JPH02248869A - 広帯域型電位測定回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えばＧＩＳの新路器サージなど数１０Ｍ
Ｈｚの振動が重なったステップ状の電位を測定する電位
測定回路、特に広帯域型の電位測定回路に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

第２図は例えば電気学会高電圧技術研究会１１ｖ−８８
−２９のｆ：ｔＳ６１〜７０ページに掲載された電位測
定回路を示す回路図であり、図において（１）は上述し
たステップ状の電位を検出する分圧器、ＣＩ、Ｃ２はこ
の分圧器（１）を構成するそれぞれ高圧側容量、低圧側
容量、（２）はこれら高圧側容量Ｃと低圧側容量Ｃ２で
分圧された電位を後述する同軸ケーブルに導く導体であ
って、その電位入側では中心導体が高圧側容量Ｃ５と低
圧側室ｆｉｔ　Ｃ２の接続、αに接続されかつ外部導体
が低圧側’ｆＦ　喰Ｃ２の非接絞端すなわち大地に接続
され、サージインピーダンスＺ、および静電容＠Ｃｓを
有している。（３）は同軸ケーブルであって、その送端
側では中心導体、外部導体が導体（２）の電位出側のそ
れぞれ中心導体、外部導体に直結され、サージインピー
ダンスｚ２および同軸ケーブル（３）の長さで決まる静
電容ｆｌ　Ｃ４を有している。（４）は５０Ωの入力イ
ンピーダンスを有する測定器例えばオシロスコープであ
って、同軸ケーブル（３）の受端側に直結されている。

従来の電位測定回路は第２図について上述したように構
成されており、長さ１−程度かつす１ジインピータンス
Ｚ、＝５０Ωの同軸ケーブル（３）を使用して、高圧側
容量ＣＩの高圧側と大地の間に立上がり時開を無視でき
るステップ電位を印加すると、オシロスコープ（４）で
は非常に応答の良い電位波形が観測されるが、低周波カ
ットオフ周波数ｒｅは、次式で与えられる。

ｆｃ＝１７２π・５０（Ｃ２十Ｃ２）・・・・・（１）
Ｃ，、＝−Ｏｌ　Ｃｚ＝５ｎＦとするとｒｅ；６００ｋ
ｌｌｚ　となり、低周波領域では誤差が大きくなる。周
波数帯域を広くするには低周波領域での、オシロスコー
プ（４）の人力インピーダンスを大きくする必要があり
、しかも高周波特性も良くするために考えられたのが、
第３図の従来の広帯域型電位測定回路である。第３図が
第２図と違う点は、導体（２）と同軸ケーブル（３）の
中心導体同士を整合抵抗Ｒ２で結んだこと、同軸ケーブ
ル（３）の受端側で中心導体と外部導体の闇に直列接続
された整合抵抗Ｒ２および静電容量Ｃ５から成る整合回
路を設けたこと、それにオシロスコープ（４）の入力イ
ンピーダンスをＩＭΩにしたことである。

ナオ、Ｒ，＝Ｒ，＝２．＝２２＝５０Ωであるコノ広帯
域型電位測定回路において、同軸ケーブル（３）の長さ
が１錦、３０ｍの場合のステップ応答計算例をそれぞれ
第４図、第５図に示す、これら図面から明らかなように
、第３図の広帯域型電位測定回路では同軸ケーブル（３
）の長さが長くなると変動率が大きくなり、測定誤差も
大きくなる。

実際の測定では同軸ケーブルは数１０ｍ必要となるため
、その対応策として第６図のような広帯域型電位測定回
路が考えられ、第６図が第３図と違う点は、整合抵抗Ｒ
１に代えて、導体（２）と同軸ケーブル（３）の中心導
体間に直列接続された整合抵抗Ｒ４お上りＲ５、並びに
これら整合抵抗Ｒ４と８５の接続点、導体（２）および
同軸ケーブル（３）間に直列接続された整合抵抗Ｒ１お
よび静電容量Ｃ，がち成る整合回路を用いたことである
。

ただし、Ｚ＋　＝　Ｚ２　＝　Ｒ２＝　５０Ωとする。

この場合、各回路定数は周波数が無限大での分圧比と周
波数が０での分圧比を等しくする条件式 から求められる。ただし、Ｒ３１Ｒ４１Ｒ５の関係とし
て、整合条件から、 を満たすようにし、Ｒ５を５０Ωに比べて大きな値とす
る。例えば、Ｒ５の値として５にΩ　を与えると、同軸
ケーブル（３）の長さを３０１１．Ｒ４を２５Ωとした
とき（２）、（３）式から、Ｒ，＝２５，１Ω、Ｃｓ＝
　５　ｎＦ１Ｃ５＝　９９７ｎＦとなって、変動率は改
善される。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来の広帯域型電位測定回路では、変動
率は改＊されるものの、同軸ケーブルの送端側での整合
回路は構成素子が多くて複雑で、現実には同軸状で枯戒
するのは困難であり、また数にΩの高抵抗を用いる必要
があり、高抵抗でしかも残留インピーダンスが小さくか
つ高周波特性の良いものは非常に高価であるなどの問題
点があった。

この発明は、上述したような問題点を解決するためにな
されたもので、整合回路の構成素子が少なくて容易に構
成することができるとともに、安価でかつ信頼性の高い
広帯域型電位測定回路を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る広帯域型電位測定回路は、高圧側容量と
低圧側容量の接続点、同軸ケーブルの送端側間に低抵抗
の整合抵抗を接続し、かつ同軸ケーブルの受端側におい
て同軸ケーブルの中心導体、外部導体間に整合抵抗およ
び静電容量を接続したものである。

〔作　用〕

この発明においては、同軸ケーブルのサーノインピータ
ンスを含めた状態で同軸ケーブル両端の充放電時定数を
等しくした。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を添付図面について説明する
。第１図はこの発明の一実施例を示す回路図であり、こ
の実施例がＰｔ５６図と違う点は導体（２）を必要とし
ないこと、並びに整合抵抗Ｒ１〜Ｒ５および静電容ｆｉ
Ｃ６から成る整合回路に代えて唯一で低抵抗の整合抵抗
Ｒ６を用いることである。

このように構成された広帯域型電位測定回路にす；いて
、分圧器（１）で検出された電位は、同軸ケーブル（３
）を通して伝送され、オシロスコープ（４）で観測され
る。このとき低周波カットオフ周波数を十分イ氏くする
ためオシロスコープ（４）は入力インピーダンスＩＭΩ
のものを用い、安全上の問題から同軸ケーブル（３）は
数１０糟必要となる。

高周波特性を良好にするため第１図に示したように整合
回路を考えると、この場合の周波数が無限大での分圧比
ρ（３）は次式で表わされ周波数が０での分圧比ρ０は
次式で表わされる。

したがって、両者の分圧比を等しくする条件式として（
６）式が得られる。

Ｒ６Ｃ２”Ｚ２（Ｃ５＋Ｃ４）　　　　・・・・・・（
６）一方、同軸ケーブル（３）のサージインピーダンス
Ｚ２を含めた充放電時定数を等しくする条件として（７
）式が得られる。

（Ｉｔ、　十Ｚ２　）Ｃ２＝　（Ｒ２＋Ｚ２　）Ｏｓ　
　・・　・　・　・（７）以上、（６）、（７）式の２
条件から例えば同軸ケーブル（３）の長さが決まると、
整合回路の各定数が求まる。ただし、Ｒｓ＝Ｚｚまたは
Ｒ２＝２とする。

例えば、サーノインピータンスＺ、＝５０Ω単位艮当た
りの静電容量９０　ｐＦ／＋の同一１１ケーブル（３）
を２０鎗用イタ場合、Ｒ２＝Ｚ２＝　５０　Ｑ、Ｃ２＝
５ｕＦとすると、Ｒ６＝８６Ω、Ｃ３＝６，８ｎＦが得
られ、変動率は十分小さくかつＲ６も低抵抗で良い。

〔発明の効果〕

以上、詳しく説明したように、この発明は、分圧器の高
圧側容量Ｃ１と低圧側容量Ｃ２の接続点、同軸ケーブル
の送端側間に接続された整合抵抗Ｒ６、並びに直配同軸
ケーブルの受端側にお−１で前記同軸ケーブルの中心導
体、外部導体間に接続された整合抵抗Ｒ２および静電容
＠ｃ　ｓを備え、　（Ｒｓ　＋Ｚ２　）Ｃ２＝　（Ｒ２
＋　Ｌ）Ｃｓにしたので、整合回路の素子数を少な（す
ることができ、低抵抗が使用できるため賛作が容易で、
安価に信頼性の高し１広帯域型電位測定回路が得られる
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す回路図、第２図は従
来の電位測定回路を示す回路図、ｐＩＳ３図およびｆＰ
Ｊ６図は従来の広帯域型電位測定回路を示す回路図、！
：Ｒ４図およびｔＩＳ５図は第３図の回路特性を説明す
る計算波形図である。 図において、（１）は分圧器、Ｃ１は分圧器の高圧側容
量、Ｃ７は分圧器の低圧側容量、Ｒ，、Ｒ２は整合抵抗
、（３）はサージインピーダンスｚ２と静電容量Ｃ１有
する同軸ケーブル、Ｃ５は静電容ｔ。 なお、図中同一符号は同一、又は相当部分を示す。 児１図 児３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）高圧側容量Ｃ＿１および低圧側容量Ｃ＿２から成
   る分圧器で検出された電位を、サージインピーダンスＺ
   ＿２を有する同軸ケーブルを介して測定器で測定する広
   帯域型電位測定回路において、前記高圧側容量と前記低
   圧側容量の接続点、前記同軸ケーブルの送端側間に接続
   された整合抵抗Ｒ＿６、並びに前記同軸ケーブルの受端
   側において前記同軸ケーブルの中心導体、外部導体間に
   接続された整合抵抗Ｒ＿２および静電容量Ｃ＿５を備え
   、（Ｒ＿６＋Ｚ＿２）Ｃ＿２＝（Ｒ＿２＋Ｚ＿２）Ｃ＿
   ５にしたことを特徴とする広帯域型電位測定回路。