JPH09292453A - 回路素子の定数測定装置 - Google Patents

回路素子の定数測定装置

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JPH09292453A
JPH09292453A JP13138996A JP13138996A JPH09292453A JP H09292453 A JPH09292453 A JP H09292453A JP 13138996 A JP13138996 A JP 13138996A JP 13138996 A JP13138996 A JP 13138996A JP H09292453 A JPH09292453 A JP H09292453A
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JP
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voltage
sample
current
sampling
circuit
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JP13138996A
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English (en)
Inventor
Tsutomu Yamaguchi
力 山口
Kazuki Shimizu
一樹 清水
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Hioki EE Corp
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Hioki EE Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電圧、電流の各入力ラインにそれぞれ2つの
サンプルホールド回路を並列的に接続し、それらを交替
的に動作させて高速サンプリングに対応し得るようにし
た場合、そのサンプルホールド回路固有のレベル誤差お
よび位相誤差の校正を容易とする。 【解決手段】 電圧Vの入力ラインおよび電流Iの入力
ラインに対して、それぞれ2つのサンプルホールド回路
21,22;23,24を並列的に接続し、一方の対と
された電圧、電流のサンプリング回路21,23にて例
えば奇数番目のデータをサンプリングし、他方の対とさ
れた電圧、電流のサンプリング回路22,24にて例え
ば偶数番目のデータをサンプリングし、その各々につい
て、インピーダンスZ,Z、位相θ,θとを求
め、そして最終的にそれらの平均値を算出することによ
り、各サンプリング回路に起因するレベル誤差と位相誤
差を抽出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は回路素子の定数測定
装置に関し、さらに詳しく言えば、A/D変換回路の前
段に設けられるサンプルホールド回路およびその誤差校
正の技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】回路素子の定数測定装置には、個別機器
としてのLメータ、Cメータ、Rメータやそれらの3要
素を測定する機能を備えたLCRメータが知られている
が、いずれにしても、被測定素子に所定の電圧を印加す
るとともに、同被測定素子に流れる電流を検出し、その
電圧、電流に基づいて所望とする定数値を求めるように
しており、その一般的な構成例が図3に示されている。
【0003】すなわち、この種の装置は被測定素子から
の電圧信号Vおよび電流信号Iを所定のサンプリング信
号に基づいて保持するサンプルホールド回路11,12
と、その保持された電圧信号V、電流信号Iをディジタ
ルデータに変換するA/D変換回路13と、その電圧、
電流データに所定の演算を施してインピーダンスZや位
相角θなどを算出するCPU(中央処理ユニット)14
とを備え、その測定結果がディスプレイ15やプリンタ
16などから得られるようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、高機能化を
図るため、CPUをはじめとしてA/D変換回路などに
データを高速に処理し得るものが用いられ、これに伴な
ってデータサンプリング速度が速められると、従来のよ
うに1入力ライン−1サンプルホールド回路の構成で
は、高速サンプリングに対応しきれなくなる。
【0005】そこで、電圧、電流の各入力ラインについ
て、それぞれ2つのサンプルホールド回路を並列に接続
し、それを交互に動作させようとすると、サンプルホー
ルド回路が4つとなり、それらのレベル誤差および位相
誤差をどのように校正するかが新たな問題となる。
【0006】本発明は、この問題を解決するためになさ
れたもので、その目的は、電圧、電流の各入力ラインに
それぞれ2つのサンプルホールド回路を並列的に接続
し、それらを交替的に動作させて高速サンプリングに対
応し得るようにした場合、そのサンプルホールド回路固
有のレベル誤差および位相誤差の校正を容易とした回路
素子の定数測定装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1の発明は、被測定素子に印加される交流電
圧Vと、それにより同被測定素子に流れる交流電流Iと
から上記被測定素子の定数を算出する回路素子の定数測
定装置において、上記交流電圧Vの入力ラインに対して
並列的に接続された第1および第2の電圧サンプルホー
ルド回路と、上記交流電流Iの入力ラインに対して並列
的に接続された第1および第2の電流サンプルホールド
回路と、上記第1の電圧サンプルホールド回路および上
記第1の電流サンプルホールド回路を一方の対とすると
ともに、上記第2の電圧サンプルホールド回路および上
記第2の電流サンプルホールド回路を他方の対とし、こ
れら各対とされたサンプルホールド回路をサンプリング
信号の時系列的な奇数、偶数順にしたがって交替的に動
作させるサンプルホールド制御手段と、上記対をなす電
圧、電流の各サンプルホールド回路に保持された交流電
圧Vと交流電流Iとをディジタルデータに変換するA/
D変換回路と、同A/D変換回路にて変換された電圧デ
ータと電流データとから所定の演算式にしたがって上記
被測定素子の定数を算出するCPU(中央処理ユニッ
ト)とを備え、上記CPUは、上記被測定素子のインピ
ーダンスZおよび位相角θを求めるにあたって、上記サ
ンプリング信号の奇数番目および偶数番目に得られる各
サンプリング値から、それぞれ奇数サンプリング時につ
いての電圧、電流データと偶数サンプリング時の電圧、
電流データとを算出し、この奇数サンプリング時および
偶数サンプリング時の各電圧、電流データの平均をとる
ようにしたことを特徴としている。
【0008】この場合、請求項2では、上記電圧信号お
よび上記電流信号の1周期波形に対するサンプリング数
を8の倍数としたことを特徴としている。
【0009】このように、一方の対とされた電圧、電流
のサンプリング回路にて奇数番目のデータをサンプリン
グし、他方の対とされた電圧、電流のサンプリング回路
にて偶数番目のデータをサンプリングし、その各々につ
いて、その電圧V1,V2と電流I1,I2とから例え
ば奇数サンプリング時のインピーダンスZ1と偶数サン
プリング時のインピーダンスZ2とを求め、そして最終
的にそれらの平均値を算出することにより、各サンプリ
ング回路のレベル誤差比が抽出することができる。した
がって、被測定素子のインピーダンスZが既知であれ
ば、その校正を容易に行なうことが可能となる。
【0010】
【発明の実施の形態】次に、本発明の技術的思想をより
よく理解する上で、図面を参照しながらその実施の形態
について説明する。
【0011】図1に示されているように、本発明におい
ては、電圧Vの入力ラインに2つのサンプルホールド回
路21,22が並列的に接続され、同様に、電流Iの入
力ラインにも2つのサンプルホールド回路23,24が
並列的に接続される。
【0012】そして、これらの各サンプルホールド回路
21〜24に、図示しないクロック発生器からサンプリ
ングクロックFsが与えられるのであるが、この場合、
サンプルホールド回路21と23に対してはインバータ
25を介してそのサンプリングクロックFsが供給され
る。すなわち、この実施例においては、電圧側の第1サ
ンプルホールド回路21と電流側の第1サンプルホール
ド回路23とが対とされ、電圧側の第2サンプルホール
ド回路22と電流側の第2サンプルホールド回路24と
が対とされていて、サンプリングクロックFsにより交
替的に駆動される。
【0013】図2には、これら対とされた各サンプルホ
ールド回路21〜24の出力状態が例示されている。こ
れによると、例えば奇数番目のクロックで一方の対をな
すサンプルホールド回路21と第1サンプルホールド回
路23からそれぞれ電圧V1、電流I1が出力され、偶
数番目のクロックで他方の対をなすサンプルホールド回
路22と第1サンプルホールド回路24からそれぞれ電
圧V2、電流I2が出力されるようになっている。
【0014】なお、これらの各出力V,I;V
はA/D変換回路12にてディジタルデータに変換
された後、次段のCPU14(図5参照)に送出され
る。A/D変換回路12およびCPU14は従来と同じ
であってよいが、この場合、A/D変換回路12は上記
のクロック発生器を制御し、測定信号周期に同期してサ
ンプリングクロックFsを決定する。
【0015】ここで、データのサンプル数について説明
すると、このサンプル数は位相測定により決定される。
すなわち、電圧値と電流値とから位相θを算出するに
は、実効抵抗値RとリアクタンスXとが用いられるが、
そのリアクタンスXを求めるには90°位相のずれたサ
ンプリングが必要となる。
【0016】したがって、サンプリングの最小数は4で
その倍数に設定する必要があるが、本発明では1入力ラ
インにつきそれぞれ2つのサンプルホールド回路を持
ち、サンプリングを奇数と偶数とに分けて行なっている
ため、サンプリング数Nを8の倍数(4の倍数×2)と
し、この実施例では1波形あたり24サンプリングで測
定信号波形を再現するようにしている。
【0017】本発明では、上記のサンプルホールド回路
21〜24を介して電圧V、電流Iの瞬時値をサンプリ
ングするが、入力からそのサンプルホールド回路までの
レベル誤差と位相誤差の校正を容易とするため、次のよ
うな手段を講じている。電圧と電流はそれぞれ、
【数1】 で表される。
【0018】このとき、電圧Vと電流Iとの位相差を
θ、サンプルホールド回路21〜24でのサンプリング
値V,V;I,Iに含まれるレベル誤差(真値
との比)をA〜A、位相誤差(角度)をB〜B
とすると、
【数2】 となる。
【0019】また、これらと位相を90°ずらした
’,V’は、
【数3】 となる。サンプリングはサンプリングクロックの奇数と
偶数とに分けて行なわれ、それぞれからインピーダンス
Zと位相角θとを算出する。なお、これらの演算はCP
U14にて実行される。
【0020】まず、奇数サンプリング値からは、次の数
4に示された演算によりVが得られる。なお、この式
中nはn番目のサンプリングを意味している。
【数4】
【0021】同様な演算により、次の数5に示されたI
,V,Iが得られる。なお、V,Iは偶数サ
ンプリング値によるものである。
【数5】
【0022】このから、次の数6が導き出され
る。
【数6】
【0023】このように、A〜Aによるレベル誤差
比のみが抽出されるため、試料として供された被測定素
子のインピーダンスZが既知であれば、サンプルホール
ド回路21〜24に起因するレベル誤差の校正を容易に
行なうことができる。
【0024】次に位相θは、
【数7】 で示され、また、V×I=R×I、V’×I=X×I
であるから、V×IとV’×Iとを求めることによ
り、位相θが算出できる。
【0025】奇数サンプリング値からは、次の数8に示
された演算によりV×Iが得られる。なお、この式
中nはn番目のサンプリングを意味している。
【数8】
【0026】同様に、次の数9に示された演算によりV
’×Iが得られる。
【数9】 よって、奇数サンプリングからは、により次の数1
0に示された位相θが得られる。
【数10】
【0027】偶数サンプリングについても、次の数11
に示された位相θが同様に求められる。
【数11】
【0028】したがって、位相θは、次に示す数12と
して求められることになる。
【数12】 これによれば、先に説明のインピーダンスZと同様に試
料として供された被測定素子の位相θが既知であれば、
サンプルホールド回路21〜24に起因する位相誤差の
校正を容易に行なうことができる。なお、この校正情報
をCPUに入力しておくことにより、以後は自動的に校
正が実行される。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、電圧入力ラインお
よび電流入力ラインに対して、それぞれ2つのサンプル
ホールド回路を並列的に接続し、一方の対とされた電
圧、電流のサンプリング回路にて例えば奇数番目のデー
タをサンプリングし、他方の対とされた電圧、電流のサ
ンプリング回路にて例えば偶数番目のデータをサンプリ
ングし、その各々について、インピーダンスZ
、位相θ,θとを求め、そして最終的にそれら
の平均値を算出することにより、各サンプリング回路に
起因するレベル誤差と位相誤差を抽出することができ
る。したがって、被測定素子(試料)のインピーダンス
Z、位相θが既知であれば、その校正を容易に行なうこ
とが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による一実施例の要部を示したブロック
線図。
【図2】上記実施例のサンプルホールド回路の出力を示
した波形図。
【図3】従来装置の一般的な構成例を示したブロック線
図。
【符号の説明】
13 A/D変換回路 14 CPU 21〜24 サンプルホールド回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被測定素子に印加される交流電圧Vと、
    それにより同被測定素子に流れる交流電流Iとから上記
    被測定素子の定数を算出する回路素子の定数測定装置に
    おいて、 上記交流電圧Vの入力ラインに対して並列的に接続され
    た第1および第2の電圧サンプルホールド回路と、上記
    交流電流Iの入力ラインに対して並列的に接続された第
    1および第2の電流サンプルホールド回路と、上記第1
    の電圧サンプルホールド回路および上記第1の電流サン
    プルホールド回路を一方の対とするとともに、上記第2
    の電圧サンプルホールド回路および上記第2の電流サン
    プルホールド回路を他方の対とし、これら各対とされた
    サンプルホールド回路をサンプリング信号の時系列的な
    奇数、偶数順にしたがって交替的に動作させるサンプル
    ホールド制御手段と、上記対をなす電圧、電流の各サン
    プルホールド回路に保持された交流電圧Vと交流電流I
    とをディジタルデータに変換するA/D変換回路と、同
    A/D変換回路にて変換された電圧データと電流データ
    とから所定の演算式にしたがって上記被測定素子の定数
    を算出するCPU(中央処理ユニット)とを備え、 上記CPUは、上記被測定素子のインピーダンスZおよ
    び位相角θを求めるにあたって、上記サンプリング信号
    の奇数番目および偶数番目に得られる各サンプリング値
    から、それぞれ奇数サンプリング時についての電圧、電
    流データと偶数サンプリング時の電圧、電流データとを
    算出し、この奇数サンプリング時および偶数サンプリン
    グ時の各電圧、電流データの平均をとるようにしたこと
    を特徴とする回路素子の定数測定装置。
  2. 【請求項2】 上記電圧信号および上記電流信号の1周
    期波形に対するサンプリング数は8の倍数であることを
    特徴とする請求項1に記載の回路素子の定数測定装置。
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