JPH073352Y2 - 波形制御機能を有する交流電圧源を備えた測定装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案はインサーキットテスタ等の交流電圧源を備えた
測定装置に関する。

従来の技術 従来、電気部品等の被測定物に対し、その電気的特性の
測定を行なうには適切な測定装置を使用しなければなら
ない。例えば実装基板即ち電気部品を半田付けしたプリ
ント基板の良否の判定にはインサーキットテスタを用い
る。このインサーキットテスタには基板に実装された部
品の電気的特性を測定して検査を行なう一般型と、カメ
ラを備えて実装基板の外観から検査を行なうビジュアル
型とがある。更に、一般型には測定時における実装基板
のテスタに対する固定方式の違いから、実装基板を検査
治具たるフィクスチャー（プローブピンボード）上に乗
せ、多数の押え棒を下方に突設したプレス板を上方から
下降させて挟持し、固定するプレス式と、実装基板をフ
ィクスチャー上に吸引し、固定するバキューム式とがあ
る。そこで、検査の対象となる実装基板の種類に応じ、
それらのテスタを適宜使い分けることになる。但し、ビ
ジュアル型のテスタでは部品の電気的特性の検査はでき
ない。

このような一般型のインサーキットテスタは第４図に示
すような構成を有し、測定時にはスイッチ10を閉じて、
交流電圧源12から被測定物14に一定の正弦波交流電圧を
印加し、そこに流れる測定電流をI/V変換基16で電圧に
変換する。この電圧は結合コンデンサ18により直流分を
除いた後、その交流分を抵抗20で検出し、オペアンプ22
で増幅して整流回路24に入れる。そこで、測定電流に対
応する交流電圧は直流に変換され、更にA/Dコンバータ2
6によりアナログ値からデジタル値に変換された後、マ
イクロコンピュータ28に入る。このコンピュータ28では
被測定物に印加する交流電圧値が既知であり、そこに流
れる測定電流値がA/Dコンバータ26から入るアナログ値
から既知となるので、それらを演算することによって、
その抵抗（Ｒ）、静電容量（Ｃ）、インダクタンス
（Ｌ）等の電気的特性値を算出することができる。

考案が解決しようとする課題 しかしながら、このような測定装置では結合コンデンサ
18に対する充電電流の影響を受けて過渡現象が現われる
ため、被測定物14が静電容量、或いはインダクタンスを
有する時には安定するまでに時間がかかる。しかも、イ
ンサーキットテスタでは高速測定が要求され、各電気部
品等の被測定物を数msecで測定しなければならないた
め、過渡現象を無視することができない。因みに、普通
のテスタではそのような高速測定をする必要性がないの
で、あまり問題がない。

本考案はこのような従来の問題点に着目してなされたも
のであり、過渡現象の影響を無くし、正確に，高速測定
を行なえる波形制御機能を有する交流電圧源を備えた測
定装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 上記目的を達成するための手段を、以下実施例に対応す
る第１図を用いて説明する。

この波形制御機能を有する交流電圧源を備えた測定装置
は正弦波交流電圧を発生する交流電圧源と、その正弦波
交流電圧を被測定物40に印加する際に流れる電流を電圧
に変換するI/V変換器44と、その変換電圧から直流分を
除く結合コンデンサ46と、その交流分を検出する検出抵
抗48と、その検出した交流電圧を増幅する電圧増幅器50
と、その増幅電圧を直流に変換する整流回路52と、その
整流電圧をアナログ値からデジタル値に変換するA/Dコ
ンバータ54と、そのデジタル値を受けて被測定物40に流
れた電流を検知し、その値とそこに印加した既知の交流
電圧値から、抵抗、静電容量、インダクタンス等の電気
的特性値を算出するCPU58を備えた演算装置56とから成
る測定装置に係り、上記交流電圧源として、正弦波デー
タを記憶するメモリ30と、そのメモリ30に対し、読み出
すべきデータが格納されている番地を指定するアドレス
カウンタ32と、そのアドレスカウンタ32を進めるパルス
を発生するクロック34と、そのメモリ30から読み出した
正弦波データをデジタル値からアナログ値で示す正弦波
交流電圧に変換するD/Aコンバータ36と、その正弦波交
流電圧を被測定物40に印加する際に流れる電流を増幅す
るバッファアンプ38とを備え、被測定物40の種類に応じ
て、CPU58を備えた演算装置56により、整流回路52に入
る測定電流に対応する交流電圧が零から立ち上るように
アドレスカウンタ32を初期設定し、クロック34に対して
はアドレスカウンタ32を進めるパルスの発生周期の制御
を行なわせるものである。

作用 上記のように構成すると、CPU58を備えた演算装置56に
より、アドレスカウンタ32を初期設定し、クロック34か
らアドレスカウンタ32に入るパルスの発生周期を制御す
れば、アドレスのカウントが開始されると共に、指定さ
れた番地に格納されていた正弦波データが順次メモリ30
からD/Aコンバータ36を経て出て行くため、その正弦波
交流電圧の位相と周波数を自由に選択して被測定物40に
加えることができる。そこで、被測定物40の種類に応じ
て、そこに印加する正弦波交流電圧の位相と周波数を適
宜決定し、I/V変換器44、結合コンデンサ46、検出抵抗4
8、電圧増幅器50等を経て、整流回路52に入る測定電流
に対応する交流電圧を零から立ち上らせるようにする
と、整流波形がより早く安定する。

実施例 以下、添付図面に基づいて、本考案の実施例を説明す
る。

第１図は本考案を適用したインサーキットテスタ等の波
形制御機能を有する交流電圧源を備えた測定装置を示す
ブロック図である。図中、30は正弦波データを記憶する
ROM（読出し専用メモリ）又はRAM（読出し書込み可能メ
モリ）等のメモリ、32はメモリ30に対し、読み出すべき
データが格納されている番地を指定するアドレスカウン
タ、34はアドレスカウンタ32を進めるパルスを発生する
クロック、36はメモリ30から読み出した正弦波データを
デジタル値からアナログ値で示す正弦波交流電圧に変換
するD/Aコンバータ、38は正弦波交流電圧を被測定物40
に印加する際に流れる電流を増幅するバッファアンプで
ある。なお、バッファアンプ38と被測定物40との間には
回路を開閉するスイッチ42を介在する。又、44はその測
定電流を電圧に変換するI/V変換器、46は変換電圧から
直流分を除く結合コンデンサ、48は変換電圧の交流分を
検出する検出抵抗、50は検出した交流電圧を増幅するオ
ペアンプ等の電圧増幅器である。又、52はその増幅電圧
を直流に変換する整流回路、54は整流電圧をアナログ値
からデジタル値に変換するA/Dコンバータである。更
に、56は被測定物40の種類に応じて、整流回路52に入る
測定電流に対応する交流電圧が零から立ち上るようにア
ドレスカウンタ32を初期設定し、クロック34に対しては
そのアドレスカウンタ32を進めるパルスの発生周期の制
御を行なうと共に、A/Dコンバータ54からデジタル値を
受けて、被測定物40に流れた電流を検知し、その値とそ
こに印加した既知の交流電圧値から抵抗、静電容量、イ
ンダクタンス等の電気的特性値を算出するCPUを備えた
演算装置である。なお、アドレスカウンタ32の初期設定
により、メモリ30から最初に読み出す正弦波データの格
納番地を選択して指定することができる。又、クロック
パルスの発生周期を制御してアドレスカウンタ32にパル
スを１個入れる毎に、その指定するアドレスを１番地ず
つ進めると、そのアドレスに応じた正弦波データが順次
メモリ30からD/Aコンバータ38を経て出て行くため、そ
の正弦波交流電圧の周波数を自由に決定することができ
る。

このCPUを備えた演算装置56には例えばCPU（中央処理装
置）58、ROM60、RAM62、入出力ポート64、バスライン66
等から構成されているマイクロコンピュータを用いる。
このCPU58はマイクロコンピュータの中心となる頭脳部
に相当し、プログラムの命令に従って、全体に対する制
御を実行すると共に、算術、論理演算を行ない、その結
果も一時的に記憶する。又、周辺装置に対しても制御を
行なっている。ROM60にはレコーダ全体を制御するため
の制御プログラム、測定処理プログラム等が格納されて
いる。又、RAM62はCPU58で演算した結果のデータ等を記
憶する。入出力ポート64にはアドレスカウンタ32、クロ
ック34、A/Dコンバータ54等と共に、記録装置、表示装
置、操作用スイッチ等（いずれも図示せず）が接続す
る。又、バスライン66はそれらを接続するためのアドレ
スバスライン、データバスライン、制御バスライン等を
含んでいる。

次に、本実施例の動作を説明する。

先ず、第２図を用いて、結合コンデンサ（その静電容量
Ｃ）46と検出抵抗（その抵抗値Ｒ）48から成る直列回路
に、D/Aコンバータ36から正弦波交流電圧ｅ＝Emsin（ω
ｔ＋θ）を急に加える場合に、その回路に流れる電流に
ついて検討する。そこで、スイッチ42を閉じた瞬時から
ｔ（sec）後の電流をｉとすれば、その微分方程式は以
下のようになる。

Ri＋1/C∫idt＝Emsin（ωｔ＋θ） （１） この電流ｉは定常頃（定常状態電流）isと過渡項（過渡
電流）itとの２つの部分から成り立つ。即ち ｉ＝is＋it （２） そして、この定常状態電流isは is＝Isin（ωｔ＋θ＋φ） （３） 但し、 φ＝tan^-11/ωcR 次に、過渡項のitはRit＋1/C∫itdt＝０、又はこれを微
分したRdit/dt＋it/C＝Ｏの解である。即ち、この微分
方程式の一般解は it＝Ae^-t/CR（Ａは定数） （４） 故に ｉ＝is＋it＝Isin（ωｔ＋θ＋φ）＋Ae^-t/CR （５） 初期条件として、ｔ＝０でｉ＝０にすると、Ｏ＝Isin
（θ＋φ）＋Ａとなり、Ａ＝−Isin（θ＋φ）となる。

故に ｉ＝Ｉ｛sin（ωｔ＋θ＋φ）−e^-t/CRsin（θ＋φ）｝
（５）′ 通常、CRの時定数はＣを大にしてφ＝０と設定し、印加
電圧ｅがそのままＲの両端にあらわれるようにする。

故に ｉ＝Ｉ｛sin（ωｔ＋θ）−e^-t/CRsinθ｝ （５）″ この（５）″の式で、過渡項の影響をなくすためにはsi
nθ＝０、即ちθ＝０であればよい。そこで、I/V変換器
44においては位相ずれがないものとすると、被測定物40
に流れる電流ｉの位相θが０度であれば良いことにな
る。

このような電流ｉを発生させるための正弦波交流電圧ｅ
は被測定物40の種類に応じて以下のようになる。

抵抗（Ｒ）では ｅ＝Emsinωｔ （６） この時、電流iRは同相となる。

静電容量（Ｃ）では ｅ＝Emsin（ωｔ−90°） （７） この時、電流iCは第３（イ）図に示すように90°進む。

インダクタンス（Ｌ）では ｅ＝Emsin（ωｔ＋90°） （８） この時、電流iLは第３（ロ）図に示すように90°遅れ
る。

このようにして、整流回路52に入る測定電流ｉに対応す
る交流電圧の波形が被測定物40の種類に応じて零から立
ち上るように印加電圧ｅの波形を制御してやると、整流
波形がより早く安定して高速測定ができる。

又、波形を停止する際にも電流値ｉが零になっているポ
イントで止めると、被測定物40中の残留電荷が少なくな
って好都合である。

考案の効果 以上説明した本考案によれば、測定電流に現われる過渡
現象の影響を無くして、被測定物の電気的特性値を正確
に、高速に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案を適用した波形制御機能を有する交流電
圧源を備えた測定位置を示すブロック図である。 第２図は同測定装置における一部の動作を説明する回路
図、第３図はその回路に被測定物を介在した場合の電
圧、電流の関係を示す波形図であり、（イ）図は被測定
物が静電容量、（ロ）図は被測定物がインダクタンスで
ある。 第４図は従来の交流電圧源を備えた測定装置を示すブロ
ック図である。 30……メモリ、32……アドレスカウンタ、34……クロッ
ク、36……D/Aコンバータ、38……バッファアンプ、40
……被測定物、44……I/V変換器、46……結合コンデン
サ、48……検出抵抗、50……電圧増幅器、52……整流回
路、54……A/Dコンバータ、56……CPU58を備えた演算装
置

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】正弦波交流電圧を発生する交流電圧源と、
   その正弦波交流電圧を被測定物に印加する際に流れる電
   流を電圧に変換するI/V変換器と、その変換電圧から直
   流分を除く結合コンデンサと、その交流分を検出する検
   出抵抗と、その検出した交流電圧を増幅する電圧増幅器
   と、その増幅電圧を直流に変換する整流回路と、その整
   流電圧をアナログ値からデジタル値に変換するA/Dコン
   バータと、そのデジタル値を受けて被測定物に流れた電
   流を検知し、その値とそこに印加した既知の交流電圧値
   から電気的特性値を算出するCPUを備えた演算装置とか
   ら成る測定装置において、上記交流電圧源として、正弦
   波データを記憶するメモリと、そのメモリに対し、読み
   出すべきデータが格納されている番地を指定するアドレ
   スカウンタと、そのアドレスカウンタを進めるパルスを
   発生するクロックと、そのメモリから読み出した正弦波
   データをデジタル値からアナログ値で示す正弦波交流電
   圧に変換するD/Aコンバータと、その正弦波交流電圧を
   被測定物に印加する際に流れる電流を増幅するバッファ
   アンプとを備え、被測定物の種類に応じて、CPUを備え
   た演算装置により、整流回路に入る測定電流に対応する
   交流電圧が零から立ち上るようにアドレスカウンタを初
   期設定し、クロックからアドレスカウンタに入るパルス
   の発生周期を制御することを特徴とする波形制御機能を
   有する交流電圧源を備えた測定装置。