JP2016090379A - 測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】測定対象素子と直列に接続される電流検出抵抗における発熱を抑制すると共に測定精度を向上させる。【解決手段】この測定装置は、第１のノードと第２のノードとの間に測定対象素子が接続される測定装置であって、第２のノードと第３のノードとの間に接続された第１の抵抗と、第１及び第３のノードの内の一方に接続された一端を有する第２の抵抗と、直列接続された測定対象素子、第１の抵抗、及び、第２の抵抗に電流を供給する第１の回路と、第２の抵抗の両端に発生する電圧を設定電圧と比較することにより、第１の回路が供給する電流の大きさを制御する制御電圧を生成する第２の回路と、測定対象素子の両端に発生する電圧を測定して第１の測定電圧データを出力すると共に、第１の抵抗の両端に発生する電圧を測定して第２の測定電圧データを出力する第３の回路とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、測定対象素子の抵抗値等の特性を測定するために、測定対象素子に電流を流して発生する電圧を測定する測定装置等に関する。

モーター等の電流駆動機器類を制御するための電流駆動デバイスにおいて、電流を出力する素子の特性（例えば、オン抵抗値）を測定するためには、測定対象素子に大電流を流して発生する電圧を測定する必要がある。その際に、測定対象素子と直列に電流検出抵抗を接続し、電流検出抵抗の両端に発生する帰還電圧を帰還制御用のオペアンプに入力して、帰還電圧を設定電圧と比較することにより、一定電流を維持することが行われている。

しかしながら、大電流によって電流検出抵抗が発熱して抵抗値が変化すると、帰還制御用のオペアンプに入力される帰還電圧が変動するので、一定電流を維持することが困難となり、測定精度が悪化するという問題があった。一方、発熱を小さくするために電流検出抵抗の抵抗値を小さくすると、帰還制御用のオペアンプの増幅率を高くする必要があり、設定電圧に対する帰還電圧の誤差が大きくなって、測定精度が悪化するという問題があった。

関連する技術として、特許文献１には、高精度部品を必要とせず、装置製造後でも調整が容易な小形かつ低価格の電圧電流特性測定回路が開示されている。特許文献１の図１に示されている電圧電流特性測定回路１ａにおいて、スイッチ１１、１３、１５をオン、スイッチ１２、１４をオフとして、Ｄ／Ａ変換器１０１の出力端子９１の電圧値と、ＤＵＴ（被試験デバイス）電圧とＤＵＴ電流の検出値との内のどちらか一方をスイッチ１１０により選択した出力端子９２の電圧値とが、キャパシター２１及び２２にそれぞれ電荷量として蓄積される。

次に、スイッチ１１、１３、１５をオフ、スイッチ１２、１４をオンとして、それらの電荷量の差分が算出された後に、差動アンプ１０４のマイナス端子に電圧値として帰還される。差動アンプのプラス端子を接地することで、仮想ショートにより、マイナス端子の電位がゼロになるように回路が動作して、出力電圧及び出力電流を精度良く制御することができる。

特開２００４−２４５６５１号公報（段落００１４、要約書、図１）

しかしながら、特許文献１の図１において、電流検出手段１０９の抵抗Ｒ１０５にＤＵＴ電流が流れる際に抵抗Ｒ１０５における発熱が大きいと、抵抗Ｒ１０５の抵抗値が変化するので、一定のＤＵＴ電流を維持することが困難となり、測定精度が悪化する。一方、発熱を小さくするために抵抗Ｒ１０５の抵抗値を小さくすると、差動アンプ１０８の増幅率を高くする必要があり、帰還電圧の誤差が大きくなって、測定精度が悪化する。

そこで、上記の点に鑑み、本発明の第１の目的は、測定対象素子の抵抗値等の特性を測定するために、測定対象素子に電流を流して発生する電圧を測定する測定装置等において、測定対象素子と直列に接続される電流検出抵抗における発熱を抑制すると共に測定精度を向上させることである。また、本発明の第２の目的は、電流測定値に基づいて、測定対象素子に流れる電流の大きさを補正できるようにすることである。

以上の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の１つの観点に係る測定装置は、第１のノードと第２のノードとの間に測定対象素子が接続される測定装置であって、第２のノードと第３のノードとの間に接続された第１の抵抗と、第１及び第３のノードの内の一方に接続された一端を有する第２の抵抗と、直列接続された測定対象素子、第１の抵抗、及び、第２の抵抗に電流を供給する第１の回路と、第２の抵抗の両端に発生する電圧を設定電圧と比較することにより、第１の回路が供給する電流の大きさを制御する制御電圧を生成する第２の回路と、測定対象素子の両端に発生する電圧を測定して第１の測定電圧データを出力すると共に、第１の抵抗の両端に発生する電圧を測定して第２の測定電圧データを出力する第３の回路とを備える。

本発明の１つの観点によれば、測定対象素子と第１の抵抗（電流検出抵抗）と第２の抵抗（電流設定抵抗）とを直列接続することにより、電流検出抵抗の抵抗値を小さくしても電流設定抵抗によって十分な帰還電圧を得ると共に、電流検出抵抗の両端に発生する電圧に基づいて、測定対象素子に流れる電流を実際に測定することができる。従って、電流検出抵抗として、極めて小さな抵抗値を有する抵抗を用いることにより、電流検出抵抗における発熱を抑制すると共に測定精度を向上させることが可能となる。さらに、電流設定抵抗を可変抵抗とすれば、様々な測定対象素子に対する電流設定の自由度が拡大する。

ここで、測定装置が、測定装置の測定動作を制御する第４の回路をさらに備えても良い。これにより、測定動作のプログラマブルな制御が可能となる。また、第４の回路が、第３の回路から出力される第１及び第２の測定電圧データに基づいて、測定対象素子の抵抗値を算出するようにしても良い。これにより、測定装置が、抵抗値の測定結果を直接的に出力又は表示することができる。

さらに、第１の回路が、第４の回路から供給される駆動電圧データに従って駆動電圧を発生して出力端子から出力する駆動電圧発生回路と、駆動電圧発生回路の出力端子と第１及び第３のノードの内の他方との間に接続され、第２の回路によって生成される制御電圧に従って、直列接続された測定対象素子、第１の抵抗、及び、第２の抵抗に電流を供給するトランジスターとを含むようにしても良い。これにより、第４の回路が、駆動電圧発生回路の駆動電圧発生動作及びトランジスターの電流供給動作を制御することができる。

その場合に、測定装置が、駆動電圧発生回路の出力端子と第１及び第３のノードの内の一方との間に接続された第３の抵抗（電流補正抵抗）をさらに備えても良い。これにより、電流測定値に基づいて、駆動電圧発生回路が発生する駆動電圧をソフトウェアに従って変更することにより、測定対象素子に流れる電流の大きさを補正することができる。さらに、電流補正抵抗を可変抵抗とすれば、広範な温度範囲に対する電流補正の自由度が拡大する。

以上において、第２の回路が、設定電圧を発生する定電圧発生回路と、定電圧発生回路の一端に接続された非反転入力端子、第１及び第３のノードの内の一方に接続された反転入力端子、及び、制御電圧を出力する出力端子を有するオペアンプとを含むようにしても良い。その場合には、比較的簡単な回路によって第２の回路を構成することができる。

あるいは、第２の回路が、第４の回路から供給される設定電圧データに従って設定電圧を発生する設定電圧発生回路と、設定電圧発生回路の出力端子に接続された非反転入力端子、第１及び第３のノードの内の一方に接続された反転入力端子、及び、制御電圧を出力する出力端子を有するオペアンプとを含むようにしても良い。その場合には、測定対象素子に流れる電流の大きさをプログラマブルに設定し、さらに、電流測定値に基づいて補正することができる。

本発明の第１の実施形態に係る測定装置の構成例を示す図。 本発明の第２の実施形態に係る測定装置の構成例を示す図。 本発明の第３の実施形態に係る測定装置の構成例を示す図。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る測定装置の構成例を示す図である。図１に示すように、この測定装置は、駆動回路１０と、電流設定回路２０と、測定回路３０と、電流検出抵抗Ｒ１と、電流設定抵抗Ｒ２とを含んでおり、さらに、電流補正抵抗Ｒ３と、制御回路４０とを含んでも良い。

また、測定装置は、トランジスター又は抵抗器等の測定対象素子を含む測定対象回路が接続される第１のノードＮ１及び第２のノードＮ２を有している。図１には、第１のノードＮ１と第２のノードＮ２との間に接続された測定対象素子Ｒ０が示されている。電流検出抵抗Ｒ１は、第２のノードＮ２と第３のノードＮ３との間に接続され、電流設定抵抗Ｒ２は、第３のノードＮ３に接続された一端を有している。例えば、電流設定抵抗Ｒ２は、第３のノードＮ３と基準電位との間に接続されても良い。図１においては、低電位側の電源電位（接地電位）が基準電位となっている。

駆動回路１０は、直列接続された測定対象素子Ｒ０、電流検出抵抗Ｒ１、及び、電流設定抵抗Ｒ２に電流を供給する。ここで、電流設定抵抗Ｒ２の抵抗値は、電流検出抵抗Ｒ１の抵抗値よりも十分大きいことが望ましい。例えば、電流設定抵抗Ｒ２の抵抗値を、電流検出抵抗Ｒ１の抵抗値の１０倍以上としても良い。

電流設定回路２０は、電流設定抵抗Ｒ２の両端に発生する電圧（帰還電圧）Ｖ２を設定電圧Ｖｒと比較することにより、駆動回路１０が供給する電流の大きさを制御する制御電圧Ｖｃを生成する。このフィードバック制御によって、測定対象素子Ｒ０に供給される電流の大きさを一定に維持することができる。

測定回路３０は、測定対象素子Ｒ０の両端に発生する電圧を測定して第１の測定電圧データＤ１を出力すると共に、電流検出抵抗Ｒ１の両端に発生する電圧を測定して第２の測定電圧データＤ２を出力する。電流検出抵抗Ｒ１の抵抗値は既知であるので、第２の測定電圧データＤ２と電流検出抵抗Ｒ１の抵抗値とに基づいて、直列接続された測定対象素子Ｒ０及び電流検出抵抗Ｒ１に流れる電流の値を算出することができる。

モーター等の電流駆動機器類を制御するための電流駆動デバイスにおいて、電流を出力する素子の特性（例えば、オン抵抗値）を測定するためには、測定対象素子に大電流（例えば、１００ｍＡ〜１Ａ）を流して発生する電圧を測定する必要がある。本実施形態によれば、測定対象素子Ｒ０と電流検出抵抗Ｒ１と電流設定抵抗Ｒ２とを直列接続することにより、電流検出抵抗Ｒ１の抵抗値を小さくしても電流設定抵抗Ｒ２によって十分な帰還電圧を得ると共に、電流検出抵抗Ｒ１の両端に発生する電圧に基づいて、測定対象素子Ｒ０に流れる電流を実際に測定することができる。

従って、電流検出抵抗Ｒ１として、極めて小さな抵抗値（例えば、０．１ｍΩ〜４７ｍΩ）を有する抵抗を用いることにより、電流検出抵抗Ｒ１における発熱を抑制すると共に測定精度を向上させることが可能となる。さらに、電流設定抵抗Ｒ２を可変抵抗とすれば、様々な測定対象素子に対する電流設定の自由度が拡大する。

制御回路４０は、測定装置の測定動作を制御する。これにより、測定動作のプログラマブルな制御が可能となる。また、制御回路４０は、測定回路３０から出力される第１の測定電圧データＤ１及び第２の測定電圧データＤ２に基づいて、測定対象素子Ｒ０の抵抗値を算出するようにしても良い。これにより、測定装置が、抵抗値の測定結果を直接的に出力又は表示することができる。

例えば、制御回路４０は、電流検出抵抗Ｒ１の両端に発生する電圧Ｖ１の値と電流検出抵抗Ｒ１の抵抗値とに基づいて、電流検出抵抗Ｒ１に流れる電流Ｉｒｄの値を算出する。
Ｉｒｄ＝Ｖ１／Ｒ１ ・・・（１）
測定対象素子Ｒ０と電流検出抵抗Ｒ１とには同じ電流Ｉｒｄが流れているので、制御回路４０は、測定対象素子Ｒ０の両端に発生する電圧Ｖ０の値と電流Ｉｒｄの値とに基づいて、測定対象素子Ｒ０の抵抗値を算出することができる。
Ｒ０＝Ｖ０／Ｉｒｄ ・・・（２）

具体的な回路例として、駆動回路１０は、駆動電圧発生回路１１と、トランジスター１２とを含んでも良い。駆動電圧発生回路１１は、制御回路４０から供給される駆動電圧データＤ０に従って駆動電圧Ｖｄを発生して出力端子から出力する。トランジスター１２は、駆動電圧発生回路１１の出力端子と第１のノードＮ１との間に接続され、電流設定回路２０によって生成される制御電圧Ｖｃに従って、直列接続された測定対象素子Ｒ０、電流検出抵抗Ｒ１、及び、電流設定抵抗Ｒ２に電流を供給する。これにより、制御回路４０が、駆動電圧発生回路１１の駆動電圧発生動作及びトランジスター１２の電流供給動作を制御することができる。

駆動電圧発生回路１１は、ＤＡＣ（デジタル／アナログ変換器）１１ａと、パワーオペアンプ１１ｂとを含んでも良い。ＤＡＣ１１ａは、制御回路４０から供給される駆動電圧データＤ０をアナログの駆動電圧Ｖｄに変換してパワーオペアンプ１１ｂの非反転入力端子に供給する。パワーオペアンプ１１ｂは、出力端子と反転入力端子とが接続されて、ＤＡＣ１１ａから供給される駆動電圧Ｖｄを低インピーダンスで出力するボルテージフォロアーを構成している。

トランジスター１２としては、パワーオペアンプ１１ｂの出力端子に接続されたドレインと、電流設定回路２０から制御電圧Ｖｃが印加されるゲートと、第１のノードＮ１に接続されたソースとを有するＮチャネルＭＯＳトランジスターを用いても良い。トランジスター１２は、パワーオペアンプ１１ｂから駆動電圧Ｖｄが供給され、ゲート・ソース間の電圧に従って電流を流す。

また、電流設定回路２０は、定電圧発生回路２１と、オペアンプ２２とを含んでも良い。その場合には、比較的簡単な回路によって電流設定回路２０を構成することができる。定電圧発生回路２１は、トランジスター、ダイオード、又は、抵抗等で構成され、設定電圧Ｖｒを発生する。オペアンプ２２は、定電圧発生回路２１の一端に接続された非反転入力端子と、第３のノードＮ３に接続された反転入力端子と、制御電圧Ｖｃを出力する出力端子とを有している。

オペアンプ２２は、電流設定抵抗Ｒ２の両端に発生する帰還電圧Ｖ２を設定電圧Ｖｒと比較することにより、例えば、帰還電圧Ｖ２が設定電圧Ｖｒと等しくなるように、駆動回路１０が供給する電流の大きさを制御する制御電圧Ｖｃを生成する。その場合には、Ｖｒ＝Ｖ２と見做すことができるので、電流設定抵抗Ｒ２に流れる電流Ｉｒの大きさは、設定電圧Ｖｒの値を電流設定抵抗Ｒ２の抵抗値で割った値となる。
Ｉｒ＝Ｖｒ／Ｒ２ ・・・（３）

電流補正抵抗Ｒ３が設けられていない場合には、直列接続された測定対象素子Ｒ０及び電流検出抵抗Ｒ１に流れる電流Ｉｒｄが、電流設定抵抗Ｒ２に流れる電流Ｉｒと等しくなる。その場合には、設定電圧Ｖｒ及び電流設定抵抗Ｒ２の抵抗値を適切に設定することにより、電流Ｉｒｄの大きさを所望の値に設定することができる。

あるいは、駆動電圧発生回路１１の出力端子と第３のノードＮ３との間に接続された電流補正抵抗Ｒ３を設けても良い。その場合に、電流設定抵抗Ｒ２に流れる電流Ｉｒは、直列接続された測定対象素子Ｒ０及び電流検出抵抗Ｒ１に流れる電流Ｉｒｄと、電流補正抵抗Ｒ３に流れる電流Ｉｒｆとの和になる。
Ｉｒ＝Ｉｒｄ＋Ｉｒｆ ・・・（４）

また、電流補正抵抗Ｒ３に流れる電流Ｉｒｆの値は、駆動電圧発生回路１１から出力される駆動電圧Ｖｄから設定電圧Ｖｒを引いた値を電流補正抵抗Ｒ３の抵抗値で割ることによって算出できる。
Ｉｒｆ＝（Ｖｄ−Ｖｒ）／Ｒ３ ・・・（５）

最初に、制御回路４０は、式（３）〜（５）に従って、直列接続された測定対象素子Ｒ０及び電流検出抵抗Ｒ１に流れる電流Ｉｒｄの値が設定電流値となるように、駆動電圧データＤ０を設定する。しかしながら、測定対象素子Ｒ０に大電流を流す際に、トランジスター１２、オペアンプ２２、及び、電流設定抵抗Ｒ２において温度変化が生じ易く、電流設定抵抗Ｒ２に流れる電流Ｉｒが変化して、電流Ｉｒｄの大きさが変動することがある。

そこで、制御回路４０は、式（１）に従って、測定回路３０から出力される第２の測定電圧データＤ２に基づいて電流Ｉｒｄの測定値を算出し、電流Ｉｒｄの測定値を監視する。電流Ｉｒｄの測定値が設定電流値に対して所定の範囲外になると、制御回路４０は、電流Ｉｒｄの測定値に基づいて、駆動電圧発生回路１１に供給する駆動電圧データＤ０を変更して、駆動電圧発生回路１１から出力される駆動電圧Ｖｄを変化させることにより、電流補正抵抗Ｒ３に流れる電流Ｉｒｆの大きさを補正する。

例えば、発熱による温度上昇によって電流設定抵抗Ｒ２の抵抗値が変化して、測定対象素子Ｒ０及び電流検出抵抗Ｒ１に流れる電流Ｉｒｄの測定値と設定電流値との差がΔＩとなった場合に、制御回路４０は、式（５）に従って、電流補正抵抗Ｒ３に流れる電流Ｉｒｆの値をΔＩだけ変化させるように駆動電圧データＤ０を変更する。これにより、式（４）に従って、電流Ｉｒｄの大きさが−ΔＩだけ変化して、電流Ｉｒｄの測定値と設定電流値との差が「０」に近くなる。

電流補正抵抗Ｒ３を設けることにより、設定電圧Ｖｒ及び電流設定抵抗Ｒ２の抵抗値を変更しなくても、電流Ｉｒｄの測定値に基づいて、駆動電圧発生回路１１が発生する駆動電圧Ｖｄをソフトウェアに従って変更することにより、測定対象素子Ｒ０に流れる電流Ｉｒｄの大きさを補正することができる。さらに、電流補正抵抗Ｒ３を可変抵抗とすれば、広範な温度範囲に対する電流補正の自由度が拡大する。

測定回路３０は、計装アンプ（インスツルメンテーション・アンプ）３１及び３３と、ＡＤＣ（アナログ／デジタル変換器）３２及び３４とを含んでいる。ここで、計装アンプとは、複数のオペアンプ及び複数の抵抗を組み合わせて構成され、所定の利得（ゲイン）を有する回路ブロックのことをいう。

例えば、計装アンプ３１は、第１のノードＮ１と第２のノードＮ２との間の電位差を所定の利得で増幅することにより、測定対象素子Ｒ０の両端に発生する電圧Ｖ０に対応する第１の測定電圧を生成する。ＡＤＣ３２は、計装アンプ３１によって生成されるアナログの第１の測定電圧を第１の測定電圧データＤ１に変換して制御回路４０に出力する。第１の測定電圧データＤ１は、測定対象素子Ｒ０の両端に発生する電圧Ｖ０を表している。

同様に、計装アンプ３３は、第２のノードＮ２と第３のノードＮ３との電位差を所定の利得で増幅することにより、電流検出抵抗Ｒ１の両端に発生する電圧Ｖ１に対応する第２の測定電圧を生成する。ＡＤＣ３４は、計装アンプ３３によって生成されるアナログの第２の測定電圧を第２の測定電圧データＤ２に変換して制御回路４０に出力する。第２の測定電圧データＤ２は、電流検出抵抗Ｒ１の両端に発生する電圧Ｖ１を表している。

制御回路４０は、例えば、ＣＰＵ（中央演算装置）と、幾つかのメモリーと、入出力部とを含むＭＣＵ（マイクロコントローラー）等で構成される。それらのメモリーは、ＣＰＵに各種の処理を行わせるためのソフトウェア（測定プログラム）を格納する不揮発性メモリーを含んでいる。

制御回路４０は、駆動電圧データＤ０を駆動電圧発生回路１１のＤＡＣ１１ａに供給すると共に、測定回路３０のＡＤＣ３４から出力される第２の測定電圧データＤ２に基づいて、式（１）に従って、直列接続された測定対象素子Ｒ０及び電流検出抵抗Ｒ１に流れる電流Ｉｒｄの測定値を算出する。

電流Ｉｒｄの測定値が設定電流値に対して所定の範囲内（例えば、±１０％以内）であれば、制御回路４０は、測定回路３０のＡＤＣ３２及び３４からそれぞれ出力される第１の測定電圧データＤ１及び第２の測定電圧データＤ２を取り込み、それらのデータを外部の装置に出力したり測定電圧を表示部に表示させる。あるいは、制御回路４０は、それらのデータに基づいて、測定対象素子Ｒ０に流れる電流の値、又は、測定対象素子Ｒ０の抵抗値を算出して、電流値又は抵抗値を表すデータを外部の装置に出力したり電流値又は抵抗値を表示部に表示させても良い。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図２は、本発明の第２の実施形態に係る測定装置の構成例を示す図である。図２に示す第２の実施形態においては、電流検出抵抗Ｒ１と電流設定抵抗Ｒ２との間に測定対象素子Ｒ０が接続されるようになっており、これに伴ってノード番号も変更されている。その他の点に関しては、第２の実施形態は第１の実施形態と同様である。

図２には、第１のノードＮ１と第２のノードＮ２との間に接続された測定対象素子Ｒ０が示されている。電流検出抵抗Ｒ１は、第２のノードＮ２と第３のノードＮ３との間に接続され、電流設定抵抗Ｒ２は、第１のノードＮ１に接続された一端を有している。例えば、電流設定抵抗Ｒ２は、第１のノードＮ１と基準電位との間に接続されても良い。図２においては、低電位側の電源電位（接地電位）が基準電位となっている。

具体的な回路例として、駆動回路１０のトランジスター１２は、駆動電圧発生回路１１の出力端子と第３のノードＮ３との間に接続され、電流設定回路２０によって生成される制御電圧Ｖｃに従って、直列接続された電流検出抵抗Ｒ１、測定対象素子Ｒ０、及び、電流設定抵抗Ｒ２に電流を供給する。これにより、制御回路４０が、駆動電圧発生回路１１の駆動電圧発生動作及びトランジスター１２の電流供給動作を制御することができる。

トランジスター１２としては、パワーオペアンプ１１ｂの出力端子に接続されたドレインと、電流設定回路２０から制御電圧Ｖｃが印加されるゲートと、第３のノードＮ３に接続されたソースとを有するＮチャネルＭＯＳトランジスターを用いても良い。トランジスター１２は、パワーオペアンプ１１ｂから駆動電圧Ｖｄが供給され、ゲート・ソース間の電圧に従って電流を流す。

また、電流設定回路２０のオペアンプ２２は、定電圧発生回路２１の一端に接続された非反転入力端子と、第１のノードＮ１に接続された反転入力端子と、制御電圧Ｖｃを出力する出力端子とを有している。オペアンプ２２は、電流設定抵抗Ｒ２の両端に発生する帰還電圧Ｖ２を設定電圧Ｖｒと比較することにより、例えば、帰還電圧Ｖ２が設定電圧Ｖｒと等しくなるように、駆動回路１０が供給する電流の大きさを制御する制御電圧Ｖｃを生成する。

電流補正抵抗Ｒ３が設けられていない場合には、直列接続された電流検出抵抗Ｒ１及び測定対象素子Ｒ０に流れる電流Ｉｒｄが、電流設定抵抗Ｒ２に流れる電流Ｉｒと等しくなる。その場合には、設定電圧Ｖｒ及び電流設定抵抗Ｒ２の抵抗値を適切に設定することにより、電流Ｉｒｄの大きさを所望の値に設定することができる。

あるいは、駆動電圧発生回路１１の出力端子と第１のノードＮ１との間に接続された電流補正抵抗Ｒ３を設けても良い。その場合に、電流設定抵抗Ｒ２に流れる電流Ｉｒは、直列接続された電流検出抵抗Ｒ１及び測定対象素子Ｒ０に流れる電流Ｉｒｄと、電流補正抵抗Ｒ３に流れる電流Ｉｒｆとの和になる。従って、電流Ｉｒｄの測定値に従って、駆動電圧発生回路１１が発生する駆動電圧Ｖｄを変更することにより、電流Ｉｒｄの大きさを補正することができる。

次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
図３は、本発明の第３の実施形態に係る測定装置の構成例を示す図である。図３に示す第３の実施形態においては、図１に示す第１の実施形態における電流設定回路２０の替わりに電流設定回路２０ａが用いられる。その他の点に関しては、第３の実施形態は第１の実施形態と同様である。

電流設定回路２０ａは、設定電圧発生回路２３と、オペアンプ２２とを含んでいる。設定電圧発生回路２３は、制御回路４０から供給される設定電圧データＤ３に従って設定電圧Ｖｒを発生する。図３には、設定電圧発生回路２３がＤＡＣで構成される場合が示されている。ＤＡＣは、制御回路４０から供給される設定電圧データＤ３をアナログの設定電圧Ｖｒに変換する。

オペアンプ２２は、設定電圧発生回路２３の出力端子に接続された非反転入力端子と、第３のノードＮ３に接続された反転入力端子と、制御電圧Ｖｃを出力する出力端子とを有している。オペアンプ２２は、電流設定抵抗Ｒ２の両端に発生する帰還電圧Ｖ２を設定電圧Ｖｒと比較することにより、例えば、帰還電圧Ｖ２が設定電圧Ｖｒと等しくなるように、駆動回路１０が供給する電流の大きさを制御する制御電圧Ｖｃを生成する。

最初に、制御回路４０は、直列接続された測定対象素子Ｒ０及び電流検出抵抗Ｒ１に流れる電流Ｉｒｄの値が設定電流値となるように、設定電圧データＤ３を設定する。しかしながら、測定対象素子Ｒ０に大電流を流す際に、トランジスター１２、オペアンプ２２、及び、電流設定抵抗Ｒ２において温度変化が生じ易く、電流設定抵抗Ｒ２に流れる電流Ｉｒが変化して、電流Ｉｒｄの大きさが変動することがある。

そこで、制御回路４０は、測定回路３０から出力される第２の測定電圧データＤ２に基づいて電流Ｉｒｄの測定値を算出し、電流Ｉｒｄの測定値を監視する。電流Ｉｒｄの測定値が設定電流値に対して所定の範囲外になると、制御回路４０は、電流Ｉｒｄの測定値に基づいて、設定電圧発生回路２３に供給する設定電圧データＤ３を変更して、設定電圧発生回路２３から出力される設定電圧Ｖｒを変化させることにより、電流Ｉｒｄの大きさを補正する。

例えば、発熱による温度上昇によって電流設定抵抗Ｒ２の抵抗値が変化して、直列接続された測定対象素子Ｒ０及び電流検出抵抗Ｒ１に流れる電流Ｉｒｄの測定値と設定電流値との比がＡとなった場合について説明する。電流補正抵抗Ｒ３が設けられていなければ、制御回路４０は、式（３）に従って、電流設定抵抗Ｒ２に流れる電流Ｉｒの大きさが１／Ａ倍となるように設定電圧データＤ３を変更する。一方、電流補正抵抗Ｒ３が設けられていれば、制御回路４０は、式（３）〜（５）に従って、電流Ｉｒｄの大きさが１／Ａ倍となるように設定電圧データＤ３を変更する。これにより、電流Ｉｒｄの測定値と設定電流値との比が「１」に近くなる。

本発明の第３の実施形態によれば、制御回路４０が設定電圧発生回路２３に設定電圧データＤ３を供給することにより、測定対象素子Ｒ０に流れる電流Ｉｒｄの大きさをプログラマブルに設定することができる。さらに、測定対象素子Ｒ０に流れる電流Ｉｒｄの測定値が設定電流値に対して所定の範囲外になると、制御回路４０は、電流Ｉｒｄの測定値に基づいて、測定対象素子Ｒ０に流れる電流Ｉｒｄの大きさを補正することができる。第３の実施形態においても、第２の実施形態と同様に、電流検出抵抗Ｒ１と電流設定抵抗Ｒ２との間に測定対象素子Ｒ０が接続されるようにしても良い。

上記の実施形態においては、１つの駆動電圧発生回路１１がトランジスター１２と電流補正抵抗Ｒ３とに駆動電圧Ｖｄを供給する構成について説明したが、本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明は、２つの電圧発生回路がトランジスター１２と電流補正抵抗Ｒ３とにそれぞれの電圧を供給する構成においても利用可能であり、当該技術分野において通常の知識を有する者によって、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。

１０…駆動回路、１１…駆動電圧発生回路、１１ａ…ＤＡＣ、１１ｂ…パワーオペアンプ、１２…トランジスター、２０、２０ａ…電流設定回路、２１…定電圧発生回路、２２…オペアンプ、２３…設定電圧発生回路、３０…測定回路、３１、３３…計装アンプ、３２、３４…ＡＤＣ、４０…制御回路、Ｒ０…測定対象素子、Ｒ１…電流検出抵抗、Ｒ２…電流設定抵抗、Ｒ３…電流補正抵抗

Claims (9)

1. 第１のノードと第２のノードとの間に測定対象素子が接続される測定装置であって、
   前記第２のノードと第３のノードとの間に接続された第１の抵抗と、
   前記第１及び第３のノードの内の一方に接続された一端を有する第２の抵抗と、
   直列接続された前記測定対象素子、前記第１の抵抗、及び、前記第２の抵抗に電流を供給する第１の回路と、
   前記第２の抵抗の両端に発生する電圧を設定電圧と比較することにより、前記第１の回路が供給する電流の大きさを制御する制御電圧を生成する第２の回路と、
   前記測定対象素子の両端に発生する電圧を測定して第１の測定電圧データを出力すると共に、前記第１の抵抗の両端に発生する電圧を測定して第２の測定電圧データを出力する第３の回路と、
   を備える測定装置。
2. 前記測定装置の測定動作を制御する第４の回路をさらに備える、請求項１記載の測定装置。
3. 前記第４の回路が、前記第３の回路から出力される第１及び第２の測定電圧データに基づいて、前記測定対象素子の抵抗値を算出する、請求項２記載の測定装置。
4. 前記第１の回路が、
   前記第４の回路から供給される駆動電圧データに従って駆動電圧を発生して出力端子から出力する駆動電圧発生回路と、
   前記駆動電圧発生回路の出力端子と前記第１及び第３のノードの内の他方との間に接続され、前記第２の回路によって生成される制御電圧に従って、直列接続された前記測定対象素子、前記第１の抵抗、及び、前記第２の抵抗に電流を供給するトランジスターと、
   を含む、請求項２又は３記載の測定装置。
5. 前記駆動電圧発生回路の出力端子と前記第１及び第３のノードの内の前記一方との間に接続された第３の抵抗をさらに備える、請求項４記載の測定装置。
6. 前記第３の抵抗が可変抵抗である、請求項５記載の測定装置。
7. 前記第２の回路が、
   前記設定電圧を発生する定電圧発生回路と、
   前記定電圧発生回路の一端に接続された非反転入力端子、前記第１及び第３のノードの内の前記一方に接続された反転入力端子、及び、前記制御電圧を出力する出力端子を有するオペアンプと、
   を含む、請求項１〜６のいずれか１項記載の測定装置。
8. 前記第２の回路が、
   前記第４の回路から供給される設定電圧データに従って前記設定電圧を発生する設定電圧発生回路と、
   前記設定電圧発生回路の出力端子に接続された非反転入力端子、前記第１及び第３のノードの内の前記一方に接続された反転入力端子、及び、前記制御電圧を出力する出力端子を有するオペアンプと、
   を含む、請求項２〜６のいずれか１項記載の測定装置。
9. 前記第２の抵抗が可変抵抗である、請求項１〜８のいずれか１項記載の測定装置。

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