JPH0633424Y2 - 測定器の入力回路 - Google Patents

測定器の入力回路

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JPH0633424Y2
JPH0633424Y2 JP6772587U JP6772587U JPH0633424Y2 JP H0633424 Y2 JPH0633424 Y2 JP H0633424Y2 JP 6772587 U JP6772587 U JP 6772587U JP 6772587 U JP6772587 U JP 6772587U JP H0633424 Y2 JPH0633424 Y2 JP H0633424Y2
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宏一 島田
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Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、例えば抵抗計やLCRメータと称される測定
器などの入力回路に関するものである。
〔従来の技術〕
被測定体の抵抗値又は容量値あるいはインダクタンス値
等を測定するLCRメータと称されるディジタル測定器が
一般に使用されており、その構成の大要が第3図に示さ
れている。
すなわち、測定用信号源1から例えばインピーダンスZ
を有する被測定体2に定電圧Vを加え、流れる電流I
を電流/電圧変換器3にてV=k・Iなる電圧V
に変換し、位相極性検出器4に加える。ただし、kは
既知の変換定数である。この位相極性検出器4には、例
えばバッファ増幅器5を介して上記信号源1の電圧Vも
加えられ、ここで信号源電圧Vに対する上記変換電圧V
の位相極性が検出されるようになっている。すなわ
ち、被測定体2のインピーダンスZが鈍抵抗ならば、
その位相極性は信号源電圧Vと同相であるから0が検出
され、容量性ならば例えば+、誘導性ならば−の値が検
出される。
この位相極性情報と上記2つの電圧V及びVは例えば
測定部6に加えられ、直流に変換されたのち更にディジ
タル変換されてV,Vの値が測定される。
この電圧Vの測定値から I=V/k により、電流値Iが求められ、V÷Iの演算により
被測定体2のインピーダンスZが算出される。
すなわち、 Z=V/I=k・V/V が得られる。この算出値と測定周波数及び上記位相極性
情報とにより、被測定体2の抵抗値R、容量値C、イン
ダクタンス値Lなどが求められる。
〔考案が解決しようとする問題点〕
上記第3図の従来装置において、被測定体2と電流/電
圧変換器3を含む入力回路の一般的な例が第4図に示さ
れている。この入力回路においては、被測定体2と電流
/電圧変換器3との接続には、通常、同軸コードなどが
使用され、外部雑音等の影響を受けないようにされてい
る。
このような入力回路においては、同軸コードの有する容
量成分Ciが信号路と接地間に入るので、それによりイン
ピーダンス1/jωCiが付加されたことと等価になる。
ここで、端子7に測定用電圧Vを加えると被測定体2に
は例えば電流I(=I)が流れ、端子8側にはそれ
による電圧Viが発生する。電流/電圧変換器3は、出力
端子9側から抵抗Rを介して端子8側へ帰還電流I
(=I)を流し、上記電圧Viがゼロとなるように作
動する。この帰還電流Iにより、端子9側には電圧V
(=R)が発生する。
周波数が低い場合はこの動作が正常に行われるが、周波
数が高くなると容量成分Ciによりインピーダンス1/j
ωCiは周波数に比例して小さくなるので、このインピー
ダンスを介して接地側へ流れる電流Iは周波数に比例
して大きくなる。電流/電圧変換器3はこの電流を打ち
消すため、帰還電流をIからI+Iに増加させ
る。よって端子9側に現われる電圧Vは、例えば第5
図の点線で示されるようにV=R(I+I)と
なり、周波数に比例して上昇するのでやがて無視できな
くなる。
また、この容量成分Ciは一般的に信号路の配線などと並
列共振回路を形成するので、本来オクターブ6dBで減衰
を始める上限周波数fcより低い周波数で共振を起こし、
変換電圧Vにピークを生じるという現象が発生する。
これらの変換電圧Vの増大やピーク発生はいずれも測
定誤差の原因になるので、例えば電流/電圧変換器3の
負荷抵抗Rと並列に上記容量成分Ciとほぼ等しい容量を
有する補正用コンデンサCi′を接続し、変換電圧V
増大やピークの発生を打ち消してその周波数特性を平坦
化するようにしている。
しかしながら測定周波数を高くしてゆくと、例えばコン
デンサCi′と抵抗R及び容量成分Ciが配線等の迷容量を
介して互いに干渉し合い、所期の補正効果が得られなく
なる。このため、特に高域側の周波数特性を平坦化する
ことは一般に困難である。また、共振周波数の近傍では
よく知られているように位相回転が比較的大きいので、
被測定体2のインピーダンスZが誘導性か容量性かの
判定に支障をきたすおそれがある。したがって共振周波
数をできるだけ高くするとともに、そのピーク電圧を低
く抑えることが望ましい。
この考案は上記の点に鑑みなされたもので、その目的
は、補正用コンデンサCi′と被測定体2側との相互干渉
を無くして高域側の周波数特性を平坦化した測定器の入
力回路を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
この考案の一実施例が示されている第1図を参照する
と、上記の問題点を解決するため、この入力回路におい
ては例えば補正用コンデンサCi′を有する高入力インピ
ーダンスのバッファ増幅器10が電流/電圧変換器3と並
列的に設けられ、このバッファ増幅器10の出力と上記電
流/電圧変換器3の出力とをそれぞれ入力とする差動増
幅器11が備えられている。
〔動作原理〕
上記第1図において、被測定体2のインピーダンスをZ
とし、端子7側から被測定体2に加わる測定用電圧を
V、被測定体2に流れる電流をI、この電流Iにより被
測定体2の端子8側に現れる電圧をViとすると、電流I
は次式で表される。
I=(V−Vi)/Z……(1) この電流Iが容量成分Ciと上記電流/電圧変換器3の抵
抗Rに分流する電流をそれぞれI及びIとすると I=I+I……(2) である。
ここで、容量成分Ciのインピーダンスは−j/ωCiであ
るから、上記電流Iは I=Vi/(−j/ωCi) =jωCiVi……(3) となる。
また、電流/電圧変換器3の出力側で得られる電圧をV
とすると、上記電流Iは I=(Vi−V)/R……(4) である。
よって、式(1),(3),(4)を式(2)に代入す
ると (V−Vi)/Z=jωCiVi +(Vi−V)/R 上式から電圧Vを求めると V=Vi−(V−Vi)R/Z +jωCiViR……(5) となる。
次にバッファ増幅器10の例えば−入力端と接地間にCi=
Ciなる値のコンデンサCi′を接続し、この−入力端と出
力端間に上記電流/電圧変換器3の負荷抵抗Rと等しい
値の負荷抵抗Rを接続する。
この状態でその+入力端に上記電圧Viを加えると、出力
端から得られる電圧V′は V′={1+R/(−j/ωCi′)}Vi =(1+jωCi′R)Vi……(6) となる。
式(5)及び(6)の電圧VとV′は差動増幅器11
に加えられる。この場合、差動増幅器11側の各抵抗R
ないしRの値は、例えばR=R,R=Rにされ
ている。
この差動増幅器11の端子9側で得られる出力電圧をVXO
とすると、式(5)と(6)から VXO=V−V′ =Vi−(V−Vi)R/Z +jωCiViR −(1+jωCi′R)Vi =−VR/Z+ViR/Z +jωCiViR −jωCiViR……(7) となる。
ここで、電圧Viは、上記電流/電圧変換器3の入力側が
いわゆるイマジナリショートであることによりVi≒0に
されるので、式(7)の第2項は無視できる。また、第
3項は周波数が低い場合は無視できいるが、周波数が高
くなとる一般に無視できなくなる。
この実施例においては、式(7)の第4項に示されるよ
うに、第3項と反対極性の電圧−jωCiViRがバッファ
増幅器10を介して与えられ、かつ、Ci=Ciにされている
ので、第3項は周波数の高低にかかわらず打ち消され、 VXO=−V・R/Z となる。すなわち、測定用信号電圧Vから周波数特性の
平坦な変換電圧VXOが得られる。
〔実施例〕
再び第1図を参照すると、バッファ増幅器10の−入力端
と接地間に接続された補正用コンデンサCi′は固定コン
デンサで表されているが、これを可変コンデンサ(トリ
マコンデンサ)に置き換えてもよい。
第2図には他の実施例が示されている。すなわち、上記
第1図におけるバッファ増幅器10が例えば電圧フォロワ
形のバッファ増幅器12と反転増幅器13に置き換えられ、
上記第1図の差動増幅器11は加算増幅器14に置き換えら
れている。
この実施例においては、電圧フォロワ形のバッファ増幅
器12に上記電圧Viが加えられると、その出力は入力と同
じViとなり、反転増幅器13に加えられる。よって反転増
幅器13の出力をV″とすると、 V″=−Vi×R/(−j/ωCi′) =−jωCi′ViR……(8) となり、この出力は例えば抵抗Rを介して加算増幅器
14に加えられる。
この場合、電流/電圧変換器3の出力Vは第1図の実
施例と同様に式(5)で表され、抵抗Rと等しい値を
有する抵抗Rを介して上記加算増幅器14に加えられ
る。
したがって、加算増幅器14の出力をVXO′とすると、式
(5)と式(8)から VXO′=V+V″ =−VR/Z+Vi+ViR/Z +jωCiViR−jωCi′ViR ……(9) である。ただし、増幅度は1、すなわちR=R(=
)とする。
ここで、第1図の場合と同様にCi′=Ciとすると、式
(9)の第4項が第5項によって打ち消され、 VXO′=−VR/Z+Vi+ViR/Z となる。
しかし、Vi≒0であることにより、第2項と第3項は無
視できるので、 VXO′=−V・R/Z ≒VXO となり、実質的には第1図の実施例と同様に周波数特性
の平坦な変換電圧VXO′が得られる。
上記各実施例は、被測定体2に測定用の定電圧信号Vを
加え、そのインピーダンスZの大きさに応じて流れる
電流Iを電圧VXO又はVXO′に変換して上記インピーダ
ンスZを求める場合の例であるが、被測定体2に測定
用の低電流信号を加え、そのインピーダンスZを求め
る場合にも、これらの実施例は同様に適用可能である。
ただしこの場合には、上記電流/電圧変換器3は電圧検
出器として作動する。
〔考案の効果〕
以上、詳細に説明したように、この考案による入力回路
は、被測定体に測定用の電圧信号を加え、そのインピー
ダンスの大きさに応じて流れる電流を電圧に変換して検
出する電流/電圧変換器と、上記被測定体と電流/電圧
変換器間の信号路に介在する容量と等しい値のコンデン
サを有し、上記容量にて発生する不要信号中、少なくと
も周波数成分を含む不要信号を打ち消す補正用信号を形
成する増幅器を備え、上記電流/電圧変換器の出力に対
して上記増幅器の補正用出力を加算もしくは減算する増
幅器が設けられている。
したがって加算もしくは減算する増幅器の出力からは、
周波数特性の平坦な信号が得られる。このため、入力信
号路の容量等による測定誤差が極めて少ない高精度で、
かつ、広帯域の測定器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図はこの考案による測定器の入力回路の
実施例に係り、第1図はその構成の一例を示す回路図、
第2図はその変形実施例を示す回路図、第3図は従来装
置の構成を示すブロック線図、第4図は従来装置の入力
回路の回路図、第5図は従来装置の入力回路の特性説明
図である。 図中、1は信号源、2は被測定体、3は電流/電圧変換
器、10,12はバッファ増幅器、11は差動増幅器、13は反
転増幅器、14は加算増幅器である。

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】被測定体に測定用信号を加え、そのインピ
    ーダンスの大きさに関連して発生する応答信号を入力回
    路を介して検出し、その検出出力にて所定の測定を行う
    測定器の入力回路において、 上記入力回路は、上記応答信号の電流もしくは電圧を検
    出する電圧検出手段と、 上記被測定体と上記電圧検出手段間に介在する容量とほ
    ぼ等しい値のコンデンサおよび負荷抵抗を含む帰還回路
    を有する増幅器を備え、上記容量により上記被測定体と
    電圧検出手段間に発生する不要信号のうち少なくとも周
    波数成分を含む不要信号に対してその打消し用信号を形
    成する補正用信号形成手段と、 上記電圧検出手段の出力に対して上記補正用信号形成手
    段からの出力を加算又は減算する加減算手段とを備えて
    いることを特徴とする測定器の入力回路。
JP6772587U 1987-05-06 1987-05-06 測定器の入力回路 Expired - Lifetime JPH0633424Y2 (ja)

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JPS63175870U JPS63175870U (ja) 1988-11-15
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