JPH11281688A - 定電流源および抵抗測定装置 - Google Patents
定電流源および抵抗測定装置Info
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- JPH11281688A JPH11281688A JP10377498A JP10377498A JPH11281688A JP H11281688 A JPH11281688 A JP H11281688A JP 10377498 A JP10377498 A JP 10377498A JP 10377498 A JP10377498 A JP 10377498A JP H11281688 A JPH11281688 A JP H11281688A
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Abstract
荷条件の変動に影響されずに定電流を供給可能な定電流
源を提供する。 【解決手段】 負荷回路2に出力された出力電流に応じ
た帰還電圧VFBと基準電圧VR との差電圧を増幅するこ
とにより出力電流を定電流に制御する誤差増幅回路11
と、誤差増幅回路11の出力電圧を分圧することにより
最高出力電圧を第1の所定電圧に制限するための分圧回
路17とを備えた定電流源3において、誤差増幅回路1
1の出力電圧が少なくとも第1の所定電圧よりも高電圧
である第2の所定電圧を超えたときに誤差増幅回路11
の出力電圧を第2の所定電圧以下に制限する電圧制限回
路13,14を備え、分圧回路17は、電圧制限回路1
3,14の出力電圧を分圧することにより最高出力電圧
を第1の所定電圧に制限する。
Description
おける最高出力電圧を所定電圧に制限する定電流源、お
よび、この定電流源を用いて測定対象抵抗体の抵抗値を
測定する抵抗測定装置に関するものである。
化皮膜が生じており、この酸化皮膜がこれらの接点の接
触抵抗を大きくする要因となっている。このような接点
の接触抵抗を4端子法で測定する場合、例えば、測定用
電流を供給するための電流供給用プローブが開放されて
いるときにおける両プローブ間電圧(以下、「開放電
圧」という)が例えば5V程度の高電圧であるとすれ
ば、電流供給用プローブをコネクタなどの接点に接続し
た瞬間に、その接点の酸化皮膜が電圧破壊を起こすこと
がある。かかる場合には、酸化皮膜が形成されている常
態のときよりも低抵抗値に測定される結果、誤測定を招
いてしまう。このため、酸化皮膜が形成されている状態
における接点の真の接触抵抗の値を測定するためには、
開放電圧が低電圧に制限された抵抗測定装置で抵抗値測
定を行う必要がある。因みに、IEC−512−2で
は、接点の接触抵抗を測定する場合、開放電圧を20m
V以下に制限すべきであると規定している。
圧に制限した抵抗測定装置として、出願人は、図5に示
す低抵抗計51を既に開発している。この低抵抗計51
は、接点の接触抵抗などの測定対象抵抗体2に測定用電
流として交流定電流を供給するための定電流供給部52
と、測定対象抵抗体2に測定用電流を導通させている状
態において測定対象抵抗体2の端子間に発生する両端電
圧に基づいて測定対象抵抗体2の抵抗値を測定する抵抗
値測定部4とを備えている。
して電圧値がVR で周波数が例えば1kHzの基準電圧
信号を発生する基準電圧発生回路10と、基準電圧VR
および帰還電圧VFBの差電圧を増幅する誤差増幅回路1
1と、誤差増幅回路11の出力電圧を分圧する分圧回路
53と、利得が1倍のバッファアンプ21と、抵抗値が
R3 であって出力電流IOUT の電流値を検出するための
抵抗22と、利得がK倍であって抵抗22の両端に生じ
た電圧を差動増幅することにより帰還電圧VFBを生成す
る差動増幅回路25と、出力電流IOUT の直流成分を遮
断して交流成分のみを導通させるコンデンサ23と、帰
還電圧VFBの直流成分を遮断して交流成分のみを導通さ
せるコンデンサ24とを備えている。なお、分圧回路5
3は、抵抗値R1 の抵抗54および抵抗値R2 の抵抗5
5で構成されている。この場合、分圧回路53の分圧比
(R2 /(R1 +R2 ))は、1/250に設定されて
いる。
ーブP1,P2が測定対象抵抗体2に接続されていない
状態においては、帰還電圧VFBが0Vであるため、誤差
増幅回路11の出力電圧の振幅値は電源電圧の電圧値で
ある5Vに飽和する。この場合、誤差増幅回路11の出
力電圧が分圧回路53によって1/250に分圧される
ため、両プローブP1,P2の開放電圧の振幅は20m
V以下に制限される。一方、両プローブP1,P2を測
定対象抵抗体2に接続した状態では、誤差増幅回路11
が基準電圧VR と帰還電圧VFBとの差電圧を0Vにする
ことにより、出力電流IOUT の電流値IO は、下記の
式で表される値に制御される。 IO =VR /(K・R3 )・・・・・式
用のプローブP3,P4を接続すると、抵抗値測定部4
が、測定対象抵抗体2の両端に発生する電圧を測定する
と共に、この測定値を電流値IO で除算することによ
り、測定対象抵抗体2の抵抗値を測定する。このよう
に、この低抵抗計51では、開放電圧を20mV以下に
制限することにより、測定対象抵抗体2内の接点に生じ
た酸化被膜を破壊することなく、測定対象抵抗体2の抵
抗値を測定することができる。
が既に開発した低抵抗計51には、プローブP1,P2
の配線抵抗値が異なったときなどに、測定値の精度が低
下することがあり、これを改善すべきとの要請がある。
具体的には、出力電流IOUT の電流値IO を上記の式
で表される値に制御するためには、誤差増幅回路11の
利得は無限大であることが前提となる。しかし、実際に
は、誤差増幅回路11の発振を防止する必要などがある
ために、その利得を有限の値にせざるを得ない。この場
合、誤差増幅回路11の利得をA0 、測定対象抵抗体2
の抵抗値をRX とすると、下記の式が成立する。 (VR −K・R3 ・IO )A0 ・R2 /(R1 +R2 )=(R3 +RX )IO ・・・・・・・・式 この式を変形すると、下記の式が成立する。 IO ={(A0 ・R2 )/(R1 +R2 )}VR /[RX +R3 {1+(A0 ・K・R2 )/(R1 +R2 )}]・・・式 式によれば、定電流供給部52は、図3に示す理想電
圧源42と内部抵抗43とを有する定電圧電源回路41
と等価となる。この場合、理想電圧源42の電圧値Eお
よび内部抵抗43の抵抗値R0 は、式に基づいて、下
記の式および式のようにそれぞれ表される。 E={(A0 ・R2 )/(R1 +R2 )}VR ・・・・・・・式 R0 =R3 {1+(A0 ・K・R2 )/(R1 +R2 )}・・式 さらに、定電圧電源回路41は、図4に示す理想電流源
45と内部抵抗43とを有する定電流電源回路44と等
価となる。この場合、理想電流源45の電流値Iは、
式の電圧値Eを式の抵抗値R0 で除算することにより
求まる。また、内部抵抗43の抵抗値は、定電圧電源回
路41における内部抵抗43の抵抗値と等しく、かつ、
上記の式は、近似的に、下記の式で表される。 R0 =(R3 ・A0 ・K)・R2 /(R1 +R2 )・・・・・式
して機能させるためには、理想的には、定電流電源回路
44における内部抵抗43の抵抗値R0 が無限大である
必要がある。ところが、定電流供給部52では開放電圧
を20mV以下に制限するために分圧回路53を設けて
いるために、上記の式に示したように、内部抵抗43
の抵抗値である定電流電源回路44の等価出力抵抗は、
その分圧比(R2 /(R1 +R2 )の値が小さくなれ
ば、それに応じて低下する。この結果、定電流電源回路
44の出力抵抗が低抵抗値であると、例えば、プローブ
P1,P2の配線長が変わることによってその配線抵抗
値が異なったり、プローブP1,P2を測定対象抵抗体
2に接続したときの接触圧によって接触抵抗が変動した
りしたときには、定電流電源回路44から測定対象抵抗
体2に供給される出力電流IOUT の電流値IO が変動し
てしまう。一方、測定値演算部4による抵抗値演算で
は、定電流であることを前提とした電流値IO で測定対
象抵抗体2の両端電圧を除算するため、電流値IO が変
動した場合には、抵抗値演算に誤差を生じさせてしま
う。このため、この低抵抗計51には、負荷条件の変動
などに起因して、測定対象抵抗体2の抵抗値を常に精度
良く測定することが困難となることがあり、この改善が
望まれている。
ものであり、最高出力電圧を所定電圧以下に制限しつつ
負荷条件の変動に影響されずに定電流を供給可能な定電
流源を提供すること、および、より高精度の抵抗測定を
可能な抵抗測定装置を提供することを主目的とする。
請求項1記載の定電流源は、負荷回路に出力された出力
電流に応じた帰還電圧と基準電圧との差電圧を増幅する
ことにより出力電流を定電流に制御する誤差増幅回路
と、誤差増幅回路の出力電圧を分圧することにより最高
出力電圧を第1の所定電圧に制限するための分圧回路と
を備えた定電流源において、誤差増幅回路の出力電圧が
少なくとも第1の所定電圧よりも高電圧である第2の所
定電圧を超えたときに誤差増幅回路の出力電圧を第2の
所定電圧以下に制限する電圧制限回路を備え、分圧回路
は、電圧制限回路の出力電圧を分圧することにより最高
出力電圧を第1の所定電圧に制限することを特徴とす
る。
と分圧回路との間に電圧制限回路を配設する。この場
合、例えば負荷開放状態の際には、電圧制限回路は、誤
差増幅回路の出力電圧が第2の所定電圧を超えようとす
ると、誤差増幅回路の出力電圧を、その最高出力電圧
(例えば電源電圧)よりも低い第2の所定電圧に制限す
る。次いで、分圧回路が、第2の所定電圧に制限された
誤差増幅回路の出力電圧を分圧することにより、最高出
力電圧を第1の所定電圧に制限する。この場合、誤差増
幅回路の最高出力電圧を分圧回路のみで分圧する定電流
供給部52とは異なり、この定電流源では、分圧回路
は、第2の所定電圧に一旦制限した誤差増幅回路の出力
電圧を分圧する。このため、分圧回路の分圧比の値を大
きくしたとしても、定電流源の最高出力電圧を第1の所
定電圧に制限することが可能となる。このため、上記の
式で示したように、定電流源の出力抵抗値を分圧比の
値に応じて大きくすることができる。この結果、出力抵
抗が無限大である理想的な定電流源に近似させることが
可能となる。一方、低抵抗の負荷が接続されている状態
のときには、誤差増幅回路の出力電圧が、第2の所定電
圧よりも十分に低電圧になるため、電圧制限回路が誤差
増幅回路の出力電圧を制限することなく、誤差増幅回路
による定電流制御動作が行われる。このため、負荷条件
の変動に影響されずに定電流を供給することが可能とな
る。
1記載の定電流源において、電圧制限回路は、第2の所
定電圧を定めるための基準電圧発生器と、演算増幅器お
よびダイオードを備えて構成されると共に誤差増幅回路
の出力電圧を基準電圧発生器の基準電圧以下に制限する
理想ダイオード回路とを備えていることを特徴とする。
ドで構成することにより、誤差増幅回路の最高出力電圧
を第2の所定電圧以下に制限することもできる。この場
合、ツェナーダイオードの製造ばらつきにより、定電流
源によって第2の所定電圧にばらつきが生じ、これによ
り、第1の所定電圧がばらつくこともある。一方、この
定電流源では、負荷開放状態などのときには、理想ダイ
オード回路が、誤差増幅回路の最高出力電圧を基準電圧
発生器の基準電圧以下に制限する。このため、低電流源
の最高出力電圧を高い精度で第1の所定電圧に制限する
ことが可能となる。
または2記載の定電流源を備え、請求項1または2記載
の定電流源を備え、定電流源の出力電流を供給すること
により測定対象抵抗体の抵抗値を測定することを特徴と
する。
やリレーの接点などの測定対象抵抗体の抵抗値を測定す
る場合、まず、上記した定電流源を電流供給用プローブ
によって測定対象に接続し、その定電流源の出力電流を
測定対象に供給する。次いで、測定対象抵抗体の両端電
圧を測定し、測定した両端電圧に基づいて測定対象の抵
抗値を測定する。この場合、定電流源の出力電圧が第1
の所定電圧(例えば、20mV)に制限されるため、測
定対象抵抗体としての接点の表面に形成された酸化被膜
を破壊することなく測定することが可能となる。また、
この定電流源は、出力抵抗が無限大である理想的な定電
流源に近似しているため、負荷条件の変動に影響されず
に定電流を供給することができる結果、電流供給用プロ
ーブの配線抵抗やプローブ接続時の接触抵抗の変動に影
響されることなく、常に精度良く測定対象の抵抗値を測
定することが可能となる。
明に係る定電流源および抵抗測定装置を交流低抵抗計1
に適用した実施の形態について説明する。なお、出願人
が既に開発している低抵抗計51と同一の構成要素につ
いては同一の符号を付して重複説明を省略する。
発明における定電流源に相当する定電流供給部3、およ
び抵抗値測定部4を備えている。定電流供給部3は、基
準電圧発生回路10、演算増幅器で構成された誤差増幅
回路11、抵抗12、理想ダイオード回路13,14、
基準電圧発生器15,16、分圧回路17、バッファア
ンプ21、抵抗22、コンデンサ23,24および差動
増幅回路25を備えている。
て、誤差増幅回路11の出力電流を制限すると共に、後
述するように、理想ダイオード回路13,14と相俟っ
て理想ダイオードとして機能する。理想ダイオード回路
13は、演算増幅器31およびダイオード32で構成さ
れ、理想ダイオード回路14は、演算増幅器33および
ダイオード34で構成されている。また、基準電圧発生
器15は、+500mVの基準電圧を生成して演算増幅
器31のプラス入力部に出力する。一方、基準電圧発生
器16は、−500mVの基準電圧を生成して演算増幅
器33のプラス入力部に出力する。分圧回路17は、抵
抗値がR11の抵抗35および抵抗値がR12の抵抗36で
構成され、その分圧比(R12/(R11+R12))が1/
25に設定されている。
について説明する。
抗体2に接続されていない状態において交流低抵抗計1
の各部に±5Vの電源が供給されると、出力電流IOUT
が0Aであるため、帰還電圧VFBは、0Vとなる。この
場合、誤差増幅回路11の出力電圧V1 は電源電圧まで
飽和し、その際の出力電圧の電圧波形W1は、図2に示
すように、プラス側およびマイナス側のピーク電圧が+
5Vおよび−5Vに制限される。この場合、演算増幅器
31のマイナス入力部の入力電圧V2 が+500mVを
超えるときには、演算増幅器31のプラス入力部におけ
る電圧よりも高電圧になるため、演算増幅器31の出力
電圧が負電圧になる。このため、誤差増幅回路11の出
力電流が、抵抗12およびダイオード32を介して演算
増幅器31に流れ込む。この際に、誤差増幅回路11の
出力電流が抵抗12を流れることによって電圧降下が生
じる結果、電圧V2 は演算増幅器31のプラス入力部に
おける電圧と同じ電圧である+500mVに制限され
る。一方、演算増幅器33のマイナス入力部の入力電圧
V2 が−500mVを下回るときには、演算増幅器33
のプラス入力部における電圧よりも低電圧になるため、
演算増幅器33の出力電圧が正電圧になる。このため、
演算増幅器33の出力電流が、ダイオード34および抵
抗12を介して誤差増幅回路11に流れ込む。この際
に、電圧V2 は演算増幅器33のプラス入力部における
電圧と同じ電圧である−500mVに制限される。この
結果、電圧V2 の電圧波形W2は、図2に示すように、
振幅が±500mVに制限された台形波状となる。この
場合、基準電圧発生器15,16の出力電圧が正確に安
定化されているため、電圧波形W2の瞬時最高電圧は正
確に±500mVに制限される。
制限された電圧V2 を1/25に分圧した±20mVの
分圧電圧をバッファアンプ21に出力し、バッファアン
プ21が抵抗22およびコンデンサ23を介してプロー
ブP1に分圧電圧を出力する。ここで、プローブP1,
P2間の電圧V3 の電圧波形W3は、バッファアンプ2
1の利得が1倍であり、かつ抵抗22が低抵抗値である
ため、図2に示すように、振幅が±20mVに精度よく
制限される。次いで、プローブP1,P2を測定対象抵
抗体2に接続する。この場合、電圧V3 の振幅が±20
mVと低電圧に制限されているため、測定対象抵抗体2
内の接点における酸化被膜の電圧破壊が有効に防止され
る。
体2に接続した後の動作について説明する。
であるため、誤差増幅回路11の出力電圧V1 は±50
0mV以下に制限されている。このため、演算増幅器3
1,33のマイナス入力部における電圧V2 が±500
mV以下であるため、理想ダイオード回路13,14は
非作動状態となり、この際には、下記の式が成立す
る。 (VR −K・R3 ・IO )A0 ・R12/(R11+R12+R13)=(R3 +RX )IO ・・・・・式 ここで、抵抗値R13は、実際には100Ω程度の低抵抗
であって、数kΩ以上の抵抗値であるR11,R12に比べ
て十分小さいため、式においてR13を無視することが
できる。したがって、上記の式は下記の式に近似さ
れる。 (VR −K・R3 ・IO )A0 ・R12/(R11+R12)=(R3 +RX )IO ・・・・・・・・式
圧比(R2 /(R1 +R2 ))を分圧比(R12/(R11
+R12))に置き換えた式に他ならない。したがって、
定電流供給部3を図3に示す定電圧電源回路41、およ
び図4に示す定電流電源回路44に置換した場合、内部
抵抗43の抵抗値R0 は、前述した式において分圧比
(R2 /(R1 +R2 ))を分圧比(R12/(R11+R
12))に置き換えることにより、下記の式で表され
る。 R0 =R3 {1+(A0 ・K・R12)/(R11+R12)}・・式
2))は、値(1/25)であって、低抵抗計51の定
電流供給部52における分圧回路53の分圧比(1/2
50)と比べて10倍大きく設定されている。また、値
((A0 ・K・R12)/(R11+R12))が値1よりも
十分に大きいため、式に示す内部抵抗43の抵抗値R
0は、低抵抗計51の定電流供給部52における内部抵
抗と比べて、およそ10倍ほど大きくなっている。した
がって、定電流供給部3が理想電流源に近似するため、
プローブP1,P2の配線抵抗や、両プローブP1,P
2の接触抵抗が変動したとしても、これに影響されるこ
となく、出力電流IOUT は、常に一定値の電流値IO に
制御される。
P3,P4を接続すると、抵抗値測定部4が、測定対象
抵抗体2の両端に発生する両端電圧を測定すると共に、
この測定値を出力電流IOUT の電流値IO で除算するこ
とにより測定対象抵抗体2の抵抗値を測定する。この場
合、出力電流IOUT の電流値IO が常に一定であるた
め、測定対象抵抗体2の抵抗値を常に精度良く測定する
ことができる。
態に限定されず、その構成を適宜変更することができ
る。例えば、本実施形態では、理想ダイオード回路と基
準電圧発生器とで電圧制限回路を構成しているが、本発
明は、これに限定されず、例えば、第1の所定電圧に高
い精度が要求されないときにはツェナーダイオードで電
圧制限回路を構成してもよい。また、本実施形態では、
本発明に係る定電流源を交流低抵抗計1における定電流
供給部3に適用する例について説明したが、本発明は、
これに限定されず、一般の定電流源に適用が可能であ
る。さらに、本発明における分圧回路の分圧比は、本発
明の実施の形態に示した値に限定されず、適宜変更する
ことができ、本発明における電圧制限回路によって制限
される電圧値も適宜変更することができる。また、交流
定電流を供給する電流源に限らず、直流定電流を供給す
る電流源にも適用できるのは勿論である。
によれば、電圧制限回路が誤差増幅回路の出力電圧を第
2の所定電圧以下に制限することにより、分圧回路にお
ける分圧比の値を大きくすることができ、これにより、
定電流源の出力抵抗を大きくすることができる結果、負
荷条件の変動に影響されずに負荷回路に対して常に定電
流を供給することができる。
演算増幅器およびダイオードで構成された理想ダイオー
ド回路と基準電圧生成回路とで電圧制限回路を構成する
ことにより、電圧制限回路をツェナーダイオードなどで
構成する場合と比べて、最高出力電圧を高い精度で第1
の所定電圧に維持することができる。
れば、請求項1または2記載の定電流源から出力される
出力電流を測定対象抵抗体に供給することにより、電流
供給用プローブの配線抵抗や接触抵抗の変動に影響され
ることなく、常に精度良く測定対象抵抗体の抵抗値を測
定することができる。
路図である。
における電圧の電圧波形図である。
電流供給部3および出願人が既に開発している交流低抵
抗計51の定電流供給部52についての等価的な定電圧
電源回路の回路図である。
電流供給部3および出願人が既に開発している交流低抵
抗計51の定電流供給部52についての等価的な定電流
電源回路の回路図である。
回路図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 負荷回路に出力された出力電流に応じた
帰還電圧と基準電圧との差電圧を増幅することにより当
該出力電流を定電流に制御する誤差増幅回路と、当該誤
差増幅回路の出力電圧を分圧することにより最高出力電
圧を第1の所定電圧に制限するための分圧回路とを備え
た定電流源において、 前記誤差増幅回路の出力電圧が少なくとも前記第1の所
定電圧よりも高電圧である第2の所定電圧を超えたとき
に当該誤差増幅回路の出力電圧を当該第2の所定電圧以
下に制限する電圧制限回路を備え、前記分圧回路は、前
記電圧制限回路の出力電圧を分圧することにより前記最
高出力電圧を前記第1の所定電圧に制限することを特徴
とする定電流源。 - 【請求項2】 前記電圧制限回路は、前記第2の所定電
圧を定めるための基準電圧発生器と、演算増幅器および
ダイオードを備えて構成されると共に前記誤差増幅回路
の出力電圧を前記基準電圧発生器の基準電圧以下に制限
する理想ダイオード回路とを備えていることを特徴とす
る請求項1記載の定電流源。 - 【請求項3】 請求項1または2記載の定電流源を備
え、当該定電流源の出力電流を供給することにより測定
対象抵抗体の抵抗値を測定することを特徴とする抵抗測
定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10377498A JPH11281688A (ja) | 1998-03-30 | 1998-03-30 | 定電流源および抵抗測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10377498A JPH11281688A (ja) | 1998-03-30 | 1998-03-30 | 定電流源および抵抗測定装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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---|---|---|---|
JP10377498A Pending JPH11281688A (ja) | 1998-03-30 | 1998-03-30 | 定電流源および抵抗測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH11281688A (ja) |
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