JP2007127568A - 測定装置及び測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】動作電流測定と静止電流測定とを高速に切り換える。
【解決手段】電子デバイスが消費する電流を測定する測定装置であって、電子デバイスと接続される電源出力端子と、電源電圧を出力する電源電圧出力部と、整流方向が互いに逆となるように電源出力端子と電源電圧出力部との間に並列接続された２つのダイオードを有し、電子デバイスを動作させた場合に、電子デバイスが消費する電流を電源出力端子と電源電圧出力部との間に流すダイオードスイッチ部と、電子デバイスを静止させた場合に、電源出力端子の電圧を電源電圧と同電圧に維持するように電子デバイスが消費する電流を電源出力端子に供給する静止時駆動部と、静止時駆動部の出力電流値を測定する静止時電流測定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、測定装置及び測定方法に関する。特に本発明は、電子デバイスが消費する電流を測定する測定装置及び測定方法に関する。

従来より、試験装置は、被試験デバイスの静止時における消費電流を測定する機能を備える（例えば非特許文献１〜３参照。）。試験装置は、被試験デバイスの電源用増幅器として大電流を出力できる増幅器を用いる。しかし、大電流が出力できる増幅器を用いたのでは精度良く静止消費電流を測定できない。そこで、従来の試験装置は、電流供給能力は低いが高精度で電流を測定できる増幅器を別途用意しておき、静止電流の測定時において静止電流試験用の増幅器に切り換えることにより、静止電流測定の高精度化をしていた。

橋本好弘，伊澤憲治、「アドバンテスト ＬＳＩテスタのＩｄｄｇテストを２０倍高速に」、日経エレクトロニクス １９９７年７月７日号、日経ＢＰ社、１９９７年７月、Ｐ８５ Nobuhiro Sato, Yoshihiro Hashimoto , "A High Precision Iddg Measurement System with Improve Dynamic Load Regulation", USA, ITC2003, 2003年, P 410 Paper15,2 Rachit Rajsman, "Iddg Testing For CMOS VLSI", USA, Artech House INC. ,1995 ,P141 Chapter5

ところで、電源電圧を供給する増幅器を被試験デバイスの動作時と静止時とで切り換えるために、試験装置は、被試験デバイスの動作時における大電流を流すことができる大電流用スイッチを備える。しかしながら、大電流用スイッチは動作速度が遅い。このため、被試験デバイスを動作状態から静止状態に切り換える場合、安定した電流供給ができるまでの時間が長くなり、その結果、測定開始が遅くなっていた。

そこで本発明は、上記の課題を解決することのできる測定装置及び測定方法を提供することを目的とする。この目的は特許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、電子デバイスが消費する電流を測定する測定装置であって、電子デバイスと接続される電源出力端子と、電源電圧を出力する電源電圧出力部と、整流方向が互いに逆となるように電源出力端子と電源電圧出力部との間に並列接続された２つのダイオードを有し、電子デバイスを動作させた場合に、電子デバイスが消費する電流を電源出力端子と電源電圧出力部との間に流すダイオードスイッチ部と、電子デバイスを静止させた場合に、電源出力端子の電圧を電源電圧と同電圧に維持するように電子デバイスが消費する電流を電源出力端子に供給する静止時駆動部と、静止時駆動部の出力電流値を測定する静止時電流測定部とを備える測定装置を提供する。

静止時駆動部は、出力電流変化に対する応答速度が、電源電圧出力部より高速であってよい。
静止時駆動部は、電源電圧出力部から出力された電源電圧が入力される演算増幅器のボルテージフォロア回路と、ボルテージフォロア回路の出力端と電源出力端子との間に設けられ、電子デバイスの静止時には閉じ、電子デバイスの動作時には開く開閉スイッチとを有してよい。

電源電圧出力部は、帰還電圧に応じて入力電圧を負帰還増幅することにより、当該入力電圧を所定ゲインで増幅した電源電圧を出力する増幅回路と、帰還電圧を増幅回路に供給する帰還回路とを有し、帰還回路は、電子デバイスの静止時には、増幅回路の出力電圧を帰還電圧として当該増幅回路に供給し、電子デバイスの動作時には、電源出力端子の電圧を帰還電圧として増幅回路に供給してよい。
動作時において電源電圧出力部の出力電流値を測定する動作時電流測定部を更に備えてよい。
電子デバイスに対して試験信号を入力する試験信号入力部と、試験信号に応じた電子デバイスの出力信号に基づき、当該電子デバイスを判定する判定部とを更に備えてよい。

本発明の第２の形態においては、電子デバイスが消費する電流を測定する測定方法であって、電子デバイスと接続される電源出力端子と、電源電圧を出力する電源電圧出力部と、整流方向が互いに逆となるように電源出力端子と電源電圧出力部との間に並列接続された２つのダイオードを含むダイオードスイッチ部と、電源出力端子の電圧を電源電圧と同電圧に維持する静止時駆動部とを有する電源装置により、電子デバイスに電源電圧を供給する段階と、電子デバイスを動作させた場合に、電子デバイスが消費する電流をダイオードスイッチ部を介して電源出力端子と電源電圧出力部との間に流す段階と、電子デバイスを静止させた場合に、静止時駆動部から電子デバイスが消費する電流を電源出力端子に供給するとともに、静止時駆動部の出力電流値を測定する段階とを備える測定方法を提供する。

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。

本発明によれば、動作電流測定と静止電流測定とを高速に切り換えることができる。

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、試験装置１０の構成及び電子デバイス１００を示す。試験装置１０は、半導体デバイス等の電子デバイス１００を試験する。また、試験装置１０は、本発明の測定装置の一例であり、動作電流測定と静止電流測定とを高速に切り換えることができる。

試験装置１０は、パターン発生部１１と、電源部１２と、試験信号入力部１３と、判定部１４とを備える。パターン発生部１１は、電子デバイス１００に供給する試験信号波形のパターン等を示す試験パターンを発生する。電源部１２は、電子デバイス１００に対して電源電圧を供給する。試験信号入力部１３は、試験パターンに従った波形成形を行うことにより試験信号を生成し、生成した試験信号を電子デバイス１００に対して入力する。判定部１４は、供給された試験信号に応じて電子デバイス１００が出力する出力信号に基づき、当該電子デバイス１００の良否等を判定する。

図２は、電源部１２の構成及び電子デバイス１００を示す。電源部１２は、電子デバイス１００に対して電源電圧を供給するとともに、静止時における電子デバイス１００の消費電流を高速に測定する。なお、電子デバイス１００の静止時とは、例えばクロック供給の停止等により多くの内部回路の動作が停止することにより、当該電子デバイス１００の消費電流が非常に小さくなっている状態の時である。例えば、静止時には、スリープ時、省電力モード時等も含んでよい。当該電子デバイス１００の動作時とは、静止時ではなく、例えばクロックが供給され、当該電子デバイス１００が通常に動作している状態の時である。

電源部１２は、電源出力端子２１と、電源電圧出力部２２と、ダイオードスイッチ部２３と、静止時駆動部２４と、静止時電流測定部２５と、動作時電流測定部２６とを有する。
電源出力端子２１は、電子デバイス１００と接続され、当該電源部１２が出力する電圧を電子デバイス１００の電源端子に供給する。電源電圧出力部２２は、例えばネガティブフィードバック制御により所定値に安定化された電源電圧Ｖｄｄを出力する。ダイオードスイッチ部２３は、整流方向が互いに逆となるように電源電圧出力部２２と電源出力端子２１の出力端との間に並列接続された順方向ダイオード３１及び逆方向ダイオード３２を有する。ダイオードスイッチ部２３は、電源電圧出力部２２と電源出力端子２１との間に閾値電圧（例えば０．６Ｖ）以上の電位差が発生した場合にオンとなり、閾値電圧より小さい電位差の場合にオフとなる双方向のダイオードスイッチとして機能する。

静止時駆動部２４は、電子デバイス１００の静止時において、電源出力端子２１の電圧を電源電圧Ｖｄｄと同電圧に維持するように、電子デバイス１００が消費する電流を電源出力端子２１に供給する。静止時駆動部２４は、電子デバイス１００の動作時においては、電源出力端子２１と切り離されるので、電源出力端子２１の電圧及び電源出力端子２１に流れる電流に影響を与えない。静止時駆動部２４は、例えば試験パターンに示されたタイミングに従って、動作時及び静止時の切り替えがされる。

また、静止時駆動部２４は、電源電圧出力部２２と比較した場合に、出力電流変化に対する応答速度が高速な回路で構成されている。これにより、静止時駆動部２４は、静止時における応答速度を早くすることができるとともに、静止時における消費電流の測定を高精度で行うことができる。

一例として、静止時駆動部２４は、電源電圧Ｖｄｄが入力される第１ボルテージフォロア回路４１と、第１ボルテージフォロア回路４１の出力端と電源出力端子２１との間に設けられた第１開閉スイッチ４２とを含んでよい。第１ボルテージフォロア回路４１は、演算増幅器により構成されたボルテージフォロア回路である。このボルテージフォロア回路は、演算増幅器の反転入力端子に出力電圧を直接フィードバックすることにより、非反転入力端子に入力された電圧と同電圧を負荷変動に関わらず安定化して出力する回路である。第１ボルテージフォロア回路４１は、非反転入力端子に電源電圧Ｖｄｄが入力されるので、電子デバイス１００の負荷変動に関わらず、電源電圧Ｖｄｄと同電圧を出力端から発生する。第１開閉スイッチ４２は、電子デバイス１００の静止時には閉じ、電子デバイス１００の動作時には開くように制御される。このような構成の静止時駆動部２４によれば、第１開閉スイッチ４２を開閉制御することにより、動作時と静止時との切り替えを行うことができる。

ここで、第１開閉スイッチ４２は、静止時における消費電流が流れ、動作時における電流は流れない。すなわち、第１開閉スイッチ４２は、大電流が流れないので、高速応答が可能なスイッチとすることができる。従って、このような構成の静止時駆動部２４によれば、動作時から静止時へ高速に切り替えでき、静止時の電源電流の測定を短時間で開始できる。

静止時電流測定部２５は、電子デバイス１００の静止時において、静止時駆動部２４から出力される出力電流値を測定する。静止時電流測定部２５は、一例として、第１ボルテージフォロア回路４１を構成する演算増幅器の出力端に設けられた第１電流検出用低抵抗４３の端子間電圧を検出することにより、出力電流値を測定する。静止時電流測定部２５は、当該出力電流値を測定することにより、電子デバイス１００の静止時における消費電流を測定することができる。

動作時電流測定部２６は、電子デバイス１００の静止時において、電源電圧出力部２２から出力される出力電流値を測定する。動作時電流測定部２６は、一例として、電源電圧出力部２２の出力端に設けられた第２電流検出用低抵抗４４の端子間電圧を検出することにより、出力電流値を測定する。動作時電流測定部２６は、当該出力電流値を測定することにより、電子デバイス１００の動作時における消費電流を測定することができる。

以上のような構成の電源部１２は、電子デバイス１００の動作時においては、電源電圧出力部２２から出力された電流をダイオードスイッチ部２３を介して電源出力端子２１に供給する。つまり、電子デバイス１００の動作時においては、静止時駆動部２４から電源出力端子２１に対して電圧が印加されずにダイオードスイッチ部２３がオンとなるので、電子デバイス１００が消費する電流はダイオードスイッチ部２３を介して電源電圧出力部２２と電源出力端子２１の間に流される。

一方、電源部１２は、電子デバイス１００の静止時においては、静止時駆動部２４から出力された電流を電源出力端子２１に供給する。つまり、電子デバイス１００の静止時においては、静止時駆動部２４によって電源出力端子２１に対して電源電圧Ｖｄｄが印加され、ダイオードスイッチ部２３の入出力間が同電位となりダイオードスイッチ部２３がオフとなるので、電子デバイス１００が消費する電流はダイオードスイッチ部２３を流れない。

このように電源部１２は、電源電圧出力部２２と電源出力端子２１との間に設けられたダイオードスイッチ部２３によって、静止時における電源電圧出力部２２からの電流供給を停止している。これにより、電源部１２によれば、大電流が流れる開閉スイッチを設けずに切り替えできるので、高速となる。従って、静止時の電源電流の測定を短時間で開始できる。

図３は、電源電圧出力部２２の一例としての回路構成を示す。
電源電圧出力部２２は、一例として、デジタル／アナログコンバータ５１と、増幅回路５２と、帰還回路５３とを含んでよい。

デジタル／アナログコンバータ５１は、例えば予め設定されたデジタル値が入力され、デジタル値で示されたアナログ電圧（以下、入力電圧という。）を発生する。
増幅回路５２は、帰還回路５３を介して帰還された電圧（以下、帰還電圧という。）に応じて、デジタル／アナログコンバータ５１から出力された入力電圧を負帰還増幅することにより、当該入力電圧を所定ゲインで増幅した電源電圧Ｖｄｄを出力する。例えば、増幅回路５２は、演算増幅器６１と、入力抵抗６２と、帰還抵抗６３とを有する反転増幅回路で構成してよい。当該反転増幅回路によれば、入力抵抗６２に対する帰還抵抗６３の比により上記所定ゲインが決定される。

帰還回路５３は、帰還電圧を増幅回路５２に供給する。帰還回路５３は、一例として、反転増幅回路における帰還抵抗６３に帰還電圧を供給する。帰還回路５３は、電子デバイス１００の動作時及び静止時で、帰還電圧を切り換える。具体的には、帰還回路５３は、動作時には、電子デバイス１００に供給する電圧を安定させるので、電源出力端子２１の電圧を帰還電圧として増幅回路５２に供給する。帰還回路５３は、静止時には、静止時駆動部２４による電圧降下が非常に小さいので、増幅回路５２の出力電圧である電源電圧Ｖｄｄを帰還電圧として増幅回路５２に供給する。

帰還回路５３は、一例として、第２ボルテージフォロア回路６４と、第２開閉スイッチ６５と、帰還電圧用抵抗６６とを有する。
第２ボルテージフォロア回路６４は、演算増幅器により構成されたボルテージフォロア回路である。第２ボルテージフォロア回路６４の非反転入力端子には、帰還電圧用抵抗６６を介して電源出力端子２１の電圧が入力されるとともに、第２開閉スイッチ６５を介して電源電圧Ｖｄｄが入力される。帰還電圧用抵抗６６は、電源電圧Ｖｄｄ及び測定電流等に影響を及ぼさない抵抗値とされる。また、第２開閉スイッチ６５は、動作時には閉じ、静止時には開くように制御される。これにより、帰還回路５３は、動作時には電源出力端子２１の電圧を帰還電圧とし、静止時には電源電圧Ｖｄｄを帰還電圧とするスイッチングができる。また、第２開閉スイッチ６５は、帰還電圧を受け大電流が流れないので、高速応答が可能なスイッチとすることができる。従って、このような構成の帰還回路５３によれば、高速に切り替えることができ、短時間で静止時の電源電流の測定を開始できる。

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。

試験装置１０の構成及び電子デバイス１００を示す。 電源部１２の構成及び電子デバイス１００を示す。 電源電圧出力部２２の一例としての回路構成を示す。

符号の説明

１０ 試験装置
１１ パターン発生部
１２ 電源部
１３ 試験信号入力部
１４ 判定部
２１ 電源出力端子
２２ 電源電圧出力部
２３ ダイオードスイッチ部
２４ 静止時駆動部
２５ 静止時電流測定部
２６ 動作時電流測定部
３１ 順方向ダイオード
３２ 逆方向ダイオード
４１ 第１ボルテージフォロア回路
４２ 第１開閉スイッチ
４３ 第１電流検出用低抵抗
４４ 第２電流検出用低抵抗
５１ デジタル／アナログコンバータ
５２ 増幅回路
５３ 帰還回路
６１ 演算増幅器
６２ 入力抵抗
６３ 帰還抵抗
６４ 第２ボルテージフォロア回路
６５ 第２開閉スイッチ
６６ 帰還電圧用抵抗
１００ 電子デバイス

Claims (7)

1. 電子デバイスが消費する電流を測定する測定装置であって、
   前記電子デバイスと接続される電源出力端子と、
   電源電圧を出力する電源電圧出力部と、
   整流方向が互いに逆となるように前記電源出力端子と前記電源電圧出力部との間に並列接続された２つのダイオードを有し、前記電子デバイスを動作させた場合に、前記電子デバイスが消費する電流を前記電源出力端子と前記電源電圧出力部との間に流すダイオードスイッチ部と、
   前記電子デバイスを静止させた場合に、前記電源出力端子の電圧を前記電源電圧と同電圧に維持するように前記電子デバイスが消費する電流を前記電源出力端子に供給する静止時駆動部と、
   前記静止時駆動部の出力電流値を測定する静止時電流測定部と
   を備える測定装置。
2. 前記静止時駆動部は、出力電流変化に対する応答速度が、前記電源電圧出力部より高速である
   請求項１記載の測定装置。
3. 前記静止時駆動部は、
   前記電源電圧出力部から出力された前記電源電圧が入力される演算増幅器のボルテージフォロア回路と、
   前記ボルテージフォロア回路の出力端と前記電源出力端子との間に設けられ、前記電子デバイスの静止時には閉じ、前記電子デバイスの動作時には開く開閉スイッチとを有する
   請求項１に記載の測定装置。
4. 前記電源電圧出力部は、帰還電圧に応じて入力電圧を負帰還増幅することにより、当該入力電圧を所定ゲインで増幅した前記電源電圧を出力する増幅回路と、前記帰還電圧を前記増幅回路に供給する帰還回路とを有し、
   前記帰還回路は、前記電子デバイスの静止時には、前記増幅回路の出力電圧を帰還電圧として当該増幅回路に供給し、前記電子デバイスの動作時には、前記電源出力端子の電圧を帰還電圧として前記増幅回路に供給する
   請求項１に記載の測定装置。
5. 動作時において前記電源電圧出力部の出力電流値を測定する動作時電流測定部
   を更に備える請求項１記載の測定装置。
6. 前記電子デバイスに対して試験信号を入力する試験信号入力部と、
   前記試験信号に応じた前記電子デバイスの出力信号に基づき、当該電子デバイスを判定する判定部と
   を更に備える請求項１に記載の測定装置。
7. 電子デバイスが消費する電流を測定する測定方法であって、
   前記電子デバイスと接続される電源出力端子と、電源電圧を出力する電源電圧出力部と、整流方向が互いに逆となるように前記電源出力端子と前記電源電圧出力部との間に並列接続された２つのダイオードを含むダイオードスイッチ部と、前記電源出力端子の電圧を前記電源電圧と同電圧に維持する静止時駆動部とを有する電源装置により、前記電子デバイスに電源電圧を供給する段階と、
   前記電子デバイスを動作させた場合に、前記電子デバイスが消費する電流を前記ダイオードスイッチ部を介して前記電源出力端子と前記電源電圧出力部との間に流す段階と、
   前記電子デバイスを静止させた場合に、前記静止時駆動部から前記電子デバイスが消費する電流を前記電源出力端子に供給するとともに、前記静止時駆動部の出力電流値を測定する段階と
   を備える測定方法。
   

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