專利名稱：電壓－電流轉(zhuǎn)換電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種使用積分電路的電壓-電流轉(zhuǎn)換電路，尤其涉及具有放電存儲于積分電容器的電荷機構的電壓-電流轉(zhuǎn)換電路。
背景技術：
使用積分電路的電壓-電流轉(zhuǎn)換電路為用于電流量測定器或電荷量測定器等。其如圖2積分電路1所示的將積分電容器11連接于運算放大器10的反轉(zhuǎn)輸入端子與輸出端子之間，通過來自被測定電流源3的電流充電積分電容器11，并通過測定積分電壓V測定電荷量，通過計算積分電壓V的變化測定電流量的電路。
以使用電容器11的積分電路進行復數(shù)次測定時，需要以積分電壓V為不飽和的方式，于每次測定時放電電容器11。最簡單的方法可考慮于電容器11的兩端連接開關，于放電時接通開關，使電容器11的兩端短路的方法。此種電路雖然裝置構造簡單，但使用FET等電子開關作為開關時，便因控制電極與被控制電極之間的電容，控制訊號顯現(xiàn)于被控制電極，于電容器11產(chǎn)生電荷注入，故而無法充分放電。另外，當使用機械性開關時，雖不會產(chǎn)生電荷注入，但存在無法獲得充分的運作速度的問題。
因此，在專利文獻1中如圖2所示，揭示有在開關203的反轉(zhuǎn)輸入端子側(cè)設有二極管200、201，固定二極管200、201的另一端于定電壓的方法。于此電路中，開關203的反轉(zhuǎn)輸入端子側(cè)總是借以電阻器202接地，因此連接點J1的電壓固定為0V。二極管200、201當于順方向施加有臨界值電壓(約0.6V)以上的電位時成為導通狀態(tài)，但運算放大器10的反轉(zhuǎn)輸入端子成為與非反轉(zhuǎn)輸入端子同電位的0V，與連接點J1電位相同，因此開關203在斷開狀態(tài)下為穩(wěn)定的非導通狀態(tài)，可防止被測定電流源3的流入。
然而，開關203接通時，連接點J1、J2之間也會產(chǎn)生臨界值電壓(約0.6V)，因此當電容器11兩端間的電壓為臨界值電壓以下時，二極管200、201成為非導通狀態(tài)。因此，無法將電容器11的兩端電壓放電到臨界值電壓之下。
因此，提出如圖3所示的電路(參照專利文獻2)。于此電路中，連接點J1與J2的中點處設有正負電源(+V與-V)，從電源到連接點J1、J2為止分別設置4個二極管210～217，平衡J1與J2的電壓。
接通開關222、223放電電容器11時，來自電源+V的電流分流到二極管212與214，分別通過二極管210、211、213的路徑與二極管216、217、215的路徑的2條路徑流入電源-V。此時由于連接點J1與J2為從電源+V經(jīng)過相同數(shù)量的二極管，因此電位相同，故而電容器11得以充分放電。
另外，于測定時(電容器11非放電時)，開關222、223斷開，電流便無法流到二極管。此時，被測定電流源3側(cè)的連接點E、F借以電阻器218、219接地，因此與圖2的電路同樣，可防止來自被測定電流源3的電流流入。
專利文獻1日本專利特開平5-126864號公報專利文獻2日本專利特開2002-221540號公報發(fā)明所欲解決的問題如此，圖3的電路具有可防止來自被測定電流源3的電流流入，并充分放電電容器11的優(yōu)點，但由于使用八個二極管，因此電路構造非常復雜。并且，為保證連接點J1及J2電位相同，必須使用電特性齊備的二極管。
于此，可考慮刪除二極管212～215，以簡化電路的方法。然而，刪除二極管212～215后，運算放大器10的輸出電壓V會借以二極管216、217以及電阻器218、219流過電流。因此，于二極管210、211會耗費較大逆偏壓，較大漏電流流到運算放大器10的反轉(zhuǎn)端子側(cè)。在電荷或電流的測定過程中，此漏電流的電荷充電到電容器11時，會產(chǎn)生測定精度惡化的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為通過一種電壓-電流轉(zhuǎn)換電路解決上述課題，該電壓-電流轉(zhuǎn)換電路具有運算放大器、以及連接于上述運算放大器的輸入端子及輸出端子之間的電容器，其特征為包含第1對二極管，其互相逆向地連接于上述輸入端子，第2對二極管，其以與上述第1對二極管逆向的方式連接于上述第1對二極管的各另一端，一對電流源，其互相逆向地連接于上述第1對二極管的各另一端，一對開關，其連接于上述第1對二極管的各另一端，以及電阻器，其連接于上述第2對二極管的各另一端與上述輸出端子之間。
發(fā)明效果通過本發(fā)明的電壓-電流轉(zhuǎn)換電路，可以簡單的電路構造進行電容器11的充分放電。


圖1為本發(fā)明實施例的電流-電壓轉(zhuǎn)換器的電路圖。
圖2為背景技術欄揭示的電流-電壓轉(zhuǎn)換器的電路圖。
圖3為背景技術欄揭示的電流-電壓轉(zhuǎn)換器的電路圖。
具體實施例方式
以下參照附圖，詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施形態(tài)的檢查裝置及方法。
圖1表示本發(fā)明的電壓-電流轉(zhuǎn)換電路的電路圖。電壓-電流轉(zhuǎn)換電路包含積分電路1以及重設電路2。積分電路1包含運算放大器10、以及連接于運算放大器10的反轉(zhuǎn)輸入端子與輸出端子之間的10pF的積分電容器11。于運算放大器10的輸入端子連接有被測定電流源3。另外，重設電路2包含一對二極管230、231，其互相逆向地連接于運算放大器10的輸入端子，二極管232、233，其分別逆向地連接于二極管230、231的各另一端，恒定電流源234、235，其于二極管230、232之間以及二極管231、233之間，分別于流入到連接點E以及從連接點F流出的方向流過電流，且電流量為200μA，F(xiàn)ET開關241、242，其分別連接于二極管230、232之間以及二極管231、233之間，以及2kΩ的電阻器240，其連接于二極管232、233與運算放大器10的輸出端子間。
另外，在圖1中，為說明電路的運作，F(xiàn)ET開關241、242分為開關部分236、237與接通電阻部分238、239進行圖示。開關241、242并非僅限于FET，也能夠以模擬開關或繼電器等實現(xiàn)。另外，恒定電流源234、235也可串聯(lián)連接定電壓源與電阻器加以實現(xiàn)。
繼而，說明電路的運作。在積分電路1中，運算放大器10的反轉(zhuǎn)輸入端子為高阻抗狀態(tài)，因此來自被測定電流源3的電流存儲于積分電容器11。非反轉(zhuǎn)輸入端子接地，因此反轉(zhuǎn)端子也為0V，從被測定電流源3供給的電荷量Q可以Q＝C×V(C為電容器11的電容，V為運算放大器10的輸出電壓)求得。另外，電流量I可以電荷量Q每單位時間的變化求得，因此可以I＝C×dV/dt求得。故而，可通過測定輸出電壓V，測定從被測定電流源3供給的電荷量Q以及電流量I。
另外，電容器11的電容、運算放大器10的輸出電壓均為有限，因此連續(xù)進行測定時，必須適當放電電容器11的電荷。重設電路2于FET開關241、242均為斷開時放電電容器11，均為接通時成為非放電狀態(tài)。
首先，F(xiàn)ET開關241、242均為接通時，來自電流源234、235的電流分別經(jīng)過FET241、242流向地線244。FET開關或模擬開關有約50Ω左右的接通電阻238、239，電流源234、235的電流為200μA，因此接通電阻238、239的電壓下降，成為約10mV(＝50Ω×200μA)。由于接通電阻238、239的電壓下降低為二極管的臨界值電壓(約0.6V)以下，因此二極管230、231維持斷開狀態(tài)。通常，電流源234、235的電流若為大約12mA(＝0.6V/50Ω)以下，則連接點E、F的電壓為0.6V以下，二極管230以及231維持斷開狀態(tài)。因此，可防止被測定電流源3的電流流入重設電路2，并可控制漏電流從電流源234、235流到運算放大器10的輸入端子。另外，在非放電時，通過電流持續(xù)從電流源234、235流到地線，即使產(chǎn)生噪音也可將連接點E及F的電位確實地維持于二極管230、231的臨界值電壓以下，故而可進行抗噪音特性較強的高精度測定。
另外，在連接于運算放大器10的輸出端子側(cè)的二極管232、233，電流從運算放大器10經(jīng)過電阻器240流到二極管232或233。當此電流增大時，則運算放大器10的負荷增大，接通電阻238、239的電壓下降超過二極管230、231的臨界值電壓，從而來自電流源234、235的電流漏到電容器11，因此需要將電阻器240的電阻值設為充分大于內(nèi)部電阻238、239的值。
繼而，說明FET開關241、242均斷開，即電容器11放電時的運作。放電時由于FET開關236、237斷開，因此來自電流源234的電流無法流入FET開關241、242。因此，來自電流源234的電流分流到二極管230與232，分別經(jīng)過二極管231與233流入電流源235。由于連接點J1與J2的電壓與連接點E、F，均僅為二極管的臨界值電壓不同的電壓，因此電位相同。故而，電容器11的兩端電壓的電位相同，存儲于電容器11的電荷經(jīng)過230～233中的任一個二極管放電。此時，來自電容器11的電流也充分小于電流源234、235的電流，即使電流量改變，各二極管230～233的兩端子間的電壓也大致維持固定值，因此通過來自電容器11的電荷，連接點J1與J2的電壓平衡狀態(tài)不會破壞。如此，可通過將連接點J1與J2穩(wěn)定地維持于相同電位，從而充分放電電容器11。
另外，本發(fā)明的被測定電流源3，并非僅為自身供給電流的主動性電流源，可包含通過自外部施加電壓而流動電流的電阻器或電容器等被動性元件。在此種被動性元件的測定中，于積分電路1及重設電路2的接地電位與被測定電流源3的接地電位之間插入電源進行測定。例如，測定電阻器的電阻值R時，于被測定電流源3的位置設置電阻器，于積分電路1及重設電路2的接地部分插入電源，設置積分電路1及重設電路2的接地電位與被測定電流源3的接地電位之間的電位差Vin。此時，運算放大器10反轉(zhuǎn)端子的電壓為Vin，因此于測定對象的電阻器，流過通過電位差Vin與電阻值R決定的恒定電流源I(I＝Vin/R)。即，測定對象的電阻器作為與上述實施例相同的電流源而運作。通過計算此電流值I，可測定電阻值R。同樣，在TFT陣列或半導體測定的測定中，可通過在積分電路1及重設電路2的接地電位與被測恒定電流源3的接地電位之間設置電位差，施加與實際使用狀態(tài)相同的偏壓電壓進行測定。
另外，本實施例中使用的電壓值等數(shù)值參數(shù)僅為例示，其可依據(jù)測定對象或測定方式進行任意選擇，并非對權利要求存在任何限定。
權利要求
1.一種電流-電壓轉(zhuǎn)換電路，其具有運算放大器、以及電容器，其連接于上述運算放大器的輸入端子及輸出端子之間，其特征為包含第1對二極管，其互相逆向地連接于上述輸入端子，第2對二極管，其以與上述第1對二極管逆向的方式連接于上述第1對二極管的各另一端，一對電流源，其互相逆向地連接于上述第1對二極管的各另一端，一對開關，其連接于上述第1對二極管的各另一端，以及電阻器，其連接于上述第2對二極管的各另一端與上述輸出端子之間。
2.根據(jù)權利要求1所述的電流-電壓轉(zhuǎn)換電路，其中上述開關為模擬開關。
3.根據(jù)權利要求1所述的電流-電壓轉(zhuǎn)換電路，其中上述開關為晶體管。
4.一種電流-電壓轉(zhuǎn)換電路，其具有運算放大器、以及電容器，其連接于上述運算放大器的輸入端子及輸出端子之間，其特征為包含第1及第2二極管，其一端互相逆向地連接于上述輸入端子，電阻器，其一端連接于上述輸出端子，第3二極管，其一端以與上述第1二極管逆向的方式連接于上述第1二極管的另一端，另一端連接于上述電阻器的另一端，第4二極管，其一端以與上述第2二極管逆向的方式連接于上述第2二極管的另一端，另一端連接于上述電阻器的另一端，第1開關，其連接于上述第1二極管的另一端與第3二極管的一端，第1電流源，其連接于上述第1二極管的另一端與第3二極管的一端，第2開關，其連接于上述第2二極管的另一端與第4二極管的一端，以及第4電流源，其連接于上述第2二極管的另一端與第4二極管的一端。
5.根據(jù)權利要求4所述的電流-電壓轉(zhuǎn)換電路，其中，上述開關為模擬開關。
6.根據(jù)權利要求4所述的電流-電壓轉(zhuǎn)換電路，其中，上述開關為晶體管。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種電壓－電流轉(zhuǎn)換器，其可以簡單的電路構造，減輕運算放大器的負荷，防止漏電流，并且進行電容器11的充分放電。本發(fā)明通過一種電壓－電流轉(zhuǎn)換電路解決上述課題，該電壓－電流轉(zhuǎn)換電路具有運算放大器、以及連接于上述運算放大器的輸入端子及輸出端子之間的電容器，其特征為包含第1對二極管，其互相逆向連接于上述輸入端子，第2對二極管，其以與上述第1對二極管逆向的方式連接于上述第1對二極管的各另一端，一對電流源，其互相逆向地連接于上述第1對二極管的各另一端，一對開關，其連接于上述第1對二極管的各另一端，以及電阻器，其連接于上述第2對二極管的各另一端與上述輸出端子之間。
文檔編號G06G7/00GK1619569SQ200410090630
公開日2005年5月25日 申請日期2004年11月10日 優(yōu)先權日2003年11月19日
發(fā)明者藤崎朝也, 后藤正治 申請人:安捷倫科技公司