JPH0344570A - 反転型演算増幅器を用いたｃ―ｖ変換器の温度補償回路 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、温度補償回路に関し、特に、ディジタル容量
計において使用される反転型演算増幅器（以下オペアン
プと略記する）を用いたｃ−ｖ変換器の温度補償回路に
関する。

従来の技術 第３図（ａ）は周波数ＩＭＨｚにおける反転型オペアン
プの帰還回路にＲｒなる抵抗を入れたｃ−ｖ変換回路、
第１図（ｂ）はその等価回路図である。

第３図（ａ）、（ｂ）において、抵ＴＡＢ、リアクタン
スＸＬは、 Ｒｆ　　　　　− ωＱＡＯ ＡＯ：　ＤＣオープンループゲイン ｍｏ　：　３ｄＢ低下の角周波数 ω：角周波数く使用周波数１％Ｎ□〉 で表され、現状の最高高周波オペアンプに適用すると、 Ｒ＝０．３〜０．６Ω であり、リアクタンスＸＬは大であるが抵抗Ｒは小さい
、容量ＣＳは、リアクタンスＸｔを消去し、４１ρ端子
をバーチャルグランド（仮想接地）にし、１＝ｅ４Ｉｃ
、が成立する為のＸＬ補償である。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、現状のオペアンプではＩＭＩ（ｚ程度の
高周波では周囲温度の変化による角周波数”０＋ＤＣオ
ープンループゲインＡｏの変化が性能に影響する。実験
によれば、■５℃の変化に対し一〇、ＡＯが変化してＸ
い及びＲが略々＋１％増加することが確かめられている
。これにより、ある温度で容量Ｃｓの値によりリアクタ
ンスＸＬをキャンセルしても周囲温度が＋５℃変化する
とＸＬの変化によりｌ〜２Ωのインダクティプリアクタ
ンスが生１．：、ｒｔｒ・８０１）Ωでは０．１〜０．
２Ωのリアクタンスの増加となる。その結果、容量計の
指示誤差を生じ、Ｃレンジによっても異なるが、周囲温
度＋５℃の変化に対し＋０．１〜＋０．２％の指示変化
を生じ、また１１ρ端子とアース間に入る容量の影響も
受は性能が劣化する６本発明はこの温度誤差に対する補
償回路に関するものである。

本発明は従来の上記実情に鑑みてなされたものであり、
従って本発明の目的は、従来の技術に内在する上記課題
を解決し、的確にして隣れた温度補償を実現することを
可能とした新規な温度補償回路を提供することにある。

課題を解決するための手段 上記目的を達成する為に、本発明に１系る反転型オペア
ンプを用いたＣ−Ｖ　ＴＲ換器の温度補償回路は、反転
型オペアンプの帰還回路にＲ，なる第１の抵抗とこれと
直列に第２の抵抗Ｒ２とサーミスタＲアとの並列回路を
挿入し、更に前記オペアンプの入力リアクタンスＸＬを
消去する為の容１ｃｓを挿入したＣ−Ｖ　ＴＲ換器を有
し、そのリアクタンス分変Ｃヒすることによって生ずる
該ＸＬの変化について帰還抵抗 Ｒ，＋Ｒ丁 Ｒｅの変化を前記ω（ＩＡＯの変化と等しくなるように
前記第２の抵抗Ｒ２を選定することによって、前記リア
クタンスＸＬを略々温度に無関係に一定とするように構
成され、更に出力は前記第１の抵抗Ｒ１の電圧降下のみ
を出力とするようにして前記サーミスタＲ丁の温度変化
には無関係になるようにし、その結果Ｃメータの温度変
化によって生ずる指示誤差及びＨＰ端子とアース間に入
る容量によって生ずる指示変化をも僅少になし得ること
を特徴としている。

実ＩｔＡ例 次に本発明をその好ましい一実施例について図面を参照
しながら具体的に説明する。

本発明の詳細な説明する前に、ビーズ型サーミスタにつ
いてその性能を簡単に検討してみる。

現在市販されている素子の大きさ１　ｍａｒ程度のビー
ズ型サーミスタを３０個間作為に抽出し２３℃において
ＩＭＨ□の高周波で試験した結果、特性に殆ど誤差がな
いことが判明した。そのうち誤差の大きいもの３個の測
定結果を次の（１）、　（２＞、　（３）として示すと
次の通りである（　ＩＺｌ：インピーダンスの絶対値、
θ：位相角）。

ＩＺＩ　　　　　　θ （１）　　　　５．８５にΩ　　　−４，９゜（２）　
　　　５．６７にΩ　　　−６，７゜（３）　　　　５
．７８にΩ　　　−４，６゜以上の値を第２図に示した
並列等価回路の定数（並列容量：Ｃｐ、並列抵抗：１ζ
Ｐ）に換算すれば、Ｃｐ　　　　　　　　Ｒｐ （１）・・・・・・・２．３４ｐＦ　　　　　５８７２
Ω（２）・・−・・−・３．２５ＰＦ　　　　　５７０
８０（３ン・・・・・・・２．２２ｐＦ　　　　　　　
５７９８Ωとなる。ちなみにこのサーミスタの２３℃に
おける直流の標準抵抗値は５．７２にΩで１Ｍ１１２で
もＤＣ抵抗と略々等しくまたリアクタンス分Ｃｐも小さ
く十分温度補償用サーミスタとして使用できることが確
かめられた。

第１図（ａ）は上記サーミスタを用いた本発明に係る温
度補償回路の一実施例を示すブロック構成国、第１図（
ｂ）は第１図（ａ）の等価回路図である。

第１図（ａ）、（ｂ）を参照するに、前述したように、
Ｃ−■変換器１２のオペアンプｏＰ１の入力インピーダ
ンスＺはＺ＝Ｒ＋ｊＸｔで表され、抵抗、リアクタンス
分は Ａｇ　　　　　４１０′ａＡ０ で表されるが、上記入力インピーダンスＺのうち抵抗弁
Ｒは温度により変化しても絶対値が小さい上に被測定容
量ＣＸのインピーダンスに対してベクトル和となるので
温度変化による影響は無視できる。

で、温度によるリアクタンスＸＬの変化は直接指示に影
響する。オペアンプＯＰＩの温度変化による＠ｌ０ＡＯ
の変化は負方向であり正の温度変化に対してリアクタン
スＸＬを増加させる方向であり、また帰還抵抗Ｒｒには
サーミスタが入っているので正の温度変化に対してリア
クタンスＸＬを減少させる方向となりサーミスタ抵抗Ｂ
Ｔと並列に挿入されている抵抗Ｒ２を適当に運べば増幅
器の―◎ＡＯの変化と等しくすることができることが上
式よりも明らかである。即ち、ある温度範囲ではりアク
タンスＸＬを一定とすることが可能であり、従って、こ
の補償回路により電流ｉｘを温度に略々無関係に一定と
することができる。しかしながら、通常のオペアンプ端
子のようにオペアンプＯＰｌのｅ１端子を出力とすれば
、サーミスタによるＲｒの変化の為に温度変化による出
力変化が生じることは明らかであるが、出力を図に示す
ようにＲ１端子よりとればサーミスタの変化による影響
を受けずにサーミスタはリアクタンスＸＬ即ち電流ｉに
を一定とする為だけの要因とすることができる。

尚、この回路において抵抗Ｒ，は被測定容量ｅｘのフル
スケールのときにｅ＝ｅＱとなるように設計され保ちつ
つ抵抗Ｒ２の選定により温度特性のみ任意に変更するこ
とが可能である。

第１図（ａ）に示されたオペアンプＯＰ２は抵抗Ｒ。

に対してハイインピーダンスで受ける為のゲイン１の電
圧フォロワである。

尚、サーミスタはオペアンプＯＰ１のケース表面または
放熱板等に密着させてオペアンプＯＰＩの温度変化とサ
ーミスタが常に同一温度になるような注意が必要なこと
は勿論である。

発明の詳細 な説明したように５本発明に係る温度補償回路によれば
、温度変化に無関係にＩＩＰ端子をバーチャルグランド
になし得、その結果、周囲温度の変化に対し指示変化を
小さくし、またＨｐ端子とアース間に入る容量の影響も
僅少になし得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）は本発明の一実施例を示す回路構
成図、その等価回路図、第２図は本発明を説明する為の
図、第３図（ａ）、（ｂ）は従来技術を説明する為の回
路図、その等価回路図である。 １１　・・・電源、１２．１２’・Ｃ−Ｖ変換回路、Ｏ
Ｐ、　、ｏｐ２・、。 演算増幅器、ＲＴ・・・サーミスタ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、反転型演算増幅器の帰還回路に第１の抵抗Ｒ＿
   １とこの第１の抵抗Ｒ＿１と直列に第２の抵抗Ｒ＿２と
   サーミスタＲ＿Ｔとの並列回路を挿入し、更に前記演算
   増幅器の入力リアクタンスＸ＿Ｌを消去する為の容量Ｃ
   ｓを入力端に接続したＣ−Ｖ変換器であって、前記リア
   クタンスＸ＿Ｌ＝ωＲ＿ｆ／ω＿０Ａ＿０（但し、ω：
   使用角周波数、ω＿０：３ｄＢ低下の角周波数、Ａ＿０
   ：ＤＣオープンループゲイン）における前記演算増幅器
   のω＿０Ａ＿０が温度によって変化することにより生ず
   る前記リアクタンスＸ＿Ｌの変化に関して帰還抵抗 Ｒｆ＝（Ｒ＿２Ｒ＿Ｔ／Ｒ＿２＋Ｒ＿Ｔ）＋Ｒ＿１の前
   記サーミスタＲ＿Ｔの変化による変化を前記ω＿０Ａ＿
   ０の変化と等しくなるように前記第２の抵抗Ｒ＿２を選
   定し、前記リアクタンスＸ＿Ｌを略々温度に無関係にす
   ると共に、前記第１の抵抗Ｒ＿１の電圧降下のみを出力
   するようにして前記サーミスタＲ＿Ｔの温度変化には無
   関係になるようにしたことを特徴とする反転型演算増幅
   器を用いたＣ−Ｖ変換器の温度補償回路。
2. （２）、前記第１の抵抗Ｒ＿１と第２の抵抗Ｒ＿２の接
   続点に電圧フォロワ型の第２の演算増幅器を挿入したこ
   とを更に特徴とする請求項（１）に記載の反転型演算増
   幅器を用いたＣ−Ｖ変換器の温度補償回路。