JPH0519950B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は半導体よりなる第１、第２スイツチ
の直列回路の複数個を並列に接続し、その並列接
続を電流検出用抵抗器を通じて定電圧源の両端に
接続し、上記第１、第２スイツチの接続点の任意
の二つの間に接続された被測定抵抗体の抵抗値を
測定する抵抗測定器に関する。

「従来の技術」 従来のこの種の抵抗測定器は第１図に示すよう
に構成されていた。複数のスイツチ１₁〜１_oの各
一端はそれぞれスイツチ２₁〜２_oの一端に接続さ
れ、これら複数のスイツチ１_i，２_i（ｉ＝１，２
……ｎ）の各接続点はそれぞれ測定端子３₁〜３_o
に接続される。各スイツチ１_i，２_i及び測定端子
３_iはそれぞれスイツチユニツト４_iを構成し、こ
れらスイツチユニツト４_iの一端はバス１１に、
他端はバス１２にそれぞれ接続され、バス１１は
定電圧源１３の正電極に接続され、バス１２は電
流検出用抵抗器１４を通じて定電圧源１３の接地
電極に接続される。

例えば測定端子３₂と３₄との間に接続された被
測定抵抗体１５の抵抗値を測定する場合は、図に
点線で示すようにスイツチ１₂と２₄とをオンにす
る。この時、電流検出用抵抗器１４に流れる電流
を、その抵抗器１４の両端電圧を増幅器１６で増
幅し、電圧計１７で測定することによつて、その
電流値と定電圧源１３の電圧値とから被測定抵抗
体１５の抵抗値を求めることができる。

「発明が解決しようとする問題点」 例えば測定端子３₁〜３_oを配線基板の各種の配
線上の点に接続し、それらの任意の２点を選択
し、これら２点間の漏洩抵抗を測定する場合があ
る。そのような高抵抗測定において被測定点が多
数例えば4000近くもあるような場合、スイツチ１
_ｉ，２_iはFETのような半導体スイツチにより構成
されるが、スイツチのオフ電流が問題となつてく
る。すなわち第１図にスイツチ１₁の所に点線で
示すようにスイツチ１₁がオフの状態においても、
漏洩抵抗１８が存在し、この漏洩抵抗１８に例え
ば100nA程度のごくわずかな電流が流れたとして
も、二つの漏洩抵抗１８の直列抵抗が、例えば
4000程度並列に接続された状態となり、全体の並
列漏洩抵抗は50KΩ程度となる。一方、測定しよ
うとする被測定抵抗体１５が例えば100MΩと高
い場合は電流検出用抵抗器１４に流れる電流の大
部分は被測定抵抗体１５を流れる電流ではなく、
漏洩抵抗１８を流れる電流となり、目的とする被
測定抵抗体１５の抵抗値を測定することはできな
い。

「問題点を解決するための手段」 この発明によれば各スイツチユニツトの各直列
の二つのスイツチは、それぞれ直列に接続された
半導体の第１、第２スイツチ素子と、これら第
１、第２スイツチ素子の接続点に一端が接続され
た半導体の第３スイツチ素子とにより構成され、
スイツチがオンにされる場合は第１、第２スイツ
チ素子が共にオンされ、第３スイツチ素子がオフ
とされ、スイツチがオフにされる場合は第１、第
２スイツチ素子は共にオフにされ、第３スイツチ
素子はオンにされる。各第３スイツチ素子の他端
は接地バスを通じて定電圧源の接地電極に接続さ
れる。

「実施例」 以下この発明による抵抗測定器の実施例を図面
を参照して説明する。第２図にこの発明の実施例
を第１図と対応する部分に同一符号を付けて示
す。この発明においては各測定ユニツト４_i（ｉ
＝１，２……ｎ）のスイツチ１_i及び２_iはそれぞ
れ半導体スイツチ素子、例えばFETよりなる第
１スイツチ素子２１、第２スイツチ素子２２、第
３スイツチ素子２３よりそれぞれなり、第１スイ
ツチ素子２１、第２スイツチ素子は直列に接続さ
れ、その接続点に第３スイツチ素子２３の一端が
接続される。スイツチ１_iの第１スイツチ素子２
１の他端はバス１１に接続され、第２スイツチ素
子２２の他端は測定端子３_iに接続される。スイ
ツチ２_iの第１スイツチ素子２１の他端は測定端
子３_iに接続され、第２スイツチ素子２２の他端
はバス１２に接続され、各スイツチ１_i，２_iの第
３スイツチ素子２３の各他端は接地バス２４に接
続され、接地バス２４は定電圧源１３の接地電極
に接続される。

先に述べたようにスイツチ素子２１及至２３は
例えば第３図に示すようにFETにそれぞれ構成
されており、第２図においては各スイツチ素子を
通常のFETの表示で示す替りに、通常のスイツ
チの表示で示している。

各スイツチユニツト４_iは４つの接続モードが
あつて、供給モードは例えばスイツチユニツト４
_１に点線で示すようにスイツチ１₁の第１スイツチ
素子２１、第２スイツチ素子２２は共にオン、第
３スイツチ素子２３はオフ、スイツチ２₁の第１
スイツチ素子２１、第２スイツチ素子２２は共に
オフ、第３スイツチ素子２３はオンとされる。吸
込みモードにおいては例えばスイツチユニツト４
_２に点線で示すようにスイツチ１₂のスイツチ素子
２１，２２は共にオフ、スイツチ素子２３はオ
ン、スイツチ２₂の第１スイツチ素子２１、第２
スイツチ素子２２は共にオン、第３スイツチ素子
２３はオフとされる。開放モードではスイツチユ
ニツト４_oに点線で示すようにスイツチ１_oのスイ
ツチ素子２１，２２は共にオフ、スイツチ素子２
３はオン、スイツチ２_oのスイツチ素子２１，２
２は共にオフ、スイツチ素子２３はオンにされ
る。更に短絡モードはスイツチユニツト４₃に示
すようにスイツチ１₃のスイツチ素子２１はオフ、
スイツチ素子２２、スイツチ素子２３は共にオ
ン、スイツチ２₃のスイツチ素子２１はオン、ス
イツチ素子２２はオフ、スイツチ素子２３はオン
とされる。

例えばスイツチユニツト４₁の測定端子３₁とス
イツチユニツト４₂の測定端子３₂との間の被測定
抵抗体１５の抵抗を、測定端子３₁から測定端子
３₂に電流を流して測定する場合は、スイツチユ
ニツト４₁を供給モードとし、スイツチユニツト
４₂を吸収モードとし、その他のスイツチユニツ
トは開放モード、又は不用な電荷を放電あるいは
雑音を短絡する点から短絡モードとする。この状
態においては図において点線で示したような状態
となつており、従つて定電圧源１３よりの電圧が
スイツチユニツト４₁のスイツチ１₁、つまりスイ
ツチ素子２１，２２を通じて測定端子３₁に現わ
れ、これが被測定抵抗体１５に印加され、その被
抵抗体１５よりの電流はスイツチユニツト４₂の
測定端子３₂に達し、このスイツチユニツト４₂は
吸収モードであつて、測定端子３₂の電流はその
スイツチ２₂のスイツチ素子２１，２２を通じ、
更に電流検出用抵抗器１４を通じて定電圧源１３
に戻る。電流検出用抵抗器１４に流れる電流を測
定することによつて被測定抵抗体１５の抵抗値を
測定することができる。

この場合、供給モードのスイツチユニツト４₁
において、オフ状態のスイツチ２₁のスイツチ素
子２１はオフであり、スイツチ素子２３はオンと
なつているからそのスイツチ素子２１の両端間に
定電圧源１３の電圧V_sが印加される。スイツチ
素子２１に漏洩抵抗があるが、この抵抗値は小さ
いといつてもかなり大きな値であり、スイツチ素
子２１はオン状態のスイツチ素子２３を通じて接
地バス２４に接続され、従つて定電圧V_sはスイ
ツチ素子２１の漏洩抵抗と、スイツチ素子２３の
オン抵抗、つまり著しく小さな抵抗とにより分圧
され、その分圧された著しく小さい電圧がスイツ
チ素子２２の漏洩抵抗と、小さい抵抗値の電流検
出用抵抗器１４とにより分圧され、抵抗器１４に
現われる電圧は著しく小さな値となる。

一方、吸収モードのスイツチユニツト４₂にお
いてはスイツチ１₂のスイツチ素子２１，２２は
オフであり、スイツチ素子２３はオンでスイツチ
素子２１に印加された定電圧はスイツチ素子２
１，２３により著しく小とされ、この電圧がオフ
のスイツチ素子２２と電流検出用抵抗器１４とに
より分圧され、その電流検出用抵抗器１４に現わ
れる電圧を無視することができる。その他のスイ
ツチユニツト、例えばスイツチユニツト４_oにお
いてはスイツチ１_o，２_oは共にオフであり、つま
り開放モードであつて、この定電圧V_sはオフの
スイツチ１_oのスイツチ素子２１に印加されるが
そのスイツチ素子２３はオンであり、これにより
著しく減衰され、スイツチ素子２２はオフであ
り、更にスイツチ２_oのスイツチ素子２１もオフ
であり、この両者の著しく高い漏洩抵抗とオンの
スイツチ素子２３とで前記分圧された電圧が更に
分圧されてスイツチ素子２２に供給されるため、
その出力はゼロに等しいものとなる。

この開放モードのスイツチユニツト４₃乃至４_o
の何れか一つ、例えばスイツチユニツト４_oの測
定端子が、測定端子３₁に接続された場合、スイ
ツチユニツト４_oのスイツチ１_oのスイツチ素子２
２とスイツチ２_oのスイツチ素子２１とに定電圧
V_sが印加されるが、これらスイツチ素子の漏洩
電流は、スイツチ１_o、スイツチ２_oの各スイツチ
素子２３がオンとなつているため接地バス２４に
流れて電流検出用抵抗器１４には流れない。

このようにして供給モードとされたスイツチユ
ニツトから被測定抵抗体を通り、吸収モードとさ
れたスイツチユニツトに流れる電流のみを信号と
して電流検出用抵抗器１４から得ることができ
る。なおこの構成において多数の測定端子中の任
意の二つを選択するだけでなく、多数の測定端子
中の１群を選択することも可能である。この場合
それら複数の測定端子に接続された抵抗体はそれ
らの並列抵抗値として測定される。

次にこの抵抗測定器を利用して低い抵抗値の抵
抗体の測定を行う場合を説明する。低抵抗の測定
においては比較的大きな電流が流れ、かつそのた
めリード線や切替スイツチの抵抗成分が直列抵抗
として挿入されて問題となる。この問題を解決す
るため一般には低抵抗の測定には４端子法が用い
られている。

第２図に示した測定は２端子法であり、しかも
高抵抗の測定用として特に考慮されているため、
スイツチのオン抵抗を押えるようになつていな
い。このため測定端子に電流供給用スイツチを負
荷して低抵抗の測定を可能とする。その例を第４
図に第２図と対応する部分に同一符号を付けて示
すが、この例においては各測定端子３₁乃至３_oに
それぞれ接続されて測定ユニツト４₁乃至４_oに供
給用トランジスタ２６の一端が接続され、そのト
ランジスタ２６の他端は電流供給バス２７に接続
される。また各測定端子３₁乃至３_oに電流検出用
トランジスタ２８の一端がそれぞれ接続され、そ
の他端は電流検出バス２９に接続される。電流供
給バス２７の一端はスイツチ３１を通じて定電流
源３２に接続されると共にスイツチ３３を通じて
定電流源３２の他に接続される。また低抵抗の測
定時に定電圧源１３を分離するため、定電圧源１
３とバス１２との間にスイツチ３４が接続され、
かつ電流検出用抵抗器１４とバス１２との間にス
イツチ３５が挿入される。定電流源３２に対する
測定電流の通路を形成するため、電流検出用バス
２９は抵抗器３６を通じて接地バス２４及び定電
流源３２の接地点側に接続されている。更にバス
１２はそれぞれ電圧監視用増幅器３７，３８に接
続されている。

また高抵抗測定時において定電圧源１３の高い
電圧に耐えるように電流供給用トランジスタ２６
とそれぞれ直列に高耐圧のダイオード３９がそれ
ぞれ直列に挿入されている。電流検出用トランジ
スタ２８も高耐圧素子とするがトランジスタ２
６，２８を共に漏洩電流が十分低く押える点か
ら、これらトランジスタの駆動回路への漏洩電流
をゼロにするためトランジスタ２６，２８はフオ
トトランジスタとされ、駆動回路とフオトカツプ
ラにより結合されている。高抵抗を測定する際に
はスイツチ３４，３５，３３がオンとされ、スイ
ツチ３１はオフとされる。この状態において増幅
器３７の出力から定電圧源１３の供給電圧を監視
し、増幅器１６又は３８の出力により被測定抵抗
体に流れた電流を検出する。

低抵抗を測定する際には第５図に示すようにス
イツチ３４，３５，３３をオフとしてスイツチ３
１をオンとし、例えば測定端子３₁と測定端子３₂
との間に低抵抗の被測定抵抗体４１を接続し、ス
イツチユニツト４₁を電流供給モード、スイツチ
ユニツト４₂を吸収モードとして低抵抗４１の抵
抗を４端子法で測定する。第５図においては各ト
ランジスタ２６，２８もスイツチ表示で示してい
る。スイツチ３４，３５をオフとして定電圧源１
３を切離し、スイツチ３１をオンとして、スイツ
チ３３をオフとして定電流源３２をバス２４，２
５間に接続する。スイツチユニツト４₁において
はトランジスタ２６をオンとし、トランジスタ２
８をオフとし、スイツチ１₁をオン、スイツチ２₁
をオフ、つまりスイツチユニツト４₁を供給モー
ドとする。またスイツチユニツト４₂においては
トランジスタ２６をオフ、トランジスタ２８をオ
ンとし、スイツチ１₂をオフ、スイツチ２₂をオン
として吸収モードとする。その他のスイツチユニ
ツトにおいてはトランジスタ２６，２８は共にオ
フとし、かつスイツチ１_i，２_iを開放モードとし
共にオフとする。

従つて定電流源３２の電流はスイツチユニツト
４₁のトランジスタ２６を通じ、端子３₁より低抵
抗の被測定抵抗体４１を通り、端子３₂に達し、
これよりスイツチユニツト４₂のトランジスタ２
８を通じ、更に抵抗器３６を通じて接地バス２４
に帰る電流が流れる。この時、端子３₁の電位は
スイツチ１₁を通じて増幅器３７の出力より測定
され、また端子３₂の電位はスイツチ２₂を通じて
増幅器３８の出力より測定され、つまり被測定体
４１を定電流源３２の電流が流れた時のその両端
の電圧が４端子法によつて測定される。

なおこの時流れる抵抗器３６の電圧を必要に応
じて増幅器４２で増幅して測定することもでき
る。被測定体４１を短絡し、その時の端子電圧を
測定するには、被測定抵抗体の両端に接続される
べきスイツチユニツトを、例えばスイツチユニツ
ト４₃に示すようにトランジスタ２６をオフ、ト
ランジスタ２８をオンとし、スイツチ１₃をオフ、
スイツチ２₃をオンとして増幅器３８の出力電圧
を測定すればよい。以上のように電流を流れてい
る経路と、電圧を測定する経路とは別になつて44
端子法の測定が行える。しかもそのために高抵抗
測定用の各スイツチを利用して行うことができ
る。

第６図に示すように測定系４３とスイツチユニ
ツト４₁乃至４_oとが離れている場合には、その電
流検出用抵抗器１４に接続される部分をなるべく
短かくし、かつ各スイツチユニツトのスイツチ２
_１乃至２_oの第２スイツチ素子２２（これをスイツ
チ素子６₁乃至６_oとして表わす。）をスイツチユ
ニツトからそれぞれ離し、このスイツチ素子６₁
乃至６_oとスイツチユニツト４₁乃至４_oとを遮蔽
ケーブル５₁乃至５_oにより接続し、その遮蔽ケー
ブルのシールドは接地バス２４及び測定系４３の
接地点にそれぞれ接続する。このようにして最も
雑音や漏洩の影響を受け易い電流検出用抵抗器１
４に対する信号を外部に対して保護し、つまりオ
フになつているスイツチ２₁乃至２_o中のオフのも
のに対して外部漏洩や雑音を避けることができ、
測定系４３とスイツチユニツトとの接地点を遮蔽
ケーブルを介して接続して信号以外の電流から共
通インピーダンスを排除することができる。この
ような遮蔽ケーブルを用いる接続は第２図の実施
例にも適用することができる。

「発明の効果」 以上述べたようにこの発明による抵抗測定器に
よれば、半導体素子を用いたスイツチユニツトに
より任意の測定点間の被測定抵抗体における微小
電流を測定する場合、従来、例えば数μA程度の
電流しか測定できなかつた場合でも数PAの電流
も測定でき、つまり高抵抗体に流れる微小電流を
測定することができ、よつて従来においては数Ｍ
Ω程度の抵抗までしか測定できなかつたのを数万
ＭΩの高抵抗をも測定可能となつた。しかも各測
定端子の任意の間のを順次測定することができ、
その場合、測定端子に生ずる不要雑音や不要電荷
を除去することも可能である。更に必要に応じて
スイツチユニツトと並列に接続されてそのスイツ
チユニツトの両端を電圧で監視して４端子法によ
つて低抵抗の測定も可能とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の抵抗測定器を示す接続図、第２
図はこの発明による抵抗測定器の一例を示す接続
図、第３図はそのスイツチのFETによる構成を
示す図、第４図は低抵抗の測定も可能としたこの
発明の一例を示す接続図、第５図はその一つの接
続状態を示す接続図、第６図は被測定抵抗体と測
定系とが離れている場合における不要残音などの
影響を排除した例を示した接続図である。 ３₁乃至３_o：測定端子、４₁乃至４_o：スイツチ
ユニツト、１２：バス、１３：定電圧源、１４：
電流検出用抵抗器、２１：第１スイツチ素子、２
２：第２スイツチ素子、２３：第３スイツチ素
子、２４：接地バス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１スイツチと第２スイツチとが直列に接続
   され、その第１スイツチと第２スイツチとの接続
   点より測定端子が導出されてスイツチユニツトが
   構成され、そのスイツチユニツトの複数個の両端
   が第１バス及び第２バスにそれぞれ接続され、こ
   れら第１バス及び第２バスは電流検出用抵抗器を
   通じて定電圧源の両端に接続され、上記測定端子
   の任意の二つの間に接続される被測定抵抗体の抵
   抗値を測定する抵抗測定器において、 上記第１スイツチ及び第２スイツチはそれぞれ
   直列に接続された半導体の第１、第２スイツチ素
   子と、これら第１、第２スイツチ素子の接続点に
   一端が接続された半導体の第３スイツチ素子とか
   らなり、 各第１スイツチの第１スイツチ素子の他端は上
   記第１バスに接続され、第２スイツチ素子の他端
   はそのスイツチユニツトの測定端子に接続され、 各第２スイツチの第１スイツチ素子の他端はそ
   のスイツチユニツトの測定端子に接続され、第２
   スイツチ素子の他端は上記第２バスに接続され、 上記各第１スイツチ及び各第２スイツチの各第
   ３スイツチ素子の他端は接地バスに接続され、そ
   の接地バスは上記定電圧源の接地電極に接続さ
   れ、 上記第１スイツチ、第２スイツチがオンの場合
   はその第１スイツチ素子及び第２スイツチ素子が
   共にオンにされ、第３スイツチ素子はオフにさ
   れ、第１スイツチ、第２スイツチがオフの場合は
   その第１スイツチ素子及び第２スイツチ素子は共
   にオフにされ、第３スイツチ素子はオンにされる
   ことを特徴とする抵抗測定器。