JP2589817Y2 - LCR tester - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この考案はLCRテスタに係り、
更に詳しくいえば、外部信号源から試料に測定用交流電
圧を加え、特に信号源を自蔵しないで試料の特性を測定
するLCRテスタに関するものである。This invention relates to an LCR tester.
More specifically, the present invention relates to an LCR tester that applies an AC voltage for measurement to a sample from an external signal source and measures the characteristics of the sample without owning the signal source.
【0002】[0002]
【従来の技術】コイルのインダクタンスやコンデンサの
静電容量、あるいは抵抗素子の抵抗値等を測定する際に
は、一般にLCRテスタと称する回路部品測定装置が利
用される。この種の装置は例えば自蔵の信号源から供試
部品(以下、「試料」と言う。)に測定用の交流電圧を
加え、同交流電圧と試料に流れる交流電流との各0゜成
分及び90゜成分をそれぞれ検出して位相関連の基礎デ
ータとなし、これらのデータを用いて試料の諸特性を演
算により求めるようになっている。2. Description of the Related Art When measuring the inductance of a coil, the capacitance of a capacitor, or the resistance of a resistance element, a circuit component measuring device generally called an LCR tester is used. This type of apparatus applies, for example, an AC voltage for measurement from a self-built signal source to a test part (hereinafter, referred to as a “sample”), and outputs 0 ° components of the AC voltage and an AC current flowing through the sample. Each of the 90 ° components is detected and used as phase-related basic data, and various characteristics of the sample are calculated by using these data.
【0003】図6に従来装置の一般的な例が示されてい
るが、例えば信号源11は基準クロック発生器12と正
弦波発生器13とからなり、周波数fの測定用交流電圧
vを送出するようになっている。FIG. 6 shows a general example of a conventional apparatus. For example, a signal source 11 includes a reference clock generator 12 and a sine wave generator 13, and sends out an AC voltage v for measurement at a frequency f. It is supposed to.
【0004】この交流電圧vは例えばバッファ増幅器1
を介して試料2に加えられ、同試料2に流れる交流電流
iは電流検出器3により電流を意味する電圧Viに変換
されて検出される。また、同試料2に加わった交流電圧
Vvは電圧検出器4にて検出され、これら2つの検出電
圧Vi、Vvは同期検波回路14に加えられるようにな
っている。This AC voltage v is, for example,
Is applied to the sample 2 and the AC current i flowing through the sample 2 is detected by the current detector 3 after being converted into a voltage Vi indicating the current. The AC voltage Vv applied to the sample 2 is detected by the voltage detector 4, and these two detected voltages Vi and Vv are applied to the synchronous detection circuit 14.
【0005】2相信号発生器15は例えば信号源11の
出力電圧vを受けてその周波数fと同期し位相が互いに
90゜異なる2つの方形波信号V(0゜)とV(90
゜)を形成し、上記同期検波回路14に与えてその検波
動作を制御する。[0005] The two-phase signal generator 15 receives, for example, the output voltage v of the signal source 11 and synchronizes with the frequency f of the signal source 11 so that the two square-wave signals V (0) and V (90) differ in phase by 90 °.
゜) is formed and applied to the synchronous detection circuit 14 to control the detection operation.
【0006】これにより同期検波回路14は、例えば一
方の方形波信号V(0゜)が加わっている間は上記入力
する電圧Vi及びVvの1周期から各々半周期分の電圧
Vi(0゜)とVv(0゜)を取り込み、他方の方形波
信号V(90゜)が加わっている間は同じ1周期の入力
電圧から上記Vi(0゜)及びVv(0゜)と位相が9
0゜異なる半周期分の電圧Vi(90゜)とVv(90
゜)を取り込むようになっている。As a result, the synchronous detection circuit 14 outputs a voltage Vi (0 °) corresponding to a half cycle from one cycle of the input voltages Vi and Vv, for example, while one square wave signal V (0 °) is applied. And Vv (0 °), and while the other square wave signal V (90 °) is applied, the phase of the input voltage of the same one cycle is 9 with the above Vi (0 °) and Vv (0 °).
The voltages Vi (90 °) and Vv (90 °) for half cycles different by 0 °
Ii).
【0007】これら取り込んだ4つの半周期分電圧は例
えば4つの変換素子を備えた積分形A/Dコンバータ1
7にてそれぞれディジタル変換される。この場合、クロ
ック発生器16は例えば上記基準クロック発生器12の
クロック周波数を分周し、正弦波発生器13の出力周波
数fのs倍の周波数を有するサンプリングクロックを形
成してA/Dコンバータ17へ与えるようになってい
る。[0007] The four half-period voltages thus taken in are integrated, for example, into an integral A / D converter 1 having four conversion elements.
At 7 each is digitally converted. In this case, the clock generator 16 divides, for example, the clock frequency of the reference clock generator 12 to form a sampling clock having a frequency that is s times the output frequency f of the sine wave generator 13, and forms an A / D converter 17 To give to.
【0008】CPU18は上記A/Dコンバータ17に
てディジタル変換された4つの電圧データVi(0
゜)、Vv(0゜)、Vi(90゜)、Vv(90゜)
を例えば一時メモリ19に入れ、それを読み出して各々
の平均値を算出し直流の0゜成分電圧Vic、Vvc、
及び90゜成分電圧Vis、Vvsを求め、これらの値
を位相関連の基礎データとして上記メモリ19に保持さ
せるようになっている。The CPU 18 outputs four voltage data Vi (0) digitally converted by the A / D converter 17.
゜), Vv (0 ゜), Vi (90 ゜), Vv (90 ゜)
Into, for example, the temporary memory 19, read it out, calculate the average value of each, and obtain the DC 0 ° component voltages Vic, Vvc,
And 90 ° component voltages Vis and Vvs are obtained, and these values are stored in the memory 19 as phase-related basic data.
【0009】上記信号源11の基準クロック発生器12
は例えば図示しない水晶振動子と分周器を含むPLL回
路とを備え、マニュアル操作にて基準クロックの繰り返
し周期が変えられるようになっている。また、正弦波発
生器13は例えばそれぞれ図示しないアドレスカウンタ
と、正弦波電圧の1周期から等時間間隔でm点の箇所の
レベルデータを保持しているメモリと、D/Aコンバー
タ及びローパスフィルタを備えており、基準クロックを
計数したカウンタの出力にてメモリのデータをD/Aコ
ンバータに与え、ローパスフィルタを介して比較的滑ら
かな波形の正弦波電圧を発生するようになっている。The reference clock generator 12 of the signal source 11
Is provided with, for example, a quartz oscillator (not shown) and a PLL circuit including a frequency divider, and the repetition period of the reference clock can be changed by manual operation. The sine wave generator 13 includes, for example, an address counter (not shown), a memory holding level data at m points at equal time intervals from one cycle of the sine wave voltage, a D / A converter, and a low-pass filter. The output of the counter that counts the reference clock supplies the data of the memory to the D / A converter, and generates a sine wave voltage having a relatively smooth waveform through a low-pass filter.
【0010】次に、図7を併せて参照しながら各部の動
作の大要を説明する。なお図6中、図7に示す信号が現
れる箇所には同じ参照符号が付されている。信号源11
の基準クロック発生器12から例えば図7(A)に示す
基準クロックが発せられると、正弦波発生器13からは
同図7(B)に示す周波数fの測定用交流電圧vが送出
され、バッファ増幅器1を介して試料2に加えられる。
これにより試料2にはそのインピーダンスに逆比例した
大きさの交流電流iが流れ、電流検出器3はこの電流を
電圧Viに変換して検出し、電圧検出器4は上記試料2
に加わった電圧Vvを検出する。Next, the outline of the operation of each unit will be described with reference to FIG. In FIG. 6, the same reference numerals are given to the portions where the signals shown in FIG. 7 appear. Signal source 11
For example, when the reference clock shown in FIG. 7A is generated from the reference clock generator 12 shown in FIG. 7A, the sine wave generator 13 sends out the measurement AC voltage v having the frequency f shown in FIG. It is applied to sample 2 via amplifier 1.
As a result, an alternating current i having a magnitude inversely proportional to the impedance of the sample 2 flows through the sample 2. The current detector 3 converts the current into a voltage Vi and detects the voltage.
Is detected.
【0011】同期検波回路14には例えば2相信号発生
器15から図7の(C)と(F)に示すような互いに位
相が90゜異なる方形波の信号が加えられる。ここでは
例えば(C)の信号を0゜信号、(F)の信号を90゜
信号と呼ぶことにし、それぞれV(0゜)、V(90
゜)と表す。この2相信号により図示しない内部のスイ
ッチ回路がオン、オフ駆動され、例えば一方の方形波信
号V(0゜)が加わった場合は図7の(D)、(E)に
示すように、上記検出電圧VvとViの半周期分の電圧
Vv(0゜)とVi(0゜)が同期検波回路14から出
力される。また、例えば他方の方形波信号V(90゜)
が加わった場合は図7の(G)、(H)に示すように、
上記Vv(0゜)とVi(0゜)に対して位相が90゜
異なる半周期分の電圧Vv(90゜)とVi(90゜)
が出力される。The synchronous detection circuit 14 receives, for example, signals from the two-phase signal generator 15 of square waves having phases different from each other by 90 ° as shown in FIGS. 7 (C) and 7 (F). Here, for example, the signal of (C) will be referred to as a 0 ° signal, and the signal of (F) will be referred to as a 90 ° signal.
゜). An internal switch circuit (not shown) is turned on and off by the two-phase signal. For example, when one square wave signal V (0 °) is applied, as shown in FIGS. Voltages Vv (0 °) and Vi (0 °) corresponding to a half cycle of the detection voltages Vv and Vi are output from the synchronous detection circuit 14. Also, for example, the other square wave signal V (90 °)
Is added, as shown in FIGS. 7G and 7H,
Voltages Vv (90 °) and Vi (90 °) for a half cycle whose phases differ from Vv (0 °) and Vi (0 °) by 90 °.
Is output.
【0012】A/Dコンバータ17は例えば図示しない
4つの積分形A/D変換素子を有し、上記入力電圧Vv
(0゜)、Vi(0゜)、及びVv(90゜)、Vi
(90゜)をクロック発生器16から与えられた図7
(J)に示す周波数f×sのクロックにてサンプリング
しディジタル変換する。例えば図7(B)にし示す電圧
vとiをそれぞれ v=Vmsin(ωt−θ1) i=Imsin(ωt−θ2) とし、簡単化のためVv=Vとすると、 Vv=Vmsin(ωt−θ1) である。また、電流検出器3の検出出力Viは Vi=Vimsin(ωt−θ2) である。ただし、Vmは電圧vの最大値、Imは電流i
の最大値、Vimは電流iを電圧Viに変換したときの
最大値とする。また、θ1、θ2は原点0からの位相遅
れ、ωは角速度を表しω=2πfで、fはそれぞれ電
圧、電流の周波数である。The A / D converter 17 has, for example, four integral A / D conversion elements (not shown), and the input voltage Vv
(0 °), Vi (0 °), and Vv (90 °), Vi
(90 °) given from the clock generator 16 in FIG.
It is sampled by a clock of frequency f × s shown in (J) and digitally converted. For example, assuming that the voltages v and i shown in FIG. 7B are respectively v = Vmsin (ωt−θ1) i = Imsin (ωt−θ2), and Vv = V for simplification, Vv = Vmsin (ωt−θ1) It is. The detection output Vi of the current detector 3 is Vi = Vimsin (ωt−θ2). Here, Vm is the maximum value of the voltage v, and Im is the current i.
Is the maximum value when the current i is converted to the voltage Vi. Further, θ1 and θ2 are phase delays from the origin 0, ω represents angular velocity, ω = 2πf, and f is the frequency of voltage and current, respectively.
【0013】ここで、図7(D)に示す同期検波回路1
4の検波出力Vv(0゜)のディジタル変換データは、Here, the synchronous detection circuit 1 shown in FIG.
The digital conversion data of the detection output Vv (0 ゜) of No. 4 is
【0014】[0014]
【数1】 図7(E)に示す検波出力Vi(0゜)のディジタル変
換データは、(Equation 1) The digital conversion data of the detection output Vi (0 °) shown in FIG.
【0015】[0015]
【数2】 図7(G)に示す検波出力Vv(90゜)のディジタル
変換データは、(Equation 2) The digital conversion data of the detection output Vv (90 °) shown in FIG.
【0016】[0016]
【数3】 図7(H)に示す検波出力Vi(90゜)のディジタル
変換データは、(Equation 3) The digitally converted data of the detection output Vi (90 °) shown in FIG.
【0017】[0017]
【数4】 となる。ここで、例えば図7(D)、(E)、(G)、
(H)のハッチングした範囲は絶対値が等しく正、負の
極性が反対になっているからA/Dコンバータ17の積
分動作時に相殺され、そのディジタル変換データは図8
の(K)、(L)、(M)、(N)に示すようになる。
ただし、同図8(K)ないし(N)は便宜上アナログで
表現してある。(Equation 4) Becomes Here, for example, FIGS. 7 (D), (E), (G),
In the hatched area (H), the absolute values are equal and the positive and negative polarities are opposite, so they are canceled during the integration operation of the A / D converter 17, and the digital conversion data is shown in FIG.
(K), (L), (M), and (N).
8 (K) to 8 (N) are expressed in analog for convenience.
【0018】CPU18は上記図8(K)ないし(N)
に示すデータを積分範囲である半周期πで割り算し、同
図8の(P)、(Q)、(R)、(S)に示すように直
流の平均電圧Vvc、Vic、Vvs、Visをそれぞ
れ算出して位相関連基礎データとしている。すなわち、 The CPU 18 operates as shown in FIGS. 8 (K) to 8 (N).
Is divided by the half cycle π, which is the integration range, and the DC average voltages Vvc, Vic, Vvs, and Vis are calculated as shown in (P), (Q), (R), and (S) of FIG. Each is calculated and used as phase-related basic data. That is,
【0019】[0019]
【考案が解決しようとする課題】上記従来のLCRテス
タにおいては、信号源から発する測定用交流電圧の周波
数範囲が装置によりそれぞれ定まっている。したがっ
て、たまたまその範囲以外の周波数で試料の特性を測定
する必要が生じた場合は対応が困難となる。In the above-mentioned conventional LCR tester, the frequency range of the measuring AC voltage generated from the signal source is determined by the apparatus. Therefore, if it becomes necessary to measure the characteristics of the sample at a frequency outside the range, it is difficult to respond.
【0020】また、測定用信号の周波数は通常所定の間
隔でスポット状に送出されるようになっているので、例
えばその中間の周波数で測定したいような場合も対応が
困難となる。Further, since the frequency of the measurement signal is usually transmitted in the form of a spot at a predetermined interval, it is difficult to measure, for example, when it is desired to measure at an intermediate frequency.
【0021】この考案は上記の事情を考慮してなされた
もので、その目的は、試験室あるいは工場等に備え付け
の信号発生器類を外部信号源に利用して所望の周波数の
交流電圧を試料に加え、信号源を自蔵しないでもその特
性を測定できるようにしたLCRテスタを提供すること
にある。This invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to use a signal generator provided in a test room or a factory as an external signal source to apply an AC voltage of a desired frequency to a sample. Another object of the present invention is to provide an LCR tester capable of measuring the characteristics of a signal source without owning the signal source.
【0022】[0022]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この考案においては図1に示されているように、被
測定試料に交流電圧を加え、該加えた交流電圧と上記試
料に流れる電流との検出値から位相関連基礎データを
得、該データを用いて上記試料の諸特性を算出するLC
Rテスタにおいて、試験端子T2,T3に装着された試
料2へ外部信号源から測定用交流電圧を加え、上記試料
2に流れる電流iを電圧Viに変換して検出する電流検
出器3および上記試料の両端間電圧Vvを検出する電圧
検出器4と、上記外部信号源からの上記測定用交流電圧
を受け、該交流電圧周波数fのs倍の周波数f・sを有
するクロックを発生するPLL回路5と、上記検出電圧
Vi,Vvの1周期分から上記クロックのタイミングで
並列的にそれぞれn箇所のレベルをサンプリングしディ
ジタル変換するA/Dコンバータ6,7と、上記測定用
交流電圧の周波数fを測定する周波数測定回路9および
各n個の乗算定数を所定の配列で並べた2つのテーブル
A(m),B(m)を保持しているメモリ10と、上記
検出電圧Vi,Vvのディジタル変換データに上記テー
ブルA(m)もしくはB(m)の対応する定数をそれぞ
れ掛け合わせて積算し、上記Vi,Vvの0゜成分と9
0゜成分を算出して位相関連基礎データとなすととも
に、該基礎データと上記周波数測定回路9の周波数測定
データを用いて上記試料2の特性を求めるCPU8とを
備えていることを特徴としている。In order to achieve the above object, in the present invention, as shown in FIG. 1, an AC voltage is applied to a sample to be measured, and the applied AC voltage and a current flowing through the sample are applied. LC that obtains phase-related basic data from the detected values and calculates various characteristics of the sample using the data.
In the R tester, a current detector 3 for applying an AC voltage for measurement from an external signal source to the sample 2 mounted on the test terminals T2 and T3, converting the current i flowing through the sample 2 into a voltage Vi, and detecting the same. A voltage detector 4 for detecting a voltage Vv between both ends of the circuit, and a PLL circuit 5 receiving the AC voltage for measurement from the external signal source and generating a clock having a frequency f · s which is s times the AC voltage frequency f. And A / D converters 6 and 7 that sample and convert digitally n levels from one cycle of the detection voltages Vi and Vv in parallel with the clock timing and measure the frequency f of the measurement AC voltage. A frequency measurement circuit 9 and two tables A (m) and B (m) in which n multiplication constants are arranged in a predetermined array, and the detection voltages Vi and V Of the digital conversion data corresponding constants of the table A (m) or B (m) is integrated by multiplying respectively, the Vi, and 0 ° component of Vv 9
It is characterized by including a CPU 8 for calculating the 0 ° component to form phase-related basic data, and for obtaining characteristics of the sample 2 using the basic data and the frequency measurement data of the frequency measurement circuit 9.
【0023】なお場合によっては、上記PLL回路5に
おける倍率sを1とし、上記A/Dコンバータ6,7を
上記測定用交流電圧の周波数fにてサンプリング動作さ
せるようにしても良い。In some cases, the magnification s in the PLL circuit 5 may be set to 1, and the A / D converters 6 and 7 may be sampled at the frequency f of the measurement AC voltage.
【0024】[0024]
【作用】例えば検出した測定用交流電圧Vvの一周期間
におけるn個のディジタル変換データのうち、1番から
n/2番までの半周期分のデータに対してCPU8によ
りそれぞれテーブルA(m)の定数1を乗じ、n/2+
1番からn番までの半周期分のデータに対しては同テー
ブルA(m)の定数0を乗じて積算すると、 {Vv(1)×1+Vv(2)×1+・・・+Vv(n/2)×1}+{Vv (n/2+1)×0+Vv(n/2+2)×0・・・+Vv(n)×0} =Vv(1)+Vv(2)+・・・+Vv(n/2) となる。よって上式の右辺を有効データ数n/2で割り
算すると、交流電圧Vvの半周期すなわちnが1番から
n/2番までの平均直流電圧が得られ、前記従来例の図
8(P)に示す電圧と等価になる。そこでこの得られた
平均直流電圧をVv(c)とおき、交流電圧Vvの0゜
成分を表すものとする。同様にして電流iの1周期間に
おけるn個のディジタル変換データVi(1),Vi
(2),…,Vi(n)にテーブルA(m)の各定数を
乗じ、その積算値を有効データ数n/2で割り算する
と、前記図8(Q)に示す電圧と等価な電流iの0゜成
分を表す直流平均電圧Vicが得られる。For example, among the n pieces of digitally converted data in one cycle of the detected measurement AC voltage Vv, data of half cycle from No. 1 to No./2 are respectively stored by the CPU 8 in the table A (m). Multiply by constant 1 and n / 2 +
Multiplying the data for the half cycle from the first to the n-th by multiplying by the constant 0 of the same table A (m), the following equation is obtained: {Vv (1) × 1 + Vv (2) × 1 +. 2) × 1} + {Vv (n / 2 + 1) × 0 + Vv (n / 2 + 2) × 0... + Vv (n) × 0} = Vv (1) + Vv (2) +... + Vv (n / 2 ). Therefore, when the right-hand side of the above equation is divided by the number of effective data n / 2, a half cycle of the AC voltage Vv, that is, an average DC voltage in which n is the first to n / 2 is obtained, and FIG. Is equivalent to the voltage shown in FIG. Therefore, the obtained average DC voltage is set as Vv (c), and represents the 0 ° component of the AC voltage Vv. Similarly, n digital conversion data Vi (1), Vi in one cycle of the current i
(2),..., Vi (n) are multiplied by the respective constants in Table A (m), and the integrated value is divided by the number of effective data n / 2, to obtain a current i equivalent to the voltage shown in FIG. A DC average voltage Vic representing the 0 ° component of is obtained.
【0025】次に、上記検出した交流電圧Vvの1周期
間における各ディジタル変換データにテーブルB(m)
の各定数を乗じて積算すると、 {Vv(1)×0+Vv(2)×0+・・・+Vv(n/4)×0+Vv(n /4+1)×1+Vv(n/4+2)×1+・・・+Vv(3n/4+2)×1 +Vv(3n/4+1)×0+Vv(3n/4+2)×0+・・・+Vv(n) ×0} =Vv(n/4+1)+Vv(n/4+2)+・・・+Vv(3n/4) となる。よって上式の右辺を有効データ数n/2で割り
算すると、交流電圧Vvのn/4+1番から3n/4番
までの半周期間における平均直流電圧が得られ、図8
(R)に示す電圧と等価になる。そこでこの得られた直
流平均電圧をVvsとおき、交流電圧Vvの90゜成分
を表すものとする。同様にして電流iを表す電圧Viの
各ディジタル変換データVi(1),Vi(2),…,
Vi(n)にテーブルB(m)の各定数を乗じ、その積
算値を有効データ数n/2で割り算すると、図8(S)
に示す電圧と等価な電流iの0゜成分を表す直流平均電
圧Visが得られる。Next, a table B (m) is added to each digital conversion data during one cycle of the detected AC voltage Vv.
定 数 Vv (1) × 0 + Vv (2) × 0 +... + Vv (n / 4) × 0 + Vv (n / 4 + 1) × 1 + Vv (n / 4 + 2) × 1 +... + Vv (3n / 4 + 2) × 1 + Vv (3n / 4 + 1) × 0 + Vv (3n / 4 + 2) × 0 +... + Vv (n) × 0} = Vv (n / 4 + 1) + Vv (n / 4 + 2) +. (3n / 4). Therefore, when the right side of the above equation is divided by the number of valid data n / 2, an average DC voltage during the half cycle of the AC voltage Vv from n / 4 + 1 to 3n / 4 is obtained.
It becomes equivalent to the voltage shown in (R). Therefore, the obtained DC average voltage is set as Vvs, and represents the 90 ° component of the AC voltage Vv. Similarly, each digital conversion data Vi (1), Vi (2),.
When Vi (n) is multiplied by each constant of table B (m) and the integrated value is divided by the effective data number n / 2, FIG.
A DC average voltage Vis representing the 0 ° component of the current i equivalent to the voltage shown in FIG.
【0026】[0026]
【実施例】再び図1を参照すると、この考案の実施例に
おいて、PLL回路5は例えば図示しない電圧制御発振
器、1/s分周器、位相比較器を備え、周波数fの外部
信号が加わると周波数f×sのクロックを送出する。Referring again to FIG. 1, in an embodiment of the present invention, the PLL circuit 5 includes, for example, a voltage-controlled oscillator (not shown), a 1 / s frequency divider, and a phase comparator, and receives an external signal having a frequency f. A clock having a frequency f × s is transmitted.
【0027】A/Dコンバータ6,7はこのクロックに
て電流検出器3及び電圧検出器4の検出出力Vi、Vv
をそれぞれ図2(A),(B)及び(C),(D)に示
すようにサンプリングし、ディジタル変換する。The A / D converters 6 and 7 use the clock to detect the detection outputs Vi and Vv of the current detector 3 and the voltage detector 4.
Are sampled and digitally converted as shown in FIGS. 2A and 2B and FIGS. 2C and 2D, respectively.
【0028】周波数測定回路9は例えば1/s分周器と
カウンタを備え、上記PLL回路5の出力を受けて外部
信号の周波数fを測定する。この場合、端子T1から外
部信号を直接的に受けてその周波数を測定してもよい。The frequency measuring circuit 9 includes, for example, a 1 / s frequency divider and a counter, and receives the output of the PLL circuit 5 to measure the frequency f of the external signal. In this case, the frequency may be measured by directly receiving the external signal from the terminal T1.
【0029】CPU8は例えば周波数測定回路9の測定
周波数の安定化監視、A/Dコンバータ6,7における
1周期分の変換動作の制御、メモリ10に対するデータ
類の書き込み、読み出し制御のほか、必要データの演算
を行う。例えば上記Vv、Viのディジタル変換データ
Vv(m)、Vi(m)をまずメモリ10に書き込み、
次に書き込んだ同データとあらかじめメモリ10に書き
込まれている図3(A),(B)に示す乗算定数A
(m)、B(m)とを読み出して上記電圧VvとViの
0゜成分Vvc,Vic、及びその90゜成分Vvs、
Vis等位相関連基礎データを算出する。The CPU 8 monitors, for example, the stabilization of the measurement frequency of the frequency measurement circuit 9, controls the conversion operation for one cycle in the A / D converters 6, 7, controls the writing and reading of data to and from the memory 10, and also controls necessary data. Is calculated. For example, the digitally converted data Vv (m) and Vi (m) of Vv and Vi are first written into the memory 10,
Next, the written data and a multiplication constant A previously written in the memory 10 shown in FIGS.
(M) and B (m) are read out, and the 0 ° components Vvc and Vic of the voltages Vv and Vi, and the 90 ° components Vvs thereof,
Calculate Vis equal phase related basic data.
【0030】また、この基礎データに基づいて電圧vと
電流iの位相差θ、試料のインピーダンスZ又はアドミ
ッタンスY、抵抗成分Rを算出し、上記周波数測定回路
9の測定周波数fを用いて同試料のL、Cの成分やQ、
Dなどを算出する。これらの算出データはメモリ10に
入れて記憶させる。Based on the basic data, the phase difference θ between the voltage v and the current i, the impedance Z or admittance Y of the sample, and the resistance component R are calculated, and the measurement frequency f of the frequency measurement circuit 9 is used to calculate the same sample. L and C components and Q,
D and the like are calculated. These calculation data are stored in the memory 10.
【0031】ここで、図4及び図5を併せて参照しなが
ら各部の動作を説明する。なお上記図1において、図
4、図5の(A)ないし(T)に示す信号が現れる箇所
にはその参照符号が記されている。Here, the operation of each unit will be described with reference to FIGS. 4 and 5. In FIG. 1, reference numerals are given to portions where the signals shown in FIGS. 4 and 5 (A) to (T) appear.
【0032】さて、例えば外部信号源から入力端子T1
へ周波数fの測定用交流電圧が加わると、同電圧は一方
ではバッファ増幅器1を介して端子T2、T3に取り付
けられた試料2に加えられ、他方ではPLL回路5に加
えられる。これにより試料2にはそのインピーダンスに
逆比例した大きさの交流電流iが流れ、電流検出器3は
この電流を図示しない基準抵抗に流して電圧Viに変換
し検出する。この電流を意味する電圧Viを図4(A)
に示す。また、上記端子T2とT3間の電圧Vvは電圧
検出器4にて検出される。この検出電圧Vvを同図4
(A)に示す。Now, for example, an input terminal T1 is supplied from an external signal source.
When an AC voltage for measurement having a frequency f is applied, the voltage is applied to the sample 2 attached to the terminals T2 and T3 via the buffer amplifier 1 on the one hand, and to the PLL circuit 5 on the other hand. As a result, an alternating current i having a magnitude inversely proportional to the impedance flows through the sample 2, and the current detector 3 passes this current through a reference resistor (not shown) to convert the current into a voltage Vi and detect the voltage Vi. FIG. 4A shows a voltage Vi representing this current.
Shown in The voltage Vv between the terminals T2 and T3 is detected by the voltage detector 4. This detection voltage Vv is
It is shown in (A).
【0033】他方、PLL回路5は外部から加わった周
波数fの電圧信号により図4(B)に示す周波数f×s
(ただしs≧2)のクロック信号を発生し、例えばA/
Dコンバータ6,7と周波数測定回路9へ送出する。On the other hand, the PLL circuit 5 receives the voltage f.times.s shown in FIG.
(Where s ≧ 2), for example, A /
The signal is sent to the D converters 6 and 7 and the frequency measurement circuit 9.
【0034】同A/Dコンバータ6,7はこのクロック
タイミングにて上記電圧ViとVvを例えば1周期分サ
ンプリンクしディジタル変換する。この変換データVi
(m)とVv(m)(ただしm=1,2,…,n)を図
4の(D)と(C)に示す。ここで、データ類は便宜上
アナログの状態で表現してある。これらの変換データは
例えばCPU8を介してサンプリング順にメモリ10へ
一端入れられる。At the clock timing, the A / D converters 6 and 7 sample the voltages Vi and Vv for one cycle, for example, and perform digital conversion. This conversion data Vi
(M) and Vv (m) (where m = 1, 2,..., N) are shown in (D) and (C) of FIG. Here, the data is expressed in an analog state for convenience. These converted data are temporarily stored in the memory 10 in the sampling order via the CPU 8, for example.
【0035】CPU8は上記変換データとあらかじめメ
モリ10に保持されている図4(E)の乗算データA
(m)とを読み出し、このデータA(m)をそれぞれ対
応する変換データに掛け合わせる。それを図4(F)、
(G)に示す。同様に、図4(H)に示す乗算データB
(m)を読み出して対応する変換データへ掛け算する。
それを図4(J)、(K)に示す。The CPU 8 converts the converted data and the multiplied data A shown in FIG.
(M) is read, and the data A (m) is multiplied by the corresponding conversion data. FIG. 4 (F),
(G) is shown. Similarly, the multiplication data B shown in FIG.
(M) is read and multiplied by the corresponding conversion data.
It is shown in FIGS. 4 (J) and (K).
【0036】次に、図4(F)、(G)、(J)、
(K)における各掛け算値を積算する。この場合、例え
ばハッチングした範囲にあるデータは絶対値が等しく
正、負の極性が反対であるから相殺され、例えば図5
(L)、(M)、(N)、(P)に示すようになる。C
PU8は更にこれらの積算値を有効データ数、すなわち
半周期分のデータ数n/2で割り算し、同図5の
(Q)、(R)、(S)、(T)に示すように直流の平
均電圧Vvc、Vic、Vvs、Visを算出して位相
関連基礎データとしている。Next, FIGS. 4 (F), (G), (J),
The multiplication values in (K) are integrated. In this case, for example, data in a hatched area are offset because the absolute values are equal and the positive and negative polarities are opposite.
(L), (M), (N) and (P) are obtained. C
The PU 8 further divides these integrated values by the number of valid data, that is, the number of data n / 2 for a half cycle, and obtains a direct current as shown in (Q), (R), (S), and (T) of FIG. And calculate the average voltages Vvc, Vic, Vvs, and Vis as phase-related basic data.
【0037】例えば図5(Q)に示す検出電圧Vvの0
゜成分Vvcについては、For example, when the detection voltage Vv shown in FIG.
゜ For the component Vvc,
【0038】[0038]
【数5】 同図(R)に示す検出電流Viの0゜成分Vicについ
ては、(Equation 5) Regarding the 0 ° component Vic of the detection current Vi shown in FIG.
【0039】[0039]
【数6】 同図(S)に示す上記検出電圧Vvの90゜成分Vvs
については、(Equation 6) The 90 ° component Vvs of the detection voltage Vv shown in FIG.
about,
【0040】[0040]
【数7】 同図(T)に示す上記検出電流Viの90゜成分Vis
については、(Equation 7) The 90 ° component Vis of the detection current Vi shown in FIG.
about,
【0041】[0041]
【数8】 となる。(Equation 8) Becomes
【0042】なお、PLL回路5の出力周波数倍率sを
1とし、外部信号源より加えられる測定用交流電圧の周
波数をA/Dコンバータ6,7のサンプリングクロック
としても良く、この意味において、場合によってはPL
L回路5を省略することができる。Note that the output frequency magnification s of the PLL circuit 5 may be set to 1, and the frequency of the measuring AC voltage applied from an external signal source may be used as the sampling clock of the A / D converters 6 and 7. Is PL
The L circuit 5 can be omitted.
【0043】[0043]
【効果】以上、詳細に説明したようにこの考案に係るL
CRテスタにおいては、例えば外部信号源から試料2に
測定用交流電圧を加え、同試料に流れる電流iを電圧V
iに変換して検出する電流検出器3と、同試料の両端間
に加わる上記交流電圧Vvを検出する電圧検出器4と、
上記交流電圧周波数fのs倍の周波数f・sのクロック
を発生するPLL回路5と、上記検出電圧Vi、Vvの
1周期から上記クロックタイミングでそれぞれn箇所の
レベルをサンプリングしディジタル変換するA/Dコン
バータ6,7とを備えている。[Effects] As described in detail above, L according to the present invention is used.
In the CR tester, for example, an AC voltage for measurement is applied to the sample 2 from an external signal source, and the current i flowing through the sample is changed to
a current detector 3 that converts the current to i and detects the voltage, a voltage detector 4 that detects the AC voltage Vv applied between both ends of the sample,
A PLL circuit 5 for generating a clock having a frequency f · s which is s times the AC voltage frequency f, and an A / A for sampling and digitally converting n levels at each of the clock timings from one cycle of the detection voltages Vi and Vv. D converters 6 and 7 are provided.
【0044】また、各n/2個の乗算定数1と0を所定
の配列に並べた2つのテーブルA(m)、B(m)をあ
らかじめ保持しているメモリ10と、上記交流電圧の周
波数fを測定する周波数測定回路9と、上記検出電圧V
i、Vvの各ディジタル変換データにテーブルA(m)
もしくはB(m)の対応する定数をそれぞれ掛け合わせ
て積算し上記Vi、Vvの0゜成分と90゜成分等位相
関連基礎データを算出するとともに、この基礎データと
上記周波数測定値fを用いて試料の諸特性を算出するC
PU8を備えている。A memory 10 previously holding two tables A (m) and B (m) in which n / 2 multiplication constants 1 and 0 are arranged in a predetermined array, and a frequency of the AC voltage f, a frequency measuring circuit 9 for measuring the
Table A (m) for each digital conversion data of i and Vv
Or, by multiplying and integrating the corresponding constants of B (m) to calculate the 0 ° component and the 90 ° component equal phase related basic data of the above Vi and Vv, and using the basic data and the above frequency measurement value f, C to calculate various characteristics of sample
PU8 is provided.
【0045】したがってこの考案によると、外部信号源
から所望の周波数を有する交流電圧を入力して試料の特
性を測定することが可能となり、比較的広い周波数帯域
でのデータ収集や周波数を微細に変えて特性の詳細解析
などを行う場合には好適である。また、位相関連基礎デ
ータをソフトウェアにて求めるので従来装置における同
期検波回路などは必要なく、かつ測定用信号源を有しな
いので構成の簡素化と装置のコストダウンを図ることが
できる。Therefore, according to this invention, it is possible to measure the characteristics of a sample by inputting an AC voltage having a desired frequency from an external signal source, to collect data in a relatively wide frequency band and to finely change the frequency. This is suitable when performing detailed analysis of the characteristics by using the above method. Further, since the phase-related basic data is obtained by software, a synchronous detection circuit or the like in the conventional device is not required, and since there is no measurement signal source, the configuration can be simplified and the cost of the device can be reduced.
【図1】この考案の一実施例に係るLCRテスタの電気
的構成を示すブロック線図。FIG. 1 is a block diagram showing an electrical configuration of an LCR tester according to an embodiment of the present invention.
【図2】電圧波形及び電流波形のサンプリングポイント
とそのディジタル変換データの対応を示す説明図。FIG. 2 is an explanatory view showing the correspondence between sampling points of a voltage waveform and a current waveform and digital conversion data thereof.
【図3】電圧、電流のディジタル変換データの番号と乗
算定数との対応を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram showing correspondence between numbers of digitally converted data of voltage and current and multiplication constants.
【図4】各部の動作説明用波形図。FIG. 4 is a waveform chart for explaining the operation of each unit.
【図5】各部の動作説明用波形図。FIG. 5 is a waveform chart for explaining the operation of each unit.
【図6】従来装置の電気的構成を示すブロック線図。FIG. 6 is a block diagram showing an electrical configuration of a conventional device.
【図7】従来装置の各部動作説明用波形図。FIG. 7 is a waveform chart for explaining the operation of each part of the conventional device.
【図8】従来装置の各部動作説明用波形図。FIG. 8 is a waveform chart for explaining the operation of each part of the conventional device.
2 被測定試料 3 電流検出器 4 電圧検出器 5 PLL回路 6 A/Dコンバータ 7 A/Dコンバータ 8 CPU 9 周波数測定回路 10 メモリ A(m) 乗算用テーブル B(m) 乗算用テーブル f 交流電圧周波数 2 Sample to be measured 3 Current detector 4 Voltage detector 5 PLL circuit 6 A / D converter 7 A / D converter 8 CPU 9 Frequency measurement circuit 10 Memory A (m) Multiplication table B (m) Multiplication table f AC voltage frequency
Claims (2)
交流電圧と上記試料に流れる電流との検出値から位相関
連基礎データを得、該データを用いて上記試料の諸特性
を算出するLCRテスタにおいて、 試験端子T2,T3に装着された試料2へ外部信号源か
ら測定用交流電圧を加え、上記試料2に流れる電流iを
電圧Viに変換して検出する電流検出器3および上記試
料の両端間電圧Vvを検出する電圧検出器4と、 上記外部信号源からの上記測定用交流電圧を受け、該交
流電圧周波数fのs倍の周波数f・sを有するクロック
を発生するPLL回路5と、 上記検出電圧Vi,Vvの1周期分から上記クロックの
タイミングで並列的にそれぞれn箇所のレベルをサンプ
リングしディジタル変換するA/Dコンバータ6,7
と、 上記測定用交流電圧の周波数fを測定する周波数測定回
路9および各n個の乗算定数を所定の配列で並べた2つ
のテーブルA(m),B(m)を保持しているメモリ1
0と、 上記検出電圧Vi,Vvのディジタル変換データに上記
テーブルA(m)もしくはB(m)の対応する定数をそ
れぞれ掛け合わせて積算し、上記Vi,Vvの0゜成分
と90゜成分を算出して位相関連基礎データとなすとと
もに、該基礎データと上記周波数測定回路9の周波数測
定データを用いて上記試料2の特性を求めるCPU8と
を備えていることを特徴とするLCRテスタ。1. An AC voltage is applied to a sample to be measured, phase-related basic data is obtained from detection values of the applied AC voltage and a current flowing through the sample, and various characteristics of the sample are calculated using the data. In the LCR tester, a current detector 3 for applying an AC voltage for measurement from an external signal source to the sample 2 mounted on the test terminals T2 and T3, converting the current i flowing through the sample 2 into a voltage Vi, and detecting the same. A voltage detector 4 for detecting a voltage Vv between both ends of the circuit, and a PLL circuit 5 receiving the AC voltage for measurement from the external signal source and generating a clock having a frequency f · s which is s times the AC voltage frequency f. And A / D converters 6 and 7 for sampling and converting digitally n levels from one period of the detection voltages Vi and Vv in parallel with the clock timing.
And a frequency measurement circuit 9 for measuring the frequency f of the measurement AC voltage and a memory 1 holding two tables A (m) and B (m) in which n multiplication constants are arranged in a predetermined array.
0 and the digital conversion data of the detected voltages Vi and Vv are multiplied by the corresponding constants of the table A (m) or B (m), respectively, and integrated, and the 0 ° component and the 90 ° component of the Vi and Vv are calculated. An LCR tester comprising: a CPU 8 that calculates and forms phase-related basic data, and obtains a characteristic of the sample 2 using the basic data and the frequency measurement data of the frequency measurement circuit 9.
率sが1であり、上記A/Dコンバータ6,7は上記測
定用交流電圧の周波数fにてサンプリング動作すること
を特徴とする請求項1に記載のLCRテスタ。2. An output frequency magnification s of said PLL circuit 5 is 1, and said A / D converters 6 and 7 perform a sampling operation at a frequency f of said measuring AC voltage. The LCR tester as described.
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