JPH0374499B2 - - Google Patents
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- JPH0374499B2 JPH0374499B2 JP61018557A JP1855786A JPH0374499B2 JP H0374499 B2 JPH0374499 B2 JP H0374499B2 JP 61018557 A JP61018557 A JP 61018557A JP 1855786 A JP1855786 A JP 1855786A JP H0374499 B2 JPH0374499 B2 JP H0374499B2
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- JP
- Japan
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- capacitor
- capacitors
- circuit
- standard
- terminal
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- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 68
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、各種電気量の精密測定に用いる三端
子形標準コンデンサに係わり、特にその損失係数
に起因する測定該差要因等を除くため、損失係数
を補償する回路を付加した三端子形標準コンデン
サに関する。
子形標準コンデンサに係わり、特にその損失係数
に起因する測定該差要因等を除くため、損失係数
を補償する回路を付加した三端子形標準コンデン
サに関する。
構造に特に配慮した標準器用の三端子形空気コ
ンデンサの中には、損失係数が10-5以下の高精度
のものがあるが、かかる空気コンデンサは比誘電
率が小さいために、1000pF以下の小容量の範囲
でしか使用されない。そこで、一般には損失係数
が10-4〜10-3程度の小型に造られた誘電体コンデ
ンサ（空気以外の誘電体を用いたもの）が、標準
器用として現在広く用いられている。
ンデンサの中には、損失係数が10-5以下の高精度
のものがあるが、かかる空気コンデンサは比誘電
率が小さいために、1000pF以下の小容量の範囲
でしか使用されない。そこで、一般には損失係数
が10-4〜10-3程度の小型に造られた誘電体コンデ
ンサ（空気以外の誘電体を用いたもの）が、標準
器用として現在広く用いられている。
しかし、誘電体コンデンサは、上記のように損
失係数が極めて小さいとは言えないために、これ
を標準として各種電気量を測定した場合には、測
定回路が複雑になる程、コンデンサの損失係数が
誤差要因として問題となつて来る。
失係数が極めて小さいとは言えないために、これ
を標準として各種電気量を測定した場合には、測
定回路が複雑になる程、コンデンサの損失係数が
誤差要因として問題となつて来る。
かかる損失係数による測定誤差を除去するため
に、従来から用いられている電子式のコンデンサ
測定器等においては、演算増幅器を用いて、抵抗
端子の電圧降下分を極性反転して負性の等価抵抗
を得る方法が用いられている。
に、従来から用いられている電子式のコンデンサ
測定器等においては、演算増幅器を用いて、抵抗
端子の電圧降下分を極性反転して負性の等価抵抗
を得る方法が用いられている。
かかる従来の補償方法においては、演算増幅器
の雑音、利得、安定度など増幅器自身の特性によ
る制約から、誘電体コンデンサの損失係数の補償
は10-4程度が限度である。しかし、高精度測定用
に適した標準コンデンサを提供するためには、そ
の損失係数を10-5以下まで補償する必要がある。
の雑音、利得、安定度など増幅器自身の特性によ
る制約から、誘電体コンデンサの損失係数の補償
は10-4程度が限度である。しかし、高精度測定用
に適した標準コンデンサを提供するためには、そ
の損失係数を10-5以下まで補償する必要がある。
そこで、本発明は、接地端子を兼ねるシールド
ケース内に第１のコンデンサを収納して成る三端
子形標準コンデンサに、第２及び第３のコンデン
サと抵抗器とから成るＹ結線形の補償回路を接続
し、この補償回路から得られる負性の等価抵抗を
第１のコンデンサの両端子間に与えることによ
り、損失係数がほとんど零に近い三端子形標準コ
ンデンサを実現するものである。
ケース内に第１のコンデンサを収納して成る三端
子形標準コンデンサに、第２及び第３のコンデン
サと抵抗器とから成るＹ結線形の補償回路を接続
し、この補償回路から得られる負性の等価抵抗を
第１のコンデンサの両端子間に与えることによ
り、損失係数がほとんど零に近い三端子形標準コ
ンデンサを実現するものである。
以下、本発明の実施例を説明する。
第１図は、本発明に係る三端子形標準コンデン
サの一実施例を示す。
サの一実施例を示す。
同図において、コンデンサC0は、この標準コ
ンデンサの定義容量として用いられている誘電体
コンデンサである。この誘電体コンデンサC0は、
実装上は、第２図ａに示すように接地端子Ｇを兼
ねた静電シールドケースＳ内に収納されている。
これらを等価回路で表わすと第２図ｂのようにな
り、この等価回路要素が第１図にも用いられてい
る。因みに、第２図の構成は、従来の一般的な三
端子形標準コンデンサの構成である。
ンデンサの定義容量として用いられている誘電体
コンデンサである。この誘電体コンデンサC0は、
実装上は、第２図ａに示すように接地端子Ｇを兼
ねた静電シールドケースＳ内に収納されている。
これらを等価回路で表わすと第２図ｂのようにな
り、この等価回路要素が第１図にも用いられてい
る。因みに、第２図の構成は、従来の一般的な三
端子形標準コンデンサの構成である。
更に、本実施例では、誘電体コンデンサC0の
両端子Ｈ，Ｌ間に小容量コンデンサC1，C2が相
互に直列接続され、両小容量コンデンサC1，C2
の相互接続点とシールドケースＳ（接地端子Ｇ）
との間に可変抵抗器Ｒが接続されている。後述す
るように、この２つの小容量コンデンサC1，C2
と可変抵抗器ＲとからなるＹ結線形の回路によつ
て、誘電体コンデンサC0の損失係数の補償が可
能となる。尚、この補償回路はシールドケースＳ
の外側に設けられている。
両端子Ｈ，Ｌ間に小容量コンデンサC1，C2が相
互に直列接続され、両小容量コンデンサC1，C2
の相互接続点とシールドケースＳ（接地端子Ｇ）
との間に可変抵抗器Ｒが接続されている。後述す
るように、この２つの小容量コンデンサC1，C2
と可変抵抗器ＲとからなるＹ結線形の回路によつ
て、誘電体コンデンサC0の損失係数の補償が可
能となる。尚、この補償回路はシールドケースＳ
の外側に設けられている。
以下、上記のように構成された本実施例の作用
を説明する。
を説明する。
まず、第２図ｂを参照して補償回路を付加する
前の従来の標準コンデンサの損失係数について説
明する。
前の従来の標準コンデンサの損失係数について説
明する。
同図において、コンデンサCg1，Cg2は、誘電体
コンデンサC0とシールドケースＳ間の標遊容量
に起因するこの標準コンデンサの対地容量であ
る。また、誘電体コンデンサC0と並列の抵抗R0
は、この誘電体コンデンサC0の誘電体損失に相
当する等価損失抵抗である。尚、以下の説明にお
いて、各回路要素の参照符号は各要素の電気的値
としても使用する。
コンデンサC0とシールドケースＳ間の標遊容量
に起因するこの標準コンデンサの対地容量であ
る。また、誘電体コンデンサC0と並列の抵抗R0
は、この誘電体コンデンサC0の誘電体損失に相
当する等価損失抵抗である。尚、以下の説明にお
いて、各回路要素の参照符号は各要素の電気的値
としても使用する。
誘電体コンデンサC0の一方の端子Ｈは電源に
接続され、他方の端子ＬはシールドケースＳと同
じ接地電位で用いられる。このため、対地容量
Cg1は電源に並列に加わり、対地容量Cg2は実質上
コンデンサとしての作用がなくなる。その結果、
この標準コンデンサの対地容量Cg1，Cg2は測定対
象から切り離され、誘導体コンデンサC0（損失抵
抗R0を含む）のみがこの標準コンデンサ定義容
量として用いられることになる。
接続され、他方の端子ＬはシールドケースＳと同
じ接地電位で用いられる。このため、対地容量
Cg1は電源に並列に加わり、対地容量Cg2は実質上
コンデンサとしての作用がなくなる。その結果、
この標準コンデンサの対地容量Cg1，Cg2は測定対
象から切り離され、誘導体コンデンサC0（損失抵
抗R0を含む）のみがこの標準コンデンサ定義容
量として用いられることになる。
よつて、角周波数ωにおけるこの従来の標準コ
ンデンサの等価損失係数D0は、 D0＝１／ωC0R0 で表わされる。
ンデンサの等価損失係数D0は、 D0＝１／ωC0R0 で表わされる。
次に、小容量コンデンサC1，C2と可変抵抗器
Ｒとから成る補償回路の作用について説明する。
Ｒとから成る補償回路の作用について説明する。
第３図ａはこの補償回路のみを示したものであ
る。これを同図ｂのような△結線形の等価回路に
変換してみると、誘電体コンデンサC0の両端子
Ｈ，Ｌ間に加わる並列インピーダンスZHLは ZHL＝−ｊ１／ωC1−ｊ１／ωC2＋（
−ｊ１／ωC1）（−ｊ１／ωC1）／Ｒ ＝−ｊ１／ω（１／C1−ｊ１／C2
−１／ω2C1C2R〔Ω〕……(1) と表わされる。ここで、 １／ωC1，１／ωC2＞＞Ｒ となるように回路定数を選定すれば、 ZHL≒−１／ω2C1C2R〔Ω〕 ……(2) となり、並列インピーダンスZHLは負性の抵抗成
分と等価になる。
る。これを同図ｂのような△結線形の等価回路に
変換してみると、誘電体コンデンサC0の両端子
Ｈ，Ｌ間に加わる並列インピーダンスZHLは ZHL＝−ｊ１／ωC1−ｊ１／ωC2＋（
−ｊ１／ωC1）（−ｊ１／ωC1）／Ｒ ＝−ｊ１／ω（１／C1−ｊ１／C2
−１／ω2C1C2R〔Ω〕……(1) と表わされる。ここで、 １／ωC1，１／ωC2＞＞Ｒ となるように回路定数を選定すれば、 ZHL≒−１／ω2C1C2R〔Ω〕 ……(2) となり、並列インピーダンスZHLは負性の抵抗成
分と等価になる。
次に、以上の考察に基づき、第３図ｂの等価回
路を用いて第１図を書き替えた第４図を参照し
て、本実施例の作用を説明する。
路を用いて第１図を書き替えた第４図を参照し
て、本実施例の作用を説明する。
第４図において、端子Ｈ，Ｌと接地端子Ｇとの
間に補償回路によつて新たに生じたインピーダン
スZHg，ZLgは、対地インピーダンスとなるため、
従来の三端子形標準コンデンサが有する対地容量
Cg1，Cg2と同様に、定義容量C0に何ら不都合を与
えない回路定数となる。従つて、並列インピーダ
ンスZHLのみが定義容量C0に作用する。上述のよ
うに、並列インピーダンスZHLは負性の抵抗成分
であり、その値は角周波数ωと補償回路の回路定
数C1，C2，Ｒによつて定まる。よつて、可変抵
抗器Ｒを適宜調節して、 ｜ZHL｜＝R0 となるようにすれば、定義容量C0に関する損失
係数を零に補償することができることは明らかで
ある。更に詳しく説明すれば、本実施例における
定義容量C0に関する損失係数DHLは、 DHL＝１／ωC0R0−１／ωC0ZHL ≒１／ωC0R0−ωRC1C2／C0 ＝D0−ωRC1C2／C0 ……(3) で表わされる。尚、(3)式の第１項D0は誘電体コ
ンデンサC0自身の損失係数、第２項は損失係数
D0を補償する項である。
間に補償回路によつて新たに生じたインピーダン
スZHg，ZLgは、対地インピーダンスとなるため、
従来の三端子形標準コンデンサが有する対地容量
Cg1，Cg2と同様に、定義容量C0に何ら不都合を与
えない回路定数となる。従つて、並列インピーダ
ンスZHLのみが定義容量C0に作用する。上述のよ
うに、並列インピーダンスZHLは負性の抵抗成分
であり、その値は角周波数ωと補償回路の回路定
数C1，C2，Ｒによつて定まる。よつて、可変抵
抗器Ｒを適宜調節して、 ｜ZHL｜＝R0 となるようにすれば、定義容量C0に関する損失
係数を零に補償することができることは明らかで
ある。更に詳しく説明すれば、本実施例における
定義容量C0に関する損失係数DHLは、 DHL＝１／ωC0R0−１／ωC0ZHL ≒１／ωC0R0−ωRC1C2／C0 ＝D0−ωRC1C2／C0 ……(3) で表わされる。尚、(3)式の第１項D0は誘電体コ
ンデンサC0自身の損失係数、第２項は損失係数
D0を補償する項である。
この(3)式に基づき、
ωRC1C2／C0＝D0
となるように、角周波数ωに応じて可変抵抗器Ｒ
を調整すれば、損失係数DHLを零に補償すること
ができる。
を調整すれば、損失係数DHLを零に補償すること
ができる。
以上のように、本実施例によれば、損失係数が
10-4〜10-3程度の三端子形標準コンデンサに、２
個の固定コンデンサと可変抵抗器とから成る極め
て簡単な回路を接続するだけで、この標準コンデ
ンサの損失係数を特定の周波数に対して補償する
ことが可能である。この補償量は可変抵抗器によ
り調節できるので、補償回路用のコンデンサC1，
C2は公差が数％程度の部品用コンデンサで充分
である。しかも、演算増幅器などの電子回路を用
いていないため、損失係数を極めて零に近い値ま
で補償することができ、10-5以下の損失係数が要
求される高精度測定用の標準コンデンサを確実に
提供できる。また、周波数の変更に対しては、小
さい変更については可変抵抗器Ｒの調整で、また
大きい変更についてはコンデンサC1，C2及び可
変抵抗器Ｒの選定を変えることによつて、自由に
対応することができる。
10-4〜10-3程度の三端子形標準コンデンサに、２
個の固定コンデンサと可変抵抗器とから成る極め
て簡単な回路を接続するだけで、この標準コンデ
ンサの損失係数を特定の周波数に対して補償する
ことが可能である。この補償量は可変抵抗器によ
り調節できるので、補償回路用のコンデンサC1，
C2は公差が数％程度の部品用コンデンサで充分
である。しかも、演算増幅器などの電子回路を用
いていないため、損失係数を極めて零に近い値ま
で補償することができ、10-5以下の損失係数が要
求される高精度測定用の標準コンデンサを確実に
提供できる。また、周波数の変更に対しては、小
さい変更については可変抵抗器Ｒの調整で、また
大きい変更についてはコンデンサC1，C2及び可
変抵抗器Ｒの選定を変えることによつて、自由に
対応することができる。
以上説明したように、本発明によれば、三端子
形標準コンデンサに対し２つのコンデンサと抵抗
器とから得られる負性の並列等価抵抗を加えるこ
とによりこの標準コンデンサの損失抵抗を補償す
るようにしているので、補償回路の回路定数の調
節により補償量の調整が容易にでき、しかも演算
増幅器等の電子回路を用いていないので精度の高
い調整が可能であり、したがつて損失係数が極め
て零に近い高品質の標準コンデンサを提供するこ
とが可能となる。
形標準コンデンサに対し２つのコンデンサと抵抗
器とから得られる負性の並列等価抵抗を加えるこ
とによりこの標準コンデンサの損失抵抗を補償す
るようにしているので、補償回路の回路定数の調
節により補償量の調整が容易にでき、しかも演算
増幅器等の電子回路を用いていないので精度の高
い調整が可能であり、したがつて損失係数が極め
て零に近い高品質の標準コンデンサを提供するこ
とが可能となる。
第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２
図は第１図のうち従来の構成と共通する部分の実
回路及び等価回路を示す図、第３図は第１図の補
償回路の部分の実回路及び等価回路を示す図、第
４図は第１図の等価回路である。 C0……誘電体コンデンサ（定義容量）、R0……
誘電体コンデンサのC0の等価損失抵抗、Ｈ，Ｌ
……誘電体コンデンサC0の両端子、Ｓ……静電
シールドケース、Ｇ……接地端子、Cg1，Cg2……
誘電体コンデンサのC0の対地容量、C1，C2……
小容量コンデンサ、Ｒ……可変抵抗器、ZHL……
並列インピーダンス。
図は第１図のうち従来の構成と共通する部分の実
回路及び等価回路を示す図、第３図は第１図の補
償回路の部分の実回路及び等価回路を示す図、第
４図は第１図の等価回路である。 C0……誘電体コンデンサ（定義容量）、R0……
誘電体コンデンサのC0の等価損失抵抗、Ｈ，Ｌ
……誘電体コンデンサC0の両端子、Ｓ……静電
シールドケース、Ｇ……接地端子、Cg1，Cg2……
誘電体コンデンサのC0の対地容量、C1，C2……
小容量コンデンサ、Ｒ……可変抵抗器、ZHL……
並列インピーダンス。
Claims (1)
- １ 接地端子を兼ねるシールドケース内に第１の
コンデンサを収納して成るものにおいて、前記第
１のコンデンサの両端子間に第２及び第３のコン
デンサを相互に直列に接続し、この第２及び第３
のコンデンサの相互接続点と前記シールドケース
との間に抵抗器を接続し、前記第２及び第３のコ
ンデンサ並びに前記抵抗器とにより、前記第１の
コンデンサに対し、その損失係数を補償するよう
な負性の並列等価抵抗を与えるようにしたことを
特徴とする三端子形標準コンデンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61018557A JPS62176119A (ja) | 1986-01-30 | 1986-01-30 | 三端子形標準コンデンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61018557A JPS62176119A (ja) | 1986-01-30 | 1986-01-30 | 三端子形標準コンデンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62176119A JPS62176119A (ja) | 1987-08-01 |
| JPH0374499B2 true JPH0374499B2 (ja) | 1991-11-27 |
Family
ID=11974925
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61018557A Granted JPS62176119A (ja) | 1986-01-30 | 1986-01-30 | 三端子形標準コンデンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62176119A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4249448B2 (ja) * | 2001-09-06 | 2009-04-02 | 東京エレクトロン株式会社 | 容量計の校正方法、校正用標準容量ボックス、静電容量の測定方法、容量測定用ボックス及び容量計 |
-
1986
- 1986-01-30 JP JP61018557A patent/JPS62176119A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62176119A (ja) | 1987-08-01 |
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