JP2006242936A - ソース測定回路 - Google Patents

Abstract

【課題】
１つのデバイスを通る電流を制御して該デバイスの両端間の電圧の測定が可能にし、或は該デバイスの両端間の電圧を制御して該デバイスを通る電流の測定が可能にする。
【解決手段】
１つのデバイス５２を通る電流を制御して該デバイスの両端間の電圧の測定を可能にし、或いは該デバイスの両端間の電圧を制御して該デバイスを通る電流の測定を可能にするための回路５０は、該デバイスと直列に組み合わされたセンスインピーダンス５４と、該制御される電流又は電圧を制御するために選択可能であって該制御のためにエラー信号を提供するエラー増幅器５６と、該エラー信号に応答して該直列組み合わせを駆動するフローティングバッファー６４とを含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、電気的測定器に関し、特にソース測定器に関するものである。

ソース測定器（ＳＭＵ）の使用は、多くの分野で、特に半導体、集積回路及び電子装置の試験において一般的になっている。

図１を参照すると、基本的な従来技術ＳＭＵ回路１０が示されている。これらの回路を理解するうえで、オペアンプはその複数の入力間の差をゼロにしようとして自分の力を尽くすことに留意することが重要である。Ｓ１が閉じられると、Ｖ_ＤＡＣに対応する電圧がＲ_ＬＯＡＤに加えられる。Ｓ２が閉じられると、Ｉ_ＤＡＣに対応する電流がＲ_ＬＯＡＤを通して強制的に流される（すなわち、Ｖ_{ＲＳＥＮＳＥ}／Ｒ_{ＳＥＮＳＥ}は、Ｒ_{ＳＥＮＳＥ}を、従ってＲ_ＬＯＡＤを通る電流である）。このとき、Ｒ_ＬＯＡＤに関する強制的でないパラメーター、電流或いは電圧を、図示されていない測定装置で測定することができる。

電流感知抵抗器は、出力と直接に直列である。瞬間的な負荷変化は、Ｒ_{ＳＥＮＳＥ}（従ってＶ_ＯＵＴ）に過渡状態を生じさせる。同様に、Ｒ_{ＳＥＮＳＥ}の瞬間的変化（例えば、測定範囲の変化による）も、出力のグリッチを生じさせる。これは、レンジ素子の「ゆっくりとしたスイッチング」を必要とし、多数のコンポーネントを付加し、レンジ変更アルゴリズムを複雑にして、レンジ変更時間を長くする結果となる。Ｒ_{ＳＥＮＳＥ}は、容量性負荷と直接相互作用し、１／（２πＲ_{ＳＥＮＳＥ}Ｃ_ＬＯＡＤ）に極を形成する。これはＲ_{ＳＥＮＳＥ}の両端間の補償コンデンサーを必要とし、その結果として、電流を測定するときに電流感知素子の落ち着き時間が生じ、また電流をソーシングするときに電流のオーバーシュートを生じさせる。最終的なニュアンスは、電圧感知が電流感知抵抗器の上に載ることである。従ってＲ_{ＳＥＮＳＥ}＊Ｉ_ＯＵＴは常に仕様書においてＶ_{ＳＯＵＲＣＥ}及びＶ_{ＭＥＡＳＵＲＥ}におけるエラーとして終わる同相用語である。

１つのデバイスを通る電流を制御して該デバイスの両端間の電圧の測定を可能にし、或いは該デバイスの両端間の電圧を制御して該デバイスを通る電流の測定を可能にするための回路は、該デバイスと直列に組み合わされたセンスインピーダンスと、該制御される電流又は電圧を制御するために選択可能であって該制御のためにエラー信号を提供するエラー増幅器と、該エラー信号に応答して該直列組み合わせを駆動するフローティングバッファーとを含む。

本発明によれば、１つのデバイスを通る電流を制御して該デバイスの両端間の電圧の測定が可能になり、或は該デバイスの両端間の電圧を制御して該デバイスを通る電流の測定が可能になる。

図２を参照すると、１つのデバイス５２（インピーダンスとして示されている）を通る電流を制御して該デバイス５２の両端間の電圧の測定を可能にし、或いは該デバイス５２の両端間の電圧を制御して該デバイス５２を通る電流の測定を可能にするための、例えばＳＭＵ、パラメトリックアナライザー又は電源での使用に適する改良された回路５０が示されている。

回路１０は、デバイス５２と直列のセンスインピーダンス５４と、エラー増幅器５６と、ファンクションスイッチ５８と、電圧源６０、６２とを含む。

基準７０上で浮動している電源６６、６８を伴なうフローティングバッファー６４も含まれている。その結果として、バッファー６４は、その動作点を自分自身の出力に応答して移動させる。

抵抗器７４、７６を伴なうオペアンプ７２は、デバイス５２の両端間の電圧の反転された形に対応する信号を提供する。

増幅器５６は、デバイス５２及びインピーダンス５４を駆動するバッファー６４にエラー信号を提供する。スイッチ５８は、エラー増幅器５６が電圧制御ループ端子７８に接続されるか或いは電流制御ループ端子８０に接続されるかを選択する。

デバイス５２及びインピーダンス５４に関連する電圧／電流信号を測定するために測定装置８２、８４を設けることができる。

スイッチ５８が端子７８に接続されると、デバイス５２の両端間の電圧は、強制的に電圧６０と一致させられる。スイッチ５８が端子８０に接続されると、デバイス５２を通る電流は、電圧６２と一致するインピーダンス５４の両端間の電圧により強制的にインピーダンス５４を通して流される電流に強制的に一致させられる。

増幅器５６は、低周波数（すなわち、バッファー６４の帯域幅より下の周波数）では利得を有し、高周波数では単に正入力に従う（すなわち、バッファー６４の帯域幅より下から単一利得でバッファー６４の帯域幅より上まで持続する）のが望ましい。例えば、もしバッファー６４が５−１０ＭＨｚの帯域幅を有するならば、該特性は１ＭＨｚより下では現実の利得であり、１ＭＨｚから２０ＭＨｚまで単一利得であり得る。典型的なボードプロット８６が図２に含まれている。

電圧制御モード（スイッチ５８が位置７８にある）では、回路５０は、インピーダンス５４の効果を目立たなくする。これは、デバイス５２によりもたらされる負荷の急速な変化が測定精度に及ぼす有害な影響を減少させる。それは、インピーダンス５４自体の変化する値の効果も隠す（例えば、レンジ変更）。これは、高速で簡単なレンジ変更を可能にする。より高速の落ち着き時間をもたらす密接に関連した小さな補償コンデンサーを使用することができる。精度は一般に、隠されたインピーダンス５４で改善される。

同時に、回路５０は、電流制御モード（スイッチ５８は位置８０にある）に対する有害な影響を回避する。基本的に、インピーダンス５４は、（従来技術と比べて）このモードでは変化しないと思われ、この場合、減少したインピーダンスがそれ自体の問題をもたらすであろう。

図３を参照して述べると、回路８７は、回路５０を更に改良している。負荷５２とインピーダンス５４とを通る電流が等しいことを保証しやすくするために（すなわち、限界リーク）、フローティングバッファー８８が付加されている。オペアンプ７２が排除しなければならない増幅器５６により見られる共通モード信号を減少させるために、フローティング電源９０も付加されている。更に、増幅器５６の電源を浮かせるために、バッファー９２が付加されている。これは増幅器５６が高周波数でフォロワーとして動作する能力を改善する。

電流及び電圧の双対性の故に、電流又は電圧に関する記述の選択は、主として便利及び実務の問題であり、従って前記事項は基本的にどちらにも当てはまるということに留意するべきである。

この開示は、例示的であり、この開示に含まれている教示の公正な範囲から逸脱せずに詳細を付加し、改変し或いは除去することによって種々の変更をなし得ることは明らかである。従って、本発明は、請求項が必然的に限定されるという範囲を除いて、本発明は、この開示の特定の詳細な事項に限定されるものではない。

従来技術ＳＭＵ回路の系統図である。 本発明による回路の系統図である。 本発明による付加的な回路の系統図である。

符号の説明

５０ 回路
５２ デバイス
５４ センスインピーダンス
５６ エラー増幅器
５８ ファンクションスイッチ
６０、６２ 電圧源
６４ フローティングバッファー
６６、６８ 電源
７２ オペアンプ
７４、７６ 抵抗器
７８ 電圧制御ループ端子
８０ 電流制御ループ端子
８２、８４ 測定装置
８６ ボードプロット
８７ 回路
８８ フローティングバッファー
９０ フローティング電源
９２ バッファー

Claims (4)

1. １つのデバイスを通る電流を制御して該デバイスの両端間の電圧の測定を可能にし、或いは該デバイスの両端間の電圧を制御して該デバイスを通る電流の測定を可能にするための回路であって、前記回路は、前記デバイスと直列に組み合わされたセンスインピーダンスと、前記制御される電流又は電圧を制御するために選択可能であって前記制御のためにエラー信号を提供するエラー増幅器と、前記エラー信号に応答して前記直列組み合わせを駆動するフローティングバッファーとから成っている回路。
2. 請求項１に記載の回路であって、前記電圧制御のために電圧制御信号を前記エラー増幅器に提供する反転回路を更に含んでおり、前記電圧制御信号は前記デバイスの両端間の前記電圧とは反転された関係にある回路。
3. 請求項１に記載の回路であって、前記電流制御のために電流制御信号を前記エラー増幅器に提供する回路を更に含んでおり、前記電流制御信号は前記デバイスを通る前記電流に対応する回路。
4. 請求項１に記載の回路であって、前記デバイスを通る前記電流又は前記デバイスの両端間の前記電圧を測定するための信号振幅測定装置を更に含む回路。

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