JPS61116666A - 電流測定器の補正回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、微小な電流を測定する電流測定器の補正回路
に関し、特に、電流測定器のオフセット電圧や温度ドリ
フト等を補正する回路に関する。

（ロ）　従来の技術 例えば、時計用のマイクロコンピュータでは、１秒毎に
発生する割り込みＫよりプログラムを動作させ計時動作
を行っ℃おり、それ以外はシステムクロックの動作を停
止させるホールト状態忙している。ホールト状態では、
発振回路及び分周回路のみが動作し、その他の回路部分
は動作を停止して、非常に電流の小さい状態（約１μＡ
）となる。一方、計時動作を行うときは、短期間ではあ
るが、各回路が動作状態となるため、電流は約１ｍＡ程
度流れる。従っ【、ホールト時と動作時の電流比は１０
００倍にも達するが、平均電流は約５μＡ程度である。

一般に電流を測定してデジタル値で読むには、１ｆＬ−
電圧変換回路で電圧値忙変換し、それをＡ−Ｄ変換する
のが普通である。従来の電流−電圧変換回路は、昭和５
４年５月２０日ＫＣＱ出版株式会社より発行された「実
用電子回路ハンドブック（２）」の第３０４頁に記載さ
れている如く、オペアンプな利用した回路が用いられる
。このオペアンプな用いて、時計用のマイクロコンビエ
ータに流れる電流を測定する場合には、第２図に示され
るような測定回路が用いられる。

第２図に於いて、一段目のオペアンプ（１）は−入力端
子に接続された被測定回路（２）、即ち、時計用マイク
ロコンビエータに流れる被測定電流な電圧に変換するも
のであり、ＩＫΩの帰還抵抗（３）を用いるととくより
、１μ人の電流を１ｍＶＯ域圧に変換し出力する。二段
目のオペアンプ（４）ハ、オペアンプ（１）の出力を増
幅するものであり、ＩＫΩの入力抵抗（５）とＩＯＫΩ
の帰還抵抗（６）により１０倍の利得な有し、被測定電
流が１ｍ人のとき１０ｖの電圧を出力する。即ち、通常
オペアンプのりニア領域は±１０ｖであるため、被測定
電流の最大値が１ｍ人のとき、最大電圧１０Ｖとなるよ
うに設計されている。三段目のオペアンプ（７）は、コ
ンデンサ（８）Ｋよってオペアンプ（４）の出力電圧を
積分するものであり、その利得は、被測定電流が１μＡ
のとき１ｖとなるようＫＩＫΩの入力抵抗（９）と１０
０にΩの帰還抵抗（ＩＩＫより１００倍に設計され、積
分用のコンデンサ（８）は、被測定電流の最大値１ｍＡ
が流れる周期が１秒間隔であることを考慮して時定数を
１０秒程度にするため、１００μＦが用いられる。この
ような測定回路を用いることにより、前述したような時
計用マイクロコンピュータに流れる平均電流が測定でき
るのであり、５μ人の平均電流ではオペアンプ（力の出
力は５ｖが得られる。

（ハ）　発明が解決しようとする問題点ところが、第２
図に示された測定回路では１μＡ以下から１ｍ人までの
電流を入力とし、特に。

１μＡ以下のレベルの小さい電流な取り扱うため、使用
するオペアンプＶＣ昌度ドリフトの小さい特性の良いも
のが要求されるので、価格の高いオペアンプを使用しな
ければならない。また、オフセット電圧を調整するため
、一段目のオペアンプ（１）に可変抵抗ａυが必要であ
り、その調整にも時間と手間がかかる欠点があった。

憾　問題点を解決するための手段 本発明は上述した点く鑑みて為されたものであり、電流
測定器の増幅回路の出力電圧が入力抵抗を介して一方の
入力端子に遮断可能に印加され、増幅回路の所定の入力
に出力電圧を加算印加するオペアンプと、オペアンプの
一方の入力端子と出力間に接続された補正電圧記憶用の
コンデンサとな設ゆることＫより、増幅回路の出力電圧
をオペアンプに印加し、補正動作な行った後、オペアン
プへの電圧印加を遮断しても、コンデンサにより補正動
作が持続されるものである。

（ホ）　作用 上述の手段によれば、被測定電流を電流測定器に印加し
ない状態で、増幅回路の出力電圧を補正回路のオペアン
プに印加すると、オペアンプの出力電圧が増幅回路の所
定人力に作用し、増幅回路の出力電圧を補正するが、こ
のときコンデンサに充電された電圧により、オペアンプ
の入力への電圧印加が遮断されても、オペアンプの出力
電圧が保持され、補正動作が接続される。

（へ）実施例 第１図は１本発明の実施例を示す回路図である。

電流測定器は、被測定回路ａｖｉｃ流れる被測定電流が
スイッチ（１３によって選択的に印加される電流−電圧
変換回路α４と、電流−電圧変換回路ａ４の出力電圧な
増幅する増幅回路ａ９とから構成される。電流−電圧変
換回路Ｑ４は、十入力端子が接地され、−入力端子が被
測定電流の入力として用いられたオペアンプ（ＩｅとＩ
ＫΩの帰還抵抗αＤから成り、１μＡの被測定電流で１
ｍＶの電圧を出力する。また、増幅回路（へ）は、十入
力端子が接地され、−入力端子ＫＩＫΩの入力抵抗（１
秒とＩＯＫΩの帰還抵抗（１１が接続されたオペアンプ
翰と、十入力端子が接地され一入力端子ＫＩＫΩの入力
抵抗ＣＤと１００にΩの帰還抵抗（２）と、積分用のコ
ンデンサ（ハ）が接続されたオペアンプ（至）とから構
成される。オペアンプ■はＩＫΩの入力抵抗−とＩＯＫ
Ωの帰還抵抗（ＩＩＫより、電流−電圧変換回路Ｉの出
力を１０倍に増幅して出力する。即ち、被測定電流が１
μ人のときには電流−電圧変換回路Ｉの出力は１ｍＡと
なり、オペアンプ■の出力は１０ｍＡとなる。

また、通常のオペアンプはリニア領域が±ＩＯＶである
から、被測定電流の測定範囲は１ｍＡ以下の微小電流で
ある。一方、オペアンプ（財）は、ＩＫΩの入力抵抗Ｃ
！ηと１００にΩの帰還抵抗■によって、オペアンプ■
の出力電圧を１００倍に増幅するものであるが、帰還抵
抗器と並列接続されたコンデンサのＫより、積分動作を
行う。即ち、オペアンプ■の出力電圧の平均値を１０−
０倍に増幅した電圧がオペアンプ（至）から出力される
。例えば、被測定回路（Ｌａが、時計用マイクロコンビ
エータのように通常は１μＡ程度の電光が流れ、１秒毎
に１ｍＡ程度の電流がパルス状に流れるものに於いては
、時定数が１００秒程になるよ５にコンデンサのの値は
１００μＦＫ設定する。増幅回路（１５１の出力、即ち
、オペアンプ（財）の出力は、図示しないＡ−Ｄ変換回
路等に印加され、測定された電流値がデジタル表示装置
等に表示される。

また、補正回路（ハ）は、十入力端子が接地されたオペ
アンプ弼と、−入力端子に接続されたＩＫΩの入力抵抗
−と、−入力端子と出力の間に接続されたコンデンサ（
ハ）とから構成され、増幅回路（ハ）の出力電圧がスイ
ッチ翰を介して入力抵抗＠に印加される。また、オペア
ンプ翰の出力は、ＩＯＫΩの入力抵抗■を介して増幅回
路ａ９のオペアンプ翰の一入力端子に印加される。即ち
、オペアンプ■は、オペアンプ（至）の出力電圧に対し
ては利得が１となり、絶対値が等しく極性が異なる電圧
な出力する。また、コンデンサ（至）は、スイッチ翰の
閉成により入力抵抗＠に増幅回路ａ＄の出力電圧が印加
されることによって、オペアンプ翰の出力が増幅回路（
１５１の出力電圧を補正した状ｋＩＡＶＣ於けるオペア
ンプ（２）の出力と一入力端子の間の電位差、即ち、補
正電圧が充電されるものであり、コンデンサ（至）はス
イッチ翰が開成された後もその電位差を保持し、オペア
ンプ四の出力電圧を同じ状１ｇＩＶｃ保持するものであ
る。

次に動作な説明する。先ず、スイッチ０３により被測定
回路αａを電流−電圧変換回路ａ４から切断しておく。

この状態では、オペアンプαｅの入力がゼロであるから
、増幅回路ａ四の出力は接地電位となるはずであるが、
各々のオペアンプ（１６１（２１（ハ）のオフセット電
圧の影響や温度ドリフト等によって、増幅回路ａ鴎の出
力電圧は、十電圧側あるいは一電圧側に片寄った電圧と
なる。例えば、出力電圧が十電圧四に片寄った場合、ス
イッチ（至）が閉成されると、オペアンプ（ハ）の−入
力端子には入力抵抗−な介して十電圧が印加されるため
、オペアンプ（５）の出力電圧は一電圧となり、人力抵
抗（７）を介してオペアンプ■の一入力端子に印加され
る。するとオペアンプ四の出力はオペアンプ（４）の絶
対値と等しい電圧分だけ十電圧側に上昇し、更Ｋ、その
電圧変化はオペアンプ（２）Ｋよって１００倍に増幅さ
れ、オペアンプ（財）の出力は一電圧方向に低下する。

そして、オペアンプ（至）の出力が接地電位になったと
き補正動作が平衡し、そのときのオペアンプ（ハ）の出
力電圧と一入力端子の電位差がコンデンサ弼に充電され
保持される。この状態でスイッチ（至）を閉成しても、
コンデンサ（至）の両端の電圧によりオペアンプ翰の一
入力端子の電位が印加されるため、オペアンプ（ト）の
出力電圧は平衡状態のときと変わらない。従って、増幅
回路（１９の出力電圧がオペアンプ＠忙印加されてない
状態でもオペアンプ（ハ）の出力電圧によって増幅回路
α９の補正が持続される。

この状態でスイッチ（ｌｌ−切換えて被測定回路ａａｆ
：電流−電圧変換回路Ｑ４）Ｋ印加することＫよりオフ
セット電圧や温度ドリフト等に影響されない測定が行え
る。また、スイッチ（ハ）の閉成による補正回路（ハ）
の補正動作は、測定の直前に２秒から５秒程度行い、測
定は５秒〜１０程度度行う。

（ト）　　発明の効果 上述の如く本発明によれば、オペアンプを用いて微小電
流を測定する際Ｋ、オフセット電圧や温度ドリフト等の
やっかいな調整がなくなり、・短時間で極めて藺単に調
整が行えるものである。また、それほど高価なオペアン
プを使用しなくとも、正確な電流測定が行えるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す回路図、第２図は従来例
を示す回路図である。 主な図番の説明 鰺・・・被測定回路、　ａ３・・・スイッチ、　Ｉ・・
・電流−電圧変換回路、　（１５・・・増幅回路、　（
ハ）・・・補正回路、　翰・・・スイッチ。 出願人　三洋電機株式会社　外１名 代理人　弁理士　　佐　野　静　夫 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、微小な被測定電流を入力しその電流値の大きさに応
   じた電圧を出力する電流−電圧変換回路と、該電流−電
   圧変換回路の出力電圧を増幅する増幅回路から成る電流
   測定器のオフセット電圧及び温度ドリフト等を補正する
   補正回路に於いて、前記増幅回路の出力電圧が入力抵抗
   を介して一方の入力端子に遮断可能に印加され、前記増
   幅回路の所定の入力に出力電圧を加算印加するオペアン
   プと、該オペアンプの一方の入力端子と出力間に接続さ
   れた補正電圧記憶用のコンデンサとを設け、前記被測定
   電流を電流−電圧変換回路に印加しない状態で、前記増
   幅回路の出力電圧を前記オペアンプの一方の入力端子に
   印加したときの前記オペアンプの出力電圧が、前記増幅
   回路の出力電圧が遮断された後も、前記コンデンサに充
   電された電圧で保持されることを特徴とする電流測定器
   の補正回路。