JPH0576584B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、電流路に流れる電流の値またはそ
れに関連した電気的値を測定する測定回路に関
し、さらに詳しくは、電流路に直列挿入される電
流検出用抵抗を切り換えて測定レンジを２段以上
に切り換え可能な測定回路に関する。

［従来の技術］ 電流路に流れる電流、それに接続された負荷抵
抗などの値を測定する回路においては、電流路に
抵抗を直列挿入して、その抵抗による電圧降下を
検出するのが一般的であり、測定レンジの切り換
えは、リレー、またはトランジスタなどのスイツ
チング素子によつて、挿入抵抗を切り換えること
により行つている。

［解決しようとする問題点］ レンジ切り換えをリレーによつて行う構成で
は、高速のレンジ切り換え動作を実現できないと
いう問題がある。

他方、トランジスタなどのスイツチング素子を
用いてレンジ切り換えを行う構成の場合、高速の
レンジ切り換え動作が可能である。しかし、その
ような従来の測定回路においては、トランジスタ
などを用いた回路によつてレンジ切り換え用のス
イツチング素子の導通を制御しており、この制御
回路の動作を安定させ、かつその電力消費を抑え
るためにフローテイング電源が必要であり、その
ために測定回路が複雑高価になつている。

［発明の目的］ この発明は、レンジ切り換えをトランジスタな
どのスイツチング素子を用いて行う構成の測定回
路における、前述のような問題点を解消し、高速
のレンジ切り換えが可能で回路構成が簡易な測定
回路を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ このような目的を達成するためのこの発明の測
定回路の特徴は、測定対象の負荷が接続される負
荷端子と、負荷端子から入力側に帰還路が形成さ
れ所定の入力信号を受ける第１の演算増幅器と、
負荷端子と第１の演算増幅器の出力との間に直列
に接続された複数の抵抗からなる電流検出用直列
抵抗回路、第１のスイツチング素子の順に直列に
接続された電流検出用直列抵抗回路および第１の
スイツチング素子と、電流検出用直列抵抗回路の
ある抵抗と他の抵抗との接続点と第１の演算増幅
器の出力との間に接続されオン／オフ制御電極を
有する第２のスイツチング素子と、電流検出用直
列抵抗回路と第１のスイツチング素子との接続点
と負荷端子とに発生する電圧を受けて測定値を出
力する第２の演算増幅器と、第１および第２のス
イツチング素子に対応してそれぞれ設けられ受光
素子と発光素子の組み合わせからなる複数のホト
カプラとを備えていて、複数の各ホトカプラの受
光素子が、第１及び第２のうちの対応するスイツ
チング素子のオン／オフ制御電極を含む回路に接
続され、第１および第２のスイツチング素子の導
通が測定レンジに従つて選択的に制御されるもの
である。

［作用］ このように、スイツチング素子のオン／オフ制
御をホトカプラによる光結合で行うようにしてい
るので、レンジ切替え制御側と電流検出用抵抗を
選択するレンジ切替え接続側とが電気的に分離さ
れる。その結果、フローテイング電源を用いる必
要がない。その上、測定値を出力する第２の演算
増幅器の入力側は、電流検出用抵抗の選択をする
スイツチング素子と関係することなく、電流検出
用抵抗の電圧降下分しか受けないので、温度変動
などによる影響を受け難く、正確な測定ができ
る。

［実施例］ 以下、図面を参照して、この発明の一実施例に
つき詳細に説明する。

図は、この発明による測定回路が適用されたプ
ログラム電源の簡略化された回路図である。この
図において、１０は電力出力段を有する演算増幅
器であり、その非反転側入力は接地され、また反
転側入力は抵抗Ｒ１を介してデジタル／アナログ
（Ｄ／Ａ）変換器１２の出力と結合されている。
また、反転側入力は、演算増幅器１４の出力に抵
抗Ｒ２を介して結合されている。この演算増幅器
１４は、その反転側入力と出力とが結合され、ゲ
インが１のバツフア回路として動作するものであ
り、その非反転側入力は負荷接続端子１６と結合
されている。抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の抵抗値は等し
く、したがつて負荷接続端子１６の電位は、絶対
値がＤ／Ａ変換器１２の出力電位と等しく極性が
逆となる。この電位は、Ｄ／Ａ変換器１２に入力
されるデジタル信号によつて決まる。

Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５は電流検出用の抵抗であり、
その抵抗値（ｒ３，ｒ４，ｒ５）は、 ｒ３＝ｒ、 ｒ３＋Ｒ４＝10r、 ｒ３＋ｒ４＋Ｒ５＝100r の関係に選ばれている。

抵抗Ｒ３の一端は負荷接続端子１６と接続さ
れ、他端は抵抗Ｒ４の一端およびｎチヤネルの電
力用電界効果トランジスタ（FETと略記する）
Ｑ１のドレイン電極と接続されている。抵抗Ｒ４
の他端は抵抗Ｒ５の一端およびFETQ２のドレイ
ン電極と接続され、抵抗Ｒ５の他端はFETQ３の
ドレイン電極と接続されている。FETQ１，Ｑ
２，Ｑ３のソース電極は、演算増幅器１０の出力
と接続されている。FETQ１，Ｑ２，Ｑ３の制御
電極であるゲート電極は、ダイオードＤ１，Ｄ
２，Ｄ３および抵抗Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８を介して−
40Vのライン１８に接続されている。

２０，２１，２２はそれぞれ、レンジ切り換え
用スイツチング素子としてのFETQ１，Ｑ２，Ｑ
３と対応付けられたホトカプラである。FETQ
１，Ｑ２，Ｑ３のゲート電極回路に含まれている
ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３のカソード電極は、
対応するホトカプラ２０，２１，２２のホトトラ
ンジスタＱ４，Ｑ５，Ｑ６を通じて演算増幅器１
０の出力と結合されている。各ホトカプラ２０，
２１，２２の発光ダイオードＤ４，Ｄ５，Ｄ６の
アノード電極は抵抗Ｒ９を介して＋5Vのライン
２４に接続され、またカソード電極は対応する制
御端子２６，２７，２８と接続されている。この
制御端子は、選択すべきレンジにしたがつて外部
の回路（図示せず）により選択的に接地される。
ホトトランジスタには、過電圧保護用のツエナー
ダイオードZD１，ZD２，ZD３が並列接続され
ている。

FETQ１，Ｑ２，Ｑ３の主電極であるソース電
極およびドレイン電極の電位は変動するが、ホト
カプラ２０，２１，２２の入力側の発光ダイオー
ドＤ４，Ｄ５，Ｄ６は、出力側のホトトランジス
タＱ４，Ｑ５，Ｑ６およびFETQ１，Ｑ２，Ｑ３
とは電気的に分離されているため、前記のように
ホトトランジスタＱ４，Ｑ５，Ｑ６を接続し、ま
た発光ダイオードＤ４，Ｄ５，Ｄ６を固定電位の
ライン２４に接続することができ、従来のように
フローテイング電源を用意する必要はない。

３０は演算増幅器であり、その反転側入力は
FETQ３のドレイン電極と接続され、非反転側入
力は出力と接続されている。

つぎに測定回路の動作を説明する。制御端子２
６，２７，２８のいずれも非接地ならば、ホトト
ランジスタＱ４，Ｑ５，Ｑ６は遮断状態であり、
FETQ１，Ｑ２，Ｑ３は十分に深く逆バイアスさ
れ、遮断状態となる。したがつて、演算増幅器１
０と負荷接続端子１６との間の電流路は開かれ
る。このような動作状態は、通常避けるように制
御端子２６，２７，２８が制御される。

最高の測定レンジで測定する場合、制御端子２
６だけが接地され、ホトカプラ２０の発光ダイオ
ードＤ４が発光し、そのホトトランジスタＱ４が
導通するため、FETQ１は逆バイアスが十分に浅
くなり導通し、抵抗Ｒ３が負荷接続端子１６と演
算増幅器１０の出力との間に接続される。つま
り、抵抗Ｒ３は電流路に直列挿入される。他の
FETQ２，Ｑ３は逆バイアスされたままであり、
遮断しているから、抵抗Ｒ４，Ｒ５は電流路に挿
入されない。この時、演算増幅器３０の出力電位
は、抵抗Ｒ３の電圧降下に等しく、抵抗Ｒ３の抵
抗値は一定であるから、電流路の電流値に比例し
ている。

制御端子２７だけを接地した場合、ホトカプラ
２１のホトトランジスタＱ５が導通し、FETQ２
が導通するため、抵抗Ｒ３，Ｒ４が電流路に直列
に挿入され、その直列の抵抗による電圧降下に等
しい電位が演算増幅器３０の出力に得られる。抵
抗Ｒ３，Ｒ４の抵抗値は前述の関係に選ばれてい
るから、この中間レンジのフルスケール値は、前
記最高レンジのフルスケール値の十分の一であ
る。

制御端子２８だけを接地した場合、ホトトラン
ジスタ２２のホトトランジスタＱ６が導通し、
FETQ３が導通するので、抵抗Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５
が電流路に直列挿入され、測定レンジは最低レン
ジとなる。このレンジのフルスケール値は、最高
レンジのそれの百分の一である。

ここで、いずれのレンジにおいても、FETQ
１，Ｑ２，Ｑ３による電圧降下分は演算増幅器３
６には入力されないため、この演算増幅器３０の
出力電位、すなわち、この測定回路の測定値は、
温度変動などによる影響を受けにくい。

なお、演算増幅器３０の出力電位は負荷電流値
を直接的に示すが、負荷接続端子１６はある一定
の電位に保たれるから、負荷抵抗値の逆数表示で
もある。

以上、一実施例について説明したが、この発明
はそれだけに限定されるものではなく、適宜変形
して実施し得るものである。

例えば、レンジ切り換え用のスイツチング素子
は、FETに限らず、バイポーラトランジスタ、
サイリスタなどの他のスイツチング素子を用い得
る。また、スイツチング素子は、前記実施例にお
けるように抵抗と直列に接続せず、抵抗と並列に
接続する構成も可能である。さらに、ホトカプラ
は光学的に結合した受光素子と発光素子との組み
合わせであればよく、それらが物理的に一体化さ
れている必要はない。また、受光素子はホトダイ
オードなどでもよく、発光素子はランプなどでも
よい。

［発明の効果］ 上記説明したように、この発明にあつては、電
流検出用抵抗を選択するスイツチング素子のオ
ン／オフ制御をホトカプラによる光結合で行いか
つ測定値を出力する演算増幅器の入力側が電流検
出用抵抗の選択をするスイツチング素子と関係す
ることなく、電流検出用抵抗の電圧降下分しか受
けないので、制御側と切替え側とが電気的に分離
され、温度変動などによる影響を受け難く、正確
な測定ができる。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の一実施例を示す概略回路図であ
る。 １０，１４，３０……演算増幅器、１２……デ
ジタル／アナログ変換器、２０，２１，２２……
ホトカプラ、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３……レンジ切り換
え用のFET、Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６……ホトトラン
ジスタ、Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６……発光ダイオード。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電流路に挿入される電流検出用抵抗をスイツ
   チ回路により切り換えて測定レンジを切り替える
   測定回路において、 測定対象の負荷が接続される負荷端子と、 前記負荷端子から入力側に帰還路が形成され所
   定の入力信号を受ける第１の演算増幅器と、 前記負荷端子と第１の演算増幅器の出力との間
   に直列に接続された複数の抵抗からなる電流検出
   用直列抵抗回路、第１のスイツチング素子の順に
   直列に接続された電流検出用直列抵抗回路および
   第１のスイツチング素子と、 前記電流検出用直列抵抗回路のある抵抗と他の
   抵抗との接続点と第１の演算増幅器の出力との間
   に接続されオン／オフ制御電極を有する第２のス
   イツチング素子と、 前記電流検出用直列抵抗回路と第１のスイツチ
   ング素子との接続点と前記負荷端子とに発生する
   電圧を受けて測定値を出力する第２の演算増幅器
   と、 第１および第２のスイツチング素子に対応して
   それぞれ設けられ受光素子と発光素子の組み合わ
   せからなる複数のホトカプラとを備え、 前記複数の各ホトカプラの受光素子は第１及び
   第２のうちの対応するスイツチング素子の前記オ
   ン／オフ制御電極を含む回路に接続され、第１お
   よび第２のスイツチング素子の導通が測定レンジ
   に従つて選択的に制御されることを特徴とする測
   定回路。