JPS63294254A - 定電荷発生装置 - 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】 〔概要〕 コンデンサ群に所定間隔で充電し、充放電に寄与するコ
ンデンサの数を制御してコンデンサの放電電荷を−・定
に保つ様に制御することにより定電筒を簡単に発生でき
る装置。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、圧電トランスジユーザ等の様に出力容量が小
さい素子の出力増幅器の校正用の電荷発生器に関し、一
定の電荷を供給する定電前発生装置に関するものである
。

〔従来技術〕

加速度センサ等に使用される圧電トランスジユーザは、
その出力容量が数百ＰＦから１万ＰＦ程度の非常に小さ
い容量を持っており、ごうしたセンサを使用する際には
、通常電荷増幅器を用い、センサに接続されるケーブル
他の浮遊容量により出力が分割されても、影響の無い様
に構成されている。

またその、電荷増幅器としては、米国ＥＮＤＥＶＣｏ社
製電荷増幅器が従来知られているが、これらの利得精度
は±１％程度であり、より精度の高い測定をする場合に
は、その利得を常時校正する必要がある。

通常、電圧、電流増幅器における校正方法としては、定
電圧源、定電流源等を用意し、その定電圧源、又は定電
流源を使用して電圧増幅器または電流増幅器で規定の入
力信号に対して増幅さセ、その出力値か、理論出力値と
どの程度相違するかを測定し、その差によって、電圧増
幅器或いは電流増幅器の半固定抵抗等の可変素子の値を
変化させ校正している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、従来、電荷増幅器に対しては定電荷発生
源が無く、電荷増幅器に対する校正として、定電荷発生
源による校正は校正が用意であるにも係わらず採用する
ことができなかった。

本発明の目的は、こうした従来の要望に泥め、安価で、
コンパクトな定電流発生源置を提供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明においては、一定の電流を一定の時間コンデンサ
に充電後、充電した電荷を全て放電すれば、放電される
電荷量は予め定めた量だけ発生できる点に着目したもの
である。

第１図は、本発明の原理図である。

図中１は定電流発生源、２はこの定電流発生源１の発生
ずる電流を充電し、充電した電荷を放電することで電荷
供給を行う？！数のコンデンサ２０〜２ｎにより構成さ
れたコンデン勺群、３は定電流発生源１に対して複数の
一１ンデンザ２０〜２ｎの各々を並列接続する複数のス
イッチ手段、４は複数のコンデンサ２０〜２ｎに対して
定電流源１が発生ずる電流を所定の時間間隔で供給する
第２のスイッチ手段、５はコンデンサ群２の充電電荷量
をスイッチの断接を制御して定量以下に保持する制御手
段である。

〔作用〕

スイッチ３の各々３０〜３ｎば充電時には、開−Ｊ　″
′ いた状態にある。

定電流源１は、一定の電流Ｉを供給している。

第２スイツチ４はその電流Ｉを時間Ｔの間出力する。

即ち、第２スイツチ４から発生される電荷ＩＱはＱ＝　
Ｉ　ＸＴにて決まり、この電荷か最初コンデンサ２０に
充電される。

コンデンサ２０に充電が進むと、その出力電圧■○ＵＴ
は所定の電圧を越える様になる。制御手段Ｓは、この時
点で、スイッチ３０を接続してコンデンサ２１をコンデ
ンサ２０に並列接続する。

これにより、出力電圧ｖ　ｏ　ｕ　’ｒは一旦ＶＯＵＴ
＝Ｑ／ＣＯ＋ＣＩの式で定まる値に低下する。以下これ
を繰返し順次スイッチ３１〜３ｎ−１が作動し、コンデ
ンサ２０〜２ｎに充電が完了する。

第２スイツチ４が電流の供給を止めた後、被試験体であ
る、電荷増幅器の電荷入力端子に、出力端ＯＵ　Ｔを接
続する。これにより次にコンデンサ群２から出力端ＯＵ
Ｔに電荷が供給される。

各コンデンサから放電が開始されると、その出力端ＯＵ
Ｔには、コンデン・す２０〜２ｎの合成容量×総電荷量
Ｑの電圧がイバ給される。

即ち各コンデンサ２０〜２ｎの容量を各々ＣＯ〜Ｃｎと
すると、合成容量ＣＧばＣＧ　＝　ＣＯ＋Ｃ１→−Ｃ２
→−・・・十Ｃｎであり。出力端ＯＵＴの電圧ＶＯＵＴ
は■○ＵＴ＝Ｑ／ＣＧである。

このコンデンサ２０〜２ｎの充電電荷が全て放電された
時点で、予め定めた定電前を発生できる。

又再度第２スイツチ４を作動すると」二記と同様に動作
を繰り返すことにより、常時一定の電荷が供給できるこ
ととなる。

〔実施例〕

第２図は本発明の第１実施例の回路図である。

図中、第１図と同じ番号または記号は同一物を示す。

また、４１はプログラマプルワンショノトパルス発生器
であり、外部から設定された時間だけオン状態となる信
号を発生ずる。

４２はスイッチであり、プログラマブルワンショソ１−
パルス発生器４１の出力信号がオン状態の期間定電流源
の出力をコンデンサ群２に供給するもの。

５０は基準電圧ＶＭＡＸを発生ずる発生回路、５１は出
力電圧ＶＯＵＴと基準電圧ＶＭＡＸとを比較する電圧コ
ンパレータ、５２ばスイッチドライブ／デコーダであり
、電圧コンパレータ５１の出力信号の状態に応じてスイ
ッチ３０〜３ｎ−１を選択的にオンオフするものである
。

以下、動作を説明する。

校正を行う操作者は、本定電荷発生装置に設けられた図
示されない設定スイッチ、ダイヤル或いはボリューム等
の入力機械を使用して、木定電荷発生装置で発生ずべき
電荷量を設定する。

その設定値は、図示されないマイクロコンピュータ等の
制御卸回路によって、プログラマブルワンショソトパル
ス発生器４１に、スイッチ４２をオン状態とする期間と
して設定される。

即ち、マイクロコンピュータは、定電流源１の発生する
電流値■が、装置設計時点で判明しているので、設定さ
れた総電荷量をその電流値■にて割り算することにより
設定すべき時間データを算出する。

或いはプログラマブルワンショソｌ−パルス発生器４１
に設定すべき値が発生ずべき総電荷量に対応して複数種
類格納されたテーブルメモリを使用し、設定された総電
荷量の値をアドレスとしてテーブルメモリを索引するこ
とにより設定すべき時間データを算出する。

こうして得られた設定値がプログラマブルワンショノト
パルス発生器４１に設定される。

しかる後、操作者は図示されない起動スイッチを操作す
る。これにより、プログラマブルワンショソトパルス発
生器４１が起動される。

プログラマブルワンショソトパルス発生器（以下パルス
発生器と称する）４１は、スイッチ４２を設定された期
間１゛だ＆Ｊオン状態とする。

一方、上記した起動信号は、スイッチトライブ／デコー
ド５２にも供給される。

スイッチドライブ／デコード（以下デコーダと称する）
５２は、例えば、電圧コンパレータ（以下比較器と称す
る）５１の立ち」−かり回数を計数するカウンタと、カ
ウンタの計数値を示す計数出力をデコードする論理回路
群と、論理回路群の複数の出力信号線に各々設けられた
スイッチ３０〜３ｎのドライブ回路とより成る。

上記起動信号はデコーダ５２の」二記カウンタをリセッ
トし、その計数値を起算値、例えば値「０」にする。

上記デコーダの論理回路群はその値に対応するスイッチ
のドライブ回路に対する信号を論理「１」とするが、こ
の場合、ドライブ回路に対する全ての信号論理を「０」
とする。

これにより、定電流源１に対してコンデンサ２０だけが
接続された状態となる。

スイッチ４２の動作により、定電流源１から供給される
一定電流（電流値■）がスイッチ４２を介してコンデン
サ２０に供給される。

コンデンサ２０に電荷が供給されると、その出力電圧Ｖ
ＯＵＴが次第に上昇する。

出力電圧ＶＯＵＴは比較器５１に供給されており、また
電圧発生回路５０からはコンデンサ群２の各コンデンサ
の許容耐圧以下の所定の電圧ＶＭＡＸが比較器５１の仕
較電圧として供給されている。

コンデンサ２０の充電が進め、出力電圧ＶＯＵＴが電圧
ＶＭＡＸに達すると、比較器５１は出力信号を立ち」二
げる。

この立ち上がりは図示されない信号成形回路で微分され
、一定電圧でスライスされてパルス信号となり、上記し
たデコーダ５２のカウンタに供給される。

これにより、カウンタは値を「１」とする。

カウンタの値が「１」となると、論理回路群がスイッチ
３０を作動ずべく特定の信号線を論理「１」とする。こ
れにより、ドライブ回路が作動しスイッチ３０を作動さ
せる。

スイッチ３０がオン状態となると、コンデンサ２０とコ
ンデンサ２１とが定電流ｒｊ、１に対して並列接続され
ることとなる。

これにより、出力電圧ｖ　ｏ　ｕ　”Ｆは、それまでに
供給されている全電荷をＱとし、各コンデンサ２０〜２
ｎの容量をＣＯ〜Ｃｎすると、ＶＯＵＴ＝Ｑ÷（ＣＯ十
Ｃ１）となり、低下する。

これにより、比較器５１は信号を立ち下げる。

電流Ｉが引き続き定電流源１から供給されると低下した
出力電圧はまた徐々に上胃し、以下スイッチ３１〜３ｎ
−１が順番に動作して、コンデンサ群２に、スイッチ４
２の作動時間Ｔと定電流源１からの電流Ｉとにより定ま
る量の電荷が蓄積される。

一旦、蓄積が終了すると、即ち、時間Ｔ後、この装置の
出力ＯＵＴは校正対象の装置、例えは、電荷増幅器の入
力端に接続される。

これにより、電荷増幅器に対してコンデンサ群２は放電
を開始し、その入力端に対して電荷を供給する。

コンデンサ群２に充電された、はぼ全ての電荷が被校正
対象の電荷増幅器の入力端に供給されると本定電荷発生
装置に最初の段階で前記した様に設定された電荷量が供
給されることとなる。

尚、出力電圧ｖ　ｏ　ｕ　”「のほぼ０ポル１−の位置
にスライス電圧を持つ電圧比較器を別途用意し、全電荷
が供給完了した段階でその電圧比較器の出力信号、即し
、出力電圧がｉＪぼ０ボルトになり、はぼ全ての電荷が
被校正対象に供給されたことを示す信号を用いて、設定
された電荷が出力完了したことを表示する様にしても良
い。

また、上記したコンデンサ群の代わりに、耐圧の大きい
大容量のコンデンサを用いることも考えられるが、大容
量でコンパクトなコンデンサは、通常理想的な容量特性
を持つものが無く、精度の良い電荷発生は難しい。

〔発明の効果〕

以上説明した様に本発明によれば、個々のコンデンサは
容量の小さいものが使用できるので、精度が高い定電圧
発生装置が実現でき、且つ容量の小さいコンデンサは小
型であるので、コンパクトで安価な定電圧発生装置が実
現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図、第２図は本発明の実施例回路
図である。 図中、１は定電流源、２はコンデンサ群、３はスイッチ
群、２０〜２ｎはコンデンサ、３０〜３ｎ−１はスイッ
チ、４は第２スイツチ、５は制御手段である。 ン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）定電流発生源（１）と、 該定電流発生源の発生する電流を充電し、充電した電荷
   を放電することで電荷供給を行う複数のコンデンサによ
   り構成されたコンデンサ群（２）と、該定電流発生源に
   対して該複数のコンデンサの各々を並列接続する複数の
   スイッチ手段（３）と、該複数のコンデンサに対して該
   定電流源が発生する電流を所定の時間間隔で供給する第
   ２のスイッチ手段（４）と、 該各コンデンサの充電電荷量を該スイッチの断接を制御
   して一定量以下に保持する制御手段（５）とを備えるこ
   とを特徴とする定電荷発生装置。