JPH087241B2

JPH087241B2 - 信号処理回路及び変換器回路

Info

Publication number: JPH087241B2
Application number: JP2293487A
Authority: JP
Inventors: リチヤード・イー・ジヨージ
Original assignee: Fluke Corp
Current assignee: Fluke Corp
Priority date: 1989-11-28
Filing date: 1990-10-30
Publication date: 1996-01-29
Anticipated expiration: 2011-01-29
Also published as: DE69019705D1; AU6469490A; JPH03181867A; CA2030937A1; EP0435431B1; CA2030937C; AU631511B2; EP0435431A3; CN1025244C; US5119019A; KR910010193A; CN1052193A; KR950010295B1; EP0435431A2; DE69019705T2

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、電圧、抵抗及び電流の測定や、導通試験
や、ダイオード試験などの多くの機能を実行できるデジ
タル・アルチメータ、特に、これら測定項目である機能
を自動的に選択できるデジタル・マルチメータ用の信号
処理回路及び変換器回路に関する。

［従来の技術］現在は、例えば、直流又は交流電圧、抵抗、ダイオー
ド特性及び回路の導通などの多くのパラメータをデジタ
ル的に指示したり、測定できる種々のデジタル・マルチ
メータ（測定機器）が利用可能である。かかる測定機器
の多くは、レンジを自動に選択できるし、極性も自動的
に指示できる。測定機器が実行する機能（測定項目）
は、一般的に、機能選択スイッチにより選択する。

［発明が解決しようとする課題］この機能選択スイッチを手動で予め設定して、選択さ
れた機能を実行したり、所望の指示を行うように、測定
機器をイネーブルしなければならない。

したがって、本発明の目的は、多くの機能から所定の
機能を自動的に選択できるデジタル・マルチメータ用の
信号処理回路及び変換器回路の提供にある。

［課題を解決するための手段及び作用］本発明によれば、機能（測定項目）を自動的に選択で
きる（以下、単に機能自動選択という）機構を、レンジ
自動選択機構及び極性自動指示機構と組み合わせでき
る。本発明を用いたデジタル・マルチメータ（測定機
器：以下、マルチメータと測定機器を同じ意味で用い
る）では、機能自動選択が可能であり、検知すべきパラ
メータの特性により、測定機器内の回路を自動的に働か
せて、変換手段（信号処理回路手段；デジタル出力手
段）に適切な機能を実行させる。よって、電圧測定の場
合には、交流又は直流電圧測定機能を手動選択すること
なく、また、適切なレンジを手動選択することなく、そ
の電圧を測定できる。ところで、被測定回路又は素子に
加わっているエネルギを予め除くことなく、抵抗測定を
しようとするかもしれない。本発明では、これは問題で
なく、検知する接触点に外部電圧が存在するならば、本
発明による測定機器は、オーム（抵抗）測定機能から自
動的に抜け出て、適切な電圧測定機能になり、交流か直
流かにかかわらず、かかる電圧の値を指示する。望むな
らば、次に、被測定回路からエネルギを取り除いて、抵
抗測定を実行できる。

本発明は、従来の測定機器の変換及び表示回路と組み
合わせたロジックを用いることにより、効率的且つ安価
に実現できる。本発明によれば、デジタル・マルチメー
タは、機能選択スイッチにより手動的に選択された測定
項目に応じて機能が制御され、交流又は直流電圧か抵抗
を選択的に測定できるアナログ・デジタル（A/D）変換
器（変換手段）を具えると共に、機能自動選択回路も具
えている。この機能自動選択回路は、マルチメータに供
給される信号を検知し、エンコード信号をA/D変換器に
供給して、所望機能を実行できるような回路構成にす
る。このための検知回路（検知手段；検知回路手段；制
御手段）は、入力端に接続されて、検知するアナログ信
号の形式に応答すると共に、この信号の形式を表すロジ
ック信号を発生する。次に、エンコード手段がこれらロ
ジック信号を用いて、エンコード信号を発生するような
構成にすると共に、変換器が所望機能を実行して、表示
手段が未知のアナログ入力の関数としての所望表示を行
うようにする。装置は、直流基準電位の如き内部基準信
号源を更に具えている。また、検知回路は、かかる基準
信号源電位及び外部アナログ信号の差を検知して、アナ
ログ信号の特性により決まる機能を実行する際に、基準
信号源を用いるか、非接続とするかを決定する。

［実施例］第２図は、本発明による機能自動選択機構を組み込
み、これを達成するように変更された回路を有するデジ
タル・マルチメータを示す。例えば、従来のマルチメー
タは、典型的には、自動レンジが可能なデュアル・スロ
ープ・アナログ・デジタル変換器を具えている。かかる
マルチメータに用いる回路は、本願出願人に譲渡された
1985年12月３日発行のリチャード・イー・ジョージの米
国特許第4556867号、及び1986年５月13日発行のノーマ
ン・エッチ・ストロングの米国特許第4588983号に開示
されている。また、本願出願人の製造による従来の70シ
リーズ形マルチメータは、AP75型アナログ・デジタル
（A/D）変換器チップを用いている。

第２図に示すポータブル・ハンド・ヘルド型マルチメ
ータ10は、入力端子（ノード；アナログ入力端子手段）
12及び14を有する。記号「Ｖ」、「Ω」及びを有する端子12は、総べての機能における正又は高レベ
ル側入力端子である。「COM」と記された端子14は、総
べての測定モードにおける負、共通又は低レベル入力端
子である。機能選択スイッチ16は、この測定機器が実行
すべき機能（測定項目）を選択する。かかる機能には、
交流及び直流電圧抵抗Ω、導通チェック、ダイオード試験などがある。反時計方向の端部、即ち、左側に、「AF」
と記されていることに留意されたい。本発明によれば、
これは、被測定回路から検出した状態に応じて、測定機
能を自動的に選択するための「自動機能（Auto Functio
n）」位置である。AFなどの適切な記号18を設けてある
ので、機能選択スイッチ16の操作により容易に所望機能
を選択できる。

液晶表示器（表示手段）20は、４桁の測定データを表
示するが、この実施例の測定機器では、棒グラフ表示も
行う。この表示器は、これら数値表示及び棒グラフ表示
の他に、選択された機能、及び測定単位と共に、検知し
た直流電圧の極性を指示する適切な記号も具えている。
本願出願人による従来のシリーズ70型デジタル・マルチ
メータにおいては、機能選択スイッチを操作して、機能
選択を行う。そして、変換器チップを制御して、所望機
能を実行すると共に、適切な表示を行っていた。しか
し、これとは異なり、本発明では、機能選択スイッチに
より手動または自動的に選択された機能を変換器が実行
できるように、適切に構成されている。

第３図は、本発明の一実施例に組み込まれたアナログ
及びデジタルの組み合わせによる入力回路の簡略化した
回路図である。この図において、上述のシリーズ70型マ
ルチメータのAP70型チップは、参照番号22で示す直線の
右側であり（以下、変換器22という）、第２図のマルチ
メータの入力端子12及び14は、同じ参照番号で示す。電
圧測定構成では、従来のシリーズ70型測定機器と同様
に、数メグオームの抵抗器24及び回路網抵抗器26を介し
て、被測定電圧をA/D変換器に供給する。この測定機器
内にスイッチ28を設け、測定機器が電圧測定機能を実行
する際、回路網抵抗器26の外部（左）側端子を接地す
る。測定機器がオーム、即ち、抵抗測定機能に切り替え
られた場合、機能選択スイッチ16の動作に応じて、スイ
ッチ28はオフとなり、スイッチ（スイッチ手段）30及び
39が夫々オンとなる。

第３図に示した本発明による回路配置によれば、機能
選択スイッチ16をAF測定位置に設定すると、測定機器が
スイッチを自動的に切り替えることにより、機能を自動
的に選択するようことができる。テスト・リード端子12
を解放して、スイッチ28をオフにし、スイッチ30及び39
をオンにすると、上述の如く、抵抗測定機能がイネーブ
ルされる。抵抗器32及びサーミスタ34は、回路保護のた
めに取り付けられている。サーミスタ34は、温度係数が
正、即ち、正温度係数の抵抗手段なので、、子12及び14
間に接続された電圧源から流れる電流を安全レベルに自
動的に制限する。この電流制限は、サーミスタ34の自己
加熱の結果である。抵抗測定機能状態の測定機器では、
変換器（変換手段；信号処理回路手段；デジタル出力手
段）22が、PD（正検知ドライブ）及びND（負検知ドライ
ブ）ライン36及び38からの信号により、その抵抗測定機
能を実行し、抵抗表示を行うのに適する構成になる。端
子12及び14が接続される接点又はノードに、マルチメー
タ内に用いる通常の内部電源電圧を越して抵抗測定に影
響を与える電圧が現れると、本発明による測定機器は、
PD及び／又はNDラインを介して１つ以上の超過電圧信号
を発生する。これらラインは、デフォルトでは変換器を
抵抗測定構成とするための信号を出力しているが、超過
電圧信号が発生すると、測定機器を電圧測定可能な電圧
測定構成に切り替える。被測定電圧は、交流又は直流で
あるが、マルチメータが極性表示も行うので、直流電圧
の極性は重要である。電圧を測定するならば、測定表示
は、主要な電圧成分が交流か直流かを指示する。

第３図において、検知トランジスタQ1（スイッチ手
段）のベースは、マルチメータ内の抵抗測定電圧源（内
部基準信号手段）に接続される。この電圧は、基準信号
となり、通常、1.5ボルトのオーダである。トランジス
タQ1のエミッタは、サーミスタ34に接続し、また、コレ
クタは、リード36を介して正電圧ロジック回路に接続す
る。負電圧検知トランジスタQ2のエミッタは、サーミス
タ34に接続し、コレクタは、リード38を介して、後述の
負電圧ロジック回路に接続する。トランジスタQ2のベー
スは、接地する。なお、これらロジック回路が、検知手
段（検知回路手段；制御手段）になる。

第４図は、検知手段の一部である正電圧検知回路を示
す。端子12及び14、抵抗器32、サーミスタ34及び回路網
抵抗器26は、第３図に示したものと同じである。スイッ
チ30は、上述の如くマルチメータのこの状態ではオンな
ので、第４図の回路構成では図示しない。トランジスタ
Q1のコレクタは、ダイオードD1のアノードに接続する。
このダイオードのカソードは、接地する。ダイオードD1
のアノードは、直列接続抵抗器40及び42を介して、負電
圧源−V SSに接続する。直列接続抵抗器40及び42の共通
接続点は、トランジスタQ3のベースに接続する。このト
ランジスタのエミッタは、負電圧源−V SSに接続する。
トランジスタQ3のコレクタは、抵抗器44を介して、正電
圧源＋V DDに接続する。コンデンサ46は、抵抗器44の両
端に接続する。リード48は、変換器を適切な構成とする
正電圧ロジック信号/Pを出力し、電圧測定で機能自動選
択が可能となるように、最優先で抵抗測定構成とする。

第５図は、検知手段の一部である負電圧検知回路を示
すと共に、入力端子12及び14、入力抵抗器32、サーミス
タ34及び回路網抵抗器26も示す。トランジスタQ2のコレ
クタは、抵抗器50を介してトランジスタQ4のベースに接
続する。トランジスタQ4のエミッタは、正電圧源＋V DD
に接続し、抵抗器52はこの正電圧源＋V DDからトランジ
スタQ4のベースに接続する。トランジスタQ4のコレクタ
は、抵抗器54を介して、負電圧源−V SSに接続する。コ
ンデンサ56を抵抗器54と並列接続する。負電圧ロジック
信号Ｎをリード58に出力する。第４及び第５図の電圧検
知及びロジック回路である検知手段の動作を次に説明す
る。電圧ロジック信号Ｎ及び/Pは、正論理（Ｎは、基準
に対して負極性の信号を表し、Ｐは、基準に対して正極
性の信号を表す）として定義してある。

第４図において、マルチメータの機能選択スイッチが
AF測定モードに設定されていると仮定する。入力端子12
及び14に外部電圧が現れなければ、測定機器は、従来と
同様に動作して、ロジック信号/P及びＮのロジック・レ
ベルにより、（スイッチ28、30及び39を制御して）変換
器を抵抗測定状態にして、抵抗測定を行う。入力端子
に、約1.5ボルトの抵抗測定電圧源の電圧（基準信号）
を越す正の外部電圧が現れると、この外部電圧がトラン
ジスタQ1を飽和、即ち、オンにして、端子12から抵抗器
32、サーミスタ34、トランジスタQ1及びダイオードD1を
介して電流が流れる。直列抵抗器40及び42を介しても、
電流が負電圧源−V SSに流れる。これにより、トランジ
スタQ3を飽和、即ち、オン状態にするので、電流が正電
圧源＋V DDから抵抗器44及びトランジスタQ3を介して負
電圧源−V SSに流れる。この状態において、ロジック・
リード48は、負電圧源−V SSの電位になる。

入力端子12及び14間の正電圧が、トランジスタQ1のベ
ースに供給された抵抗測定電圧源の電圧（基準信号）を
越えなければ、このトランジスタはオンにならず、トラ
ンジスタQ3がオフになる。この場合、ロジック・リード
48は、正電圧源＋V DDの電位になる。

第５図において、負の外部電圧が入力端子12に現れる
と、トランジスタQ2がオンになり、電流が、トランジス
タQ2、抵抗器50及び抵抗器52を介して正電圧源＋V DDか
ら流れる。これは、トランジスタQ4をオンにバイアスす
るので、電流が、正電圧源＋V DDからトランジスタQ4及
び抵抗器54を介して負電圧源−V SSに流れる。この場
合、ロジック・リード58の信号は、正電圧源＋V DDの電
位となる。入力端子12に外部負電圧が現れなければ、ト
ランジスタQ2はオフであり、トランジスタQ4はオフを維
持する。これらの条件下において、ロジック・リード58
の信号は、負電圧源−V SSの電位である。

外部交流電圧が入力端子に現れれば、第４図の正電圧
検知回路及び第５図の負電圧検知回路は、夫々第４図の
抵抗コンデンサ回路44、46と第５図の抵抗コンデンサ回
路54、56の動作により、ロジック・リード48及び58に電
圧指示を行う。これら回路は、類似しており、典型的に
は、0.1秒の時定数となるように設計されており、交流
ピークを保持する。これら回路は、アナログ時定数回路
として示されているが、それとは別にデジタル処理技術
を用い、等価的に時定数ロジック信号を発生できる。よ
って、端子12及び14に交流信号が検出されると、−V SS
のロジック信号がロジック・リード48に現れ、＋V DDの
信号がロジック・リード58に現れる。ロジック信号のこ
の組み合わせにより、交換器が交流測定機能を実行でき
る状態にする。

上述の如く、シリーズ70型マルチメータの変換器は、
手動機能選択スイッチにより、多くの機能を実行するの
に適切な回路構成になる。これは、他の従来のデジタル
・マルチメータでも同じである。選択スイッチの動作
は、次の真理値表に示す如く、シリーズ70型変換器の状
態を確立する。

記号B0、B1及びB2は、シリーズ70型マルチメータの機
能を制御する手動機能選択スイッチの接続点、即ち、ノ
ードのロジック・レベルを示す。また、この真理値表
は、交流電圧測定、直流電圧測定、抵抗側定及びダイオ
ード試験を行うように、変換器を適切な構成にするため
に必要な接続点のロジック・レベルを示している。本発
明によれば、抵抗及び電圧（交流又は直流）か、又はダ
イオード試験及び電圧（交流又は直流）のいずれかに対
する機能自動選択を更に実現できる。

本発明に用いるエンコード手段が、リード48及び58の
正及び負ロジック信号と、機能選択スイッチ位置AF、（交流電圧測定）、（直流電圧測定）、Ω（抵抗測定）及び（ダイオード試験）から、エンコード信号B0、B1及びB2
を発生するのに用いる論理式を次に示す。

ａ）AFが、抵抗測定、交流電圧測定及び直流電圧測定を
行う実施例でのエンコード・ロジックの場合：抵抗＝AF・・＋Ω ＝▲▼＋▼＋B2 ｂ）AFが、ダイオード試験、交流電圧測定及び直流電圧
測定を行う実施例でのエンコード・ロジックの場合：これらの動作を行う本発明の全体を第１図に更に示す。
第１図においては、入力端子を参照番号60で示す。第４
及び第５図に示した正及び負過電圧検知回路（検知手
段；検知回路手段；制御手段）を参照番号62で示し、シ
リーズ70型変換器（変換手段；信号処理回路手段；デジ
タル出力手段）を参照番号64で示し、その表示器（表示
手段；出力手段））を参照番号66で示す。上述の論理式
は、検知回路62から正ロジック信号（/P）及び負ロジッ
ク信号（Ｎ）を受ける適切なエンコーダ（エンコード手
段；エンコード回路手段）68により達成する。

本発明による機能自動選択機構を有する改善されたマ
ルチメータは、以下のように簡単に利用できる。未知の
パラメータの回路を測定したい場合、選択スイッチをAF
位置に設定し、測定をする点、又はノードに試験リード
又は入力端子を接続する。これら測定点にライブ電圧
（正及び負電圧検知回路のいずれかを動作させるのに充
分な大きさの電圧）が存在すれば、検知回路62は、この
状態を表す適切な信号をエンコーダ68に供給する。次
に、検知回路62が指示した交流電圧又は直流電圧を測定
するように、このエンコーダ68がエンコード信号B0、B1
及びB2を発生して、変換器64を制御する。ライブ電圧が
存在しなければ、検知回路62及びエンコーダ68の動作に
応じて、抵抗測定結果（又は、ダイオード試験結果）が
表示される。この測定機器は、もし望むならば、選択ス
イッチにより、交流電圧測定、直流電圧測定、抵抗測
定、又はダイオード試験機能に手動で切り替えることが
できる。

本発明について、図示し、詳細に説明したが、これら
は単なる例であり、本発明を何ら限定するものではな
い。

［発明の効果］上述の如く、本発明によれば、入力端子の状態に応じ
て測定機器内の回路を自動的に制御するので、手動によ
り機能（測定項目）を選択しなくても、電圧（直流、交
流）測定及びインピーダンス・パラメータ（抵抗）測定
を自動的に実行することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明により構成されたデジタル・マルチメ
ータのブロック図、第２図は、本発明により構成されたデジタル・マルチメ
ータの斜視図、第３図は、本発明により構成されたデジタル・マルチメ
ータの好適実施例の入力回路の簡略化した回路図、第４図は、第３図に部分的に示した正電圧検知回路の詳
細な回路図、第５図は、第３図に部分的に示した負電圧検知回路の詳
細な回路図である。 10:デジタル・マルチメータ 12、14、60:入力端子（アナログ入力端子手段） 16:機能選択スイッチ 22、64:変換器（変換手段；デジタル出力手段；信号処
理回路手段） 30:スイッチ（スイッチ手段） 34:正温度係数の抵抗手段 62:検知回路（検知手段；検知回路手段；制御手段） 66:表示器（表示手段；出力手段） 68:エンコーダ（エンコード手段；エンコード回路手
段） Q1:トランジスタ（スイッチ手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力端子に供給された複数形式の外部アナ
ログ信号を処理する信号処理回路であって、上記入力端子に結合され、上記外部アナログ信号に対す
る複数処理機能を実行できる信号処理回路手段と、上記外部アナログ信号の値を検知し、上記外部アナログ
信号の値に応じた制御信号を発生する制御手段と、上記制御信号に応答してエンコード信号を発生し、該エ
ンコード信号を上記信号処理回路手段に供給して、上記
外部アナログ信号の値に応じた所定機能を実行するよう
に上記信号処理回路手段を制御するエンコード手段とを
具え、上記信号処理回路手段は、基準信号を発生する内部基準
信号手段を有するアナログ・デジタル変換器を含み、上記制御手段は、上記基準信号の値及び上記外部アナロ
グ信号の値の差を検知し、上記外部アナログ信号が直流信号でその値が上記基準信
号の値を超えているときに、上記信号処理回路手段が上
記外部アナログ信号に応答する第１信号処理機能を実行
し、上記外部アナログ信号が上記基準信号の値を越えていな
いときに、上記信号処理回路手段が上記基準信号及び上
記入力端子に接続された外部インピーダンスの値に応答
する第２信号処理機能を実行することを特徴とする信号
処理回路。
【請求項２】アナログ・デジタル変換を行う変換器回路
であって、複数形式の外部アナログ信号を受けるアナログ入力端子
と、上記外部アナログ信号に比例するデジタル信号を出力す
るデジタル出力手段と、上記デジタル信号を表示する表示手段と、基準信号を発生する内部基準信号手段と、上記基準信号及び上記外部アナログ信号の差を検知し、
上記外部アナログ信号の値が上記基準信号の値を越して
直流信号のときに第１ロジック信号を発生し、上記外部
アナログ信号の値が上記基準信号の値を越して交流信号
のときに第２ロジック信号を発生し、上記外部アナログ
信号の値が上記基準信号の値を越えないときに第３ロジ
ック信号を発生する検知手段と、上記ロジック信号に応答してエンコード信号を上記デジ
タル出力手段に供給することにより、上記外部アナログ
信号の形式に応じて上記デジタル出力手段を制御し、上
記外部アナログ入力信号に比例する出力を上記表示手段
に表示させるエンコード手段とを具え、上記第１ロジック信号に応じて上記表示手段に直流電圧
表示をさせ、上記第２ロジック信号に応じて上記表示手
段に交流電圧表示をさせ、上記第３ロジック信号に応じ
て上記表示手段にインピーダンス・パラメータ表示をさ
せることを特徴とする変換器回路。
【請求項３】上記インピーダンス・パラメータ表示が抵
抗表示であることを特徴とする請求項２の変換器回路。
【請求項４】入力端子に供給された複数形式の外部アナ
ログ信号を処理する信号処理回路であって、上記外部アナログ信号に比例したデジタル信号を出力す
る変換手段と、上記デジタル信号の値を表示する表示手段と、基準信号及び上記外部アナログ信号の差を検知し、該差
に応じた制御信号を発生する検知手段と、上記制御信号に応答したエンコード信号を上記変換手段
に供給して、上記外部アナログ信号の形式に応じて上記
変換手段を制御するエンコード手段とを具え、上記変換手段は、上記エンコード信号に応じて上記外部
アナログ信号を電圧又はインピーダンス・パラメータと
して上記デジタル信号に変換し、上記表示手段は、電圧
表示又はインピーダンス・パラメータ表示を行うことを
特徴とする信号処理回路。