JPS6114578A - 容量計 - Google Patents
容量計Info
- Publication number
- JPS6114578A JPS6114578A JP13629684A JP13629684A JPS6114578A JP S6114578 A JPS6114578 A JP S6114578A JP 13629684 A JP13629684 A JP 13629684A JP 13629684 A JP13629684 A JP 13629684A JP S6114578 A JPS6114578 A JP S6114578A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- capacitance
- capacity
- operational amplifier
- unknown
- amplifier
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
- G01R27/26—Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
- G01R27/2605—Measuring capacitance
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はつンデンサ等の未知容量を持った被測定物の容
量を測定する装置で、特に接続ケーブル等の浮遊容量の
影響を受けずに正確な微小容量の測定を可能としたこと
を特徴とする。
量を測定する装置で、特に接続ケーブル等の浮遊容量の
影響を受けずに正確な微小容量の測定を可能としたこと
を特徴とする。
従来の一般的なブリッジによる容量測定では未知容量に
加え、その接続に用いたケーブルの浮遊容量が重畳して
測定されてしまい、正確な容量を測定するには浮遊容量
を差し引くための演算、或は操作が必要であった。しか
も対象とする被測定物の容量がｌ０ＦＦ程度になると、
ケーブルの移動、折れ曲がり等による浮遊容量の変化が
無視できず、このため安定した測定には、ケーブルの固
定等煩雑な手順と細心な注意を要した。
加え、その接続に用いたケーブルの浮遊容量が重畳して
測定されてしまい、正確な容量を測定するには浮遊容量
を差し引くための演算、或は操作が必要であった。しか
も対象とする被測定物の容量がｌ０ＦＦ程度になると、
ケーブルの移動、折れ曲がり等による浮遊容量の変化が
無視できず、このため安定した測定には、ケーブルの固
定等煩雑な手順と細心な注意を要した。
又、原理的に浮遊容量の影響を受けない容量計として変
成塁ブリッジによるものが知られているが、これは作成
が容易でなく、特殊用途にしか用いられていない。
成塁ブリッジによるものが知られているが、これは作成
が容易でなく、特殊用途にしか用いられていない。
本発明は、上記のような点に鑑み、通常チャージアンプ
と呼ばれる演算増幅器と、交流信号発生器を組合せ、シ
ールド線を活用することによって浮遊容量の影響を受け
ない容量計を簡便に実現するものである。
と呼ばれる演算増幅器と、交流信号発生器を組合せ、シ
ールド線を活用することによって浮遊容量の影響を受け
ない容量計を簡便に実現するものである。
即ち本容量計は、交流信号発生器を入力源とし、既知容
量のコンデンサ（標準容量）と抵抗の並列回路を演算増
幅器回路の帰還回路とし、その後段に指示計を接続し、
未知容量（被測定物）を交流信号発生器と演算増幅器の
間に接続する構成とすることによって、未知容量に誘導
されるのと等しい量の電荷を演算増幅器の帰還回路の上
記コンデンサに誘導させ、未知容量に比例する出力電圧
振巾を直流電圧に変換し、指示計に加えることによって
容量値を直読できるようにしたものであり、未知容量の
接続線による浮遊容量の影響をシールド線を用い可及的
に消去するようにして、微小容量の測定を適正に行なう
ようにしたものである。
量のコンデンサ（標準容量）と抵抗の並列回路を演算増
幅器回路の帰還回路とし、その後段に指示計を接続し、
未知容量（被測定物）を交流信号発生器と演算増幅器の
間に接続する構成とすることによって、未知容量に誘導
されるのと等しい量の電荷を演算増幅器の帰還回路の上
記コンデンサに誘導させ、未知容量に比例する出力電圧
振巾を直流電圧に変換し、指示計に加えることによって
容量値を直読できるようにしたものであり、未知容量の
接続線による浮遊容量の影響をシールド線を用い可及的
に消去するようにして、微小容量の測定を適正に行なう
ようにしたものである。
第１図は本容量計の構成を示す一実施例である。
Ｃｘは未知容量（被測定物）であり、該未知容量Ｃｘの
周囲に接続ケーブル等により生じる浮遊容量をＣｓ １
．Ｃｓ２．Ｃｓ３ テ表す。
周囲に接続ケーブル等により生じる浮遊容量をＣｓ １
．Ｃｓ２．Ｃｓ３ テ表す。
Ｃｆは容量既知のコンデンサでＲｆは回路の安定性を保
つための抵抗である。
つための抵抗である。
図示のように演算増幅器ＯＦに既知容量のコンデンサＣ
ｆ（標準容量）と抵抗Ｒｆの並列回路を帰還回路として
接続すると共に、演算増幅器ＯＰの入力側に交流信号発
生器Ｏ８を接続し、同出力側にバンドパスフィルタＢＰ
Ｆ、整流平滑回路りを介して容量指示計Ｍを接続し、交
流信号発生器Ｏ８と演算増幅器ＯＦとの間に被測定物た
る未知容量Ｃｘを接続し、該未知容量Ｃｘの接続線をシ
ールド線Ｓとする。実施例では未知容量Ｃｘと交流信号
発生器Ｏ８間及び未知容量Ｃｘと演算増幅器ＯＦとの間
の接続ケーブルをシールド線とする。
ｆ（標準容量）と抵抗Ｒｆの並列回路を帰還回路として
接続すると共に、演算増幅器ＯＰの入力側に交流信号発
生器Ｏ８を接続し、同出力側にバンドパスフィルタＢＰ
Ｆ、整流平滑回路りを介して容量指示計Ｍを接続し、交
流信号発生器Ｏ８と演算増幅器ＯＦとの間に被測定物た
る未知容量Ｃｘを接続し、該未知容量Ｃｘの接続線をシ
ールド線Ｓとする。実施例では未知容量Ｃｘと交流信号
発生器Ｏ８間及び未知容量Ｃｘと演算増幅器ＯＦとの間
の接続ケーブルをシールド線とする。
而して交流信号発生器Ｏ５の周波数をＦｏとすると、Ｆ
ｏは１ ／ ２ ｗ Ｒｆ Ｃｆと演算増幅器ＯＰのカ
ットオフ周波数の中間に設定することが必要である。而
して、交流信号発生器Ｏ８の電圧なＶｉとすると、出力
電圧Ｖｏは、 Ｃｆ となり浮遊容量Ｃｓｌ、Ｃｓ２の影響を受けない。
ｏは１ ／ ２ ｗ Ｒｆ Ｃｆと演算増幅器ＯＰのカ
ットオフ周波数の中間に設定することが必要である。而
して、交流信号発生器Ｏ８の電圧なＶｉとすると、出力
電圧Ｖｏは、 Ｃｆ となり浮遊容量Ｃｓｌ、Ｃｓ２の影響を受けない。
これは演算増幅器ＯＰの二つの入力端子間にほとんど電
位差がなく、浮遊容量Ｃｓ２が充電されないことによる
。Ｃｓ３のような浮遊容量は接続ケーブルの結合容量と
考えられるが、これは演算増幅器ＯＰとＣｘを接続する
ケーブルにシールド線を用い、そのシールドをアースに
接続することによって零とすることができる。この際シ
ールド線るが出力には影響しない。従って上記により出
力電圧■０は、 Ｃｆ となり、コンデンサＣｆの容量、交流信号発生器Ｏ８の
電圧Ｖｉは既知であるから、出力電圧ｖＯより未知容量
Ｃｘが求められる。後段のパントノくスフィルタＢＰＦ
はノイズの影響を取り除くためのものであり、整流平滑
回路りの出力を指示計Ｍで読みとればよい。
位差がなく、浮遊容量Ｃｓ２が充電されないことによる
。Ｃｓ３のような浮遊容量は接続ケーブルの結合容量と
考えられるが、これは演算増幅器ＯＰとＣｘを接続する
ケーブルにシールド線を用い、そのシールドをアースに
接続することによって零とすることができる。この際シ
ールド線るが出力には影響しない。従って上記により出
力電圧■０は、 Ｃｆ となり、コンデンサＣｆの容量、交流信号発生器Ｏ８の
電圧Ｖｉは既知であるから、出力電圧ｖＯより未知容量
Ｃｘが求められる。後段のパントノくスフィルタＢＰＦ
はノイズの影響を取り除くためのものであり、整流平滑
回路りの出力を指示計Ｍで読みとればよい。
動作実験では、ｆｏ＝ｌＫＨｚ、Ｃｆ＝２９６ｐＦ、Ｒ
ｆ＝３００ＭΩとし演算増幅器ＯＦにＲＣＡ社ＣＡ３１
４０を用い、中心周波数ＩＫＨｚ。
ｆ＝３００ＭΩとし演算増幅器ＯＦにＲＣＡ社ＣＡ３１
４０を用い、中心周波数ＩＫＨｚ。
バフ ト巾１００ ＨＺのバンドパスフィルタＢＰＦを
接続した。ガードリング付の平行平板コンデサを未知容
量Ｃｘとして実験したところ、第２図に示すよう０．０
３ｐＦまで理論値（実線）と実験値（点線）が一致する
という結果を得た。
接続した。ガードリング付の平行平板コンデサを未知容
量Ｃｘとして実験したところ、第２図に示すよう０．０
３ｐＦまで理論値（実線）と実験値（点線）が一致する
という結果を得た。
又測定に際して用いたシールド線Ｓの容量は最大で約１
０００ｐＦであったが、その長さ、位置、変形は測定結
果に影響を与えなかった。
０００ｐＦであったが、その長さ、位置、変形は測定結
果に影響を与えなかった。
本容量計は簡単な回路構成で、未知容量の接続ケーブル
等の浮遊容量の影響を受けずに正確な微小容量の測定を
可能とし、その応用としては、コンデンサ（特に小容量
のもの）の容量測定器、容量測定を利用した各種センサ
などに最適である。
等の浮遊容量の影響を受けずに正確な微小容量の測定を
可能とし、その応用としては、コンデンサ（特に小容量
のもの）の容量測定器、容量測定を利用した各種センサ
などに最適である。
第３図は第２実施例を示し、第１図で説明した既知容量
のコンデンサＣｆと並列に既知インダクタンスＬｆ（標
準インダクタンス）を接続し、スイッチＳＷにて既知イ
ンダクタンスＬｆ又は既知コンデンサＣｆの何れかに切
換えできるようにし、未知インダクタンス（図示せず）
を被測定物として測定できるようにした場合を示す。イ
ンダクタンス測定に際してはスイッチＳＷをインダクタ
ンスＬｆに切換え、第１図の未知容量Ｃｘに換えて未知
インダクタンスを接続する。
のコンデンサＣｆと並列に既知インダクタンスＬｆ（標
準インダクタンス）を接続し、スイッチＳＷにて既知イ
ンダクタンスＬｆ又は既知コンデンサＣｆの何れかに切
換えできるようにし、未知インダクタンス（図示せず）
を被測定物として測定できるようにした場合を示す。イ
ンダクタンス測定に際してはスイッチＳＷをインダクタ
ンスＬｆに切換え、第１図の未知容量Ｃｘに換えて未知
インダクタンスを接続する。
第１図は本発明の第１実施例たる容量計の回路図、第２
図は実験値を示すグラフ、第３図は第２実施例たる容量
計の回路図である。 Ｃｘ・・・被測定物たる未知容量、Ｃｆ・・・標準容量
（既知容量）たるコンデンサ、Ｃｓｌ、Ｃｓ２．Ｃｓ３
・・・浮遊容量、Ｏ８・・・交流信号発生器、Ｒｆ・・
・抵抗、ＯＦ・・・演算増幅器、Ｓ・・・シールド線。
図は実験値を示すグラフ、第３図は第２実施例たる容量
計の回路図である。 Ｃｘ・・・被測定物たる未知容量、Ｃｆ・・・標準容量
（既知容量）たるコンデンサ、Ｃｓｌ、Ｃｓ２．Ｃｓ３
・・・浮遊容量、Ｏ８・・・交流信号発生器、Ｒｆ・・
・抵抗、ＯＦ・・・演算増幅器、Ｓ・・・シールド線。
Claims (1)
- 演算増幅器に既知容量のコンデンサと抵抗の並列回路を
帰還回路として接続すると共に、演算増幅器の入力側に
交流信号発生器を接続し、同出力側に容量指示計を接続
し、交流信号発生器と演算増幅器との間に未知容量を接
続し、該未知容量の接続線をシールド線としたことを特
徴とする容量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13629684A JPS6114578A (ja) | 1984-06-30 | 1984-06-30 | 容量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13629684A JPS6114578A (ja) | 1984-06-30 | 1984-06-30 | 容量計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6114578A true JPS6114578A (ja) | 1986-01-22 |
Family
ID=15171858
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13629684A Pending JPS6114578A (ja) | 1984-06-30 | 1984-06-30 | 容量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6114578A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1989003052A1 (en) * | 1987-10-02 | 1989-04-06 | Detection Systems Pty. Ltd. | Capacitive material presence detecting apparatus |
| US6348809B1 (en) | 1998-08-11 | 2002-02-19 | Sumitomo Metal Industries Limited | Microscopic capacitance measurement system and probing system |
| JP2003156551A (ja) * | 2001-09-06 | 2003-05-30 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 容量計の校正方法、校正用標準容量ボックス、静電容量の測定方法、容量測定用ボックス及び容量計 |
| US6906548B1 (en) | 2000-11-02 | 2005-06-14 | Tokyo Electron Limited | Capacitance measurement method of micro structures of integrated circuits |
| JP2007121125A (ja) * | 2005-10-28 | 2007-05-17 | Hioki Ee Corp | 電流検出装置および静電容量測定装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5498696A (en) * | 1977-10-14 | 1979-08-03 | Vaisala Oy | Method of measuring low capacity |
-
1984
- 1984-06-30 JP JP13629684A patent/JPS6114578A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5498696A (en) * | 1977-10-14 | 1979-08-03 | Vaisala Oy | Method of measuring low capacity |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1989003052A1 (en) * | 1987-10-02 | 1989-04-06 | Detection Systems Pty. Ltd. | Capacitive material presence detecting apparatus |
| GB2229539A (en) * | 1987-10-02 | 1990-09-26 | Detection Systems Pty Ltd | Capacitive material presence detecting apparatus |
| GB2229539B (en) * | 1987-10-02 | 1992-05-13 | Detection Systems Pty Ltd | Capacitive material presence detecting apparatus |
| US6348809B1 (en) | 1998-08-11 | 2002-02-19 | Sumitomo Metal Industries Limited | Microscopic capacitance measurement system and probing system |
| US6906548B1 (en) | 2000-11-02 | 2005-06-14 | Tokyo Electron Limited | Capacitance measurement method of micro structures of integrated circuits |
| US7176706B2 (en) | 2000-11-02 | 2007-02-13 | Tokyo Electron Limited | Capacitance measurement method of micro structures of integrated circuits |
| JP2003156551A (ja) * | 2001-09-06 | 2003-05-30 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 容量計の校正方法、校正用標準容量ボックス、静電容量の測定方法、容量測定用ボックス及び容量計 |
| JP2007121125A (ja) * | 2005-10-28 | 2007-05-17 | Hioki Ee Corp | 電流検出装置および静電容量測定装置 |
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