JPH1010170A - Impedance measuring apparatus - Google Patents

Impedance measuring apparatus

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JPH1010170A
JPH1010170A JP16724096A JP16724096A JPH1010170A JP H1010170 A JPH1010170 A JP H1010170A JP 16724096 A JP16724096 A JP 16724096A JP 16724096 A JP16724096 A JP 16724096A JP H1010170 A JPH1010170 A JP H1010170A
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cable
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center conductor
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a highly accurate measurement with high reproducibility at high frequency by eliminating a measurement error due to the capacitance of a cable being loaded on the contact resistance between the voltage measuring terminal of an impedance measuring apparatus of four terminal pair measuring method and an object to be measured and the contact resistance between the current measuring terminal and the object to be measured. SOLUTION: An Hp measuring terminal 20 is connected with a voltage measuring section through a triaxial cable 24. The intermediate conductor of the cable 24 is held at the same potential as the central conductor thereof through action of an amplifier circuit 23 in order to eliminate the effect of capacitance between the central conductor and the intermediate conductor. Similarly in the case of a Lc measuring terminal 40, the outer conductors of coaxial cables 44, 45 are held at the same potential as the central conductor thereof through action of an amplifier circuit 32 in order to eliminate the effect of capacitance between the cables 44, 45.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はインピーダンス等の回路
定数や材料の特性を、特に高周波広帯域で測定するイン
ピーダンス測定装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an impedance measuring apparatus for measuring circuit constants such as impedance and characteristics of materials in a high frequency band.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の4端子対インピーダンス測定装置
の基本構成を図3に示す。測定信号源13の測定電流
が、抵抗12及び同軸ケーブル11を経由してHc測定
端子10から測定対象60の1つの端子61へ供給され
る。測定電流は、測定対象60のもう一方の端子62か
らLc測定端子40に流れ、同軸ケーブル41を経由し
て電流計42で測定される。
2. Description of the Related Art FIG. 3 shows a basic configuration of a conventional four-terminal impedance measuring apparatus. A measurement current of the measurement signal source 13 is supplied from the Hc measurement terminal 10 to one terminal 61 of the measurement target 60 via the resistor 12 and the coaxial cable 11. The measurement current flows from the other terminal 62 of the measurement target 60 to the Lc measurement terminal 40, and is measured by the ammeter 42 via the coaxial cable 41.

【0003】一方測定対象の端子62の電位が、Lp測
定端子30から同軸ケーブル31を介して、Lp増幅回
路32の反転入力に印加されている。またLp増幅回路
32の非反転入力は同軸ケーブルの外部導体に接続され
ている。Lp増幅回路32の出力が、可変電流源43を
制御して、測定対象の端子62の電位を増幅回路32の
非反転入力の電位に等しくする。すなわち端子62の電
位が、同軸ケーブルの外部導体の電位に保持される。同
軸ケーブルの外部導体は互いに接続され、その電位はイ
ンピーダンス測定装置のグランド電位である。グランド
電位は、グランド端子63から外部に出力されている。
On the other hand, the potential of the terminal 62 to be measured is applied from the Lp measuring terminal 30 to the inverting input of the Lp amplifier circuit 32 via the coaxial cable 31. The non-inverting input of the Lp amplification circuit 32 is connected to the outer conductor of the coaxial cable. The output of the Lp amplification circuit 32 controls the variable current source 43 to make the potential of the terminal 62 to be measured equal to the potential of the non-inverting input of the amplification circuit 32. That is, the potential of the terminal 62 is maintained at the potential of the outer conductor of the coaxial cable. The outer conductors of the coaxial cable are connected to each other, and the potential is the ground potential of the impedance measuring device. The ground potential is output from the ground terminal 63 to the outside.

【0004】測定対象60の端子61の電位は、Hp測
定端子20から同軸ケーブル21を介して電圧計22で
測定される。前述のように端子62の電位がグランド電
位に保たれるので、電圧計22は測定対象60の両端に
印加される電圧を測定することになる。したがって該電
圧測定値と電流計42の測定値の比から所望のインピー
ダンス測定値を求めることができる。
The potential of the terminal 61 of the measuring object 60 is measured by the voltmeter 22 from the Hp measuring terminal 20 via the coaxial cable 21. Since the potential of the terminal 62 is maintained at the ground potential as described above, the voltmeter 22 measures the voltage applied to both ends of the measurement target 60. Therefore, a desired impedance measurement value can be obtained from the ratio between the voltage measurement value and the measurement value of the ammeter 42.

【0005】4端子対測定法は、4つの測定端子の接触
抵抗の影響を受けないすぐれた測定方法である。しかし
測定周波数が高くなると、Hp測定端子20の同軸ケー
ブル21及びLc測定端子40の同軸ケーブル41の中
心導体と外部導体間の静電容量と接触抵抗が測定誤差を
発生させる。
The four-terminal pair measurement method is an excellent measurement method that is not affected by the contact resistance of the four measurement terminals. However, when the measurement frequency increases, the capacitance and contact resistance between the central conductor and the external conductor of the coaxial cable 21 of the Hp measuring terminal 20 and the coaxial cable 41 of the Lc measuring terminal 40 cause a measurement error.

【0006】図4に、測定対象の端子61とHp測定端
子20との接触抵抗27及び同軸ケーブル21の静電容
量28が構成する等価回路を示し、これらが電圧測定に
誤差を与えることを以下に述べる。以後、この静電容量
のインピーダンスを「ケーブルのシャントインピーダン
ス」と呼ぶことにする。
FIG. 4 shows an equivalent circuit formed by the contact resistance 27 between the terminal 61 to be measured and the Hp measuring terminal 20 and the capacitance 28 of the coaxial cable 21. Will be described. Hereinafter, the impedance of the capacitance will be referred to as “cable shunt impedance”.

【0007】周波数が低いときは同軸ケーブルのシャン
トインピーダンス28が十分高く、Hp測定端子20と
測定対象の端子61間の接触抵抗27で電圧22の読み
が降下する事はない。ところが周波数が高くなるにつれ
ケーブルのシャントインピーダンス28は低くなり、こ
れと接触抵抗27の間で分圧が生じる。この分圧によっ
て、電圧計22の電圧測定に誤差を生じる。
When the frequency is low, the shunt impedance 28 of the coaxial cable is sufficiently high, and the reading of the voltage 22 does not drop due to the contact resistance 27 between the Hp measuring terminal 20 and the terminal 61 to be measured. However, as the frequency increases, the shunt impedance 28 of the cable decreases, and a voltage division occurs between the shunt impedance 28 and the contact resistance 27. This voltage division causes an error in the voltage measurement of the voltmeter 22.

【0008】図5に、測定対象の端子62とLc測定端
子40との接触抵抗53及び同軸ケーブル41の静電容
量(シャントインピーダンス)54が構成する等価回路
を示し、これらが電流測定に誤差を与えることを以下に
述べる。接触抵抗53は、測定対象の端子62とLc端
子40間に電位を発生させるため、この電位差をケーブ
ルのシャントインピーダンスで除した電流がシャントイ
ンピーダンス54に流れる。この電流が、測定対象の電
流に重畳して電流計42に流れるので、測定誤差を生じ
る。
FIG. 5 shows an equivalent circuit composed of a contact resistance 53 between the terminal 62 to be measured and the Lc measuring terminal 40 and a capacitance (shunt impedance) 54 of the coaxial cable 41, which causes an error in the current measurement. What it gives is described below. Since the contact resistance 53 generates a potential between the terminal 62 to be measured and the Lc terminal 40, a current obtained by dividing this potential difference by the shunt impedance of the cable flows through the shunt impedance 54. Since this current is superimposed on the current to be measured and flows through the ammeter 42, a measurement error occurs.

【0009】測定周波数が高くなるほど同軸ケーブルの
静電容量によるシャントインピーダンスが低下するた
め、従来の4端子対法では高い周波数になるほど接触抵
抗の影響が大きくなって、測定誤差が増大する。しかも
接触抵抗は再現性がないため、この誤差を補正で取り除
くことはできない。
Since the shunt impedance due to the capacitance of the coaxial cable decreases as the measurement frequency increases, the influence of the contact resistance increases as the frequency increases in the conventional four-terminal pair method, and the measurement error increases. Moreover, since the contact resistance has no reproducibility, this error cannot be removed by correction.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】インピーダンス測定装
置の4端子対の測定端子と測定対象との間の接触抵抗に
測定ケーブルの静電容量が負荷になって測定誤差を生じ
る。この測定誤差を取り除き、高周波で再現性の良い高
精度の測定を実現させる事が本件のねらいである。
The capacitance of the measuring cable acts as a load on the contact resistance between the measuring terminal of the four-terminal pair of the impedance measuring device and the object to be measured, causing a measurement error. The aim of the present case is to eliminate this measurement error and to realize high-precision measurement with high reproducibility at high frequency.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】Hp測定端子と電圧測定
部との間を2重シールド構造のケーブルで接続する。増
幅回路の作用により該ケーブルの中間導体を中心導体と
同電位に保ち、中心導体と中間導体間の静電容量の効果
を除去する。Lc測定端子と電流測定部との間は、同軸
ケーブル2本並列の外側にシールド導体を有する2重シ
ールド構造のケーブルで接続する。増幅回路の作用によ
り該ケーブルの中間導体(同軸ケーブルの外部導体)を
中心導体と同電位に保ち、該ケーブルの静電容量の効果
を除去する。
The Hp measuring terminal and the voltage measuring section are connected by a cable having a double shield structure. The operation of the amplifier circuit keeps the middle conductor of the cable at the same potential as the center conductor, and eliminates the effect of the capacitance between the center conductor and the middle conductor. The Lc measurement terminal and the current measurement unit are connected by a double shielded cable having a shield conductor outside two parallel coaxial cables. The effect of the amplifier circuit keeps the middle conductor of the cable (the outer conductor of the coaxial cable) at the same potential as the center conductor, thereby eliminating the effect of the capacitance of the cable.

【0012】[0012]

【実施例】図1に本発明の第1の実施例を示す。従来技
術の図3と同じ機能の構成要素には同じ参照記号を付し
てある。Hp測定端子20と電圧測定部との間は、トラ
イアキシャル・ケーブル24で接続されている。トライ
アキシャル・ケーブル24は、2重シールドケーブルの
一種であり、同軸ケーブルの中心導体と外部導体の間に
網状の中間導体を持つ構造である。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. Components having the same functions as those in FIG. 3 of the prior art are denoted by the same reference symbols. The Hp measurement terminal 20 and the voltage measurement unit are connected by a triaxial cable 24. The triaxial cable 24 is a type of a double shielded cable, and has a structure in which a mesh-like intermediate conductor is provided between a center conductor and an outer conductor of a coaxial cable.

【0013】増幅回路23の非反転入力にはトライアキ
シャル・ケーブル24の中心導体が、反転入力には中間
導体が接続されている。また出力が反転入力に帰還され
ているので、反転入力及び中間導体は中心導体と等電位
に維持される。このため、トライアキシャル・ケーブル
の中心導体と中間導体の間の静電容量には電流が流れ
ず、Hp測定端子20とグランド間のシャントインピー
ダンスは原理上無限大となる。測定対象の電圧測定は、
トライアキシャル・ケーブル24の中間導体と外部導体
間の電圧を測定すればよい。
The center conductor of the triaxial cable 24 is connected to the non-inverting input of the amplifier circuit 23, and the intermediate conductor is connected to the inverting input. Since the output is fed back to the inverting input, the inverting input and the intermediate conductor are maintained at the same potential as the center conductor. Therefore, no current flows through the capacitance between the center conductor and the intermediate conductor of the triaxial cable, and the shunt impedance between the Hp measurement terminal 20 and the ground becomes infinite in principle. The voltage measurement of the measurement target
The voltage between the intermediate conductor and the outer conductor of the triaxial cable 24 may be measured.

【0014】Lc測定端子40と電流測定部との間は、
2本の同軸ケーブル44及び45並びに該同軸ケーブル
を包み込む外部シールド編組46から構成される2重シ
ールドケーブルで接続されている。同軸ケーブル44及
び45の中心導体は、Lc測定端子40に接続されてい
る。同軸ケーブル44の電流測定部側の中心導体は増幅
回路47の反転入力に、外部導体は非反転入力に接続さ
れ、増幅回路47の出力が可変電流源43を制御する。
同軸ケーブル45の中心導体と外部導体間に、電流計4
2と可変電流源43の直列接続が接続されている。ま
た、同軸ケーブル45の外部導体は、Lp測定端子30
の電圧を増幅する増幅回路32で制御される。
Between the Lc measuring terminal 40 and the current measuring unit,
They are connected by a double shielded cable composed of two coaxial cables 44 and 45 and an outer shield braid 46 surrounding the coaxial cables. The center conductors of the coaxial cables 44 and 45 are connected to the Lc measurement terminal 40. The center conductor of the coaxial cable 44 on the side of the current measuring unit is connected to the inverting input of the amplifier circuit 47, and the outer conductor is connected to the non-inverting input. The output of the amplifier circuit 47 controls the variable current source 43.
An ammeter 4 is provided between the center conductor and the outer conductor of the coaxial cable 45.
2 and the variable current source 43 are connected in series. The outer conductor of the coaxial cable 45 is connected to the Lp measurement terminal 30.
Is controlled by the amplifier circuit 32 that amplifies the voltage of

【0015】増幅回路32の出力は、同軸ケーブル45
と可変電流源43との接続点に接続されている。Lp測
定端子の電位は、増幅回路32、同軸ケーブル45の外
部導体、同軸ケーブル44の外部導体及び増幅回路47
を介して電流源43の制御に用いられる。その結果、同
軸ケーブル31の中心導体と外部導体が同電位に、同軸
ケーブル44及び45の中心導体と外部導体が同電位に
制御される。同軸ケーブル45の中心導体と外部導体の
電位差がないため、静電容量に電流が流れない。接触抵
抗による電位降下がどうであろうとも、同軸ケーブル4
5の静電容量に電流は流れないため、電流計42に余分
な電流は流れ込まない。
The output of the amplifier circuit 32 is a coaxial cable 45
And the variable current source 43. The potential of the Lp measurement terminal is determined by the amplification circuit 32, the outer conductor of the coaxial cable 45, the outer conductor of the coaxial cable 44, and the amplification circuit 47.
Is used to control the current source 43 via the. As a result, the center conductor and the outer conductor of the coaxial cable 31 are controlled to the same potential, and the center conductor and the outer conductor of the coaxial cables 44 and 45 are controlled to the same potential. Since there is no potential difference between the center conductor and the outer conductor of the coaxial cable 45, no current flows through the capacitance. Regardless of the potential drop due to contact resistance, coaxial cable 4
Since no current flows through the capacitance of No. 5, no extra current flows into the ammeter 42.

【0016】以上のように、Hp測定端子20における
シャントインピーダンスに電流が流れない手段を考案
し、測定対象60の両端の電圧を忠実に検出し、またL
c測定端子40における接触抵抗で発生する電圧に関わ
らず、測定対象60を通過する電流を忠実に検出できる
手段を考案した。
As described above, a means for preventing a current from flowing through the shunt impedance at the Hp measurement terminal 20 is devised, the voltage at both ends of the measurement target 60 is faithfully detected, and
c Means have been devised that can faithfully detect the current passing through the measurement target 60 irrespective of the voltage generated by the contact resistance at the measurement terminal 40.

【0017】本発明の第2の実施例として、ケーブルに
インピーダンス整合を施した例を図2に示す。第1の実
施例で示した基本動作と効果に何ら影響を与える事な
く、各ケーブルに整端を行っている。整端の目的は、測
定周波数の1/4波長がケーブル長に近づく、あるいは
越す場合に生じる、ケーブル共振の特異点の問題を解消
することである。なお、通常の4端子対の整端の有効性
に関しては、特願昭63−167061で説明されてい
る。また類似トライアキシャル・ケーブルの整端例が、
特願平5−352012にある。
As a second embodiment of the present invention, FIG. 2 shows an example in which impedance matching is applied to a cable. Each cable is trimmed without affecting the basic operation and effects shown in the first embodiment. The purpose of trimming is to eliminate the problem of singularities in cable resonance that occur when a quarter wavelength of the measurement frequency approaches or exceeds the cable length. The effectiveness of normal four-terminal pair trimming is described in Japanese Patent Application No. 63-167061. An example of trimming a similar triaxial cable is
See Japanese Patent Application No. 5-352012.

【0018】図2では、同軸ケーブルの特性インピーダ
ンスはすべてRoである例を示した。また、トライアキ
シャル・ケーブルは、中心導体と中間導体間の特性イン
ピーダンス及び中間導体と外部導体間の特性インピーダ
ンスがそれぞれRoである例を示した。Hp測定端子2
0と電圧測定部との間はトライアキシャル・ケーブル2
4及び同軸ケーブル21で接続されている。トライアキ
シャル・ケーブル24の中心導体は、Hp測定端子20
の検出電圧を増幅回路23の非反転入力に印加する。増
幅回路23の反転入力には増幅回路23の出力及びトラ
イアキシャル・ケーブルの中間導体に接続されている。
したがって、トライアキシャル・ケーブルの中間導体の
電位は中心導体の電位に等しくなる。トライアキシャル
・ケーブル24の中心導体と中間導体の間には抵抗25
が接続されてインピーダンス整合している。
FIG. 2 shows an example in which the characteristic impedances of the coaxial cables are all Ro. In the triaxial cable, the characteristic impedance between the center conductor and the intermediate conductor and the characteristic impedance between the intermediate conductor and the outer conductor are each Ro. Hp measurement terminal 2
Triaxial cable 2 between 0 and voltage measuring unit
4 and a coaxial cable 21. The center conductor of the triaxial cable 24 is the Hp measuring terminal 20
Is applied to the non-inverting input of the amplifier circuit 23. The inverting input of the amplifier circuit 23 is connected to the output of the amplifier circuit 23 and the intermediate conductor of the triaxial cable.
Therefore, the potential of the middle conductor of the triaxial cable is equal to the potential of the center conductor. A resistor 25 is provided between the center conductor and the intermediate conductor of the triaxial cable 24.
Are connected for impedance matching.

【0019】実施例1と同様に、増幅回路23のグラン
ドはトライアキシャル・ケーブル24の外部導体に接続
されていて、トライアキシャル・ケーブル24の中間導
体と外部導体間の電圧は、Hp測定端子20の電圧に等
しい。
As in the first embodiment, the ground of the amplifier circuit 23 is connected to the outer conductor of the triaxial cable 24, and the voltage between the intermediate conductor and the outer conductor of the triaxial cable 24 is measured by the Hp measuring terminal 20. Equal to the voltage of

【0020】トライアキシャル・ケーブル24のHp端
子側の中間導体は同軸ケーブル21の中心導体に接続さ
れ、同軸ケーブル21の外部導体はトライアキシャル・
ケーブル24の外部導体に接続されている。同軸ケーブ
ル21の電圧測定部側には、整合のための抵抗26が接
続されているので、同軸ケーブル21はトライアキシャ
ル・ケーブル24に整合して接続され、Hp測定端子2
0の電圧に等しい電圧が抵抗26の両端に現れる。これ
を電圧計22で読みとる。
The intermediate conductor on the Hp terminal side of the triaxial cable 24 is connected to the center conductor of the coaxial cable 21, and the outer conductor of the coaxial cable 21 is connected to the triaxial cable.
It is connected to the outer conductor of the cable 24. Since the resistor 26 for matching is connected to the voltage measuring unit side of the coaxial cable 21, the coaxial cable 21 is connected to the triaxial cable 24 so as to match, and the Hp measuring terminal 2 is connected.
A voltage equal to zero appears across resistor 26. This is read by the voltmeter 22.

【0021】Lc測定端子40と電流測定部との間は、
2本のトライアキシャル・ケーブル48及び49で接続
されている。図1のケーブルの外部シールド編組46を
分割して同軸ケーブル44及び45のそれぞれに外部シ
ールドを施し、2本のトライアキシャル・ケーブルにし
た構成になっている。トライアキシャル・ケーブル48
及び49に整合のための抵抗51、50及び52を接続
している。また同軸ケーブル11及び31には、それぞ
れ抵抗14及び33を接続して整合を得ることできる。
なお第2の実施例の図2において、整端のための抵抗2
5、26、33、50、51及び52がなく、抵抗14
が整端抵抗でない場合、第1の実施例と等価の構成にな
る。
Between the Lc measuring terminal 40 and the current measuring section,
They are connected by two triaxial cables 48 and 49. The outer shield braid 46 of the cable shown in FIG. 1 is divided into outer shields for the coaxial cables 44 and 45, respectively, to form two triaxial cables. Triaxial cable 48
And 49 are connected with resistors 51, 50 and 52 for matching. The coaxial cables 11 and 31 can be connected to the resistors 14 and 33, respectively, to obtain matching.
In FIG. 2 of the second embodiment, a resistor 2 for trimming is used.
5, 26, 33, 50, 51 and 52 and the resistance 14
Is not a trimming resistor, the configuration is equivalent to that of the first embodiment.

【0022】以上に述べた接触抵抗が、接触インピーダ
ンスの場合でも本発明が適用できることは明らかであ
る。また、測定端子の先端部のリード線の若干のインピ
ーダンスや、固体や液体などの材料を探針で4端子測定
する場合のバルク中の広がり抵抗に対しても、Hp測定
端子及びLc測定端子のシャントインピーダンスの影響
を除去できる。以上に本発明の実施例を示したが、例示
の様式、配置、その他に限定するものでなく、必要に応
じて本発明の要旨を失うことなく構成の変化も許容され
る。
It is clear that the present invention can be applied even when the contact resistance described above is the contact impedance. In addition, the Hp measurement terminal and the Lc measurement terminal also have a small impedance of the lead wire at the tip of the measurement terminal and a spreading resistance in a bulk when measuring four terminals of a material such as a solid or a liquid with a probe. The influence of the shunt impedance can be eliminated. Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the illustrated style, arrangement, and the like, and a change in the configuration is allowed as needed without losing the gist of the present invention.

【0023】[0023]

【発明の効果】本発明の4端子対測定法によれば、高周
波において測定対象と測定端子との間の接触抵抗の心配
なく、再現性の良い電気部品測定が可能になり、実用に
供し有益である。
According to the four-terminal pair measuring method of the present invention, it is possible to measure electric parts with good reproducibility without worrying about contact resistance between a measuring object and a measuring terminal at a high frequency, and it is useful for practical use. It is.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図3】従来技術のインピーダンス測定装置の例を示す
図である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a conventional impedance measuring device.

【図4】Hp測定端子における接触抵抗の効果を示す図
である。
FIG. 4 is a diagram showing the effect of contact resistance on an Hp measurement terminal.

【図5】Lc測定端子における接触抵抗の効果を示す図
である。
FIG. 5 is a diagram illustrating the effect of contact resistance on an Lc measurement terminal.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10:Hc測定端子 11:同軸ケーブル 12:抵抗 13:信号源 14:抵抗 20:Hp測定端子 21:同軸ケーブル 22:電圧計 23:増幅回路 24:トライアキシャル・ケーブル 25:抵抗 26:抵抗 27:Hp測定端子における接触抵抗 28:同軸ケーブルの静電容量 30:Lp測定端子 31:同軸ケーブル 32:増幅回路 33:抵抗 40:Lc測定端子 41:同軸ケーブル 42:電流計 43:電流源 44:同軸ケーブル 45:同軸ケーブル 46:外部シールド編組 47:増幅回路 48:トライアキシャル・ケーブル 49:トライアキシャル・ケーブル 50:抵抗 51:抵抗 52:抵抗 53:Lc測定端子における接触抵抗 54:同軸ケーブルの静電容量 60:測定対象 61:測定対象の端子 62:測定対象の端子 63:グランド端子 10: Hc measurement terminal 11: Coaxial cable 12: Resistance 13: Signal source 14: Resistance 20: Hp measurement terminal 21: Coaxial cable 22: Voltmeter 23: Amplifier circuit 24: Triaxial cable 25: Resistance 26: Resistance 27: Contact resistance at Hp measurement terminal 28: Capacitance of coaxial cable 30: Lp measurement terminal 31: Coaxial cable 32: Amplifier 33: Resistance 40: Lc measurement terminal 41: Coaxial cable 42: Ammeter 43: Current source 44: Coaxial Cable 45: Coaxial cable 46: Outer shield braid 47: Amplifier circuit 48: Triaxial cable 49: Triaxial cable 50: Resistance 51: Resistance 52: Resistance 53: Contact resistance at Lc measurement terminal 54: Electrostatic force of coaxial cable Capacitance 60: measurement target 61: measurement target terminal 62: measurement target end 63: ground terminal

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】測定対象に印加された電流および電圧を測
定して該測定対象のインピーダンスを測定する装置にお
いて、 互いに絶縁された中心導体、中間導体、および外部導体
を有し、前記測定対象に印加された電圧を電圧測定手段
に導くための第1のケーブルと、前記電圧測定手段と、
を有する電圧測定回路と、 互いに絶縁された中心導体、中間導体、および外部導体
を有し、前記測定対象に印加された電流を電流測定手段
に導くための第2のケーブルと、前記電流測定手段と、
を有する電流測定回路と、 を備えて成り、前記電圧測定回路および前記電流測定回
路の少なくとも一方は、その回路に含まれる前記ケーブ
ルの中間導体を中心導体とほぼ等しい電位に保持するた
めの手段を備えていることを特徴とするインピーダンス
測定装置。
An apparatus for measuring an impedance of a measurement object by measuring a current and a voltage applied to the measurement object, comprising: a center conductor, an intermediate conductor, and an outer conductor insulated from each other; A first cable for guiding the applied voltage to voltage measuring means, and the voltage measuring means;
A second cable having a center conductor, an intermediate conductor, and an outer conductor insulated from each other, and for guiding a current applied to the object to be measured to a current measuring means; When,
And at least one of the voltage measurement circuit and the current measurement circuit includes means for maintaining an intermediate conductor of the cable included in the circuit at a potential substantially equal to a central conductor. An impedance measuring device, comprising:
【請求項2】前記電圧測定回路が、 前記測定対象の一端に中心導体の一端が接続されたトラ
イアキシャル・ケーブルと、 該トライアキシャル・ケーブルの中心導体の他端に非反
転入力が接続され、中間導体に反転入力及び出力が接続
された第1増幅器と、 前記トライアキシャル・ケーブルの中間導体と外部導体
との間に接続された電圧測定手段と、 を備えて成り、前記第1増幅器により、前記トライアキ
シャル・ケーブルの中間導体と中心導体とがほぼ同電位
に制御されることを特徴とする請求項1記載のインピー
ダンス測定装置。
2. A voltage measuring circuit comprising: a triaxial cable having one end of a center conductor connected to one end of the object to be measured; a non-inverting input connected to the other end of the center conductor of the triaxial cable; A first amplifier having an inverting input and an output connected to an intermediate conductor; and voltage measuring means connected between the intermediate conductor and the outer conductor of the triaxial cable. The first amplifier comprises: 2. The impedance measuring apparatus according to claim 1, wherein an intermediate conductor and a center conductor of the triaxial cable are controlled to have substantially the same potential.
【請求項3】前記電流測定回路が、 前記測定対象の他端に一端が接続された第1、第2中心
導体と、それぞれ該第1、第2中心導体を取り囲み、互
いに接続された第1、第2中間導体と、該第1、第2中
間導体を取り囲む外部導体と、を有するケーブルと、 前記第1中心導体の他端と前記第1中間導体との間に接
続された、電流測定手段と可変電流源との直列回路と、 前記第2中心導体の他端に反転入力が接続され、前記第
2中間導体に非反転入力が接続され、出力が前記可変電
流源の入力に接続された第2増幅器と、 前記測定対象の他端に中心導体の一端が接続された同軸
ケーブルと、 該同軸ケーブルの中心導体の他端に反転入力が接続さ
れ、外部導体に非反転入力が接続され、出力が前記可変
電流源と前記第1中間導体との接続点に接続された第3
増幅器と、 を備えて成り、前記第3増幅器により前記第1中間導体
と前記第1中心導体とがほぼ同電位に制御されることを
特徴とする請求項1記載のインピーダンス測定装置。
3. A current measuring circuit comprising: first and second center conductors having one ends connected to the other ends of the object to be measured; and first and second center conductors surrounding the first and second center conductors, respectively. A cable having a second intermediate conductor and an outer conductor surrounding the first and second intermediate conductors; and a current measurement connected between the other end of the first central conductor and the first intermediate conductor. A series circuit of means and a variable current source; an inverting input connected to the other end of the second central conductor; a non-inverting input connected to the second intermediate conductor; and an output connected to an input of the variable current source. A second amplifier, a coaxial cable having one end of a center conductor connected to the other end of the object to be measured, an inverting input connected to the other end of the center conductor of the coaxial cable, and a non-inverting input connected to the outer conductor. Output is at a connection point between the variable current source and the first intermediate conductor. The third, which is continued
The impedance measuring apparatus according to claim 1, further comprising an amplifier, wherein the third amplifier controls the first intermediate conductor and the first center conductor to have substantially the same potential.
【請求項4】測定信号を測定対象の一端に導くためのH
cケーブルと、 前記測定対象の一端に中心導体の一端が接続されたHp
トライアキシャル・ケーブルと、 該Hpトライアキシャル・ケーブルの中心導体の他端に
非反転入力が接続され、中間導体に反転入力および出力
が接続された第1増幅器と、 前記Hpトライアキシャル・ケーブルの中間導体と外部
導体との間に接続され、前記測定対象に印加された電圧
を測定するための電圧測定手段と、 前記測定対象の他端に一端が接続された第1、第2中心
導体と、それぞれ該第1、第2中心導体を取り囲み、互
いに接続された第1、第2中間導体と、該第1、第2中
間導体を取り囲む外部導体と、を有するLcケーブル
と、 前記第1中心導体の他端と前記第1中間導体との間に接
続された、可変電流源と、前記測定対象に印加された電
流を測定するための電流測定手段との直列回路と、 前記第2中心導体の他端に反転入力が接続され、前記第
2中間導体に非反転入力が接続され、出力が前記可変電
流源の入力に接続された第2増幅器と、 前記測定対象の他端に中心導体の一端が接続されたLp
同軸ケーブルと、 該Lp同軸ケーブルの中心導体の他端に反転入力が接続
され、外部導体に非反転入力が接続され、出力が前記可
変電流源と前記第1中間導体との接続点に接続された第
3増幅器と、 を備えて成り、前記第1増幅器により、前記Hpケーブ
ルの中間導体と中心導体とがほぼ同電位に制御され、前
記第3増幅器により前記Lcケーブルの第1中間導体と
第1中心導体とがほぼ同電位に制御されることを特徴と
する、4端子対測定法を用いたインピーダンス測定装
置。
4. An H for guiding a measurement signal to one end of an object to be measured.
c cable, Hp having one end of a center conductor connected to one end of the object to be measured.
A triaxial cable, a first amplifier having a non-inverting input connected to the other end of a center conductor of the Hp triaxial cable, and an inverting input and output connected to an intermediate conductor, and an intermediate portion of the Hp triaxial cable. A voltage measuring means connected between the conductor and the outer conductor, for measuring a voltage applied to the object to be measured, first and second center conductors each having one end connected to the other end of the object to be measured, An Lc cable including first and second intermediate conductors surrounding the first and second center conductors and connected to each other, and an outer conductor surrounding the first and second intermediate conductors, respectively; A series circuit of a variable current source connected between the other end of the first intermediate conductor and the first intermediate conductor, and a current measuring unit for measuring a current applied to the measurement object; Opposite to the other end An input is connected, a non-inverting input is connected to the second intermediate conductor, an output is connected to an input of the variable current source, and one end of a center conductor is connected to the other end of the object to be measured. Lp
A coaxial cable, an inverting input is connected to the other end of the center conductor of the Lp coaxial cable, a non-inverting input is connected to the outer conductor, and an output is connected to a connection point between the variable current source and the first intermediate conductor. And a third amplifier, wherein the first amplifier controls the intermediate conductor and the center conductor of the Hp cable to have substantially the same potential, and the third amplifier controls the intermediate conductor and the first intermediate conductor of the Lc cable. An impedance measuring apparatus using a four-terminal-pair measuring method, wherein one central conductor is controlled to have substantially the same potential.
【請求項5】前記電圧測定回路が、 前記測定対象の一端に中心導体の一端が接続されたトラ
イアキシャル・ケーブルと、 該トライアキシャル・ケーブルの中心導体の他端に非反
転入力が接続され、中間導体に反転入力および出力が接
続された第1増幅器と、 該トライアキシャル・ケーブルの中間導体に中心導体の
一端が接続された同軸ケーブルと、 該同軸ケーブルの中心導体の他端と外部導体との間に接
続された電圧測定手段と、 を備えて成り、前記第1増幅器により、前記トライアキ
シャル・ケーブルの中間導体と中心導体とがほぼ同電位
に制御されることを特徴とする請求項1記載のインピー
ダンス測定装置。
5. A triaxial cable having one end of a center conductor connected to one end of the object to be measured, a non-inverting input connected to the other end of the center conductor of the triaxial cable, A first amplifier having an inverting input and an output connected to an intermediate conductor; a coaxial cable having one end of a center conductor connected to the intermediate conductor of the triaxial cable; and a second end of the center conductor of the coaxial cable and an outer conductor. And voltage measuring means connected between the triaxial cable and the intermediate conductor and the center conductor of the triaxial cable are controlled to have substantially the same potential by the first amplifier. The impedance measuring device according to any one of the preceding claims.
【請求項6】前記電流測定回路が、 前記測定対象の他端に中心導体の一端が接続された第1
トライアキシャル・ケーブルと、 該第1トライアキシャル・ケーブルの中心導体の他端と
中間導体との間に接続された、電流測定手段と可変電流
源との直列回路と、 前記測定対象の他端に中心導体の一端が接続され、中間
導体の一端が前記第1トライアキシャル・ケーブルの中
間導体に接続された第2トライアキシャル・ケーブル
と、 該第2トライアキシャル・ケーブルの中心導体の他端に
反転入力が接続され、中間導体に非反転入力が接続さ
れ、出力が前記可変電流源の入力に接続された第2増幅
器と、 前記測定対象の他端に中心導体の一端が接続された同軸
ケーブルと、 該同軸ケーブルの中心導体の他端に反転入力が接続さ
れ、外部導体に非反転入力が接続され、出力が、前記第
1トライアキシャル・ケーブルの中間導体と前記可変電
流源との接続点に接続された第3増幅器と、 を備えて成り、前記第3増幅器により前記第1トライア
キシャル・ケーブルの中間導体と中心導体とがほぼ同電
位に制御されることを特徴とする請求項1記載のインピ
ーダンス測定装置。
6. A current measuring circuit comprising: a first terminal having one end of a center conductor connected to the other end of the object to be measured;
A triaxial cable; a series circuit of current measuring means and a variable current source connected between the other end of the center conductor of the first triaxial cable and the intermediate conductor; A second triaxial cable having one end connected to the center conductor and one end connected to the middle conductor of the first triaxial cable; and a second end connected to the other end of the center conductor of the second triaxial cable. A second amplifier having an input connected thereto, a non-inverting input connected to the intermediate conductor, and an output connected to the input of the variable current source; and a coaxial cable having one end of a center conductor connected to the other end of the object to be measured. An inverting input is connected to the other end of the center conductor of the coaxial cable, a non-inverting input is connected to the outer conductor, and the output is variable with the intermediate conductor of the first triaxial cable. A third amplifier connected to a connection point with a flow source, wherein the third amplifier controls the intermediate conductor and the center conductor of the first triaxial cable to have substantially the same potential. The impedance measuring device according to claim 1, wherein
【請求項7】測定信号を測定対象の一端に導くためのH
cケーブルと、 前記測定対象の一端に中心導体の一端が接続されたHp
トライアキシャル・ケーブルと、 該Hpトライアキシャル・ケーブルの中心導体の他端に
非反転入力が接続され、中間導体に反転入力および出力
が接続された第1増幅器と、 該Hpトライアキシャル・ケーブルの中間導体に中心導
体の一端が接続されたHp同軸ケーブルと、 該Hp同軸ケーブルの中心導体の他端と外部導体との間
に接続され、前記測定対象に印加された電圧を測定する
ための電圧測定手段と、 前記測定対象の他端に中心導体の一端が接続されたLc
第1トライアキシャル・ケーブルと、 該Lc第1トライアキシャル・ケーブルの中心導体の他
端と中間導体との間に接続された、可変電流源と、前記
測定対象に印加された電流を測定するための電流測定手
段との直列回路と、 前記測定対象の他端に中心導体の一端が接続され、中間
導体の一端が前記Lc第1トライアキシャル・ケーブル
の中間導体に接続されたLc第2トライアキシャル・ケ
ーブルと、 該Lc第2トライアキシャル・ケーブルの中心導体の他
端に反転入力が接続され、中間導体に非反転入力が接続
され、出力が前記可変電流源の入力に接続された第2増
幅器と、 前記測定対象の他端に中心導体の一端が接続されたLp
同軸ケーブルと、 該Lp同軸ケーブルの中心導体の他端に反転入力が接続
され、外部導体に非反転入力が接続され、出力が、前記
Lc第1トライアキシャル・ケーブルの中間導体と前記
可変電流源との接続点に接続された第3増幅器と、 を備えて成り、前記第1増幅器により、前記Hpトライ
アキシャル・ケーブルの中間導体と中心導体とがほぼ同
電位に制御され、前記第3増幅器により前記Lc第1ト
ライアキシャル・ケーブルの中間導体と中心導体とがほ
ぼ同電位に制御されることを特徴とする、4端子対測定
法を用いたインピーダンス測定装置。
7. An H for guiding a measurement signal to one end of an object to be measured.
c cable, Hp having one end of a center conductor connected to one end of the object to be measured.
A triaxial cable, a first amplifier having a non-inverting input connected to the other end of a center conductor of the Hp triaxial cable, and an inverting input and an output connected to an intermediate conductor, and a middle of the Hp triaxial cable. An Hp coaxial cable in which one end of a center conductor is connected to a conductor; and a voltage measurement connected between the other end of the center conductor of the Hp coaxial cable and an external conductor, for measuring a voltage applied to the object to be measured. Means, Lc having one end of a center conductor connected to the other end of the object to be measured.
A first triaxial cable, a variable current source connected between the other end of the center conductor of the Lc first triaxial cable and an intermediate conductor, and a current applied to the object to be measured. An Lc second triaxial having one end of a center conductor connected to the other end of the object to be measured, and one end of an intermediate conductor connected to an intermediate conductor of the Lc first triaxial cable. A second amplifier having an inverting input connected to the other end of the center conductor of the Lc second triaxial cable, a non-inverting input connected to the intermediate conductor, and an output connected to the input of the variable current source. Lp having one end of a center conductor connected to the other end of the object to be measured.
A coaxial cable, an inverting input connected to the other end of the center conductor of the Lp coaxial cable, a non-inverting input connected to the outer conductor, and an output connected to the intermediate conductor of the Lc first triaxial cable and the variable current source And a third amplifier connected to a connection point between the Hp triaxial cable and the intermediate conductor and the center conductor of the Hp triaxial cable are controlled to have substantially the same potential by the first amplifier. An impedance measuring apparatus using a four-terminal pair measuring method, wherein an intermediate conductor and a center conductor of the Lc first triaxial cable are controlled to have substantially the same potential.
【請求項8】前記ケーブルの測定手段側端において、該
ケーブルとインピーダンス整合するように抵抗を接続し
たことを特徴とする請求項5、6、または7記載のイン
ピーダンス測定装置。
8. The impedance measuring apparatus according to claim 5, wherein a resistor is connected at an end of the cable on the measuring means side so as to match the impedance of the cable.
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WO2002047548A1 (en) * 2000-12-14 2002-06-20 Art Haven 9 Co., Ltd. Body impedance measuring instrument
US6756790B2 (en) 2000-03-07 2004-06-29 Tokyo Electron Limited Impedance detection circuit, impedance detection device, and impedance detection method
JP2010210385A (en) * 2009-03-10 2010-09-24 Shishido Seidenki Kk Highly sensitive measuring apparatus
JP2011257340A (en) * 2010-06-11 2011-12-22 Hioki Ee Corp Circuit board inspecting device
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