特開 2025-6417 減衰器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025006417

(43)【公開日】2025-01-17

(54)【発明の名称】減衰器

(51)【国際特許分類】

   H03H 7/24 20060101AFI20250109BHJP

【ＦＩ】

H03H7/24

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023107203

(22)【出願日】2023-06-29

(71)【出願人】

【識別番号】000006507

【氏名又は名称】横河電機株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】596157780

【氏名又は名称】横河計測株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100169823

【弁理士】

【氏名又は名称】吉澤 雄郎

(72)【発明者】

【氏名】吉原 智朗

(72)【発明者】

【氏名】坂本 和輝

(72)【発明者】

【氏名】飯島 拓海

(72)【発明者】

【氏名】阿部 哲也

(57)【要約】

【課題】周波数特性を改善する。
【解決手段】本開示に係る減衰器１０は、抵抗とコンデンサとの並列接続で構成される各段を複数段直列に接続した抵抗コンデンサユニット１３と、並列に接続された負荷抵抗及び負荷コンデンサと、を備える。抵抗コンデンサユニット１３は、入力端子１１と出力端子１２との間に接続される。負荷抵抗及び負荷コンデンサは、出力端子１２とグランドとの間に接続される。抵抗コンデンサユニット１３の抵抗の抵抗値及びコンデンサの容量値は、各段の抵抗及びコンデンサの時定数が、各段の出力端子１２の側のノードから出力端子１２の側を見たときのインピーダンスの時定数と等しくなるように調整されており、インピーダンスは、各段の両端とグランドとの間の寄生容量Ｃｘも含めて算出されている。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

抵抗とコンデンサとの並列接続で構成される各段を複数段直列に接続した抵抗コンデンサユニットと、
並列に接続された負荷抵抗及び負荷コンデンサと、
を備え、
前記抵抗コンデンサユニットは、入力端子と出力端子との間に接続され、
前記負荷抵抗及び前記負荷コンデンサは、前記出力端子とグランドとの間に接続され、
前記抵抗コンデンサユニットの前記抵抗の抵抗値及び前記コンデンサの容量値は、前記各段の前記抵抗及び前記コンデンサの時定数が、前記各段の前記出力端子の側のノードから前記出力端子の側を見たときのインピーダンスの時定数と等しくなるように調整されており、
前記インピーダンスは、前記各段の両端と前記グランドとの間の寄生容量も含めて算出されている、減衰器。

【請求項2】

請求項１に記載の減衰器において、
前記抵抗コンデンサユニットの前記抵抗の抵抗値は、全て同じ値であり、
前記抵抗コンデンサユニットの前記コンデンサの容量値は、全て異なる値である、減衰器。

【請求項3】

請求項２に記載の減衰器において、
前記各段の前記出力端子の側のノードから前記出力端子の側を見たときの容量の容量値は、下記の式（１）及び式（２）に基づいて算出されている、減衰器。

【数1】

ただし、式（１）において、Ｃ_ｇｎはｎ段目の前記各段の前記出力端子の側のノードから前記出力端子の側を見たときの容量の容量値であり、ｎは前記抵抗コンデンサユニットの前記各段の段数であり、ＣＬは前記負荷コンデンサの容量値であり、Ｃｘは前記寄生容量の容量値である。

【数2】

ただし、式（２）において、Ｃ_ｇｉはｉ段目の前記各段の前記出力端子の側のノードから前記出力端子の側を見たときの容量の容量値であり、Ｃ_ｉ＋１はｉ＋１段目の前記各段の前記コンデンサの容量値であり、Ｃ_ｇｉ＋１はｉ＋１段目の前記各段の前記出力端子の側のノードから前記出力端子の側を見たときの容量の容量値である。

【請求項4】

請求項３に記載の減衰器において、
前記抵抗コンデンサユニットの前記コンデンサの容量値は、下記の式（３）及び式（４）に基づいて算出されている、減衰器。

【数3】

ただし、式（３）において、Ｃ_ｎはｎ段目の前記各段の前記コンデンサの容量値であり、ＲＬは前記負荷抵抗の抵抗値であり、Ｒ_ｎはｎ段目の前記各段の前記抵抗の抵抗値である。

【数4】

ただし、式（４）において、Ｃ_ｉはｉ段目の前記各段の前記コンデンサの容量値であり、Ｒ_ｉはｉ段目の前記各段の前記抵抗の抵抗値である。

【請求項5】

請求項１に記載の減衰器において、
前記抵抗コンデンサユニットの前記抵抗の抵抗値は、全て異なる値であり、
前記抵抗コンデンサユニットの前記コンデンサの容量値は、全て同じ値である、減衰器。

【請求項6】

請求項５に記載の減衰器において、
前記各段の前記出力端子の側のノードから前記出力端子の側を見たときの容量の容量値は、下記の式（５）及び式（６）に基づいて算出されている、減衰器。

【数5】

ただし、式（５）において、Ｃ_ｇｎはｎ段目の前記各段の前記出力端子の側のノードから前記出力端子の側を見たときの容量の容量値であり、ｎは前記抵抗コンデンサユニットの前記各段の段数であり、ＣＬは前記負荷コンデンサの容量値であり、Ｃｘは前記寄生容量の容量値である。

【数6】

ただし、式（６）において、Ｃ_ｇｉはｉ段目の前記各段の前記出力端子の側のノードから前記出力端子の側を見たときの容量の容量値であり、Ｃ_ｉ＋１はｉ＋１段目の前記各段の前記コンデンサの容量値であり、Ｃ_ｇｉ＋１はｉ＋１段目の前記各段の前記出力端子の側のノードから前記出力端子の側を見たときの容量の容量値である。

【請求項7】

請求項６に記載の減衰器において、
前記抵抗コンデンサユニットの前記抵抗の抵抗値は、下記の式（７）及び式（８）に基づいて算出されている、減衰器。

【数7】

ただし、式（７）において、Ｒ_ｎはｎ段目の前記各段の前記抵抗の抵抗値であり、ＲＬは前記負荷抵抗の抵抗値であり、Ｃ_ｎはｎ段目の前記各段の前記コンデンサの容量値である。

【数8】

ただし、式（８）において、Ｒ_ｉはｉ段目の前記各段の前記抵抗の抵抗値であり、Ｃ_ｉはｉ段目の前記各段の前記コンデンサの容量値である。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、減衰器に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、抵抗などの部品を複数段直列に接続した構成の減衰器が知られている。１つの部品の耐電圧には限りがあるが、このように部品を複数段直列に接続した構成の減衰器とすると、高電圧の入力に対応することができる。

【0003】

例えば、特許文献１は、抵抗を複数段直列に接続した減衰器において、抵抗値を可変とした減衰器を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】実開昭６２－１９６４１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

図１８に、従来の減衰器２００の概略構成の一例を示す。減衰器２００は、直列に接続された抵抗Ｒ１～Ｒ１０と、負荷抵抗ＲＬとを備える。減衰器２００は、入力端子１１に信号が入力され、出力端子１２から信号が出力される。

【0006】

図１８に示したような構成の減衰器２００においては、通常、抵抗Ｒ１～Ｒ１０とグランドとの間に寄生容量Ｃｘが生じてしまう。そうすると、抵抗Ｒ１～Ｒ１０と寄生容量Ｃｘとによってローパスフィルタが形成されてしまうため、減衰器２００の増幅率（ゲイン）は周波数とともに低下してしまう。

【0007】

図１９に、従来の減衰器２００の周波数特性の一例を示す。図１９は、図１８に示す構成において、各部品の値を以下のようにした場合の例である。この場合の減衰器２００は、増幅率が１／１０００の減衰器である。
Ｒ１～Ｒ１０＝１．０［ＭΩ］
ＲＬ＝１０．０１［ｋΩ］
Ｃｘ＝１．０［ｐＦ］

【0008】

図１９を参照すると、周波数が数ｋＨｚを超えたあたりから増幅率が低下していることがわかる。

【0009】

減衰器は、本来、周波数によらず増幅率が一定の値であることが望ましい。

【0010】

そこで、本開示は、周波数特性を改善することが可能な減衰器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】

幾つかの実施形態に係る減衰器は、抵抗とコンデンサとの並列接続で構成される各段を複数段直列に接続した抵抗コンデンサユニットと、並列に接続された負荷抵抗及び負荷コンデンサと、を備え、前記抵抗コンデンサユニットは、入力端子と出力端子との間に接続され、前記負荷抵抗及び前記負荷コンデンサは、前記出力端子とグランドとの間に接続され、前記抵抗コンデンサユニットの前記抵抗の抵抗値及び前記コンデンサの容量値は、前記各段の前記抵抗及び前記コンデンサの時定数が、前記各段の前記出力端子の側のノードから前記出力端子の側を見たときのインピーダンスの時定数と等しくなるように調整されており、前記インピーダンスは、前記各段の両端と前記グランドとの間の寄生容量も含めて算出されている。このような減衰器によれば、周波数特性を改善することが可能である。

【0012】

一実施形態に係る減衰器において、前記抵抗コンデンサユニットの前記抵抗の抵抗値は、全て同じ値であり、前記抵抗コンデンサユニットの前記コンデンサの容量値は、全て異なる値であってもよい。これにより、抵抗値は調整せずに、容量値だけ調整することによって周波数特性を改善することができる。

【0013】

一実施形態に係る減衰器において、前記各段の前記出力端子の側のノードから前記出力端子の側を見たときの容量の容量値は、下記の式（１）及び式（２）に基づいて算出されていてもよい。

【数1】

ただし、式（１）において、Ｃ_ｇｎはｎ段目の前記各段の前記出力端子の側のノードから前記出力端子の側を見たときの容量の容量値であり、ｎは前記抵抗コンデンサユニットの前記各段の段数であり、ＣＬは前記負荷コンデンサの容量値であり、Ｃｘは前記寄生容量の容量値である。

【数2】

ただし、式（２）において、Ｃ_ｇｉはｉ段目の前記各段の前記出力端子の側のノードから前記出力端子の側を見たときの容量の容量値であり、Ｃ_ｉ＋１はｉ＋１段目の前記各段の前記コンデンサの容量値であり、Ｃ_ｇｉ＋１はｉ＋１段目の前記各段の前記出力端子の側のノードから前記出力端子の側を見たときの容量の容量値である

【0014】

一実施形態に係る減衰器において、前記抵抗コンデンサユニットの前記コンデンサの容量値は、下記の式（３）及び式（４）に基づいて算出されていてもよい。

【数3】

ただし、式（３）において、Ｃ_ｎはｎ段目の前記各段の前記コンデンサの容量値であり、ＲＬは前記負荷抵抗の抵抗値であり、Ｒ_ｎはｎ段目の前記各段の前記抵抗の抵抗値である。

【数4】

ただし、式（４）において、Ｃ_ｉはｉ段目の前記各段の前記コンデンサの容量値であり、Ｒ_ｉはｉ段目の前記各段の前記抵抗の抵抗値である。

【0015】

一実施形態に係る減衰器において、前記抵抗コンデンサユニットの前記抵抗の抵抗値は、全て異なる値であり、前記抵抗コンデンサユニットの前記コンデンサの容量値は、全て同じ値であってもよい。これにより、容量値は調整せずに、抵抗値だけ調整することによって周波数特性を改善することができる。

【0016】

一実施形態に係る減衰器において、前記抵抗コンデンサユニットの前記抵抗の抵抗値は、下記の式（７）及び式（８）に基づいて算出されていてもよい。

【数5】

ただし、式（７）において、Ｒ_ｎはｎ段目の前記各段の前記抵抗の抵抗値であり、ＲＬは前記負荷抵抗の抵抗値であり、Ｃ_ｎはｎ段目の前記各段の前記コンデンサの容量値である。

【数6】

ただし、式（８）において、Ｒ_ｉはｉ段目の前記各段の前記抵抗の抵抗値であり、Ｃ_ｉはｉ段目の前記各段の前記コンデンサの容量値である。

【発明の効果】

【0017】

本開示によれば、周波数特性を改善することが可能な減衰器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】比較例に係る減衰器の概略構成を示す図である。

【図2】比較例に係る減衰器の抵抗値及び容量値の一例を示す図である。

【図3】比較例に係る減衰器の周波数特性の一例を示す図である。

【図4】比較例に係る減衰器の各段のインピーダンスの一例を示す図である。

【図5】比較例に係る減衰器の各段の対接地インピーダンスの一例を示す図である。

【図6】比較例に係る減衰器の各段の正規化した対接地インピーダンスの一例を示す図である。

【図7】比較例に係る減衰器の各段にかかる電圧の一例を示す図である。

【図8】一実施形態に係る減衰器の概略構成を示す図である。

【図9】一実施形態に係る減衰器において容量値を調整した場合の抵抗値及び容量値の一例を示す図である。

【図10】一実施形態に係る減衰器において容量値を調整した場合の各段の対接地インピーダンスの一例を示す図である。

【図11】一実施形態に係る減衰器において容量値を調整した場合の各段のインピーダンスの一例を示す図である。

【図12】一実施形態に係る減衰器において容量値を調整した場合の各段にかかる電圧の一例を示す図である。

【図13】一実施形態に係る減衰器において容量値を調整した場合の周波数特性の一例を示す図である。

【図14】一実施形態に係る減衰器において抵抗値を調整した場合の抵抗値及び容量値の一例を示す図である。

【図15】一実施形態に係る減衰器において抵抗値を調整した場合の各段の対接地インピーダンスの一例を示す図である。

【図16】一実施形態に係る減衰器において抵抗値を調整した場合の各段の正規化した対接地インピーダンスの一例を示す図である。

【図17】一実施形態に係る減衰器において抵抗値を調整した場合の各段にかかる電圧の一例を示す図である。

【図18】従来の減衰器の概略構成の一例を示す図である。

【図19】従来の減衰器の周波数特性の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

（比較例）
最初に比較例に係る減衰器について説明する。図１は、比較例に係る減衰器１００の概略構成を示す図である。

【0020】

比較例に係る減衰器１００は、抵抗コンデンサユニット１３と、負荷抵抗ＲＬと、負荷コンデンサＣＬとを備える。負荷抵抗ＲＬ及び負荷コンデンサＣＬは、並列に接続されている。

【0021】

抵抗コンデンサユニット１３は、抵抗Ｒ１～Ｒ１０と、コンデンサＣ１～Ｃ１０とを備える。抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１とは並列に接続されている。同様に、抵抗Ｒ２～Ｒ１０も、それぞれ、コンデンサＣ２～Ｃ１０と並列に接続されている。

【0022】

以後、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１との並列接続による構成、抵抗Ｒ２とコンデンサＣ２との並列接続による構成、・・・、抵抗Ｒ１０とコンデンサＣ１０との並列接続による構成を「各段」と称して説明する場合がある。抵抗コンデンサユニット１３は、各段を複数段直列に接続した構成となっている。図１に示す例においては、抵抗コンデンサユニット１３は、各段を１０段直列に接続した構成となっている。

【0023】

抵抗コンデンサユニット１３は、入力端子１１と出力端子１２との間に接続されている。負荷抵抗ＲＬ及び負荷コンデンサＣＬは、出力端子１２とグランドとの間に接続されている。

【0024】

比較例に係る減衰器１００は、入力端子１１に信号が入力され、出力端子１２から信号が出力される。

【0025】

比較例に係る減衰器１００は、図１８に示した従来の減衰器２００と比べて、コンデンサＣ１～Ｃ１０と、負荷コンデンサＣＬとが追加されている点で相違する。比較例に係る減衰器１００は、コンデンサＣ１～Ｃ１０と、負荷コンデンサＣＬとが追加されていることにより、寄生容量Ｃｘがあってもローパスフィルタとしての特性を示さなくなる。すなわち、比較例に係る減衰器１００は、高い周波数においても増幅率が低下しない。

【0026】

図２に、比較例に係る減衰器１００の抵抗Ｒ１～Ｒ１０の抵抗値と、コンデンサＣ１～Ｃ１０の容量値の一例を示している。図２に示す例においては、抵抗Ｒ１～Ｒ１０の抵抗値は、全て１．０［ＭΩ］である。また、コンデンサＣ１～Ｃ１０の容量値は、全て１０［ｐＦ］である。また、負荷抵抗ＲＬの抵抗値は、１０．０１［ｋΩ］である。また、負荷コンデンサＣＬの容量値は、２７１．４［ｐＦ］である。また、寄生容量Ｃｘの容量値は、１．０［ｐＦ］である。

【0027】

比較例に係る減衰器１００の各部品の値が図２に示す値であった場合の減衰器１００の周波数特性を図３に示す。

【0028】

図３を参照すると、数１０ｋＨｚ付近でくぼみが生じているが、このくぼみを除けば、高い周波数においても増幅率が一定である。すなわち、比較例に係る減衰器１００は、ローパスフィルタとしての特性を示さず、高い周波数においても増幅率が低下しない。なお、図３において、数１０ｋＨｚ付近に生じているくぼみは、寄生容量Ｃｘの影響によるものと考えられる。なお、ここでいう「くぼみ」とは、数１０ｋＨｚ付近において、増幅率が低下している部分のことを意味する。

【0029】

以下、比較例に係る減衰器１００において、図３に示すように数１０ｋＨｚ付近でくぼみが生じている理由について説明する。

【0030】

図４は、比較例に係る減衰器１００の各段のインピーダンスを示した図である。図４においては、１段目、５段目及び１０段目のインピーダンスを示している。例えば、Ｚ１は、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１との並列接続のインピーダンスである。Ｚ５は、抵抗Ｒ５とコンデンサＣ５との並列接続のインピーダンスである。Ｚ１０は、抵抗Ｒ１０とコンデンサＣ１０との並列接続のインピーダンスである。

【0031】

抵抗Ｒ１～Ｒ１０は全て同じ値であり、コンデンサＣ１～Ｃ１０は全て同じ値であるため、ｉ段目の各段のインピーダンスは全て同じ周波数特性となっている（１≦ｉ≦１０）。

【0032】

ここで、各段の出力端子１２の側のノードから出力端子１２の側を見たときのインピーダンスとして、「対接地インピーダンス」という用語を、以後の説明において用いることとする。図１は、対接地インピーダンスＺ_ｇ１～Ｚ_ｇ１０を示している。

【0033】

例えば、１０段目の対接地インピーダンスＺ_ｇ１０は、１０段目の各段の抵抗Ｒ１０とコンデンサＣ１０との並列接続の出力端子１２の側のノードから出力端子１２の側を見たときのインピーダンスである。すなわち、対接地インピーダンスＺ_ｇ１０は、寄生容量Ｃｘ、負荷抵抗ＲＬ及び負荷コンデンサＣＬによるインピーダンスである。

【0034】

また、例えば、９段目の対接地インピーダンスＺ_ｇ９は、９段目の各段の抵抗Ｒ９とコンデンサＣ９との並列接続の出力端子１２の側のノードから出力端子１２の側を見たときのインピーダンスである。すなわち、対接地インピーダンスＺ_ｇ９は、抵抗Ｒ１０、コンデンサＣ１０、２つの寄生容量Ｃｘ、負荷抵抗ＲＬ及び負荷コンデンサＣＬによるインピーダンスである。

【0035】

図５は、比較例に係る減衰器１００の各段の対接地インピーダンスを示した図である。図５においては、１段目、５段目及び１０段目の対接地インピーダンスを示している。例えば、Ｚ_ｇ１は、１段目の対接地インピーダンスである。Ｚ_ｇ５は、５段目の対接地インピーダンスである。Ｚ_ｇ１０は、１０段目の対接地インピーダンスである。

【0036】

図６は、比較例に係る減衰器１００の各段の正規化した対接地インピーダンスを示した図である。ここで、正規化した対接地インピーダンスとは、対接地インピーダンスを直流における対接地インピーダンスで割って正規化したものである。図６においては、１段目、５段目及び１０段目の正規化した対接地インピーダンスを示している。

【0037】

図４を参照すると、比較例に係る減衰器１００の各段のインピーダンスは、１段目から１０段目のどの段においても同じ特性を示す。

【0038】

一方、図６を参照すると、比較例に係る減衰器１００の正規化した対接地インピーダンスは、減少し始める周波数が各段によって異なる。これは、寄生容量Ｃｘの影響によって、対接地容量が各段によって異なり、抵抗と容量との積で表される時定数が異なるためと考えられる。

【0039】

図７は、比較例に係る減衰器１００に１０００Ｖの電圧の信号を入力したときに各段にかかる電圧の一例を示す図である。

【0040】

図７において、数１００Ｈｚ以下の定常領域においては、各段にかかる電圧は、ほぼ同じ値となっている。また、数１００ｋＨｚ以上の定常領域においては、各段にかかる電圧は、値は異なるものの定常値となっている。

【0041】

また、図７において、数１００Ｈｚ以上で数１００ｋＨｚ以下の過渡領域においては、各段にかかる電圧が周波数とともに変化する。また、変化し始める周波数が何段目であるかによって異なる。例えば、１段目は低めの周波数から変化を始め、１０段目は高めの周波数から変化を始めるというように、ｉが小さいほど低い周波数から変化を始める。

【0042】

図７を参照すると、数１００Ｈｚ以下の定常領域においては、各段にかかる電圧は定常値となっているため、比較例に係る減衰器１００の増幅率も定常値である。また、数１００Ｈｚ以上で数１００ｋＨｚ以下の過渡領域においては、まず１段目の電圧が大きくなり始めることにより、比較例に係る減衰器１００の増幅率は下がり始める。その後、５段目の電圧が小さくなり始め、続いて１０段目の電圧が小さくなり始めることにより、比較例に係る減衰器１００の増幅率は上がり始める。また、数１００ｋＨｚ以上の定常領域においては、各段にかかる電圧は、値は異なるものの定常値となっているため、比較例に係る減衰器１００の増幅率も定常値である。結果として、比較例に係る減衰器１００の増幅率は、図３に示したような特性となる。

【0043】

上述のように、比較例に係る減衰器１００は、寄生容量Ｃｘがあってもローパスフィルタとしての特性は示さない。しかしながら、比較例に係る減衰器１００は、数１０ｋＨｚ付近など特定の周波数領域において増幅率にくぼみが生じてしまう。このようなくぼみが生じないことが望ましい。

【0044】

（本開示の減衰器）
図８は、一実施形態に係る減衰器１０の概略構成を示す図である。

【0045】

一実施形態に係る減衰器１０は、抵抗コンデンサユニット１３と、負荷抵抗ＲＬと、負荷コンデンサＣＬとを備える。負荷抵抗ＲＬ及び負荷コンデンサＣＬは、並列に接続されている。

【0046】

抵抗コンデンサユニット１３は、抵抗Ｒ１～Ｒ１０と、コンデンサＣ１～Ｃ１０とを備える。抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１とは並列に接続されている。同様に、抵抗Ｒ２～Ｒ１０も、それぞれ、コンデンサＣ２～Ｃ１０と並列に接続されている。

【0047】

なお、図１において、抵抗コンデンサユニット１３は、１０個の抵抗Ｒ１～Ｒ１０及び１０個のコンデンサＣ１～Ｃ１０を備えているが、これは一例であり、抵抗コンデンサユニット１３が備える抵抗及びコンデンサの個数は、これに限定されない。抵抗コンデンサユニット１３は、ｎ個の抵抗Ｒ１～Ｒｎ及びｎ個のコンデンサＣ１～Ｃｎを備えていてよい。ただし、ｎは、２以上の整数である。本実施形態においては、ｎ＝１０の場合を例に挙げて説明する。

【0048】

以後、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１との並列接続による構成、抵抗Ｒ２とコンデンサＣ２との並列接続による構成、・・・、抵抗Ｒ１０とコンデンサＣ１０との並列接続による構成を「各段」と称して説明する場合がある。抵抗コンデンサユニット１３は、各段を複数段直列に接続した構成となっている。図８に示す例においては、抵抗コンデンサユニット１３は、各段を１０段直列に接続した構成となっている。

【0049】

抵抗コンデンサユニット１３は、入力端子１１と出力端子１２との間に接続されている。負荷抵抗ＲＬ及び負荷コンデンサＣＬは、出力端子１２とグランドとの間に接続されている。

【0050】

減衰器１０は、入力端子１１に信号が入力され、出力端子１２から信号が出力される。

【0051】

抵抗コンデンサユニット１３の抵抗Ｒ１～Ｒ１０の抵抗値及びコンデンサＣ１～Ｃ１０の容量値は、各段の抵抗Ｒｉ及びコンデンサＣｉの時定数が、各段の対接地インピーダンスの時定数と等しくなるように調整されている。ここで、抵抗Ｒｉは、ｉ段目の各段の抵抗を意味する。コンデンサＣｉは、ｉ段目の各段のコンデンサを意味する。また、対接地インピーダンスは、各段の出力端子１２の側のノードから出力端子１２の側を見たときのインピーダンスを意味する。

【0052】

比較例に係る減衰器１００においては、抵抗Ｒ１～Ｒ１０は全て同じ値であり、コンデンサＣ１～Ｃ１０も全て同じ値であった。これに対し、一実施形態に係る減衰器１０においては、抵抗コンデンサユニット１３の抵抗Ｒ１～Ｒ１０の抵抗値及びコンデンサＣ１～Ｃ１０の容量値は、各段の抵抗Ｒｉ及びコンデンサＣｉの時定数が、各段の対接地インピーダンスの時定数と等しくなるように調整されている。この点で、比較例に係る減衰器１００と、一実施形態に係る減衰器１０とは大きく相違する。

【0053】

なお、一実施形態に係る減衰器１０においては、対接地インピーダンスを算出するに際し、寄生容量Ｃｘも含めて算出している。

【0054】

寄生容量Ｃｘは、図８に示すように、各段の両端のノードとグランドとの間に生じている。グランドは、減衰器１０が構成されている基板のグランド、減衰器１０が収容されている機器の筐体、大地などである。

【0055】

上述のように、減衰器１０においては、抵抗コンデンサユニット１３の抵抗Ｒ１～Ｒ１０の抵抗値及びコンデンサＣ１～Ｃ１０の容量値は、各段の抵抗Ｒｉ及びコンデンサＣｉの時定数が、各段の対接地インピーダンスの時定数と等しくなるように調整されている。この際、コンデンサＣ１～Ｃ１０の容量値が調整されていてもよいし、抵抗Ｒ１～Ｒ１０の抵抗値が調整されていてもよい。以下、コンデンサＣ１～Ｃ１０の容量値が調整されている場合と、抵抗Ｒ１～Ｒ１０の抵抗値が調整されている場合とについて、それぞれ説明する。

【0056】

＜容量値の調整＞
最初に、コンデンサＣ１～Ｃ１０の容量値が調整されている場合について説明する。この場合、抵抗コンデンサユニット１３の抵抗Ｒ１～Ｒ１０の抵抗値は、全て同じ値である。また、抵抗コンデンサユニット１３のコンデンサＣ１～Ｃ１０の容量値は、全て異なる値である。

【0057】

図８は、各段の出力端子１２の側のノードから出力端子１２の側を見たときの容量として、Ｃ_ｇ１～Ｃ_ｇ１０を示している。以後、各段の出力端子１２の側のノードから出力端子１２の側を見たときの容量について、「対接地容量」という用語を用いることとする。

【0058】

対接地容量は、下記の式（１）及び（２）に基づいて算出されている。式（１）は、ｎ段目の各段の対接地容量を算出するための式である。ｎは、抵抗コンデンサユニット１３の各段の段数である。図８に示す例においては、ｎ＝１０である。式（２）は、ｎ段目以外の各段、すなわち、１～ｎ－１段目の各段の対接地容量を算出するための式である。

【数7】

ただし、式（１）において、Ｃ_ｇｎはｎ段目の各段の出力端子１２の側のノードから出力端子の側を見たときの容量の容量値であり、ｎは抵抗コンデンサユニット１３の各段の段数であり、ＣＬは負荷コンデンサＣＬの容量値であり、Ｃｘは寄生容量の容量値である。図８に示す例においては、ｎ＝１０である。

【数8】

ただし、式（２）において、Ｃ_ｇｉはｉ段目の各段の出力端子１２の側のノードから出力端子１２の側を見たときの容量の容量値であり、Ｃ_ｉ＋１はｉ＋１段目の各段のコンデンサの容量値であり、Ｃ_ｇｉ＋１はｉ＋１段目の各段の出力端子１２の側のノードから出力端子１２の側を見たときの容量の容量値である。

【0059】

抵抗コンデンサユニット１３のコンデンサＣ１～Ｃ１０の容量値は、下記の式（３）及び式（４）に基づいて算出されている。式（３）は、ｎ段目の各段のコンデンサの容量値を算出するための式である。図８に示す例においては、ｎ＝１０である。式（４）は、ｎ段目以外の各段、すなわち、１～ｎ－１段目の各段のコンデンサの容量値を算出するための式である。

【数9】

ただし、式（３）において、Ｃ_ｎはｎ段目の各段のコンデンサの容量値であり、ＲＬは負荷抵抗ＲＬの抵抗値であり、Ｒ_ｎはｎ段目の各段の抵抗の抵抗値である。

【数10】

ただし、式（４）において、Ｃ_ｉはｉ段目の各段のコンデンサの容量値であり、Ｒ_ｉはｉ段目の各段の抵抗の抵抗値である。

【0060】

上述の式（１）～式（４）を用いて算出されたコンデンサＣ１～Ｃ１０の容量値の一例を図９に示す。図９に示す例においては、抵抗Ｒ１～Ｒ１０の抵抗値は、全て１．０［ＭΩ］である。また、負荷抵抗ＲＬの抵抗値は、１０．０１［ｋΩ］である。また、負荷コンデンサＣＬの容量値は、２７１．４［ｐＦ］である。また、寄生容量Ｃｘの容量値は、１．０［ｐＦ］である。

【0061】

図１０は、抵抗コンデンサユニット１３のコンデンサＣ１～Ｃ１０の容量値を調整した場合の各段の対接地インピーダンスの一例を示す図である。図１０においては、１段目、５段目及び１０段目の各段の対接地インピーダンスを示している。

【0062】

図１１は、抵抗コンデンサユニット１３のコンデンサＣ１～Ｃ１０の容量値を調整した場合の各段のインピーダンスの一例を示す図である。図１１においては、１段目、５段目及び１０段目の各段のインピーダンスを示している。

【0063】

図１０及び図１１を比較すると、１段目、５段目及び１０段目のそれぞれにおいて、対接地インピーダンスの減少の傾きと、インピーダンスの減少の傾きが一致している。

【0064】

図１２は、抵抗コンデンサユニット１３のコンデンサＣ１～Ｃ１０の容量値を調整した場合の各段にかかる電圧の一例を示す図である。図１２においては、１段目、５段目及び１０段目の電圧を示している。

【0065】

図１２を参照すると、全ての各段において、周波数によらず電圧は１００［Ｖ］である。

【0066】

図１３は、抵抗コンデンサユニット１３のコンデンサＣ１～Ｃ１０の容量値を調整した場合の減衰器１０の周波数特性を示す図である。

【0067】

図１３を参照すると、減衰器１０の増幅率は周波数によらず一定であり、図３に示した比較例に係る減衰器１００の周波数特性のようなくぼみがない。

【0068】

このように、一実施形態に係る減衰器１０は、抵抗コンデンサユニット１３のコンデンサＣ１～Ｃ１０の容量値を調整することにより、周波数特性を改善することができる。

【0069】

＜抵抗値の調整＞
続いて、抵抗Ｒ１～Ｒ１０の抵抗値が調整されている場合について説明する。この場合、抵抗コンデンサユニット１３の抵抗Ｒ１～Ｒ１０の抵抗値は、全て異なる値である。また、抵抗コンデンサユニット１３のコンデンサＣ１～Ｃ１０の容量値は、全て同じ値である。

【0070】

抵抗Ｒ１～Ｒ１０の抵抗値を調整する場合も、コンデンサＣ１～Ｃ１０の容量値を調整する場合と同様に、図８に示す対接地容量Ｃ_ｇ１～Ｃ_ｇ１０は、上記の式（１）及び（２）に基づいて算出されている。

【0071】

抵抗コンデンサユニット１３の抵抗Ｒ１～Ｒ１０の抵抗値は、下記の式（５）及び式（６）に基づいて算出されている。式（５）は、ｎ段目の各段の抵抗の抵抗値を算出するための式である。図８に示す例においては、ｎ＝１０である。式（６）は、ｎ段目以外の各段、すなわち、１～ｎ－１段目の各段の抵抗の抵抗値を算出するための式である。

【数11】

ただし、式（５）において、Ｒ_ｎはｎ段目の各段の抵抗の抵抗値であり、ＲＬは負荷抵抗の抵抗値であり、Ｃ_ｎはｎ段目の各段のコンデンサの容量値である。

【数12】

ただし、式（６）において、Ｒ_ｉはｉ段目の各段の抵抗の抵抗値であり、Ｃ_ｉはｉ段目の各段のコンデンサの容量値である。

【0072】

上述の式（１）、式（２）、式（５）及び式（６）を用いて算出された抵抗Ｒ１～Ｒ１０の抵抗値の一例を図１４に示す。図１４に示す例においては、コンデンサＣ１～Ｃ１０の容量値は、全て１０［ｐＦ］である。また、負荷抵抗ＲＬの抵抗値は、１０．０１［ｋΩ］である。また、負荷コンデンサＣＬの容量値は、２７１．４［ｐＦ］である。また、寄生容量Ｃｘの容量値は、１．０［ｐＦ］である。

【0073】

図１５は、抵抗コンデンサユニット１３の抵抗Ｒ１～Ｒ１０の抵抗値を調整した場合の各段の対接地インピーダンスの一例を示す図である。図１５においては、１段目、５段目及び１０段目の各段の対接地インピーダンスを示している。

【0074】

図１６は、抵抗コンデンサユニット１３の抵抗Ｒ１～Ｒ１０の抵抗値を調整した場合の各段の正規化したインピーダンスの一例を示す図である。図１６においては、１段目、５段目及び１０段目の各段のインピーダンスを示している。

【0075】

図１５及び図１６を比較すると、１段目、５段目及び１０段目のそれぞれにおいて、対接地インピーダンスの減少の傾きと、正規化したインピーダンスの減少の傾きが一致している。

【0076】

図１７は、抵抗コンデンサユニット１３の抵抗Ｒ１～Ｒ１０の抵抗値を調整した場合の各段にかかる電圧の一例を示す図である。図１７においては、１段目、５段目及び１０段目の電圧を示している。

【0077】

図１７を参照すると、１段目、５段目及び１０段目で、それぞれ電圧の値は異なるが、１段目、５段目及び１０段目のいずれにおいても、電圧は周波数によらず一定である。

【0078】

抵抗コンデンサユニット１３の抵抗Ｒ１～Ｒ１０の抵抗値を調整した場合の減衰器１０の増幅率も、図１３に示したような周波数特性となる。

【0079】

図１３を参照すると、減衰器１０の増幅率は周波数によらず一定であり、図３に示した比較例に係る減衰器１００の周波数特性のようなくぼみがない。

【0080】

このように、一実施形態に係る減衰器１０は、抵抗コンデンサユニット１３の抵抗Ｒ１～Ｒ１０の抵抗値を調整することにより、周波数特性を改善することができる。

【0081】

以上のような一実施形態に係る減衰器１０によれば、周波数特性を改善することが可能となる。より具体的には、抵抗コンデンサユニット１３の抵抗の抵抗値及びコンデンサの容量値は、各段の抵抗及びコンデンサの時定数が、各段の出力端子１２の側のノードから出力端子１２の側を見たときのインピーダンスの時定数と等しくなるように調整されている。また、各段の出力端子１２の側のノードから出力端子１２の側を見たときのインピーダンスは、寄生容量Ｃｘも含めて算出されている。これにより、減衰器１０は、比較例に係る減衰器１００において生じていたくぼみが生じない周波数特性を実現することができる。したがって、一実施形態に係る減衰器１０によれば、周波数特性を改善することが可能となる。

【0082】

＜減衰器の使用例＞
一実施形態に係る減衰器１０は、様々な用途に用いることができる。

【0083】

例えば、減衰器１０は、高電圧を入力する信号入力回路において、信号入力回路が備える増幅器の前段に配置することができる。これにより、高電圧を入力することができ、且つ、周波数特性の優れた信号入力回路を構成することができる。

【0084】

例えば、減衰器１０は、測定器と組み合わせて使用されるプローブに用いることができる。これにより、高電圧を入力することができ、且つ、周波数特性の優れたプローブを構成することができる。

【0085】

例えば、減衰器１０は、差動アンプの２つの入力の前にそれぞれ配置することができる。これにより、高電圧を入力することができ、且つ、周波数特性の優れた差動回路を構成することができる。

【0086】

本開示は、その精神又はその本質的な特徴から離れることなく、上述した実施形態以外の他の所定の形態で実現できることは当業者にとって明白である。従って、先の記述は例示的であり、これに限定されない。開示の範囲は、先の記述によってではなく、付加した請求項によって定義される。あらゆる変更のうちその均等の範囲内にあるいくつかの変更は、その中に包含される。

【0087】

例えば、上述した各構成部の配置及び個数等は、上記の説明及び図面における図示の内容に限定されない。各構成部の配置及び個数等は、その機能を実現できるのであれば、任意に構成されてもよい。

【0088】

例えば、上述した実施形態において、減衰器１０の抵抗コンデンサユニット１３が、各段を１０段直列に接続した構成となっている場合を例に挙げて説明した。しかしながら、抵抗コンデンサユニット１３の各段の段数は、１０段に限定されず、任意の複数の段数であってよい。抵抗コンデンサユニット１３の各段の段数は、入力電圧の大きさ、抵抗の定格、コンデンサの定格などに合わせて、適宜調整してよい。例えば、抵抗コンデンサユニット１３の各段の段数は、５段以上２０段以下であってよい。

【符号の説明】

【0089】

１０ 減衰器
１１ 入力端子
１２ 出力端子
１３ 抵抗コンデンサユニット
１００ 減衰器
２００ 減衰器
Ｒ１～Ｒ１０ 抵抗
Ｃ１～Ｃ１０ コンデンサ
ＲＬ 負荷抵抗
ＣＬ 負荷コンデンサ
Ｃｘ 寄生容量

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】