(57)【要約】【課題】重要な測定ノードを囲む領域のノードをそのノード自体と同じポテンシャルに駆動することによって「保護」すること。【解決手段】  測定器１０に用いられる被保護センスインピーダンス２０は、空間分布された電気ポテンシャルを有するようにしたセンスインピーダンス１４と、この空間分布された電気ポテンシャルを有するようにした少なくとも１つの保護構成物１６又は１８とを含んでいる。この保護構成物１６又は１８は、上記センスインピーダンス１４に空間分布された保護ポテンシャルを付与するようになっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間分布された電気ポテンシャルを有するようにしたセンスインピーダンスと、前記空間分布された電気ポテンシャルを有するようにした少なくとも１つの保護構成物とから成り、前記保護構成物は、前記センスインピーダンスに空間分布された保護ポテンシャルを付与するようになっており、且つ前記保護構成物は、平面基板上の曲がりくねった抵抗と、平面基板上の実質的に平面の抵抗と、互いに入り組んだ電極対と、前記センスインピーダンスに添って並べられた少なくとも３つの保護電極のアレイとの少なくともいずれか１つである測定器に用いられる被保護センスインピーダンス。
【請求項２】
請求項１に記載の被保護センスインピーダンスであって、前記空間分布された電気ポテンシャルを有するようにした他の保護構成物を更に備え、前記2つの保護構成物は、前記センスインピーダンスの相対する両側に並べられている被保護センスインピーダンス。
【請求項３】
請求項１に記載の被保護センスインピーダンスであって、前記センスインピーダンスは抵抗体である被保護センスインピーダンス。
【請求項４】
請求項３に記載の被保護センスインピーダンスであって、前記センスインピーダンスの抵抗値は、１００メグオームから４テラオームの範囲である被保護センスインピーダンス。
【請求項５】
請求項１に記載の被保護センスインピーダンスであって、前記保護構成物と前記センスセンスインピーダンスとは、それぞれ、平面基板上で曲がりくねった抵抗トレースの形態である被保護センスインピーダンス。
【請求項６】
請求項１に記載の被保護センスインピーダンスであって、前記互いに入り組んだ電極対は、前記センスインピーダンスを囲んでいる被保護センスインピーダンス。
【請求項７】
請求項１に記載の被保護センスインピーダンスであって、前記少なくとも３つの保護電極のアレイは、前記センスインピーダンスの周りのリボンケーブル部分の導体(複数)から成っている被保護センスインピーダンス。
【請求項８】
請求項７に記載の被保護センスインピーダンスであって、前記少なくとも３つの保護電極のアレイは、前記リボンケーブル導体に接続された個々の回路板トレースを更に含んでいる被保護センスインピーダンス。
【請求項９】
空間分布された電気ポテンシャルを有する測定器のセンスインピーダンスを保護する方法であって、前記空間分布された電気ポテンシャルを有する少なくとも１つの保護構成物を提供し、前記保護構成物は、平面基板上の曲がりくねった抵抗と、平面基板上の実質的に平面の抵抗体と、互いに入り組んだ電極対と、前記センスインピーダンスに添って並べられた少なくとも３つの保護電極のアレイとの少なくともいずれか１つであり、前記センスインピーダンスに空間分布された保護ポテンシャルを付与するように前記少なくとも1つの保護構成物を並べる測定器のセンスインピーダンスを保護する方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法であって、前記空間分布された電気ポテンシャルを有するようにした他の保護構成物を更に提供し、前記2つの保護構成物が前記センスインピーダンスの相対する両側に並べられるように、前記他の保護構成物を前記センスインピーダンスに対して並べるセンスインピーダンスを保護する方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の方法であって、前記センスインピーダンスは、抵抗体であるセンスインピーダンスを保護する方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法であって、前記センスインピーダンスの抵抗値は、１００メグオームから４テラオームの範囲であるセンスインピーダンスを保護する方法。
【請求項１３】
請求項９に記載の方法であって、前記保護構成物と前記センスセンスインピーダンスとは、それぞれ、平面基板上で曲がりくねった抵抗トレースの形態であるセンスインピーダンスを保護する方法。
【請求項１４】
請求項９に記載の方法であって、前記互いに入り組んだ電極対は、前記センスインピーダンスを囲んでいるセンスインピーダンスを保護する方法。
【請求項１５】
請求項９に記載の方法であって、前記少なくとも３つの保護電極のアレイは、前記センスインピーダンスの周りのリボンケーブル部分の導体(複数)から成っている被保護センスインピーダンスを保護する方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法であって、前記少なくとも３つの保護電極のアレイは、前記リボンケーブル導体に接続された個々の回路板トレースを更に含んでいる被保護センスインピーダンスを保護する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、精密電気測定器に関し、特に、被保護測定回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
精密電気測定において、保護機能を用いて測定回路群のノイズの漏れやその他の寄与の如き影響を少なくすることは知られている。重要な測定ノードは、この重要なノードを囲む領域のノードをそのノード自体と同じポテンシャルに駆動することによって「保護」されている。この囲い部分の間でポテンシャルの差がないと、測定具合を悪化させるものは何もない。これは、基本的には、測定間で過渡現象を静まらせることがしばしば必要である直流技術である。
【０００３】
一層迅速な測定を行なうだけでなく、パルス化回路及びＲＦ（無線周波）回路の一層精密な測定を行なうことが益々必要となっている。
【発明の開示】
【０００４】
本発明による測定器に用いられる被保護センスインピーダンスは、空間分布された電気ポテンシャルを有するようにしたセンスインピーダンスと、この空間分布された電気ポテンシャルを有するようにした少なくとも１つの保護構成物とを含んでいる。この保護構成物は、上記センスインピーダンス用の空間分布された保護ポテンシャルを提供するようになっている。また、この保護構成物は、平面基板上の曲がりくねった抵抗体と、平面基板上の実質的に平坦な抵抗と、互いに入り組んだ電極対と、上記センスインピーダンスに添って並べられた少なくとも３つの保護電極のアレイとの少なくともいずれか１つである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
図１を参照して述べると、測定器１０は、演算増幅器１２とセンスインピーダンス１４と保護構成物１６、１８とを含み、インピーダンス１４と保護構成物１６、１８との組み合わせは、被保護センスインピーダンス２０として作用する。
【０００６】
測定器１０は、被保護センスインピーダンス２０の動作の理解に役立つように簡略化して選択されている。暫く、保護構成物１６、１８を無視すると、図示のように接続された増幅器１２とセンスインピーダンス１４とは、電流―電圧変換器を形成している。端子２２、２４に電流を流すと、端子２６、２８間に電圧が発生する。例えば、試験中の機器（ＤＵＴ）が端子２２,２４に電流を供給すると、適当な図示していない回路によって、ＤＵＴからの電流に直接相応する電圧が端子２６、２８で測定される。
【０００７】
センスインピーダンス１４のインピーダンス値が増えると、回路は、より小さい電流すら測定することができる。しかし、これは、センスインピーダンス１４のフィードバックループの漏れや他の明らかな変化にも一層反応することになる。
【０００８】
（物理的又は電気的に）大きなセンスインピーダンス及び／又は非直流信号（例えば、過渡電流、パルス、交流、無線周波）の場合には、センスインピーダンス１４を２つのノード間の理想的なインピーダンスとしてだけではなく、空間分布されたポテンシャルを有するインピーダンスとしても取扱うのが望ましくなる。例えば、両端に電圧が印加された抵抗体は、一端から他端に電圧勾配を有する。
【０００９】
保護構成物１６、１８が非常に有益となるのはこの状況である。センスインピーダンス14のノードの領域のまわりに保護電圧を印加するだけというよりはむしろ、保護電圧は、保護構成物を横切って印加される。例えば、保護構成物１６、１８は、抵抗体の如きインピーダンスとすることができる。その結果、保護構成物１６、１８も、空間分布されたポテンシャルを有する。保護構成物１６、１８がセンスインピーダンスの相対する側に設けられると、インピーダンス１４と保護構成物１６、１８とは、すべて、マッチングした電圧勾配を有する。センスインピーダンス１４が「認識する(see)」保護ポテンシャルは、各々の方向でそれ自体にマッチングする空間分布されたポテンシャルであり、それは、本質的に、このセンスインピーダンスが認識する全てである。センスインピーダンスは、それ自体にマッチングする空間分布された電界又はポテンシャルを認識することになる。これは、直流測定用の場合だけでなく、ポテンシャルがすべて一緒に昇降することができるので非直流測定用の場合でもある。空間分布されたポテンシャルが同じであるとき、センスインピーダンス１４は、漏れ電流から隔離され、また空間分布された電界の結果生ずるものではない他のポテンシャルに対する浮遊インピーダンスの影響から遮蔽される。
【００１０】
測定の帯域幅は、被保護センスインピーダンス用の回路の最低ノイズ、即ち、保護構成物ではなく、センスインピーダンスのジョンソン・ノイズの領域内にあるべきである。低周波ノイズは、センスインピーダンスのノイズであり、（帯域ノイズから外れている）高周波ノイズは、保護インピーダンスのノイズである。インピーダンス保護構成物のインピーダンス値は、被保護センスインピーダンスが保護されないセンスインピーダンスよりも大きな帯域幅又は早いステップ応答性を有することができるように、センスインピーダンスのインピーダンスよりも小さくなければならない。この技術は、より高いノイズフロアーが許容される高周波「帯域外」領域が定められるときに、最もよく働く。
【００１１】
センスインピーダンスを映すように配置された僅かに１つの保護構成物が充分な性能を有する場合もあるし、センスインピーダンスの周りに２つ以上の保護構成物が望ましい場合もある。
【００１２】
これらの保護構成物は、例えば、測定器の必要に基いて、複雑な値のインピーダンス又は単なる抵抗体であってもよい。
【００１３】
一般的には、保護物は、センスインピーダンスの電界にマッチングする分布電界を有するべきである。例えば、分布型の保護インピーダンスを用いるほかに、単に所望の電界パターンを有する保護物を用いることもできる。この保護物は、所望の電界構造を有するように、その間隔及び／又は形状に配列される。更に、電界パターンを達成するために、保護物の素子に所望のポテンシャルを直接印加することができる。
【００１４】
図２を参照して述べると、精密高抵抗値の抵抗体は、平坦基板上の曲がりくねった抵抗性トレースから形成されるので、物理的に大きくなる。例えば、低電流測定器は、１００メグオーム乃至４テラオームの抵抗値を必要とする。例えば、曲がりくねった抵抗性トレースを有する平坦抵抗体３０、３２、３４は、センスインピーダンス１４及び保護構成物１６、１８にそれぞれ相応していてもよい。
【００１５】
図３を参照して述べると、平坦な抵抗面（例えば、抵抗性フィルム）を有する平坦抵抗体３６、３８も、保護構成物１６、１８に相応する。抵抗体４０は、センスインピーダンス１４に相応する図示しない狭い長手方向の抵抗性トレースを含んでいてもよい。
【００１６】
図4を参照して述べると、被保護センスインピーダンス２０’の他の例は、センスインピーダンス４２と1対の互いに絡み合った電極４４、４６とを含んでいる。電極４４、４６の「指」は、電気的に別箇となっている。電極４４は、インピーダンス４２の一端に接続され、電極４６は、インピーダンス４２の他端のポテンシャルに相応する保護ポテンシャルに接続されている。その結果、一方の組の指がテーパダウンし、他方の組の指がテーパアアップする時に、インピーダンス４２によって認識されるネット電界は、空間分布を有する。
【００１７】
ある場合には、電極４４、４６は、インピーダンス４２の次の１つ以上の平坦な構成物を形成することで充分である。他の更に厳しい場合には、電極４４、４６は、インピーダンス42の周りに巻かれて被保護センスインピーダンス２０”を形成している。電極４４、４６は、例えば、導電性シート、円筒体、フィルム又は他の適当な導電面から形成される。
【００１８】
図５を参照して述べると、被保護センスインピーダンス２０’’’は、保護電極５２のアレイ（配列体）５０によって囲まれたセンスインピーダアン４８を含んでいる。各保護電極５２は、その空間点で直接印加された所望の保護ポテンシャルを有する。この例では、種々の抵抗性分圧器から種々のポテンシャルが引出されるが、これらのポテンシャルは、一層直接的に及び／又は独立して生成してもよい。
【００１９】
図６、図７及び図８を参照して述べると、被保護センスインピーダンス２０’’’の一層特定した例は、センスインピーダンス４８の周りをカーブしているリボンケーブル部分５４から形成することができ、これらの全ては、印刷回路板５６の上に取付けられている。ケーブルの各ワイヤー５８は、個々の回路板トレース６０と組み合わさって、保護電極の1つを形成している。
【００２０】
この開示は、例示的であり、この開示に含まれている教示の公正な範囲から逸脱せずに細部を付加し、改変し或いは除去することによって種々の変更をなし得ることは明らかである。従って、本発明は、請求項が必然的に限定されるという範囲を除いて、本発明は、この開示の特定の詳細な事項に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による測定方式の一例の概略回路図である。
【図２】本発明の一例によって配置された抵抗体の斜視図である。
【図３】本発明の他の例によって配置された抵抗体の斜視図である。
【図４】本発明による他の例の概略回路図である。
【図５】本発明による更に他の例の概略回路図である。
【図６】本発明によるまた更に他の例の側面図である。
【図７】図６の例の正面図である。
【図８】図７の例の底面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１０  測定器
１２  演算増幅器
１４、４２、４８  センインピーダンス
１６、１８  保護構成物
２０、２０’、２０”、２０’’’  被保護センスインピーダンス
２２、２４、４４、４６、４８、５２  電極
２６、２８  端子
３０、３２、３４、３６、３８  平坦抵抗体
４０  抵抗体
５０  アレイ（配列体）
５４  リボンケーブル部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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