JPH05196654A - measuring device - Google Patents
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- JPH05196654A JPH05196654A JP912192A JP912192A JPH05196654A JP H05196654 A JPH05196654 A JP H05196654A JP 912192 A JP912192 A JP 912192A JP 912192 A JP912192 A JP 912192A JP H05196654 A JPH05196654 A JP H05196654A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ありふれた性能の入力アンプを用いても入力
アンプのバイアス電流や入力インピーダンスが、測定誤
差にならない測定装置を提供すること。
【構成】 入力端子におけるバイアス電流がIa、入力
インピーダンスがRaである入力アンプと、この入力ア
ンプの出力信号をデジタル信号へ変換するAD変換器
と、異なる既知の抵抗値を持ち一端がそれぞれ共通電位
に接続された2本の抵抗(R,r)と、測定端子に一端が接
続された抵抗(RP)と、前記3本の抵抗の他端をそれぞれ
選択して入力アンプの入力端子へ導く第1スイッチ手段
(SWa)と、測定端子(17)と共通電位間に接続された定電
流源(IS)と第2スイッチ手段(SWS)との直列回路と、A
D変換器の出力信号を導入するとともに2つのスイッチ
手段の切替えを制御し信号発生源の内部電圧VOの値を
算出するμPとを備えたもの。
(57) [Abstract] [Purpose] To provide a measuring device in which the bias current and the input impedance of the input amplifier do not cause a measurement error even when an input amplifier having a common performance is used. [Structure] An input amplifier having a bias current I a and an input impedance R a at an input terminal, an AD converter for converting an output signal of the input amplifier into a digital signal, and one end having a different known resistance value Two resistors (R, r) connected to a common potential, a resistor (R P ), one end of which is connected to the measurement terminal, and the other end of the three resistors are selected to input the input terminals of the input amplifier. Switch means for leading to
(SW a ), a series circuit of a constant current source (I S ) and a second switch means (SW S ) connected between the measurement terminal (17) and the common potential, and A
A μP for introducing the output signal of the D converter and controlling the switching of the two switch means to calculate the value of the internal voltage V O of the signal generating source.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、導入したアナログ信号
の大きさに応じた信号を得る測定装置に関するものであ
る。一般に測定装置は、入力バッファアンプを設けてい
るが、この入力バッファアンプの入力インピーダンス
と、バイアス電流は、測定値に誤差を与える。本願は、
主として前記誤差要因の影響を低減できる測定装置に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a measuring device for obtaining a signal according to the magnitude of an introduced analog signal. Generally, the measuring apparatus is provided with an input buffer amplifier, but the input impedance of this input buffer amplifier and the bias current give an error to the measured value. This application is
The present invention mainly relates to a measuring device capable of reducing the influence of the error factors.
【0002】[0002]
【従来の技術】測定対象の信号発生源から電圧、電流等
のアナログ信号を導入し、これをデジタル信号に変換し
て測定する測定装置がある。このような測定装置におい
ては、通常、入力部には演算増幅器等を用いて構成した
バッファアンプが用いられる。理想的なバッファアンプ
は、入力インピーダンスRaが無限大で、入力部のバイ
アス電流Iaが0である。しかし現実のアンプは、各々
或る有限の値を持つので、測定値に誤差が生じる。2. Description of the Related Art There is a measuring apparatus which introduces an analog signal such as voltage or current from a signal source to be measured and converts it into a digital signal for measurement. In such a measuring device, a buffer amplifier configured by using an operational amplifier or the like is usually used for the input section. An ideal buffer amplifier, the input impedance R a is infinite, the bias current I a of the input is zero. However, since each actual amplifier has a certain finite value, an error occurs in the measured value.
【0003】例えば、バッファアンプに或る値のバイア
ス電流Iaがあると、このバイアス電流Iaは、測定端子
に接続された測定対象の信号発生源に流れる。信号発生
源は、出力インピーダンスRsを持っているので、この
バイアス電流が流れることで、 Vbias=Ia・Rs (1) の電圧が、信号発生源の出力端子に発生する。このよう
に発生した(1)式の電圧Vbiasは、信号発生源の本来の
出力電圧Viに重畳して、測定装置に加えられるので、
測定誤差となる。For example, when the buffer amplifier has a bias current I a of a certain value, this bias current I a flows to the signal generation source of the measurement object connected to the measurement terminal. Since the signal generation source has the output impedance R s , the voltage of V bias = I a · R s (1) is generated at the output terminal of the signal generation source when this bias current flows. Since the voltage V bias of the equation (1) thus generated is superimposed on the original output voltage V i of the signal generation source and added to the measuring device,
It causes a measurement error.
【0004】また、誤接続などによる過大入力から測定
装置の入力回路部の破損を防ぐため、通常、バッファア
ンプの前に入力保護回路が設けられる。理想的な入力保
護回路は、測定端子間から測定装置の中を見込んだ時
の、並列インピーダンスが無限大、直列インピーダンス
が0である。しかし現実の入力保護回路は、各々有限の
値を持つ。その結果、測定誤差が発生する。An input protection circuit is usually provided before the buffer amplifier in order to prevent the input circuit section of the measuring device from being damaged by an excessive input due to an erroneous connection or the like. An ideal input protection circuit has a parallel impedance of infinity and a series impedance of 0 when looking into the measuring device from between the measuring terminals. However, actual input protection circuits each have a finite value. As a result, a measurement error occurs.
【0005】図2は、従来の測定装置の入力部を示した
ブロック図である。同図において、7は入力バッファア
ンプ(以下、単に入力アンプと記す)であり、理想アン
プ9と、この理想アンプ9の外部に接続されたバイアス
電流源I+,I-と、入力インピーダンスR+,R-で等価
的に表される。理想アンプ9は、入力インピーダンスが
無限大であり、バイアス電流は、0である。FIG. 2 is a block diagram showing an input section of a conventional measuring apparatus. In the figure, reference numeral 7 denotes an input buffer amplifier (hereinafter, simply referred to as an input amplifier), which includes an ideal amplifier 9, bias current sources I + and I − connected to the outside of the ideal amplifier 9, and an input impedance R +. , R − are equivalently represented. The ideal amplifier 9 has infinite input impedance and zero bias current.
【0006】5は入力保護回路であり、この等価直列イ
ンピーダンスをRPで表している。このような構成で
は、入力保護回路5のインピーダンスRPには、バイア
ス電流I+から別れた電流Iiが流れる。従って、図2の
理想アンプ9の(+)入力端子には、(2)式で表される電圧
VAが加えられることになる。RSは測定対象1の出力イ
ンピーダンスである。 VA=(RP+RS)・Ii (2) この電圧VAは、バイアス電流I+に起因して発生するも
のであり、測定対象1の電圧VOに重畳されて、測定装
置に加えられるから測定誤差になる。Reference numeral 5 is an input protection circuit, and its equivalent series impedance is represented by R P. In such a configuration, the current I i separated from the bias current I + flows through the impedance R P of the input protection circuit 5. Therefore, the voltage V A represented by the equation (2) is applied to the (+) input terminal of the ideal amplifier 9 in FIG. R S is the output impedance of the measurement target 1. V A = (R P + R S ) · I i (2) This voltage V A is generated due to the bias current I + , and is superimposed on the voltage V O of the measuring object 1 to be measured by the measuring device. Since it is added, it causes a measurement error.
【0007】このような誤差は、(3)式で示すような値
の抵抗RP’を(-)入力端子に接続することで低減でき
る。 RP’=RP+RS (3) 即ち、この(-)入力端子の抵抗RP’にも、バイアス電流
I-から別れた電流Iiが流れる(通常の演算増幅器で
は、I+=I-である)。従って、この時、抵抗RP’に
発生する電圧をVBとすると、 VB=RP’・Ii (4) である。ここで(3)式の関係より、VA=VB となるの
で、理想アンプ9の(+)、(-)入力端子間の電圧Vd=VA
−VB=0 となり、バイアス電流I+,I-の影響は、
除去される。Such an error can be reduced by connecting a resistor R P 'having a value as shown in equation (3) to the (-) input terminal. R P '= R P + R S (3) That is, a current I i separated from the bias current I − also flows through the resistance R P ' of the (-) input terminal (I + = I in a normal operational amplifier). - a). Therefore, at this time, if the voltage generated in the resistor R P ′ is V B , then V B = R P ′ · I i (4) Since V A = V B from the relationship of the equation (3), the voltage Vd between the (+) and (−) input terminals of the ideal amplifier 9 is V d = V A.
−V B = 0, and the influence of the bias currents I + and I − is
To be removed.
【0008】しかし、測定対象1の出力インピーダンス
RSは、個々の測定対象毎にその値が異なるので、(3)式
の関係にあるキャンセル用の抵抗値RP’を測定装置の
設計段階で定めることは、不可能である。このため、従
来の測定装置では、便宜的に RP’=RP である抵抗RP’を設けていた。即ち、従来装置では、
測定対象1の出力インピーダンスRSにより生じる誤差
のキャンセルは、行われていなかった。However, since the output impedance R S of the measuring object 1 is different for each measuring object, the canceling resistance value R P 'in the relation of the equation (3) is set at the design stage of the measuring device. It is impossible to determine. Therefore, in the conventional measuring device, a resistor R P 'where R P ' = R P is provided for convenience. That is, in the conventional device,
The error caused by the output impedance R S of the measurement target 1 was not canceled.
【0009】一方、プロセスコントロール等の分野で
は、熱電対によってフィールドの温度計測を行う場合、
一般に熱電対と測定装置とは長いケーブルで接続され、
また、避雷器が設けられる。このような場合、ケーブル
の長さや避雷器の有無などによって、測定装置から測定
対象1側(熱電対側)をみた出力インピーダンスR
S(図2参照)は、0〜500Ω程度の値をとり、更にその
値は、温度等の要因によって変動する。On the other hand, in the field of process control and the like, when the temperature of the field is measured by a thermocouple,
Generally, the thermocouple and the measuring device are connected with a long cable,
In addition, a lightning arrester is provided. In such a case, depending on the length of the cable, the presence or absence of a lightning arrester, etc., the output impedance R as seen from the measurement device 1 side (thermocouple side)
S (see FIG. 2) has a value of about 0 to 500Ω, and the value fluctuates depending on factors such as temperature.
【0010】ここで熱電対の起電力は数十mV程度である
ので、バイアス電流I+に起因する電流Ii(図2参照)
の値によっては、抵抗RSでの電圧降下が、測定誤差と
して問題となる。そこで、熱電対を用いて温度測定を行
う場合(または、熱電対に限らず、微小な検出信号を導
入する場合)、プロセスコントロール等の分野では、バ
イアス電流が小さく、かつ入力インピーダンスの高い高
価なアンプを入力アンプ7として用いることで、測定誤
差の絶対値を抑えていた。Since the electromotive force of the thermocouple is about several tens of mV, the current I i caused by the bias current I + (see FIG. 2).
Depending on the value of, the voltage drop across the resistor R S becomes a problem as a measurement error. Therefore, in the case of performing temperature measurement using a thermocouple (or introducing a minute detection signal, not limited to the thermocouple), in the field of process control and the like, the bias current is small and the input impedance is high and expensive. By using an amplifier as the input amplifier 7, the absolute value of the measurement error was suppressed.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】一方、近年、測定器や
プロセス制御の分野では、装置の電子回路部分をIC化
することが行われている。つまり、従来ではディスクリ
ートで組み立てていた或る電子回路部分を、1個のIC
に置き換えることで、装置の高性能化、小型化、低価格
化、を図ることが行われている。このようにIC化の観
点から図2の測定装置を見た場合、大きな問題がある。On the other hand, in recent years, in the field of measuring instruments and process control, the electronic circuit portion of the device has been integrated into an IC. In other words, a certain electronic circuit part that was conventionally assembled discretely is integrated into one IC.
It has been attempted to improve the performance of the device, downsize it, and reduce the price. Thus, there is a big problem when the measuring device of FIG. 2 is viewed from the viewpoint of IC.
【0012】即ち、入力アンプ7として、バイアス電流
が小さく、且つ入力インピーダンスの高い増幅器をIC
により実現しようとすると、その製造に特殊なICプロ
セスやトリミング工程を要する。つまり、従来の図2の
回路(即ち、入力アンプ7としてバイアス電流が小さ
く、かつ入力インピーダンスの高いアンプを必要とする
回路)は、IC化に不適切な構成である。That is, as the input amplifier 7, an amplifier having a small bias current and a high input impedance is used as an IC.
In order to realize it, a special IC process or a trimming process is required for its manufacture. That is, the conventional circuit of FIG. 2 (that is, the circuit that requires an amplifier having a small bias current and a high input impedance as the input amplifier 7) has a configuration unsuitable for an IC.
【0013】本発明の目的は、ありふれた性能の入力ア
ンプを用いても、この入力アンプのバイアス電流や入力
インピーダンスが、測定誤差にならない測定装置を提供
することである。An object of the present invention is to provide a measuring device in which the bias current and the input impedance of the input amplifier do not cause a measurement error even if an input amplifier having a common performance is used.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明は、測定端子に接
続された出力インピーダンスRSを持つ信号発生源の内
部電圧VOを測定する装置において、測定対象の信号を
導入する入力端子におけるバイアス電流がIa、入力イ
ンピーダンスがRaである入力アンプと、この入力アン
プの出力信号をデジタル信号へ変換するAD変換器と、
異なる既知の抵抗値を持ち、一端がそれぞれ共通電位に
接続された2本の抵抗(R,r)と、前記測定端子に一端が
接続された抵抗(RP)と、前記3本の抵抗の他端をそれぞ
れ選択して、入力アンプの前記入力端子へ導く第1スイ
ッチ手段(SWa)と、第2スイッチ手段(SWS)を介して電流
(IS)を前記測定対象の信号へ重畳させ、測定端子(17)に
おける電流を変化させる定電流源(12)と、前記AD変換
器の出力信号を導入するとともに前記2つのスイッチ手
段の切替えを制御し、第1スイッチ手段で前記2本の抵
抗(R,r)をそれぞれ選択した時のAD変換器の出力から
入力アンプのバイアス電流Iaと入力インピーダンスRa
を算出し、第1スイッチ手段で抵抗(RP)を選択し且つ第
2スイッチ手段をオンとオフさせた時のAD変換器のそ
れぞれの出力値と前記算出したIaとRaの値とから信号
発生源の内部電圧VOの値を算出するマイクロプロセッ
サと、を備えるようにしたものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a device for measuring an internal voltage V O of a signal source having an output impedance R S connected to a measurement terminal, and a bias at an input terminal for introducing a signal to be measured. An input amplifier having a current of I a and an input impedance of R a , an AD converter for converting an output signal of the input amplifier into a digital signal,
Of the two resistors (R, r) having different known resistance values, one end of which is connected to a common potential, the one end of which is connected to the measurement terminal (R P ), and the three resistors of which are The other end is selected and the current is passed through the first switch means (SW a ) and the second switch means (SW S ) which lead to the input terminal of the input amplifier.
(I S ) is superposed on the signal to be measured and a constant current source (12) for changing the current at the measurement terminal (17) and an output signal of the AD converter are introduced and switching between the two switch means is performed. Is controlled by the first switch means to select the two resistors (R, r) respectively from the output of the AD converter to the bias current I a of the input amplifier and the input impedance R a.
And the respective output values of the AD converter when the resistance (R P ) is selected by the first switch means and the second switch means is turned on and off, and the calculated values of I a and R a . And a microprocessor for calculating the value of the internal voltage V O of the signal generation source from the microprocessor.
【0015】[0015]
【作用】第1スイッチ手段で、2本の抵抗(R,r)をそれ
ぞれ選択すると、AD変換器のそれぞれの出力(ADRとA
Dr)には、 ADR=Ia・(R//Ra) ADr=Ia・(r//Ra) の関係がある。従ってこの2式から入力アンプのバイア
ス電流Iaと入力インピーダンスRaは算出できる。When the two resistors (R, r) are selected by the first switch means, the respective outputs (AD R and A) of the AD converter are selected.
D r ) has a relationship of AD R = I a · (R // R a ) AD r = I a · (r // R a ). Therefore, the bias current I a and the input impedance R a of the input amplifier can be calculated from these two equations.
【0016】第1スイッチ手段で抵抗(RP)を選択し且つ
第2スイッチ手段をオフさせた時のAD変換器の出力値
ADOには、 Vio=ADO・(Ra+RP)/Ra−Ia・(RP//Ra) Iio=(ViO−ADO)/RP の関係がある。Vioは、この場合の測定端子の電圧であ
り、Iioは測定端子に流れる電流である。従って、前記
算出したIaとRaの値と測定値ADOを用いて、Vi oと、
Iioを算出できる。Output value of the AD converter when the resistance (R P ) is selected by the first switch means and the second switch means is turned off
AD O has a relationship of V io = AD O · (R a + R P ) / R a −I a · (R P // R a ) I io = (V iO −AD O ) / R P. V io is the voltage at the measurement terminal in this case, and I io is the current flowing at the measurement terminal. Therefore, using the calculated values of I a and R a and the measured value AD O , V i o ,
I io can be calculated.
【0017】また第1スイッチ手段で抵抗(RP)を選択し
且つ第2スイッチ手段をオンさせた時のAD変換器の出
力値ADSには、 ViS=ADS・(Ra+RP)/Ra−Ia・(RP//Ra) IiS=(Vis−ADS)/RP−IS の関係がある。ViSは、この場合の測定端子の電圧であ
り、IiSは測定端子に流れる電流である。従って、前記
算出したIaとRaの値と測定値ADOを用いて、Vi Sと、
IiSを算出できる。[0017] Select resistance (R P) in the first switching means and the output value AD S of the AD converter when to turn on the second switching means, V iS = AD S · ( R a + R P ) / R a −I a · (R P // R a ) I iS = (V is −AD S ) / R P −I S. V iS is the voltage at the measurement terminal in this case, and I iS is the current flowing through the measurement terminal. Therefore, using the calculated values of I a and R a and the measured value AD O , V i S and
I iS can be calculated.
【0018】一方、信号発生源の内部電圧VOには、 VO=(ViS・Iio−Vio・IiS)/(Iio−IiS) なる関係があるので、マイクロプロセッサにて、前記算
出したVio、Iio、ViS、IiSの値から信号発生源の内
部電圧VOの値を算出できる。On the other hand, the internal voltage V O of the signal generation source has a relationship of V O = (V iS · I io −V io · I iS ) / (I io −I iS ). The value of the internal voltage V O of the signal generation source can be calculated from the calculated values of V io , I io , V iS , and I iS .
【0019】[0019]
【実施例】図1は本発明に係る測定装置の要部構成例を
示す図である。同図において、20は本発明の測定装置で
あり、測定端子17と19を備えている。この測定装置20
は、これから説明するように、測定端子17,19に接続さ
れた出力インピーダンスRSを持つ信号発生源21の内部
電圧VOを入力アンプ11のバイアス電流Iaと入力インピ
ーダンスRaの影響を受けることなく測定できる。21は
信号発生源であり、出力インピーダンスRS、内部電圧
VOを持つものである。このような信号発生源の例とし
て、例えば熱電対等がある。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a diagram showing an example of the essential structure of a measuring apparatus according to the present invention. In the figure, reference numeral 20 denotes a measuring device of the present invention, which includes measuring terminals 17 and 19. This measuring device 20
As described below, the internal voltage V O of the signal generation source 21 having the output impedance R S connected to the measurement terminals 17 and 19 is influenced by the bias current I a of the input amplifier 11 and the input impedance R a. Can be measured without Reference numeral 21 denotes a signal generation source having an output impedance R S and an internal voltage V O. An example of such a signal generation source is a thermocouple or the like.
【0020】11は入力アンプであり、図1の例では、
(+)入力端子に測定対象の信号を導いている。一方、(-)
入力端子は、直接、共通電位に接続される。なお、或る
抵抗を介して(-)入力端子を共通電位に接続しても本発
明は成立するが、ここでは発明を分かりやすく説明する
ため、(-)入力端子が、直接、共通電位に接続された例
で説明する。また、図1とは逆に、(-)入力端子に測定
対象の信号を導き、(+)入力端子を共通電位に接続して
も本発明は成立する。また、入力アンプ11に設けられる
帰還回路の図示は省略している。Reference numeral 11 is an input amplifier. In the example of FIG.
The signal to be measured is led to the (+) input terminal. on the other hand,(-)
The input terminal is directly connected to the common potential. It should be noted that the present invention can be realized even if the (-) input terminal is connected to the common potential via a certain resistor, but in order to explain the invention easily, the (-) input terminal is directly connected to the common potential. A connection example will be described. Further, contrary to FIG. 1, the present invention is also realized by introducing a signal to be measured to the (−) input terminal and connecting the (+) input terminal to a common potential. Further, the illustration of the feedback circuit provided in the input amplifier 11 is omitted.
【0021】測定対象の信号を導入する(+)入力端子に
おけるバイアス電流をIa、入力インピーダンスをRaと
すると、本発明では、これらIaとRaの値がありふれた
数値の入力アンプであっても、測定値に影響を受けな
い。なお、図1においては、(-)入力端子を直接、共通
電位に接続したため、図2で説明した(-)入力端子の入
力インピーダンスR-は、ショートされる。従って、図
1ではR-の図示を省略した。また、(-)入力端子におけ
るバイアス電流I-も入力インピーダンスR-がショート
されているため、何ら電圧を誘起させない。従って、図
1では、(-)入力端子におけるバイアス電流I-の図示も
省略した。また、13は、理想アンプであり、これについ
ては、図2で既述したものと同様である。Assuming that the bias current at the (+) input terminal that introduces the signal to be measured is I a and the input impedance is R a , in the present invention, these values of I a and R a are input amplifiers of ordinary numerical values. Even if there is, it is not affected by the measured value. In addition, in FIG. 1, since the (−) input terminal is directly connected to the common potential, the input impedance R − of the (−) input terminal described in FIG. 2 is short-circuited. Therefore, in FIG. 1, the illustration of R − is omitted. Further, the bias current I − at the (−) input terminal does not induce any voltage because the input impedance R − is short-circuited. Therefore, in FIG. 1, the illustration of the bias current I − at the (−) input terminal is also omitted. Reference numeral 13 is an ideal amplifier, which is the same as that already described in FIG.
【0022】10は入力アンプ11のアナログ出力信号をデ
ジタル信号へ変換するAD変換器である。Rとrは、値
が互いに異なる抵抗であり、その値はそれぞれ既知であ
る。そして一端がそれぞれ共通電位に接続され、他端
は、スイッチSWaの切替え接点に接続されている。な
お、ここでは、r<< R に設定されている。抵抗R
Pは、例えば、図2で説明した入力保護回路(図1で図
示せず)の等価直列インピーダンスであり、その一端は
測定端子17に接続され、他端はスイッチSWaの切替え接
点に接続されている。スイッチSWaの固定接点は、入力
アンプ11の(+)入力端子に接続されている。Reference numeral 10 is an AD converter for converting the analog output signal of the input amplifier 11 into a digital signal. R and r are resistors having different values, and their values are known. One end is connected to the common potential, and the other end is connected to the switching contact of the switch SW a . In this case, r << R is set. Resistance R
P is, for example, the equivalent series impedance of the input protection circuit (not shown in FIG. 1) described in FIG. 2, one end of which is connected to the measurement terminal 17 and the other end of which is connected to the switching contact of the switch SW a. ing. The fixed contact of the switch SW a is connected to the (+) input terminal of the input amplifier 11.
【0023】12は定電流ISを出力する定電流源であ
り、その一端は、共通電位に接続される。定電流源12の
他端は、スイッチSWSを介して測定端子17に接続され
る。なお、測定端子19は、共通電位に接続される。15は
マイクロプロセッサ(以下、単にμP15と記す)であ
り、AD変換器10の出力信号を導入するとともに2つの
スイッチSWaとSWSの切替えを制御する。そして、後述す
る演算を行い、信号発生源21の内部電圧VOの値を算出
する。Reference numeral 12 is a constant current source for outputting a constant current I S , one end of which is connected to a common potential. The other end of the constant current source 12 is connected to the measurement terminal 17 via the switch SW S. The measurement terminal 19 is connected to the common potential. Reference numeral 15 is a microprocessor (hereinafter, simply referred to as μP15), which introduces the output signal of the AD converter 10 and controls switching between the two switches SW a and SW S. Then, the calculation to be described later is performed to calculate the value of the internal voltage V O of the signal generation source 21.
【0024】以上のように構成された図1装置の動作を
説明する。The operation of the apparatus of FIG. 1 configured as above will be described.
【0025】<A> μP15は、スイッチSWaを制御
して抵抗Rを入力アンプ11の入力端子に接続する。その
結果、入力アンプ11の(+)入力端子には、抵抗Rと入力
インピーダンスRaの並列抵抗(R//Ra)が接続された
ことになる。従って、この並列抵抗にバイアス電流Ia
が流れるので、(5)式の右辺で表される電圧が入力アン
プ11から出力され、この時のAD変換器10の出力をADR
とすると、 ADR=Ia・(R//Ra) (5) で表される。<A> The μP 15 controls the switch SW a to connect the resistor R to the input terminal of the input amplifier 11. As a result, the (+) input terminal of the input amplifier 11, the parallel resistance of the resistor R and the input impedance R a (R // R a) will be connected. Therefore, a bias current I a is applied to this parallel resistor.
, The voltage represented by the right side of equation (5) is output from the input amplifier 11, and the output of the AD converter 10 at this time is AD R
Then, AD R = I a · (R // R a ) (5)
【0026】<B> μP15は、スイッチSWaを制御
して抵抗rを入力アンプ11の入力端子に接続する。その
結果、入力アンプ11の(+)入力端子には、抵抗rと入力
インピーダンスRaの並列抵抗(r//Ra)が接続された
ことになる。従って、(6)式の右辺で表される電圧が入
力アンプ11から出力され、この時のAD変換器10の出力
をADrとすると、 ADr=Ia・(r//Ra) (6) で表される。<B> The μP 15 controls the switch SW a to connect the resistor r to the input terminal of the input amplifier 11. As a result, the parallel resistance (r // R a ) of the resistance r and the input impedance R a is connected to the (+) input terminal of the input amplifier 11. Therefore, when the voltage represented by the right side of the equation (6) is output from the input amplifier 11 and the output of the AD converter 10 at this time is AD r , AD r = I a · (r // R a ) ( It is represented by 6).
【0027】<C> このように、(5)式と(6)式の関
係があるので、μP15は、(7),(8)式より、入力アンプ
のバイアス電流Iaと入力インピーダンスRaを算出す
る。 Ra=(ADR−ADr)・R・r/(R・ADr−r・ADR) (7) Ia=(R-r)・ADR・ADr/(ADR−ADr)・R・r (8)<C> As described above, since there is a relation between the equations (5) and (6), the μP15 is calculated from the equations (7) and (8) by the bias current I a of the input amplifier and the input impedance R a. To calculate. R a = (AD R −AD r ) · R · r / (R · AD r −r · AD R ) (7) I a = (Rr) · AD R · AD r / (AD R −AD r ) · R ・ r (8)
【0028】<D> μP15は、スイッチSWaを制御
して抵抗RPを入力アンプ11の入力端子に接続する。つ
まり、信号発生源21からの信号を入力アンプ11に導く。
且つμP15は、スイッチSWSをオフに制御する。この時
のAD変換器10の出力値をADOとすると、信号発生源21
から流出し入力アンプの(+)入力端子へ流れ込む電流
は、ADO/Ra で表される。従って、この場合の測定端
子17の電圧Vioは、この電流 ADO/Raにより発生する電
圧ADO・(Ra+RP)/Ra から、バイアス電流Iaにより
発生する電圧Ia・(RP//Ra)を減算することで、(9)式で
表される。 Vio=ADO・(Ra+RP)/Ra−Ia・(RP//Ra) (9) また、測定入力端子17に流れる電流Iioは、(10)式で表
される。 Iio=(ViO−ADO)/RP (10) (9),(10)式のVioとIioは、(7)式と(8)式で算出した
Ra,Iaの値と、ここで得られた測定値ADOを用いてμ
P15にて算出できる(なお、RPの値は既知)。<D> μP15 controls the switch SW a to connect the resistor R P to the input terminal of the input amplifier 11. That is, the signal from the signal generation source 21 is guided to the input amplifier 11.
And μP15 controls the switch SW S to be off. When the output value of the AD converter 10 at this time is AD O , the signal generation source 21
The current flowing out of the input amplifier and flowing into the (+) input terminal of the input amplifier is represented by AD O / R a . Therefore, the voltage V io at the measurement terminal 17 in this case is calculated from the voltage AD O · (R a + R P ) / R a generated by this current AD O / R a to the voltage I a · generated by the bias current I a. By subtracting (R P // R a ), it is expressed by equation (9). V io = AD O · (R a + R P ) / R a −I a · (R P // R a ) (9) The current I io flowing through the measurement input terminal 17 is expressed by the equation (10). It I io = (V iO −A D O ) / R P (10) V io and I io in the equations (10) are the R a and I a calculated by the equations (7) and (8). Value and the measured value AD O obtained here
It can be calculated from P15 (the value of R P is known).
【0029】<E> μP15は、スイッチSWaを制御
して抵抗RPを入力アンプ11の入力端子へ接続し、信号
発生源21からの信号を入力アンプ11に導く。且つμP15
は、スイッチSWSをオンに制御し、定電流源12からの電
流ISを新たに加える。即ち、<D>の場合に対して、
測定入力端子17における電流を強制的に変化させる。こ
の時のAD変換器10の出力値をADSとすると、信号発生
源21及び定電流源12から流出し入力アンプの(+)入力端
子へ流れ込む電流は、ADS/Ra で表される。従って、
この場合の測定端子17の電圧ViSは、この電流 ADS/Ra
により発生する電圧ADS・(Ra+RP)/Ra から、バイ
アス電流Iaにより発生する電圧Ia・(RP//Ra)を減算す
ることで、(11)式で表される。 ViS=ADS・(Ra+RP)/Ra−Ia・(RP//Ra) (11) また、測定入力端子17に流れる電流IiSは、(11)式で表
される。 IiS=(Vis−ADS)/RP−IS (12) (11),(12)式のViSとIiSは、(7)式と(8)式で算出した
Ra,Iaの値と、ここで得られた測定値ADSを用いてμ
P15にて算出できる(なお、RPの値は既知)。<E> The μP 15 controls the switch SW a to connect the resistor R P to the input terminal of the input amplifier 11, and guides the signal from the signal generation source 21 to the input amplifier 11. And μP15
Controls the switch SW S to be ON, and newly adds the current I S from the constant current source 12. That is, for the case of <D>,
The current at the measurement input terminal 17 is forcibly changed. Assuming that the output value of the AD converter 10 at this time is AD S , the current flowing out from the signal generation source 21 and the constant current source 12 and flowing into the (+) input terminal of the input amplifier is represented by AD S / R a. .. Therefore,
In this case, the voltage V iS at the measuring terminal 17 is the current AD S / R a
By subtracting the voltage I a · (R P // R a ) generated by the bias current I a from the voltage AD S · (R a + R P ) / R a generated by It V iS = AD S · (R a + R P ) / R a −I a · (R P // R a ) (11) Further, the current I iS flowing through the measurement input terminal 17 is expressed by the equation (11). It I iS = (V is -AD S ) / R P -I S (12) (11), (12) formula V iS and I iS is, R a calculated in (7) and (8), Using the value of I a and the measured value AD S obtained here, μ
It can be calculated from P15 (the value of R P is known).
【0030】なお、この<E>項で既述したように、定
電流源12の作用は、測定端子17における電流値を変化さ
せることである。従って、図3のように抵抗RPと入力ア
ンプ11の間のラインに定電流ISを加えても本発明は成立
する。図3が図1と異なる点は、定電流源12の加える位
置が異なるだけである。なお、図3では、入力アンプ11
以降の構成の図示を省略した。As already described in the section <E>, the function of the constant current source 12 is to change the current value at the measuring terminal 17. Therefore, the present invention can be realized even if a constant current I S is applied to the line between the resistor R P and the input amplifier 11 as shown in FIG. 3 differs from FIG. 1 only in the position where the constant current source 12 is added. In FIG. 3, the input amplifier 11
Illustration of the subsequent configuration is omitted.
【0031】<F> ここで、信号発生源21の内部電
圧VOと出力インピーダンスRSには、次式の関係があ
る。 VO=RS・Iio+Vio (13) VO=RS・IiS+ViS (14) 従って、(13),(14)式より信号発生源21の内部電圧VOと
出力インピーダンスRSは、次式で表される。 VO=(ViS・Iio−Vio・IiS)/(Iio−IiS) (15) RS=(ViS−Vio)/(Iio−IiS) (16) 従って、μP15にて、前記算出したVio、Iio、ViS、
IiSの値から信号発生源の内部電圧VOの値と出力イン
ピーダンスRSを算出できる。<F> Here, the internal voltage V O of the signal generation source 21 and the output impedance R S have the following relationship. V O = R S · I io + V io (13) V O = R S · I iS + V iS (14) Therefore, from the equations (13) and (14), the internal voltage V O of the signal source 21 and the output impedance R S is represented by the following equation. V O = (V iS · I io −V io · I iS ) / (I io −I iS ) (15) RS = (V iS −V io ) / (I io −I iS ) (16) Therefore, At μP15, the calculated V io , I io , V iS ,
The value of the internal voltage V O of the signal source and the output impedance R S can be calculated from the value of I iS .
【0032】(15)式で表される測定対象の電圧VOは、
実測値に基づいて算出されたものであり、信号発生源21
の出力インピーダンスRS、入力保護回路の直列インピ
ーダンスRP、入力アンプ11のバイアス電流Ia、及び入力
アンプ11の入力インピーダンスRaの影響を受けない。な
お、必要に応じて、上記<A>〜<F>の動作を繰り返
し、最新のデータに基づいて演算を行うようにしてもよ
い。The voltage V O to be measured represented by the equation (15) is
It is calculated based on the actual measurement value, and
Output impedance R S , the input protection circuit series impedance R P , the input amplifier 11 bias current I a , and the input amplifier 11 input impedance R a . If necessary, the operations <A> to <F> may be repeated and the calculation may be performed based on the latest data.
【0033】なお、図1では(-)入力端子を直接共通電
位に接続した例で説明したが、或る値の抵抗RBを介して
共通電位に接続しても本発明は成立する。その理由を説
明する。この場合、この抵抗RBに(-)入力端子における
バイアス電流I-が流れて、オフセット電圧VOFF=RB・
I-が発生する。このオフセット電圧VOFFは、(+)入力
端子に加えられる信号へ重畳されるが、直流値であるた
め容易にこれをキャンセルできる。例えば、このオフセ
ット電圧VOFFを予め測定しておき、マイナスVO FFを入
力アンプ11に加える方法やμP15にて、オフセット電圧
VOFFの相当分だけ減算するようにしてもよい。Although the (-) input terminal is directly connected to the common potential in FIG. 1, the present invention can be realized even if it is connected to the common potential via the resistor RB having a certain value. The reason will be explained. In this case, the bias current I − at the (−) input terminal flows through the resistor RB, and the offset voltage V OFF = RB ·
I - is generated. This offset voltage V OFF is superimposed on the signal applied to the (+) input terminal, but since it is a DC value, it can be easily canceled. For example, measured in advance the offset voltage V OFF, by the method and μP15 adding negative V O FF to the input amplifier 11, may be subtracted by equivalent of the offset voltage V OFF.
【0034】また、上述した<D>のADOと、<E>のA
DSの差にμP15で着目し、この差が大きい場合、信号発
生源21と測定装置20の結線異常であると判断し、μP15
からアラームを出すこともできる。Also, the above-mentioned <D> AD O and <E> A
Focusing on the difference in D S in μP15, if this difference is large, it is determined that the connection between the signal source 21 and the measuring device 20 is abnormal, and μP15
You can also give an alarm from.
【0035】[0035]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、測
定対象の電圧VOは、実測値に基づいて算出されたもの
であり、信号発生源21の出力インピーダンスRS、入力
保護回路の直列インピーダンスRP、入力アンプ11のバイ
アス電流Ia、及び入力アンプ11の入力インピーダンスRa
の影響を受けない。そして、必要に応じて、上記<A>
〜<F>の動作を繰り返すことで、最新のデータに基づ
いて演算を行うことができ、温度変化や経時変化などの
影響も低減できる。従って、ありふれた性能の入力アン
プを用いても、この入力アンプのバイアス電流や入力イ
ンピーダンスが、測定誤差にならず、IC化を容易に行
うことができる。As described above, according to the present invention, the voltage V O to be measured is calculated based on the measured value, and the output impedance R S of the signal source 21 and the input protection circuit Series impedance R P , input amplifier 11 bias current I a , and input amplifier 11 input impedance R a
Not affected by. And, if necessary, the above <A>
By repeating the operation of <F>, it is possible to perform the calculation based on the latest data, and it is possible to reduce the influence of temperature change, aging change, and the like. Therefore, even if an input amplifier having a common performance is used, the bias current and the input impedance of the input amplifier do not cause a measurement error and the IC can be easily formed.
【図1】本発明に係る測定装置の構成例を示す図FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a measuring device according to the present invention.
【図2】従来の測定装置の構成例を示す図FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a conventional measuring device.
【図3】本発明に係る測定装置の別の構成例を示す図FIG. 3 is a diagram showing another configuration example of the measuring apparatus according to the present invention.
【符号の説明】 10 AD変換器 11 入力アンプ 12 定電流源 15 マイクロプロセッサ 17,19 測定端子 20 測定装置 SWa,SWS スイッチ[Explanation of symbols] 10 AD converter 11 Input amplifier 12 Constant current source 15 Microprocessor 17, 19 Measuring terminal 20 Measuring device SW a , SW S switch
Claims (2)
RSを持つ信号発生源の内部電圧VOを測定する装置にお
いて、 測定対象の信号を導入する入力端子におけるバイアス電
流がIa、入力インピーダンスがRaである入力アンプ
と、 この入力アンプの出力信号をデジタル信号へ変換するA
D変換器と、 異なる既知の抵抗値を持ち、一端がそれぞれ共通電位に
接続された2本の抵抗(R,r)と、 前記測定端子(17)に一端が接続された抵抗(RP)と、 前記3本の抵抗の他端をそれぞれ選択して、入力アンプ
の前記入力端子へ導く第1スイッチ手段(SWa)と、 第2スイッチ手段(SWS)を介して電流(IS)を前記測定対
象の信号へ重畳させ、測定端子(17)における電流を変化
させる定電流源(12)と、 前記AD変換器の出力信号を導入するとともに前記2つ
のスイッチ手段の切替えを制御し、第1スイッチ手段で
前記2本の抵抗(R,r)をそれぞれ選択した時のAD変換
器の出力から入力アンプのバイアス電流Iaと入力イン
ピーダンスRaを算出し、第1スイッチ手段で抵抗(RP)
を選択し且つ第2スイッチ手段をオンとオフさせた時の
AD変換器のそれぞれの出力値と前記算出したIaとRa
の値とから信号発生源の内部電圧VOの値を算出するマ
イクロプロセッサと、を備えた測定装置。1. An apparatus for measuring an internal voltage V O of a signal source having an output impedance R S connected to a measurement terminal, wherein a bias current I a and an input impedance at an input terminal for introducing a signal to be measured are An input amplifier that is R a , and an A that converts the output signal of this input amplifier into a digital signal
A D converter, two resistors (R, r) having different known resistance values, one ends of which are connected to a common potential, and a resistance (R P ) of which one end is connected to the measurement terminal (17). And a current (I S ) via the first switch means (SW a ) and the second switch means (SW S ) that select the other ends of the three resistors and lead to the input terminal of the input amplifier. Is superimposed on the signal to be measured, and a constant current source (12) for changing the current at the measurement terminal (17) and an output signal of the AD converter are introduced and switching between the two switch means is controlled, The bias current I a and the input impedance R a of the input amplifier are calculated from the output of the AD converter when the two resistors (R, r) are selected by the first switch means, and the resistance (R R P )
And the respective output values of the AD converter when the second switch means is turned on and off and the calculated I a and R a
And a microprocessor that calculates the value of the internal voltage V O of the signal generation source from the value of
前記2つのスイッチ手段の切替えを制御し、 第1スイッチ手段で2本の抵抗(R,r)をそれぞれ選択し
た時のAD変換器の出力から入力アンプのバイアス電流
Iaと入力インピーダンスRaを算出し、 第1スイッチ手段で抵抗(RP)を選択し、且つ第2スイッ
チ手段をオフとした時のAD変換器の出力と、前記算出
したIaとRaの値から、測定端子に加えられた信号発生
源からの電圧Vioと電流Iioを算出し、 第1スイッチ手段で抵抗(RP)を選択し、且つ第2スイッ
チ手段をオンとした時のAD変換器の出力と、前記算出
したIaとRaの値から、測定端子に加えられた信号発生
源からの電圧ViSと電流IiSを算出し、 前記算出したVioとIioとViSとIiSの値から信号発生
源の内部電圧VOを算出する機能を有したものであるこ
とを特徴とする請求項1記載の測定装置。2. The microprocessor introduces a digital signal from the AD converter and controls switching of the two switch means, and the first switch means selects two resistors (R, r) respectively. When the bias current I a and the input impedance R a of the input amplifier are calculated from the output of the AD converter at the time, the resistance (R P ) is selected by the first switch means, and the second switch means is turned off. From the output of the AD converter and the calculated values of I a and R a , the voltage V io and the current I io from the signal source applied to the measurement terminal are calculated, and the resistance (R P ) Is selected and the output of the AD converter when the second switch means is turned on and the calculated values of I a and R a are the voltage V iS from the signal source applied to the measurement terminal. The current I iS is calculated, and the calculated V io , I io and V iS are calculated. 2. The measuring apparatus according to claim 1, which has a function of calculating the internal voltage V O of the signal generation source from the values of I iS and I iS .
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