JPH0158462B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電流検出範囲が広範囲でかつ高感度
を有する高感度電流検出回路に関する。

従来電流検出回路では、たとえば第１図に示す
ようなボルテージフオロワー回路、第２図に示す
ような電流−電圧変換回路が用いられている。

第１図に示すボルテージフオロワー回路で電源
V_ccから負荷１を介してオペアンプ２の非反転入
力に接続する。そしてこの非反転入力を抵抗３を
介して基準電位に接続する。そしてオペアンプ２
の反転入力を出力に接続する。このようにすれば
出力電圧e₁は抵抗３の値R₁とこの抵抗３を流れ
る電流i₁の積e₁＝i₁・R₁で与えられる。

また第２図に示す電流−電圧変換回路では電流
i₂をオペアンプ４の反転入力へ与えるとともに、
この反転入力と出力との間に抵抗５を介挿する。
そして非反転入力を基準電位に接続するようにし
ている。このようにすれば出力電圧e₂は電流i₂と
抵抗５の値R₂の積に−１を乗じてe₂＝−i₂・R₂で
与えられる。

しかしながらこのようなもので電流感度の切換
を行なう場合は、たとえば第１図に示すボルテー
ジフオロワー回路では抵抗３に適宜にタツプを設
け、このタツプを機械的あるいは電子的なスイツ
チで選択するようにしている。一方高感度電流検
出回路の場合オペアンプ２の入力回路は極めて高
インピーダンスなので上記スイツチの絶縁抵抗が
電流検出感度に大きく影響する。このために上記
スイツチを含む回路は高い絶縁抵抗を維持できる
ようにし、さらに所謂ガーデイング対策を施す必
要があるがその実施は極めて困難である。

また第２図に示す電流−電圧切換変換回路の場
合も抵抗５を複数個、並列に設けてスイツチで切
換えるために第１図と同様にガーデイング対策を
施す必要がある。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので簡
単な構成で微小電流を正確に検出することができ
る高感度電流検出回路を提供することを目的とす
るものである。

以下本発明の一実施例を第３図に示す回路図を
参照して詳細に説明する。図中１１，１２は入力
端子で検出すべき電流を与える。そして入力端子
１１を第１のオペアンプ１３の非反転入力へ接続
するとともに電流検出用の抵抗値R₃の第１の抵
抗１４を介して第２のオペアンプ１５の反転入力
に接続してボルテージフオロワー回路を構成して
いる。そして第１のオペアンプ１３の反転入力と
出力を接続するとともにこの出力を第１の出力端
子１５を介して切換回路１６に接続している。こ
こで第２のオペアンプが飽和しない状態において
Ｂ点の電位は０である。

そして第２のオペアンプの非反転入力を抵抗値
R₄の抵抗１７を介して入力端子１２および基準
電位に接続している。そして第２のオペアンプ１
５の反転入力と出力との間に抵抗値R₅の抵抗１
８およびカソードを共通に直列接続にしたツエナ
ー電圧V_tのツエナーダイオード１９，２０を介
挿し電流−電圧変換回路を構成している。そして
第２のオペアンプ１５の出力を第２の出力端子２
１を介して切換回路１６へ与える。なお切換回路
１６は第１、第２の出力端子１５，２１の出力の
一方を選択して第３の出力端子２２から出力す
る。なお上記ツエナーダイオード１９，２０はア
ノードを共通に接続してもよい。

なおここで第４、第５の抵抗１７，１８の抵抗
値R₄，R₅は等しく、かつ第３の抵抗１４の抵抗
値R₃に比して第５の抵抗１８の抵抗値は遥かに
大きいとする。

たとえば第３の抵抗１４は1MΩ、第４、第５
の抵抗１７，１８を1GΩとすれば端子１１，１
２間を流れる電流i₃が1μAで出力端子１５の電圧
e₃は1Vとなる。また上記電流i₃が1nAで出力端子
２１の電圧e₄は1Vとなる。すなわち電流i₃と出力
電圧e₃，e₄は第４図に示すような関係となる。し
たがつて、たとえば第２の出力端子e₄の電圧が
10Vまで、すなわち電流i₃が10nAまでは切換回路
１６で電圧e₄を選択して出力し、電流i₃が10nAを
越えると第１の出力端子１５の電圧e₃を選択して
出力すれば広い範囲の微小電流を正確かつ安定に
検出することができる。またオペアンプ１５の出
力電圧e₄はツエナー電圧V_tと順方向電圧V_Fとの
和で飽和する。

なお切換回路１６で出力端子電圧e₃，e₄の一方
を選択する場合、オペアンプ１３，１５の出力は
充分に低インピーダンスであり格別に大きな絶縁
抵抗も必要としない。

第５図は本発明を応用した耐電圧および絶縁試
験を行なう装置の要部を示す回路図である。すな
わち図示Ａ点を被試験装置の、たとえば電源の一
次側を介して高圧電源の一端に接続し、この高圧
電源の他端を基準電位に接続する。そして上記Ａ
点と基準電位との間にサージアブリーバ３０を介
挿し、かつ抵抗３１，３２を介してオペアンプ３
３の非反転入力に接続する。そしてこのオペアン
プ３３の反転入力を出力に接続する。なお抵抗３
４可変抵抗３５をオフセツト調整のために設けて
いる。そしてオペアンプ３３の出力を抵抗３６、
可変抵抗３７を介してオペアンプ３８の反転入力
へ与える。またこの反転入力を増幅度を設定する
抵抗10kΩ、100kΩまたは1MΩの抵抗３９を選択
的に介して出力に接続している。また非反転入力
を抵抗４０を介して基準電位に接続している。そ
して抵抗４１、可変抵抗４２をオフセツト調整の
ために設け、出力を出力端子４３に接続してい
る。そして抵抗３１，３２の直列接続点と基準電
位およびオペアンプの非反転入力と基準電位との
間にそれぞれ２個のツエナーダイオードのアノー
ドを共通に接続した直列回路４４，４５を介挿
し、過電圧に対して保護を行なうようにしてい
る。なお上記ツエナーダイオードはカソードを共
通に接続してもよい。そして抵抗３１，３２の直
列接続点を抵抗４６を介してオペアンプ４７の反
転入力に接続している。またこのオペアンプ４７
の反転入力と基準電位との間に２個のダイオード
４８，４９を逆並列に接続して介挿している。ま
たこのオペアンプ４７の反転入力と出力との間に
ツエナーダイオード５０、コンデンサ５１および
抵抗５２、可変抵抗５３の直列回路を並列に接続
している。さらにこのオペアンプ４７の非反転入
力を抵抗５４を介して基準電位に接続し、可変抵
抗５５、抵抗５６によりオフセツト調整行なうよ
うにしている。そしてオペアンプ４７の出力を抵
抗５７を介してログアンプ５８へ与えこのログア
ンプ５８の出力を出力端子５９へ与えるようにし
ている。そして出力端子４３から得られた測定値
により耐電圧試験を行ない、また出力端子５９か
ら得られた測定値により絶縁試験を行なうように
している。

以上詳述したように本発明は、電流検出抵抗の
一端にボルテージフオロワー回路の入力を接続
し、他端を差動増幅器の一方の入力へ接続し、こ
の差動増幅器の一方の入力と出力との間に帰還抵
抗を介挿するとともに他方の入力を基準電位に接
続したものである。したがつて広い範囲の微小電
流を正確かつ安定に測定することができる高感度
電流検出回路を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はボルテージフオロワー回路の一例を示
す回路図、第２図は電流−電圧変換回路の一例を
示す回路図、第３図は本発明の一実施例を示す回
路図、第４図は第３図に示す回路の動作を示すグ
ラフ、第５図は本発明の応用例を示す回路図であ
る。 １１，１２……入力端子、１３，１５……オペ
アンプ、１４……抵抗（電流検出）、１５，２１
……出力端子、１８……抵抗（帰還）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 入力を電流検出抵抗の一端に接続してこの端
   子電圧を測定するボルテージフオロワー回路と、 一方の入力を電流検出抵抗の他端に接続すると
   ともに出力との間に帰還抵抗を介挿し他方の入力
   と基準電位との間に入力抵抗を介挿した差動増幅
   器からなる電流−電圧変換回路と、 上記差動増幅器の帰還抵抗に並列に接続しこの
   帰還抵抗の端子間電圧が一定電圧を越えると導通
   するツエナーダイオードとを具備し、上記電流検
   出抵抗の抵抗値よりも上記帰還抵抗の抵抗値を大
   きくしたことを特徴とする高感度電流検出回路。 ２ 特許請求の範囲第１項記載のものにおいてボ
   ルテージフオロワー回路および電流−電圧変換回
   路の各出力を切換回路により選択的に出力するこ
   とを特徴とする高感度電流検出回路。