JPH0690248B2 - 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
反転型演算増幅器を用いたｃ―ｖ変換器の温度補償回路Info
- Publication number
- JPH0690248B2 JPH0690248B2 JP17948989A JP17948989A JPH0690248B2 JP H0690248 B2 JPH0690248 B2 JP H0690248B2 JP 17948989 A JP17948989 A JP 17948989A JP 17948989 A JP17948989 A JP 17948989A JP H0690248 B2 JPH0690248 B2 JP H0690248B2
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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。
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1MHzにおける反転型オペアンプの
帰還回路にRf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。
帰還回路にRf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、抵抗Ｒ、リアクタンス
XLは、 AO:DCオープンループゲイン ωＯ:3dB低下の角周波数 ω：角周波数（使用周波数1MHz） で表され、現状の最高高周波オペアンプに適用すると、 Rf＝8kΩの場合には XL＝100〜200Ω Ｒ＝３〜６Ω Rf＝800Ωでは XL＝10〜20Ω 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XLを消去し、Hp端子をバーチャ
ルグランド（仮想接地）にし、ｉ＝ｅωCXが成立する為
のXL補償である。
XLは、 AO:DCオープンループゲイン ωＯ:3dB低下の角周波数 ω：角周波数（使用周波数1MHz） で表され、現状の最高高周波オペアンプに適用すると、 Rf＝8kΩの場合には XL＝100〜200Ω Ｒ＝３〜６Ω Rf＝800Ωでは XL＝10〜20Ω 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XLを消去し、Hp端子をバーチャ
ルグランド（仮想接地）にし、ｉ＝ｅωCX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1MHz程度の高周波
では周囲温度の変化による角周波数ωＯ,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ωＯ，AOが変化してXL，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１〜２Ωのインダクティブリアクタンスが生じ、Rf＝
800Ω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Hp端子とアース間に入る容量の
影響も受け性能が劣化する。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。
では周囲温度の変化による角周波数ωＯ,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ωＯ，AOが変化してXL，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１〜２Ωのインダクティブリアクタンスが生じ、Rf＝
800Ω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Hp端子とアース間に入る容量の
影響も受け性能が劣化する。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、的確にして優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。
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、的確にして優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、本発明に係る反転型オペアン
プを用いたC-V変換器の温度補償回路は、反転型オペア
ンプの帰還回路にR1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RT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を消去する為の容量
CSを挿入したC-V変換器を有し、そのリアクタンス分 が温度によってオペアンプのωOAOが変化することによ
って生ずる該XLの変化について帰還抵抗 が前記サーミスタRTの変化による該Rfの変化を前記ωOA
O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RT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。
プを用いたC-V変換器の温度補償回路は、反転型オペア
ンプの帰還回路にR1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RT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を消去する為の容量
CSを挿入したC-V変換器を有し、そのリアクタンス分 が温度によってオペアンプのωOAOが変化することによ
って生ずる該XLの変化について帰還抵抗 が前記サーミスタRTの変化による該Rfの変化を前記ωOA
O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RT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。
実施例 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。
しながら具体的に説明する。
本発明の実施例を説明する前に、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。
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1mm程度のビーズ型サ
ーミスタを30個無作為に抽出し23℃において1MHz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
（|Z|:インピーダンスの絶対値、θ；位相角）。
ーミスタを30個無作為に抽出し23℃において1MHz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
（|Z|:インピーダンスの絶対値、θ；位相角）。
|Z| θ （１） 5.85KΩ −4.9° （２） 5.67KΩ −6.7° （３） 5.78KΩ −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RP）に換算すれば、 Cp Rp （１）………2.34pF 5872Ω （２）………3.25pF 5708Ω （３）………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5.72KΩで1MHz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。
量：CP，並列抵抗RP）に換算すれば、 Cp Rp （１）………2.34pF 5872Ω （２）………3.25pF 5708Ω （３）………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5.72KΩで1MHz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図、第１図
（ｂ）は第１図（ａ）の等価回路図である。
度補償回路の一実施例を示すブロック構成図、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-V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＋jXLで表され、抵抗、リアクタンス分は で表される。（ａ）図では、 で表されるが、上記入力インピーダンスＺのうち抵抗分
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。
C-V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＋jXLで表され、抵抗、リアクタンス分は で表される。（ａ）図では、 で表されるが、上記入力インピーダンスＺのうち抵抗分
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。
リアクタンスXLは と同相に影響するので、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OP1の温度変化に
よるωOAO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
Rf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RTと並列に挿入されている抵抗R2を適当に選べば増幅
器のωOAO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、ある温度範囲ではリアクタ
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OP1のe1端子を出力とすれば、サーミス
タによるRf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iXを一定とする為だけ
の要因とすることができる。
化は直接指示に影響する。オペアンプOP1の温度変化に
よるωOAO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
Rf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RTと並列に挿入されている抵抗R2を適当に選べば増幅
器のωOAO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、ある温度範囲ではリアクタ
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OP1のe1端子を出力とすれば、サーミス
タによるRf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iX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R1は被測定容量CXのフルスケ
ールのときにｅ＝eoとなるように設計されるので、 なる条件があり、この条件を保ちつつ抵抗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。
ールのときにｅ＝eoとなるように設計されるので、 なる条件があり、この条件を保ちつつ抵抗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R1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。
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OP1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。
熱板等に密着させてオペアンプOP1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。
発明の効果 以上説明したように、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Hp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。
ば、温度変化に無関係にHp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。
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、OP1，OP2……演
算増幅器、RT……サーミスタ
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、OP1，OP2……演
算増幅器、RT……サーミスタ
Claims (2)
- 【請求項１】反転型演算増幅器の帰還回路に第１の抵抗
R1とこの第１の抵抗R1と直列に第２の抵抗R2とサーミス
タRT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XLを消去する為の容量CS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XL＝ωRf／ωO
AO（但し、ω：使用角周波数，ωＯ:3dB低下の角周波
数，AO:DCオープンループゲイン）における前記演算増
幅器のωOAO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XLの変化に関して帰還抵抗Rf＝（R2RT
／R2＋RT）＋R1の前記サーミスタRTの変化による変化を
前記ωOAOの変化と等しくなるように前記第２の抵抗R2
を選定し、前記リアクタンスXLを略々温度に無関係にす
ると共に、前記第１の抵抗R1の電圧降下のみを出力する
ようにして前記サーミスタRT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。 - 【請求項２】前記第１の抵抗R1と第２の抵抗R2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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17948989A JPH0690248B2 (ja) | 1989-07-12 | 1989-07-12 | 反転型演算増幅器を用いたｃ―ｖ変換器の温度補償回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17948989A JPH0690248B2 (ja) | 1989-07-12 | 1989-07-12 | 反転型演算増幅器を用いたｃ―ｖ変換器の温度補償回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0344570A JPH0344570A (ja) | 1991-02-26 |
| JPH0690248B2 true JPH0690248B2 (ja) | 1994-11-14 |
Family
ID=16066720
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17948989A Expired - Lifetime JPH0690248B2 (ja) | 1989-07-12 | 1989-07-12 | 反転型演算増幅器を用いたｃ―ｖ変換器の温度補償回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0690248B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6908535B2 (en) | 2002-03-06 | 2005-06-21 | Medtronic, Inc. | Current-to-voltage-converter for a biosensor |
| EP3370073B1 (en) * | 2017-03-01 | 2020-04-29 | ABB Power Grids Switzerland AG | Method and device for determining capacitive component parameters |
| JP7390232B2 (ja) * | 2020-03-27 | 2023-12-01 | ローム株式会社 | 容量検出回路、入力装置 |
-
1989
- 1989-07-12 JP JP17948989A patent/JPH0690248B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0344570A (ja) | 1991-02-26 |
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