit that selects and outputs either a signal or a first reference signal, an output signal output from a bandpass filter using the output signal of the first selection unit as an input, and a first reference signal. A second selection unit that selects and outputs one of the above, a third selection unit that selects and outputs one of the output signal of the second selection unit and the second reference signal, and at least the third selection unit. A first synchronous detection unit that synchronously detects the output signal of the second selection unit with the first reference signal, and a second synchronous detection unit that synchronously detects the output signal of at least the second selection unit with the output signal of the third selection unit. An impedance measuring device including a synchronous detection unit, a first synchronous detection unit, and a calculation unit provided on the output side of the second synchronous detection unit, and a first reference signal is generated by a second selection unit. When selected and the second reference signal is selected by the third selection unit, the first synchronous detection unit synchronously detects the output signal of the second selection unit with the first reference signal, and the second The synchronous detection unit of is synchronously detects the output signal of the second selection unit with the second reference signal, and the arithmetic unit is the first based on the detection output of the first synchronous detection unit and the second synchronous detection unit. The phase difference between the reference signal and the second reference signal is calculated, the first selection section selects the first reference signal to be input to the bandpass filter, and the second selection section selects the first reference signal from the bandpass filter. When the output signal is selected and the output signal from the bandpass filter is selected by the third selection unit to be input to the second synchronous detection unit, the first synchronous detection unit is selected from the bandpass filter. The output signal of the above is synchronously detected by the first reference signal, the second synchronous detection unit synchronously detects the output signal from the band path filter as a reference signal, and the arithmetic unit performs the first synchronous detection unit and the first synchronous detection unit. The gain and phase rotation of the bandpass filter are calculated based on the detection output of the synchronous detection unit of 2, and the detection signal appearing on the sample is selected by the first selection unit to be output to the bandpass filter, and the second selection unit is used. The output signal from the bandpass filter is selected by the selection unit, and the second reference signal is selected by the third selection unit. When selected, the first synchronous detection unit synchronously detects the output signal from the bandpass filter with the first reference signal, and the second synchronous detection unit synchronously detects the output signal from the bandpass filter with the second reference signal. Synchronous detection is performed using the reference signal of the above, and the calculation unit calculates the impedance of the sample based on the detection outputs of the first synchronous detection unit and the second synchronous detection unit.
なお、第1の選択部によって第1の基準信号が前記バンドパスフィルタに入力されるように選択され、第2の選択部によってバンドパスフィルタからの出力信号が選択され、前記第3の選択部によって第2の基準信号が選択された場合に、第1の同期検波部は、バンドパスフィルタからの出力信号を第1の基準信号で同期検波し、第2の同期検波部は、バンドパスフィルタからの出力信号を第2の基準信号で同期検波し、演算部は、第1の同期検波部及び第2の同期検波部の検波出力に基づいてバンドパスフィルタの位相回りの極性を算出し、算出された極性に基づいてバンドパスフィルタの位相回りが遅れ位相及び進み位相のいずれであるかを判定することを特徴とする。 The first selection unit selects the first reference signal to be input to the bandpass filter, the second selection unit selects the output signal from the bandpass filter, and the third selection unit selects the output signal from the bandpass filter. When the second reference signal is selected by, the first synchronous detection unit synchronously detects the output signal from the bandpass filter with the first reference signal, and the second synchronous detection unit performs the bandpass filter. The output signal from is synchronously detected by the second reference signal, and the arithmetic unit calculates the phase circumference polarity of the bandpass filter based on the detection outputs of the first synchronous detection unit and the second synchronous detection unit. It is characterized in that it is determined whether the phase circumference of the bandpass filter is a delayed phase or a leading phase based on the calculated polarity.
なお、試料は電池であって、交流供給部は定電流源であることが好ましい。 It is preferable that the sample is a battery and the AC supply unit is a constant current source.
本発明の他の側面は、交流源が測定対象の試料に所定周波数の測定信号を供給するステップと、基準信号生成部が測定信号に同期する第1の基準信号を生成するステップと、位相調整部が前記第1の基準信号と位相が異なる第2の基準信号を生成するステップと、バンドパスフィルタが少なくとも試料に現れる検出信号を通過させるステップと、第1の選択部が前記バンドパスフィルタに入力される信号として、試料に現れる検出信号及び第1の基準信号のいずれか一方を選択して出力するステップと、第2の選択部が第1の選択部の出力信号を入力としてバンドパスフィルタから出力される出力信号及び第1の基準信号のいずれか一方を選択して出力するステップと、第3の選択部が2の選択部の出力信号及び第2の基準信号のいずれか一方を選択して出力するステップと、第1の同期検波部が少なくとも第2の選択部の出力信号を第1の基準信号で同期検波するステップと、第2の同期検波部が少なくとも第2の選択部の出力信号を第3の選択部の出力信号で同期検波するステップと、演算部が試料の交流インピーダンスを測定するステップを有する、インピーダンス測定方法であって、第2の選択部が第1の基準信号を選択し、第3の選択部が第2の基準信号を選択した場合に、第1の同期検波部が、第2の選択部の出力信号を第1の基準信号で同期検波し、第2の同期検波部が、第2の選択部の出力信号を第2の基準信号で同期検波し、演算部が第1の同期検波部及び第2の同期検波部の検波出力に基づいて第1の基準信号と第2の基準信号の位相差を算出するステップを有し、第1の選択部がバンドパスフィルタに第1の基準信号が入力されるように選択し、第2の選択部がバンドパスフィルタからの出力信号を選択し、第3の選択部が第2の同期検波部にバンドパスフィルタからの出力信号を入力されるように選択した場合に、第1の同期検波部が、バンドパスフィルタからの出力信号を第1の基準信号で同期検波し、第2の同期検波部が、バンドパスフィルタからの出力信号を参照信号として同期検波し、演算部が、第1の同期検波部及び第2の同期検波部の検波出力に基づいてバンドパスフィルタのゲインと位相回りを算出するステップを有し、第1の選択部が、バンドパスフィルタに試料に現れる検出信号が出力されるように選択し、第2の選択部がバンドパスフィルタからの出力信号を選択し、第3の選択部が第2の基準信号を選択した場合に、第1の同期検波部が、バンドパスフィルタからの出力信号を第1の基準信号で同期検波し、第2の同期検波部が、バンドパスフィルタからの出力信号を第2の基準信号で同期検波し、演算部が、第1の同期検波部及び前記第2の同期検波部の検波出力に基づいて試料のインピーダンスを算出するステップを有することを特徴とする。 Another aspect of the present invention includes the steps of providing a measurement signal of a predetermined frequency to the sample of the AC source is measured, a step of the reference signal generating unit generates a first reference signal synchronized with the measurement signal, the phase adjustment A step of generating a second reference signal whose phase is different from that of the first reference signal, a step of passing a detection signal at least appearing in the sample by the bandpass filter, and a first selection section of the bandpass filter. A band path filter in which one of the detection signal appearing in the sample and the first reference signal is selected and output as an input signal, and the second selection unit receives the output signal of the first selection unit as an input signal. The step of selecting and outputting one of the output signal and the first reference signal output from the third selection unit, and the third selection unit selects either the output signal of the second selection unit or the second reference signal. And the step that the first synchronous detection unit synchronously detects the output signal of at least the second selection unit with the first reference signal, and the second synchronous detection unit is at least the second selection unit. An impedance measurement method comprising a step of synchronously detecting an output signal with the output signal of a third selection unit and a step of measuring the AC impedance of a sample by the calculation unit, wherein the second selection unit is a first reference signal. Is selected, and when the third selection unit selects the second reference signal, the first synchronous detection unit synchronously detects the output signal of the second selection unit with the first reference signal, and the second The synchronous detection unit of the second selection unit synchronously detects the output signal of the second selection unit with the second reference signal, and the calculation unit performs the first synchronous detection unit based on the detection outputs of the first synchronous detection unit and the second synchronous detection unit. It has a step of calculating the phase difference between the reference signal and the second reference signal, the first selection section selects so that the first reference signal is input to the band path filter, and the second selection section is the band. When the output signal from the path filter is selected and the third selection unit selects to input the output signal from the band path filter to the second synchronous detection unit, the first synchronous detection unit sets the band. The output signal from the path filter is synchronously detected by the first reference signal, the second synchronous detection unit synchronously detects the output signal from the band path filter as a reference signal, and the arithmetic unit performs the first synchronous detection unit. And a step of calculating the gain and phase rotation of the bandpass filter based on the detection output of the second synchronous detection section, so that the first selection section outputs the detection signal appearing on the sample to the bandpass filter. Select to, the second selection selects the output signal from the bandpass filter, and the third When the selection unit selects the second reference signal, the first synchronous detection unit synchronously detects the output signal from the band path filter with the first reference signal, and the second synchronous detection unit performs the band path. The output signal from the filter is synchronously detected by the second reference signal, and the calculation unit has a step of calculating the impedance of the sample based on the detection outputs of the first synchronous detection unit and the second synchronous detection unit. It is characterized by.
なお、第1の選択部が、第1の基準信号が前記バンドパスフィルタに入力されるように選択し、第2の選択部が前記バンドパスフィルタからの出力信号を選択し、第3の選択部が第2の基準信号を選択した場合に、第1の同期検波部が、バンドパスフィルタからの出力信号を第1の基準信号で同期検波し、第2の同期検波部が、バンドパスフィルタからの出力信号を第2の基準信号で同期検波し、演算部が、第1の同期検波部及び第2の同期検波部の検波出力に基づいてバンドパスフィルタの位相回りの極性を算出し、算出された極性に基づいてバンドパスフィルタの位相回りが遅れ位相及び進み位相のいずれであるかを判定するステップを有する。 The first selection unit selects the first reference signal to be input to the bandpass filter, the second selection unit selects the output signal from the bandpass filter, and the third selection unit. When the unit selects the second reference signal, the first synchronous detection unit synchronously detects the output signal from the bandpass filter with the first reference signal, and the second synchronous detection unit performs the bandpass filter. The output signal from is synchronously detected by the second reference signal, and the arithmetic unit calculates the polarity around the phase of the bandpass filter based on the detection outputs of the first synchronous detection unit and the second synchronous detection unit. It has a step of determining whether the phase rotation of the bandpass filter is a delayed phase or a leading phase based on the calculated polarity.
ゲインや位相の変動から生ずる影響を小さくして、測定誤差を少なくし、安定した測定が可能なインピーダンス測定装置および測定方法を提供することができる。 It is possible to provide an impedance measuring device and a measuring method capable of stable measurement by reducing the influence caused by the fluctuation of gain and phase, reducing the measurement error.
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。インピーダンス測定装置1は、定電流源10、増幅器15,16、スイッチSW1、バンドパスフィルタ(BPF)17、位相調整器19、スイッチSW2、スイッチSW3、同期検波器20−1,20−2、ローパスフィルタ(LPF)22−1,22−2、アナログデジタルコンバータ(ADC)23-1,23−2を備えて構成されている。なお、定電流源10は請求項1の交流供給部に相当し、同期検波器20は請求項1の同期検波部に相当する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The impedance measuring device 1 includes a constant
本発明の一実施の形態に係るインピーダンス測定装置は、スイッチSW1〜スイッチSW3の選択(切り換え)の態様によって第1〜第4の接続構成態様が生じる。ここで、スイッチSW1は増幅器15の出力と増幅器16の出力のいずれかを選択する。スイッチSW2はバンドパスフィルタ(BPF)17の出力あるいは増幅器16の出力のいずれかを選択する。スイッチSW3はスイッチSW2の出力あるいは位相調整器19の出力のいずれかを選択する。なお、スイッチSW1〜SW3は請求項2の選択部に相当する。
したがって、以下では、第1の接続構成態様、第2の接続構成態様、第3の接続構成態様及び第4の接続構成態様に分けて説明する。
In the impedance measuring device according to the embodiment of the present invention, the first to fourth connection configuration modes are generated depending on the mode of selecting (switching) the switches SW1 to SW3. Here, the switch SW1 selects either the output of the
Therefore, in the following, the first connection configuration mode, the second connection configuration mode, the third connection configuration mode, and the fourth connection configuration mode will be described separately.
ここで、第1の接続構成態様とは、SW1によって増幅器15の出力が選択され、SW2によって増幅器16の出力が選択され、スイッチSW3によって位相調整器19の出力が選択された接続構成態様(図1参照)である。第2の接続構成態様とは、SW1によって増幅器16の出力が選択され、SW2によってバンドパスフィルタ(BPF)17の出力が選択され、スイッチSW3によってスイッチSW2の出力が選択された接続構成態様(図2参照)である。第3の接続構成態様とは、SW1によって増幅器16の出力が選択され、SW2によってバンドパスフィルタ(BPF)17の出力が選択され、スイッチSW3によって位相調整器19の出力が選択された接続構成態様(図3参照)である。第4の接続構成態様とは、SW1によって増幅器15の出力が選択され、SW2によってバンドパスフィルタ(BPF)17の出力が選択され、スイッチSW3によって位相調整器19の出力が選択された接続構成態様(図4参照)である。
Here, the first connection configuration mode is a connection configuration mode in which the output of the
[第1の接続構成態様]
図1は、本発明の一実施の形態に係るインピーダンス測定装置の構成を示し、第1の接続構成態様を示した図である。
[First connection configuration mode]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an impedance measuring device according to an embodiment of the present invention and showing a first connection configuration mode.
定電流源10は一対の出力端子(図示せず)を介して測定対象の試料(DUT)11に接続される。本実施の形態では、試料11は、電池であり、内部抵抗としてRxをもつ。定電流源10と試料11の間には電流検出用抵抗Rsが挿入(接続)され、試料11の検出信号は、増幅器15を介して測定周波数を通過させるバンドパスフィルタ(BPF)17に入力される。なお、電流検出用抵抗Rsは請求項1の基準信号生成部に相当する。
The constant
増幅器15は定電流源10から供給される測定交流電流iに応じて試料11に現れた検出信号(電圧信号)を増幅し、増幅器16は電流検出用抵抗RSで検出された電圧信号を増幅する。増幅器15で増幅された電圧検出信号v1は、本接続構成態様では同期検波器20に入力されない。なお、測定交流電流iは請求項1の測定信号に対応する。
The
電流検出用抵抗RSは増幅器16に接続される。増幅器16で増幅された出力は、スイッチSW2を介して同期検波器20−1,20−2に入力されるとともに、測定交流電流iに同期し測定交流電流iと同位相である第1の基準信号(以下、「第1の参照信号」と呼ぶ。)v2(以下の数式(6)参照)として同期検波器20−1に入力される。
The current detection resistor RS is connected to the
また、増幅器16で増幅された出力(測定電流検出信号)は、位相調整器19、スイッチSW3を介して第2の基準信号(以下、「第2の参照信号」と呼ぶ。)v3として同期検波器20−2に入力される。なお、位相調整器19は増幅器16の出力信号の位相が他方の基準信号に対して所定角度の位相差をもった位相(本例ではθ2)となるように位相調整する。なお、θ2はθ2≠θ1、かつ、θ1+π以外とする。
Further, the output amplified by the amplifier 16 (measured current detection signal), the
同期検波器20−1、20−2の検波出力は、それぞれローパスフィルタ(LPF)22−1,22−2に入力され、交流成分が除去されたローパスフィルタ22−1,22−2の出力は、それぞれアナログデジタルコンバータ(ADC)23−1,23−2に入力される。 The detection outputs of the synchronous detectors 20-1 and 20-2 are input to the low-pass filter (LPF) 22-1,22-2, respectively, and the output of the low-pass filter 22-1,22-2 from which the AC component is removed is , Are input to the analog-to-digital converters (ADCs) 23-1 and 23-2, respectively.
アナログデジタルコンバータ23−1,23−2は、同期検波出力をデジタル信号に変換する。変換されたデジタル信号は、図示されない演算装置に入力され、試料11の交流インピーダンス値、等価回路のパラメータ等が演算され、これらの値は、図示しない表示装置等に表示され、あるいはプリントされて出力される。 The analog-digital converters 23-1 and 23-2 convert the synchronous detection output into a digital signal. The converted digital signal is input to an arithmetic unit (not shown), the AC impedance value of the sample 11 and the parameters of the equivalent circuit are calculated, and these values are displayed or printed on a display device (not shown) and output. Will be done.
第1の接続構成態様では、第1の参照信号v2と第2の参照信号v3の位相差θ1−2を求めるが、以下にその算出手順を詳細に説明する。 In the first connection configuration mode, the phase difference θ 1-2 of the first reference signal v 2 and the second reference signal v 3 is obtained, and the calculation procedure will be described in detail below.
上記した第1の参照信号v2において、θIは増幅器(検出回路)16による位相回りであるが、ここでは増幅器16の位相回りはないものとする(θI=0°)。位相回りがある場合は、初期調整にてキャンセルできるからである。したがって、第1の参照信号v2は以下の数式(7)のように求められる。 In the first reference signal v 2 described above, theta I is a phase rotation by the amplifier (detection circuit) 16, it is assumed no phase around the amplifier 16 (θ I = 0 °) . This is because if there is a phase rotation, it can be canceled by the initial adjustment. Therefore, the first reference signal v 2 is obtained by the following mathematical formula (7).
まず、増幅器16の出力から、第1の参照信号(測定交流電流iと同位相)v2と(以下の数式(8)参照)、第1の参照信号v2と位相が異なる第2の参照信号v3(以下の数式(9)参照)とが生成される。
First, from the output of the
次に、測定交流電流iを第1の参照信号v2及び第2の参照信号v3で同期検波する。第1の参照信号v2との同期検波において、ADC23−1の入力電圧VADC1_V2×V2は、以下の数式(10)を用いて求められる。 Next, the measured alternating current i is synchronously detected by the first reference signal v 2 and the second reference signal v 3. In the synchronous detection of the first reference signal v 2, the input voltage V ADC1_V2 × V2 of ADCs 23-1, determined using the following equation (10).
なお、θ1−2は第1の参照信号v2と第2の参照信号v3の位相差であり、数式(12)÷数式(10)により導き出された以下の数式(13)を用いて求められる。なお、遅れ位相、進み位相は位相調整器19で任意に設定できるため既知とする。
Note that θ 1-2 is the phase difference between the first reference signal v 2 and the second reference signal v 3 , and the following mathematical formula (13) derived by the mathematical formula (12) ÷ mathematical formula (10) is used. Desired. The lag phase and the lead phase are known because they can be arbitrarily set by the
[第2の接続構成態様]
第2の接続構成態様では、バンドパスフィルタ17のゲインGBPFと位相回りθBPFを求めるが、以下に図2を参照してその算出手順を詳細に説明する。
[Second connection configuration mode]
In the second connection configuration mode, the gain G BPF and the phase rotation θ BPF of the bandpass filter 17 are obtained, and the calculation procedure will be described in detail below with reference to FIG.
バンドパスフィルタ17の出力v2´は以下の数式(15)を用いて求められる。 The output v 2'of the bandpass filter 17 is obtained by using the following mathematical formula (15).
また、上記出力v2´と同位相の第3の参照信号vINDEX3を生成する。本接続構成態様では、第3の参照信号vINDEX3はバンドパスフィルタ17の出力v2´と等しくなる。ここで、バンドパスフィルタ17の出力v2´を、第1の参照信号v2と第3の参照信号vINDEX3により同期検波する。出力v2´を第1の参照信号v2で同期検波したときのADC23−1の入力電圧VADC1_V2´×V2は以下の数式(16)を用いて求められる。 Further, to generate a third reference signal v index3 of the output v 2'same phase. In this connection configuration mode, the third reference signal v index3 becomes equal to the output v 2'of the band-pass filter 17. Here, the output v 2'of the band-pass filter 17, to synchronous detection by the first reference signal v 2 and the third reference signal v index3. Input voltage V ADC1_V2' × V2 of ADC23-1 when the synchronous detection output v 2'first reference signal v 2 is determined using the following equation (16).
第3の参照信号vINDEX3との同期検波において、ADC23−2の入力電圧VADC2_V2´×V2´は以下の数式(17)を用いて求められる。
数式(17)÷数式(10)を実行すると以下の数式(18)が導き出される。 When the formula (17) ÷ formula (10) is executed, the following formula (18) is derived.
したがって、ゲインGBPFは以下の数式(19)を用いて求められる。 Therefore, the gain G BPF can be obtained by using the following mathematical formula (19).
また、数式(16)÷数式(17)を実行すると、以下の数式(20)が得られ、数式(20)の右辺の分母をはらうと以下の数式(21)となる。 Further, when the mathematical formula (16) ÷ the mathematical formula (17) is executed, the following mathematical formula (20) is obtained, and when the denominator on the right side of the mathematical formula (20) is taken, the following mathematical formula (21) is obtained.
数式(21)から以下の数式(22)を導き、数式(22)より位相回りθBPFが求められる。 The following mathematical formula (22) is derived from the mathematical formula (21), and the phase rotation θ BPF is obtained from the mathematical formula (22).
[第3の接続構成態様]
第3の接続構成態様では、第2の接続構成態様で求めた位相回りθBPFが遅れ位相又は進み位相のいずれであるのかについて判定を行うが、以下に図3を参照してその判定手順を詳細に説明する。
[Third connection configuration mode]
In the third connection configuration mode, it is determined whether the phase rotation θ BPF obtained in the second connection configuration mode is the lag phase or the lead phase. The determination procedure is described below with reference to FIG. This will be described in detail.
第2の接続構成態様で求めた位相回りθBPFは、位相角0≦θ≦πの解しか求まらない。バンドパスフィルタ17の位相回りθBPFは、遅れ位相と進み位相のいずれの可能性もあるため、−π<θ<0の範囲である可能性があるので、いずれであるのかを判定する必要がある。
まず、バンドパスフィルタ17の出力v2´を第2の参照信号v3で同期検波する。そのときのADC23−2の入力電圧VADC2_V2´×V3は以下の数式(23)を用いて求められる。
For the phase rotation θ BPF obtained in the second connection configuration mode, only the solution of the
First, synchronous detection output v 2'of the band-pass filter 17 at the second reference signal v 3. The input voltage V ADC2_V2'x V3 of the ADC 23-2 at that time can be obtained by using the following mathematical formula (23).
数式(23)÷数式(16)により、以下の数式(24)が得られる。 The following mathematical formula (24) is obtained by the mathematical formula (23) ÷ mathematical formula (16).
数式(24)の左辺と右辺の分母をはらうと以下の数式(25)となり、これより数式(26)、(27)、(28)に展開し、位相回りθBPFは以下の数式(29)より求められる。 The denominators of the left and right sides of the formula (24) are calculated as the following formula (25), which is expanded into the formulas (26), (27), and (28), and the phase rotation θ BPF is the following formula (29). More demanded.
ここで、0<|θBPF|≦π/2のとき、
X>0であれば、位相回りθBPFの極性は+、X<0であれば、位相回りθBPFの極性は−となる。
また、π/2<|θBPF|<πのとき、
X<0であれば、位相回りθBPFの極性は+、X>0であれば、位相回りθBPFの極性は−となる。したがって、位相回りθBPFが0のとき及び位相回りθBPFがπのときは、極性判定は不要である。
Here, when 0 <| θ BPF | ≤ π / 2,
If X> 0, the polarity of the phase rotation θ BPF is +, and if X <0, the polarity of the phase rotation θ BPF is −.
Also, when π / 2 << | θ BPF | <π,
If X <0, the polarity of the phase rotation θ BPF is +, and if X> 0, the polarity of the phase rotation θ BPF is −. Therefore, when the phase rotation θ BPF is 0 and when the phase rotation θ BPF is π, the polarity determination is not necessary.
[第4の接続構成態様]
第4の接続構成態様では、実効抵抗RXを求めるが、以下に図4を参照してその算出手順を詳細に説明する。まず、以下の数式(30)により試料11の両端電圧v1を検出する。
[Fourth connection configuration mode]
In the fourth connection configuration form, but obtains the effective resistance R X, with reference to FIG. 4 explaining the calculation procedure in detail below. First, to detect the voltage across v 1 of the specimen 11 by the following equation (30).
ここで、θI-Vは、試料11の両端電圧v1と測定交流電流iの位相差であり、θAMPは増幅器15の位相回りである。なお、本実施の形態ではθAMPは0°とする。位相回りがあるときは初期調整にてキャンセルできるからである。したがって、両端電圧v1は以下の数式(31)を用いて求められる。
Here, θ IV is the phase difference between the voltage v 1 across the sample 11 and the measured alternating current i, and θ AMP is the phase circumference of the
バンドパスフィルタ(BPF)17の出力v1´は以下の数式(32)を用いて求められる。 The output v 1'of the bandpass filter (BPF) 17 is obtained by using the following mathematical formula (32).
バンドパスフィルタ17の出力v1´を、第1の参照信号v2と第2の参照信号v3により同期検波して、試料11の両端に発生する電圧の振幅と位相を求める。出力v1´を第1の参照信号v2で同期検波したときのADC23−1の入力電圧VADC1_V1´×V2は以下の数式(33)を用いて求められる。 The output v 1'of the bandpass filter 17 is synchronously detected by the first reference signal v 2 and the second reference signal v 3 , and the amplitude and phase of the voltage generated at both ends of the sample 11 are obtained. The input voltage V ADC1_V1 ′ × V2 of the ADC 23-1 when the output v 1 ′ is synchronously detected by the first reference signal v 2 is obtained by using the following mathematical formula (33).
出力v1´を第2の参照信号v3で同期検波したときのADC23−2の入力電圧VADC2_V1´×V3は以下の数式(34)を用いて求められる。 The input voltage V ADC2_V1 ′ × V3 of the ADC 23-2 when the output v 1 ′ is synchronously detected by the second reference signal v 3 is obtained by using the following mathematical formula (34).
数式(33)÷数式(34)を実行すると以下の数式(35)が導き出される。 When the formula (33) ÷ formula (34) is executed, the following formula (35) is derived.
数式(35)の左辺と右辺の分母をはらうと以下の数式(36)となる。 The following formula (36) is obtained by taking the denominators of the left and right sides of the formula (35).
さらに、左辺を展開すると、以下の数式(37)のようになり、右辺を展開すると以下の数式(38)のようになる。 Further, when the left side is expanded, it becomes the following formula (37), and when the right side is expanded, it becomes the following formula (38).
これにより以下の数式(39)が導き出され、数式(39)の左辺をtan(θI-V)に置き換えると、θI-Vは以下の数式(40)を用いて求められる。なお、θI-Vは-π≦θI-V≦πである。 As a result, the following mathematical formula (39) is derived, and when the left side of the mathematical formula (39) is replaced with tan (θ IV ), θ IV can be obtained by using the following mathematical formula (40). Note that θ IV is −π ≦ θ IV ≦ π.
試料11の両端に発生する電圧の振幅(V=IRX)は上記数式(33)を変形して得られる以下の数式(41)を用いて求められる。
そして、上記数式(41)に基づいて得られる以下の数式(42)を用いて実効抵抗RXが求められる。 Then, the effective resistance RX is obtained by using the following mathematical formula (42) obtained based on the above mathematical formula (41).
なお、スイッチSW1〜3による選択(切り換え)については、上記した実施の形態では第1の接続構成態様、第2の接続構成態様、第3の接続構成態様、第4の接続構成態様の順に接続構成を変えるべく切り換えを行っているが、切り換えの順番についてはこれに限定されない。例えば、最終的に第1〜第3の接続構成態様全てにおいて測定や判定を行った後に第4の接続構成態様におけるインピーダンス測定を行えばよいので、第1〜第3の接続構成態様の切り換える順番は適宜変更可能である。また、その切り換えは図示されない演算装置内のメモリに記憶された順番にしたがって行うこともできるし、図示されない表示装置に表示された測定値に応じて手動で切り換えるようにしてもよい。 Regarding the selection (switching) by the switches SW1 to 3, in the above-described embodiment, the first connection configuration mode, the second connection configuration mode, the third connection configuration mode, and the fourth connection configuration mode are connected in this order. Switching is performed to change the configuration, but the order of switching is not limited to this. For example, since the impedance measurement in the fourth connection configuration mode may be performed after the measurement and determination are finally performed in all the first to third connection configuration modes, the order in which the first to third connection configuration modes are switched is sufficient. Can be changed as appropriate. Further, the switching may be performed according to the order stored in the memory in the arithmetic unit (not shown), or may be manually switched according to the measured value displayed on the display device (not shown).
[効果]
上記したように、本実施の形態によれば、バンドパスフィルタ(BPF)17やその周辺デバイスのゲインや位相の両方若しくはいずれかの変動量を算出し、その測定されたゲイン、位相を用いてインピーダンス測定を行っている。したがって、バンドパスフィルタ(BPF)17やその周辺デバイスのゲインや位相が変動した場合でも、ゲイン変動や位相回りによる影響を抑制することができるので、測定誤差を少なくし、安定した測定が可能となる。
[effect]
As described above, according to the present embodiment, the fluctuation amount of the gain and / or phase of the bandpass filter (BPF) 17 and its peripheral devices is calculated, and the measured gain and phase are used. Impedance is being measured. Therefore, even if the gain or phase of the bandpass filter (BPF) 17 or its peripheral device fluctuates, the influence of the gain fluctuation or phase rotation can be suppressed, so that measurement error can be reduced and stable measurement can be performed. Become.
<変形例>
上記した実施の形態は2つの同期検波器20−1,20−2とそれらに対応する2つのローパスフィルタ22−1,22−2を用いていたが、図5に示すように1つの同期検波器30とそれに対応する1つのローパスフィルタ32、ADC33を用いて、上記第1〜第4の接続構成態様全てにおいて測定や判定を行ってもよい。その場合における第1〜第4の接続構成態様に係る測定や判定については上記と同様であるのでここではその説明は省略する。
<Modification example>
In the above embodiment, two synchronous detectors 20-1, 20-2 and two low-pass filters 22-1, 22-2 corresponding to them are used, but as shown in FIG. 5, one synchronous detector is used. The
また、上記の実施の形態は、定電流源10から試料に交流定電流を供給してインピーダンスを測定する例で説明したが、電圧によるインピーダンス測定も可能である。たとえば、電圧源から試料に交流定電圧を供給して同期検波によりインピーダンスを測定するものでもよい。測定対象が電池の場合には、定電流によりインピーダンス測定を行うことが好ましいが、例えば、電気回路に組み込まれてノイズが現れる可能性のあるコンデンサの場合には、交流定電圧によるインピーダンス測定でもよい。
Further, the above-described embodiment has been described with an example in which an AC constant current is supplied from the constant
10 定電流源
11 試料(DUT)
12 電流検出用抵抗(Rs)
15、16 増幅器
17 バンドパスフィルタ(BPF)
19 位相調整器
20−1、20−2 同期検波器
22−1、22−2 ローパスフィルタ(LPF)
23−1、23−2 アナログデジタル変換器(ADC)
SW1〜SW3 スイッチ
10 constant current source
11 Sample (DUT)
12 Current detection resistor (Rs)
15, 16 Amplifier 17 Bandpass Filter (BPF)
19 Phase adjuster 20-1, 20-2 Synchronous detector 22-1, 22-2 Low-pass filter (LPF)
23-1, 23-2 Analog-to-digital converter (ADC)
SW1 to SW3 switch
Claims (5)
前記測定信号に同期する第1の基準信号を生成する基準信号生成部と、
前記第1の基準信号と位相が異なる第2の基準信号を生成する位相調整部と、
少なくとも前記試料に現れる検出信号を通過させるバンドパスフィルタと、
前記バンドパスフィルタに入力される信号として、前記試料に現れる検出信号及び前記第1の基準信号のいずれか一方を選択して出力する第1の選択部と、
前記第1の選択部の出力信号を入力として前記バンドパスフィルタから出力される出力信号及び前記第1の基準信号のいずれか一方を選択して出力する第2の選択部と、
前第2の選択部の出力信号及び前記第2の基準信号のいずれか一方を選択して出力する第3の選択部と、
少なくとも前記第2の選択部の出力信号を前記第1の基準信号で同期検波する第1の同期検波部と、
少なくとも前記第2の選択部の出力信号を前記第3の選択部の出力信号で同期検波する第2の同期検波部と、
第1の同期検波部と前記第2の同期検波部の出力側に設けられた演算部とを、
備えたインピーダンス測定装置であって、
前記第2の選択部によって前記第1の基準信号が選択され、前記第3の選択部によって前記第2の基準信号が選択された場合に、
前記第1の同期検波部は、前記第2の選択部の出力信号を前記第1の基準信号で同期検波し、
前記第2の同期検波部は、前記第2の選択部の出力信号を前記第2の基準信号で同期検波し、
前記演算部は前記第1の同期検波部及び前記第2の同期検波部の検波出力に基づいて前記第1の基準信号と前記第2の基準信号の位相差を算出し、
前記第1の選択部によって前記第1の基準信号が前記バンドパスフィルタに入力されるように選択され、前記第2の選択部によって前記バンドパスフィルタからの出力信号が選択され、前記第3の選択部によって前記バンドパスフィルタからの出力信号が前記第2の同期検波部に入力されるように選択された場合に、
前記第1の同期検波部は、前記バンドパスフィルタからの出力信号を前記第1の基準信号で同期検波し、
前記第2の同期検波部は、前記バンドパスフィルタからの出力信号を参照信号として同期検波し、
前記演算部は、前記第1の同期検波部及び前記第2の同期検波部の検波出力に基づいて前記バンドパスフィルタのゲインと位相回りを算出し、
前記第1の選択部によって前記試料に現れる検出信号が前記バンドパスフィルタに出力されるように選択され、前記第2の選択部によって前記バンドパスフィルタからの出力信号が選択され、前記第3の選択部によって前記第2の基準信号が選択された場合に、
前記第1の同期検波部は、前記バンドパスフィルタからの出力信号を前記第1の基準信号で同期検波し、
前記第2の同期検波部は、前記バンドパスフィルタからの出力信号を前記第2の基準信号で同期検波し、
前記演算部は、前記第1の同期検波部及び前記第2の同期検波部の検波出力に基づいて前記試料のインピーダンスを算出する、
ことを特徴とするインピーダンス測定装置。 An AC source that supplies a measurement signal of a predetermined frequency to the sample to be measured,
A reference signal generation unit that generates a first reference signal synchronized with the measurement signal,
A phase adjusting unit that generates a second reference signal whose phase is different from that of the first reference signal,
At least a bandpass filter that passes the detection signal appearing in the sample,
As a signal to be input to the bandpass filter, a first selection unit that selects and outputs either a detection signal appearing in the sample or the first reference signal, and
A second selection unit that selects and outputs either an output signal output from the bandpass filter or the first reference signal with the output signal of the first selection unit as an input, and a second selection unit.
A third selection unit that selects and outputs either the output signal of the previous second selection unit or the second reference signal, and the third selection unit.
At least the first synchronous detection unit that synchronously detects the output signal of the second selection unit with the first reference signal, and
At least a second synchronous detection unit that synchronously detects the output signal of the second selection unit with the output signal of the third selection unit, and
The first synchronous detection unit and the calculation unit provided on the output side of the second synchronous detection unit are
It is an impedance measuring device equipped with
When the first reference signal is selected by the second selection unit and the second reference signal is selected by the third selection unit, when the second reference signal is selected.
The first synchronous detection unit synchronously detects the output signal of the second selection unit with the first reference signal.
The second synchronous detection unit synchronously detects the output signal of the second selection unit with the second reference signal.
The calculation unit calculates the phase difference between the first reference signal and the second reference signal based on the detection outputs of the first synchronous detection unit and the second synchronous detection unit.
The first selection unit selects the first reference signal to be input to the bandpass filter, the second selection unit selects the output signal from the bandpass filter, and the third selection unit selects the output signal from the bandpass filter. When the selection unit selects the output signal from the bandpass filter to be input to the second synchronous detection unit,
The first synchronous detection unit synchronously detects the output signal from the bandpass filter with the first reference signal, and then performs synchronous detection.
The second synchronous detection unit synchronously detects the output signal from the bandpass filter as a reference signal.
The calculation unit calculates the gain and phase rotation of the bandpass filter based on the detection outputs of the first synchronous detection unit and the second synchronous detection unit.
The first selection unit selects the detection signal appearing in the sample to be output to the bandpass filter, the second selection unit selects the output signal from the bandpass filter, and the third selection unit selects the output signal from the bandpass filter. When the second reference signal is selected by the selection unit,
The first synchronous detection unit synchronously detects the output signal from the bandpass filter with the first reference signal, and then performs synchronous detection.
The second synchronous detection unit synchronously detects the output signal from the bandpass filter with the second reference signal, and then performs synchronous detection.
The calculation unit calculates the impedance of the sample based on the detection outputs of the first synchronous detection unit and the second synchronous detection unit.
An impedance measuring device characterized by the fact that.
前記第1の同期検波部は、前記バンドパスフィルタからの出力信号を前記第1の基準信号で同期検波し、
前記第2の同期検波部は、前記バンドパスフィルタからの出力信号を前記第2の基準信号で同期検波し、
前記演算部は、前記第1の同期検波部及び前記第2の同期検波部の検波出力に基づいて前記バンドパスフィルタの位相回りの極性を算出し、算出された極性に基づいて前記バンドパスフィルタの位相回りが遅れ位相及び進み位相のいずれであるかを判定する、
ことを特徴とする請求項1に記載のインピーダンス測定装置。 The first selection unit selects the first reference signal to be input to the bandpass filter, the second selection unit selects the output signal from the bandpass filter, and the third selection unit selects the output signal from the bandpass filter. When the second reference signal is selected by the selection unit,
The first synchronous detection unit synchronously detects the output signal from the bandpass filter with the first reference signal, and then performs synchronous detection.
The second synchronous detection unit synchronously detects the output signal from the bandpass filter with the second reference signal, and then performs synchronous detection.
The calculation unit calculates the polarity around the phase of the bandpass filter based on the detection outputs of the first synchronous detection unit and the second synchronous detection unit, and the bandpass filter is based on the calculated polarity. Determining whether the phase rotation of is a lagging phase or a leading phase.
The impedance measuring device according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のインピーダンス測定装置。 The sample is a battery and the alternating current source is a constant current source.
The impedance measuring apparatus according to claim 1 or 2.
基準信号生成部が前記測定信号に同期する第1の基準信号を生成するステップと、
位相調整部が前記第1の基準信号と位相が異なる第2の基準信号を生成するステップと、
バンドパスフィルタが少なくとも試料に現れる検出信号を通過させるステップと、
第1の選択部がバンドパスフィルタに入力される信号として、試料に現れる検出信号及び第1の基準信号のいずれか一方を選択して出力するステップと、
第2の選択部が第1の選択部の出力信号を入力としてバンドパスフィルタから出力される出力信号及び第1の基準信号のいずれか一方を選択して出力するステップと、
第3の選択部が前記第2の選択部の出力信号及び前記第2の基準信号のいずれか一方を選択して出力するステップと、
第1の同期検波部が少なくとも前記第2の選択部の出力信号を前記第1の基準信号で同期検波するステップと、
第2の同期検波部が少なくとも前記第2の選択部の出力信号を前記第3の選択部の出力信号で同期検波するステップと、
演算部が前記試料の交流インピーダンスを測定するステップを有する、
インピーダンス測定方法であって、
前記第2の選択部が前記第1の基準信号を選択し、前記第3の選択部が前記第2の基準信号を選択した場合に、
前記第1の同期検波部が前記第2の選択部の出力信号を前記第1の基準信号で同期検波し、
前記第2の同期検波部が前記第2の選択部の出力信号を前記第2の基準信号で同期検波し、
前記演算部が、前記第1の同期検波部及び前記第2の同期検波部の検波出力に基づいて前記第1の基準信号と前記第2の基準信号の位相差を算出する、ステップを有し、
前記第1の選択部が、前記バンドパスフィルタに前記第1の基準信号が入力されるように選択し、前記第2の選択部が前記バンドパスフィルタからの出力信号を選択し、前記第3の選択部が、前記第2の同期検波部に前記バンドパスフィルタからの出力信号が入力されるように選択した場合に、
前記第1の同期検波部が前記バンドパスフィルタからの出力信号を前記第1の基準信号で同期検波し、
前記第2の同期検波部が前記バンドパスフィルタからの出力信号を参照信号として同期検波し、
前記演算部が前記第1の同期検波部及び前記第2の同期検波部の検波出力に基づいて前記バンドパスフィルタのゲインと位相回りを算出するステップを有し、
前記第1の選択部が、前記バンドパスフィルタに前記試料に現れる検出信号が出力されるように選択し、前記第2の選択部が前記バンドパスフィルタからの出力信号を選択し、前記第3の選択部が前記第2の基準信号を選択した場合に、
前記第1の同期検波部が、前記バンドパスフィルタからの出力信号を前記第1の基準信号で同期検波し、
前記第2の同期検波部が、前記バンドパスフィルタからの出力信号を前記第2の基準信号で同期検波し、
前記演算部が、前記第1の同期検波部及び前記第2の同期検波部の検波出力に基づいて前記試料のインピーダンスを算出する、ステップを有する、
ことを特徴とするインピーダンス測定方法。 The step in which the AC source supplies a measurement signal of a predetermined frequency to the sample to be measured,
A step in which the reference signal generator generates a first reference signal synchronized with the measurement signal, and
A step in which the phase adjusting unit generates a second reference signal whose phase is different from that of the first reference signal.
The step that the bandpass filter passes at least the detection signal that appears in the sample,
A step in which the first selection unit selects and outputs either a detection signal appearing in a sample or a first reference signal as a signal to be input to the bandpass filter.
A step in which the second selection unit selects and outputs either the output signal output from the bandpass filter or the first reference signal with the output signal of the first selection unit as an input, and
A step in which the third selection unit selects and outputs either the output signal of the second selection unit or the second reference signal, and
A step in which the first synchronous detection unit synchronously detects at least the output signal of the second selection unit with the first reference signal.
A step in which the second synchronous detection unit synchronously detects at least the output signal of the second selection unit with the output signal of the third selection unit.
The arithmetic unit has a step of measuring the AC impedance of the sample.
Impedance measurement method
When the second selection unit selects the first reference signal and the third selection unit selects the second reference signal,
The first synchronous detection unit synchronously detects the output signal of the second selection unit with the first reference signal.
The second synchronous detection unit synchronously detects the output signal of the second selection unit with the second reference signal.
The calculation unit has a step of calculating the phase difference between the first reference signal and the second reference signal based on the detection outputs of the first synchronous detection unit and the second synchronous detection unit. ,
The first selection unit selects so that the first reference signal is input to the bandpass filter, the second selection unit selects an output signal from the bandpass filter, and the third selection unit selects the output signal from the bandpass filter. When the selection unit of is selected so that the output signal from the bandpass filter is input to the second synchronous detection unit,
The first synchronous detection unit synchronously detects the output signal from the bandpass filter with the first reference signal.
The second synchronous detection unit synchronously detects the output signal from the bandpass filter as a reference signal, and then performs synchronous detection.
The calculation unit has a step of calculating the gain and phase rotation of the bandpass filter based on the detection outputs of the first synchronous detection unit and the second synchronous detection unit.
The first selection unit selects so that the detection signal appearing in the sample is output to the bandpass filter, the second selection unit selects the output signal from the bandpass filter, and the third selection unit selects the output signal from the bandpass filter. When the selection unit of the above selects the second reference signal,
The first synchronous detection unit synchronously detects the output signal from the bandpass filter with the first reference signal.
The second synchronous detection unit synchronously detects the output signal from the bandpass filter with the second reference signal.
The calculation unit has a step of calculating the impedance of the sample based on the detection outputs of the first synchronous detection unit and the second synchronous detection unit.
An impedance measurement method characterized by this.
前記第1の同期検波部は、前記バンドパスフィルタからの出力信号を前記第1の基準信号で同期検波し、
前記第2の同期検波部は、前記バンドパスフィルタからの出力信号を前記第2の基準信号で同期検波し、
前記演算部は、前記第1の同期検波部及び前記第2の同期検波部の検波出力に基づいて前記バンドパスフィルタの位相回りの極性を算出し、算出された極性に基づいて前記バンドパスフィルタの位相回りが遅れ位相及び進み位相のいずれであるかを判定する、ステップを有する、
ことを特徴とする請求項4に記載のインピーダンス測定方法。 The first selection unit selects so that the first reference signal is input to the bandpass filter, the second selection unit selects an output signal from the bandpass filter, and the third selection unit selects the output signal from the bandpass filter. When the selection unit of the above selects the second reference signal,
The first synchronous detection unit synchronously detects the output signal from the bandpass filter with the first reference signal, and then performs synchronous detection.
The second synchronous detection unit synchronously detects the output signal from the bandpass filter with the second reference signal, and then performs synchronous detection.
The calculation unit calculates the polarity around the phase of the bandpass filter based on the detection outputs of the first synchronous detection unit and the second synchronous detection unit, and the bandpass filter is based on the calculated polarity. Has a step of determining whether the phase circumference of is a lagging phase or a leading phase.
The impedance measuring method according to claim 4, wherein the impedance is measured.
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