(57)【要約】【課題】測定精度を高く保ったままでシングルエンドでの検出方式を採用すること。【解決手段】本発明の四端子抵抗測定装置１は、電圧検出部１６は、定電流源１１の電源４０とは絶縁関係にある電源４１を有し、装置の外部で被測定抵抗体２の一端に接続されると共に装置の内部でオペアンプ２２の出力に接続されるＨｉ側電流供給端子１２と、装置の外部で被測定抵抗体２の他端に接続されると共に装置の内部で測定電流検出抵抗２３の一端に接続されるＬｏ側電流供給端子と、装置の外部で被測定抵抗体２の一端に接続されると共に装置の内部でグランドＧＮＤｂに接続されるＨｉ側電圧検出端子１４と、装置の外部で被測定抵抗体２の他端に接続されると共に装置の内部で電圧検出回路２７に接続されるＬｏ側電圧検出端子と、を有し、グランドＧＮＤａは測定電流検出抵抗２３の他端に接続される構成とする。【選択図】図１
2015031632.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定抵抗体に測定電流を供給する一対の電流供給端子と、
前記測定電流を生成するオペアンプおよび測定電流検出抵抗および第１の電源を含む定電流源と、
前記被測定抵抗体に生ずる電圧を検出するための一対の電圧検出端子と、
前記電圧検出端子を介して前記被測定抵抗体に生ずる電圧を検出する電圧検出部と、
を有する四端子抵抗測定装置において、
前記電圧検出部は、前記第１の電源とは絶縁関係にある第２の電源を有し、
一対の前記電流供給端子は、
装置の外部で前記被測定抵抗体の一端に接続されると共に装置の内部で前記オペアンプの出力に接続される一方の電流供給端子と、
装置の外部で前記被測定抵抗体の他端に接続されると共に装置の内部で前記測定電流検出抵抗の一端に接続される他方の電流供給端子と、
を有し、
一対の前記電圧検出端子は、
装置の外部で前記被測定抵抗体の一端に接続されると共に装置の内部で前記第２の電源に係るグランドに接続される一方の電圧検出端子と、
装置の外部で前記被測定抵抗体の他端に接続されると共に装置の内部で前記電圧検出部を構成する電圧検出回路に接続される他方の電圧検出端子と、
を有し、
前記第１の電源に係るグランドは前記測定電流検出抵抗の他端に接続される、
ことを特徴とする四端子抵抗測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、四端子抵抗測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
二重積分方式Ａ／Ｄコンバータを用いた四端子抵抗測定装置は、高速ではないが高精度の測定が可能である（たとえば特許文献１参照）。この四端子抵抗測定装置は、被測定抵抗体に定電流の測定用電流を供給する定電流源と、被測定抵抗体に測定用電流が流れる際にその端子間に発生する両端電圧に基づいて被測定抵抗体の抵抗値を計測する抵抗値計測部とを有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１０１８３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の四端子抵抗測定装置は、抵抗値計測部に差動増幅器を有する。このため抵抗値計測部の入力インピーダンスが高いので、測定電流の漏れが小さい利点がある。その一方で、上述の四端子抵抗測定装置は、差動増幅器を用いないシングルエンドでの検出方式に比べると構成部品が多くなる。
【０００５】
本発明は、このような背景の下に行われたものであって、測定精度を高く保ったままでシングルエンドでの検出方式を採用することができる四端子抵抗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】
【０００６】
本発明は、被測定抵抗体に測定電流を供給する一対の電流供給端子と、測定電流を生成するオペアンプおよび測定電流検出抵抗および第１の電源を含む定電流源と、被測定抵抗体に生ずる電圧を検出するための一対の電圧検出端子と、電圧検出端子を介して被測定抵抗体に生ずる電圧を検出する電圧検出部と、を有する四端子抵抗測定装置において、電圧検出部は、第１の電源とは絶縁関係にある第２の電源を有し、一対の電流供給端子は、装置の外部で被測定抵抗体の一端に接続されると共に装置の内部でオペアンプの出力に接続される一方の電流供給端子と、装置の外部で被測定抵抗体の他端に接続されると共に装置の内部で測定電流検出抵抗の一端に接続される他方の電流供給端子と、を有し、一対の電圧検出端子は、装置の外部で被測定抵抗体の一端に接続されると共に装置の内部で第２の電源に係るグランドに接続される一方の電圧検出端子と、装置の外部で被測定抵抗体の他端に接続されると共に装置の内部で電圧検出部を構成する電圧検出回路に接続される他方の電圧検出端子と、を有し、第１の電源に係るグランドは測定電流検出抵抗の他端に接続されるものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、測定精度を高く保ったままでシングルエンドでの検出方式を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態に係る四端子抵抗測定装置の全体構成図である。
【図２】図１の定電流源および電圧検出部の構成図である。
【図３】比較例の四端子抵抗測定装置の構成図である。
【図４】その他の実施の形態に係る四端子抵抗測定装置の定電流源および電圧検出部の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施の形態の四端子抵抗測定装置１について、図１〜図３を参照しながら説明する。
【００１０】
四端子抵抗測定装置１は、被測定抵抗体２の抵抗値を測定するものであって、図１に示すように、定電流源１１、一対の電流供給端子であるＨｉ側電流供給端子１２およびＬｏ側電流供給端子１３、一対の電圧検出端子であるＨｉ側電圧検出端子１４およびＬｏ側電圧検出端子１５、電圧検出部１６、Ａ／Ｄ変換部１７、処理部１８、並びに、表示部１９を備えている。
【００１１】
定電流源１１は、一対の電流供給端子であるＨｉ側電流供給端子１２およびＬｏ側電流供給端子１３の間に接続された被測定抵抗体２に対して、内部の電源が出力する直流定電圧の電圧値と測定電流検出抵抗の抵抗値とによって決められる電流値（既知の電流値）である測定電流（直流定電流）Ｉｍを供給可能となっている。定電流源１１の詳細な構成については、図２を用いて後述する。
【００１２】
Ｈｉ側電流供給端子１２は、定電流源１１の一方の出力端子に接続されている。Ｌｏ側電流供給端子１３は、定電流源１１の他方の出力端子に接続されている。Ｈｉ側電圧検出端子１４は、電圧検出部１６の一方の入力端子に接続され、Ｌｏ側電圧検出端子１５は、電圧検出部１６の他方の入力端子に接続されている。
【００１３】
電圧検出部１６は、高入力インピーダンスの一対の入力端子に接続されたＨｉ側電圧検出端子１４およびＬｏ側電圧検出端子１５間に発生する電圧を検出して、この電圧の波形を示す電圧信号をＡ／Ｄ変換部１７に出力する。Ａ／Ｄ変換部１７は、電圧信号を入力するとともに、予め規定されたサンプリング周期でサンプリングすることにより、電圧信号の電圧（振幅）を示す電圧データを生成して処理部１８に出力する。
【００１４】
処理部１８は、ＣＰＵおよび内部メモリを備えて構成されて、Ａ／Ｄ変換部１７から供給される電圧データに基づいて、被測定抵抗体２の抵抗値測定処理を実行し、測定結果を表示部１９に供給する。
【００１５】
表示部１９は、一例として、ＬＣＤ(Liquid Crystal Display)などの表示装置で構成されて、抵抗値測定処理の結果を表示する。
【００１６】
次に、四端子抵抗測定装置１の動作について説明する。まず、Ｈｉ側電流供給端子１２およびＨｉ側電圧検出端子１４の被測定抵抗体２における一方の端子への接続作業、並びに、Ｌｏ側電流供給端子１３およびＬｏ側電圧検出端子１５の被測定抵抗体２における他方の端子への接続作業が、測定者により実施される。
【００１７】
四端子抵抗測定装置１の作動状態において、Ｈｉ側電流供給端子１２およびＨｉ側電圧検出端子１４が被測定抵抗体２の一方の端子に正常に接続され、かつＬｏ側電流供給端子１３およびＬｏ側電圧検出端子１５が被測定抵抗体２の他方の端子に正常に接続されていると、定電流源１１の一方の出力端子から、Ｈｉ側電流供給端子１２、被測定抵抗体２およびＬｏ側電流供給端子１３を経由して他方の出力端子に至る経路に、測定電流Ｉｍが供給される。
【００１８】
電圧検出部１６は、Ｈｉ側電圧検出端子１４およびＬｏ側電圧検出端子１５の間に発生している電圧を検出して、電圧の波形を示す電圧信号をＡ／Ｄ変換部１７に出力する。そして、Ａ／Ｄ変換部１７は、電圧信号の入力を受け、予め規定されたサンプリング周期でサンプリングすることにより、電圧信号の電圧（振幅）を示す電圧データを生成して、処理部１８に出力する。
【００１９】
このように、四端子抵抗測定装置１の各構成要素がそれぞれの動作を開始している状態において、処理部１８は、Ａ／Ｄ変換部１７から出力される電圧データに基づいて、被測定抵抗体２の両端間電圧である電圧の電圧値を算出し、この算出した電圧の電圧値と定電流源１１から出力される測定電流Ｉｍの電流値（既知）とに基づいて、被測定抵抗体２の抵抗値を測定して、表示部１９に表示させる。
【００２０】
次に、四端子抵抗測定装置１の定電流源１１および電圧検出部１６の内部の構成を図２を参照しながら説明する。定電流源１１は、図２に示すように、電源４０によって作動し、被測定抵抗体２に測定電流を供給する一対のＨｉ側電流供給端子１２およびＬｏ側電流供給端子１３が接続される出力端子２０，２１と、測定電流を生成するオペアンプ２２、測定電流検出抵抗２３、および基準電圧源２４を有して構成されている。電圧検出部１６は、被測定抵抗体２に生ずる電圧を検出するための一対のＨｉ側電圧検出端子１４およびＬｏ側電圧検出端子１５が接続される入力端子２５，２６と、Ｈｉ側電圧検出端子１４およびＬｏ側電圧検出端子１５を介して被測定抵抗体２に生ずる電圧を検出する電圧検出部１６と、Ａ／Ｄ変換部１７（図示省略）と、処理部１８（図示省略）と、および表示部１９（図示省略）とを有して構成されている。
【００２１】
図２には、電圧検出部１６の要部構成として電圧検出回路２７を図示してある。電圧検出回路２７には、オペアンプ２８と電圧検出用抵抗２９，３０とを有する。また、図２の電圧検出部１６を作動させる電源として、定電流源１１の電源４０とは電気的に絶縁状態にある電源４１を有する。
【００２２】
定電流源１１は、一対の電流供給端子であるＨｉ側電流供給端子１２およびＬｏ側電流供給端子１３の間に接続された被測定抵抗体２に対して、内部の基準電圧源２４が出力する直流定電圧の電圧値と測定電流検出抵抗２３の抵抗値とによって決められる電流値（既知の電流値）である測定電流（直流定電流）Ｉｍをオペアンプ２２の出力として供給可能となっている。
【００２３】
なお、定電流源１１のオペアンプ２２には、電源４０から電源端子３２，３３を介して作動用の電力が供給される。電圧検出回路２７のオペアンプ２８には、電源４１から電源端子３４，３５を介して作動用の電力が供給される。
【００２４】
このような内部構成を有する四端子抵抗測定装置１は、Ｈｉ側電流供給端子１２が装置の外部で被測定抵抗体２の一端に接続されると共に定電流源１１の出力端子２０を介してオペアンプ２２の出力に接続される。また、Ｌｏ側電流供給端子１３が装置の外部で被測定抵抗体２の他端に接続されると共に定電流源１１の出力端子２１を介して測定電流検出抵抗２３の一端に接続される。また、Ｈｉ側電圧検出端子１４が装置の外部で被測定抵抗体２の一端に接続されると共に電圧検出部１６の入力端子２５を介して電源４１に係るグランドＧＮＤｂに接続される。また、Ｌｏ側電圧検出端子１５が装置の外部で被測定抵抗体２の他端に接続されると共に電圧検出部１６の入力端子２６を介して電圧検出回路２７のオペアンプ２８の入力端子（＋側）に接続される。また、定電流源１１の電源４０に係るグランドＧＮＤａは測定電流検出抵抗２３の他端に接続される。
【００２５】
以上説明した構成を有する四端子抵抗測定装置１では、被測定抵抗体２を流れる測定電流は、定電流源１１の測定電流検出抵抗２３によって検出される。このため、被測定抵抗体２を流れた電流が全て測定電流検出抵抗２３を流れなければ測定誤差を生じる。そこで、Ｈｉ側電流供給端子１２およびＬｏ側電流供給端子１３から測定電流検出抵抗２３を介さずにグランドＧＮＤａに流れる漏れ電流を小さくするため、周知の漏れ電流防止対策が施される。漏れ電流防止対策としては、たとえば漏れ電流を吸収するガード電極の設置や基板上でＨｉ側電流供給端子１２およびＬｏ側電流供給端子１３が接続される出力端子２０，２１に隣接するパターンを抜く等の対策がある。
【００２６】
このとき、図３に示す比較例の四端子抵抗測定装置５０のように、グランドＧＮＤｂがＬｏ側電圧検出端子１５側にあると、グランドＧＮＤｂとグランドＧＮＤａとの間で漏れ電流を防止する必要が生じる。すなわち、被測定抵抗体２に流れた電流の一部がグランドＧＮＤｂ側にも流れるので、測定電流検出抵抗２３に流れる電流と被測定抵抗体２に流れる電流とが異なり測定誤差を生じる。しかしながら、一般的に、グランド配線は、基板上を広く引き回す必要があり、前述したようなガード電極やグランドＧＮＤｂに隣接するパターンを抜く等の対策が現実的に不可能である。これに対し、図２に示すように、四端子抵抗測定装置１のＨｉ側電圧検出端子１４がグランドＧＮＤｂに接続され、Ｌｏ側電圧検出端子１５が電圧検出部１６の入力端子２６を介して電圧検出回路２７のオペアンプ２８の入力端子（＋側）に接続され、被測定抵抗体２に流れる電流がグランドＧＮＤｂへ漏れることがないので、グランドＧＮＤｂとグランドＧＮＤａとの間の漏れ電流対策が不要となり、測定精度を高く保ったままでシングルエンドでの抵抗測定が可能になる。
【００２７】
また、四端子抵抗測定装置１は、オペアンプ２２〜Ｈｉ側電流供給端子１２〜被測定抵抗体２〜Ｌｏ側電流供給端子１３〜測定電流検出抵抗２３〜グランドＧＮＤａが直列に接続されている。また、Ｈｉ側電圧検出端子１４は、グランドＧＮＤａとは絶縁関係にあるグランドＧＮＤｂに接続されているので、被測定抵抗体２に接続されていても上述のオペアンプ２２〜被測定抵抗体２〜グランドＧＮＤａの電流の流れには影響しない。このため、オペアンプ２２によって、被測定抵抗体２に流れる電流を容易に制御することができる。
【００２８】
特に、ドライサーキットにおける抵抗の測定のように、規定値以下の微弱電流を用いてリレー接点の酸化被膜を残した状態で抵抗を測定したいというユーザの要望に対し、四端子抵抗測定装置１は、容易に規定値以下の微弱電流を被測定抵抗体２に供給することができる。
【００２９】
このように、四端子抵抗測定装置１によれば、測定精度を高く保ったままでシングルエンドでの検出方式を採用することができる。さらに、ドライサーキットにおける抵抗測定のように、微弱電流を用いる抵抗測定についても電流の制御を容易に行うことができる。
【００３０】
（その他の実施の形態）
本発明の実施の形態は、その要旨を逸脱しない限り、様々に変更が可能である。その他の実施の形態に係る四端子抵抗測定装置１ａを図４を参照しながら説明する。四端子抵抗測定装置１ａは、Ｈｉ側電流供給端子１２が装置の外部で被測定抵抗体２の一端に接続されると共に装置の内部で測定電流検出抵抗２３ａの一端に接続される。また、Ｌｏ側電流供給端子１３が装置の外部で被測定抵抗体２の他端に接続されると共に装置の内部でオペアンプ２２ａの出力に接続される。また、Ｈｉ側電圧検出端子１４が装置の外部で被測定抵抗体２の一端に接続されると共に装置の内部で電圧検出回路２７ａに接続される。また、Ｌｏ側電圧検出端子１５が装置の外部で被測定抵抗体２の他端に接続されると共に装置の内部で電源４１ａに係るグランドＧＮＤｂに接続される。また、定電流源１１の電源４０ａに係るグランドＧＮＤａは測定電流検出抵抗２３ａの他端に接続される。
【００３１】
このような図４に示す構成によれば、グランドＧＮＤａから測定電流検出抵抗２３ａを介して被測定抵抗体２に流れた電流は、その後、オペアンプ２２ａ側とグランドＧＮＤｂ側とに分かれるが、被測定抵抗体２に流れる電流と測定電流検出抵抗２３ａに流れる電流とが必ず等しくなるので測定誤差は生じない。
【００３２】
このように、四端子抵抗測定装置１ａは、四端子抵抗測定装置１の構成の上下を反転させたような構成である。ただし、四端子抵抗測定装置１ａは、オペアンプ２２ａの＋側入力端子に基準電圧源２４ａが接続され、−側入力端子に測定電流検出抵抗２３ａを介してグランドＧＮＤａが接続される。
【００３３】
これにより、四端子抵抗測定装置１のオペアンプ２２は、電源投入時に、グランドＧＮＤａの電位を基準にして出力電圧を制御するが、四端子抵抗測定装置１ａのオペアンプ２２ａは、電源投入時に、基準電圧源２４ａの電位を基準にして出力電圧を制御する。すなわち、四端子抵抗測定装置１のオペアンプ２２は、電源投入時に、徐々に出力電圧を高くするが、四端子抵抗測定装置１ａのオペアンプ２２ａは、電源投入時に、出力電圧が高い状態となる場合がある。したがって、前述したドライサーキットにおける抵抗測定のように、規定値以下の微弱電流で被測定抵抗体２の抵抗を測定する場合には、四端子抵抗測定装置１を用いることが好ましい。
【符号の説明】
【００３４】
１…四端子抵抗測定装置、２…被測定抵抗体、１１…定電流源、１２…Ｈｉ側電流供給端子（一方の電流供給端子）、１３…Ｌｏ側電流供給端子（他方の電流供給端子）、１４…Ｈｉ側電圧検出端子（一方の電圧検出端子）、１５…Ｌｏ側電圧検出端子（他方の電圧検出端子）、１６，１６ａ…電圧検出部、２２，２２ａ，２８…オペアンプ、２３，２３ａ…測定電流検出抵抗、２４，２４ａ…基準電圧源、、２７，２７ａ…電圧検出回路、４０，４０ａ…電源（第１の電源）、４１，４１ａ…電源（第２の電源）、ＧＮＤａ，ＧＮＤｂ…グランド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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