JPH0374499B2 - - Google Patents

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JPH0374499B2
JPH0374499B2 JP61018557A JP1855786A JPH0374499B2 JP H0374499 B2 JPH0374499 B2 JP H0374499B2 JP 61018557 A JP61018557 A JP 61018557A JP 1855786 A JP1855786 A JP 1855786A JP H0374499 B2 JPH0374499 B2 JP H0374499B2
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capacitor
capacitors
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、各種電気量の精密測定に用いる三端
子形標準コンデンサに係わり、特にその損失係数
に起因する測定該差要因等を除くため、損失係数
を補償する回路を付加した三端子形標準コンデン
サに関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a three-terminal standard capacitor used for precision measurement of various electrical quantities, and in particular, in order to eliminate measurement differences caused by its loss coefficient, etc. This article relates to a three-terminal standard capacitor with an additional circuit to compensate for the loss factor.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

構造に特に配慮した標準器用の三端子形空気コ
ンデンサの中には、損失係数が10-5以下の高精度
のものがあるが、かかる空気コンデンサは比誘電
率が小さいために、1000pF以下の小容量の範囲
でしか使用されない。そこで、一般には損失係数
が10-4〜10-3程度の小型に造られた誘電体コンデ
ンサ(空気以外の誘電体を用いたもの)が、標準
器用として現在広く用いられている。
Some three-terminal air capacitors for standard equipment with special consideration for construction have a loss coefficient of 10 -5 or less, but such air capacitors have a small dielectric constant of 1000 pF or less. It is used only within its capacity. Therefore, small-sized dielectric capacitors (using dielectrics other than air) with a loss factor of about 10 -4 to 10 -3 are currently widely used as standard capacitors.

しかし、誘電体コンデンサは、上記のように損
失係数が極めて小さいとは言えないために、これ
を標準として各種電気量を測定した場合には、測
定回路が複雑になる程、コンデンサの損失係数が
誤差要因として問題となつて来る。
However, as mentioned above, dielectric capacitors cannot be said to have an extremely small loss coefficient, so when measuring various electrical quantities using this as a standard, the more complex the measurement circuit, the lower the loss coefficient of the capacitor. This becomes a problem as an error factor.

かかる損失係数による測定誤差を除去するため
に、従来から用いられている電子式のコンデンサ
測定器等においては、演算増幅器を用いて、抵抗
端子の電圧降下分を極性反転して負性の等価抵抗
を得る方法が用いられている。
In order to eliminate measurement errors due to such loss coefficients, conventional electronic capacitor measuring instruments use an operational amplifier to reverse the polarity of the voltage drop at the resistor terminal and obtain a negative equivalent resistance. The method used is to obtain

〔発明の解決しようとする問題点〕[Problem to be solved by the invention]

かかる従来の補償方法においては、演算増幅器
の雑音、利得、安定度など増幅器自身の特性によ
る制約から、誘電体コンデンサの損失係数の補償
は10-4程度が限度である。しかし、高精度測定用
に適した標準コンデンサを提供するためには、そ
の損失係数を10-5以下まで補償する必要がある。
In such conventional compensation methods, compensation for the loss coefficient of the dielectric capacitor is limited to about 10 -4 due to constraints due to the characteristics of the operational amplifier itself, such as noise, gain, and stability. However, in order to provide a standard capacitor suitable for high-precision measurements, it is necessary to compensate its loss factor to 10 -5 or less.

〔発明の構成及び作用〕[Structure and operation of the invention]

そこで、本発明は、接地端子を兼ねるシールド
ケース内に第1のコンデンサを収納して成る三端
子形標準コンデンサに、第2及び第3のコンデン
サと抵抗器とから成るY結線形の補償回路を接続
し、この補償回路から得られる負性の等価抵抗を
第1のコンデンサの両端子間に与えることによ
り、損失係数がほとんど零に近い三端子形標準コ
ンデンサを実現するものである。
Therefore, the present invention provides a three-terminal standard capacitor in which a first capacitor is housed in a shield case that also serves as a ground terminal, and a Y-connected compensation circuit that includes second and third capacitors and a resistor. A three-terminal standard capacitor with a loss coefficient close to zero is realized by connecting the first capacitor and applying a negative equivalent resistance obtained from this compensation circuit between both terminals of the first capacitor.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例を説明する。 Examples of the present invention will be described below.

第1図は、本発明に係る三端子形標準コンデン
サの一実施例を示す。
FIG. 1 shows an embodiment of a three-terminal standard capacitor according to the present invention.

同図において、コンデンサC0は、この標準コ
ンデンサの定義容量として用いられている誘電体
コンデンサである。この誘電体コンデンサC0は、
実装上は、第2図aに示すように接地端子Gを兼
ねた静電シールドケースS内に収納されている。
これらを等価回路で表わすと第2図bのようにな
り、この等価回路要素が第1図にも用いられてい
る。因みに、第2図の構成は、従来の一般的な三
端子形標準コンデンサの構成である。
In the figure, capacitor C 0 is a dielectric capacitor used as the defined capacitance of this standard capacitor. This dielectric capacitor C 0 is
When mounted, it is housed in an electrostatic shield case S that also serves as a ground terminal G, as shown in FIG. 2a.
If these are expressed as an equivalent circuit, it will be as shown in FIG. 2b, and this equivalent circuit element is also used in FIG. Incidentally, the configuration shown in FIG. 2 is that of a conventional general three-terminal standard capacitor.

更に、本実施例では、誘電体コンデンサC0
両端子H,L間に小容量コンデンサC1,C2が相
互に直列接続され、両小容量コンデンサC1,C2
の相互接続点とシールドケースS(接地端子G)
との間に可変抵抗器Rが接続されている。後述す
るように、この2つの小容量コンデンサC1,C2
と可変抵抗器RとからなるY結線形の回路によつ
て、誘電体コンデンサC0の損失係数の補償が可
能となる。尚、この補償回路はシールドケースS
の外側に設けられている。
Further, in this embodiment, small capacitance capacitors C 1 and C 2 are connected in series between both terminals H and L of the dielectric capacitor C 0 .
interconnection point and shield case S (ground terminal G)
A variable resistor R is connected between the two. As described later, these two small capacity capacitors C 1 and C 2
The loss coefficient of the dielectric capacitor C 0 can be compensated by the Y-connection circuit consisting of the variable resistor R and the variable resistor R. In addition, this compensation circuit is a shield case S.
is located outside.

以下、上記のように構成された本実施例の作用
を説明する。
Hereinafter, the operation of this embodiment configured as described above will be explained.

まず、第2図bを参照して補償回路を付加する
前の従来の標準コンデンサの損失係数について説
明する。
First, the loss coefficient of a conventional standard capacitor before adding a compensation circuit will be explained with reference to FIG. 2b.

同図において、コンデンサCg1,Cg2は、誘電体
コンデンサC0とシールドケースS間の標遊容量
に起因するこの標準コンデンサの対地容量であ
る。また、誘電体コンデンサC0と並列の抵抗R0
は、この誘電体コンデンサC0の誘電体損失に相
当する等価損失抵抗である。尚、以下の説明にお
いて、各回路要素の参照符号は各要素の電気的値
としても使用する。
In the figure, capacitors C g1 and C g2 are ground capacitances of this standard capacitor due to the stray capacitance between the dielectric capacitor C 0 and the shield case S. Also, the resistor R 0 in parallel with the dielectric capacitor C 0
is the equivalent loss resistance corresponding to the dielectric loss of this dielectric capacitor C 0 . In the following description, the reference numerals of each circuit element are also used as the electrical values of each element.

誘電体コンデンサC0の一方の端子Hは電源に
接続され、他方の端子LはシールドケースSと同
じ接地電位で用いられる。このため、対地容量
Cg1は電源に並列に加わり、対地容量Cg2は実質上
コンデンサとしての作用がなくなる。その結果、
この標準コンデンサの対地容量Cg1,Cg2は測定対
象から切り離され、誘導体コンデンサC0(損失抵
抗R0を含む)のみがこの標準コンデンサ定義容
量として用いられることになる。
One terminal H of the dielectric capacitor C 0 is connected to the power supply, and the other terminal L is used at the same ground potential as the shield case S. For this reason, ground capacity
C g1 is added in parallel to the power supply, and the ground capacitance C g2 essentially no longer functions as a capacitor. the result,
The ground capacitances C g1 and C g2 of this standard capacitor are separated from the measurement target, and only the inductive capacitor C 0 (including loss resistance R 0 ) is used as the defined capacitance of this standard capacitor.

よつて、角周波数ωにおけるこの従来の標準コ
ンデンサの等価損失係数D0は、 D0=1/ωC0R0 で表わされる。
Therefore, the equivalent loss coefficient D 0 of this conventional standard capacitor at the angular frequency ω is expressed as D 0 =1/ωC 0 R 0 .

次に、小容量コンデンサC1,C2と可変抵抗器
Rとから成る補償回路の作用について説明する。
Next, the operation of the compensation circuit consisting of the small capacitors C 1 and C 2 and the variable resistor R will be explained.

第3図aはこの補償回路のみを示したものであ
る。これを同図bのような△結線形の等価回路に
変換してみると、誘電体コンデンサC0の両端子
H,L間に加わる並列インピーダンスZHLは ZHL=−j1/ωC1−j1/ωC2+(
−j1/ωC1)(−j1/ωC1)/R =−j1/ω(1/C1−j1/C2
−1/ω2C1C2R〔Ω〕……(1) と表わされる。ここで、 1/ωC1,1/ωC2>>R となるように回路定数を選定すれば、 ZHL≒−1/ω2C1C2R〔Ω〕 ……(2) となり、並列インピーダンスZHLは負性の抵抗成
分と等価になる。
FIG. 3a shows only this compensation circuit. Converting this to an equivalent circuit with a △ connection as shown in figure b, the parallel impedance Z HL added between both terminals H and L of the dielectric capacitor C 0 is Z HL = -j1/ωC 1 - j1 /ωC 2 +(
-j1/ωC 1 )(-j1/ωC 1 )/R =-j1/ω(1/C 1 -j1/C 2
It is expressed as -1/ω 2 C 1 C 2 R [Ω]...(1). Here, if the circuit constants are selected so that 1/ωC 1 , 1/ωC 2 >>R, then Z HL ≒-1/ω 2 C 1 C 2 R [Ω] ...(2), and parallel Impedance Z HL is equivalent to a negative resistance component.

次に、以上の考察に基づき、第3図bの等価回
路を用いて第1図を書き替えた第4図を参照し
て、本実施例の作用を説明する。
Next, based on the above consideration, the operation of this embodiment will be explained with reference to FIG. 4, which is a rewrite of FIG. 1 using the equivalent circuit of FIG. 3b.

第4図において、端子H,Lと接地端子Gとの
間に補償回路によつて新たに生じたインピーダン
スZHg,ZLgは、対地インピーダンスとなるため、
従来の三端子形標準コンデンサが有する対地容量
Cg1,Cg2と同様に、定義容量C0に何ら不都合を与
えない回路定数となる。従つて、並列インピーダ
ンスZHLのみが定義容量C0に作用する。上述のよ
うに、並列インピーダンスZHLは負性の抵抗成分
であり、その値は角周波数ωと補償回路の回路定
数C1,C2,Rによつて定まる。よつて、可変抵
抗器Rを適宜調節して、 |ZHL|=R0 となるようにすれば、定義容量C0に関する損失
係数を零に補償することができることは明らかで
ある。更に詳しく説明すれば、本実施例における
定義容量C0に関する損失係数DHLは、 DHL=1/ωC0R0−1/ωC0ZHL ≒1/ωC0R0−ωRC1C2/C0 =D0−ωRC1C2/C0 ……(3) で表わされる。尚、(3)式の第1項D0は誘電体コ
ンデンサC0自身の損失係数、第2項は損失係数
D0を補償する項である。
In FIG. 4, the impedances Z Hg and Z Lg newly generated by the compensation circuit between the terminals H and L and the ground terminal G become ground impedances, so
Ground capacity of conventional three-terminal standard capacitors
Similar to C g1 and C g2 , it is a circuit constant that does not cause any inconvenience to the defined capacitance C 0 . Therefore, only the parallel impedance Z HL acts on the defined capacitance C 0 . As described above, the parallel impedance Z HL is a negative resistance component, and its value is determined by the angular frequency ω and the circuit constants C 1 , C 2 , and R of the compensation circuit. Therefore, it is clear that the loss coefficient regarding the defined capacitance C 0 can be compensated to zero by appropriately adjusting the variable resistor R so that |Z HL |=R 0 . To explain in more detail, the loss coefficient D HL regarding the defined capacitance C 0 in this example is D HL = 1/ωC 0 R 0 −1/ωC 0 Z HL ≒1/ωC 0 R 0 −ωRC 1 C 2 / It is expressed as C 0 =D 0 −ωRC 1 C 2 /C 0 (3). Note that the first term D 0 in equation (3) is the loss coefficient of the dielectric capacitor C 0 itself, and the second term is the loss coefficient
This is a term that compensates for D 0 .

この(3)式に基づき、 ωRC1C2/C0=D0 となるように、角周波数ωに応じて可変抵抗器R
を調整すれば、損失係数DHLを零に補償すること
ができる。
Based on this equation (3), the variable resistor R is adjusted according to the angular frequency ω so that ωRC 1 C 2 /C 0 =D 0 .
By adjusting , the loss coefficient DHL can be compensated to zero.

以上のように、本実施例によれば、損失係数が
10-4〜10-3程度の三端子形標準コンデンサに、2
個の固定コンデンサと可変抵抗器とから成る極め
て簡単な回路を接続するだけで、この標準コンデ
ンサの損失係数を特定の周波数に対して補償する
ことが可能である。この補償量は可変抵抗器によ
り調節できるので、補償回路用のコンデンサC1
C2は公差が数%程度の部品用コンデンサで充分
である。しかも、演算増幅器などの電子回路を用
いていないため、損失係数を極めて零に近い値ま
で補償することができ、10-5以下の損失係数が要
求される高精度測定用の標準コンデンサを確実に
提供できる。また、周波数の変更に対しては、小
さい変更については可変抵抗器Rの調整で、また
大きい変更についてはコンデンサC1,C2及び可
変抵抗器Rの選定を変えることによつて、自由に
対応することができる。
As described above, according to this embodiment, the loss coefficient is
10 -4 ~ 10 -3 standard three-terminal capacitor, 2
By simply connecting an extremely simple circuit consisting of a fixed capacitor and a variable resistor, it is possible to compensate for the loss factor of this standard capacitor for a specific frequency. This amount of compensation can be adjusted using a variable resistor, so the compensation circuit capacitor C 1 ,
A component capacitor with a tolerance of a few percent is sufficient for C2 . Furthermore, since no electronic circuits such as operational amplifiers are used, the loss coefficient can be compensated to a value extremely close to zero, making it possible to reliably use standard capacitors for high-precision measurements that require a loss coefficient of 10 -5 or less. Can be provided. Additionally, changes in frequency can be freely handled by adjusting variable resistor R for small changes, and by changing the selection of capacitors C 1 and C 2 and variable resistor R for large changes. can do.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明によれば、三端子
形標準コンデンサに対し2つのコンデンサと抵抗
器とから得られる負性の並列等価抵抗を加えるこ
とによりこの標準コンデンサの損失抵抗を補償す
るようにしているので、補償回路の回路定数の調
節により補償量の調整が容易にでき、しかも演算
増幅器等の電子回路を用いていないので精度の高
い調整が可能であり、したがつて損失係数が極め
て零に近い高品質の標準コンデンサを提供するこ
とが可能となる。
As explained above, according to the present invention, a negative parallel equivalent resistance obtained from two capacitors and a resistor is added to a three-terminal standard capacitor to compensate for the loss resistance of this standard capacitor. Therefore, the amount of compensation can be easily adjusted by adjusting the circuit constants of the compensation circuit, and since no electronic circuits such as operational amplifiers are used, highly accurate adjustment is possible, and therefore the loss coefficient is extremely low. This makes it possible to provide high-quality standard capacitors close to .

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す回路図、第2
図は第1図のうち従来の構成と共通する部分の実
回路及び等価回路を示す図、第3図は第1図の補
償回路の部分の実回路及び等価回路を示す図、第
4図は第1図の等価回路である。 C0……誘電体コンデンサ(定義容量)、R0……
誘電体コンデンサのC0の等価損失抵抗、H,L
……誘電体コンデンサC0の両端子、S……静電
シールドケース、G……接地端子、Cg1,Cg2……
誘電体コンデンサのC0の対地容量、C1,C2……
小容量コンデンサ、R……可変抵抗器、ZHL……
並列インピーダンス。
Figure 1 is a circuit diagram showing one embodiment of the present invention, Figure 2 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention.
The figure shows the actual circuit and equivalent circuit of the part in Figure 1 that is common to the conventional configuration, Figure 3 shows the actual circuit and equivalent circuit of the compensation circuit part of Figure 1, and Figure 4 shows the actual circuit and equivalent circuit of the part of the compensation circuit in Figure 1. This is an equivalent circuit of FIG. 1. C 0 ……Dielectric capacitor (defined capacitance), R 0 ……
Equivalent loss resistance of C 0 of dielectric capacitor, H, L
... Both terminals of dielectric capacitor C 0 , S ... Electrostatic shielding case, G ... Ground terminal, C g1 , C g2 ...
Ground capacitance of C 0 of dielectric capacitor, C 1 , C 2 ...
Small capacity capacitor, R...variable resistor, Z HL ...
Parallel impedance.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 接地端子を兼ねるシールドケース内に第1の
コンデンサを収納して成るものにおいて、前記第
1のコンデンサの両端子間に第2及び第3のコン
デンサを相互に直列に接続し、この第2及び第3
のコンデンサの相互接続点と前記シールドケース
との間に抵抗器を接続し、前記第2及び第3のコ
ンデンサ並びに前記抵抗器とにより、前記第1の
コンデンサに対し、その損失係数を補償するよう
な負性の並列等価抵抗を与えるようにしたことを
特徴とする三端子形標準コンデンサ。
1. A first capacitor housed in a shield case that also serves as a ground terminal, in which a second and third capacitor are connected in series between both terminals of the first capacitor, and the second and third capacitors are connected in series between both terminals of the first capacitor. Third
A resistor is connected between the interconnection point of the capacitors and the shield case, and the second and third capacitors and the resistor compensate for the loss coefficient of the first capacitor. A three-terminal standard capacitor characterized by providing a negative parallel equivalent resistance.
JP61018557A 1986-01-30 1986-01-30 Triple-terminal standard capacitor Granted JPS62176119A (en)

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