JPH10209811A - アクティブ・ローパスフィルタ回路を用いたフィルタ装置および抵抗測定装置 - Google Patents

アクティブ・ローパスフィルタ回路を用いたフィルタ装置および抵抗測定装置

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JPH10209811A
JPH10209811A JP726197A JP726197A JPH10209811A JP H10209811 A JPH10209811 A JP H10209811A JP 726197 A JP726197 A JP 726197A JP 726197 A JP726197 A JP 726197A JP H10209811 A JPH10209811 A JP H10209811A
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JP
Japan
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voltage
constant voltage
pass filter
constant
resistor
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JP726197A
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Toshiyuki Yagi
利幸 矢木
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Hewlett Packard Japan Inc
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Hewlett Packard Japan Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】フローティング電源を使用しないアクティブ・
ローパスフィルタ装置、および大きな範囲で可変の電圧
を出力することのできる低雑音の直流電源を提供する。 【解決手段】フィルタ装置は、入力電圧源と接地レベル
との間に直列に接続された定電圧手段および第1の抵抗
または定電流源と、定電圧手段に並列に接続され定電圧
手段が提供する電圧を分圧する分圧手段と、定電圧手段
から提供される定電圧を電源電圧とし、分圧手段の中間
点を信号入力とするアクティブ・ローパスフィルタ回路
と、を備える。定電圧手段は、1つまたは複数の第1の
ツエナーダイオードで構成することができる。分圧手段
は、第1のツエナーダイオードに並列に、第2のツエナ
ーダイオードおよび抵抗を直列接続して、あるいは複数
の抵抗を直列接続して構成することができる。入力電圧
から取り出された定電圧でアクティブ・フィルタ回路が
動作するので、通常のオペアンプを用いて大きな範囲で
可変の直流出力電圧を生成する装置を構成することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、フローティング
電源を用いないアクティブ・フィルタに関し、また、こ
のようなアクティブ・ローパスフィルタを含む回路を直
流電圧源とする、コンデンサその他の被測定物の抵抗を
測定する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】コンデンサの絶縁抵抗など極めて大きな
抵抗を有する被測定物の抵抗を測定するには、微少な電
流を測定することのできる微少電流計および直流(D
C)電源が必要である。このDC電源の雑音が大きく、
被測定物の容量(キャパシタンス)が大きいと、微少電
流計に雑音が入り、抵抗をS/N比よく測定することが
できない。
【0003】このため、DC電源にカットオフ周波数が
数ヘルツ程度のローパスフィルタを入れて雑音を取り除
くことが行われる。このフィルタとして、RCフィルタ
はRによる損失が大きくて実用的でなく、またLCフィ
ルタも現実的でない。特性のよいフィルタとして、RC
フィルタとオペアンプを組み合わせたアクティブ・フィ
ルタが知られているが、コンデンサの絶縁抵抗の測定な
どのように1000ボルト程度までの出力電圧を得ることの
できるオペアンプは一般的でない。
【0004】そこで、図1に概念を示すようなフローテ
ィング電源11を用いたアクティブ・ローパスフィルタ
10で電源回路を構成することが考えられる。図1のフ
ローティング電源11は、具体的には変圧器の2次側の
電圧を整流して得られる電源で、接地から浮いているの
でフローティング電源と呼ばれる。
【0005】図1でC0は被測定物であるコンデンサ
で、R0はその絶縁抵抗である。R3、R4、C1、C
2およびオペアンプ(演算増幅器)12がアクティブ・
ローパスフィルタ10を構成する。このローパスフィル
タのカットオフ周波数fcは、次式で与えられることが
知られている。
【0006】
【数1】 このようなアクティブ・ローパスフィルタ自体は、周知
のものであり、たとえば「アナログICの基礎」東京電
気大学出版、1995年5月の図5.18に記載されている。
【0007】図1の回路で、アクティブ・フィルタ回路
10は、フローティング電源11で与えられる15Vな
いし30Vの電圧で動作するので、オペアンプ12には
市販の一般的なオペアンプを使用することができる。し
かし、このようにフローティング電源を用いる場合、変
圧器が必要となり、1次側に加えられる1000V程度
の電圧に耐える構造にすると変圧器が大型となり、また
コストも高くついて、コンパクトさが要求される測定器
にとって好ましくない。したがって、フローティング電
源を用いることなく、市販の一般的なオペアンプを使用
して数十ボルトないし1000ボルトの出力電圧を出す
ことのできるアクティブ・ローパスフィルタの出現が望
まれている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】したがって、この発明
は、フローティング電源を使用しないアクティブ・ロー
パスフィルタを提供することを目的とする。
【0009】また、この発明は、大きな範囲で可変の電
圧を出力することのできる低雑音の直流電源を提供する
ことを目的とする。
【0010】さらにこの発明の他の目的は、コンデンサ
の絶縁抵抗の測定に適した抵抗測定装置を提供すること
である。
【0011】
【課題を解決するための手段】この発明のフィルタ装置
は、入力電圧源と接地レベルとの間に直列に接続された
定電圧手段および第1の抵抗または定電流源と、前記定
電圧手段に並列に接続され該定電圧手段が提供する電圧
を分圧する分圧手段と、前記定電圧手段から提供される
前記定電圧を電源電圧とし、前記分圧手段の中間点を信
号入力とするアクティブ・ローパスフィルタ回路と、を
備える。
【0012】この定電圧手段は、1つまたは複数の第1
のツエナーダイオード(定電圧ダイオード)で構成する
ことができる。この発明の分圧手段は、第1のツエナー
ダイオードに並列に、第2のツエナーダイオードおよび
抵抗を直列接続して、あるいは複数の抵抗を直列接続し
て構成することができる。第1のツエナーダイオードの
カソードがアクティブ・フィルタのオペアンプのプラス
電源入力に接続され、アノードがそのオペアンプのマイ
ナス電源入力に接続される。分圧された電圧がアクティ
ブ・フィルタ回路に入力される。この分圧点の電圧は、
オペアンプが正常動作する範囲内で設定できるが、第1
のツエナーダイオード手段の電圧のほぼ半分であるのが
望ましい。
【0013】アクティブ・フィルタ回路のオペアンプの
+入力端子(非反転入力端子)は、コンデンサを介して
接地または仮想接地レベルに接続されている。入力電圧
が印加されると、このコンデンサがオペアンプの入力端
子を前記分圧手段の中間点の電圧に保つ。このオペアン
プはマイナス入力端子(反転入力端子)が出力に接続さ
れた利得1のボルテージフォロワ・アンプであるから、
分圧手段の中間点の電圧が出力に得られる。
【0014】入力電圧源と接地との間に直列に接続され
る定電圧手段および抵抗または定電流源における定電圧
手段を複数のツエナーダイオードの直列接続とするとき
は、複数のツエナーダイオードの中間点から分圧電圧を
取り出せるようにすれば、分圧手段を別途並列に設ける
必要がなくなる。
【0015】この回路によると、入力電圧と接地または
仮想接地レベルとの間に直列に接続された定電圧手段か
ら提供される電圧がアクティブ・フィルタ回路のオペア
ンプの電源電圧となる。そして回路の出力には分圧手段
の中間点の電圧が得られる。したがって、入力電圧の大
きさと関係なく一般的なオペアンプを使用して広い電圧
範囲で動作するアクティブ・フィルタを構成することが
できる。この発明のフィルタ装置は、直流電源の雑音除
去フィルタとして実用的なものである。
【0016】
【発明の実施の形態】次に図2を参照してこの発明の実
施の形態を説明する。図2の参照番号は、対応する構成
について図1の参照番号と一致させてある。フィルタ装
置の入力V1と接地レベルとの間に、15Vないし30
Vの定電圧を提供するツエナーダイオードZD1 および
抵抗R2が直列に接続されている。ツエナーダイオード
ZD1に並列に分圧手段を構成するツエナーダイオード
ZD2および抵抗R1が接続されている。分圧手段は、
複数の抵抗を直列接続したものでも構成することがで
き、ツエナーダイオードZD1で得られる定電圧をオペ
アンプの動作に適した電圧に分圧するためのものであ
る。分圧比は、使用するオペアンプに適するよう適宜設
定するが、一般的にはオペアンプの電源は入力に対して
プラス、マイナスが同じが好ましいので、以下の説明で
は分圧比1/2とする。したがって、ツエナーダイオー
ドZD2は、ツエナーダイオードZD1の1/2の定電圧
を与えるものが選ばれる。ツエナーダイオードZD1
カソードがアクティブ・ローパスフィルタ回路10のオ
ペアンプ12の+電源入力端子に接続され、そのアノー
ドがー電源入力端子に接続されている。
【0017】ツエナーダイオードZD2と抵抗R1との
接続点がアクティブ・ローパスフィルタ回路10の入力
点となり、抵抗R3およびR4を介してオペアンプ12
の+信号入力端子に接続されている。また、オペアンプ
12の+信号入力端子は、コンデンサC2を介して接地
レベルに接続されている。抵抗R3とR4の接続点は、
コンデンサC1を介してオペアンプ12の出力に接続さ
れている。オペアンプ12のー信号入力端子は、オペア
ンプ12の出力に接続されている。こうして、オペアン
プは利得1のボルテージフォロワ・アンプとして動作
し、R3、R4、C1、C2と組み合わされてアクティ
ブ・ローパスフィルタ回路が形成される。
【0018】入力電圧V1を広範囲に変えるときには、
消費電力を低減するため、抵抗R2に変えて定電流源を
使用するのが好ましい。そのような定電流源の例を図3
に示す。図3の回路は図2の回路の抵抗R2を置き換え
るもので、FETのドレイン電流がドレイン・ソース間
電圧に関係なくゲート電圧によってほぼ一定になること
を利用した周知の回路である。ソースに接続された抵抗
R21は電流検出回路の働きをし、R21を流れる電流
が増大するとゲートへのフィードバックによりR21を
流れる電流を抑制するように働き、逆にR2を流れる電
流が減少すると、ゲートへのフィードバックにより電流
を増すように作用する。
【0019】いま、ツエナーダイオードZD1として2
0Vの定電圧を提供するものが使用され、ツエナーダイ
オードZD2として10Vの定電圧を提供するものが使
用されたとして図2のフィルタ装置の動作を説明する。
入力電圧V1として500Vが印加されると、ノード1
3および14の間の電圧は、ツエナーダイオードZD1
の定電圧である20Vになる。この電圧がオペアンプ1
2の両電源端子間電圧となる。接地レベルに対して、オ
ペアンプ12の+電源入力端子に+500V、ー電源入
力端子に+480Vが印加される。
【0020】アクティブ・フィルタ回路10は、ツエナ
ーダイオードZD2と抵抗R1との接続点15の電圧を
入力とする。オペアンプ12は利得が1であるから、そ
の出力には接続点15の電圧、すなわち490Vが現れ
る。回路10は、前記の数式で示したカットオフ周波数
を持つローパス・フィルタであるから、雑音を除去した
良質の直流が出力に得られる。
【0021】図4は、この発明のもう1つの実施形態を
示すもので、定電圧手段を同じ定電圧特性を持つ2つの
ツエナーダイオードZD3およびZD4で構成したもので
ある。このようにすると、2つのダイオードの接続点2
5から全体の定電圧の1/2の電圧を取り出すことがで
きるから、図1の構成のように分圧手段を別途設ける必
要がない。ツエナーダイオードZD3およびZD4をそれ
ぞれ複数のより小さい定電圧特性のツエナーダイオード
の直列接続で構成することもできる。
【0022】以上に説明したこの発明のアクティブ・フ
ィルタは、コンデンサの絶縁抵抗測定装置の直流電圧信
号源に組み込んで、コンデンサの絶縁抵抗を測定するの
に適している。出力電圧V0を出力端子から取り出して
被測定コンデンサの一端に接続し、被測定コンデンサの
他端を抵抗測定装置の入力端子に接続して、装置内の微
少電流計で被測定コンデンサに流れる電流を測定する。
出力電圧を低電圧から徐々にあげて測定することによ
り、印加電圧に応じた絶縁抵抗を測定することができ
る。
【0023】
【発明の効果】この発明の回路は、接地から浮いたいわ
ゆるフローティング電源を使用しないが、実質的にフロ
ーティング電源を使用したのと同じ態様でアクティブ・
ローパスフィルタ回路を動作させることができる。こう
して、通常のオペアンプを用いて広範囲の電圧で動作す
るアクティブ・ローパスフィルタが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】フローティング電源を用いた従来のアクティブ
・ローパスフィルタを用いたコンデンサの絶縁抵抗測定
装置の回路図。
【図2】フローティング電源を用いない本発明に従った
アクティブ・フィルタの実施例の回路図。
【図3】定電流源回路の一例を示す図。
【図4】この発明のもう一つの実施例の回路図。
【符号の説明】
10 アクティブ・ローパスフィルタ、 11 フ
ローティング電源、12 オペアンプ、 ZD1、Z
2、ZD3、ZD4 ツエナーダイオード

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力電圧と接地レベルとの間に直列に接続
    された、定電圧を生成する定電圧手段および第1の抵抗
    または定電流源と、 前記定電圧手段から提供される前記定電圧を電源電圧と
    し、前記定電圧手段が提供する定電圧の分圧電圧を入力
    信号とするアクティブ・ローパスフィルタ回路と、 を備えるフィルタ装置。
  2. 【請求項2】前記定電圧手段が、前記第1の抵抗または
    定電流源と直列に接続された第1のツエナーダイオード
    と、該第1のツエナーダイオードに並列に接続された分
    圧手段と、を備えてなる請求項1に記載のフィルタ装
    置。
  3. 【請求項3】前記分圧手段が、第2のツエナーダイオー
    ドと第2の抵抗との直列接続回路を備えてなる請求項2
    に記載のフィルタ装置。
  4. 【請求項4】入力電圧と接地レベルとの間に直列に接続
    された少なくとも2つのツエナーダイオードおよび抵抗
    または定電流源と、 前記少なくとも2つのツエナーダイオードから得られる
    定電圧を電源電圧とし、前記少なくとも2つのツエナー
    ダイオードの接続点における分圧電圧を入力信号とする
    アクティブ・ローパスフィルタ回路と、 を備えるフィルタ装置。
  5. 【請求項5】前記アクティブ・ローパスフィルタ回路
    が、 前記定電圧手段によって生成された定電圧を電源電圧と
    し、反転入力端と出力端とが接続された演算増幅器と、 一端が前記分圧電圧に接続され、他端が前記演算増幅器
    の非反転入力端に接続された、第3の抵抗と第4の抵抗
    との直列接続回路と、 前記第3の抵抗と第4の抵抗との接続点と、前記演算増
    幅器の出力端との間に接続された第1のコンデンサと、 前記演算増幅器の非反転入力端と接地との間に接続され
    た第2のコンデンサと、 をそなえてなる請求項1乃至3のいずれかに記載のフィ
    ルタ装置。
  6. 【請求項6】入力電圧から該入力電圧より小さい定電圧
    を生成する定電圧手段と、 前記定電圧手段から提供される前記定電圧を電源電圧と
    し、該定電圧の中間点を入力信号とするアクティブ・ロ
    ーパスフィルタ回路と、 を備えてなり、前記アクティブ・ローパスフィルタ回路
    の出力端から直流信号を出力する直流信号源。
  7. 【請求項7】被測定物の抵抗を測定する装置であって、 直流信号源と、 前記信号源に接続され、該信号源出力電圧以下の定電圧
    を取り出す定電圧手段と、 前記定電圧手段から提供される前記定電圧を電源電圧と
    し、該定電圧の中間点を入力信号とするアクティブ・ロ
    ーパスフィルタ回路と、 前記ローパスフィルタ回路の出力を被測定物に提供する
    ための出力端子と、 前記被測定物からの電流を受け取るための入力端子と、 前記被測定物からの電流を測定する電流測定手段と、 を備える抵抗測定装置。
JP726197A 1997-01-20 1997-01-20 アクティブ・ローパスフィルタ回路を用いたフィルタ装置および抵抗測定装置 Pending JPH10209811A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011209877A (ja) * 2010-03-29 2011-10-20 Toyota Motor Corp シリーズレギュレータ
CN106199458A (zh) * 2016-06-22 2016-12-07 宁波三星医疗电气股份有限公司 一种电源检测电路

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011209877A (ja) * 2010-03-29 2011-10-20 Toyota Motor Corp シリーズレギュレータ
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