(57)【要約】 【課題】  簡単な構成で、導電路における２地点間の電位差に関連する検出信号を生成することができ、また測定の自由度の向上された測定装置を提供することである。【解決手段】  切換手段２５が第１接続状態に切換えると、検出抵抗Ｒｓの一端部ａにコンデンサ２３の一端子２８が接続され、かつ検出抵抗Ｒｓの他端部ｂにコンデンサ２３の他端子２９が接続される。これによってコンデンサ２３の両端子２８，２９間に前記検出抵抗Ｒｓの両端部の電位差に対応する電圧が発生する。切換手段２５が、第１接続状態から第２接続状態に切換えると、コンデンサ２３の一端子２８がアナログデジタル変換手段２４の入力端子３０に電気的に接続され、コンデンサ２３の他端子２９が予め定める基準電位を有する基準端子２６に電気的に接続され、アナログデジタル変換手段２４によって、コンデンサ２３の一端部の電位に対応するデジタル信号が生成される。【選択図】      図１
2005091313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電路における検出対象区間の両端に定めた第１接続位置と第２接続位置との間の電位差に関連する検出信号を生成する測定装置であって、
コンデンサと、
入力端子を有し、入力端子に与えられる電位に対応する検出信号を生成する検出信号生成手段と、
予め定める基準電位を有する基準端子と、
第１接続位置で導電路にコンデンサの一端子を電気的に接続し、かつ第２接続位置で導電路にコンデンサの他端子を電気的に接続する第１接続状態と、アナログデジタル変換手段の入力端子にコンデンサの一端子を電気的に接続し、かつ基準端子にコンデンサの他端子を電気的に接続する第２接続状態とを選択的に切換える切換手段とを含むことを特徴とする測定装置。
【請求項２】
前記切換手段は、第１接続状態において、複数組の第１および第２接続位置のうちのいずれかの組における導電路と、コンデンサとを選択的に接続することを特徴とする請求項１記載の測定装置。
【請求項３】
前記切換手段は、前記第１接続状態と第２接続状態とに加えて、第１接続位置における導電路に検出手段の入力端子を電気的に接続する第３接続状態とを選択的に切換えることを特徴とする請求項１または２記載の測定装置。
【請求項４】
前記基準端子に、複数の予め定める基準電位のうちのいずれか１つの予め定める基準電位を与える基準電位設定手段をさらに含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の測定装置。
【請求項５】
前記基準電位設定手段は、第２接続状態において、所定の接続端子に接地電位を与え、検出手段によって生成された所定の検出信号を保持し、所定のデジタル信号を保持した後、切換手段が第１接続状態から第２接続状態にすると、前記保持している所定の検出信号に対応する電位の極性を反転させて所定の接続端子に与えることを特徴とする請求項４記載の測定装置。
【請求項６】
前記検出信号生成手段は、アナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換器であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば抵抗の両端部間の電圧など、導電路における２つの位置間の電位差に関連する検出信号を生成する測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図９は、直流電圧を印加することによって動作する電気回路などの負荷１に流れる負荷電流Ｉｒの求め方ついて説明する図である。負荷１には、直流電圧ＶＤＣが印加されている。負荷１に流れる負荷電流Ｉｒを求めるためには、まず負荷１に直列に検出抵抗Ｒｓを挿入し、この検出抵抗Ｒｓの両端部ａ，ｂ間の電位差ΔＶを検出する。この電位差ΔＶと検出抵抗Ｒｓの抵抗値とから、オームの法則を基づいて、以下の式１から負荷電流Ｉｒを求めることができる。
Ｉｒ＝ΔＶ／Ｒｓ                                                …（１）
【０００３】
図１０は、検出抵抗Ｒｓの両端部ａ，ｂ間の電位差ΔＶを測定する第１の従来の技術の測定装置２の構成を示す図である。第２の従来の技術の測定装置２は、２つのアナログデジタル変換手段３ａ，３ｂと、演算手段４とを含む。１方のアナログデジタル変換手段３ａの入力端子５は、検出抵抗Ｒｓの一端部ａに接続され、他方のアナログデジタル変換手段３ｂの入力端子６は、検出抵抗Ｒｓの他端部に接続される。各アナログデジタル信号変換手段３ａ，３ｂは、各入力端子５，６に与えられる電位を、この電位を表す予め定めるデジタル信号に変換する。各アナログデジタル信号変換手段３ａ，３ｂによって生成された予め定めるデジタル信号は、演算手段４に与えられる。演算手段４では、各アナログデジタル変換手段３ａ，３ｂから与えられる予め定めるデジタル信号に基づいて、検出抵抗Ｒｓの両端部ａ，ｂ間に与えられる電位差ΔＶに対応するデジタル信号を演算して生成する。
【０００４】
前述した第１の従来の技術の測定装置２では、２つのアナログデジタル変換手段３ａ，３ｂにおいて、それぞれの入力端子５，６に与えられる電位を変換するタイミングを正確に合わせることが困難である。このため演算手段４によって得られる電位差ΔＶに対応するデジタル信号の精度が低下する、つまりデジタル信号によって表される電位差ΔＶと、実際の検出抵抗Ｒｓの両端部ａ，ｂ間の電位差ΔＶとの誤差が大きくなるという問題がある。また２つのアナログデジタル変換手段３ａ，３ｂと、演算手段４が必要となり、回路構成が複雑となるという問題がある。
【０００５】
前述した問題に鑑み、以下に示す第２の従来の技術の測定装置７がある。
図１１は、検出抵抗Ｒｓの両端部ａ，ｂ間の電位差ΔＶを測定する第２の従来の技術の測定装置７の構成を示す図である。第１の従来の技術の測定装置７は、差動アンプ８と、アナログデジタル変換器（Analog Digital Converter：略称ＡＤＣ）９とを有する。差動アンプ８の非反転入力端子１１は、検出抵抗Ｒｓの一端部ａに接続され、差動アンプ８の反転入力端子１２は、検出抵抗Ｒｓの他端部ｂに接続される。差動アンプ８によって、検出抵抗Ｒｓの両端部ａ，ｂ間の電位差ΔＶを、グラウンドからの電位Ｖｉｎに変換して、この電位Ｖｉｎをアナログデジタル変換器３の入力端子１３に与える。アナログデジタル変換器９は、入力端子７に与えられる電位Ｖｉｎを、この電位Ｖｉｎを表す予め定めるデジタル信号に変換する（たとえば特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２１２４１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
第２の従来の技術では、差動アンプ３によって検出抵抗Ｒｓの両端部ａ，ｂ間の電位差ΔＶを、グラウンドからの電位に変換している。これによって、第１の従来の技術のように、デジタル信号によって表される電位差ΔＶと、実際の検出抵抗Ｒｓの両端部ａ，ｂ間の電位差ΔＶとの誤差を小さくすることができる。しかしながら、差動アンプ３は、電圧増幅率が無限大であるため、非反転入力端子１１および反転入力端子１２間にそれぞれ入力される電位の差がごくわずかであっても検出することができることによって、検出抵抗Ｒｓの両端部間の電位差ΔＶが大きい場合には、前記電位差ΔＶをグラウンドからの電位に変換することが難しく、このため前記電位差ΔＶのレベルを大きくすることができないという問題がある。また差動アンプ８は、その回路構成が複雑であるという問題がある。このため簡単な構成で実現することができ、また前記電位差ΔＶのレベルを大きく取ることができる測定可能な電位差ΔＶの自由度の向上された測定装置が臨まれている。
【０００８】
本発明の目的は、簡単な構成で、導電路における検出対象区間の両端に定めた第１接続位置と第２接続位置との間の電位差に関連する検出信号を生成することができ、また測定の自由度の向上された測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、導電路における検出対象区間の両端に定めた第１接続位置と第２接続位置との間の電位差に関連する検出信号を生成する測定装置であって、
コンデンサと、
入力端子を有し、入力端子に与えられる電位に対応する検出信号を生成する検出信号生成手段と、
予め定める基準電位を有する基準端子と、
第１接続位置で導電路にコンデンサの一端子を電気的に接続し、かつ第２接続位置で導電路にコンデンサの他端子を電気的に接続する第１接続状態と、アナログデジタル変換手段の入力端子にコンデンサの一端子を電気的に接続し、かつ基準端子にコンデンサの他端子を電気的に接続する第２接続状態とを選択的に切換える切換手段とを含むことを特徴とする測定装置である。
【００１０】
また本発明は、前記切換手段は、第１接続状態において、複数組の第１および第２接続位置のうちのいずれかの組における導電路と、コンデンサとを選択的に接続することを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、前記切換手段は、前記第１接続状態と第２接続状態とに加えて、第１接続位置における導電路に検出手段の入力端子を電気的に接続する第３接続状態とを選択的に切換えることを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、前記基準端子に、複数の予め定める基準電位のうちのいずれか１つの予め定める基準電位を与える基準電位設定手段をさらに含むことを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、前記基準電位設定手段は、第２接続状態において、所定の接続端子に接地電位を与え、検出手段によって生成された所定の検出信号を保持し、所定のデジタル信号を保持した後、切換手段が第１接続状態から第２接続状態にすると、前記保持している所定の検出信号に対応する電位の極性を反転させて所定の接続端子に与えることを特徴とする。
【００１４】
また本発明は、前記検出信号生成手段は、アナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換器であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、切換手段が第１接続状態に切換えると、第１接続位置の導電路にコンデンサの一端子が接続され、かつ第２接続位置の導電路にコンデンサの他端子が接続される。これによって第１接続位置と第２接続位置との間に電位差がある場合には、コンデンサに電荷が蓄積され、コンデンサの両端子間に前記電位差に対応する電圧が発生する。切換手段が、第１接続状態から第２接続状態に切換えると、コンデンサの一端子が検出信号生成手段の入力端子に電気的に接続され、コンデンサの他端子が予め定める基準電位を有する所定の接続端子に電気的に接続される。つまり検出信号生成手段の入力端子には、予め定める基準電位とコンデンサの両端子間の電圧を加算した電位が与えられる。検出信号生成手段は、入力端子に与えられる電位に対応する所定の検出信号を生成するので、これによって導電路における第１接続位置と第２接続位置との間の電位差に関連する検出信号を生成することができる。たとえば予め定める基準電位を接地電位として、予め定める検出抵抗の両端部間の電位差に関連する検出信号を生成すると、この検出信号と予め定める検出抵抗の抵抗値とによって、検出抵抗に流れる電流を計算することができる。本発明では差動アンプを用いないので、電位差ΔＶのレベルを大きく取ることができる。したがって、測定可能な電位差ΔＶの範囲が広がり、測定の自由度が向上される。
【００１６】
また本発明は、コンデンサと、切換手段と、１つの検出信号生成手段という簡単な構成によって、所定の検出信号を得ることができる。したがって、たとえば集積回路チップなどに容易に実装することができ、装置を小型化することができる。また本装置を集積回路チップに実装することによって、各構成を接続する配線を短くすることができ、配線による信号の遅延時間を可及的に短くして、測定の精度を向上させることができる。
【００１７】
また本発明によれば、切換手段によって複数組の第１および第２接続位置のうちのいずれかの組における導電路と、コンデンサとを選択的に接続するので、複数組の第１および第２接続位置の間の電位差に関連する検出信号を得ることができる。複数組の第１および第２接続位置の間の電位差に関連する検出信号を得る場合に、コンデンサおよび検出信号生成手段を共通で利用することができ、装置が大形化しない。
【００１８】
また本発明によれば、第３接続状態では、切換手段によって第１接続位置の導電路に検出信号生成手段の入力端子が電気的に接続される。これによって、検出信号生成手段の入力端子には、第１接続位置の電位が与えられる。入力端子に第１接続位置の電位が与えられると、検出信号生成手段は、第１接続位置の電位に対応する検出信号を生成する。導電路における２地点間の電位差に関連する検出信号だけではく、導電路の１つの位置における電位に対応する検出信号を生成することができるので、装置の利用範囲を広げることができる。
【００１９】
また本発明によれば、基準電位設定手段によって、基準端子に予め定める基準電位のうちのいずれか１つの予め定める基準電位を与えることができる。これによって所定の接続の端子には、たとえば接地電位から予め定める電圧だけオフセットした電位を選択的に与えることができる。基準端子に与えられ電位を変更して、たとえば電子計算機などの処理装置で処理しやすい測定信号を生成することができる。
【００２０】
また本発明によれば、切換手段が第１接続状態から第２接続状態に切換えると、基準電位設定手段は、第２接続状態において、所定の接続端子に接地電位を与える。基準電位設定手段は、所定の接続端子に接地電位を与えた場合に、検出信号生成手段によって生成された所定の検出信号を保持する。基準電位設定手段が、この所定の検出信号を保持した後、切換手段が第１接続状態から第２接続状態にすると、保持している所定の検出信号に対応する電位の極性を反転させて所定の接続端子に与える。これによって、はじめに第１接続状態でコンデンサの両端部に発生する電圧と、次に第１接続状態でコンデンサの両端部に現れる電圧との差分に対応する所定の検出信号を得ることができる。つまり導電路における検出対象区間の両端に定めた第１接続位置と第２接続位置との間の電位差の変化を測定することができる。
【００２１】
また本発明によれば、検出信号生成手段は、アナログデジタル変換手段によって実現される。入力端子に与えられる電位を、所定のデジタル信号で表すことによって、たとえば電子計算機などの処理装置において計算処理を行いやすくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は、本発明の実施の一形態の測定装置２０を示す図である。測定装置２０は、導電路における検出対象区間の両端に定めた第１接続位置と第２接続位置との間の電位差に関連する検出信号を生成する。具体的には測定装置２０は、直流電圧が印加される電子回路である負荷に、直列に接続される検出抵抗Ｒｓの両端に定めた第１接続位置２１と、第２接続位置２２との間の電位差に関連する検出信号を生成する。導電路に電流が流れているとき、第１検出位置２１の電位は、第２検出位置２２の電位に比べて電圧ΔＶだけ高い。本実施の形態の測定装置２０は、アナログデジタルコンバータ（Analog Digital
Converter：略称ＡＤＣ）に適用される。
【００２３】
測定装置２０は、コンデンサ２３と、アナログデジタル（Analog Digital：略称ＡＤ）変換手段２４と、切換手段２５と、基準端子２６と、バッファ２７とを含む。コンデンサ２３は、２つの接続端子２８，２９を有する。この２つの接続端子２８，２９間に電圧を印加すると、コンデンサ２３は飽和状態において前記印加した電圧に対応した電荷を蓄積する。
【００２４】
アナログデジタル変換手段２４は、測定信号生成手段であり、入力端子３０を有する。アナログデジタル変換手段２４は、入力端子３０に与えられる電位に対応する検出信号を生成する。アナログデジタル変換手段２４は、たとえば積分方式のアナログデジタル変換器によって実現される。本実施の他の形態において、アナログデジタル変換手段は、たとえば逐次比較方式のアナログデジタル変換器および並列比較方式のアナログデジタル変換器によって実現されてもよい。前記検出信号は、所定のデジタル信号である。アナログデジタル変換手段２４は、入力端子３０に与えられる電位を、グラウンドからの電圧信号に変換し、この電圧信号をサンプリングおよび量子化し、さらにコード化して、前記入力端子３０に与えられる電位を表す所定のデジタル信号を生成する。
【００２５】
切換手段２５は、第１接続状態、第２接続状態および第３接続状態を選択的に切換える。第１接続状態では、導電路の第１接続位置２１に位置する検出抵抗Ｒｓの一端部ａに、コンデンサの一端子２８が電気的に接続され、かつ導電路の第２接続位置２２に位置する検出抵抗Ｒｓの他端部ｂに、コンデンサ２３の他端子２９が電気的に接続される。つまり切換手段２５は、第１接続状態において、コンデンサ２３を検出抵抗Ｒｓに並列に接続する。第２接続状態では、アナログデジタル変換手段２４の入力端子３０にバッファ２７を介してコンデンサ２３の一端子２８が電気的に接続され、かつ基準端子２６にコンデンサ２３の他端子２９が電気的に接続される。第３接続状態では、アナログデジタル変換手段２４の入力端子３０にバッファ２７を介して、導電路の第１接続位置２１に位置する検出抵抗Ｒｓの一端部ａを電気的に接続する。
【００２６】
前記切換手段２５は、制御部３１と、第１スイッチ（ＳＷ１）３２と、第２スイッチ（ＳＷ２）３３とを含む。制御部３１は、第１スイッチ３２の接点の開閉および第２スイッチ３３の接点の切換えを制御する。制御部３１は、たとえばマイクロコンピュータによって実現され、予め定める制御プログラムに基づいて、第１スイッチ３２および第２スイッチ３３を制御する。
【００２７】
第１スイッチ３２は、２つの接続端子３４，３５を有する。第１スイッチは、２端子スイッチによって実現される。第１スイッチ３２の一端子３４は、検出抵抗Ｒｓの一端部ａに電気的に接続され、第１スイッチ３２の他端子３５は、コンデンサ２３の一端子２８に電気的に接続される。第１スイッチ３２は、制御部３１から与えられる指令に基づいて、一端子３４および他端子３５を選択的に接続する。つまり第１スイッチ３２は、制御部３１から与えられる指令に基づいて、一端子３４および他端子３５を電気的に接続する、または一端子３４および他端子３５の間を開放して、一端子３４および他端子３５を絶縁する。第１スイッチ３２は、たとえば電界効果トランジスタなどの半導体スイッチによって実現される。半導体スイッチは、機械スイッチと比較して応答速度が早く、またたとえばＩＣ（Integrated Circuit）チップに容易に形成することができる。
【００２８】
第２スイッチ３３は、１つの共通接点部３６と、第１個別接点部３７および第２個別接点部３８とを有する。第２スイッチ３３は、３端子スイッチによって実現される。共通接点部３６には、コンデンサ２３の他端子２９が電気的に接続される。第１個別接点部３７は、検出抵抗Ｒｓの他端部ｂに電気的に接続される。第２個別接点部３８は、基準端子２６に電気的に接続される。第２スイッチ３３は、制御部３１から与えられる指令に基づいて、共通接点部３６と第１個別接点部３７とを電気的に接続し、また共通接点部３６と第２個別接点部３８とを電気的に接続する。第２スイッチ３３は、たとえば半導体スイッチによって実現される。
【００２９】
第１接続状態では、第１スイッチ３２の一端子３４および他端子３５が電気的に接続され、かつ第２スイッチ３３の共通接点部３６と第１個別接点部３７とが電気的に接続される。第２接続状態では、第１スイッチ３２の一端子３４および他端子３５間が開放され、かつ第２スイッチ３３の共通接点部３６と第２個別接点部３８とが電気的に接続される。第３接続状態では、第１スイッチ３２の一端子３４および他端子３５が電気的に接続され、かつ第２スイッチ３３の共通接点部３６と第２個別接点部３８とが電気的に接続される。
【００３０】
基準端子２６は、予め定める基準電位を有する。本実施の形態では、予め定める基準電位は、グラウンド電位つまり接地電位とする。
【００３１】
バッファ２７は、アナログデジタル変換手段２４の入力端子３０に接続される。バッファ２７は、増幅率が１であり、高い入力インピータンスを有する。バッファ２７の入力端子３９は、コンデンサ２３の一端子２８および第１スイッチ３２の他端子３５に電気的に接続される。バッファ２７の出力端子４１は、アナログデジタル変換手段２４の入力端子３０に電気的に接続される。バッファ２７は高い入力インピータンスを有するので、第２接続状態においてコンデンサ２３からアナログデジタル変換手段２４に流れる電流を小さくすることができる。これによってコンデンサ２３の両端部２８，２９間の電圧の減少を防止することができる。前記バッファ２７の入力端子３９は、非反転入力端子である。
【００３２】
次に検出抵抗Ｒｓの両端部ａ，ｂ間の電位差ΔＶに関連する検出信号を生成する測定装置２０の動作について説明する。
【００３３】
図２は、測定装置２０において制御部３１から第１スイッチ３２および第２スイッチ３３に与えられる指令である制御信号を示すタイミングチャートである。第１スイッチ３２は、制御部３１からロー（Ｌ）レベルの制御信号が与えられると、一端子３４および他端子３５間を開放し、制御部３１からハイ（Ｈ）レベルの信号が与えられると、一端子３４および他端子３５を接続する。また第２スイッチ３３は、制御部３１からロー（Ｌ）レベルの制御信号が与えられると、共通接点部３６と第２個別接点部３８とを接続し、制御部３１からハイ（Ｈ）レベルの制御信号が与えられると、共通接点部３６と第１個別接点部３７とを接続する。
【００３４】
定常状態では、制御部３１は、第１スイッチ３２にローレベルの制御信号を与え、第２スイッチ３３にローレベルの制御信号を与えている。これによって第１スイッチ３２の接点は開放し、第２スイッチ３３では共通接点部３６と第２個別接点部３７とが接続され、つまり検出装置２０は第２の接続状態となっている。
【００３５】
測定動作を開始すると、切換手段２５が第２接続状態から第１接続状態に切換える。具体的には時刻ｔ１で、制御部３１が、第１スイッチ３２にハイレベルの制御信号を与え、また第２スイッチ３３にハイレベルの制御信号を与える。これよって、時刻ｔ１で第１スイッチ３２の接点が閉じられ、つまり第１スイッチ３２の一端子３４および他端子３５を接続され、第２スイッチ３３の共通接点部３６と第１個別接点部３７とが接続される。
【００３６】
制御部３１は、予め定める時間Ｔ１の間、第１接続状態を保持する。つまり制御部３１は予め定める第１の時間Ｔ１の間、第１スイッチ３２にハイレベルの制御信号を与え、第２スイッチ３３にハイレベルの制御信号を与える。予め定める第１の時間Ｔ１は、コンデンサ２３がその両端部２８，２９に電圧が印加されることによって飽和する時間に対して、十分長い時間に選ばれる。これによって、コンデンサ２３に電荷が蓄積され、コンデンサ２３の一端子２８および他端子２９間には、検出抵抗Ｒｓの両端部間ａ，ｂの電位差ΔＶにほぼ均しい電圧が発生する。コンデンサ２３に予め電荷が蓄積され、コンデンサ２３の一端子２８および他端子２９間に、前記電位差ΔＶよりも大きな電圧が発生している場合には、第１接続状態とするとコンデンサ２３の電荷が検出抵抗Ｒｓに流れる。これによって、コンデンサ２３の一端子２８および他端子２９間には、検出抵抗Ｒｓの両端部間ａ，ｂの電位差ΔＶにほぼ均しい電圧が発生する。
【００３７】
時刻ｔ１から予め定める第１の時間Ｔ１が経過した時刻ｔ２で、切換手段２５が第１接続状態から第２接続状態に切換える。具体的には制御部３１が、第１スイッチ３２にローレベルの信号を与え、また第２スイッチ３３にローレベルの制御信号を与える。これによって、時刻ｔ２で第１スイッチ３２の接点が開放され、つまり第１スイッチ３２の一端子３４および他端子３５が絶縁状態となり、第２スイッチの共通接点部３６と第２個別接点部３８とが接続される。本実施の形態において基準端子２６の予め定める基準電位は、接地電位であるので、切換手段２５が第１接続状態から第２接続状態に切換えると、コンデンサ２３の一端子２８の電位は、接地電位にコンデンサ２３の両端部２８，２９間の電圧を加えた電位となる。第２接続状態では、バッファ２７を介してアナログデジタル変換手段２４の入力端子３０に、前記コンデンサ２３の一端子２８の電位が与えられる。アナログデジタル変換手段２４は、入力端子３０に与えられる電位に対応する所定のデジタル信号を生成する。
【００３８】
時刻ｔ２から予め定める第２の時間Ｔ２経過するまで、切換手段２５は第２接続状態を保持する。前記予め定める第２の時間Ｔ２は、時刻ｔ２からアナログデジタル変換手段２４によって、入力端子３０に与えられる電位を、所定の検出信号を生成するまで時間よりも長く選ばれる。
【００３９】
アナログデジタル変換手段２４によって生成された所定のデジタル信号は、たとえば電子計算機に入力される。電子計算機によって、検出抵抗Ｒｓの抵抗値と、この所定のデジタル信号とに基づいて、オームの法則から検出抵抗Ｒｓに流れる直流電流Ｉｒを求めることができる。このように直流電流Ｉｒを求めることによって、検出抵抗Ｒｓが接続される電子機器の電子回路に流れる負荷電流を求めることができる。これによって、過電流を検出することができ、電子機器の故障などを検出することができる。
【００４０】
測定装置２０は、第２の従来の技術の測定装置７のように複雑な回路構成を有する差動アンプを用いず、アナログデジタル変換手段２４に加えて、コンデンサ２３、第１スイッチ３２、第２スイッチ３３および入力バッファ２７といった簡単な回路構成によって実現することができる。したがって、測定装置２０の構成を１つのＩＣ（Integrated Circuit）チップに容易に、実装することができる。同一のＩＣチップに実装することによって、個々の素子間の配線、たとえばコンデンサ２３と第１スイッチ３２との間の配線などを短くすることができる。配線を短くすることができるので、配線を伝送される信号の遅延を低減することができ、測定精度を向上させることができる。また測定装置２０を１つのＩＣチップに実装することによって、製造コストを低減することができる。
【００４１】
切換手段２５は、第１接続状態および第２接続状態に加えて第３接続状態に切換えることができる。第３接続状態では制御部３１は、第１スイッチ３２にハイレベルの信号を与える、また第２スイッチ３３にローレベルの制御信号を与える。これによって第１スイッチ３２の一端部３４および他端部３５間が電気的に接続され、第２スイッチ３３の共通接点部３６が第２個別接点部３８に電気的に接続される。第３検出状態では、検出抵抗Ｒｓの一端部ａの電位が、バッファ２７を介してアナログデジタル変換手段２４の入力端子３０に与えられる。アナログデジタル変換手段２４では、入力端子３０に与えられる電位に対応する検出信号を生成するので、検出抵抗Ｒｓの一端部ａの電位に対応する所定のデジタル信号を生成することができる。このように、導電路における２地点間の電位差に関連する検出信号だけではく、導電路の１つの位置における電位に対応する検出信号を生成することができるので、装置の利用範囲を広げることができる。
【００４２】
また第２接続状態では、コンデンサ２３が検出抵抗Ｒｓから完全に切り離され、測定装置２０の入力側と出力側とが絶縁される。これによってたとえば入力側、つまり検出抵抗Ｒｓの両端部ａ、ｂ間の電位差ΔＶが変動しても、この変動が出力側、つまりアナログデジタル変換手段２４に伝達されないので、アナログデジタル変換手段２４では、安定して所定の検出信号を生成することができる。
【００４３】
本発明の他の実施の形態において、コンデンサ２３に蓄積された電荷を放出するための電荷放出手段が設けられてもよい。電荷放出手段は、たとえば一端子同士が電気的に接続される放電スイッチと放電抵抗とを含む。第２接続状態において、電荷放出手段はコンデンサ２３の一端子２８と電気的に接続される。電荷放出手段は、コンデンサ２３の一端子２８に放電抵抗の他端子を電気的に接続し、放電スイッチの他端子を接地する。たとえば制御部３１によって放電スイッチの開閉を制御し、たとえば第２接続状態においてアナログデジタル変換手段２４が所定のデジタル信号を生成した後、放電スイッチの接点を閉じすることによって、コンデンサ２３の電荷を放出することができる。
【００４４】
図３は、本発明の実施の他の形態の測定装置５０の構成を示す図である。本実施の形態の測定装置５０は、前述した図１に示す測定装置２０の切換手段２５において、第１スイッチ２３を第３スイッチ（ＳＷ３）５１に代えた構成であって、その他の構成は同様であるので、同様な構成には同様な参照符号を付して、重複する説明を省略する。本実施の形態の測定装置５０は、前述した測定装置２０と同様な効果を達成することができる。
【００４５】
本実施の形態では切換手段２５は、第１接続状態と第２接続状態とを選択的に切換える。第３スイッチ５１は、第２スイッチ３３と同様に３端子スイッチによって実現される。第３スイッチ５１は、１つの共通接点部５２と、第１および第２個別接点部５３，５４とを有する。共通接点部５２には、コンデンサ２３の一端子２８が電気的に接続される。第１個別接点部４２は、検出抵抗Ｒｓの一端部ａに電気的に接続される。第２個別接点部４３は、バッファ２７の入力端子３９に電気的に接続される。第３スイッチ５１は、制御部３１から与えられる指令に基づいて、共通接点部５２と第１個別接点部５２とを電気的に接続し、また共通接点部５２と第２個別接点部５３とを電気的に接続する。第３スイッチ５１は、たとえば半導体スイッチによって実現される。
【００４６】
第１接続状態では、第３スイッチ５１の共通接点部５２と第１個別接点部５３とが電気的に接続され、かつ第２スイッチ３３の共通接点部３６と第１個別接点部３７とが電気的に接続される。第２接続状態では、第３スイッチ５１の共通接点部５２と第２個別接点部５３とが電気的に接続され、かつ第２スイッチ３３の共通接点部３６と第２個別接点部３８とが電気的に接続される。測定装置５０において、検出抵抗Ｒｓの両端部ａ，ｂ間の電位差ΔＶに関連する検出信号を生成する動作は、前述した測定装置２０における動作と同様であるので、その説明を省略する。
【００４７】
測定装置５０では、第１接続状態においてバッファ２７の入力端子３９がコンデンサ２３の一端部２８から完全切り離される。したがって第１接続状態において、アナログデジタル変換手段２４と、検出抵抗Ｒｓとを電気的に完全に切り離して絶縁状態とすることができる。また第２接続状態においても、アナログデジタル変換手段２４と、検出抵抗Ｒｓとを電気的に完全に切り離して絶縁状態とすることができる。したがって、アナログデジタル変換手段２４によって所定のデジタル信号を生成するときに、検出抵抗Ｒｓの両端部間の電圧の変動によって、前記生成されるデジタル信号が影響を受けない。これによって、アナログデジタル変換手段２４は、コンデンサ２３の両端部２８，２９間の電圧を、予め定める基準電位に加算した電位を、精度よく所定のデジタル信号に変換することができる。
【００４８】
図４は、本発明のさらに他の実施の形態の測定装置６０の構成を示す図である。本実施の形態の測定装置６０は、前述した図１に示す測定装置２０における切換手段２５を切換手段６１に代えた構成であり、他の構成は測定装置２０と同様であるので、同様な構成には同様な参照符号を付して、重複する説明を省略する。切換手段６１は、制御部３１、第１スイッチ３２、第２スイッチ３３、第１選択接続手段６２および第２選択接続手段６３を含む。つまり切換手段６１は、前述した実施の形態における切換手段２５の構成に加えて、第１選択接続手段６２および第２選択接続手段６３を含む。制御部３１は、第１スイッチ３２、第２スイッチ３３、第１選択接続手段６２および第２選択接続手段６３を制御する。
【００４９】
第１接続選択手段６２は、制御部３１から与えられる指令に基づいて、第１スイッチ３２の一端子３４と、複数の第１検出位置２１のうちのいずれか１つの第１検出位置２１とを電気的に接続する。つまり第１接続選択手段６２は、第１スイッチ３２の一端子３４と、導電路において負荷に直列に接続される第１〜第ｎ検出抵抗Ｒｓ１〜Ｒｓｎのうちの１つの検出抵抗Ｒｓの一端部ａとを選択的に接続する。
【００５０】
本実施の形態において、第１選択接続手段６２は、第１〜第３選択入力端子６４，６５，６６を有する。第１選択接続手段６２は、制御部３１から与えられる指令に基づいて、第１〜第３選択入力端子６４，６５，６６のうちのいずれか１つと、第１スイッチ３２の一端子３４とを選択的に、かつ電気的に接続する。第１選択接続手段６２は、たとえばマルチプレクサによって実現される。第１選択入力端子６４は、第１検出抵抗Ｒｓ１の一端部ａ１に電気的に接続される。第２選択入力端子６５は、第２検出抵抗Ｒｓ２の一端部ａ２に電気的に接続される。第３選択入力端子６６は、第３検出抵抗Ｒｓ３の一端部ａ３に電気的に接続される。
【００５１】
第２接続選択手段６３は、制御部３１から与えられる指令に基づいて、第２スイッチ３３の第１個別接点部３７と、前記複数の第１検出位置２１と対をなす複数の第２検出位置２２のうちのいずれか１つの第２検出位置２２とを電気的に接続する。つまり第１接続選択手段６２は、導電路において負荷に直列に接続される第１〜第ｎ検出抵抗Ｒｓ１〜Ｒｓｎのうちの１つの検出抵抗Ｒｓの他端部ｂに接続される。
【００５２】
本実施の形態において、第２接続選択手段６３は、第４〜第６選択入力端子６７，６８，６９を有する。第２選択接続手段６３は、制御部３１から与えられる指令に基づいて、第４〜第６選択入力端子６７〜６９のうちのいずれか１つと、第２スイッチ３３の第１個別接点部３７とを選択的に、かつ電気的に接続する。第２選択接続手段６３は、たとえばマルチプレクサによって実現される。第４選択入力端子６７は、第１検出抵抗Ｒｓの他端部ｂ１に電気的に接続される。第５選択入力手段６８は、第２検出抵抗Ｒｓの他端部ｂ２に電気的に接続される。第６選択入力手段６９は、第３検出抵抗Ｒｓの他端部ｂ３に電気的に接続される。
【００５３】
制御部３１は、第１接続状態において、第１接続選択手段６２および第２接続選択手段６３に指令を与えて、第１〜第３検出抵抗Ｒｓ１，Ｒｓ２，Ｒｓ３のうちのいずれか１つをコンデンサ２３に並列に接続する。切換手段６１によって、第１接続状態から第２接続状態に切換えることによって、第１〜第３検出抵抗Ｒｓ１，Ｒｓ２，Ｒｓ３のうちのいずれか１つの両端部間の電位差ΔＶに関連する検出信号がアナログデジタル変換手段２４によって生成される。
【００５４】
複数の検出抵抗Ｒｓの両端部間の電位差ΔＶに関連する検出信号を生成する場合であっても、測定装置５０のように構成することによって、コンデンサ２３およびアナログデジタル変換手段２４をそれぞれ複数設ける必要がなくなる。したがって、装置を大形化することがなく、またコンデンサ２３およびアナログデジタル変換手段２４を共用して、効率的に検出信号を生成することができる。
【００５５】
図５は、本発明のさらに他の実施の形態の測定装置７０の構成を示す図である。本実施の形態の測定装置７０は、前述した図４に示す測定装置６０の構成に加えて、基準電位設定手段７１を含み、他の構成は測定装置６０と同様であるので、同様な構成には同様な参照符号を付して、重複する説明を省略する。
【００５６】
基準電位設定手段７１は、基準端子２６に複数の予め定める基準電位のうちのいずれかを与える。具体的には基準電位設定手段７１は、前述した制御部３１、第４スイッチ（ＳＷ４）７２および直流電圧源７３とを含む。第４スイッチ７２は、２つの接続端子７４，７５を有する。第４スイッチ７２は、２端子スイッチによって実現される。第４スイッチ７２の一端子７４は、基準端子２６に電気的に接続され、第４スイッチ７２の他端子７５は、接地される。第４スイッチ７２は、制御部３１からの与えられる指令に基づいて、一端子７４および他端子７５を選択的に接続する。つまり第４スイッチ７２は、制御部３１から与えられる指令に基づいて、一端子７４および他端子７５を電気的に接続し、また一端子７４および他端子７５の間を開放する。第４スイッチ７２は、たとえば半導体スイッチによって実現される。
【００５７】
直流電圧源７３は、予め定めるの直流電圧を発生する。直流電圧源７３の正（＋）側端子７６は、基準端子２６に電気的に接続され、直流電圧源７３の負（−）側端子７７は、接地される。つまり直流電圧源７３は、第４スイッチ７２に並列に接続される。
【００５８】
制御部３１から第４スイッチ７２に指令を与えて、第４スイッチ７２の一端子７４および他端子７５を電気的に接続すると、基準端子２６の電位は、接地電位となる。また制御部３１から第４スイッチ７２に指令を与えて、第４スイッチ７２の一端子７４および他端子７５間を開放すると、基準端子２６の電位は、接地電位に直流電圧源７３の電圧を加算した電位となる。
【００５９】
このように基準電位設定手段７１では、制御部３１が第４スイッチ７２を切換えることによって、基準端子２６に与えられる予め定める基準電位を変更することができる。本実施の形態の測定装置７０では、接地電位にオフセット電圧である直流電圧源７３の電圧を加えた状態におけるコンデンサ２３の一端部２８の電位を、アナログデジタル変換手段２４によって所定のデジタル信号に変換することができる。このように、基準端子２６の電位を変更することができるので、たとえば電子計算機などの処理装置で処理しやすい測定信号を生成することができる。このように予め定める基準電位を変更することによって、測定装置７０の利用範囲を広げることができる。
【００６０】
図６は、本発明のさらに他の実施の形態の測定装置８０の構成を示す図である。本実施の形態の測定装置８０は、前述した図５に示す測定装置７０の基準電位設定手段７１を基準電位差変換手段８１に代えた構成であって、他の構成は測定装置７０と同様であるので、同様な構成には同様な符号を付して、重複する説明を省略する。本実施の形態の計測装置８０の基準電位設定手段８１は、前述した制御部３１および第４スイッチ７２と、デジタルアナログ変換手段８２とを含む。つまり基準電位設定手段８１は、前述した図５に示す測定装置７０の基準電位設定手段７１において、直流電圧源７３をデジタルアナログ変換手段８２に代えた構成である。
【００６１】
デジタルアナログ（Digital Analog：略称ＤＡ）変換手段８２は、所定のデジタル信号を所定のアナログ信号に変換する。デジタルアナログ変換手段８２は、入力部８３および出力部８４を有する。デジタルアナログ変換手段８２は、入力部８３に与えられる所定のデジタル信号から、この所定のデジタル信号に対応する所定のアナログ信号である電位信号、言い換えると所定のデジタル信号が表す電位を生成し、この電位の極性を反転させて出力部８４に出力する。デジタルアナログ変換手段８２の入力部８４は、前述したアナログデジタル変換手段２４に接続される。またデジタルアナログ変換手段８２の出力部８４は、基準端子２６に電気的に接続される。
【００６２】
次に検出装置８０における測定動作について説明する。
図７は、検出装置８０において制御部３１から第１スイッチ３２、第２スイッチ３３および第４スイッチ７２に与えられる指令である制御信号を示すタイミングチャートである。前述したように第１スイッチ３２は、制御部３１からロー（Ｌ）レベルの制御信号が与えられると、一端子３４および他端子３５間を開放し、制御部３１からハイ（Ｈ）レベルの信号が与えられると、一端子３４および他端子３５を接続する。また第２スイッチ３３は、制御部３１からロー（Ｌ）レベルの制御信号が与えられると、共通接点部３６と第２個別接点部３８とを接続し、制御部３１からハイ（Ｈ）レベルの制御信号が与えられると、共通接点部３６と第１個別接点部３７とを接続する。
【００６３】
第４スイッチ７２は、制御部３１からロー（Ｌ）レベルの制御信号が与えられると、一端子７４および他端子７５間を開放し、制御部３１からハイ（Ｈ）レベルの制御信号が与えられると、一端子７４および他端子７５を接続する。
【００６４】
定常状態では、制御部３１は、第１スイッチ３２にローレベルの制御信号を与え、第２スイッチ３３にローレベルの制御信号を与え、第４スイッチ７２にローレベルの制御信号を与えている。これによって第１スイッチ３２の接点は開放し、第２スイッチ３３では共通接点部３６と第２個別接点部３７とが接続され、つまり検出装置２０は第２の接続状態となっている。また第４スイッチ７２の接点が閉じているので、基準端子２６の電位は、接地電位となる。
【００６５】
測定動作を開始すると、切換手段６１が第２接続状態から第１接続状態に切換える。具体的には時刻ｔ１で、制御部３１が、第１スイッチ３２にハイレベルの制御信号を与え、また第２スイッチ３３にハイレベルの信号を与える。これによって、時刻ｔ１で第１スイッチ３２の接点が閉じられ、つまり第１スイッチ３２の一端子３４および他端子３５を接続し、第２スイッチ３３の共通接点部３６と第１個別接点部３７とが接続される。このとき制御部３１は、第４スイッチ７２の接点を閉じた状態を保持する、つまり第４スイッチ３２にローレベルの制御信号を与えて、一端子７４と他端子７５とを接続しておく。また制御部３１は、第１接続選択手段６２および第２接続選択手段６３に指令を与えて、第１スイッチ３２の一端子３４および第２スイッチ３３の第１個別接点部３７を、それぞれ検出抵抗Ｒｓの一端部ａ，ｂに接続させる。
【００６６】
制御部３１は、予め定める第１の時間Ｔ１の間、第１接続状態を保持する。つまり制御部３１は予め定める第１の時間Ｔ１の間は、第１スイッチ３２にハイレベルの制御信号を与え、第２スイッチ３２にハイレベルの信号を与え、第４スイッチ７２にローレベルの制御信号を与える。
【００６７】
時刻ｔ１から予め定める第１の時間Ｔ１が経過した時刻ｔ２で、切換手段６１が第１接続状態から第２接続状態に切換える。具体的には、制御部３１が第１スイッチ３２にローレベルの制御信号を与え、また第２スイッチ３３にローレベルの制御信号を与える。これによって第１スイッチ３２の接点が開放され、つまり第１スイッチ３２の一端子３４および他端子３５が絶縁状態となり、第２スイッチの共通接点部３６と第２個別接点部３８とが接続される。また制御部３１は、時刻ｔ２から予め定める第２の時間Ｔ２が経過するまで、第４スイッチ７２にローレベルの制御信号を与える。これによって第４スイッチ７２の接点は閉じた状態となり、基準端子２６の電位は接地電位となるので、第２接続状態とすると、コンデンサ２３の一端子２８の電位は、接地電位にコンデンサ２３の両端部２８，２９間の電圧を加算した電位となる。この第２接続状態では、バッファ２７を介してアナログデジタル変換手段２４の入力端子３０に、コンデンサ２３の一端子２８の電位が与えられる。アナログデジタル変換手段２４は、入力端子３０に与えられた電位に対応する所定のデジタル信号を生成する。
【００６８】
時刻ｔ２から予め定める第２の時間Ｔ２が経過するまで、切換手段６１は第２接続状態を保持する。時刻ｔ２から予め定める第２の時間Ｔ２が経過した時刻ｔ３で、再び切換手段６１は、第２接続状態から第１接続状態に切換える。また制御手段３１は、時刻ｔ３で第４スイッチ７２にハイレベルの制御信号を与えて、第４スイッチ７２の接点を開放する。これによって、基準端子２６にデジタルアナログ変換手段８２の出力部８４の電位が与えられる。制御手段３１は、時刻ｔ３から予め定める第１の時間Ｔ１および予め定める第２の時間Ｔ２が経過するまで、第４スイッチ７２にハイレベルの制御信号を与える。本発明の他の実施の形態において、制御手段３１は、時刻ｔ４から第４スイッチ７２にハイレベルの制御信号を与えてもよい。この場合、時刻ｔ４よりもわずかに早く第４スイッチ７２にハイレベルの制御信号を与えることが望ましい。
【００６９】
制御部３１は、時刻ｔ３から予め定める第１の時間Ｔ１の間、第１接続状態を保持する。時刻ｔ３から予め定める第１の時間Ｔ１が経過した時刻ｔ４で、切換手段６１が再び第１接続状態から第２接続状態に切換える。切換手段６１は、時刻ｔ４から予め定める第２の時間Ｔ２の間、第２接続状態を保持する。デジタルアナログ変換手段８２では、時刻ｔ４までに、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間に入力端子３０に与えられた電位に対応してアナログデジタル変換手段２４によって生成された所定のデジタル信号を入力して、この所定のデジタル信号に対応する電位の極性を反転して、出力部８４に与える。これによって時刻ｔ４で、切換手段６１が第１接続状態から第２接続状態に切換えると、コンデンサ２３の一端子２８の電位は、前回測定した電位の極性を反転させた電位と、コンデンサ２３の両端部２８，２９間の電圧を加算した電位となる。つまり今回測定したコンデンサ２３の両端部２８，２９間の電圧から、前記測定したコンデンサ２３の両端部２８，２９間の電圧を減算した電位が得られる。
【００７０】
第２接続状態では、バッファ２７を介してアナログデジタル変換手段２４の入力端子３０に、コンデンサ２３の一端子２８の電位が与えられる。これによって、今回検出したコンデンサ２３の両端部２８，２９間の電圧から、前記検出したコンデンサ２３の両端部２８，２９間の電圧を減算した電位に対応する所定のデジタル信号がデジタルアナログ変換手段２４によって生成される。このように計測装置８０では、導電路における検出抵抗Ｒｓの両端部ａ，ｂ間の電位の変化を測定することができる。
【００７１】
図８は、本発明のさらに他の実施の形態における計測装置９０の構成を示す図である。計測装置９０は、前述した図１示す計測装置２０に、過電圧検出手段９１を加えて構成であり、他の構成は計測装置２０と同様であるので、同様な構成には同様な符号を付してその説明を省略する。過電圧検出手段９１は、検出抵抗Ｒｓの両端部ａ，ｂ間の電圧が予め定める電圧を超えているか否かを検出する。過電圧検出手段９１が検出抵抗Ｒｓの両端部ａ，ｂ間の電圧が予め定める電圧を超えていることを検出すると、制御部３１に過電圧検出信号を与える。制御部３１は、過電圧検出信号を受取ると、第１スイッチ３２および第２スイッチ３３を制御して、コンデンサ２３を検出抵抗Ｒｓに並列に接続させない。これによって、過電圧の場合にコンデンサ２３が検出抵抗Ｒｓに並列に接続されることが防止され、装置の故障を防止することができる。過電圧検出手段９１は、たとえばツェナーダイオードによって実現される。ツェナーダイオードでは、逆起電力がしきい値を超えると、急激に電流が流れる。この性質を利用し、ツェナーダイオードを検出抵抗Ｒｓに並列に設けることによって、過電圧を容易に検出することができる。
【００７２】
本発明のさらに他の実施の形態において、前述した各実施の形態の計測装置２０，５０，６０，７０，８０，９０の各構成を組み合わせて計測装置を構成してもよい。たとえば、過電圧検出手段９１を測定装置５０，６０，７０，８０に設けてもよい。また測定信号生成手段は、アナログデジタル変換手段２４に限らない。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施の一形態の測定装置２０を示す図である。
【図２】測定装置２０において制御部３１から第１スイッチ３２および第２スイッチ３３に与えられる指令である制御信号を示すタイミングチャートである。
【図３】本発明の実施の他の形態の測定装置５０の構成を示す図である。
【図４】本発明のさらに他の実施の形態の測定装置６０の構成を示す図である。
【図５】本発明のさらに他の実施の形態の測定装置７０の構成を示す図である。
【図６】本発明のさらに他の実施の形態の測定装置７０の構成を示す図である。
【図７】検出装置８０において制御部３１から第１スイッチ３２、第２スイッチ３３および第４スイッチ７２に与えられる指令である制御信号を示すタイミングチャートである。
【図８】本発明のさらに他の実施の形態における計測装置９０の構成を示す図である。
【図９】直流電圧を印加することによって動作する電気回路などの負荷１に流れる負荷電流Ｉｒの求め方ついて説明する図である。
【図１０】検出抵抗Ｒｓの両端部ａ，ｂ間の電位差ΔＶを測定する第１の従来の技術の測定装置２の構成を示す図である。
【図１１】検出抵抗Ｒｓの両端部ａ，ｂ間の電位差ΔＶを測定する第１の従来の技術の測定装置７の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００７４】
２０，５０，６０，７０，８０，９０  測定装置
２１  第１接続位置
２２  第２接続位置
２３  コンデンサ
２４  アナログデジタル変換手段
２５，６１  切換手段
２６  基準端子
６２  第１選択接続手段
６３  第２選択接続手段
７１，８１  基準電位設定手段
【図１】
2005091313.tif 000003
【図２】
2005091313.tif 000004
【図３】
2005091313.tif 000005
【図４】
2005091313.tif 000006
【図５】
2005091313.tif 000007
【図６】
2005091313.tif 000008
【図７】
2005091313.tif 000009
【図８】
2005091313.tif 000010
【図９】
2005091313.tif 000011
【図１０】
2005091313.tif 000012
【図１１】
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