JPS6239774A - 抵抗測定器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は半導体よりなる第１、第２スイッチの直列回
路の複数個を並列に接続し、その並列接続を電流検出用
抵抗器を通じて定電圧源の両端に接続し、上記第１、第
２スイッチの接続点の任意の二つの間に接続された被測
定抵抗体の抵抗値を測定する抵抗測定器に関する。

「従来の技術」 従来のこの種の抵抗測定器は第１図に示すように構成さ
れていた。複数のスイッチ１１〜１ｎの各一端はそれぞ
れスイッチ２１〜２ｎの一端に接続され、これら複数の
スイッチｌｉ　ｒ　２１　（ｉ：＝１　。

２・・・・・・ｎ）の各接続点はそれぞれ測定端子３、
〜３ｎに接続される。各スイッチ１１　＋　２ｉ及び測
定端子３１はそれぞれスイッチユニット４１を構成し、
これらスイッチユニット４ｉの一端はバス１１に、曲端
はバス１２にそれぞれ接続され、バス１１は定電圧源１
３の正電極に接続され、バス１２は電流検出用抵抗器１
４を通じて定電圧源１３の接地電極に接続される。

例えば測定端子３□と玉、との間に接続された被測定抵
抗体１５の抵抗値を測定する場合は１図に点線で示すよ
うにスイッチ１□と２４とをオンにす゛る。この時、電
流検出用抵抗器１４に流れる電流を、その抵抗器１４の
両端電圧を増幅器１６で増幅し、電圧計１７で測定する
ことによって、その電流値と定電圧源１３の電圧値とか
ら被測定抵抗体１５の抵抗値を求めることができる。

［発明が解決しようとする問題点ゴ 例えば測定端子３、〜３ｎを配線基板の各種の配線上の
点に接続し、それらの任意の２点を選択し、これら２点
間の漏洩抵抗を測定する場合がある。

そのような高抵抗測定において被測定点が多数例えば４
０００近くもあるような場合は、スイッチ１ｉ　ｒ　２
ｉはＦＥＴのような半導体スイッチにより構成されるが
、スイッチのオフ電流が問題となってくる。すなわち第
１図にスイッチ１１の所に点線で示すようにスイッチ１
□がオフの状態においても、漏洩抵抗１８が存在し、こ
の漏洩抵抗１８に例えば１００ｎＡ程度のごくわずかな
電流が流れ１ことしても、二つの漏洩抵抗１８の直列抵
抗が、例えば４０００程度並列に接続された状態となり
、全体の並列漏洩抵抗は５０にΩ程度となる。一方、測
定しようとする被測定抵抗体１５が例えば１００ＭΩと
高い場合は電流検出用抵抗器１．４に流れる電流の大部
１分は被測定抵抗体１５を流れる電流ではなく、漏洩抵
抗１８を流れる電流となり、目的とする被測定抵抗体１
５の抵抗値を測定することはできない。

「問題点を解決するための手段」 この発明によれば各スイッチユニットの各直列の二つの
スイッチは、それぞれ直列に接続された半導体の＄１、
第２スイッチ素子と、これら第１、第２スイッチ素子の
接続点に一端が接続された半導体の第３スイッチ素子と
により構成され、スイッチがオンにされる場合は第１、
第２スイッチ素子が共にオンされ、第３スイッチ素子が
オフとされ、スイッチがオフにされる場合は第１、第２
スイッチ素子は共にオフにされ、第３スイッチ素子はオ
ンにされる。各第３スイッチ素子の曲端は接地バスを通
じて定電圧源の接地電極に接続される。

「実施例」 以下この発明による抵抗測定器の実施例を図面を参照し
て説明する。第２図にこの発明の実施例を第１図と対応
する部分に同一符号を付けて示す。

この発明においては各測定ユニッ）４ｉ（！＝１゜２・
・・・・・ｎ）のスイッチ１１及び２１はそれぞれ半導
体スイッチ素子、例えばＦＥＴよりなる第１スイッチ素
子２１、第２スイッチ素子２２．第３スイッチ素子２３
よりそれぞれなり、第１スイッチ素子２１、第２スイッ
チ素子２２は直列に接続され、その接続点に第３スイッ
チ素子２３の一端が接続される。スイッチ１１の第１ス
イッチ素子２１の曲端はバス１１に接続され、第２スイ
ッチ素子２２の曲端は測定端子３１に接続される。スイ
ッチ２１の第１スイッチ素子２１の曲端は測定端子３１
に接続され、第２スイッチ素子２２の曲端はバス１２に
接続され、各スイッチ１１＋　ｚｉの第３スイッチ素子
２３の各曲端は接地バス２４に接続され、接地バス２４
は定電圧源１３の接地電極に接続される。

先に述べたようにスイッチ素子２１乃至２３は例えば第
３図に示すようにＦＥＴにそれぞれ構成されており、第
２図においては各スイッチ素子を通常のＦＥＴの表示で
示す替りに、通常のスイッチの表示で示している。

各スイッチュニツ）　４．ｉは４つの接続モードがあっ
て、供給モートは例えばスイッチユニット４、に゛点線
で示すようにスインｆ−１１の第１スイッチ素子２１、
第２スイッチ素子２２は共にオン、第３スイッチ素子２
３はオフ、スイッチ２、の第１スイッチ素子２１．第２
スイッチ素子２２は共にオフ、第３スイッチ素子２３は
オンとされる。吸込みモードにおいては例えばスイッチ
ユニット４□に点線で示すようにスイッチ１□のスイッ
チ素子２１．２２は共にオフ、スイッチ素子２３はオン
、スイッチ２□の第１スイッチ素子２１、第２スイッチ
素子２２は共にオン、第３スイッチ素子２３はオフとさ
れる。開放モードではスイッチユニット４゜に点線で示
すようにスイッチ１ｎのスイッチ素子２１．２２は共に
オフ、スイッチ素子２３はオン、スイッチ２ｏのスイッ
チ素子２１．２２は共にオフ、スイッチ素子２３はオン
にされる。更に短絡モードはスイッチユニット４３に示
すようにスイン’ｌＦ”１ｇのスイッチ素子２１はオフ
、スイッチ素子２２、スイッチ素子２３は共にオン、ス
イッチ２８のスイッチ素子２１はオン、スイッチ素子２
２はオフ、スイッチ素子２３はオンとされる。

例えばスイッチユニット４、の測定端子３．とスイッチ
ユニット４□の測定端子３□との間の被測定抵抗体１５
の抵抗を、測定端子３１から測定端子３□に電流を流し
て測定する場合は、スイッチユニット４１を供給モード
とし、スイッチユニット４□を吸収モードとし、その池
のスイッチユニットは開放モード、又は不用な電荷を放
電あるいは雑音を短絡する点から短絡モードとする。こ
の状態においては図において点線で示したような状態と
なっており、従って定電圧源１３よりの電圧がスイッチ
ユニット４１のスイン＋１１．つまりスイッチ素子２１
．２２を通じて測定端子３１に現われ、これが被測定抵
抗体１５に印加され、その被抵抗体１５よりの電流はス
イッチユニット４□の測定端子３□に達し、このスイッ
チユニット４□は吸収モードであって、測定端子３゜の
電流はそのスイッチ２□のスイッチ素子２１゜２２を通
じ、更に電流検出用抵抗器１４を通じて定電圧源１３に
戻る。電流検出用抵抗器１４に流れる電流を測定するこ
とによって被測定抵抗体１５の抵抗値を測定することが
できる。

この場合、供給モードのスイッチユニット４１において
、オフ状態のスイッチ２、のスイッチ素子２１はオフで
あり、スイッチ素子２３はオンとなっているからそのス
イッチ素子２１の両端間に定電圧源１３の電圧ｖ５が印
加される。スイッチ素子２１に漏洩抵抗があるが、この
抵抗値は小さいといってもかなり大きな値であり、スイ
ッチ素子２１はオン状態のスイッチ素子２３を通じて接
地バス２４に接続され、従って定電圧Ｖ、はスイッチ素
子２１の漏洩抵抗と、スイッチ素子２３のオン抵抗、つ
まり著しく小さな抵抗とにより分圧され、その分圧され
た著しく小さい電圧がスイッチ素子２２゛の漏洩抵抗と
、小さい抵抗値の電流検出用抵抗器１４とにより分圧さ
れ、抵抗器１４に現われる電圧は著し、〈小さな値とな
る。

一方、吸収モードのスイッチユニット４□においてはス
イッチ１２のスイッチ素子２１．２２はオフであり、ス
イッチ素子２３はオンでスイッチ素子２１に印加された
定電圧はスイッチ素子２１　、２３により著しく小とさ
れ、この電圧がオフのスイッチ素子２２と電流検出用抵
抗器１４とにより分圧され、七の電流検出用抵抗器１４
に現われる電圧を無視することができる。その池のスイ
ッチユニット、例えばスイッチユニット４ｎにおいては
スイッチ１゜、２ｎは共にオフであり、つまり開放モー
ドであって、この定電圧Ｖ、はオフのスイッチ１ｎのス
イッチ素子２１に印加されるがそのスイッチ素子２３は
オンであり、これにより著しく減衰され。

スイッチ素子２２はオフであり、更にスイッチ２ｎのス
イッチ素子２１もオフであり、この両者の著しく高い漏
洩抵抗とオンのスイッチ素子２３とで前記分圧された電
圧が更に分圧されてスイッチ素子２２に供給されるため
、その出力はゼロに等しいものとなる。

この開放モードのスイッチユニット４８乃至４１の何れ
か一つ、例えばスイッチユニット４ｎの測定端子が、測
定端子３、に接続された場合、スイッチユニット４゜の
スイッチ１ｎのスイッチ素子２２とスインｆ’　２ｎの
スイッチ素子２１とに定電圧Ｖ、が印加されるが、これ
らスイッチ素子の漏洩電流は、スイッチ１ｎ、スイッチ
２ｎの各スイッチ素子２３がオンとなっているため接地
バス２４に流れて電流検出用抵抗器１４には流れない。

このようにして供給モードとされたスイッチユニットか
ら被測定抵抗体を通り、吸収モードとされたスイッチユ
ニットに流れる電流のみを信号として電流検出用抵抗器
１４から得ることができる。

なおこの構成において多数の測定端子中の任意の二つを
選択するだけでなく、多数の測定端子中の１群を選択す
ることも可能である。この場合それら°複数の測定端子
に接続された抵抗体はそれらの並列抵抗値として測定さ
れる。

次にこの抵抗測定器を利用して低い抵抗値の抵抗体の測
定を行う場合を説明する。低抵抗の測定においては比較
的大きな電流が流れ、かつそのためリード線や切替スイ
ッチの抵抗成分が直列抵抗として挿入されて問題となる
。この問題を解決するため一般には低抵抗の測定には４
端子法が用いられている。

第２図に示した測定は２端子法であり、しかも高抵抗の
測定用として特に考慮されているため、スイッチのオン
抵抗を押えるようになっていない。

このため測定端子に電流供給用スイッチを負荷して低抵
抗の測定を可能とする。その例を第４図に第２図と対応
する部分に同一符号を付けて示すが。

この例においては各測定端子３、乃至３ｎにそれぞれ接
続されて測定ユニット４．乃至４ｎに供給用トランジス
タ２６の一端が接続され、そのトランジスタ２６の曲端
は電流供給バス２７に接続される。

また各測定端子３１乃至３ｎに電流検出用トランジスタ
２８の一端がそれぞれ接続され、その曲端は電流検出バ
ス２９に接続される。電流供給バス２７の一端はスイッ
チ３１を通じて定電流源３２に接続されると共にスイッ
チ３３を通じて定電流源３２の曲端に接続される。また
低抵抗の測定時に定電圧源１３を分離するため、定電圧
源１３とバス１２どの間にスイッチ３４が接続され、か
つ電流検出用抵抗器１４とバス１：２との間にスイッチ
３５が挿入される。定電流源３２に対する測定電流の通
路を形成するため、電流検出用バス２９は抵抗器３６を
通じて接地バス２４及び定電流源３２の接地点側ｊ二接
続されている。更にバス１２はそれぞれ電圧監視用増幅
器３７．３８に接続されている。

また高抵抗測定時において定電圧源１３の高い電圧に耐
えるように電流供給用トランジスタ２６とそれぞれ直列
に高耐圧のダイオード３９がそれぞれ直列に挿入されて
いる。電流検出用トランジスタ２８も高耐圧素子とする
がトランジスタ２６゜２８を共に漏洩電流が十分低く押
える点から、これらトランジスタの駆動回路への漏洩電
流をゼロにするためトランジスタ２６．２８はフォトト
ランジスタとされ、駆動回路とフォトカップラにより結
合されている。高抵抗を測定する際にはスイッチ３４，
３５．３３がオンとされ、スイッチ３１はオフとされる
。この状態において増幅器３７の出力から定電圧源１３
の供給電圧を蓋視し、増幅器１６又は３８の出力により
被測定抵抗体に流れた電流を検出する。

低抵抗を測定する際には第５図に示すようにスイッチ３
４．３５．３３をオフとしてスイッチ３１をオンとし、
例えば測定端子３．と測定端子３゜との間に低抵抗の被
測定抵抗体４１を接続し、スイッチユニット４１を電流
供給モード、スイッチユニット４゜を吸収モードとして
低抵抗４１の抵抗を４端子法で測定する。第５図におい
ては各トランジスタ２６．２８もスイッチ巽示で示して
いる。、スイッチ３４．３５をオフとして定′眠圧源１
３を切離し、スイッチ３１をオンとし、スイッチ３３を
・オフとして定電流源３２をバス２４．２５間に接続す
る。スイッチユニット４．においてはトランジスタ２６
をオンとし、トランジスタ２８をオフとし、スイッチ１
１をオン、スイッチ２１をオフ、つまりスイッチユニッ
ト４、を供給モードとする。またスイッチユニット４□
においてはトランジスタ２６をオフ、トランジスタ２８
をオンとし、スイッチ１２をオフ、スインｆ２２をオン
として吸収モードとする。

その（也のスイッチユニットにおいてはトランジスタ２
６．２８は共にオフ、とし、かつスイッチ１ｉ＋２１を
開放モードとし共にオフとする。

従って定電流源３２の電流はスイッチユニット４１のト
ランジスタ２６を通じ、端子３、より低抵抗の被測定抵
抗体４１を通り、端子３□に達し、これよりスイッチユ
ニット４□のトランジスタ２８を通じ、更に抵抗器３６
を通じて接地バス２４に帰る電流が流れる。この時、端
子３、の電位はスイッチ１、を通じて増幅器３７の出力
より測定され、また端子３□の電位はスイッチ２□を通
じて増幅器３８の出力より測定され、つまり被測定体４
１を定電流源３２の電流が流れた時のその両端の電圧が
４端子法によって測定される。

なおこの時流れる抵抗器３６の電圧を必要に応じて増幅
器４２で増幅して測定することもできる。

被測定体４１を短絡し、その時の端子電圧を測定するに
は、被測定抵抗体の両端に接続されるべきスイッチユニ
ットを、例えばスイッチユニット４３に示すようにトラ
ンジスタ２６をオフ、トランジスタ２８をオンとし、ス
イッチ１３をオフ、スイッチ２８をオンとして増幅器３
８の出力電圧を測定すればよい。以上のように電流を流
れている経路と、電圧を測定する経路とは別になって４
端子法の測定が行える。しかもそのために高抵抗測定用
の各スイッチを利用して行うことができる。

第６因に示すように測定系４３とスイッチユニット４．
乃至４゜とが離れている場合には、−七の電流検出用抵
抗器１４に接続される部分をなるべく短かくシ、かつ各
スイッチユニットのスイッチ２、乃至２ｎの第２スイッ
チ素子２２（これをスイッチ素子６．乃至６ｎとして表
わす）をスイッチユニットからそれぞれ離し、このスイ
ッチ素子６、乃至６ｎとスインｔユニット４Ｉ乃至４ｎ
とを遮蔽ケーブル５、乃至５ｎにより接続し、その遮蔽
ケーブルのシールドは接地バス２４及び測定系４３の接
地点にそれぞれ接続する。このようにして最も雑庁や揺
洩の影響を受は易い電流検出用抵抗器１４に対する信号
を外部に対して（呆護し、つまりオフになっているスイ
ッチ２１乃至２゜中のオフのものに対して外部漏洩や雑
音を避けることができ、測定系４３とスイッチユニット
との接地点を遮蔽ケーブルを介して接続して信号以外の
電流から共通インピー、ダンスを排除することができる
。このような遮蔽ケーブルを用いる接続は第２因の実施
例にも適用することができる。

「発明の効果」 以上述べたようにこの発明による抵抗測定器によれば、
半導体素子を用いたスイッチユニットにより任意の測定
点間の被測定抵抗体における微小電流を測定する場合、
従来、例えば数μへ程度の電流しか測定できなかった場
合でも数ｐＡの電流も測定でき、つまり高抵抗体に流れ
る微小電流を測定することができ、よって従来において
は数ＭΩ程度の抵抗までしか測定できなかったのを数百
ＭｊＪの高抵抗をも測定可能となった。しかも各測定端
子の任意の間のを順次測定することができ、その場合、
測定端子に生ずる不要離行や不要電荷を除去することも
可能である。更に必要に応じてスイッチユニットと並列
に接続されてそのスイッチユニットの両端を電圧で監視
して４端子法によって低抵抗の測定も可能とすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の抵抗測定器を示す接続図、第２図はこの
発明による抵抗測定器の一例を示す接続図、第３図は七
のスイッチのＦＥＴによる構成を示す図、第４図は低抵
抗の測定も可能としたこの発明の一例を示す接続図、第
５図は七の一つの接続状態を示す接続図、第６図は被測
定抵抗体と測定系とが離れている場合における不要雑音
などの影響を排除した例を示した接続図である。 ３１乃至３゜：測定端子、４□乃至４ｎ：スイッチユニ
ット、１２：バス、１３：定電圧源、１４゜二電流検出
用抵抗器、２１：第１スイッチ素子、２２：第２スイッ
チ素子、２３：第３ブＩツテ素子、２４：接地バス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１スイッチと第２スイッチとが直列に接続され
   、その第１スイッチと第２スイッチとの接続点より測定
   端子が導出されてスイッチユニットが構成され、そのス
   イッチユニットの複数個の両端が第１バス及び第２バス
   にそれぞれ接続され、これら第１バス及び第２バスは電
   流検出用抵抗器を通じて定電圧源の両端に接続され、上
   記測定端子の任意の二つの間に接続される被測定抵抗体
   の抵抗値を測定する抵抗測定器において、 上記第１スイッチ及び第２スイッチはそれぞれ直列に接
   続された半導体の第１、第２スイッチ素子と、これら第
   １、第２スイッチ素子の接続点に一端が接続された半導
   体の第３スイッチ素子とからなり、 各第１スイッチの第１スイッチ素子の他端は上記第１バ
   スに接続され、第２スイッチ素子の他端はそのスイッチ
   ユニットの測定端子に接続され、 各第２スイッチの第１スイッチ素子の他端はそのスイッ
   チユニットの測定端子に接続され、第２スイッチ素子の
   他端は上記第２バスに接続され、 上記各第１スイッチ及び各第２スイッチの各第３スイッ
   チ素子の他端は接地バスに接続され、その接地バスは上
   記定電圧源の接地電極に接続され、 上記第１スイッチ、第２スイッチがオンの場合はその第
   １スイッチ素子及び第２スイッチ素子が共にオンにされ
   、第３スイッチ素子はオフにされ、第１スイッチ、第２
   スイッチがオフの場合はその第１スイッチ素子及び第２
   スイッチ素子は共にオフにされ、第３スイッチ素子はオ
   ンにされることを特徴とする抵抗測定器。