JP2011220699A - Voltage-current measuring apparatus - Google Patents

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Takeshi Arimizu
毅 有水
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a voltage-current measuring apparatus which can accurately measure voltage even if a common-mode voltage is superimposed, thereby overcoming the problem seen in previous voltage-current measuring apparatus that voltage cannot be measured when a common-mode voltage is superimposed on an input signal since one end of an input terminal is grounded.SOLUTION: The voltage-current measuring apparatus comprises: analog switches 39 and 40 for switching the input of a differential amplifier 17; and MOSFETs 34 and 35 for detaching a current detecting resistance 38 from input terminals 31a and 31b. Since the input terminals are not directly grounded, voltage can be measured, even if a common-mode voltage is superimposed.

Description

本発明は、電圧と電流の両方を測定できる測定装置に関し、特に工業計器の出力信号を測定する用途に用いて好適な電圧電流測定装置に関するものである。   The present invention relates to a measuring apparatus capable of measuring both voltage and current, and more particularly to a voltage / current measuring apparatus suitable for use in measuring an output signal of an industrial instrument.

工業計器の出力信号は統一されており、1〜5Vの電圧信号あるいは4〜20mAの電流信号が用いられている。このため、工業計器の出力信号をチェックするためには、電圧と電流の両方を測定できる測定装置が必要になる。   The output signals of industrial instruments are standardized, and a voltage signal of 1 to 5 V or a current signal of 4 to 20 mA is used. For this reason, in order to check the output signal of an industrial instrument, a measuring device capable of measuring both voltage and current is required.

図4および図5に、このような電圧と電流の両方を測定できる電圧電流測定装置の構成を示す。図4は電圧を測定する場合、図5は電流を測定する場合の構成である。   4 and 5 show the configuration of a voltage / current measuring apparatus that can measure both the voltage and the current. FIG. 4 shows a configuration for measuring a voltage, and FIG. 5 shows a configuration for measuring a current.

図4において、10は電圧電流測定装置であり、入力端子11および12、MOSFET13、このMOSFET13のオンオフを制御する制御部14、抵抗15、アナログスイッチ16、差動増幅器17、AD変換器18で構成される。20は電圧信号を出力する工業計器であり、入力端子11、12に接続される。   In FIG. 4, reference numeral 10 denotes a voltage / current measuring device, which includes input terminals 11 and 12, a MOSFET 13, a control unit 14 that controls on / off of the MOSFET 13, a resistor 15, an analog switch 16, a differential amplifier 17, and an AD converter 18. Is done. An industrial instrument 20 that outputs a voltage signal is connected to the input terminals 11 and 12.

入力端子11にはMOSFET13の一端、およびアナログスイッチ16のa接点が接続される。入力端子12は接地される。   One end of MOSFET 13 and a contact of analog switch 16 are connected to input terminal 11. The input terminal 12 is grounded.

アナログスイッチ16のb接点にはMOSFET13の他端、および抵抗15の一端が接続される。この抵抗15の他端は接地される。   The other end of the MOSFET 13 and one end of the resistor 15 are connected to the b contact of the analog switch 16. The other end of the resistor 15 is grounded.

アナログスイッチ16のc接点は差動増幅器17の一方の入力端子に接続される。この差動増幅器17の他方の入力端子は接地される。差動増幅器17の出力信号はAD変換器18に入力され、デジタル値に変換される。このデジタル値は図示しない表示器に表示される。   The c contact of the analog switch 16 is connected to one input terminal of the differential amplifier 17. The other input terminal of the differential amplifier 17 is grounded. The output signal of the differential amplifier 17 is input to the AD converter 18 and converted into a digital value. This digital value is displayed on a display (not shown).

電圧を測定するときはアナログスイッチ16を操作してa接点をc接点に接続し、MOSFET13をオフにする。図4ではNチャンネルMOSFETを用いているので、制御部14は低レベル信号を出力して、MOSFET13をオフにする。   When measuring the voltage, the analog switch 16 is operated to connect the contact a to the contact c, and the MOSFET 13 is turned off. In FIG. 4, since the N-channel MOSFET is used, the control unit 14 outputs a low level signal to turn off the MOSFET 13.

アナログスイッチ16のb接点は開放されており、かつMOSFET13はオフなので、抵抗15は工業計器20とは切り離される。工業計器20の出力電圧はアナログスイッチ16のa、c接点を経由して差動増幅器17に入力されて増幅され、AD変換器18でデジタル値に変換される。   Since the b contact of the analog switch 16 is open and the MOSFET 13 is off, the resistor 15 is disconnected from the industrial instrument 20. The output voltage of the industrial instrument 20 is input to the differential amplifier 17 via the a and c contacts of the analog switch 16 and amplified, and converted into a digital value by the AD converter 18.

図5は電流を測定するときの構成図である。なお、図3と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。   FIG. 5 is a configuration diagram when the current is measured. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same element as FIG. 3, and description is abbreviate | omitted.

図5において、21は電流信号を出力する工業計器であり、入力端子11と12に接続される。また、アナログスイッチ16のb接点とc接点を接続し、a接点は開放にする。さらに、MOSFET13をオンにする。図4では、制御部14は高レベル信号を出力し、MOSFET13をオンにする。   In FIG. 5, 21 is an industrial instrument that outputs a current signal, and is connected to the input terminals 11 and 12. Further, the b and c contacts of the analog switch 16 are connected and the a contact is opened. Further, the MOSFET 13 is turned on. In FIG. 4, the control unit 14 outputs a high level signal and turns on the MOSFET 13.

工業計器21の出力電流はMOSFET13を経由して抵抗15に流れ、電圧信号に変換される。抵抗15の抵抗値をR15、工業計器21の出力電流をIINとすると、抵抗15の両端電圧はIIN×R15になる。   The output current of the industrial instrument 21 flows to the resistor 15 via the MOSFET 13 and is converted into a voltage signal. When the resistance value of the resistor 15 is R15 and the output current of the industrial instrument 21 is IIN, the voltage across the resistor 15 is IIN × R15.

抵抗15の両端電圧はアナログスイッチ16を経由して差動増幅器17に入力されて増幅され、AD変換器18でデジタル値に変換される。   The voltage across the resistor 15 is input to the differential amplifier 17 via the analog switch 16 and amplified, and converted into a digital value by the AD converter 18.

このように、電圧電流測定装置10で電圧と電流の両方を測定することができるので、1台の装置で工業計器の出力信号を評価することができる。   Thus, since both the voltage and the current can be measured by the voltage / current measuring device 10, the output signal of the industrial instrument can be evaluated by one device.

特開2009−282050号公報JP 2009-282050 A

しなしながら、このような電圧電流測定装置には次のような課題があった。
図4の電圧電流測定装置は入力端子12が接地されている。このため、工業計器20の出力信号にコモンモード電圧が重畳していると測定することができず、工業計器20を評価することができないという課題があった。
However, such a voltage / current measuring apparatus has the following problems.
In the voltage / current measuring apparatus of FIG. 4, the input terminal 12 is grounded. For this reason, when the common mode voltage is superimposed on the output signal of the industrial instrument 20, measurement cannot be performed, and the industrial instrument 20 cannot be evaluated.

本発明の目的は、入力端子に入力される電圧信号にコモンモード電圧が重畳していても、入力された電圧を正確に測定することができる電圧電流測定装置を実現することにある。   An object of the present invention is to realize a voltage / current measuring apparatus capable of accurately measuring an input voltage even when a common mode voltage is superimposed on a voltage signal input to an input terminal.

このような課題を達成するために、本発明のうち請求項1記載の発明は、
電圧信号および電流信号を測定することができる電圧電流測定装置において、
電圧信号あるいは電流信号が印加される第1、第2の入力端子と、
前記第1の入力端子にその一端が接続される第1のスイッチと、
前記第2の入力端子にその一端が接続される第2のスイッチと、
前記第1のスイッチおよび第2のスイッチの他端にその両端が接続される電流検出抵抗と、
前記第1の入力端子に印加される信号、および前記電流検出抵抗の一端の信号が入力され、これらの信号を選択して出力する第1の選択スイッチと、
前記第2の入力端子に印加される信号、および前記電流検出抵抗の他端の信号が入力され、これらの信号を選択して出力する第2の選択スイッチと、
前記第1、第2の選択スイッチによって選択された信号が入力され、これら入力された信号の差電圧に関連する電圧を出力する差動増幅器と、
を備えたものである。測定する電圧信号にコモンモード電圧が重畳していても、電圧を測定することができる。
In order to achieve such a problem, the invention according to claim 1 of the present invention is:
In a voltage / current measuring apparatus capable of measuring a voltage signal and a current signal,
First and second input terminals to which a voltage signal or a current signal is applied;
A first switch having one end connected to the first input terminal;
A second switch having one end connected to the second input terminal;
A current detection resistor having both ends connected to the other ends of the first switch and the second switch;
A first selection switch that receives a signal applied to the first input terminal and a signal at one end of the current detection resistor, and selects and outputs these signals;
A second selection switch for inputting a signal applied to the second input terminal and a signal at the other end of the current detection resistor, and selecting and outputting these signals;
A differential amplifier that receives a signal selected by the first and second selection switches and outputs a voltage related to a differential voltage between the input signals;
It is equipped with. Even if a common mode voltage is superimposed on the voltage signal to be measured, the voltage can be measured.

請求項2記載の発明は、請求項1に記載の発明において、
前記差動増幅器の出力信号が入力され、この入力された信号をデジタル値に変換するAD変換器を備えたものである。測定値の処理が簡単になる。
The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1,
An output signal of the differential amplifier is input, and an AD converter that converts the input signal into a digital value is provided. Processing of measured values is simplified.

請求項3記載の発明は、請求項1若しくは請求項2に記載の発明において、
前記第1の入力端子と前記第1のスイッチの一端との間に配置された第1のダイオード、および前記第2の入力端子と前記第2のスイッチの一端との間に配置された第2のダイオードを備えたものである。第1、第2のスイッチに寄生ダイオードがあっても、正確に測定することができる。
The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2,
A first diode disposed between the first input terminal and one end of the first switch; and a second diode disposed between the second input terminal and one end of the second switch. The diode is provided. Even if there are parasitic diodes in the first and second switches, accurate measurement can be performed.

本発明によれば以下のような効果がある。
請求項1、2、および3の発明によれば、電流を測定する抵抗を第1、第2のスイッチを介して入力端子に接続し、第1、第2の選択スイッチを用いて入力端子に印加される電圧と電流検出抵抗両端の電圧を選択して差動増幅器に入力するようにした。
The present invention has the following effects.
According to the first, second, and third aspects of the present invention, the resistor for measuring current is connected to the input terminal via the first and second switches, and the input terminal is connected using the first and second selection switches. The applied voltage and the voltage across the current detection resistor are selected and input to the differential amplifier.

第1、第2のスイッチを介して電流検出抵抗を入力端子に接続、切り離すようにしたので、入力端子が直接接地されることはなく、入力端子が接地に対して絶縁されているように動作する。このため、測定する電圧信号にコモンモード電圧が重畳していても、正確に電圧を測定することができるという効果がある。   Since the current detection resistor is connected to and disconnected from the input terminal via the first and second switches, the input terminal is not directly grounded and operates as if the input terminal is insulated from the ground. To do. For this reason, even if the common mode voltage is superimposed on the voltage signal to be measured, there is an effect that the voltage can be measured accurately.

また、入力端子と第1、第2のスイッチとの間に第1、第2のダイオードを配置することにより、第1、第2のスイッチとしてMOSFETのような寄生ダイオードを有する素子を用いても、スイッチのオフ時に電流が流れることがないという効果がある。   Further, by disposing the first and second diodes between the input terminal and the first and second switches, an element having a parasitic diode such as a MOSFET may be used as the first and second switches. There is an effect that no current flows when the switch is turned off.

さらに、差動増幅器の出力をAD変換器でデジタル値に変換することにより、その後の信号処理を簡単にすることができるという効果もある。   Further, by converting the output of the differential amplifier into a digital value by the AD converter, there is an effect that the subsequent signal processing can be simplified.

本発明の一実施例を示した構成図である。It is the block diagram which showed one Example of this invention. 本発明の一実施例を示した構成図である。It is the block diagram which showed one Example of this invention. 本発明の他の実施例を示した構成図である。It is the block diagram which showed the other Example of this invention. 従来の電圧電流測定装置の構成図である。It is a block diagram of the conventional voltage current measuring apparatus. 従来の電圧電流測定装置の構成図である。It is a block diagram of the conventional voltage current measuring apparatus.

以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。図1および図2は本発明に係る電圧電流測定装置の一実施例を示した構成図である。なお、図3と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。図1は電圧を測定する場合の構成、図2は電流を測定する場合の構成である。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 and 2 are configuration diagrams showing an embodiment of a voltage / current measuring apparatus according to the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same element as FIG. 3, and description is abbreviate | omitted. FIG. 1 shows a configuration for measuring voltage, and FIG. 2 shows a configuration for measuring current.

図1において、30は電圧電流測定装置であり、入力端子31aおよび31b、ダイオード32および33、MOSFET34および35、制御部36、抵抗37および38、アナログスイッチ39および40、差動信号を入力しまた出力する差動増幅器17、AD変換器18で構成される。アナログスイッチ39、40はa〜cの3つの接点を有し、c接点をa、bいずれかの接点に選択して接続する。   In FIG. 1, reference numeral 30 denotes a voltage / current measuring device, which inputs input terminals 31a and 31b, diodes 32 and 33, MOSFETs 34 and 35, control unit 36, resistors 37 and 38, analog switches 39 and 40, and differential signals. It comprises a differential amplifier 17 and an AD converter 18 for outputting. The analog switches 39 and 40 have three contacts a to c, and the c contact is selected and connected to either a or b.

入力端子31a、31bはそれぞれ第1、第2の入力端子に相当し、MOSFET34、35はそれぞれ第1、第2のスイッチに相当する。また、アナログスイッチ39、40はそれぞれ第1、第2の選択スイッチに相当し、ダイオード32、33はそれぞれ第1、第2のダイオードに相当する。さらに、抵抗38は電流検出抵抗に相当する。   The input terminals 31a and 31b correspond to first and second input terminals, respectively, and the MOSFETs 34 and 35 correspond to first and second switches, respectively. The analog switches 39 and 40 correspond to first and second selection switches, respectively, and the diodes 32 and 33 correspond to first and second diodes, respectively. Further, the resistor 38 corresponds to a current detection resistor.

41は電圧信号を出力する工業計器であり、42はコモンモード電圧を表す。工業計器41は入力端子31aおよび31bに接続される。コモンモード電圧42は入力端子31bと接地との間に発生する。   Reference numeral 41 denotes an industrial instrument that outputs a voltage signal, and reference numeral 42 denotes a common mode voltage. The industrial instrument 41 is connected to the input terminals 31a and 31b. The common mode voltage 42 is generated between the input terminal 31b and the ground.

入力端子31aはアナログスイッチ39のa接点、およびダイオード32のアノードに接続される。入力端子31bはアナログスイッチ40のa接点およびダイオード33のカソードに接続される。   The input terminal 31 a is connected to the a contact of the analog switch 39 and the anode of the diode 32. The input terminal 31 b is connected to the contact “a” of the analog switch 40 and the cathode of the diode 33.

MOSFET34の一端はダイオード32のカソードに接続され、他端はアナログスイッチ39のb接点に接続される。MOSFET35の一端はダイオード33のアノードに接続され、他端はアナログスイッチ40のb接点に接続される。   One end of the MOSFET 34 is connected to the cathode of the diode 32, and the other end is connected to the b contact of the analog switch 39. One end of the MOSFET 35 is connected to the anode of the diode 33, and the other end is connected to the b contact of the analog switch 40.

入力端子31bと接地との間には、抵抗37が接続される。抵抗37の抵抗値は高抵抗が用いられる。また、MOSFET34、35のアナログスイッチ38、39に接続されている側の間には、抵抗38が接続される。抵抗38のMOSFET35が接続されている側は接地される。   A resistor 37 is connected between the input terminal 31b and the ground. The resistance value of the resistor 37 is a high resistance. A resistor 38 is connected between the sides of the MOSFETs 34 and 35 connected to the analog switches 38 and 39. The side of the resistor 38 to which the MOSFET 35 is connected is grounded.

制御部36の出力信号はMOSFET34、35のゲートに出力される。制御部36はこの出力信号によりMOSFET34、35のオン、オフを制御する。   The output signal of the control unit 36 is output to the gates of the MOSFETs 34 and 35. The control unit 36 controls ON / OFF of the MOSFETs 34 and 35 based on this output signal.

アナログスイッチ39、40のc接点は差動増幅器17の2つの入力端子に接続される。この差動増幅器17の差動出力信号はAD変換器18に入力され、デジタル値に変換される。なお、測定値を表示する表示器、あるいは電圧測定と電流測定を切り替えるスイッチなどがあるが、記載を省略している。   The c contacts of the analog switches 39 and 40 are connected to the two input terminals of the differential amplifier 17. The differential output signal of the differential amplifier 17 is input to the AD converter 18 and converted into a digital value. In addition, although there are a display for displaying a measured value or a switch for switching between voltage measurement and current measurement, the description is omitted.

電圧測定では、アナログスイッチ39、40は、いずれもc接点をa接点に接続するようにされる。また、MOSFET34、35はいずれもオフにされる。図1ではMOSFET34としてNチャンネル素子を用いているので、制御部36はMOSFETのゲートに低レベル信号を印加してオフにする。また、MOSFET35としてPチャンネル素子を用いているので、制御部36はMOSFET35のゲートを高レベルにしてオフにする。   In the voltage measurement, the analog switches 39 and 40 are both configured to connect the c contact to the a contact. Further, both MOSFETs 34 and 35 are turned off. In FIG. 1, since an N-channel element is used as the MOSFET 34, the control unit 36 applies a low level signal to the gate of the MOSFET to turn it off. Further, since a P-channel element is used as the MOSFET 35, the control unit 36 turns off the MOSFET 35 by setting the gate of the MOSFET 35 to a high level.

次に、電圧測定の際の動作を説明する。MOSFET34、35はいずれもオフであり、かつアナログスイッチ39、40のb接点は開放になっているので、抵抗38は工業計器41から切り離される。このため、抵抗38には電流が流れない。工業計器41の出力電圧はアナログスイッチ39、40を経由して差動増幅器17に入力される。   Next, the operation during voltage measurement will be described. Since the MOSFETs 34 and 35 are both off and the b contacts of the analog switches 39 and 40 are open, the resistor 38 is disconnected from the industrial instrument 41. For this reason, no current flows through the resistor 38. The output voltage of the industrial instrument 41 is input to the differential amplifier 17 via the analog switches 39 and 40.

なお、抵抗37は入力端子31bと接地間に接続されているので、コモンモード電圧42に起因する電流が流れる。しかし抵抗37は高抵抗なので、この電流は無視することができる。   Since the resistor 37 is connected between the input terminal 31b and the ground, a current caused by the common mode voltage 42 flows. However, since the resistance 37 is a high resistance, this current can be ignored.

図4従来例では工業計器が接続される入力端子の1つは接地されていたために、工業計器の出力電圧にコモンモード電圧が重畳すると、測定することができなかった。この実施例では入力端子は直接接地されず、抵抗37を介して接地されるのみであるので、コモンモード電圧が重畳していても、工業計器41の出力電圧を測定することができる。   In the conventional example of FIG. 4, one of the input terminals to which the industrial instrument is connected is grounded, and therefore, when the common mode voltage is superimposed on the output voltage of the industrial instrument, it cannot be measured. In this embodiment, since the input terminal is not directly grounded but only grounded via the resistor 37, the output voltage of the industrial instrument 41 can be measured even if the common mode voltage is superimposed.

また、工業計器41の出力電圧は差動増幅器17に入力されるので、出力電圧に重畳しているコモンモード電圧42は差動増幅器17で除去される。このため、AD変換器18には工業計器41の出力電圧のみが印加され、正確に出力信号の電圧を測定することができる。   Further, since the output voltage of the industrial instrument 41 is input to the differential amplifier 17, the common mode voltage 42 superimposed on the output voltage is removed by the differential amplifier 17. For this reason, only the output voltage of the industrial instrument 41 is applied to the AD converter 18, and the voltage of the output signal can be measured accurately.

図2に電流測定の構成を表したものである。この図2に基づいて、電流測定について説明する。なお、図1と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。   FIG. 2 shows a configuration for current measurement. The current measurement will be described based on FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same element as FIG. 1, and description is abbreviate | omitted.

図2において、30は電圧電流測定装置であり、図1の電圧電流測定装置30と同じ構成を有している。43は電流信号を出力する工業計器であり、入力端子31a、31bに接続される。   In FIG. 2, reference numeral 30 denotes a voltage / current measuring device, which has the same configuration as the voltage / current measuring device 30 of FIG. Reference numeral 43 denotes an industrial instrument that outputs a current signal, and is connected to the input terminals 31a and 31b.

アナログスイッチ39、40はいずれもc接点とb接点が接続され、a接点は開放にされる。また、制御部36はMOSFET34、35がオンになるように制御する。具体的には、MOSFET34はNチャンネル素子なのでそのゲート電圧を高レベルにし、MOSFET35はPチャンネル素子なのでそのゲート電圧を低レベルにする。   In the analog switches 39 and 40, both the c contact and the b contact are connected, and the a contact is opened. The control unit 36 controls the MOSFETs 34 and 35 to be turned on. Specifically, since the MOSFET 34 is an N-channel device, its gate voltage is set to a high level, and since the MOSFET 35 is a P-channel device, its gate voltage is set to a low level.

工業計器43の出力電流はダイオード32、MOSFET34を経由して抵抗38を流れ、MOSFET35、ダイオード33を経由して工業計器43に戻る。   The output current of the industrial instrument 43 flows through the resistor 38 via the diode 32 and the MOSFET 34, and returns to the industrial instrument 43 via the MOSFET 35 and the diode 33.

このため、抵抗38両端には、工業計器43の出力電流に比例する電圧が発生する。抵抗38の抵抗値をR38、工業計器43の出力電流をIINとすると、抵抗38両端に発生する電圧は、IIN×R38になる。   For this reason, a voltage proportional to the output current of the industrial instrument 43 is generated at both ends of the resistor 38. When the resistance value of the resistor 38 is R38 and the output current of the industrial instrument 43 is IIN, the voltage generated across the resistor 38 is IIN × R38.

抵抗38両端の電圧は、アナログスイッチ39、40を経由して差動増幅器17に入力される。差動増幅器17の出力電圧はAD変換器18でデジタル値に変換される。このデジタル値は工業計器43の出力電流に比例するので、工業計器43の出力電流の値を測定することができる。工業計器43の出力電流の一部は抵抗37を経由して接地に流れるが、抵抗37の抵抗値は大きいので、この電流は無視できる。   The voltage across the resistor 38 is input to the differential amplifier 17 via the analog switches 39 and 40. The output voltage of the differential amplifier 17 is converted into a digital value by the AD converter 18. Since this digital value is proportional to the output current of the industrial instrument 43, the value of the output current of the industrial instrument 43 can be measured. A part of the output current of the industrial instrument 43 flows to the ground via the resistor 37, but since the resistance value of the resistor 37 is large, this current can be ignored.

図3に、本発明の他の実施例を示す。なお、図1と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。   FIG. 3 shows another embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same element as FIG. 1, and description is abbreviate | omitted.

図3において、50は電圧電流測定装置であり、入力端子31aおよび31b、ダイオード32および33、MOSFET34および35、制御部36、抵抗37および38、アナログスイッチ39および40、差動増幅器17、AD変換器18で構成される。なお、入力端子に接続される工業計器は記載を省略している。   In FIG. 3, reference numeral 50 denotes a voltage / current measuring device, which includes input terminals 31a and 31b, diodes 32 and 33, MOSFETs 34 and 35, control unit 36, resistors 37 and 38, analog switches 39 and 40, differential amplifier 17, AD conversion. The device 18 is configured. In addition, the description of the industrial instrument connected to the input terminal is omitted.

この実施例では、ダイオード32と33の極性を図1とは逆にし、MOSFET34と35を交換している。また、抵抗38のアナログスイッチ39に接続されている側を接地している。すなわち、ダイオード32のカソードを入力端子31aに接続し、アノードをMOSFET35の一端に接続する。また、ダイオード33のアノードを入力端子31bに接続し、カソードをMOSFET34の一端に接続する。   In this embodiment, the polarities of the diodes 32 and 33 are reversed from those in FIG. 1, and the MOSFETs 34 and 35 are exchanged. The side of the resistor 38 connected to the analog switch 39 is grounded. That is, the cathode of the diode 32 is connected to the input terminal 31 a and the anode is connected to one end of the MOSFET 35. The anode of the diode 33 is connected to the input terminal 31 b and the cathode is connected to one end of the MOSFET 34.

電圧測定のときは、アナログスイッチ39と40のc接点をa接点に接続し、MOSFET34、35をオフにする。入力端子31a、31bに印加された電圧は、アナログスイッチ39、40を経由して差動増幅器17に入力される。動作は図1と同じである。   For voltage measurement, the c contacts of the analog switches 39 and 40 are connected to the a contact, and the MOSFETs 34 and 35 are turned off. The voltage applied to the input terminals 31a and 31b is input to the differential amplifier 17 via the analog switches 39 and 40. The operation is the same as in FIG.

電流測定のときはアナログスイッチ39、40のc接点をb接点に接続し、MOSFET34、35をオンにする。入力端子31bから流入した電流はダイオード33、MOSFET34、抵抗38、MOSFET35、ダイオード32の経路を流れ、抵抗38の両端には入力電流の値に比例する電圧が発生する。この電圧はアナログスイッチ39、40を経由して差動増幅器17に入力される。電流の向きを除くと、動作は図2と同じである。   At the time of current measurement, the c contacts of the analog switches 39 and 40 are connected to the b contacts, and the MOSFETs 34 and 35 are turned on. The current flowing from the input terminal 31 b flows through the path of the diode 33, MOSFET 34, resistor 38, MOSFET 35, and diode 32, and a voltage proportional to the value of the input current is generated at both ends of the resistor 38. This voltage is input to the differential amplifier 17 via the analog switches 39 and 40. Except for the direction of current, the operation is the same as in FIG.

なお、これらの実施例では抵抗38を入力端子31a、31bから切り離すスイッチとしてMOSFET34、35を用いたが、必ずしもMOSFETでなくてもよい。トランジスタ等のスイッチ素子や機械的なスイッチを用いることもできる。   In these embodiments, the MOSFETs 34 and 35 are used as switches for disconnecting the resistor 38 from the input terminals 31a and 31b. A switch element such as a transistor or a mechanical switch can also be used.

また、アナログスイッチ39、40を用いたが、これも他のスイッチ素子、あるいは機械的なスイッチに置き換えることができる。   Further, although the analog switches 39 and 40 are used, they can be replaced with other switch elements or mechanical switches.

また、差動増幅器17として差動出力信号を出力する増幅器を用いたが、シングルエンド出力の増幅器でもよい。この場合、AD変換器18もシングルエンド入力のものを用いる。   Further, although an amplifier that outputs a differential output signal is used as the differential amplifier 17, a single-ended output amplifier may be used. In this case, the AD converter 18 also has a single end input.

また、差動増幅器17は入力された2つの信号の差電圧に関連する出力信号を出力するものであればよく、必ずしも信号を増幅するものでなくてもよい。利得1の差動バッファ、あるいは1未満の利得のものを用いてもよい。差動増幅器17の利得は、入力信号の大きさ、およびAD変換器18の特性によって決定する。   Further, the differential amplifier 17 may be any one that outputs an output signal related to the difference voltage between two input signals, and does not necessarily amplify the signal. A differential buffer with a gain of 1 or a gain of less than 1 may be used. The gain of the differential amplifier 17 is determined by the magnitude of the input signal and the characteristics of the AD converter 18.

また、ダイオード32、33は、MOSFET34、35がオフのときに、MOSFET34、35の寄生ダイオードにコモンモード電圧に起因する電流が流れないようにするためのものである。MOSFET34、35の代わりに寄生ダイオードが発生しないスイッチを用いると、ダイオード32、33を省略することができる。この場合、入力端子31a、31bとMOSFET34、35を直結する。   The diodes 32 and 33 are for preventing current due to the common mode voltage from flowing through the parasitic diodes of the MOSFETs 34 and 35 when the MOSFETs 34 and 35 are off. If switches that do not generate parasitic diodes are used instead of the MOSFETs 34 and 35, the diodes 32 and 33 can be omitted. In this case, the input terminals 31a and 31b and the MOSFETs 34 and 35 are directly connected.

また、これらの実施例ではAD変換器18を用いてデジタル値に変換するようにしたが、デジタル値に変換しないで処理することもできる。   In these embodiments, the AD converter 18 is used to convert to a digital value. However, processing can be performed without converting to a digital value.

さらに、これらの実施例では工業計器の出力信号を測定するようにしたが、他の信号の電圧あるいは電流を測定する装置として用いることもできる。   Furthermore, in these embodiments, the output signal of the industrial instrument is measured, but it can also be used as a device for measuring the voltage or current of other signals.

17 差動増幅器
18 AD変換器
30、50 電圧電流測定装置
31a、31b 入力端子
32、33 ダイオード
34、35 MOSFET
36 制御部
37、38 抵抗
39、40 アナログスイッチ
41、43 工業計器
42 コモンモード電圧
17 Differential Amplifier 18 AD Converter 30, 50 Voltage Current Measurement Device 31a, 31b Input Terminal 32, 33 Diode 34, 35 MOSFET
36 Control unit 37, 38 Resistance 39, 40 Analog switch 41, 43 Industrial instrument 42 Common mode voltage

Claims (3)

電圧信号および電流信号を測定することができる電圧電流測定装置において、
電圧信号あるいは電流信号が印加される第1、第2の入力端子と、
前記第1の入力端子にその一端が接続される第1のスイッチと、
前記第2の入力端子にその一端が接続される第2のスイッチと、
前記第1のスイッチおよび第2のスイッチの他端にその両端が接続される電流検出抵抗と、
前記第1の入力端子に印加される信号、および前記電流検出抵抗の一端の信号が入力され、これらの信号を選択して出力する第1の選択スイッチと、
前記第2の入力端子に印加される信号、および前記電流検出抵抗の他端の信号が入力され、これらの信号を選択して出力する第2の選択スイッチと、
前記第1、第2の選択スイッチによって選択された信号が入力され、これら入力された信号の差電圧に関連する電圧を出力する差動増幅器と、
を備えたことを特徴とする電圧電流測定装置。
In a voltage / current measuring apparatus capable of measuring a voltage signal and a current signal,
First and second input terminals to which a voltage signal or a current signal is applied;
A first switch having one end connected to the first input terminal;
A second switch having one end connected to the second input terminal;
A current detection resistor having both ends connected to the other ends of the first switch and the second switch;
A first selection switch that receives a signal applied to the first input terminal and a signal at one end of the current detection resistor, and selects and outputs these signals;
A second selection switch for inputting a signal applied to the second input terminal and a signal at the other end of the current detection resistor, and selecting and outputting these signals;
A differential amplifier that receives a signal selected by the first and second selection switches and outputs a voltage related to a differential voltage between the input signals;
A voltage / current measuring device comprising:
前記差動増幅器の出力信号が入力され、この入力された信号をデジタル値に変換するAD変換器を備えたことを特徴とする請求項1記載の電圧電流測定装置。   2. The voltage / current measuring apparatus according to claim 1, further comprising an AD converter that receives an output signal of the differential amplifier and converts the input signal into a digital value. 前記第1の入力端子と前記第1のスイッチの一端との間に配置された第1のダイオード、および前記第2の入力端子と前記第2のスイッチの一端との間に配置された第2のダイオードを備えたことを特徴とする請求項1若しくは請求項2記載の電圧電流測定装置。   A first diode disposed between the first input terminal and one end of the first switch; and a second diode disposed between the second input terminal and one end of the second switch. 3. The voltage / current measuring apparatus according to claim 1, further comprising a diode.
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