CN1846141A - 校准比较器电路 - Google Patents

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Abstract

一种用于对装置测试的测试设备，包括：定时发生器，用于生成指明施加测试信号的定时的定时信号；多个定时延迟部件，用于延迟所述定时信号；多个驱动器，用于施加所述测试信号；采样器，用于对所述测试信号进行采样，以输出采样电压；比较器，用于输出指明所述采样电压是否高于参考电压的比较结果；确定部件，用于确定所述采样电压是否与所述参考电压一致；和定时校准部件，用于校准由所述多个定时延迟部件提供的定时信号中的延迟时间，从而使得将所述测试信号施加到该被测试装置的定时彼此一致。

Description

校准比较器电路
技术领域
本发明涉及比较器电路、校准设备、测试设备、和校准方法。本发明特别涉及用于校准施加到测试中的装置的测试信号的输出定时的校准设备；测试设备；校准方法；和用于实现前述装置和方法的比较器电路。
背景技术
测试设备已传统地用于在半导体装置测试的情况下向测试中的装置施加测试信号。当该测试设备所测试的装置被提供有多个端子时，有时必须以一致的定时向多个端子中的每一个施加测试信号。
图1示出了根据本发明的背景技术的测试设备10的结构的例子。该测试设备10通过将测试信号施加到DUT(测试中的装置：正被测试的装置)130的多个端子的每一个，而执行DUT130的测试。该测试设备10被提供有定时发生器100、多个测试板110、和多个传输通道120。该定时发生器100产生指明测试信号被施加到DUT130的定时的定时信号，并将该定时信号馈送到多个测试板110中的每一个。提供多个测试板110中的每一个从而对应于DUT130的多个端子之一，并且所述多个测试板110中的每一个具有定时延迟单元112，用于延迟定时发生器100所产生的定时信号；并具有驱动器114，用于在这样延迟的定时信号所指明的定时处，经由传输通道120向DUT130的多个端子中的对应一个施加测试信号。
所述多个驱动器114中的每一个都具有可变特性，并且由于该传输通道长度在多个传输通道120的每一个中不必然相同，所以由多个驱动器114向DUT130施加测试信号的定时有时会发生变化。所以，利用在离DUT130最近点的示波器来观察由多个驱动器114中的每一个向DUT130施加的测试信号的波形。通过校准多个定时延迟单元112在定时信号中引起的延迟时间，基于所观察的波形，而使得由多个驱动器114中的每一个向DUT130施加测试信号的定时同步。
图2示出了根据本发明的背景技术的测试设备20的结构。该测试设备20通过将测试信号施加到DUT的多个端子中的每一个而执行DUT的测试。该测试设备20被提供有定时发生器200、多个测试板210、多个传输通道215、和校准设备220。该定时发生器200产生指明测试信号施加到DUT的定时的定时信号，并将该定时信号馈送到多个测试板210中的每一个。该定时发生器200也产生选通(strobe)信号并将该选通信号馈送到该校准设备220。提供多个测试板210中的每一个从而对应于DUT的多个端子之一，并且所述多个测试板210中的每一个具有定时延迟单元212，用于延迟定时发生器200所产生的定时信号；并具有驱动器214，用于在这样延迟的定时信号所指明的定时处，经由传输通道215向多个端子中的对应一个施加测试信号。
该校准设备220具有比较器222、确定部件224、和定时校准部件226。该比较器222代替DUT获取由多个驱动器214中的每一个输出的测试信号，比较这样获取的测试信号和参考电压VREF，并将比较结果输出到该确定部件224。该确定部件224在定时发生器200产生的选通信号所指明的定时处，检测该比较器222所输出的比较结果，并在该定时处，确定该测试信号的电压与参考电压VREF是否匹配。该定时校准部件226基于在确定部件224中确定该测试信号的电压与参考电压VREF匹配的定时，通过校准多个定时延迟单元212在定时信号中引起的延迟时间，校准由多个驱动器214中的每一个向DUT施加的测试信号，而使得由多个驱动器214中的每一个向DUT施加测试信号的定时同步。
传统测试设备中出现的公知缺点在于：通过向DUT施加测试信号来测试DUT，由此传输通道中的阻抗和其他效应削弱了测试信号的高频分量，并且具有与期望波形不同波形的测试信号被施加到DUT。已提出了用于克服这些缺点的技术：使用示波器来获取测试设备所输出的测试信号的波形，并基于所获取的波形来校正测试信号的波形(例如，见国际专利申请公开号03/044550的说明书)。
发明内容
本发明要解决的问题
图1所述的校准方法具有这样的缺点：其很难执行有效校准，因为需要昂贵的示波器和较长的校准时间。图2所述的校准方法具有这样的缺点：随着测试信号的频率增加由于比较器222的带宽不充分而对等价上升时间的影响、或根据过驱动(overdrive)电压而对比较器222的响应时间的波动的影响使得很难执行高精度校准。国际专利申请公开号03/044550中描述的测试设备也具有这样的缺点：需要昂贵的示波器用于获取施加到DUT的测试信号的波形。
所以，本发明的目的是提供能够克服上述缺点的比较器电路、校准设备、测试设备、和校准方法。该目的通过独立权利要求中所述的特性的组合而实现。从属权利要求说明了本发明的更有用的特定例子。
用于解决上述问题的手段
本发明的第一实施例是一种用于比较模拟测量信号和模拟参考信号并输出比较结果的比较器电路，其中该比较器电路提供有：采样器，用于在预定定时处对测量信号进行采样，并输出测量信号的采样电压；和比较器，用于比较采样电压和参考电压，并输出指明采样电压是否高于参考电压的比较结果。采样器可以具有开关电路和电容器，其中开关电路在该预定定时处将测量信号施加到电容器，而比较器对作为采样电压施加到并充入电容器的电压和参考电压进行比较。采样器可以提供有用于提取叠加在采样脉冲上的噪声的噪声提取电路；该噪声提取电路所提取的噪声由模拟减法电路从采样电压中减去；并且叠加在采样电压上的噪声被去除并与参考电压作比较。比较器可具有：采样电压晶体管，用于放大采样电压；参考电压晶体管，用于放大参考电压；和比较结果输出部件，用于比较所放大的采样电压和所放大的参考电压，并输出指明所放大的采样电压是否高于所放大的参考电压的比较结果。
本发明的第二实施例是一种校准设备，用于获取由驱动器输出的模拟测量信号并校准来自该驱动器的测量信号的输出定时，其中该校准设备提供有：采样器，用于在预定定时处对测量信号进行采样，并输出测量信号的采样电压；比较器，用于比较采样电压和模拟参考电压，并输出指明采样电压是否高于参考电压的比较结果；确定部件，用于在该比较结果随着采样器对采样定时的连续改变而变化的定时处，确定采样电压与参考电压匹配；和定时校准部件，用于基于在确定部件中确定采样电压与参考电压匹配的定时，而校准来自驱动器的测量信号的输出定时。
本发明的第三实施例是一种用于测试测试中的装置的测试设备；其中该测试设备提供有：定时发生器，用于生成指明将测试信号施加到为测试中的装置提供的多个端子中的每一个的定时的定时信号；多个定时延迟单元，用于延迟每一定时信号；多个驱动器，被提供为对应于多个定时延迟单元中的每一个，用于在多个定时延迟单元中的每一个延迟的定时信号的每一个所指明的定时处，向多个端子中的每一个施加测试信号；采样器，用于在预定定时处对多个驱动器中的每一个的对应驱动器所输出的测试信号进行采样，并输出测试信号的采样电压；比较器，用于比较采样电压和模拟参考电压，并输出指明采样电压是否高于参考电压的比较结果；确定部件，用于在该比较结果随着采样器对采样定时的连续改变而变化的定时处，确定采样电压与参考电压匹配；和定时校准部件，用于基于在确定部件中确定多个驱动器中的每一个的采样电压与参考电压匹配的定时，而校准由多个定时延迟单元中的至少一个在定时信号中引起的延迟时间，从而同步将多个驱动器中的每一个输出的测试信号施加到该测试中的装置的定时。
定时发生器还可生成与定时信号相关的选通信号，用于指明采样器执行采样的定时和确定部件检测比较结果的定时。该测试设备还可提供有：分频器，用于对选通信号进行分频；和选通延迟单元，用于延迟在分频器中分频的选通信号；其中确定部件在选通延迟单元延迟选通信号的延迟时间改变时改变所述比较结果的延迟时间中，确定采样电压与参考电压匹配；和定时校准部件基于在确定部件中确定多个驱动器中的每一个的采样电压与参考电压匹配的选通信号的延迟时间，而校准由多个定时延迟单元中的至少一个在定时信号中引起的延迟时间，从而同步将多个驱动器中的每一个输出的测试信号施加到该测试中的装置的定时。
该测试设备还可提供有：参考电压控制器，用于连续改变比较器将测试信号的采样电压与其进行比较的参考电压，从而在由多个驱动器中的每一个输出的测试信号中的延迟选通信号所指明的定时处获取电压；和波形获取部件，用于通过连续改变选通延迟单元将选通信号所延迟的延迟时间、以及通过由参考电压控制器连续改变参考电压，而获取多个驱动器中的每一个所输出的测试信号的波形。该测试设备还可提供有测试信号校正部件，用于基于波形获取部件所获取的多个驱动器中的每一个所输出的测试信号的波形而校正该驱动器所输出的信号，从而将期望的测试信号施加到测试中的装置。
本发明的第四实施例是一种校准方法，用于获取由测试测试中的装置的测试设备中提供的多个驱动器中的每一个输出的测试信号，并校准来自多个驱动器中的每一个的测试信号的输出定时；其中校准方法包括：定时生成步骤，用于生成指明将测试信号施加到测试中的装置的多个端子中的每一个的定时的定时信号；定时延迟步骤，用于延迟每个定时信号并输出多个延迟的定时信号；测试信号输出步骤，由此多个驱动器中的每一个在多个延迟的定时信号中的每一个指明的定时处输出测试信号；采样步骤，用于在预定定时处对驱动器输出的模拟测试信号进行采样，并输出用于多个驱动器中的每一个的测试信号的采样电压；比较步骤，用于比较采样电压和模拟参考电压，并输出指明采样电压是否高于参考电压的比较结果；确定步骤，用于当比较结果随着在采样步骤中对所述测试信号进行采样的定时的连续改变而变化时，确定采样电压与参考电压匹配；和定时校准步骤，用于基于在确定步骤中确定多个驱动器中的每一个的采样电压与参考电压匹配的定时，而校准由对应于多个驱动器中的每一个提供的多个定时延迟单元中的至少一个在定时信号中引起的延迟时间，从而使得多个驱动器中的每一个输出的测试信号被施加到测试中的装置的定时同步。
本发明的第五实施例是一种用于测试测试中的装置的测试设备；其中测试设备提供有：驱动器，用于施加测试信号到测试中的装置；采样器，用于在预定定时处对从测试中的装置输出的模拟输出信号进行采样，并与驱动器施加到测试中的装置的测试信号相关地输出该输出信号的采样电压；和比较器，用于比较采样电压和参考电压，并输出指明采样电压是否高于参考电压的比较结果。
上面给出的对本发明的概述并未列举本发明的所有必要特性，并且本发明也包含这些特性的子组合。
发明效果
利用本发明，可以以高精度执行对于将测试信号施加到测试中的装置的定时的校准，而无需使用昂贵的示波器。
附图说明
通过结合附图的以下详细描述，本发明的以上和其他目的、特征和优点将变得更加清楚，其中：
图1是示出了根据本发明的背景技术的测试设备10的结构的例子的方框图；
图2是示出了根据本发明的背景技术的测试设备20的结构的例子的方框图；
图3是示出了根据本发明的第一实施例的测试设备30的总体结构的例子的方框图；
图4是用于描述图3所示波形获取部件368的操作的波形图；
图5是示出了测试信号和选通信号之间的关系的例子的波形图；
图6是示出了选通信号和采样电压之间的关系的例子的波形图；
图7是示出了采样电压和比较器350中的比较结果之间的关系的例子的波形图；
图8是示出了测试信号的期望波形600和测试信号校正部件370所校正的测试信号的波形630之间的关系的例子的波形图；
图9是示出了采样器348的结构的例子的接线图；
图10是用于描述本发明的具有噪声去除能力的采样器的工作例子的接线图；
图11是用于描述图10所示的具有噪声去除能力的采样器的操作的波形图；
图12是用于描述图10所示的具有噪声去除能力的采样器的另一工作例子的接线图；
图13是用于描述图10所示的具有噪声去除能力的采样器的另一工作例子的接线图；
图14是用于描述图10所示的具有噪声去除能力的采样器的另一工作例子的接线图；
图15是用于描述图10所示的具有噪声去除能力的采样器的另一工作例子的接线图；
图16是用于描述图10所示的具有噪声去除能力的采样器的另一工作例子的接线图；
图17是示出了比较器350的结构的例子的接线图；
图18是示出了根据本发明第一实施例的修正的校准设备的结构的例子的方框图；
图19是示出了根据本发明第一实施例的修正的校准设备中的采样电压的结构的例子的方框图；和
图20是示出了根据本发明第二实施例的测试设备的总体结构的例子的方框图。
具体实施方式
下面将描述本发明的实施例，但是下述实施例决不限制权利要求中所限定的本发明，并且这些实施例中描述的特性的所有组合对于实现本发明的目的并不必然是必需的。
图3示出了根据本发明的第一实施例的测试设备30的总体结构的例子。该测试设备30产生测试信号并将该测试信号施加到DUT，将期望值与作为基于测试信号的DUT的操作的结果输出的输出信号作比较，并确定DUT的质量。在根据本实施例的测试设备30中，校准设备340代替DUT获取多个测试板320所产生和输出的测试信号。该校准设备340基于对获取的测试信号进行采样并比较该测试信号和参考电压的结果，而对用于将测试信号施加到DUT的多个端子中的每一个的多个测试板320的每一个中的测试信号的输出定时进行校准。该配置的目的在于，多个测试板320使得测试信号施加到多个端子中的每一个的定时同步，并执行DUT的高精度测试。
该测试设备30提供有定时发生器300、多个测试板320、多个传输通道330、分频器360、选通延迟单元362、延迟控制器364、校准设备340、参考电压控制器366、波形获取部件368、和测试信号校正部件370。该定时发生器300产生指明测试信号施加到DUT的多个端子中的每一个的定时的定时信号，并将该定时信号馈送到多个测试板320中的每一个。该定时发生器300也产生与该定时信号有关的选通信号，并将其馈送到校准设备340，用于指明在校准设备340中采样测试信号的定时，并指明检测与参考电压比较的结果的定时。
提供多个测试板320中的每一个使得其对应于DUT的多个端子之一，所述多个测试板320中的每一个具有定时延迟单元322和驱动器324。该定时延迟单元322延迟该定时发生器300产生的定时信号，并将所延迟的定时信号输出到驱动器324。该驱动器324在该定时延迟单元322所延迟的定时信号所指明的定时处，经由传输通道330向与具有驱动器324的测试板320对应的端子施加测试信号。
该分频器360对定时发生器300输出的选通信号进行分频，并将分频后的信号输出到选通延迟单元362。该选通延迟单元362延迟在分频器360中分频的该选通信号，并将结果输出到该校准设备340。该延迟控制器364设置选通延迟单元362中的选通信号的延迟时间，并将这样设置的延迟时间通知给校准设备340和波形获取部件368。
该校准设备340代替DUT获取多个驱动器324的每一个所输出的模拟测试信号，并基于这样获取的测试信号而校准来自多个驱动器324的每一个的测试信号的输出定时。该校准设备340具有比较器电路342、确定部件344、和定时校准部件346。该比较器电路342包括采样器348和比较器350，比较多个驱动器324的每一个所输出的模拟测试信号(所测量的信号)与模拟参考电压，并输出比较结果。
采样器348在预定定时处对于多个驱动器324的每一个而采样驱动器324所输出的模拟测试信号，并将测试信号的采样电压输出到比较器350。特别地，采样器348在分频器360中分频并在选通延迟单元362中延迟的选通信号指明的定时处，采样该测试信号。该比较器350比较该采样器348所输出的模拟采样电压和模拟参考电压，并将指明采样电压是否高于参考电压的比较结果输出到该确定部件344。特别地，当模拟采样电压高于模拟参考电压时，该比较器350将作为比较结果的逻辑值“1”输出到该确定部件344，而当模拟采样电压低于模拟参考电压时，该比较器350输出逻辑值“0”。
该确定部件344在基于采样器348对该测试信号进行采样的定时的定时处，检测由比较器350输出的比较结果。该确定部件344在检测的比较结果随着采样器348对测试信号进行采样的定时连续变化而变化的定时处，确定该采样电压与参考电压匹配，并将确定结果输出到定时校准部件346和波形获取部件368。特别地，该确定部件344在基于延迟的选通信号的定时处检测该比较结果，并在比较结果随着延迟控制器364连续改变选通延迟单元362中设置的选通信号的延迟时间而变化的延迟时间处，确定该采样电压与参考电压匹配。
该定时校准部件346基于在确定部件344中确定多个驱动器324中的每一个的采样电压与参考电压匹配的定时，而校准由多个定时延迟单元322中的至少一个在定时信号中引起的延迟时间，从而使得多个驱动器324中的每一个输出的测试信号被施加到DUT的定时同步。特别是，该定时校准部件346基于在确定部件344中确定多个驱动器324中的每一个的采样电压与参考电压匹配时由延迟控制器364确认的选通信号的延迟时间，而校准由多个定时延迟单元322中的至少一个在定时信号中引起的延迟时间。
该参考电压控制器366连续改变比较器350将其与测试信号的采样电压进行比较的参考电压，以在多个驱动器324中的每一个输出的测试信号中在延迟选通信号所指明的定时处获取电压。通过延迟控制器364连续改变选通延迟单元362将选通信号所延迟的延迟时间、以及参考电压控制器366连续改变参考电压，该波形获取部件368绘制多个驱动器324中的每一个输出的测试信号的波形，并获取多个所绘制的点的数据，并将该点数据输出到测试信号校正部件370。
图4示出了获取用于绘制测试信号的波形的点数据的方式。在该配置中，测试信号的上升时间的基本中点被设置为参考相位，在延迟时间从该参考相位顺序偏移t1、t2、t3......的时候对测试信号进行采样，与参考电压VREF相关地得到采样电压，绘制在每一延迟时间t1、t2、t3......的测试信号的电压，并记录测试信号的至少一个周期。该波形获取部件368可以基于用于指明多个测试信号的波形上的各点的这样获取的数据而画出测试信号的波形。
例如，通过调整传输通道330中的阻抗，测试信号校正部件370基于由多个驱动器324的每一个所输出并由波形获取部件368所获取的测试信号的波形，而校正由多个驱动器324的每一个所输出的信号。该测试信号校正部件370可以例如校正从整形器或每一测试板320中提供的其他电路输入到驱动器324的测试信号的波形。可替换地，该测试信号校正部件370可以校正由每一驱动器324输出的测试信号的波形。在另一替换方式中，该测试信号校正部件370可以校正每一驱动器324内部的测试信号的波形。
利用根据本实施例的测试设备30，该校准设备340可以基于多个驱动器324中的每一个将测试信号施加到DUT的定时，而校准多个定时延迟单元322的定时。该测试设备30可由此测试DUT，而无需使用昂贵的示波器。
利用根据本实施例的测试设备30，该波形获取部件368可以精确获取多个驱动器324中的每一个所输出的测试信号的波形。该测试信号校正部件370也可以基于这样获取的测试信号的波形而校正多个驱动器324中的每一个所输出的测试信号的波形。该测试设备30可由此将具有更精确的波形的测试信号施加到DUT，并以高精度测试该DUT。
图5示出了测试信号和选通信号之间的关系的例子。图5A示出了输入到采样器348的测试信号(要测量的信号)的波形的例子。定时发生器300产生与指明驱动器324将测试信号施加到DUT的定时的定时信号相关的选通信号。例如，该定时发生器300可产生在基于定时信号输出的测试信号的上升时间的基本中点处具有脉冲的选通信号，使得该脉冲的周期变为与该测试信号中的周期400相同。
图5B示出了分频后的选通信号的波形的例子。该分频器360对定时发生器300产生的选通信号的脉冲的周期进行分频，使得该周期可变为测试信号的周期400的整数倍(例如周期410)，并将结果输出到选通延迟单元362。该选通延迟单元362基于延迟控制器364设置的延迟时间而延迟分频器360所分频的选通信号。该选通延迟单元362可使用正或负延迟时间，例如如延迟时间420所示。
图6示出了选通信号和采样电压之间的关系的例子。图6A示出了选通信号的例子。图6B和6C示出了图6A中示出的选通信号的采样电压的例子。采样器348将采样电压施加到电容器，由此电容器被充入采样电压，并在采样器348中的放电时间常数确定的放电时间所指明的时间周期中将全部充电量放电。当放电时间比选通信号的周期短时，采样器348在执行下一采样之前，将一次采样中充入的全部采样电压放电。结果，当必须对于每次采样估计采样电压时，如同测试信号中的抖动测量一样，例如，采样器348可通过设置分频器360中的分频数而输出合适的采样电压，使得选通信号的周期变得比放电时间长。
当放电时间比选通信号的周期长时，采样器348通过对甚至在下一采样中保留的部分采样电压重复采样而放大该采样电压。所放大的采样电压达到采样器348中的充电时间常数和放电时间常数所确定的电压值中的平衡。该采样器348一般在单一采样中输出比输入测试信号的电压低的采样电压。特别是，采样器348在单一采样中输出作为输入测试信号的电压的1/10到1/100的采样电压。结果是，采样器348可通过设置分频器360中的分频数使得选通信号的周期比放电时间短，并通过当单一采样中输出的采样电压比比较器350所能检测的电压低时放大该采样电压，而输出比较器350可检测的采样电压。
图7示出了采样电压和比较器350的比较结果之间的关系的例子。图7A示出了输入到采样器348的测试信号的波形的例子。当施加到DUT的参考电压VREF’作为测试信号被采样时，采样器348输出采样电压作为参考电压VREF。
图7B示出了作为在不同定时产生的选通信号的各波形的组成成分的波形的例子。图7C示出了与每个不同选通信号对应的采样电压的例子。当在选通信号500指明的定时处对测试信号采样时，采样器348输出低于参考电压VREF的采样电压530。当在选通信号510指明的定时处对测试信号采样时，采样器348输出与参考电压VREF匹配的采样电压540。当在选通信号520指明的定时处对测试信号采样时，采样器348输出高于参考电压VREF的采样电压550。
图7D示出了当改变选通信号中的延迟时间时由确定部件344检测的比较器350中的比较结果的变化的例子。在基于由低于采样电压540的采样电压输出的选通信号(例如选通信号500)的定时处，该确定部件344输出作为逻辑值“0”的比较结果。在基于由高于采样电压540的采样电压输出的选通信号(例如选通信号520)的定时处，该确定部件344输出作为逻辑值“1”的比较结果。换言之，确定部件344所检测的比较结果在对应于与参考电压匹配的采样电压540的选通信号510的延迟时间附近变化。所以，当延迟控制器364连续改变选通信号的延迟时间时，在其中在延迟选通信号所指明的定时处检测的比较器350的比较结果改变的延迟时间中，该确定部件344确定输入到采样器348的测试信号的电压与施加到DUT的参考电压VREF’匹配。
该定时校准部件346基于在确定部件344中检测该测试信号的电压与参考电压VREF’匹配的定时，而校准与输出测试信号的驱动器324对应的定时延迟单元322中的定时信号中引起的延迟时间，并使得由多个驱动器114中的每一个向DUT施加的测试信号的电压达到参考电压VREF’的定时同步。该定时校准部件346从多个驱动器324中选择单一驱动器324，并校准与多个驱动器324中的每一个对应的定时延迟单元322的延迟时间，从而使得由多个其他驱动器324中的每一个施加测试信号的定时与在选择的驱动器324中施加测试信号的定时同步。在替换配置中，该定时校准部件346校准与多个驱动器324中的每一个对应的定时延迟单元322的延迟时间，从而使得在多个驱动器324中的每一个中施加测试信号的定时与预定定时同步。
利用根据本实施例的测试设备30，可通过在选通信号的延迟时间连续变化的同时检测采样电压和参考电压之间的比较结果的变化，而可靠地检测测试信号的电压与参考电压匹配的定时。该校准设备340由此可以以较高精度校准将测试信号施加到DUT的定时。
图8示出了测试信号的期望波形600和由测试信号校正部件370校正的测试信号的波形630之间的关系的例子。该波形600是施加到DUT的测试信号的期望波形。即使当驱动器324输出的测试信号的波形在紧靠输出之后与波形600相同时，其高频分量也可由传输通道330中的阻抗和其他影响削弱，例如，该波形可以在紧靠被施加到DUT之前与波形600不同。该测试信号校正部件370基于波形获取部件368所获取的测试信号的波形，而校正驱动器324所输出的测试信号，使得施加到DUT的测试信号的波形是期望波形600。例如，该测试信号校正部件370校正波形，使得上升部分610高于高电压VH，而下降部分620低于低电压VL。
利用根据本实施例的测试设备30，该测试信号校正部件370可通过校正驱动器324输出的测试信号的波形而使得施加到DUT的测试信号的波形成为期望波形。该测试设备30可由此将具有正确上升部分或下降部分的测试信号施加到DUT，并可执行高精度测试。
图9示出了采样器348的结构的例子。图9A示出了其中使用4个二极管的采样器348的结构的例子。该采样器348包括具有二极管700、702、704、和706的开关电路、以及电容器701。通过将选通信号VSH以及与选通信号VSH正负相反的选通信号VSL输入到采样器348，所述二极管700、702、704、和706导通。在该情况下，由于二极管700和二极管702的中点与二极管704和二极管706的中点之间的电势不存在差别，所以通过输入测试信号VT而在二极管700和二极管702之间的中点处产生的电势也在二极管704和二极管706之间的中点中产生，并被施加到电容器710。由此，由使用4个二极管的桥电路组成的开关电路在预定定时(即该选通信号指明的定时)将测试信号VT施加到电容器710。比较器350将作为采样电压VSMP施加到并充入电容器710的电压与参考电压作比较。
图9B示出了使用两个二极管的采样器348的结构的例子。采样器348由包括二极管720和二极管722的开关电路、电阻器724、电阻器726、和电容器730组成。该采样器348响应于选通信号VSH以及与选通信号VSH正负相反的选通信号VSL的输入而导通二极管720和二极管722。在该情况下，由于二极管720和二极管722的中点与电阻器724和电阻器726的中点之间的电势不存在差别，所以通过输入测试信号VT而在二极管720和二极管722之间的中点处产生的电势也在电阻器724和电阻器726之间的中点中产生，并被施加到电容器730。由此，使用2个二极管的开关电路在预定定时(即该选通信号指明的定时)将测试信号VT施加到电容器730。比较器350将作为采样电压VSMP施加到并充入电容器730的电压与参考电压作比较。
图10示出了具有噪声去除能力的采样器348的工作例子。在采样器348中给出具有窄脉冲宽度和大振幅的选通信号VSL和VSH。由传输通道上的阻抗失配部分等引起的具有窄宽度的大振幅脉冲的反射(reflection)或延迟产生噪声。噪声紧靠选通信号VSH和VSL之后到达。构成开关电路的二极管700、702、704、和706已紧靠选通信号VSH和VSL之后返回到关断(OFF)状态，但是当通过电容器C1和C1’施加噪声时，该噪声通过关断状态的二极管704和706的结电容而漏出，所泄漏的噪声到达保持电容器710，并且使得采样电压VSMP波动。
在本发明中，与采样器348相邻地提供噪声提取电路900，从而去除采样电压VSMP上叠加的噪声NOIS。在图10所示工作例子中，噪声提取电路900包括串联的并由直流偏压保持为关断状态的一对二极管901和902、用于将选通信号VSL和VSH施加到串联电路的一端和另一端的电容器C2和C2’、以及用于从二极管901和902的结点提取噪声的提取线903。可替换地，如图1 5所示，噪声提取电路900可包括代替二极管901和902的电阻器911和912的串联电路，每个电阻器具有与关断时的二极管901和902的阻抗值相等的阻抗值；用于将选通信号VSL和VSH施加到该串联电路的一端和另一端的电容器C2和C2’；以及用于从电阻器911和912的结点提取噪声的提取线903。
利用图10所示噪声提取电路900，当选通信号VSL和VSH通过电容器C2和C2’而被施加到由保持为关断状态的二极管901和902组成的串联电路的一端和另一端时，由于选通信号VSL和VSH的极性几乎彼此相反，所以选通信号彼此抵消，并不出现在提取线903中。相反，不能保证电容器C2侧的噪声NOIS的分量与电容器C2’侧的其分量的极性完全相反。所以，具有相差的分量出现在提取线903中并被提取为噪声。(叠加在采样电压VSMP上的噪声NOIS也以这种方式出现。)
例如，通过将以这种方式提取的噪声NOIS输入到由差分放大器组成的模拟减法器910的一个输入端，并将采样电压VSMP输入到另一输入端，可去除叠加在采样电压VSMP上的噪声NOIS。
图11示出了去除噪声的方式。图11A示出了选通信号，并且在该例子中，VSH和噪声NOIS的波形。图11B示出了采样电压VSMP和其上叠加的噪声NOIS。图11C示出了从噪声提取电路900提取的噪声NOIS。图11D示出了构成模拟减法器910的差分放大器的一个输出端d的输出信号的波形；而图11E示出了另一输出端e的输出信号的波形。根据这些波形，可以清楚看出，噪声NOIS可以在模拟减法器910的输出端去除，而误差的发生在比较器中进行的与参考电压的比较中可以被最小化。
图12示出了其中噪声去除能力被添加到图9B所示采样器348的工作例子。换言之，该图示出了其中这样的情况，其中电阻器724和726的串联电路与包括二极管720和722的开关电路并联，并且采样电压VSMP从电阻器724和726的结点输出。噪声NOIS按照与图10相同的方式叠加到采样器348的采样电压VSMP上。由于噪声提取电路900也与图10所示的相同，所以图12所示电路的工作和效果与图10所示电路的相同。然而，为电阻器724和726所选择的阻抗值与关断状态中的二极管720和722的阻抗值大致相等。
图13示出了具有噪声去除能力的采样器348的另一工作例子。在图13所示工作例子中，采样器348的偏压源与噪声提取电路900的偏压源分开，并且该例子中示出了可以调整噪声提取电路900的偏压源+VC和-VC的电压的情况。利用该配置，噪声提取电路900的偏压源+VC和-VC与采样器348的偏压源+VB和-VB分开，并且其电压可调，由此可独立地调整施加到构成噪声提取电路900的二极管901和902的相反偏压。结果，可自由调整每一二极管901和902的结电容，并且可调整所提取的噪声NOIS的振幅。结果，获得了这样的效果：所提取的噪声NOIS的振幅可与叠加在采样电压VSMP上的噪声NOIS的振幅匹配，并且可增加噪声NOIS去除的程度。
图14示出了如同图9B所示的采样器一样地构造采样器348的情况。噪声提取电路900的偏压源+VC和-VC在该情况下也独立可调，并且所提取噪声的振幅也可调。
图15示出了这样的情况，其中采样器348的偏压源+VB和-VB可调，施加到构成开关电路的四个二极管700、702、704、和706的反向偏压被调整，叠加在采样电压VSMP上的噪声NOIS的振幅被调整并且与从噪声提取电路900提取的噪声NOIS的振幅匹配，从而增强噪声去除的程度。在图15所示工作例子中，示出了这样的情况，其中在噪声提取电路900中使用具有与关断状态的二极管901和902的阻抗值相等的阻抗值的电阻器911和912，代替由反向偏压控制为关断状态的二极管901和902。即使当采用该配置时，也可在提取线903中提取在施加选通信号VSL和VSH之后立刻出现的噪声NOIS，并且可利用所提取的噪声NOIS而去除叠加在采样电压VSMP上的噪声NOIS。
图16示出了这样的情况，其中采样器348的开关电路由二极管720和722、以及电阻器724和726组成；施加到二极管720和722的偏压源+VB和-VB是可调电压源；并且构造噪声提取电路900使得具有与二极管的结电容大约相等的电容的微电容(micro-capacity)电容器921和922与电阻器911和912并联。
采样器348的配置在图14中进行了描述，并且在以下方面与图14和15中描述的相同：施加到二极管720和722的反向偏压源+VB和-VB是可调电压源；振幅与噪声提取电路900所提取的噪声的振幅匹配，从而增强噪声去除的程度。图16的特有特征在于在噪声提取电路900中代替二极管901和902使用的电阻器911和912分别与电容器921和922并联。通过根据噪声的频率特性选择电容器921和922的电容的合适值，可以增强噪声提取电路900的响应特性。通过增强该响应特性甚至可以进一步增强噪声去除的程度。
图17示出了比较器350的例子。比较器350由电流源800、采样电压晶体管810、参考电压晶体管820、和比较结果输出部件830组成。该电流源800在采样电压晶体管810和参考电压晶体管820的发射极侧产生电流。一旦将采样电压VSMP施加到基极，作为对采样电压VSMP进行放大的结果，采样电压晶体管810就在其集电极产生电压VAREF。一旦将参考电压VREF施加到基极，作为对参考电压VREF进行放大的结果，参考电压晶体管820就在其集电极产生电压VAREF。比较结果输出部件830比较所放大的采样电压VASMP和所放大的参考电压VAREF，并输出指明所放大的采样电压VASMP是否高于所放大的参考电压VAREF的比较结果。
取代仅由比较器组成的比较器电路，根据本实施例的校准设备340具有由比较器350和包括高速开关电路和电容器的采样器348组成的比较器电路342。利用该配置，可防止由于比较器的带宽不充分而造成的等同上升时间的影响、根据过驱动电压的比较器的响应时间上的波动的影响、或降低参考电压与测试信号电压的比较精度的其他影响，并可执行更精确的校准。
图18示出了根据本发明第一实施例的修正的校准设备340的结构的例子。该校准设备340具有比较器电路342、确定部件344、和定时校准部件346。由于校准设备340具有与图3所示校准设备340基本相同的结构和功能，所以除了其结构和功能不同的方面之外，将省略其他描述。
该比较器电路342由采样器348和比较器350组成。该采样器348在延迟的选通信号指明的定时处对该测试信号进行采样，并将测试信号的采样电压输出到比较器350。采样器348通过将参考电压VREF叠加到开关电路中的二极管的反向偏压VB上，而在开关电路关断时，输出参考电压VREF作为采样电压。比较器350比较采样器348所输出的采样电压和参考电压VREF，并将指明采样电压是否高于参考电压的比较结果输出到确定部件344。
图19示出了根据本发明第一实施例的修正的校准设备340中的采样电压的例子。图19A示出了输入到采样器348的测试信号的波形的例子。图19B示出了作为在不同定时处产生的选通信号的波形的组成成分的波形的例子。图19C示出了与在不同定时处产生的选通信号的每一个对应的采样电压的例子。
当采样器348中的开关电路为关断状态时，采样器348输出参考电压VREF作为采样电压。当在选通信号1000指明的定时处对测试信号采样时，采样器348输出低于参考电压VREF的采样电压。当在选通信号1010指明的定时处对测试信号采样时，采样器348输出与参考电压VREF匹配的采样电压。当在选通信号1020指明的定时处对测试信号采样时，采样器910输出高于参考电压VREF的采样电压。比较器350根据从采样电压中的参考电压VREF的观点出发该脉冲是正向还是反向产生，而确定在选通信号指明的定时处的测试信号的采样电压高于还是低于参考电压VREF。
利用根据本修正的校准设备340，该比较器350可根据采样电压中产生的脉冲方向而确定采样电压和参考电压的比较。该校准设备340由此可降低比较器350中的线性误差并以高精度执行校准。
图20示出了根据本发明第二实施例的测试设备1200的总体结构的例子。该测试设备1200产生测试信号并将该测试信号施加到DUT，基于该测试信号比较期望值与作为DUT的操作结果输出的输出信号，并确定DUT的质量。根据本实施例的测试设备1200的目的是增加将DUT输出的输出信号与期望值进行比较的精度。
该测试设备1200提供有图案(pattern)发生器380、定时发生器300、整形器385、驱动器324、采样器348、比较器350、和逻辑比较器387。图案发生器380产生指明施加到DUT的测试信号的图案的测试图案、以及指明与DUT输出的输出信号进行比较的期望值的图案的期望值图案。该定时发生器300产生指明将测试信号施加到DUT的定时的定时信号。该定时发生器300还与定时信号相关地生成选通信号，以指明检测DUT输出的输出信号的定时。
整形器385基于图案发生器380生成的测试图案和定时发生器300生成的定时信号所指明的定时而对测试信号的波形进行整形，并将结果输出到驱动器324。驱动器324获取由整形器385整形的测试信号的波形，并将测试信号施加到DUT。
采样器348在预定定时(特别是在定时发生器300输出的选通信号指明的定时)对根据驱动器324施加到DUT的测试信号从DUT输出的模拟输出信号进行采样，并将输出信号的采样电压输出到比较器350。比较器350比较采样器348输出的采样电压和模拟参考电压VREF，并将指明采样电压是否高于参考电压VREF的比较结果输出到逻辑比较器387。该逻辑比较器387在定时发生器300产生的选通信号指明的定时处，检测比较器350所输出的比较结果，并通过比较这样检测的比较结果和图案发生器380所生成的期望值图案而确定DUT的质量。
利用根据本实施例的测试设备1200，由采样器348对DUT输出的输出信号进行采样，并且由比较器350比较该采样电压和参考电压。利用该配置，可防止由于比较器的带宽不充分而造成的等同上升时间的影响、根据过驱动电压的比较器的响应时间的波动的影响、或降低接收输出信号的精度的其他影响，并可执行更精确的测试。
上面使用实施例描述了本发明，但是本发明的技术范围不由上述实施例中描述的范围限制。对于本领域普通技术人员来说显而易见的是，可以对上述实施例进行各种修改或改进。根据权利要求也可清楚的看出，添加了这种修改或改进的实施例也可包括在本发明的技术范围中。
产业上的可利用性
根据本发明的比较器电路、校准设备、测试设备、和校准方法可应用于各种半导体制造过程等等之中。

Claims (15)

1.一种比较器电路，用于比较测量信号和参考电压并输出比较结果，所述比较器电路包括：
采样器，用于在预定定时处对所述测量信号进行采样，并输出所述测量信号的采样电压；和
比较器，用于比较所述采样电压和所述参考电压，并输出指明所述采样电压是否高于所述参考电压的所述比较结果。
2.根据权利要求1的比较器电路，其中
所述采样器具有开关电路和电容器；
所述开关电路在所述预定定时处将所述测量信号施加到所述电容器；和
所述比较器对作为所述采样电压施加到并充入所述电容器的电压和所述参考电压进行比较。
3.根据权利要求1的比较器电路，其中所述采样器包括用于提取叠加在采样脉冲上的噪声的噪声提取电路；该噪声提取电路所提取的噪声和充入所述电容器的采样电压由模拟减法电路进行模拟相减；并且叠加在所述采样电压上的噪声被去除并与参考电压作比较。
4.根据权利要求3的比较器电路，其中所述噪声提取电路包括串联并由反向偏压维持为关断状态的一对二极管；用于将反极性采样脉冲施加到串联二极管的一端和另一端的一对电容器；和用于从所述串联二极管的结点提取噪声的提取线。
5.根据权利要求3的比较器电路，其中所述噪声提取电路包括串联并各自具有与二极管的关断阻抗等同的阻抗值的一对电阻器；用于将反极性采样脉冲施加到串联电阻器的两端的一对电容器；和用于从所述串联电阻器的结点提取噪声的提取线。
6.根据权利要求3到5的比较器电路，其中为用于施加构成所述开关电路的二极管或构成噪声提取电路的二极管的反向偏压的电压源提供电压调整器件；并且可以调整叠加在所述采样电压上的噪声或经由所述提取线提取的噪声中的任一个的振幅。
7.根据权利要求5的比较器电路，其中具有与二极管的结电容等同的电容的电容器与构成所述噪声提取电路的一对串联电阻器的每一个并联。
8.根据权利要求1到7中的任一个的比较器电路，其中所述比较器包括：
采样电压晶体管，用于放大所述采样电压；
参考电压晶体管，用于放大所述参考电压；和
比较结果输出部件，用于比较所述放大的采样电压和所述放大的参考电压，并输出指明所述放大的采样电压是否高于所述放大的参考电压的比较结果。
9.一种校准设备，用于获取由驱动器输出的测量信号并校准来自所述驱动器的所述测量信号的输出定时，所述校准设备包括：
采样器，用于在预定定时处对所述测量信号进行采样，并输出所述测量信号的采样电压；
比较器，用于比较所述采样电压和参考电压，并输出指明所述采样电压是否高于所述参考电压的比较结果；
确定部件，用于在所述比较结果随着所述采样器对所述采样定时的改变而变化的定时处，确定所述采样电压与所述参考电压匹配；和
定时校准部件，用于基于在所述确定部件中确定所述采样电压与所述参考电压匹配的所述定时，而校准来自所述驱动器的所述测量信号的输出定时。
10.一种用于测试测试中的装置的测试设备；所述测试设备包括：
定时发生器，用于生成指明将测试信号施加到为所述测试中的装置提供的多个端子中的每一个的定时的定时信号；
多个定时延迟单元，用于延迟所述定时信号；
多个驱动器，被提供为对应于所述多个定时延迟单元中的每一个，用于在由所述多个定时延迟单元中的每一个延迟的所述定时信号的每一个所指明的定时处，向所述多个端子中的每一个施加所述测试信号；
采样器，用于在预定定时处对所述多个驱动器中的每一个的对应驱动器所输出的所述测试信号进行采样，并输出所述测试信号的采样电压；
比较器，用于比较所述采样电压和参考电压，并输出指明所述采样电压是否高于所述参考电压的比较结果；
确定部件，用于在所述比较结果随着所述采样器对所述采样定时的改变而变化的定时处，确定所述采样电压与所述参考电压匹配；和
定时校准部件，用于基于在所述确定部件中确定所述多个驱动器中的每一个的所述采样电压与所述参考电压匹配的所述定时，而校准由所述多个定时延迟单元中的至少一个在所述定时信号中引起的延迟时间，从而同步将所述多个驱动器中的每一个输出的所述测试信号施加到该测试中的装置的定时。
11.根据权利要求10的测试设备，其中所述定时发生器还生成与所述定时信号相关的选通信号，用于指明所述采样器执行采样的所述定时和所述确定部件检测所述比较结果的定时。
12.根据权利要求11的测试设备，还包括：
分频器，用于对所述选通信号进行分频；和
选通延迟单元，用于延迟在所述分频器中分频的所述选通信号；其中
所述确定部件在所述选通延迟单元延迟所述选通信号的延迟时间中引起改变时改变所述比较结果的所述延迟时间中，确定所述采样电压与所述参考电压匹配；和
所述定时校准部件基于在所述确定部件中确定所述多个驱动器中的每一个的所述采样电压与所述参考电压匹配的所述选通信号的延迟时间，而校准由所述多个定时延迟单元中的至少一个在所述定时信号中引起的延迟时间，从而同步将所述多个驱动器中的每一个输出的所述测试信号施加到该测试中的装置的定时。
13.根据权利要求12的测试设备，还包括：
参考电压控制器，用于改变所述比较器将所述测试信号的所述采样电压与其进行比较的所述参考电压，从而在由所述多个驱动器中的每一个输出的所述测试信号中的所述延迟选通信号所指明的定时处获取电压；
波形获取部件，用于通过改变所述选通延迟单元将所述选通信号所延迟的延迟时间、以及通过由所述电压控制器改变所述参考电压，而获取所述多个驱动器中的每一个输出的所述测试信号的波形；和
测试信号校正部件，用于基于所述波形获取部件所获取的所述多个驱动器中的每一个所输出的所述测试信号的波形而校正对应驱动器所输出的信号，从而将期望的所述测试信号施加到所述测试中的装置。
14.一种校准方法，用于获取由测试测试中的装置的测试设备中提供的多个驱动器中的每一个输出的测试信号，并校准来自所述多个驱动器中的每一个的所述测试信号的输出定时，所述校准方法包括：
定时生成步骤，用于生成指明将所述测试信号施加到所述测试中的装置的多个端子中的每一个的定时的定时信号；
定时延迟步骤，用于延迟所述定时信号并输出多个延迟的定时信号；
测试信号输出步骤，由此所述多个驱动器中的每一个在所述多个延迟的定时信号中的每一个指明的定时处输出所述测试信号；
采样步骤，用于在预定定时处对对应驱动器输出的所述测试信号进行采样，并输出用于所述多个驱动器中的每一个的所述测试信号的采样电压；
比较步骤，用于比较所述采样电压和参考电压，并输出指明所述采样电压是否高于所述参考电压的比较结果；
确定步骤，用于当所述比较结果随着在所述采样步骤中对所述测试信号进行采样的所述定时的改变而变化时，确定所述采样电压与所述参考电压匹配；和
定时校准步骤，用于基于在所述确定步骤中确定所述多个驱动器中的每一个的所述采样电压与所述参考电压匹配的所述定时，而校准由对应于所述多个驱动器中的每一个提供的所述多个定时延迟单元中的至少一个在所述定时信号中引起的延迟时间，从而使得所述多个驱动器中的每一个输出的所述测试信号被施加到测试中的装置的定时同步。
15.一种用于测试测试中的装置的测试设备；所述测试设备包括：
驱动器，用于施加测试信号到所述测试中的装置；
采样器，用于在预定定时处对从所述测试中的装置输出的输出信号进行采样，并与所述驱动器施加到所述测试中的装置的所述测试信号相关地输出所述输出信号的采样电压；和
比较器，用于比较所述采样电压和参考电压，并输出指明所述采样电压是否高于所述参考电压的比较结果。
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