(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品に印加された電圧の少なくとも一つの値を測定する装置であって、
電子部品（１）と、
第一の切換信号（２８）を出力することが可能な第一の信号変換器（１４）と、
第一の信号変換器（１４）と接続された、第一の切換信号（２８）を用いて切り換えることが可能な第一のスイッチ（２）であって、電子部品（１）が、この第一のスイッチ（２）と直列に接続されるとともに、この第一のスイッチを用いて、第一の切換時点（ｔ１）で電気エネルギー源（３）と接続することが可能である第一のスイッチと、
第二の切換信号（３２）を出力することが可能な第二の信号変換器（１７）と、
第二の信号変換器（１７）と接続された、第二の切換信号（３２）を用いて切り換えることが可能な第二のスイッチ（１１）と、
アナログ・デジタル変換器（１２）と、
を備えた装置において、
第二のスイッチ（１１）と直列に接続されるとともに、この第二のスイッチを用いて、電子部品（１）又は電子部品（１）と第一のスイッチ（２）から成る直列回路と直に並列に接続することが可能であり、第一の切換時点（ｔ１）から所定の時間差後の測定時点（ｔ３）で再び切り離すことが可能な容量性アキュムレータ（１０）が配備されており、アナログ・デジタル変換器（１２）が、この容量性アキュムレータ（１０）と並列に接続されていることを特徴とする装置。
【請求項２】
電子部品（１）が、少なくとも一つのオーム抵抗（４）を間に挟んで電気エネルギー源（３）と接続されているか、或いは接続することが可能であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
当該の容量性アキュムレータが、コンデンサ（１０）を有するか、或いはコンデンサから構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
第一のスイッチが、トランジスタ（２）を有するか、或いはトランジスタから構成されることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項５】
第一の信号変換器が、パルス幅変調器ユニット（１４）を有するか、或いはパルス幅変調器ユニットから構成され、第一の切換信号（２８）が矩形信号であるか、或いは矩形信号を有することを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項６】
第二の信号変換器が、パルス幅変調器ユニット（１７）を有するか、或いはパルス幅変調器ユニットから構成され、第二の切換信号（３２）が矩形信号であるか、或いは矩形信号を有し、そのパルス継続時間が、第一の切換信号（２８）の矩形信号のパルス継続時間よりも短いことを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
第二のスイッチが、マルチプレクサ（１９）から構成されるか、或いはマルチプレクサと接続されており、容量性アキュムレータ（１０）が、マルチプレクサ（１９）を用いて、第一のスイッチ（２）と直列に接続された少なくとも一つの別の電子部品（２０）又はその別の電子部品（２０）と第一のスイッチ（２）から成る直列回路と並列に接続することが可能であることを特徴とする請求項１から６までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項８】
二つの信号変換器（１４，１７）とアナログ・デジタル変換器（１２）が、一つのマイクロプロセッサ又はマイクロコントローラ（１８）に統合されていることを特徴とする請求項１から７までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項９】
二つの信号変換器（１４，１７）とアナログ・デジタル変換器（１２）が、一つのクロック同期式制御機器（１８）に統合されており、二つの切換信号（２８，３２）のパルスエッジが、この制御機器（１８）の一つのクロックサイクル又はクロックサイクルの整数倍だけ異なることを特徴とする請求項１から８までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか一つに記載の装置を電子部品のインダクタンス又はキャパシタンスを計測するために使用する方法。
【請求項１１】
電子部品で発生した信号インパルスの少なくとも一つの値を走査する方法であって、
ａ）第一の切換時点（ｔ１）で、電子部品（１）に電圧を印加するか、或いは電子部品（１）に電流を供給する工程を有する方法において、
ｂ）容量性アキュムレータ（１０）を電子部品（１）に対して直に並列に接続する工程と、
ｃ）測定時点（ｔ３）が、第一の切換時点（ｔ１）から所定の時間差後の時点であり、その測定時点（ｔ３）で、容量性アキュムレータ（１０）を電子部品（１）から切り離す工程と、
ｄ）測定時点（ｔ３）で容量性アキュムレータ（１０）に加わっている電圧を検出してデジタル化する工程と、
を有することを特徴とする方法。        
【請求項１２】
当該の工程ｂ）が、第一の切換時点（ｔ１）で実施されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
当該の工程ａ）からｄ）が、所定の異なる時間差で繰り返されることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の方法。
【請求項１４】
周期的なクロック信号（３４）を発生させ、当該の時間差が、このクロック信号（３４）の一つのクロックサイクル（Δｔ）又はクロックサイクル（Δｔ）の整数倍であることを特徴とする請求項１１から１３までのいずれか一つにに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品に印加された電圧の少なくとも一つの値を測定する装置に関する。更に、本発明は、電子部品で発生した信号インパルスの少なくとも一つの値を走査する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インダクタンス／キャパシタンス値を測定するには、様々な方法が有る。特に、小さいインダクタンス／キャパシタンス値及び場合によっては多数の測定チャネル用のマイクロプロセッサ式測定システムに関しては、一連の欠点が有る。一方では、アナログ構成部品の数が多いと、所要スペースが大きくなるとともに、コストが高くなる。他方では、そのような測定システムは、外部からの影響、例えば、温度変動に対して弱い。更に、マイクロプロセッサを用いた実現形態は負担がかかる。
【０００３】
インダクタンスとキャパシタンスを検出するための典型的な測定原理は、充電又は放電曲線に関して、電流又は電圧の推移において閾値に到達するまでの時間を測定することである。その場合、小さいインダクタンス及びキャパシタンス値の測定が難しいことが欠点である。更に、閾値スイッチの公差が測定結果に大きく影響することも欠点である。結局のところ、時定数が小さい場合の測定範囲が時間計の分解能によって制限されることが欠点である。
【０００４】
別の方法は、共振周波数に同調させることによって、インダクタンス又はキャパシタンスを検出することである。その方法は、小さいインダクタンス／キャパシタンス値にも適している。その場合、一方では公差の小さい構成部品が必要であり、他方では測定時間が周波数を掃引するための（周波数スイープ）時間によって比較的長くなることが欠点である。
【０００５】
電子部品のキャパシタンス又はインダクタンスが比較的小さい場合、例えば、電子部品のステップ応答時に発生した信号インパルスが非常に急峻になる可能性が有る。しかし、そのような速い電気信号インパルスの少なくとも一つの値を測定するためには、通常比較的高価な高速のアナログ・デジタル変換器が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の従来技術を出発点として、本発明の課題は、信号インパルスが比較的速い場合でも、電子部品に印加された電圧の少なくとも一つの値を比較的安価で簡単な構成の装置を用いて測定可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本課題は、本発明による請求項１に記載の装置と請求項１１に記載の方法によって解決される。本発明の有利な改善構成は、従属請求項に記載されている。
【０００８】
本発明による電子部品に印加された電圧の少なくとも一つの値を測定する装置は、第一の切換信号を出力することが可能な第一の信号変換器と、第一の信号変換器と接続された、第一の切換信号を用いて切り換えることが可能な第一のスイッチであって、電子部品が、この第一のスイッチと直列に接続されるとともに、この第一のスイッチを用いて、電気エネルギー源と接続することが可能である第一のスイッチと、第二の切換信号を出力することが可能な第二の信号変換器と、第二の信号変換器と接続された、第二の切換信号を用いて切り換えることが可能な第二のスイッチと、この第二のスイッチと直列に接続されるとともに、この第二のスイッチを用いて、電子部品又は電子部品と第一のスイッチから成る直列回路と並列に接続することが可能な容量性アキュムレータと、この容量性アキュムレータと並列に接続されたアナログ・デジタル変換器とを備えている。
【０００９】
第一のスイッチが第一の時点で閉じられた場合、電気エネルギー源を用いて、電子部品に電圧が印加されるか、或いは電子部品に電流が供給され、そのことは、有利には、先ず電子部品の過渡現象、特に、ステップ応答を引き起こし、それは、一定の時間後に定常又は準定常状態に移行する。その後の第二の切換時点で第一のスイッチが開かれると、電子部品は、急に電圧又は電流供給源から切り離され、そのことは、有利には、同じく電子部品の過渡現象、特に、ステップ応答を引き起こす。そのような過渡現象毎に、通常電子部品に印加される電圧が変化し、各過渡現象中に電子部品に印加される電圧の時間的な推移から、電子部品の電気特性を推定することができる。
【００１０】
しかし、第二のスイッチが閉じられた状態では、電子部品に印加されている電圧が容量性アキュムレータにも加わる。この場合、容量性アキュムレータの容量は、有利には、そのような過渡現象の間の電子部品の電圧の推移に出来る限り小さい影響しか与えないか、或いは所望の測定精度の範囲内で計測不可能な影響しか与えない程小さく選定される。ここで、測定時点で第二のスイッチが開かれた場合、容量性アキュムレータに加わっていた電圧は、十分な時間長の間容量性アキュムレータによって維持され、その結果アナログ・デジタル変換器が、この電圧を検出して、デジタル信号に変換することができる。
【００１１】
第一の切換時点と測定時点の間及び／又は第二の切換時点と測定時点の間の時間差が既知の場合、アナログ・デジタル変換器を用いて、過渡現象の開始後の既知の時点での電子部品の電圧を検出して、デジタル化することが可能である。有利には、そのような時間差は、第一のスイッチの切換によって引き起こされる電子部品の過渡現象が測定精度の範囲内で減衰する前に第二のスイッチが開いてしまう程短い。
【００１２】
二つの切換信号の間の短い時間差を高い精度で比較的簡単な手段で発生させることができるので、本発明による装置は、比較的安価に簡単な構造で実現することが可能である。この場合、アナログ・デジタル変換器は、その速さに関して、過渡現象に追随できる必要はなく、それと比較して比較的低速で動作することが可能である。しかし、有利には、アナログ・デジタル変換器が容量性アキュムレータに加わる電圧の検出とデジタル化の実行を終了するまで、その電圧が測定精度の範囲内で維持されるように、容量性アキュムレータの特性は、アナログ・デジタル変換器の速さに適合したものとする。
【００１３】
電子部品に電圧を印加する、或いは電子部品に電流を供給するための、或いは供給することができる電気エネルギー源は、有利には、電圧源又は電流源であるか、或いは有利には、電圧源又は電流源を有する。第一のスイッチが閉じられた場合、それによって、電圧が電子部品に印加されるか、或いは電流が電子部品に供給される。電気エネルギー源は、電子部品と第一のスイッチから成る直列回路に対して直に並列となる形で切り換えることができる。それに代わって、電気エネルギー源は、少なくとも一つの追加の電子素子を間に挟んで、そのような直列回路に対して並列となる形で切り換えることもできる。そのような少なくとも一つの追加の電子素子は、例えば、一つ又は複数のオーム抵抗から構成するか、或いはそのようなオーム抵抗を有する。特に、電子部品は、少なくとも一つのオーム抵抗を間に挟んで、電気エネルギー源と接続される。
【００１４】
有利には、アナログ・デジタル変換器は、容量性アキュムレータに対して直に並列となる形で接続されている。それに代わって、アナログ・デジタル変換器は、少なくとも一つの電子素子を間に挟んで、容量性アキュムレータに対して並列となる形で接続されている。そのような少なくとも一つの電子素子は、例えば、オーム抵抗とすることができる。
【００１５】
容量性アキュムレータは、有利には、少なくとも一つのコンデンサを有するか、或いは少なくとも一つのコンデンサから構成される。特に、容量性アキュムレータは、少なくとも一つの更に別の電子素子を有することもできる。
【００１６】
第一のスイッチは、有利には、トランジスタを有するか、或いはトランジスタから構成され、そのトランジスタは、特に、電界効果トランジスタである。
【００１７】
第一の信号変換器は、有利には、パルス幅変調器ユニットを有するか、或いはパルス幅変調器ユニットから構成される。パルス幅変調器ユニットを用いて、パルス継続時間及び／又はディーティサイクルを高い精度で調整することができる信号、特に、矩形信号を簡単に発生させることが可能である。更に、第二の信号変換器は、有利には、パルス幅変調器ユニットを有するか、或いはパルス幅変調器ユニットから構成され、その結果パルス継続時間及び／又はディーティサイクルを調整することができる信号、特に、矩形信号を簡単に発生させることが可能である。
【００１８】
第一の切換信号は、有利には、矩形信号であるか、或いは有利には、少なくとも一つの矩形信号を有する。更に、第二の切換信号は、有利には、矩形信号であるか、或いは有利には、少なくとも一つの矩形信号を有する。特に、第二の切換信号の矩形信号は、第一の切換信号の矩形信号と異なるパルス継続時間及び／又は異なるデューティサイクルを有する。有利には、第二の切換信号の矩形信号は、第一の切換信号の矩形信号よりも短いパルス継続時間及び／又は短いデューティサイクルを有する。
【００１９】
同様に、第二のスイッチは、トランジスタ、特に、電界効果トランジスタから構成することができる。有利には、第二のスイッチは、マルチプレクサから構成されるか、或いはマルチプレクサと接続される。特に、容量性アキュムレータは、マルチプレクサを用いて、特に、第一のスイッチと直列に接続された少なくとも一つの更に別の電子部品又は更に別の電子部品と第一のスイッチから成る直列回路に対して並列となる形で切り換えることができる。有利には、その更に別の電子部品は、直に、或いは例えば、オーム抵抗などの少なくとも一つの電子素子を間に挟んで電気エネルギー源と接続されるか、或いは接続することが可能である。マルチプレクサを用いて、異なる電子部品の電圧を測定することが可能である。この場合、異なる電子部品は、有利には、マルチプレクサの異なる信号入力と繋がれており、そのため、それらの信号入力は、異なる測定チャネルを構成する。第二の信号変換器は、特に、マルチプレクサの作動（イネーブル）入力と接続されている。
【００２０】
二つの信号変換器及び／又はアナログ・デジタル変換器は、有利には、一つの制御ユニットに統合され、そのユニットは、特に、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、例えば、ＦＰＧＡなどのプログラマブルＩＣ回路又は例えば、ＡＳＩＣなどの特定用途向けＩＣ回路から構成されるか、或いはそのような一つ又は複数の部品を有し、その結果本発明による装置は、極めて省スペースな形で構成することができる。そのようなアナログ・デジタル変換器及び／又は例えば、パルス幅変調器ユニットなどの信号変換器が統合された制御ユニットは、大量生産品として市場で入手可能であるので、本発明による装置は、極めて安価に実現することが可能である。この場合、前述した通り、アナログ・デジタル変換器が比較的低速で動作することは不利にならない。
【００２１】
二つの信号変換器が、それぞれパルス幅変調器ユニットを有するか、或いは二つの信号変換器が、それぞれパルス幅変調器ユニットによって構成される場合、二つの切換信号のパルス継続時間及び／又はデューティサイクルを簡単に調整することが可能である。そのため、特に、二つの信号変換器が互いに時間的に同期している場合、第一の切換時点と測定時点の間及び／又は第二の切換時点と測定時点の間の時間差を高い精度で調整することも可能であり、それは、有利なことでもある。そのような時間的な同期は、例えば、共通のクロック発生器を用いて実現することができる。
【００２２】
二つの信号変換器は、有利には、共通の制御機器を用いて制御されるか、或いは共通の制御機器を用いて制御することが可能であり、特に、そのような制御機器は、有利には、周期的なクロック信号を発生する一つのクロック発生器を用いて同期した信号を発生する。そのため、各切換信号のパルス継続時間及び／又はデューティサイクルは、一つのクロックサイクル又はクロックサイクルの整数倍の精度で調整することができる。従って、各切換信号のパルス継続時間は、有利には、一つ又は複数のクロックサイクルとなる。更に、二つの切換信号のパルス継続時間及び／又はパルスエッジは、特に、一つのクロックサイクル又はクロックサイクルの整数倍だけ異なる。有利には、第一の切換時点と測定時点の間及び／又は第二の切換時点と測定時点の間の時間差（タイムスロット）は、一つのクロックサイクル又はクロックサイクルの整数倍と等しい。制御機器は、特に、前記の制御ユニットから構成され、その結果二つの信号変換器及び／又はアナログ・デジタル変換器は、有利には、クロック同期式制御機器に統合される。
【００２３】
特に、二つの信号変換器は、第一の切換時点で、有利には、矩形信号である切換信号を同時に出力し、その結果二つのスイッチは、同時に閉じられる。第一のスイッチを閉じることによって、既に述べた通り、過渡現象が引き起こされ、容量性アキュムレータは、測定時点で電子部品から切り離される。第一の切換時点とその後の測定時点の間の差は、一つのクロックサイクル又は複数のクロックサイクルと等しい。典型的なクロックサイクル又はプロセッサーサイクルは、例えば、５０ｎｓである。そのため、電子部品に印加された電圧は、過渡現象の開始後の所定の時点でアナログ・デジタル変換器を用いて検出し、デジタル化することができるので、電子部品の特性に関する情報を入手することが可能である。そのような特性を精確に計測するために、第一の切換時点と測定時点の間の時間間隔を異なる時間間隔とした形での測定を繰り返すことができる。従って、反復する信号インパルスを順次走査することが可能であり、そのような走査の時間的な分解能は、特に、クロックサイクル又はクロックサイクルの整数倍と一致する。
【００２４】
代替形態では、実現可能な過渡現象が減衰して、定常又は準定常状態に到達するまで、第一の切換信号は第一のスイッチを閉じたままとする。第一のスイッチが、第二の切換時点、特に、第一の矩形信号のエッジで開かれた場合、（新たな）過渡現象が起こる。そして、時間的に第二の切換時点後の測定時点で、第二のスイッチを用いて、容量性アキュムレータが電子部品から切り離され、その結果測定時点で容量性アキュムレータに加わっていた電圧は、その時点で電子部品に印加されていた電圧と一致し、アナログ・デジタル変換器を用いて検出して、デジタル化することができる。測定時点は、有利には、第二の切換時点から一つ又は複数のクロックサイクル後の時点である。そのため、電子部品に印加されていた電圧は、（新たな）過渡現象の開始後の所定の時点でアナログ・デジタル変換器を用いて検出して、デジタル化することができるので、電子部品の特性を推定することが可能となる。そのような特性を精確に計測するために、第二の切換時点と測定時点の間の時間間隔を異なる時間間隔とした形での測定を繰り返すことができる。従って、反復する信号インパルスを順次走査することができ、その走査の時間的な分解能は、特に、プロセッサーサイクル又はその整数倍に等しい。この場合でも、有利には、第一の切換時点で、特に、矩形信号である切換信号が、二つの信号変換器から同時に出力され、そうすることによって、二つのスイッチが同時に閉じられる。
【００２５】
前述した通り、制御機器は、有利には、１〜ｎ個（ｎは自然数である）のクロックサイクルから成る時間スロットを発生させ、最も短い時間スロットは一つのクロックサイクルから構成される。必ずしも、第一の切換時点で二つの信号変換器から同時に切換信号を出力する必要はない。例えば、第二の信号変換器は、第一の切換時点の前又は後の時点で第二の切換信号を出力することもできる。マイクロプロセッサ又はマイクロコントローラでは、クロックサイクルは、典型的にはプロセッサーサイクルである。更に、時間スロットは、有利には、パルス幅変調によって生成される。しかし、時間スロットをソフトウェアアルゴリズムによって生成することも可能である。それは、例えば、マイクロコントローラにおいて、パルス幅変調を用いない方法で、或いはＦＰＧＡにおいてパルス幅変調を用いずに、例えば、約ＶＨＤＬなどのハードウエア記述言語で処理を記述することによって、ほぼ４〜ｎ個のクロックサイクルで実施される。
【００２６】
電子部品は、少なくとも一つの電子素子を有するが、電子素子グループとして構成することもできる。有利には、電子部品は、少なくとも一つのコンデンサ又は例えば、電気コイルなどの少なくとも一つのインダクタンス素子によって構成される。
【００２７】
例えば、少なくとも一つの測定値又は複数の測定値から、例えば、インダクタンスやキャパシタンスなどの電子部品の特性を計測するために、有利には、評価機器、特に、デジタル評価機器が、アナログ・デジタル変換器の後に接続される。その場合、評価機器は、制御ユニット、制御機器、マイクロプロセッサ又はマイクロコントローラから構成することができる。
【００２８】
更に、本発明は、本発明による装置を少なくとも一つの電子部品の特性、有利には、電気特性、特に、インダクタンス又はキャパシタンスを計測するために使用することに関する。
【００２９】
更に、本発明は、電子部品で発生した信号インパルスの少なくとも一つの値を走査する方法において、
ａ）第一の切換時点で電子部品に電圧を印加するか、或いは電子部品に電流を供給する工程と、
ｂ）容量性アキュムレータを電子部品と並列に接続する工程と、
ｃ）測定時点が第一の切換時点から所定の時間差後の時点であり、その測定時点で容量性アキュムレータを電子部品から切り離す工程と、
ｄ）測定時点で容量性アキュムレータに加わていた電圧を検出してデジタル化する工程と、
を有する方法に関する。
【００３０】
この場合、本方法の工程ｂ）は、特に、第一の切換時点で実施される。更に、本方法の工程ａ）〜ｄ）は、有利には、異なる時間差で少なくとも一回繰り返される。また、電子部品は、少なくとも一回別の電子部品と交換することができ、その後又はその場合、それぞれ交換した後に、本方法の工程ａ）〜ｄ）が繰り返される。
【００３１】
本方法を実施するために、特に、本発明による装置を使用し、その結果本方法のために使用される電子素子は、本装置の電子素子と同一にすることができるとともに、前述した通り構成を改善することができる。特に、周期的なクロック信号を発生させて、第一の切換時点と測定時点の間の差が、有利には、そのクロック信号の一つのクロックサイクル又はクロックサイクルの整数倍と等しくなるようにすることができる。
【００３２】
本発明の目的は、特に、高速な電気信号インパルスを走査することと、例えば、インダクタンス又はキャパシタンスを測定するために、その信号インパルスの推移を評価することである。この場合、それぞれ小さい、例えば、１μＨのインダクタンス又はキャパシタンスしか生じない非常に多くの測定チャネルを検出するための技術的及びコスト的な負担が小さいことが有利である。
【００３３】
容量性又は誘導性動作の電子部品を駆動する場合、矩形信号の印加後に時間的に遅れて、電子部品のインダクタンス、キャパシタンス及びオーム抵抗の中の一つ以上に応じた電圧の推移が現れる。インダクタンスが小さい場合又はキャパシタンスが小さい場合、この時間的な推移が速いため、簡単で安価なアナログ・デジタル変換器では、十分な走査速度が得られないので、そのような信号の推移を走査することができない。
【００３４】
本発明による解決策は、有利には、パルス幅変調器ユニットを備えたマイクロプロセッサ自体が測定物体（電子部品）に矩形信号を送ることをベースとする。それと同期して、第二のパルス幅変調器ユニットが作動される。第一のパルス幅変調器ユニットの矩形パルスは、一つ又は複数の測定物体を励起する。第二のパルス幅変調器ユニットは、１〜ｎ個（ｎは自然数である）のプロセッサーサイクル遅れて測定物体からマイクロコントローラのアナログ・デジタル変換器に戻されて来た信号を遮断し、そうすることによって、アナログの電圧値をコンデンサに記録する（標本・保持原理又はサンプル・ホールド方式）。この場合、プロセッサーサイクルは、パルス幅変調器ユニットの分解能を決定する。そのため、（外部の、或いはマイクロプロセッサと統合された）遅いアナログ・デジタル変換器は、記録された信号を走査することができる。第一のパルス幅変調器ユニットの反復信号と、第一のパルス幅変調器ユニットのパルス継続時間と比較した第二のパルス幅変調器ユニットのパルス継続時間の１〜ｎ個のプロセッサーサイクルのジッター（変動）とによって、複数のサイクルで測定物体の速いパルス応答を１〜ｎ回の走査によって時間的に分割して評価することができる。
【００３５】
この場合、第二のパルス幅変調器ユニットは、有利には、信号マルチプレクサのイネーブル信号を直接切り換える。そのため、マルチプレクサは、サンプル・ホールド機能を制御する役割と同様に、測定チャネルを切り換える役割をも果たす。
【００３６】
本発明の有利な特徴は、時間的な挙動、即ち、一つのサイクルが、特に、制御機器の最も速い命令実行時間又はクロック速度に等しく、１〜ｎ個のクロックサイクルの時間スロットで正確なサイクルにより切換信号を制御することができることである。有利には、制御機器は、時間的な挙動全体をアナログ・デジタル変換器の変換器時間と同期させている。そのため、当該の時間的な推移と比べて動作が比較的遅い、マイクロコントローラに統合されたアナログ・デジタル変換器、或いは外部のアナログ・デジタル変換器を使用することが可能となる。
【００３７】
本発明は、特に、次の利点を奏する。
・マイクロプロセッサによって、速い走査速度が実現可能である。特に、アナログ・デジタル変換器を備えた典型的なマイクロプロセッサで規定されるよりも数百倍速いアナログ走査速度が実現可能である。
・多数のセンサーチャネルに対する簡単な信号処理が可能である。
・アナログ処理が不要であり、アナログ・デジタル変換器までの純粋なデジタルシステムが可能であり、簡単なマルチプレクサを使用することが可能である。
・部品数を削減することが可能である。
・所要の構造空間が小さい。
・コストを削減することが可能である。
・本装置及び／又は本方法は、特に、半導体の数が少なく、アナログ回路部品が少ないために、温度に対して極めて安定している。
【００３８】
以下において、図面と関連した有利な実施構成に基づき本発明を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明による装置の実施構成の模式的なブロック接続図
【図２】複数の測定物体に対する本装置の一部のブロック接続図
【図３】本実施構成による信号の推移の模式図
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図１から、本発明による装置の実施構成の模式的なブロック接続図が分かり、インダクタンス部品として構成された電子部品（測定物体）１が、電界効果トランジスタによって構成された第一のスイッチ２と直列に接続されており、それによって、第一の直列回路を構成している。測定物体１には、オーム抵抗４を間に挟んで、第一の直列回路に電圧を印加するための電圧源３が繋がっている。電圧源の一方の端子には抵抗４が接続され、他方の端子にはアース１３が接続されている。更に、電界効果トランジスタ２のソース端子は、アース１３と接続されている。コンデンサとして構成された容量性アキュムレータ１０とそれと直列に接続された第二のスイッチ１１を有する第二の直列回路が、第一の直列回路と並列に接続されている。この場合、スイッチ１１と繋がっていない容量性アキュムレータ１０の端子は、アース１３と接続されている。更に、容量性アキュムレータ１０には、アナログ・デジタル変換器１２が並列に接続されている。
【００４１】
第一のパルス幅変調器ユニット１４は、二つの抵抗１５と１６から成る分圧器を介して電界効果トランジスタ２のゲート端子と接続されており、そのため、ゲート端子は、パルス幅変調器ユニット１４から出力された切換信号２８（図３参照）を用いて、開閉されるか、或いは開閉することが可能なスイッチとしての役割を果たす。そのため、第一の切換信号２８に応じて、電子部品１をアース１３に切り換える、或いはそれと切り離すことができる。詳しくは、スイッチ２は、この場合、電界効果トランジスタによって構成されるが、スイッチ２は、電気スイッチを実現することが可能な別の好適な素子によって構成することもできる。更に、スイッチ１１は、パルス幅変調器ユニット１７から出力される第二の切換信号３２（図３参照）を用いて開閉することができる。この場合、二つのパルス幅変調器ユニット１４と１７及びアナログ・デジタル変換器１２は、一つのマイクロプロセッサ又はマイクロコントローラ１８に統合されている。クロック発生器３３を用いて、クロック信号３４を発生させて、マイクロプロセッサ又はマイクロコントローラ１８に供給している。マイクロプロセッサ又はマイクロコントローラは、制御機器を構成しているが、それに代わって、制御機器をＦＰＧＡ又はＡＳＩＣから構成することもできる。
【００４２】
スイッチ１１は、マルチプレクサ１９を用いて構成されており、それは、図２から明らかである。この場合、パルス幅変調器ユニット１７は、マルチプレクサ１９のイネーブル入力Ｅと接続されており、その結果コンデンサ１０は、イネーブル入力Ｅの作動（それは、スイッチ１１の操作に相当する）によって、電子部品１に対して並列に接続されるか、或いは接続することができる。パルス幅変調器ユニット１７又はそこから出力される第二の切換信号３２を用いたイネーブル入力Ｅの停止によって、コンデンサ１０は、電子部品１から切り離される。
【００４３】
図２から、それぞれインダクタンス部品として構成された、五個の追加の電子部品（測定物体）２０〜２４が、一方の端子をマルチプレクサ１９と、他方の端子を電界効果トランジスタ２と繋がった電子部品１の出力と接続されていることが分かる。電子部品１と２０〜２４は、マルチプレクサ１９の異なる端子と接続されているので、マルチプレクサ１９を用いて、それらの電子部品の各々とコンデンサ１０を接続することができる。しかし、この場合、コンデンサ１０は、マルチプレクサ１９を用いて、一つの時点では常に電子部品の中の一つとだけ接続されているか、或いはどれにも接続されていない。マルチプレクサ１９を用いて、電子部品の中のどれをコンデンサ１０と接続するかを選択可能とするために、マルチプレクサ１９は、複数の入力２５を有し、それらの入力には、その時々の接続の選択に適した信号を加えるか、或いは加えることができる。そのため、異なる電子部品１と２０〜２４の電圧を順番に測定することが可能である。
【００４４】
抵抗４を介して図１から明らかなノード２６と接続された電子部品１と同様に、それ以外の電子部品２０〜２４も、そのスイッチ２と逆の端子をそれぞれオーム抵抗５〜９を介してノード２６と電気的に接続されている。
【００４５】
図３から、複数の信号の推移が分かり、それらに基づき、本測定装置の動作方法を説明する。グラフ２７には、パルス幅変調器ユニット１４から出力される第一の切換信号２８が図示されており、その信号は、第一の切換時点ｔ１で電圧Ｕ１まで飛躍的に上昇している。それによって、電界効果トランジスタ２が導通状態に切り換わるか、或いはトランジスタ２から成るスイッチが閉じられ、その結果インダクタンス部品１に電圧が加わる。その後の第二の切換時点ｔ２で、第一の切換信号２８が停止され、その結果電界効果トランジスタ２が遮断される。電流はコイルを通って流れ続けるので、時点ｔ１でインダクタンス部品１には、グラフ２９から明らかな電圧３０が誘導され、その電圧は、ピーク電圧Ｕｓを出発点として、時間ｔの経過と共に減衰する。グラフ３１から、パルス幅変調器ユニット１７から出力される第二の切換信号３２の時間的な推移が分かり、それは、同じく第一の切換時点ｔ１で電圧値Ｕ２にまで飛躍的に上昇している。それによって、スイッチ１１が閉じられて、その結果インダクタンス部品１に加わる電圧が、コンデンサ１０にも加わる。その後の測定時点ｔ３で、第二の切換信号３２が停止され、それによって、スイッチ１１が開かれて、その結果コンデンサ１０は、インダクタンス部品１から切り離される。測定時点ｔ３にインダクタンス部品１に印加されていた電圧Ｕｍは、アナログ・デジタル変換器１２が電圧Ｕｍを検出してデジタル化することができるまで、コンデンサ１０によって保持される。そして、デジタル化された電圧Ｕｍは、更なる処理のためにマイクロプロセッサ１８に供給される。図示されている実施構成では、ｔ１＜ｔ３＜ｔ２である。この場合、測定時点ｔ３と第一の切換時点ｔ１の間の時間差は、クロック信号３４のクロックサイクルΔｔの整数倍に等しく、ｔ３−ｔ１＝ｎ＊Δｔ、ｎは自然数である。
【００４６】
一つの実施例では、ｔ２とｔ１の時間差は、約２〜３μｓである。そのインダクタンスは、約１０μＨである。更に、プロセッサーサイクルΔｔの時間は、約５０ｎｓであり、その結果第一の切換時点ｔ１と測定時点ｔ３の間の時間差は、５０ｎｓの整数倍に設定される、或いは設定することができる。測定時点ｔ３と第一の切換時点ｔ１の間の時間差を異なる時間差とした形で測定を繰り返すことによって、プロセッサーサイクルΔｔ又はその整数倍と等しい時間ステップで、反復する電圧３０を走査することができる。図３から明らかな通り、二つの切換信号２８と３２の推移は、それぞれ矩形信号を示している。
【符号の説明】
【００４７】
１    インダクタンス部品
２    スイッチ／電界効果トランジスタ
３    電圧源
４    抵抗
５    抵抗
６    抵抗
７    抵抗
８    抵抗
９    抵抗
１０    コンデンサ
１１    スイッチ
１２    アナログ・デジタル変換器
１３    アース
１４    パルス幅変調器ユニット
１５    抵抗
１６    抵抗
１７    パルス幅変調器ユニット
１８    マイクロプロセッサ
１９    マルチプレクサ
２０    インダクタンス部品
２１    インダクタンス部品
２２    インダクタンス部品
２３    インダクタンス部品
２４    インダクタンス部品
２５    入力
２６    ノード
２７    グラフ
２８    第一の切換信号
２９    グラフ
３０    インダクタンス部品の電圧
３１    グラフ
３２    第二の切換信号
３３    クロック発生器
３４    クロック信号
Ｕ      電圧
Ｕ０    電圧源の電圧
Ｕ１    第一の切換信号の切換電圧
Ｕ２    第二の切換信号の切換電圧
Ｕｓ    インダクタンス部品のピーク電圧
Ｕｍ    測定電圧
Ｅ      マルチプレクサのイネーブル入力
ｔ      時間
ｔ１    第一の切換時点
ｔ２    第二の切換時点
ｔ３    測定時点
Δｔ    クロック信号のクロックサイクル
【図１】
0005492892.tif 000002
【図２】
0005492892.tif 000003
【図３】
0005492892.tif 000004