特許 6238627 定電流発生回路および定電流発生回路の保護方法、並びに、抵抗測定装置、および、抵抗測定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6238627

(24)【登録日】2017年11月10日

(45)【発行日】2017年11月29日

(54)【発明の名称】定電流発生回路および定電流発生回路の保護方法、並びに、抵抗測定装置、および、抵抗測定方法

(51)【国際特許分類】

   H03F 1/52 20060101AFI20171120BHJP

   G01R 27/02 20060101ALI20171120BHJP

   H03F 3/345 20060101ALI20171120BHJP

   G05F 1/56 20060101ALI20171120BHJP

【ＦＩ】

   H03F1/52 A

   G01R27/02 R

   H03F3/345 B

   G05F1/56 310T

   G05F1/56 320A

【請求項の数】5

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-162538(P2013-162538)

(22)【出願日】2013年8月5日

(65)【公開番号】特開2015-33054(P2015-33054A)

(43)【公開日】2015年2月16日

【審査請求日】2016年7月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】000227180

【氏名又は名称】日置電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000121

【氏名又は名称】アイアット国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】長井 秀行

【審査官】 石田 昌敏

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０６−３１３７７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２５２７６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−１２８８７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５８−０９３０１４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭５８−１９６７０４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０３Ｆ １／００− ３／７２

Ｇ０５Ｆ １／５６

Ｇ０１Ｒ ２７／００−２７／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも１つの演算増幅器を含む電流出力手段、基準電圧源、基準抵抗、および一対の出力端子を備え、前記演算増幅器の非反転入力端子には、前記基準電圧源の一端が接続され、前記演算増幅器の反転入力端子には、前記基準抵抗の一端が接続され、前記基準電圧源および前記基準抵抗の他端が接続され、前記電流出力手段の出力が、前記一対の出力端子の一方に接続され、前記一対の出力端子の他方が前記演算増幅器の前記反転入力端子に、前記基準抵抗を介することなく接続されており、前記一対の出力端子と被測定抵抗体が電気的に接続されることにより、前記基準抵抗の電圧降下が前記基準電圧源の電圧値と等しくなるように、前記電流出力手段から一定の直流定電流が出力される定電流発生回路において、
前記電流出力手段の出力電流を増幅する第１のトランジスタと、
前記第１のトランジスタと前記出力端子の一方との間に備えられるヒューズと、
前記第１のトランジスタを介することなく、前記ヒューズを介して、前記出力端子の一方と他方を接続する第１の経路と、
前記第１の経路に設けられる保護手段と、
前記第１のトランジスタの出力と入力とを電気的に接続する第２の経路と、
前記第２の経路中に設けられ、その駆動電圧が前記定電流発生回路における最低駆動電圧または最高駆動電圧である第２のトランジスタと、
前記第２のトランジスタに逆バイアスで接続されて寄生ダイオードによる電流を遮断するダイオードと
を備え、
前記第２のトランジスタが駆動していないときは、前記第２の経路が切断されて前記第１のトランジスタが駆動し、
前記最低駆動電圧以下または最高駆動電圧以上の電圧が発生して前記第２のトランジスタが駆動されると、前記第２の経路が接続されて前記第１のトランジスタの導通が切断される
ことを特徴とする定電流発生回路。

【請求項2】

請求項１に記載の定電流発生回路であって、
前記基準電圧源が、正および負の基準電圧を発生し、前記電流出力手段が正方向の電流および負方向の電流を出力する場合、
前記第１のトランジスタは、正方向の電流を増幅するトランジスタと負方向の電流を増幅するトランジスタとからなり、
前記第２のトランジスタは、その駆動電圧が前記定電流発生回路における最低駆動電圧である第３のトランジスタと、駆動電圧が前記定電流発生回路における最大駆動電圧である第４のトランジスタとからなり、
前記最低駆動電圧以下の過電圧が発生すると、前記第３のトランジスタが駆動されて前記第１のトランジスタの正方向の電流を増幅するトランジスタの導通が切断され、
前記最大駆動電圧以上の過電圧が発生すると、前記第４のトランジスタが駆動されて前記第１のトランジスタの負方向の電流を増幅するトランジスタの導通が切断される
ことを特徴とする定電流発生回路。

【請求項3】

少なくとも１つの演算増幅器を含む電流出力手段、基準電圧源、基準抵抗、および一対 の出力端子を備え、前記演算増幅器の非反転入力端子には、前記基準電圧源の一端が接続され、前記演算増幅器の反転入力端子には、前記基準抵抗の一端が接続され、前記基準電圧源および前記基準抵抗の他端が接続され、前記電流出力手段の出力が、前記一対の出力端子の一方に接続され、前記一対の出力端子の他方が前記演算増幅器の前記反転入力端子に、前記基準抵抗を介することなく接続されており、前記一対の出力端子と被測定抵抗体が電気的に接続されることにより、前記基準抵抗の電圧降下が前記基準電圧源の電圧値と等しくなるように、前記電流出力手段から一定の直流定電流が出力される定電流発生回路の保護方法において、
前記電流出力手段の出力電流を増幅する第１のトランジスタと、
前記第１のトランジスタと前記出力端子の一方との間に備えられるヒューズと、
前記第１のトランジスタを介することなく、前記ヒューズを介して、前記出力端子の一方と他方を接続する第１の経路と、
前記第１の経路に設けられる保護手段と、
前記第１のトランジスタの出力と入力とを電気的に接続する第２の経路と、
前記第２の経路中に設けられ、その駆動電圧が前記定電流発生回路における最低駆動電圧または最高駆動電圧である第２のトランジスタと、
前記第２のトランジスタに逆バイアスで接続されて寄生ダイオードによる電流を遮断するダイオードと
が設けられ、
前記第２のトランジスタが駆動していないときは、前記第２の経路が切断されて前記第１のトランジスタを駆動し、
前記最低駆動電圧以下または最高駆動電圧以上の電圧が発生して前記第２のトランジスタが駆動されると、前記第２の経路が接続されて前記第１のトランジスタの導通を切断させる
ことを特徴とする定電流発生回路の保護方法。

【請求項4】

少なくとも１つの演算増幅器を含む電流出力手段、基準電圧源、基準抵抗、および一対の出力端子を備え、前記演算増幅器の非反転入力端子には、前記基準電圧源の一端が接続され、前記演算増幅器の反転入力端子には、前記基準抵抗の一端が接続され、前記基準電圧源および前記基準抵抗の他端が接続され、前記電流出力手段の出力が、前記一対の出力端子の一方に接続され、前記一対の出力端子の他方が前記演算増幅器の前記反転入力端子に、前記基準抵抗を介することなく接続されており、前記一対の出力端子と被測定抵抗体が電気的に接続されることにより、前記基準抵抗の電圧降下が前記基準電圧源の電圧値と等しくなるように、前記電流出力手段から一定の直流定電流が出力される定電流出力手段と、
前記定電流出力手段により発生された定電流が流された状態の前記被測定抵抗体の両端の電圧を測定し、測定結果に基づいて、前記被測定抵抗体の抵抗値を求める抵抗値測定手段と
を含む抵抗測定装置において、
前記電流出力手段の出力電流を増幅する第１のトランジスタと、
前記第１のトランジスタと前記出力端子の一方との間に備えられるヒューズと、
前記第１のトランジスタを介することなく、前記ヒューズを介して、前記出力端子の一方と他方を接続する第１の経路と、
前記第１の経路に設けられる保護手段と、
前記第１のトランジスタの出力と入力とを電気的に接続する第２の経路と、
前記第２の経路中に設けられ、その駆動電圧が前記定電流出力手段の最大駆動電圧または最低駆動電圧である第２のトランジスタと、
前記第２のトランジスタに逆バイアスで接続されて寄生ダイオードによる電流を遮断するダイオードと
を備え、
前記第２のトランジスタが駆動していないときは、前記第２の経路が切断されて前記第１のトランジスタが駆動し、
前記最低駆動電圧以下または最高駆動電圧以上の電圧が発生して前記第２のトランジスタが駆動されると、前記第２の経路が接続されて前記第１のトランジスタの導通が切断される
ことを特徴とする抵抗測定装置。

【請求項5】

少なくとも１つの演算増幅器を含む電流出力手段、基準電圧源、基準抵抗、および一対の出力端子を備え、前記演算増幅器の非反転入力端子には、前記基準電圧源の一端が接続され、前記演算増幅器の反転入力端子には、前記基準抵抗の一端が接続され、前記基準電圧源および前記基準抵抗の他端が接続され、前記電流出力手段の出力が、前記一対の出力端子の一方に接続され、前記一対の出力端子の他方が前記演算増幅器の前記反転入力端子に、前記基準抵抗を介することなく接続されており、前記一対の出力端子と被測定抵抗体が電気的に接続されることにより、前記基準抵抗の電圧降下が前記基準電圧源の電圧値と等しくなるように、前記電流出力手段から一定の直流定電流が出力される定電流出力手段と、
前記定電流出力手段により発生された定電流が流された状態の前記被測定抵抗体の両端の電圧を測定し、測定結果に基づいて、前記被測定抵抗体の抵抗値を求める抵抗値測定手段と
を含む抵抗測定装置の抵抗測定方法において、
前記電流出力手段の出力電流を増幅する第１のトランジスタと、
前記第１のトランジスタと前記出力端子の一方との間に備えられるヒューズと、
前記第１のトランジスタを介することなく、前記ヒューズを介して、前記出力端子の一方と他方を接続する第１の経路と、
前記第１の経路に設けられる保護手段と、
前記第１のトランジスタの出力と入力とを電気的に接続する第２の経路と、
前記第２の経路中に設けられ、その駆動電圧が前記定電流出力手段の最大駆動電圧または最低駆動電圧である第２のトランジスタと、
前記第２のトランジスタに逆バイアスで接続されて寄生ダイオードによる電流を遮断するダイオードと
が設けられ、
前記第２のトランジスタが駆動していないときは、前記第２の経路を切断して前記第１のトランジスタを駆動し、
前記最低駆動電圧以下または最高駆動電圧以上の電圧が発生して前記第２のトランジスタが駆動されると、前記第２の経路を接続して前記第１のトランジスタの導通が切断する
ことを特徴とする抵抗測定装置の抵抗測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、定電流発生回路および定電流発生回路の保護方法、並びに、抵抗測定装置、および、抵抗測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、被測定抵抗体に接続されるそれぞれ一対の電流供給端子と電圧検出端子とを有する四端子抵抗測定装置が広く用いられている（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１−８５４６２号公報

【特許文献2】特開平１１−１１８８４９号公報

【0004】

このような四端子抵抗測定装置は、定電流源を含んで構成される。

【0005】

近年、定電流源で高い電流値の電流をドライブすることが求められている。このような定電流源においては、基準抵抗における電圧降下が基準電圧と等しくなるように、電流をドライブするＩＣにより、測定端子に接続された被測定物に定電流が流れるようになされているが、必要となる電流値が数１０ｍＡ以上である場合、小型ＩＣでは、必要となる電流が流しきれない場合がある。

【0006】

そこで、ＩＣの後段にトランジスタを設けて測定用電流を増幅する定電流源が用いられていた（例えば、特許文献２）。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

このような定電流源においては、測定端子間に過電圧が発生した場合、過電圧から回路を保護する必要が生じる。

【0008】

そこで、本発明は、上記課題を解決すること、すなわち、測定端子間に過電圧が発生した場合においても、定電流源の回路を保護することができる、定電流発生回路および定電流発生回路の保護方法、並びに抵抗測定装置、および、抵抗測定方法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】

【0011】

上記課題を解決するために、本発明の一側面は、電流出力手段の出力電流を増幅する第１のトランジスタと、第１のトランジスタと出力端子の一方との間に備えられるヒューズと、第１のトランジスタを介することなく、ヒューズを介して、出力端子の一方と他方を接続する第１の経路と、第１の経路に設けられる保護手段と、第１のトランジスタの出力と入力とを電気的に接続する第２の経路と、第２の経路中に設けられ、その駆動電圧が定電流発生回路における最低駆動電圧または最高駆動電圧である第２のトランジスタと、第２のトランジスタに逆バイアスで接続されて寄生ダイオードによる電流を遮断するダイオードとを備え、第２のトランジスタが駆動していないときは、第２の経路が切断されて第１のトランジスタが駆動し、最低駆動電圧以下または最高駆動電圧以上の電圧が発生して第２のトランジスタが駆動されると、第２の経路が接続されて第１のトランジスタの導通が切断されることを特徴とする。

【0013】

本発明の電流発生回路の他の側面は、基準電圧源が、正および負の基準電圧を発生し、電流出力手段が正方向の電流および負方向の電流を出力する場合、第１のトランジスタは、正方向の電流を増幅するトランジスタと負方向の電流を増幅するトランジスタとからなり、第２のトランジスタは、その駆動電圧が前記定電流回路における最低駆動電圧である第３のトランジスタと、駆動電圧が前記定電流回路における最大駆動電圧である第４のトランジスタとからなり、最低駆動電圧以下の過電圧が発生すると、第３のトランジスタが駆動されて第１のトランジスタの正方向の電流を増幅するトランジスタの導通が切断され、最大駆動電圧以上の過電圧が発生すると、第４のトランジスタが駆動されて第１のトランジスタの負方向の電流を増幅するトランジスタの導通が切断されることを特徴とする。

【0015】

本発明の電流発生回路の保護方法の一側面は、電流出力手段の出力電流を増幅する第１のトランジスタと、第１のトランジスタと出力端子の一方との間に備えられるヒューズと、第１のトランジスタを介することなく、ヒューズを介して、出力端子の一方と他方を接続する第１の経路と、第１の経路に設けられる保護手段と、第１のトランジスタの出力と入力とを電気的に接続する第２の経路と、第２の経路中に設けられ、その駆動電圧が定電流出力手段における最低駆動電圧または最高駆動電圧である第２のトランジスタと、第２のトランジスタに逆バイアスで接続されて寄生ダイオードによる電流を遮断するダイオードとが設けられ、第２のトランジスタが駆動していないときは、第２の経路が切断されて第１のトランジスタを駆動し、最低駆動電圧以下または最高駆動電圧以上の電圧が発生して第２のトランジスタが駆動されると、第２の経路が接続されて第１のトランジスタの導通を切断させることを特徴とする。

【0020】

本発明の抵抗測定装置の一側面は、定電流出力手段が、電流出力手段の出力電流を増幅する第１のトランジスタと、第１のトランジスタと出力端子の一方との間に備えられるヒューズと、第１のトランジスタを介することなく、ヒューズを介して、出力端子の一方と他方を接続する第１の経路と、第１の経路に設けられる保護手段と、第１のトランジスタの出力と入力とを電気的に接続する第２の経路と、第２の経路中に設けられ、その駆動電圧が定電流出力手段の最大駆動電圧または最低駆動電圧である第２のトランジスタと、第２のトランジスタに逆バイアスで接続されて寄生ダイオードによる電流を遮断するダイオードとを備え、第２のトランジスタが駆動していないときは、第２の経路が切断されて前記第１のトランジスタが駆動し、最低駆動電圧以下または最高駆動電圧以上の電圧が発生して第２のトランジスタが駆動されると、第２の経路が接続されて第１のトランジスタの導通が切断されることを特徴とする。

【0021】

本発明の抵抗測定方法の一側面は、電流出力手段の出力電流を増幅する第１のトランジスタと、第１のトランジスタと出力端子の一方との間に備えられるヒューズと、第１のトランジスタを介することなく、ヒューズを介して、出力端子の一方と他方を接続する第１の経路と、第１の経路に設けられる保護手段と、第１のトランジスタの出力と入力とを電気的に接続する第２の経路と、第２の経路中に設けられ、その駆動電圧が定電流出力手段の最大駆動電圧または最低駆動電圧である第２のトランジスタと、第２のトランジスタに逆バイアスで接続されて寄生ダイオードによる電流を遮断するダイオードとが設けられ、第２のトランジスタが駆動していないときは、第２の経路を切断して第１のトランジスタを駆動し、最低駆動電圧以下または最高駆動電圧以上の電圧が発生して第２のトランジスタが駆動されると、第２の経路を接続して前記第１のトランジスタの導通が切断することを特徴とする。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、過電圧が発生した場合においても、定電流源を構成する素子を保護することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】四端子抵抗測定装置１の構成を示す図である。

【図2】定電流源１１の構成を示す図である。

【図3】四端子抵抗測定装置６１の構成を示す図である。

【図4】定電流源７１の構成を示す図である。

【図5】スイッチ制御処理について説明するためのフローチャートである。

【図6】四端子抵抗測定装置９１の構成を示す図である。

【図7】定電流源９５の構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明の一実施の形態の四端子抵抗測定装置について、図１〜図７を参照しながら説明する。

【0025】

図１を参照して、四端子抵抗測定装置１について説明する。

【0026】

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、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。

【0027】

定電流源１１は、一対の出力端子（図２を用いて後述する出力端子４０および出力端子４１）間に接続された外部回路に対して、内部の定電圧源（図２を用いて後述する定電圧源３２）が出力する直流定電圧の電圧値と基準抵抗（図２を用いて後述する基準抵抗３３）の抵抗値とによって決められる電流値（既知の電流値）の測定電流（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。

【0028】

Ｈｉ側電流供給端子１２は、定電流源１１の一方の出力端子（図２を用いて後述する出力端子４０）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（図２を用いて後述する出力端子４１）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。

【0029】

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Ｖ１を検出して、この電圧Ｖ１の波形を示す電圧信号ＳｖをＡ／Ｄ変換部１７に出力する。Ａ／Ｄ変換部１７は、電圧信号Ｓｖ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Ｓｖの電圧（振幅）を示す電圧データＤｖを生成して処理部１８に出力する。

【0030】

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Ｄｖ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。

【0031】

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。

【0032】

次に、四端子抵抗測定装置１の動作について説明する。

【0033】

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。

【0034】

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きには、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。

【0035】

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間に発生している電圧Ｖ１を検出して、電圧Ｖ１の波形を示す電圧信号Ｓｖ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Ｓｖ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Ｓｖの電圧（振幅）を示す電圧データＤｖを生成して、処理部１８に出力する。

【0036】

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Ｄｖに基づいて、被測定抵抗体２の両端間電圧である電圧Ｖ１の電圧値を算出し、この算出した電圧Ｖ１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。

【0037】

次に、図２を参照して、定電流源１１の詳細な構成について説明する。

【0038】

定電流源１１は、電流出力部３１、定電圧源（直流定電圧源）３２、基準抵抗３３、抵抗３４、トランジスタ３５、抵抗３６、トランジスタ３７、ヒューズ３８、保護回路３９、出力端子４０、および、出力端子４１を含んで構成されている。ここでは、定電圧源３２の電圧値をＶ１、基準抵抗３３の抵抗値をＲ１とする。

【0039】

電流出力部３１は、少なくとも１つの演算増幅器を含んで構成され、所定の電流値の電流を出力可能なものである。電流出力部３１は、例えば、複数の素子によって構成されている回路であってもよいし、電流ドライバＩＣなどを用いてもよい。定電流源１１においては、定電圧源３２が、電流出力部３１の演算増幅器の非反転入力端子（以下、電流出力部３１の非反転入力端子と称する）とグランドとの間に接続され、基準抵抗３３が、電流出力部３１の演算増幅器の反転入力端子（以下、電流出力部３１の反転入力端子と称する）とグランドとの間に接続されている。電流出力部３１の反転入力端子は、出力端子４１とも接続されている。電流出力部３１の出力端子は、抵抗３４およびトランジスタ３５、または、抵抗３６およびトランジスタ３７、並びに、ヒューズ３８を介して、出力端子４０と接続されている。また、出力端子４０は、図１を用いて説明したＨｉ側電流供給端子１２に電気的に接続され、出力端子４１は、図１を用いて説明したＬｏ側電流供給端子１３に電気的に接続されている。なお、電気的に接続されているというのは、例えば、ダイオードなどを介して接続されている場合も含むものである。また、ヒューズ３８は、四端子抵抗測定装置１を使用するユーザによって、取り替えることが可能なようになされている。

【0040】

ここでは、定電圧源３２は、基準抵抗３３に対して、正電圧を印加するものとして図示されているが、定電圧源３２は、基準抵抗３３に対して、負電圧を印加するように切り替えることが可能とされている。また、トランジスタ３５およびトランジスタ３７は、ここでは、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor-Field-Effect-Transistor）として図示され、トランジスタ３５はＮチャネル、トランジスタ３７はＰチャネルであって、それぞれのゲート端子が抵抗３４または抵抗３６を介して電流出力部３１の電流出力端子と接続され、それぞれのソース端子がヒューズ３８と接続されている。なお、トランジスタ３５およびトランジスタ３７には、例えば、バイポーラトランジスタなどの他の形態のトランジスタを用いることも可能である。

【0041】

電流出力部３１は、基準抵抗３３の抵抗値と定電圧源３２の電圧値Ｖ１とによって決められる一定の電流値を有する直流電流を出力する。定電圧源３２により印加される電圧が正電圧（図中の定電圧源３２の回路記号で示される方向）である場合、電流出力部３１から供給される直流電流は、抵抗３４を介してトランジスタ３５により増幅され、ヒューズ３８を介して、一対の出力端子４０および出力端子４１間に接続された外部回路に対して供給される。また、定電圧源３２により印加される電圧が負電圧である場合、抵抗３６およびトランジスタ３７を介して、外部回路に逆方向の直流電流が供給されるようになされている。

【0042】

保護回路３９は、出力端子４０と出力端子４１とをヒューズ３８を介して接続する第１の経路上であって、トランジスタ３５またはトランジスタ３７とヒューズ３８とを接続する経路上ではなく、さらに、出力端子４１と電流出力部３１の反転入力端子とを接続する経路上ではない位置に備えられている。保護回路３９は、例えば、双方向のツェナーダイオードの機能を有するように複数の素子で構成された回路、または、バリスタなどで構成されると好適である。逆バイアスを印加されたツェナーダイオードは、制御された降伏を示し、ダイオードにかかる電圧がツェナー電圧に等しくなるように電流が流れる。また、バリスタは、両端子間の電圧が低い場合には電気抵抗が高く、ある程度以上に電圧が高くなると急激に電気抵抗が低くなり、電流が流れやすくなる。保護回路３９は、トランジスタ３５およびトランジスタ３７の駆動電圧では導通せず、過電圧が印加された場合にのみ導通するような定数を有している。

【0043】

この構成により、出力端子４０−出力端子４１間、すなわち、図１を用いて説明したＨｉ側電流供給端子１２−Ｌｏ側電流供給端子１３間に過電圧Ｖ２がかかった場合、図中Ａで示される経路（逆方向の過電圧がかかった場合は、逆方向の経路）に電流が流れるとともに、トランジスタ３７および負電源ＶＥＥの図示せぬ電源トランス、および、グランドラインを介して、図中Ｂで示される経路（逆方向の過電圧がかかった場合は、トランジスタ３５および正電源Ｖｃｃの図示せぬ電源トランスおよびグランドラインを介した逆方向の経路）にも電流が流れるため、ヒューズ３８が溶断され、定電流源１１を構成する他の素子を保護することができるようになされている。経路Ａと経路Ｂに流れる電流の電流値の比は、それぞれの経路が有する抵抗値によって決まり、従来通りの測定環境においては、図中Ａで示される経路に多くの電流が流れる。したがって、主に、ヒューズ３８を切断させるための電流値は、主に図中Ａで示される経路に流れる電流に基づいて設定される。

【0044】

ところで、近年、低抵抗の被測定抵抗体を測定したいというニーズにこたえるため、定電流源で高い電流値の電流をドライブすることが求められている。したがって、基準抵抗３３の抵抗値Ｒ１が低く設定される場合が多くなる。したがって、基準抵抗３３の抵抗値Ｒ１が低く設定された場合、図中Ｂで示される経路に流れる電流が多くなってしまう。ヒューズ３８を切断させるための電流値は、上述したように、主に図中Ａで示される経路に流れる電流に基づいて設定されていたので、基準抵抗３３の抵抗値Ｒ１が従来よりも低く設定された場合、基準抵抗３３とトランジスタ３７（逆方向の過電圧の場合は、トランジスタ３５）に大きな電力が印加してしまうため、これらの素子が焼損する恐れがある。

【0045】

次に、図３を参照して、基準抵抗３３の抵抗値Ｒ１が低く設定された場合であっても、ヒューズ３８の溶断のために必要な電流値の設定を大幅に落とすことなく、トランジスタ３７（逆方向の過電圧の場合は、トランジスタ３５）を保護することができる四端子抵抗測定装置６１について説明する。

【0046】

図３の四端子抵抗測定装置６１は、定電流源１１に代わって、定電流源７１が備えられている以外は、図１を用いて説明した四端子抵抗測定装置１と同様の構成を有するものである。

【0047】

次に、図４を参照して、図３の定電流源７１について説明する。

【0048】

図４の定電流源７１は、抵抗８１、電圧検出部８２、制御部８３、および、スイッチ８４が新たに備えられている。抵抗８１は、その一端が電流出力部３１の出力端子に接続され、他端は、抵抗３４および抵抗３６にそれぞれ接続されている。過電圧が発生した場合、電流出力部３１の動作電圧範囲を超える電圧がかかってしまう可能性があるため、抵抗８１は、電流出力部３１を保護することが可能な抵抗値Ｒ２に設置される。電圧検出部８２は、トランジスタ３５およびトランジスタ３７の出力電圧を検出可能なように、定電流源７１の所定の部分に接続される。制御部８３は、電圧検出部８２から所定の検出信号を供給可能なように接続されている。スイッチ８４は、接続状態となった場合、トランジスタ３５およびトランジスタ３７のそれぞれのソース端子（トランジスタ３５およびトランジスタ３７がそれぞれバイポーラトランジスタである場合は、エミッタ端子）と、抵抗３４または抵抗３６を介して、トランジスタ３５およびトランジスタ３７のそれぞれのゲート端子とを短絡する、換言すれば、トランジスタ３５およびトランジスタ３７の駆動電圧を短絡させることが可能な第２の経路に設けられている。それ以外の部分は、図２を用いて説明した定電流源１１と基本的に同様の構成を有するものである。

【0049】

電圧検出部８２はトランジスタ３５およびトランジスタ３７の出力段における電圧を検出し、過電圧が発生している場合、検出信号を生成して、制御部８３に供給する。

【0050】

制御部８３は、電圧検出部８２から、過電圧が発生していることを示す検出信号の入力を受けた場合、スイッチ８４を接続状態として、トランジスタ３５およびトランジスタ３７のソースとゲートを短絡させることにより、トランジスタ３５およびトランジスタ３７の導通を遮断させる。

【0051】

すなわち、スイッチ８４が接続状態となった場合、トランジスタ３５およびトランジスタ３７の導通が遮断されるため、図示せぬ電源トランスからグランドラインに電流が流れることはなくなる。これにより図２を用いて説明した経路Ｂに電流が流れない。

【0052】

次に、図５のフローチャートを参照して、定電流源７１が実行するスイッチ制御処理について説明する。

【0053】

ステップＳ１において、制御部８３は、電圧検出部８２から供給される電圧検出結果に基づいて、トランジスタ３５またはトランジスタ３７の出力段における過電圧が検出されたか否かを判断する。

【0054】

ステップＳ１において、トランジスタ３５またはトランジスタ３７の出力段における過電圧が検出されたと判断された場合、ステップＳ２において、制御部８３は、スイッチ８４を接続状態として、トランジスタ３５およびトランジスタ３７の入力と出力とを短絡させて、導通を遮断する。ステップＳ２の処理の終了後、処理は、ステップＳ１に戻り、それ以降の処理が繰り返される。

【0055】

ステップＳ１において、トランジスタ３５またはトランジスタ３７の出力段における過電圧が検出されていないと判断された場合、ステップＳ３において、制御部８３は、スイッチ８４を開放状態として、トランジスタ３５およびトランジスタ３７を駆動させる。このとき、定電流源７１は、外部の回路に定電流Ｉｍを供給する。ステップＳ３の処理の終了後、処理は、ステップＳ１に戻り、それ以降の処理が繰り返される。

【0056】

このような処理が実行されることにより、過電圧が発生している場合にトランジスタ３５およびトランジスタ３７の導通が遮断されるため、図示せぬ電源トランスからグランドラインに電流が流れることはなくなる。これにより図２を用いて説明した経路Ｂに電流が流れない。したがって、過電圧が発生した場合においても、定電流源７１内の素子を保護することが可能となる。

【0057】

また、図４を用いて説明した定電流源７１と同様の機能を有する定電流源を、ハードウェアで構成することが可能である。

【0058】

次に、図６を参照して、ハードウェアで構成された定電流源を備えた四端子抵抗測定装置９１について説明する。

【0059】

図６の四端子抵抗測定装置９１は、定電流源７１に代わって、定電流源９５が設けられている以外は、図３を用いて説明した四端子抵抗測定装置６１と同様の構成を有するものである。

【0060】

図７を参照して、定電流源９５の詳細な構成について説明する。

【0061】

定電流源９５は、電圧検出部８２、制御部８３、および、スイッチ８４に代わって、トランジスタ３５およびトランジスタ３７の入力と出力とを短絡させることが可能な経路が正方向および負方向のそれぞれに設けられ、それらの第２の経路中に、トランジスタ１０１およびトランジスタ１０３が設けられるとともに、トランジスタ１０１およびトランジスタ１０３の寄生ダイオードによる電流を遮断するために、トランジスタ１０１およびトランジスタ１０３のそれぞれと逆バイアスの方向に接続されたダイオード１０２およびダイオード１０４が新たに設けられている以外は、図４を用いて説明した定電流源７１と同様の構成を有するものである。

【0062】

ここでは、正方向の経路を、図４と同様に第２の経路と称し、負方向の経路を第３の経路と称する。

【0063】

また、トランジスタ１０１およびトランジスタ１０３として、ＭＯＳＦＥＴ以外の、例えば、バイポーラトランジスタなどを用いることが可能である。

【0064】

トランジスタ１０１およびトランジスタ１０３の駆動電圧は、それぞれ、通常の測定状態においては駆動されない電圧に設定されている。具体的には、例えば、トランジスタ１０１の駆動電圧は、定電流源９５の最低駆動電圧であり、トランジスタ１０３の駆動電圧は、定電流源９５の最高駆動電圧である。このようにすることにより、回路内の電源電圧範囲を超える過電圧が入力された場合のみトランジスタ１０１またはトランジスタ１０３が導通する。

【0065】

そして、負方向の過電圧が入力されて、トランジスタ１０１が導通することにより、トランジスタ３５の入力と出力とが短絡される。また、正方向の過電圧が入力されてトランジスタ１０３が導通することにより、トランジスタ３７の入力と出力とが短絡される。すなわち、トランジスタ１０１およびダイオード１０２、ならびに、トランジスタ１０３およびダイオード１０４は、図４の電圧検出部８２、制御部８３、および、スイッチ８４と同様の機能を有するものである。

【0066】

図７を用いて説明した回路構成により、過電圧が発生している場合であっても、トランジスタ３５またはトランジスタ３７の導通が遮断されるため、図示せぬ電源トランスからグランドラインに電流が流れることはなくなる。これにより図２を用いて説明した経路Ｂに電流が流れない。したがって、過電圧が発生した場合においても、定電流源９５内の素子を保護することが可能となる。

【0067】

なお、ここでは、定電流源７１または定電流源９５の定電圧源３２は、基準抵抗３３に対して、正電圧または負電圧を印加するように切り替えることが可能とされているものとして説明したが、定電圧源３２が、基準抵抗３３に対して正電圧または負電圧のみを印加する場合、電流出力部３１が発生する電流は一方向となるため、他方向の電流増幅に必要な回路、および、その回路の保護のために必要な回路を省略可能であることは言うまでもない。

【0068】

また、上述した定電流源７１または定電流源９５は、個別の装置として実現してもよいことは言うまでもない。さらに、上述した定電流源７１または定電流源９５は、定電流の出力を必要する他の装置に応用可能である。

【0069】

さらに、上述した定電流源７１または定電流源９５は、各装置内において、定電流源として１つのユニットとして構成されていなくても、定電流発生回路として同様の回路構成を用いることにより、同様の効果を奏することが可能であることは言うまでもない。

【0070】

上述した技術は、ハードウェアとしては、例えば、抵抗測定装置以外にも、定電流を発生する定電流源を含む各種の装置、および、定電流を発生する回路を含む各種の装置、並びに、定電流発生装置などに適用することができる。

【0071】

また、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

【符号の説明】

【0072】

２…被測定抵抗体、 １２…Ｈｉ側電流供給端子、 １３…Ｌｏ側電流供給端子、 １４…Ｈｉ側電圧検出端子、 １５…Ｌｏ側電圧検出端子、 １６…電圧検出部、 １７…Ａ／Ｄ変換部、 １８…処理部、 ３１…電流出力部、 ３２…定電圧源、 ３３…基準抵抗、 ３５，３７…トランジスタ、 ３８…ヒューズ、 ３９…保護回路、 ４０，４１…出力端子、６１…四端子抵抗測定装置、 ７１…定電流源、 ８１…抵抗、 ８２…電圧検出部、 ８３…制御部、 ８４…スイッチ、 ９１…四端子抵抗測定装置、 ９５…定電流源、 １０１…トランジスタ、 １０２…ダイオード、 １０３…トランジスタ、 １０４…ダイオード、

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】