JP2007040849A - 測定装置、及び試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】測定する差動信号のオフセット電圧により生じる電流を低減することができる測定装置を提供する。
【解決手段】被測定デバイスが出力する差動信号を測定する測定装置であって、差動信号をシングルエンド信号に変換する信号変換部と、被測定デバイスの正出力端子と、信号変換部の正入力端子とを接続する正信号伝送経路と、被測定デバイスの負出力端子と、信号変換部の負入力端子とを接続する負信号伝送経路と、正信号伝送経路と、負信号伝送経路との間に直列に設けられ、それぞれ被測定デバイスの出力インピーダンスと略等しい抵抗値を有する、２つのインピーダンスマッチング抵抗と、２つのインピーダンスマッチング抵抗を互いに接続する接続点に、差動信号のオフセット電圧と略等しい電圧を出力する電圧出力部とを備える測定装置を提供する。
【選択図】図２

Description

本発明は、被測定デバイスが出力する信号を測定する測定装置、及び被測定デバイスを試験する試験装置に関する。特に、本発明は被測定デバイスが出力する差動信号を測定する測定装置、及び差動信号を出力する被測定デバイスを試験する試験装置に関する。

従来、被測定デバイスが出力する差動信号を、シングルエンド入力のデジタイザで測定する場合、差動信号をシングルエンドの信号に変換する終端回路を、デジタイザの入力端子に接続して用いている。

図５は、従来の終端回路３００の構成の一例を示す図である。終端回路３００は、差動信号を出力する被測定デバイス２００と、信号を測定するデジタイザとの間に設けられる。終端回路３００は、伝送経路３０２、伝送経路３０４、抵抗３０６、抵抗３０８、及び差動増幅器３１０を備える。

伝送経路３０２及び伝送経路３０４は、被測定デバイス２００の正出力端子及び負出力端子を、差動増幅器３１０の正入力端子及び負入力端子に接続する。抵抗３０６及び抵抗３０８は、伝送経路３０２及び伝送経路３０４の間に直列に設けられる。抵抗３０６及び抵抗３０８は、被測定デバイス２００と、終端回路３００とがインピーダンスマッチングする抵抗値を有する。

また、抵抗３０６及び抵抗３０８の接続点は、接地電位に接続される。差動増幅器３１０は、伝送経路３０２及び伝送経路３０４を伝送した差動信号を、シングルエンドの信号に変換して出力する。このような構成により、差動信号をシングルエンドの信号に変換している。

現在、関連する特許公報等は認識していないため、その記載を省略する。

しかし、従来の終端回路３００を用いる場合において、被測定デバイス２００が出力する差動信号に、コモン電圧等のオフセット成分が生じている場合、抵抗３０６及び抵抗３０８と、接地電位との間に、当該コモン電圧に応じたコモン電流が流れてしまう。例えば、差動信号の信号成分の電圧値をＶｓｉｇとし、コモン電圧をＶｃｏｍとした場合、被測定デバイス２００の正出力端子が出力する信号の電圧値は、Ｖｓｉｇ＋Ｖｃｏｍとなる。同様に、負入力端子が出力する信号の電圧値は、−Ｖｓｉｇ＋Ｖｃｏｍとなる。この場合、抵抗３０６及び抵抗３０８には、差動信号の信号成分により生じる電流に加え、コモン電圧による電流成分が流れてしまう。このため、終端回路３００における消費電流が増大し、また差動信号の交流成分を精度よく測定できない場合がある。

係る問題に対し、抵抗３０６及び抵抗３０８の抵抗値を増大させ、高入力インピーダンスの回路とする方法も考えられる。つまり、高抵抗値の抵抗３０６及び抵抗３０８を用いることにより、抵抗３０６及び抵抗３０８に流れる電流を低減する方法が考えられる。しかし、終端回路３００のカットオフ周波数は当該抵抗値に依存するので、高抵抗値の抵抗３０６及び抵抗３０８を用いた場合、周波数特性が悪化してしまう。

このため本発明は、上述した課題を解決することのできる測定装置及び試験装置を提供することを目的とする。この目的は、請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。

上記課題を解決するために、本発明の第１の形態においては、被測定デバイスが出力する差動信号を測定する測定装置であって、差動信号をシングルエンド信号に変換する信号変換部と、被測定デバイスの正出力端子と、信号変換部の正入力端子とを接続する正信号伝送経路と、被測定デバイスの負出力端子と、信号変換部の負入力端子とを接続する負信号伝送経路と、正信号伝送経路と、負信号伝送経路との間に直列に設けられ、それぞれ被測定デバイスの出力インピーダンスと略等しい抵抗値を有する、２つのインピーダンスマッチング抵抗と、２つのインピーダンスマッチング抵抗を互いに接続する接続点に、差動信号のオフセット電圧と略等しい電圧を出力する電圧出力部とを備える測定装置を提供する。

測定装置は、２つのインピーダンスマッチング抵抗の接続点を、電圧出力部に接続するか、又は接地電位に接続するかを切り替えるスイッチを更に備えてよい。測定装置は、正信号伝送経路において、インピーダンスマッチング抵抗と、信号変換部との間に設けられ、正信号伝送経路を伝送する信号から、電圧出力部が出力するオフセット電圧の成分を除去する第１のオフセット除去部と、負信号伝送経路において、インピーダンスマッチング抵抗と、信号変換部との間に設けられ、負信号伝送経路を伝送する信号から、電圧出力部が出力するオフセット電圧の成分を除去する第２のオフセット除去部とを更に備えてよい。

測定装置は、被測定デバイスが出力する差動信号のオフセット電圧を測定するオフセット測定部と、オフセット測定部が測定したオフセット電圧に基づいて、電圧出力部が出力する電圧を設定する電圧設定部とを更に備えてよい。電圧設定部は、被測定デバイスがオフセット電圧を出力していない場合に、電圧出力部が電圧を出力することを禁止してよい。

本発明の第２の形態においては、差動信号を出力する被測定デバイスを試験する試験装置であって、被測定デバイスを試験する試験パターンを生成するパターン発生器と、試験パターンに応じて、被測定デバイスが出力する差動信号を測定する測定装置と、測定装置における測定結果に基づいて、被測定デバイスの良否を判定する判定部とを備え、測定装置は、差動信号をシングルエンド信号に変換する信号変換部と、被測定デバイスの正出力端子と、信号変換部の正入力端子とを接続する正信号伝送経路と、被測定デバイスの負出力端子と、信号変換部の負入力端子とを接続する負信号伝送経路と、正信号伝送経路と、負信号伝送経路との間に直列に設けられ、それぞれ被測定デバイスの出力インピーダンスと略等しい抵抗値を有する、２つのインピーダンスマッチング抵抗と、２つのインピーダンスマッチング抵抗を互いに接続する接続点に、差動信号のオフセット電圧と略等しい電圧を出力する電圧出力部とを有する試験装置を提供する。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本発明の実施形態に係る試験装置１００の構成の一例を示す図である。試験装置１００は、半導体回路等の被測定デバイス２００を試験する装置であって、パターン発生器１０、波形成形器１２、タイミング発生器１４、判定器１６、及び測定装置２０を備える。

パターン発生器１０は、被測定デバイス２００を試験する試験パターンを生成する。試験パターンは、例えばデジタルパターンの信号である。波形成形器１２は、試験パターンに基づいて、被測定デバイス２００に供給する試験信号を生成する。例えば、波形成形器１２は、タイミング発生器１４から与えられるタイミングクロックに応じて、試験パターンのデータ値に応じた電圧を示す電圧信号を生成する。

測定装置２０は、試験信号に応じて被測定デバイス２００が出力する差動信号を測定する。例えば、測定装置２０は、当該差動信号をデジタル信号に変換する装置である。判定器１６は、測定装置２０における測定結果に基づいて、被測定デバイス２００の良否を判定する。例えば、判定器１６は、パターン発生器１０から与えられる期待値パターンと、測定装置２０における測定結果とを比較することにより、被測定デバイス２００の良否を判定する。

図２は、測定装置２０の構成の一例を示す図である。測定装置２０は、正信号伝送経路２２、負信号伝送経路２４、電圧出力部２６、インピーダンスマッチング抵抗２８及び３０、バッファ３２及び３４、第１のオフセット除去部３６、第２のオフセット除去部３８、信号変換部４０、並びにデジタイザ４１を備える。

また、被測定デイバス２００の出力端には、差動信号出力部２１２及び２つの抵抗２１０が設けられる。差動信号出力部２１２は、正出力端子及び負入力端子を有し、差動信号を出力する。また、抵抗２１０は、正出力端子及び負入力端子に対応する出力インピーダンスを示す。

信号変換部４０は、入力される差動信号をシングルエンド信号に変換する。ここで、シングルエンド信号とは、例えば接地電位と、信号線の電位との差分により信号値を示す信号である。また、信号変換部４０は、正入力端子及び負入力端子を有する。例えば、信号変換部４０は差動増幅回路であってよい。デジタイザ４１は、信号変換部４０が出力するシングルエンド信号を測定する。例えば、デジタイザ４１は、シングルエンド信号を、デジタル信号に変換して出力する。

正信号伝送経路２２は、被測定デバイス２００の正出力端子と、信号変換部４０の正入力端子とを電気的に接続する。また、負信号伝送経路２４は、被測定デバイス２００の負出力端子と、信号変換部４０の負入力端子とを電気的に接続する。これらの経路により、被測定デバイス２００の差動信号が、信号変換部４０に伝送される。

インピーダンスマッチング抵抗２８及び３０は、正信号伝送経路２２と負信号伝送経路２４との間に直列に設けられる。それぞれのインピーダンスマッチング抵抗２８及び３０の抵抗値は、被測定デバイス２００の出力インピーダンスと略等しい抵抗値を有する。例えば、一つの抵抗２１０の抵抗値と、インピーダンスマッチング抵抗２８及び３０のそれぞれの抵抗値とは略等しい。このような構成により、被測定デバイス２００と、測定装置２０とを接続した場合にインピーダンスマッチングを取ることができる。

電圧出力部２６は、２つのインピーダンスマッチング抵抗２８及び３０を互いに接続する接続点に、差動信号のオフセット電圧と略等しい電圧を出力する。電圧出力部２６は、与えられるデジタルデータに応じた電圧を出力するデジタルアナログコンバータ（ＤＡＣ）であってよい。電圧出力部２６には、出力するべき電圧値を示すデジタルデータが、使用者により予め設定されてよい。当該デジタルデータは、例えば被測定デバイス２００に与えるコモン電圧等の電圧値に基づいて容易に定めることができる。

また、差動信号のオフセット電圧とは、例えば被測定デバイス２００のコモン電圧であり、差動信号の動作の基準となる電圧である。例えば、差動信号の信号成分の電圧値をＶｓｉｇとし、オフセット電圧をＶｃｏｍとした場合、被測定デバイス２００の正出力端子が出力する信号の電圧値は、Ｖｓｉｇ＋Ｖｃｏｍとなる。同様に、負入力端子が出力する信号の電圧値は、−Ｖｓｉｇ＋Ｖｃｏｍとなる。

この場合、正信号伝送経路２２と、インピーダンスマッチング抵抗２８との接続点における電圧値は、１／２Ｖｓｉｇ＋Ｖｃｏｍとなり、負信号伝送経路２４と、インピーダンスマッチング抵抗３０との接続点における電圧値は、−１／２Ｖｓｉｇ＋Ｖｃｏｍとなる。そして、電圧出力部２６により、２つのインピーダンスマッチング抵抗２８及び３０の接続点の電圧はＶｃｏｍに固定される。このため、インピーダンスマッチング抵抗２８及び３０に流れる電流は、差動信号の信号成分に応じたものとなり、オフセット電圧成分による電流を低減することができる。このため、電流を低減するべく、高抵抗値のインピーダンスマッチング抵抗２８及び３０を用いる必要が無く、周波数帯域を十分確保して差動信号を測定することができる。

バッファ３２は、正信号伝送経路２２において、インピーダンスマッチング抵抗２８と信号変換部４０との間に設けられる。また、バッファ３４は、負信号伝送経路２４において、インピーダンスマッチング抵抗３０と信号変換部４０との間に設けられる。バッファ３２及びバッファ３４は、入力側の回路と出力側の回路との間でインピーダンス変換を行い、入力側の回路からの信号を、出力側の回路へ精度よく伝送する。

第１のオフセット除去部３６は、正信号伝送経路２２において、バッファ３２と信号変換部４０との間に設けられる。また、第１のオフセット除去部３６は、バッファ３２が出力し、正信号伝送経路２２を伝送する信号から、電圧出力部２６が出力するオフセット電圧の成分を除去する。このため、第１のオフセット除去部３６が出力する電圧は、１／２Ｖｓｉｇとなる。

第２のオフセット除去部３８は、負信号伝送経路２４において、バッファ３４と信号変換部４０との間に設けられる。また、第２のオフセット除去部３８は、バッファ３４が出力し、負信号伝送経路２４を伝送する信号から、電圧出力部２６が出力するオフセット電圧の成分を除去する。このため、第２のオフセット除去部３８が出力する電圧は、−１／２Ｖｓｉｇとなる。このような構成により、信号変換部４０に入力される信号から、オフセット電圧成分を除去することができる。

信号変換部４０は、正信号伝送経路２２から、差動信号の正信号成分を受け取り、負信号伝送経路２４から、差動信号の負信号成分を受け取る。そして、受け取った差動信号を、シングルエンドの信号に変換する。すなわち、信号変換部４０が出力する信号の電圧は、Ｖｓｉｇで表される。また、信号変換部４０は、例えば差動増幅器であってよい。この場合、正信号伝送経路２２は、差動増幅回路の正入力端子に接続され、負信号伝送経路２４は、差動増幅回路の負入力端子に接続される。

デジタイザ４１は、信号変換部４０が出力するシングルエンド信号を受け取り、当該シングルエンド信号を、デジタル信号に変換する。また、デジタイザ４１は、当該デジタル信号を、判定器１６に出力する。

本例における測定装置２０によれば、差動信号のオフセット電圧により生じる電流を低減することができる。このため、当該電流を低減するべく、高抵抗値のインピーダンスマッチング抵抗２８及び３０を用いる必要が無く、周波数帯域を十分確保して差動信号を測定することができる。

図３は、測定装置２０の構成の他の例を示す図である。本例における測定装置２０は、図２において説明した測定装置２０の構成に加え、スイッチ４２を更に備える。スイッチ４２は、２つのインピーダンスマッチング抵抗２８及び３０の接続点を、電圧出力部２６に接続するか、又は接地電位に接続するかを切り替える。このような構成により、被測定デバイス２００の特性等に応じて、測定方法を切り替えることができる。

図４は、測定装置２０の構成の他の例を示す図である。本例における測定装置２０は、図２において説明した測定装置２０の構成に加え、オフセット測定部４４及び電圧設定部４６を更に備える。オフセット測定部４４は、被測定デバイス２００が出力する差動信号のオフセット電圧を測定する。例えば、オフセット測定部４４は、被測定デバイス２００が出力する正信号の振幅と、負信号の振幅との中間値を測定することにより、オフセット電圧を測定してよい。また、被測定デバイス２００がコモン電圧を出力する端子を有している場合、当該端子の電圧を測定してもよい。

電圧設定部４６は、オフセット測定部４４が測定したオフセット電圧に基づいて、電圧出力部２６が出力する電圧を設定する。例えば、電圧設定部４６は、測定したオフセット電圧と略同一の電圧値の電圧を、電圧出力部２６に出力させる。このような構成により、例えば、被測定デバイス２００毎の特性のバラツキにより、オフセット電圧が設計値に対して誤差を有する場合であっても、電圧出力部２６が出力する電圧と、当該オフセット電圧とを一致させることができる。

また、電圧設定部４６は、被測定デバイス２００がオフセット電圧を出力していない場合には、電圧出力部２６が電圧を出力することを禁止することが好ましい。このような制御により、電圧出力部２６から被測定デバイス２００に逆電流が流れることを防ぐことができる。

例えば、電圧設定部４６は、被測定デバイス２００がオフセット電圧を出力しているか否かを検出する手段を備えてよい。また、電圧設定部４６は、試験装置１００が被測定デバイス２００を動作させる期間が予め与えられてよい。電圧設定部４６は、当該期間に基づいて、被測定デバイス２００がオフセット電圧を出力していないときに、電圧出力部２６が電圧を出力することを禁止する。例えば、電圧設定部４６は、当該期間の始期から所定の時間経過した後に、電圧出力部２６に電圧を出力させ、当該期間の終期より所定の時間前に、電圧出力部２６からの電圧出力を停止させる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

以上から明らかなように、本発明によれば、差動信号のオフセット電圧により生じる電流を低減することができる。このため、当該電流を低減するべく、高抵抗値のインピーダンスマッチング抵抗を用いずに当該電流を低減でき、周波数帯域を十分確保して差動信号を測定することができる。

本発明の実施形態に係る試験装置１００の構成の一例を示す図である。 測定装置２０の構成の一例を示す図である。 測定装置２０の構成の他の例を示す図である。 測定装置２０の構成の他の例を示す図である。 従来の終端回路３００の構成の一例を示す図である。

符号の説明

１０・・・パターン発生器、１２・・・波形成形器、１４・・・タイミング発生器、１６・・・判定器、２０・・・測定装置、２２・・・正信号伝送経路、２４・・・負信号測定経路、２６・・・電圧出力部、２８、３０・・・インピーダンスマッチング抵抗、３２、３４・・・バッファ、３６・・・第１のオフセット除去部、３８・・・第２のオフセット除去部、４０・・・信号変換部、４１・・・デジタイザ、４２・・・スイッチ、４４・・・オフセット測定部、４６・・・電圧設定部、１００・・・試験装置、２００・・・被測定デバイス、２１０・・・抵抗、２１２・・・差動信号出力部、３００・・・終端回路、３０２、３０４・・・伝送経路、３０６、３０８・・・抵抗、３１０・・・差動増幅器

Claims (6)

1. 被測定デバイスが出力する差動信号を測定する測定装置であって、
   前記差動信号をシングルエンド信号に変換する信号変換部と、
   前記被測定デバイスの正出力端子と、前記信号変換部の正入力端子とを接続する正信号伝送経路と、
   前記被測定デバイスの負出力端子と、前記信号変換部の負入力端子とを接続する負信号伝送経路と、
   前記正信号伝送経路と、前記負信号伝送経路との間に直列に設けられ、それぞれ前記被測定デバイスの出力インピーダンスと略等しい抵抗値を有する、２つのインピーダンスマッチング抵抗と、
   前記２つのインピーダンスマッチング抵抗を互いに接続する接続点に、前記差動信号のオフセット電圧と略等しい電圧を出力する電圧出力部と
   を備える測定装置。
2. 前記２つのインピーダンスマッチング抵抗の前記接続点を、前記電圧出力部に接続するか、又は接地電位に接続するかを切り替えるスイッチを更に備える請求項１に記載の測定装置。
3. 前記正信号伝送経路において、前記インピーダンスマッチング抵抗と、前記信号変換部との間に設けられ、前記正信号伝送経路を伝送する信号から、前記電圧出力部が出力する前記オフセット電圧の成分を除去する第１のオフセット除去部と、
   前記負信号伝送経路において、前記インピーダンスマッチング抵抗と、前記信号変換部との間に設けられ、前記負信号伝送経路を伝送する信号から、前記電圧出力部が出力する前記オフセット電圧の成分を除去する第２のオフセット除去部と
   を更に備える請求項１に記載の測定装置。
4. 前記被測定デバイスが出力する前記差動信号の前記オフセット電圧を測定するオフセット測定部と、
   前記オフセット測定部が測定した前記オフセット電圧に基づいて、前記電圧出力部が出力する電圧を設定する電圧設定部と
   を更に備える請求項１に記載の測定装置。
5. 前記電圧設定部は、前記被測定デバイスが前記オフセット電圧を出力していない場合に、前記電圧出力部が電圧を出力することを禁止する請求項４に記載の測定装置。
6. 差動信号を出力する被測定デバイスを試験する試験装置であって、
   前記被測定デバイスを試験する試験パターンを生成するパターン発生器と、
   前記試験パターンに応じて、前記被測定デバイスが出力する前記差動信号を測定する測定装置と、
   前記測定装置における測定結果に基づいて、前記被測定デバイスの良否を判定する判定部と
   を備え、
   前記測定装置は、
   前記差動信号をシングルエンド信号に変換する信号変換部と、
   前記被測定デバイスの正出力端子と、前記信号変換部の正入力端子とを接続する正信号伝送経路と、
   前記被測定デバイスの負出力端子と、前記信号変換部の負入力端子とを接続する負信号伝送経路と、
   前記正信号伝送経路と、前記負信号伝送経路との間に直列に設けられ、それぞれ前記被測定デバイスの出力インピーダンスと略等しい抵抗値を有する、２つのインピーダンスマッチング抵抗と、
   前記２つのインピーダンスマッチング抵抗を互いに接続する接続点に、前記差動信号のオフセット電圧と略等しい電圧を出力する電圧出力部と
   を有する試験装置。

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