JPH0690248B2 - Temperature compensation circuit for CV converter using inverting operational amplifier - Google Patents
Temperature compensation circuit for CV converter using inverting operational amplifierInfo
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- JPH0690248B2 JPH0690248B2 JP17948989A JP17948989A JPH0690248B2 JP H0690248 B2 JPH0690248 B2 JP H0690248B2 JP 17948989 A JP17948989 A JP 17948989A JP 17948989 A JP17948989 A JP 17948989A JP H0690248 B2 JPH0690248 B2 JP H0690248B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、温度補償回路に関し、特に、ディジタル容量
計において使用される反転型演算増幅器(以下オペアン
プと略記する)を用いたC-V変換器の温度補償回路に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a temperature compensation circuit, and more particularly to a temperature compensation of a CV converter using an inverting operational amplifier (hereinafter abbreviated as operational amplifier) used in a digital capacitance meter. Regarding the circuit.
従来の技術 第3図(a)は周波数1MHzにおける反転型オペアンプの
帰還回路にRfなる抵抗を入れたC-V変換回路、第1図
(b)はその等価回路図である。2. Description of the Related Art FIG. 3 (a) is a CV conversion circuit in which a resistor R f is inserted in a feedback circuit of an inverting operational amplifier at a frequency of 1 MHz, and FIG. 1 (b) is an equivalent circuit diagram thereof.
第3図(a),(b)において、抵抗R、リアクタンス
XLは、 AO:DCオープンループゲイン ωO:3dB低下の角周波数 ω:角周波数(使用周波数1MHz) で表され、現状の最高高周波オペアンプに適用すると、 Rf=8kΩの場合には XL=100〜200Ω R=3〜6Ω Rf=800Ωでは XL=10〜20Ω R=0.3〜0.6Ω であり、リアクタンスXLは大であるが抵抗Rは小さい。
容量CSは、リアクタンスXLを消去し、Hp端子をバーチャ
ルグランド(仮想接地)にし、i=eωCXが成立する為
のXL補償である。In FIGS. 3 (a) and 3 (b), resistance R and reactance
X L is A O : DC open loop gain ω O : 3dB lower angular frequency ω: Represented by angular frequency (working frequency 1MHz), when applied to the current highest frequency operational amplifier, when L f = 8kΩ, XL = 100 ~ 200Ω R = 3~6Ω R f = 800Ω at X L = a 10~20Ω R = 0.3~0.6Ω, reactance X L is a large resistor R is small.
The capacitance C S is X L compensation for eliminating the reactance X L, setting the Hp terminal to a virtual ground (virtual ground), and establishing i = eωC X.
発明が解決しようとする課題 しかしながら、現状のオペアンプでは1MHz程度の高周波
では周囲温度の変化による角周波数ωO,DCオープンル
ープゲインAOの変化が性能に影響する。実験によれば、
+5℃の変化に対しωO,AOが変化してXL,及びRが略
々+1%増加することが確かめられている。これによ
り、ある温度で容量CSの値によりリアクタンスXLをキャ
ンセルしても周囲温度が+5℃変化するとXLの変化によ
り1〜2Ωのインダクティブリアクタンスが生じ、Rf=
800Ωでは0.1〜0.2Ωのリアクタンスの増加となる。そ
の結果、容量計の指示誤差を生じ、Cレンジによっても
異なるが、周囲温度+5℃の変化に対し+0.1〜+0.2%
の指示変化を生じ、またHp端子とアース間に入る容量の
影響も受け性能が劣化する。本発明はこの温度誤差に対
する補償回路に関するものである。DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention However, in the current operational amplifier, a change in the angular frequency ω O and the DC open loop gain A O due to a change in ambient temperature affects the performance at a high frequency of about 1 MHz. According to the experiment
+ 5 ° C. to change omega O, A O is changed X L, and R are is confirmed to increase approximately + 1%. As a result, even if the reactance X L is canceled by the value of the capacitance C S at a certain temperature, if the ambient temperature changes by + 5 ° C, an inductive reactance of 1 to 2 Ω is generated due to the change of X L , and R f =
At 800Ω, the reactance increases by 0.1 to 0.2Ω. As a result, there is an error in the capacity meter reading, which varies depending on the C range, but +0.1 to + 0.2% for a change in ambient temperature of + 5 ° C.
Change occurs, and the performance deteriorates due to the influence of the capacitance between the Hp terminal and ground. The present invention relates to a compensation circuit for this temperature error.
本発明は従来の上記実情に鑑みてなされたものであり、
従って本発明の目的は、従来の技術に内在する上記課題
を解決し、的確にして優れた温度補償を実現することを
可能とした新規な温度補償回路を提供することにある。The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional circumstances,
Therefore, it is an object of the present invention to provide a novel temperature compensating circuit capable of solving the above-mentioned problems inherent in the conventional technique and realizing accurate and excellent temperature compensation.
課題を解決するための手段 上記目的を達成する為に、本発明に係る反転型オペアン
プを用いたC-V変換器の温度補償回路は、反転型オペア
ンプの帰還回路にR1なる第1の抵抗とこれと直列に第2
の抵抗R2とサーミスタRTとの並列回路を挿入し、更に前
記オペアンプの入力リアクタンスXLを消去する為の容量
CSを挿入したC-V変換器を有し、そのリアクタンス分 が温度によってオペアンプのωOAOが変化することによ
って生ずる該XLの変化について帰還抵抗 が前記サーミスタRTの変化による該Rfの変化を前記ωOA
Oの変化と等しくなるように前記第2の抵抗R2を選定す
ることによって、前記リアクタンスXLを略々温度に無関
係に一定とするように構成され、更に出力は前記第1の
抵抗R1の電圧降下のみを出力とするようにして前記サー
ミスタRTの温度変化には無関係になるようにし、その結
果Cメータの温度変化によって生ずる指示誤差及びHp端
子とアース間に入る容量によって生ずる指示変化をも僅
少になし得ることを特徴としている。Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, a temperature compensation circuit of a CV converter using an inverting operational amplifier according to the present invention is a feedback circuit of an inverting operational amplifier including a first resistor R 1 and Second in series with
A resistor R 2 in parallel with the thermistor R T is inserted, and the capacitance for eliminating the input reactance X L of the operational amplifier.
It has a CV converter with C S inserted and its reactance component Is the feedback resistance for the change of X L caused by the change of ω O A O of the operational amplifier with temperature. The omega O A but a change in the R f due to the change of the thermistor R T
By selecting the second resistor R 2 so as to be equal to the change of O, the reactance X L is configured to be constant irrespective of temperature, and further, the output is the first resistor R 1 Of the thermistor R T so that it is irrelevant to the temperature change of the thermistor R T , and as a result, the indicating error caused by the temperature change of the C meter and the indicating change caused by the capacitance between the Hp terminal and the ground. Is characterized by being able to make a small amount.
実施例 次に本発明をその好ましい一実施例について図面を参照
しながら具体的に説明する。Embodiment Next, the present invention will be specifically described with reference to the drawings with respect to a preferred embodiment thereof.
本発明の実施例を説明する前に、ビーズ型サーミスタに
ついてその性能を簡単に検討してみる。Before explaining the embodiment of the present invention, the performance of the bead type thermistor will be briefly examined.
現在市販されている素子の大きさ1mm程度のビーズ型サ
ーミスタを30個無作為に抽出し23℃において1MHzの高周
波で試験した結果、特性に殆ど誤差がないことが判明し
た。そのうち誤差の大きいもの3個の測定結果を次の
(1),(2),(3)として示すと次の通りである
(|Z|:インピーダンスの絶対値、θ;位相角)。As a result of randomly selecting 30 bead type thermistors with a size of about 1 mm currently on the market and testing them at a high frequency of 1 MHz at 23 ° C., it was found that there was almost no error in the characteristics. The following three (1), (2), and (3) show the measurement results of the one with the largest error (| Z |: absolute value of impedance, θ; phase angle).
|Z| θ (1) 5.85KΩ −4.9° (2) 5.67KΩ −6.7° (3) 5.78KΩ −4.6° 以上の値を第2図に示した並列等価回路の定数(並列容
量:CP,並列抵抗RP)に換算すれば、 Cp Rp (1)………2.34pF 5872Ω (2)………3.25pF 5708Ω (3)………2.22pF 5798Ω となる。ちなみにこのサーミスタの23℃における直流の
標準抵抗値は5.72KΩで1MHzでもDC抵抗と略々等しくま
たリアクタンス分Cpも小さく十分温度補償用サーミスタ
として使用できることが確かめられた。| Z | θ (1) 5.85KΩ −4.9 ° (2) 5.67KΩ −6.7 ° (3) 5.78KΩ −4.6 ° The values above are the constants of the parallel equivalent circuit shown in Fig. 2 (parallel capacitance: C P , When converted to parallel resistance R P ), Cp Rp (1) ……… 2.34pF 5872Ω (2) ……… 3.25pF 5708Ω (3) ……… 2.22pF 5798Ω. By the way, it was confirmed that the standard resistance value of direct current at 23 ℃ of this thermistor is 5.72 KΩ, which is almost equal to the DC resistance even at 1 MHz, and the reactance Cp is small and can be used as a temperature compensating thermistor.
第1図(a)は上記サーミスタを用いた本発明に係る温
度補償回路の一実施例を示すブロック構成図、第1図
(b)は第1図(a)の等価回路図である。FIG. 1A is a block diagram showing an embodiment of a temperature compensation circuit according to the present invention using the thermistor, and FIG. 1B is an equivalent circuit diagram of FIG. 1A.
第1図(a),(b)を参照するに、前述したように、
C-V変換器12のオペアンプOP1の入力インピーダンスZは
Z=R+jXLで表され、抵抗、リアクタンス分は で表される。(a)図では、 で表されるが、上記入力インピーダンスZのうち抵抗分
Rは温度により変化しても絶対値が小さい上に被測定容
量CXのインピーダンスに対してベクトル和となるので温
度変化による影響は無視できる。Referring to FIGS. 1 (a) and 1 (b), as described above,
The input impedance Z of the operational amplifier OP 1 of the CV converter 12 is represented by Z = R + jX L , and the resistance and reactance components are It is represented by. In Fig. (A), The resistance R of the input impedance Z has a small absolute value even if it changes with temperature, and since it is a vector sum with respect to the impedance of the measured capacitance C X , the effect of temperature change can be ignored. .
リアクタンスXLは と同相に影響するので、温度によるリアクタンスXLの変
化は直接指示に影響する。オペアンプOP1の温度変化に
よるωOAOの変化は負方向であり正の温度変化に対して
リアクタンスXLを増加させる方向であり、また帰還抵抗
Rfにはサーミスタが入っているので正の温度変化に対し
てリアクタンスXLを減少させる方向となりサーミスタ抵
抗RTと並列に挿入されている抵抗R2を適当に選べば増幅
器のωOAOの変化と等しくすることができることが上式
よりも明らかである。即ち、ある温度範囲ではリアクタ
ンスXLを一定とすることが可能であり、従って、この補
償回路により電流iXを温度に略々無関係に一定とするこ
とができる。しかしながら、通常のオペアンプ端子のよ
うにオペアンプOP1のe1端子を出力とすれば、サーミス
タによるRfの変化の為に温度変化による出力変化が生じ
ることは明らかであるが、出力を図に示すようにR1端子
よりとればサーミスタの変化による影響を受けずにサー
ミスタはリアクタンスXL即ち電流iXを一定とする為だけ
の要因とすることができる。Reactance X L is Changes in the reactance X L with temperature directly affect the indication, since it affects the in-phase with. The change of ω O A O due to the temperature change of the operational amplifier OP 1 is in the negative direction and the direction of increasing the reactance X L with respect to the positive temperature change.
Since R f contains a thermistor, it tends to decrease the reactance X L against a positive temperature change, and if the resistor R 2 inserted in parallel with the thermistor resistance R T is selected appropriately, the amplifier ω O A O It is clear from the above equation that it can be made equal to the change of That is, it is possible to make the reactance X L constant in a certain temperature range, and therefore the current i X can be made constant irrespective of temperature by this compensation circuit. However, if the e 1 terminal of the operational amplifier OP 1 is used as an output like a normal operational amplifier terminal, it is clear that the output change due to the temperature change occurs due to the change of R f by the thermistor, but the output is shown in the figure. Thus, if it is taken from the R 1 terminal, the thermistor can be a factor only for keeping the reactance X L, that is, the current i X constant, without being affected by the change of the thermistor.
尚、この回路において抵抗R1は被測定容量CXのフルスケ
ールのときにe=eoとなるように設計されるので、 なる条件があり、この条件を保ちつつ抵抗R2の選定によ
り温度特性のみ任意に変更することが可能である。In this circuit, the resistance R 1 is designed so that e = e o when the measured capacitance C X is full scale, However, it is possible to arbitrarily change only the temperature characteristic by selecting the resistor R 2 while maintaining this condition.
第1図(a)に示されたオペアンプOP2は抵抗R1に対し
てハイインピーダンスで受ける為のゲイン1の電圧フォ
ロワである。The operational amplifier OP 2 shown in FIG. 1 (a) is a voltage follower with a gain of 1 for receiving the resistor R 1 with high impedance.
尚、サーミスタはオペアンプOP1のケース表面または放
熱板等に密着させてオペアンプOP1の温度変化とサーミ
スタが常に同一温度になるような注意が必要なことは勿
論である。It is needless to say that the thermistor should be closely attached to the case surface of the operational amplifier OP 1 or a heat dissipation plate so that the temperature change of the operational amplifier OP 1 and the thermistor are always at the same temperature.
発明の効果 以上説明したように、本発明に係る温度補償回路によれ
ば、温度変化に無関係にHp端子をバーチャルグランドに
なし得、その結果、周囲温度の変化に対し指示変化を小
さくし、またHp端子とアース間に入る容量の影響も僅少
になし得ることが可能となる。EFFECTS OF THE INVENTION As described above, according to the temperature compensation circuit of the present invention, the Hp terminal can be used as the virtual ground irrespective of the temperature change, and as a result, the instruction change is reduced with respect to the change of the ambient temperature, and It is possible to minimize the influence of the capacitance between the Hp terminal and ground.
第1図(a),(b)は本発明の一実施例を示す回路構
成図、その等価回路図、第2図は本発明を説明する為の
図、第3図(a),(b)は従来技術を説明する為の回
路図、その等価回路図である。 11……電源、12,12′……C-V変換回路、OP1,OP2……演
算増幅器、RT……サーミスタ1 (a) and 1 (b) are circuit configuration diagrams showing an embodiment of the present invention, an equivalent circuit diagram thereof, FIG. 2 is a diagram for explaining the present invention, and FIGS. 3 (a) and 3 (b). ) Is a circuit diagram for explaining the conventional technique and its equivalent circuit diagram. 11 ... Power supply, 12, 12 '... CV conversion circuit, OP 1 , OP 2 ... Operational amplifier, RT ... Thermistor
Claims (2)
R1とこの第1の抵抗R1と直列に第2の抵抗R2とサーミス
タRTとの並列回路を挿入し、更に前記演算増幅器の入力
リアクタンスXLを消去する為の容量CSを入力端に接続し
たC-V変換器であって、前記リアクタンスXL=ωRf/ωO
AO(但し、ω:使用角周波数,ωO:3dB低下の角周波
数,AO:DCオープンループゲイン)における前記演算増
幅器のωOAOが温度によって変化することにより生ずる
前記リアクタンスXLの変化に関して帰還抵抗Rf=(R2RT
/R2+RT)+R1の前記サーミスタRTの変化による変化を
前記ωOAOの変化と等しくなるように前記第2の抵抗R2
を選定し、前記リアクタンスXLを略々温度に無関係にす
ると共に、前記第1の抵抗R1の電圧降下のみを出力する
ようにして前記サーミスタRTの温度変化には無関係にな
るようにしたことを特徴とする反転型演算増幅器を用い
たC-V変換器の温度補償回路。1. A first resistor in a feedback circuit of an inverting type operational amplifier.
The parallel circuit of a second resistor R 2 and the thermistor R T is inserted into the first resistor R 1 in series with R 1 Toko, further input capacitance C S for erasing the input reactance X L of the operational amplifier A CV converter connected to the end, wherein the reactance X L = ωR f / ω O
The reactance X L of A O (where ω: working angular frequency, ω O : angular frequency of 3 dB decrease, A O : DC open loop gain) causes the reactance X L of ω O A O of the operational amplifier to change with temperature. Feedback resistance Rf = (R 2 R T
/ R 2 + R T) + R 1 of the thermistor the changes due to a change in the R T ω O A O changes equal manner the second resistor R 2
Is selected so that the reactance X L is substantially independent of the temperature, and only the voltage drop of the first resistor R 1 is output so that it is independent of the temperature change of the thermistor R T. A temperature compensation circuit for a CV converter using an inverting operational amplifier.
に電圧フォロワ型の第2の演算増幅器を挿入したことを
更に特徴とする請求項(1)に記載の反転型演算増幅器
を用いたC-V変換器の温度補償回路。2. The inverting circuit according to claim 1, further comprising a voltage follower type second operational amplifier inserted at a connection point between the first resistor R 1 and the second resistor R 2. Compensation Circuit for CV Converters Using Type Operational Amplifier.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17948989A JPH0690248B2 (en) | 1989-07-12 | 1989-07-12 | Temperature compensation circuit for CV converter using inverting operational amplifier |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17948989A JPH0690248B2 (en) | 1989-07-12 | 1989-07-12 | Temperature compensation circuit for CV converter using inverting operational amplifier |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0344570A JPH0344570A (en) | 1991-02-26 |
| JPH0690248B2 true JPH0690248B2 (en) | 1994-11-14 |
Family
ID=16066720
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17948989A Expired - Lifetime JPH0690248B2 (en) | 1989-07-12 | 1989-07-12 | Temperature compensation circuit for CV converter using inverting operational amplifier |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0690248B2 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6908535B2 (en) | 2002-03-06 | 2005-06-21 | Medtronic, Inc. | Current-to-voltage-converter for a biosensor |
| EP3370073B1 (en) * | 2017-03-01 | 2020-04-29 | ABB Power Grids Switzerland AG | Method and device for determining capacitive component parameters |
| JP7390232B2 (en) * | 2020-03-27 | 2023-12-01 | ローム株式会社 | Capacitance detection circuit, input device |
-
1989
- 1989-07-12 JP JP17948989A patent/JPH0690248B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0344570A (en) | 1991-02-26 |
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