JPH0449585Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この考案は被測定抵抗体に既知の一定電流を流
し、そこに発生する電圧を測定して被測定抵抗体
の抵抗値を測定する抵抗測定回路に関するもの
で、特に被測定抵抗体に一定の電流を与える定電
流回路を、外部から誤まつて与えられる高電圧か
ら保護するための保護装置の改良に関するもので
ある。

「従来技術」 第２図に従来の回路を示す。図中１は被測定抵
抗体を示す。この被測定抵抗体１は電圧測定装置
２の入力端子ＬとＨの間に接続される。

入力端子ＬとＨの一方は回路の共通電位点３に
接続され、他方の端子Ｈは保護回路４を通じて定
電流源５に接続される。

定電流源５は演算増幅器５Ａと、基準電圧源５
Ｂと、バイアス電圧源５Ｃと、基準抵抗器５Ｄ
と、電流制御素子として動作する電界効果トラン
ジスタ５Ｅとによつて構成することができる。

この定電流源５は基準抵抗器５Ｄの抵抗値を
R_S、基準電圧源５Ｂの基準電圧をV_Sとした場合、
電界効果トランジスタ５Ｅに流れる電流I_Sは I_S＝ＶＳ／R_S ……(1) で与えられ、一定の電流I_Sをこの例では吸込む動
作をする。被測定抵抗体１の抵抗値R_Xは電圧測
定装置２によつて被測定抵抗体１に発生する電圧
V_Xによつて測定することができる。

保護回路４は入力端子ＬとＨの一方、例えば入
力端子Ｈと定電流源５の間に直列に接続され、入
力端子Ｈに誤まつて正又は負の高い電圧を印加し
た場合に、その高電圧により定電流源５が破損さ
れることを阻止する動作を行なう。

つまり入力端子Ｈに第１のダイオード４Ａの一
端を接続する。この例では定電流源５が吸込形で
あるため第１のダイオード４Ａはアノードを入力
端子Ｈに接続し、カソードにNPN形トランジス
タ４Ｂのコレクタを接続する。NPN形トランジ
スタ４Ｂのエミツタは定電流源５の電流出力端子
５Ｆに接続する。

トランジスタ４Ｂのコレクタとベースの間には
バイアス供給用抵抗器４Ｃを接続し、トランジス
タ４Ｂのベースと回路の共通電位点３との間に第
２のダイオード４Ｄを接続する。このダイオード
４Ｄの接続の極性はこの例ではトランジスタ４Ｂ
のベース側をアノードとし、カソードを共通電位
点３に接続する。

「保護回路の動作説明」 入力端子Ｌ及びＨは一般にプローブ等に接続さ
れ、電圧測定モードでは被試験回路の所望の部分
に接触させ、その部分の電圧を測定できる構造と
なつている。

抵抗測定モードでもプローブを介して被測定抵
抗体を接続するのが普通である。このため抵抗測
定モードにおいてプローブが誤まつて電圧が印加
されている部分に接触することがある。

入力端子Ｈに負電圧が印加された場合は第１の
ダイオード４Ａがオフとなり、定電流源５を保護
する。

一方入力端子Ｈに正極性の電圧が印加されたと
すると第１のダイオード４Ａはオンとなりバイア
ス供給用抵抗器４Ｃを通じて第２のダイオード４
Ｄに電流が供給される。第２のダイオード４Ｄは
オンの状態となりトランジスタ４Ｂのベース電圧
を0.7〜0.8ボルト程度の電圧にクランプする。

この結果トランジスタ４Ｂのエミツタ電圧も回
路の共通電位点３の電位近くに保持され定電流源
５を保護する。

トランジスタ４Ｂとしてパイポーラトランジス
タを用いることによつて高耐電圧のものが比較的
容易に入手でき、必要に応じてさらに複数のトラ
ンジスタを直列接続することにより、充分な耐電
圧特性を持たせることができる。

また通常の測定時において、トランジスタ４Ｂ
のエミツタ接地電流増幅率が不足すると定電流源
が正常に動作しなくなるので、トランジスタ４Ｂ
をダーリントン接続して用いる場合もある。

第２のダイオード４Ｄは小信号用のダイオード
で良いが、その逆方向リーク電流が定電流源５の
出力電流I_Sに比べて充分小さい低リーク電流のダ
イオードを用い、定電流源５の出力電流I_Sに誤差
を与えないようにするのが一般的である。

「考案が解決しようとする問題点」 入力端子Ｈに正の過電圧V_Hが印加されたとき、
トランジスタ４Ｂのコレクタ電流I_Cは、ほぼI_Sに
等しい状態に維持される。これに対しトランジス
タ４Ｂのコレクタ−エミツタ間の電圧V_CEは入力
電圧V_Hに等しい状態となる。この状態における
トランジスタ４Ｂのコレクタ損失P_Hは P_C＝I_C×V_CE≒I_S×V_C ……(2) となる。

I_S，V_Hが大きい場合はトランジスタ４Ｂとして
大容量のトランジスタを用いなければならない。
また放熱器等を付設しておく必要もあり、この部
分に掛るコストが高くなる欠点がある。また放熱
器のため形状が大形になる欠点もある。

「問題点を解決するための手段」 この考案では入力端子Ｈに順方向の過電圧か印
加されたことを検出する手段と、この大電圧検出
手段が順方向の過電圧の印加を検出したとき定電
流源を構成する電界効果トランジスタ５Ｅをオフ
に制御する手段とを設けた構造としたものであ
る。

この構造としたことにより逆方向の過大電圧に
対しては第１のダイオードがオフとなり回路を保
護する動作は従来と同じであるが、順方向の過大
電圧に対しては電界効果トランジスタ５Ｅをオフ
に制御することによつて保護回路４を構成するト
ランジスタ４Ｂの電流を遮断し、トランジスタ４
Ｂのコレクタ損失をゼロの状態にする。

このようにこの考案では順方向の過大電圧が印
加されたとき定電流源５を構成する電界効果トラ
ンジスタ５Ｅをオフに制御するため、トランジス
タ４Ｂのコレクタ損失はほぼゼロの状態となる。
よつて保護回路４を構成するトランジスタ４Ｂと
しては小容量のものでよく、また放熱器等を付設
する必要もない。この結果保護回路を安価に、ま
た小形に作ることができる。

「実施例」 第１図にこの考案の一実施例を示す。第１図に
おいて第２図と対応する部分には同一符号を付し
て示す。

この考案によつて付加された部分について説明
する。この考案においては入力端子Ｈに第１のダ
イオード４Ａに対して順方向となる過大電圧が印
加された場合、この順方向過大電圧を検出する手
段６を設けると共に、この順方向過大電圧が印加
されたことを検出したとき定電流源５を構成する
電界効果トランジスタ５Ｅをオフに制御する手段
８を設けた構造を特徴とするものである。

順方向の過大電圧を検出する手段６としては、
例えば第２のダイオード４Ｄのカソードと共通電
位点３との間に直列接続した第３のダイオード６
Ａと、この第３のダイオード６Ａに並列接続した
分圧用抵抗器６Ｂと、過大電圧であることを判定
する比較参照用電圧源６Ｃと、分圧用抵抗器６Ｂ
に発生する電圧が比較参照用電圧源６Ｃの電圧よ
り大きくなつたことを検出する電圧比較器６Ｄと
によつて構成することができる。比較参照用電圧
源６Ｃの電圧は例えばダイオード６Ａの電圧0.7
ボルトの約1/2の電圧に設定する。

電圧比較器６Ｄの出力形式が例えば電源間に２
本のトランジスタを直列接続し、この２本のトラ
ンジスタを相補動作させる形式の場合には電圧比
較器６Ｄの出力端子をダイオード７と接続回路８
を通じて定電流源５を構成する電界効果トランジ
スタ５Ｅのゲートに接続する。この接続回路８は
順方向電圧検出回路６が順方向の過大電圧の印加
を検出したとき電界効果トランジスタ５Ｅに逆方
向バイアス電圧を与え、電界効果トランジスタ５
Ｅをオフに制御する手段を構成している。尚定電
流源５を構成する演算増幅器５Ａの出力端子と電
界効果トランジスタ５Ｅのゲートとの間には電圧
比較器６Ｄの出力が増幅器５Ａの出力より優先し
て電界効果トランジスタ５Ｅに作用させるための
減結合用抵抗器５Ｇを直列に挿入している。

「実施例の動作説明」 第１図に示した回路構造によれば入力端子Ｈに
負極性の過大電圧が印加された場合は、第１のダ
イオード４Ａがオフとなり、これは従来と同様に
回路を保護する。

一方入力端子Ｈに正極性の電圧、つまり第１の
ダイオード４Ａに対して順方向の過大電圧が印加
されたとすると抵抗器４Ｃを通じて第２のダイオ
ード４Ｄ及び第３のダイオード６Ａにバイアス電
流が与えられ、これら第２及び第３のダイオード
４Ｄ及び６Ａがオンとなる。よつてトランジスタ
４Ｂのベース電位は約1.6ボルト程度の電圧にク
ランプされ定電流源５の回路を保護する。

これと共に分圧用抵抗器６Ｂに発生する電圧が
比較参照電圧源６Ｃの電圧値を越えると電圧比較
器６Ｄの出力はＨ論理からＬ論理の状態に反転す
る。電圧比較器６Ｄの出力がＬ論理に反転するこ
とによつてダイオード７がオンとなり接続回路８
を通じて電界効果トランジスタ５ＥのゲートにＬ
論理が与えられる。この結果電界効果トランジス
タ５Ｅはオフに制御され保護回路４を構成するト
ランジスタ４Ｂの電流をゼロの状態に制御する。

「考案の変形実施例」 尚上述では定電流源５は電流吸込形とした場合
を説明したが、電流吐出形にすることもできる。
定電流源５を電流吐出形にした場合は、第１のダ
イオード４Ａ、第２のダイオード４Ｄ、第３のダ
イオード６Ａ及びダイオード７の各々の極性を逆
向に替え、更にトランジスタ４ＢはPNP形トラ
ンジスタに、また定電流源５を構成する電界効果
トランジスタ５ＥはＰチヤンネル形電界効果トラ
ンジスタに置替えればよい。

また順方向の過大電圧を検出する手段６を構成
する電圧比較器６Ｄは相補動作出力形式でなく、
オープンコレクタ出力形式の電圧比較器を用いる
こともできる。このオープンコレクタ出力形式の
電圧比較器を用いた場合にはダイオード７は必ず
しも必要としない。

また抵抗器４Ｃを正特性サーミスタとすること
によつて順方向過大電圧が印加されたとき、その
抵抗値が大となるように制御し、消費電力を小さ
くするように構成することも考えられる。

「考案の効果」 上述したようにこの考案によれば抵抗測定モー
ドにおいて入力端子Ｈに順方向の過大電圧が印加
された場合には、順方向過大電流検出手段６がそ
の状態を検出し、その検出出力を接続回路８を通
じて電界効果トランジスタ５Ｅに与える構造とし
たから、電界効果トランジスタ５Ｅはオフに制御
される。よつて順方向の過大電流が与えられたと
き保護回路４を構成するトランジスタ４Ｂに電流
が流れることがないため、このトランジスタ４Ｂ
のコレクタ損失はゼロの状態となる。よつてトラ
ンジスタ４Ｂは小容量のものを用いることができ
るため安価に作ることができる。

またトランジスタ４Ｂに放熱器を付設しなくて
よいためそれだけ安価で、然も小形に作ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を示す接続図、第
２図は従来の技術を説明するための接続図であ
る。 １……被測定抵抗体、２……電圧測定手段、３
……回路の共通電位点、４……保護回路、４Ａ…
…第１のダイオード、４Ｂ……トランジスタ、４
Ｃ……バイアス供給用抵抗器、４Ｄ……第２のダ
イオード、５……定電流源、５Ａ……演算増幅
器、５Ｂ……基準電圧源、５Ｃ……バイアス電圧
源、５Ｄ……基準抵抗器、６……順方向過大電圧
検出手段、６Ａ……第３のダイオード、６Ｂ……
分圧用抵抗器、６Ｃ……比較参照電圧源、７……
ダイオード、８……結合回路。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 Ａ 被測定抵抗体に既知の一定電流を与える定電
   流源と上記被測定抵抗体との間に接続され被測
   定抵抗体を接続する一方の入力端子に過大電圧
   が与えられたとき上記定電流源を保護する保護
   回路とから成る抵抗測定回路において、 Ｂ 被測定抵抗体を接続する一方の入力端子に一
   端が接続された第１のダイオードと、 Ｃ この第１のダイオードの他端にコレクタを接
   続したトランジスタと、 Ｄ このトランジスタのコレクタとベース間に接
   続されたバイアス供給用抵抗器と、 Ｅ 上記トランジスタのベースに一端が接続され
   た第２のダイオードと、 Ｆ この第２のダイオードの他端に一端が接続さ
   れ回路の共通電位点に他端を接続した第３のダ
   イオードと、 Ｇ この第３のダイオードと並列に接続された分
   圧用抵抗器と、 Ｈ この分圧用抵抗器に発生する電圧が規定され
   電圧を越えたことを検出する順方向過大電圧検
   出手段と、 Ｉ この順方向過大電圧検出手段が順方向過大電
   圧を検出したとき上記定電流源を構成する電流
   制御用電界効果トランジスタをオフに制御する
   手段と、 を設けて成る抵抗測定回路。