JPH0628742U

JPH0628742U - プロ−ブ

Info

Publication number: JPH0628742U
Application number: JP6854492U
Authority: JP
Inventors: 憲治似鳥
Original assignee: Keisoku Giken Co Ltd
Current assignee: Keisoku Giken Co Ltd
Priority date: 1992-09-05
Filing date: 1992-09-05
Publication date: 1994-04-15

Abstract

(57)【要約】【目的】例えば、交流（又は直流）入力直流出力型のス
イッチング定電圧電源装置から出力される不要の高周波
リップル又は高周波ノイズ等の測定に好適なプロ−ブを
実現する。【構成】巻線W₁及びW₂を磁心TCに捲回して形成した伝送
線路トランスTTの出力端子に同軸線路Ｌを接続し、巻線
W₁及びW₂より成る二線式伝送線路の特性インピ−ダンス
を同軸線路の特性インピ−ダンスに一致又はほぼ一致さ
せてある。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、高周波電圧計又はオシロスコ−プ等に用いられるプロ−ブに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

例えば入力インピ−ダンスが高く、広帯域に亙る波形観測用のオシロスコ−プにおいて用いられる電圧プロ−ブは、被測定機器の端子（以下、被測定端子と略記する）とオシロスコ−プの入力端子間を接続する際に、被測定端子に与える影響が最小となるようにするために、プロ−ブの入力インピ−ダンスを十分高くすると共に、オシロスコ−プの入力回路とのインピ−ダンス整合を図るために、極めて細い芯線を内部導体とする同軸ケ−ブルの端部に高入力インピ−ダンス用抵抗減衰器及び周波数補償回路を組み込んで成るプロ−ブが用いられている（第１の従来の技術）。又、プロ−ブという名称で呼ばれてはいないが、同軸ケ−ブルの伝送特性が極めて広帯域であることを利用して同軸ケ−ブルをプロ−ブとして用いる場合がある。この場合には、測定機器の入力端子を、同軸ケ−ブルをプロ−ブとして用いることを前提として同軸端子で形成し、プロ−ブとして用いる同軸ケ−ブルの特性インピ−ダンス（通常50Ω又は75Ω）で終端する（第２の従来の技術）。或は又、被測定端子の２端子の電位がア−ス電位に対して何れも浮いている場合には、差動増幅器を用いる場合もある（第３の従来の技術）。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

第１の従来の技術においては、次のような欠点を免れることができない。例えば交流入力直流出力型又は直流入力直流出力型のスイッチング定電圧電源装置においては、高周波スイッチング回路より成る電力変換回路を用いているため、被測定端子から出力される直流電圧には高周波リップル又は高周波ノイズ等の不要成分が含まれることとなり、これらの不要成分の大きさを正確に測定する必要がある。然しながら、被測定端子から出力される不要成分は、周波数成分として数10kH z ないし100MHz程度までの広範囲に亙る成分を含み、電圧値としては数mVないし数100mV 程度であるのに対し、電力変換回路においては、数10V ないし数100Vの高周波パワ−スイッチングが行われるため、被測定端子以外に定電圧電源装置の筐体及び電源入力線間にも不要成分が誘起され、この誘起不要成分が被測定端子に接続されたプロ−ブのグランド側片線を介してコモンモ−ド電流としてプロ− ブに加えられ、被測定端子から出力される不要成分の測定値に大きな影響を与えるため、不要成分の測定値に大きな誤差を生ずることとなる。第２の従来の技術においては、次のような欠点を避けることができない。オシロスコ−プによって交流（又は直流）入力直流出力型のスイッチング定電圧電源装置から出力される高周波リップル又は高周波ノイズ等の測定を行う場合、オシロスコ−プ用の高入力インピ−ダンス、¹/₁₀減衰プロ−ブを用いたのでは、測定対象電圧が低いばかりでなくコモンモ−ドノイズの影響が大で、正確な測定を行うことが極めて困難なため、一般に同軸ケ−ブルをプロ−ブとして用いるが、被測定端子が同軸端子で形成されていない場合には、被測定端子と同軸ケ− ブルとを接続するに当たって、被測定端子の一方の端子及び同軸ケ−ブルの内部導体間を裸線等の導線で接続すると共に、被測定端子の他方の端子と同軸ケ−ブルの外部導体間を裸線等の導線で接続するが、この導線のうち、被測定端子の他方の端子と同軸ケ−ブルの外部導体間を接続する導線部分におけるインピ−ダンスに流れるコモンモ−ド電流によって電圧降下を生じ、この電圧降下が測定対象である高周波リップル又は高周波ノイズ等に重畳するため、測定対象電圧を正確に測定することができない。上記のような接続導線における電圧降下の発生重畳を抑えるためには、接続導線の長さを数ミリメ−トルにまで短縮しなければならない場合もあるが、被測定端子と同軸ケ−ブルの外部導体間の接続導線の長さを前記のように極めて短くすることは、被測定機器の形状寸法によっては全く不可能な場合があり、一般的にもこのような短い導線を介して接続することは極めて困難で、接続作業に要する時間と労力は極めて大である。第３の従来の技術には、次のような欠点がある。プロ−ブに混入するコモンモ−ドノイズの影響を軽減するために差動増幅器を用いる場合には、被測定端子の一方の端子を差動増幅器の正入力端子に接続し、他方の端子を負入力端子に接続して、コモンモ−ドノイズを差動増幅器内において打ち消させることによってコモンモ−ドノイズの影響を除こうとするものであるが、コモンモ−ドノイズの分布する広い周波数帯域及び広い電圧範囲に亙って振幅特性及び位相特性を一定に保ち得る差動増幅器を構成することは極めて困難である。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

本考案は、実質的に平行二線式伝送線路を形成する一対の導体を、磁心に捲回して成る伝送線路トランスの出力端子に、同軸線路を接続してプロ−ブを形成することによって、従来の欠点を除こうとするものである。

【０００５】

【作用】

磁心に捲回された一対の導体によって形成される二線式伝送線路の特性インピ −ダンスを同軸線路の特性インピ−ダンスに一致又はほぼ一致させることによって、伝送線路トランスの入力端子から同軸線路の出力端に至る伝送特性を、極めて広い周波数帯域に亙ってほぼ平坦な周波数特性とすることができる。又、伝送線路トランスにおける磁心を透磁率の高い材料で形成し、伝送線路トランスの入力端子と出力端子間のインダクタンスを大にして入出力間のインピ− ダンスを高くすることによりコモンモ−ド成分の妨害電流を阻止することができる。したがって、本案プロ−ブの入力端子を被測定端子に接続すると共に、同軸線路の出力端を測定機器の入力端子に接続すると、高周波領域におけるコモンモ− ド成分の妨害電流を阻止し、測定対象である入力信号成分を広い周波数帯域に亙って良好な周波数特性で測定機器に入力させることができるから、測定対象信号の大きさを正確に測定することができる。

【０００６】

【実施例】

図１（ａ）は、本考案の一実施例を示す図で、TTは伝送線路トランス、T₁及び T₂は入力端子、T₃及びT₄は出力端子、Ｌは同軸ケ−ブル又は同軸管等の同軸線路、T_Lは出力同軸端子である。伝送線路トランスは、図１（ｂ）に斜視図を以てその具体構成の一例を示すように、環状の磁心TCに、２本の絶縁被覆導線W₁及びW₂を平行に保持して捲回するか、２本の導線をツイストペアケ−ブルのように互いに交差させながら捲回するか、又は細い同軸ケ−ブルを捲回してある。図１（ａ）における伝送線路トランスTT部分は、図１（ｂ）に具体構成の一例を示した伝送線路トランスの等価回路に相当し、環状の磁心TCに、２本の絶縁被覆導線W₁及びW₂を平行に保持して捲回した場合、２本の導線をツイストペアケ− ブルのように互いに交差させながら捲回した場合、又は細い同軸ケ−ブルを捲回した場合の何れの場合にも図１（ａ）に示すように、導線W₁及びW₂又は同軸ケ− ブルによって二線式伝送線路が形成され、導線W₁及びW₂の各直径、導線W₁及びW₂ の間隔、導線W₁及びW₂の各絶縁被覆材料の誘電率、又は同軸ケ−ブルの内部導体の外径及び外部導体の内径、内部導体と外部導体間に介在する空気又は固体誘電体等の誘電率等によって特性インピ−ダンスが定まるから、この特性インピ−ダンスを同軸線路Ｌの特性インピ−ダンスに一致又はほぼ一致させることによって、伝送線路トランスTTの入力端子T₁及びT₂から出力同軸端子T_Lに到る伝送特性を、極めて広い周波数帯域に亙ってほぼ平坦な周波数特性とすることができる。伝送線路トランスTTにおける環状磁心TCを透磁率の高い材料で形成し、入力端子T₁及びT₂と出力端子T₃及びT₄間のインダクタンスを大にして入出力間のインピ −ダンスを高くすることによりコモンモ−ド成分の妨害電流を阻止することができる。図１（ｂ）には、伝送線路トランスTTにおける磁心TCを、円形の環状磁心で形成した場合を例示したが、角型の環状磁心、ＥＩ型又はＥＥ型磁心或は壷型磁心等で形成しても本考案を実施することができる。

【０００７】本案プロ−ブの入力端子T₁及びT₂を、被測定端子を形成する２個の端子にそれぞれ接続すると共に、出力同軸端子T_Lを測定機器の入力同軸端子に接続すると、高周波領域におけるコモンモ−ド成分の妨害電流を阻止し、測定対象である入力信号成分を広い周波数帯域に亙って良好な周波数特性で測定機器に入力させることができるから、測定対象信号の大きさを正確に測定することができる。図１に示した本案プロ−ブは、入力インピ−ダンスが同軸線路Ｌの特性インピ −ダンス（例えば50Ω又は75Ω）に等しく、比較的低インピ−ダンスであるが、例えば交流（又は直流）入力直流出力型スイッチング定電圧電源装置等の電源装置においては一般に出力インピ−ダンスを極めて低く形成してあるから、このような電源装置から出力される高周波リップル又は高周波ノイズ等の測定に好適である。

【０００８】図２は、本考案の他の実施例を示す図で、R₁は終端抵抗で、同軸線路Ｌの特性インピ−ダンスにほぼ等しい抵抗値を有し、同軸線路Ｌの出力端における内部導体と外部導体の間又は出力同軸端子T_Lの内部導体と外部導体の間に挿入接続してある。この実施例においては、抵抗R₁によって同軸線路Ｌを終端してあるので、測定機器の入力インピ−ダンスが同軸線路Ｌの特性インピ−ダンスに比し高い場合においても反射波を生ずるおそれなく、広い周波数帯域に亙る測定対象電圧を正確に測定することができる。

【０００９】図３もまた本考案の他の実施例を示す図で、この実施例においては、抵抗R₂とコンデンサＣの直列回路を同軸線路Ｌの出力端における内部導体と外部導体の間又は出力同軸端子T_Lの内部導体と外部導体の間に挿入接続し、抵抗R₂とコンデンサＣの直列回路の高周波領域におけるインピ−ダンスを同軸線路Ｌの特性インピ −ダンスにほぼ等しくなるように形成してある。この実施例においては、抵抗R₂とコンデンサＣの直列回路によって同軸線路Ｌを高周波終端してあるので、測定機器の入力インピ−ダンスが同軸線路Ｌの特性インピ−ダンスに比し高い場合においても反射波を生ずるおそれなく、例えば交流（又は直流）入力直流出力型スイッチング定電圧電源装置におけるスイッチング作用によって生ずる高周波リップル又は高周波ノイズ等の不要ノイズ成分の測定を正確に行うことが可能である。上記のような交流（又は直流）入力直流出力型スイッチング定電圧電源装置から出力される直流電圧及び高周波リップル又は高周波ノイズ等の不要ノイズ成分の測定を行う場合、直流電源装置と測定機器間をプロ−ブで接続すると共に、直流電源装置に直流擬似負荷装置を接続し、直流電源の直流出力電圧及び不要ノイズ成分を直流擬似負荷装置に加えると共に、プロ−ブを介して測定機器に加え、直流擬似負荷の大きさに対応する直流電圧を測定すると共に、不要ノイズ成分を測定するのが一般であるが、高周波終端回路を図３に示したように抵抗R₂とコンデンサＣの直列回路で形成した場合には、コンデンサＣによって直流分が阻止され、抵抗R₂が直流負荷として作用することなく、直流擬似負荷の大きさに影響を与えるおそれはない。

【００１０】図４は、出力インピ−ダンスが比較的高い被測定端子の出力電圧の測定に好適なように形成した実施例を示す図で、R₃は入力抵抗で、伝送線路トランスTTの入力回路に直列に挿入してある。伝送線路トランスTT及び同軸線路Ｌの特性インピ−ダンスが例えば50Ωの場合、入力抵抗R₃の抵抗値を例えば 450Ωに選ぶと、この実施例におけるプロ−ブの入力インピ−ダンスは 500Ωとなり、減衰比は¹/₁₀となる。尚、図２ないし図４の説明において言及することのなかった符号及び構成は、図１と同様である。

【００１１】図１ないし図４に示した各実施例においては、何れも伝送線路トランスTTの環状磁心TCに捲回する導線W₁及びW₂、又は細い同軸ケ−ブルとして適当なものを選んで、同軸線路Ｌの特性インピ−ダンスに等しい特性インピ−ダンスを有する二線式伝送線路を形成すること前述のとおりであるが、このほか、測定対象に応じて環状磁心TCの形成材料、形状寸法、導線W₁及びW₂、又は細い同軸ケ−ブルの捲回数等を適当に選ぶ必要がある。即ち、低域の周波数領域にまで分布するコモンモ−ドの妨害電流を除くか、又は減少させる必要のある場合には、導線W₁及びW₂、又は細い同軸ケ−ブルの捲回数を増し、逆に高域の周波数領域にまで分布する妨害電流を測定しようとする場合には、導線W₁及びW₂、又は細い同軸ケ−ブルの捲回数を減じて入出力間の浮遊静電容量を減少させるようにする必要がある。例えば交流（又は直流）入力直流出力型スイッチング定電圧電源装置の出力電圧に含まれるノイズ電圧を測定対象とする場合には、測定を妨害するコモンモ− ド妨害電流の周波数成分は、ほぼ1MHz以上で、周波数が高くなるほど妨害を受け易くなるので、伝送線路トランスTTの環状磁心TCに捲回される導線又は同軸ケ− ブルの巻き回数を適当に減少させる必要がある。

【００１２】

【考案の効果】

本案プロ−ブにおいては、伝送線路トランスの環状磁心に捲回された巻き線によって形成される二線式伝送線路の特性インピ−ダンスを同軸線路の特性インピ −ダンスに一致又はほぼ一致させることにより、伝送線路トランスの入力端子から同軸線路の出力端に到る伝送特性を広帯域に亙って良好な周波数特性をもたせることができ、伝送線路トランスを形成する環状磁心の形成材料として透磁率の高い材料を選ぶと共に、巻き線の巻き回数を適宜増減することによってコモンモ −ド妨害電流を除いて測定対象信号の測定を正確に行うことができる。又、伝送線路トランスの入力端子を被測定端子に接続する場合、伝送線路トランスの入力回路が可撓性を有する導体より成るため、被測定機器の形状寸法にほとんど関係なく、短い線長で接続を行うことができ、接続線の長さが多少長くなる場合においても、伝送線路トランスの環状磁心における巻き線の巻き回数を適宜調整することによって、コモンモ−ド妨害電流を除き得るから測定対象信号の測定を正確に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は、本考案の一実施例を示す図、図
１（ｂ）は、その要部の具体構成の一例を示す図であ
る。

【図２】本考案の他の実施例を示す図である。

【図３】本考案の他の実施例を示す図である。

【図４】本考案の他の実施例を示す図である。

【符号の説明】

TT 伝送線路トランス T₁ 入力端子 T₂ 入力端子 T₃ 出力端子 T₄ 出力端子Ｌ同軸線路 T_L 出力同軸端子 TC 環状磁心 W₁ 絶縁被覆導線 W₂ 絶縁被覆導線 R₁ 終端抵抗 R₂ 終端抵抗Ｃ終端コンデンサ R₃ 入力抵抗

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】実質的に平行二線式伝送線路を形成する一
対の導体を、磁心に捲回して成る伝送線路トランスの出
力端子に、同軸線路を接続して形成したことを特徴とす
るプロ−ブ。
【請求項２】伝送線路トランスが、磁心に２本の絶縁被
覆導線を平行を保って捲回して成る請求項１に記載のプ
ロ−ブ。
【請求項３】伝送線路トランスが、磁心に２本の絶縁被
覆導線を互いに交差を繰り返すようにして捲回して成る
請求項１に記載のプロ−ブ。
【請求項４】伝送線路トランスが、磁心に細い同軸ケ−
ブルを捲回して成る請求項１に記載のプロ−ブ。