JP2008215897A - Average current measurement circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体テスタ等における、デバイス電源の平均電流測定の効率の改善に関する。 The present invention relates to an improvement in the efficiency of measuring an average current of a device power source in a semiconductor tester or the like.
従来から半導体試験装置等において、MOSLSIなどのデバイスについて、種々の動作条件下で電源消費電流(以下IDDと呼ぶ)を測定することが行われている。このため、通常は平均電流測定回路が用いられる。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a semiconductor test apparatus or the like, power consumption current (hereinafter referred to as IDD) is measured under various operating conditions for a device such as a MOS LSI. For this reason, an average current measuring circuit is usually used.
図3は従来の平均電流測定回路を示す構成ブロック図である。ローパスフィルタ(以下LPFと呼ぶ)1は増幅積分回路から構成され、IDDが電流/電圧変換されたIDD検出信号(電圧)Vinを入力して平均電流値に対応した電圧V1を出力する。LPF1において、抵抗R1は一端にIDD検出信号Vinが印加され他端が演算増幅器A1の反転入力端子に接続する。抵抗R2はその一端が演算増幅器A1の反転入力端子に接続し、他端が同出力端子に接続する。抵抗R2と並列にリレーRL1の接点回路と積分キャパシタC1からなる直列回路が接続する。演算増幅器A1の非反転入力端子はGND(アース)に接続する。A/D変換回路2はLPF1の出力電圧V1を入力してディジタルデータ(以下2値化データと呼ぶ)に変換し、ストローブ端子にストローブ信号が送られると2値化データを出力する。データ取得制御回路3はFPGA(Field Programmable Gate Array)で構成され、リレーRL1にリレー制御信号を送って平均電流測定のための測定系を準備し、A/D変換回路2にストローブ信号を送ってA/D変換後の2値化データを取得する。CPU4はデータ取得制御回路3にスタート信号を送って平均電流測定を開始し、タイマ機能によりスタート信号から所定の時間経過後にストローブ信号を送って2値化データを取得する。
FIG. 3 is a block diagram showing a conventional average current measuring circuit. A low-pass filter (hereinafter referred to as LPF) 1 is composed of an amplification integration circuit, and inputs an IDD detection signal (voltage) Vin obtained by current / voltage conversion of IDD, and outputs a voltage V1 corresponding to the average current value. In the LPF1, the resistor R1 has one end applied with the IDD detection signal Vin and the other end connected to the inverting input terminal of the operational amplifier A1. The resistor R2 has one end connected to the inverting input terminal of the operational amplifier A1 and the other end connected to the output terminal. A series circuit comprising a contact circuit of the relay RL1 and an integrating capacitor C1 is connected in parallel with the resistor R2. The non-inverting input terminal of the operational amplifier A1 is connected to GND (ground). The A /
図3の構成の平均電流測定回路の動作を以下に説明する。CPU4よりデータ取得回路3にスタート信号が送られると、これをトリガとしてデータ取得回路3はLPF1のリレーRL1をオンにするので、積分キャパシタC1が抵抗R2と並列に接続され、LPF1はローパスフィルタを構成する。ここで、デバイスの電源消費電流IDDに対応したIDD検出信号VinがLPF1に入力されると、演算増幅器A1と抵抗R1,R2からなる増幅回路で増幅するとともに、積分キャパシタC1により積分される。このとき、積分キャパシタC1に充電される電荷量が一定になるように、積分キャパシタC1の時定数を十分考慮した所定の待ち時間後、CPU4からデータ取得制御回路3を経由してA/D変換器2にストローブ信号が送られ、そのタイミングでA/D変換器2の出力2値化データがデータ取得制御回路3によって取得される。データ取得制御回路3の2値化データはさらにCPU4に送られる。
The operation of the average current measuring circuit configured as shown in FIG. 3 will be described below. When a start signal is sent from the CPU 4 to the
平均電流測定回路に関連する先行技術文献としては次のようなものがある。 Prior art documents related to the average current measuring circuit include the following.
図3の回路によれば、LPF1には積分キャパシタC1を放電する回路がないので、2値化データ取得が終了したとき、積分キャパシタC1には電荷が充電されたままとなっている。この残留電荷量により、次回IDD測定時に積分キャパシタC1を充電する際に、電荷量が一定になるまでの充電時間が変動する。
According to the circuit of FIG. 3, the
図4は積分キャパシタC1の電荷量の測定時間に対する変化を示すタイムチャートである。前回測定時と今回測定時とで測定する平均電流の差が大きい場合(曲線5)は小さい場合(曲線6)よりも充電時間が長くなる。すなわち、前回測定時の測定値によって充電時間が変化する。図3の回路では、デバイス測定プログラムにおいて、ストローブ時間(待ち時間)としてハード構成上考えられる最大(最長)の値を設定するので、前回測定時と今回測定時とで測定する平均電流の差が小さい場合には本来必要とするストローブ時間より大きな値を設定することになり、テスト時間の増大化につながっていた。 FIG. 4 is a time chart showing the change of the charge amount of the integration capacitor C1 with respect to the measurement time. When the difference in average current measured between the previous measurement and the current measurement is large (curve 5), the charging time is longer than when the difference is small (curve 6). That is, the charging time varies depending on the measurement value at the previous measurement. In the circuit of FIG. 3, in the device measurement program, the maximum (longest) value that can be considered in terms of hardware configuration is set as the strobe time (waiting time), so the difference in average current measured between the previous measurement and the current measurement is If it is small, a value larger than the originally required strobe time is set, leading to an increase in test time.
本発明はこのような課題を解決しようとするもので、前回測定時と今回測定時とで測定値の差が小さい場合にテスト時間が過大になることのない平均電流測定回路を提供することを目的とする。 The present invention is intended to solve such a problem, and provides an average current measurement circuit in which the test time does not become excessive when the difference between the measurement values at the previous measurement and the current measurement is small. Objective.
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項1記載の発明に係る平均電流測定回路は、
ローパスフィルタ回路で平均化された測定電流をA/D変換器で2値化し、これら2値化データを所定のタイミングでデータ取得制御回路が取得して平均化データとして出力する平均電流測定回路において、
前記データ取得制御回路は、
前記A/D変換器から前記2値化データを所定の時間間隔で取得し、
連続して取得した複数の前記2値化データが所定の上位ビットにおいて一致するときは最新に取得した前記2値化データを平均化データとして出力する
ことを特徴とする。
In order to achieve such a problem, an average current measuring circuit according to the invention described in
In an average current measurement circuit in which a measurement current averaged by a low-pass filter circuit is binarized by an A / D converter, and the binarized data is acquired by a data acquisition control circuit at a predetermined timing and output as averaged data. ,
The data acquisition control circuit includes:
Obtaining the binarized data from the A / D converter at predetermined time intervals;
When a plurality of the binarized data acquired successively match in a predetermined upper bit, the binarized data acquired most recently is output as averaged data.
請求項2記載の発明は、
請求項1記載の平均電流測定回路において、
前記データ取得回路からの割り込み信号に応じてCPUが前記データ取得回路から前記平均化データを取得する
ことを特徴とする。
The invention according to
The average current measuring circuit according to
The CPU acquires the averaged data from the data acquisition circuit in response to an interrupt signal from the data acquisition circuit.
請求項3記載の発明は、
請求項1又は請求項2記載の平均電流測定回路において、
前記複数は2つである
ことを特徴とする。
The invention described in
The average current measuring circuit according to
The plurality is two.
請求項4記載の発明は、
請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の平均電流測定回路において、
前記測定電流はデバイスの電源消費電流である
ことを特徴とする。
The invention according to claim 4
The average current measuring circuit according to any one of
The measurement current is a power consumption current of the device.
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば、 ローパスフィルタ回路で平均化された測定電流をA/D変換器で2値化し、これら2値化データを所定のタイミングでデータ取得制御回路が取得して平均化データとして出力する平均電流測定回路において、前記データ取得制御回路は、前記A/D変換器から前記2値化データを所定の時間間隔で取得し、連続して取得した複数の前記2値化データが所定の上位ビットにおいて一致するときは最新に取得した前記2値化データを平均化データとして出力することにより、前回測定時と今回測定時とで測定値の差が小さい場合にテスト時間が過大になることのない平均電流測定回路を提供することができる。 As is apparent from the above description, according to the present invention, the measurement current averaged by the low-pass filter circuit is binarized by the A / D converter, and the binarized data is subjected to data acquisition control at a predetermined timing. In the average current measurement circuit that the circuit acquires and outputs as averaged data, the data acquisition control circuit acquires the binarized data from the A / D converter at predetermined time intervals and continuously acquires the data. When a plurality of the binarized data match at a predetermined upper bit, the latest binarized data is output as averaged data, so that the difference in measured value between the previous measurement and the current measurement is It is possible to provide an average current measurement circuit in which the test time does not become excessive when it is small.
以下本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明の実施の形態に係る平均電流測定回路の一実施例を示す構成ブロック図である。図3と同じ部分は同一の記号を付して相違する部分を中心に説明する。CPU14はデータ取得制御回路13にスタート信号を送って平均電流測定を開始し、データ取得制御回路13から割り込み信号を受けて2値化データを取得する。データ取得制御回路13はFPGA(Field Programmable Gate Array)で構成され、CPU14から送られるスタート信号をトリガとしてリレーRL1にリレー制御信号を送り、平均電流測定のための測定系を準備する。また、A/D変換回路2にストローブ信号を送ってA/D変換後の2値化データを取得し、CPU14に割り込み信号を出力する他、2値化データ比較判定機能及びタイムアウト処理機能を持つ。
FIG. 1 is a block diagram showing an example of an average current measuring circuit according to an embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and different parts will be mainly described. The
図1の構成の平均電流測定回路の動作を図2のフローチャートを用いて以下に説明する。 The operation of the average current measuring circuit having the configuration of FIG. 1 will be described below with reference to the flowchart of FIG.
まず、CPU14において、タイムアウト時間を設定する(ステップS1)。
First, the
CPU14よりデータ取得回路13にスタート信号が送られると(ステップS2)、これをトリガとしてデータ取得回路13はLPF1のリレーRL1をオンにする(ステップS3)ので、積分キャパシタC1が抵抗R2と並列に接続され、LPF1はローパスフィルタを構成する。
When a start signal is sent from the
ここで、デバイスの電源消費電流IDDに対応したIDD検出信号VinがLPF1に入力されると、演算増幅器A1と抵抗R1,R2からなる増幅回路で増幅するとともに、積分キャパシタC1により積分される。
Here, when the IDD detection signal Vin corresponding to the power consumption current IDD of the device is input to the
この状態でデータ取得制御回路13からA/D変換器2に一定時間間隔でストローブ信号が送られ(ステップS4)、その各タイミングでA/D変換器2の出力2値化データがデータ取得制御回路13に取り込まれる(ステップS5)。
In this state, a strobe signal is sent from the data acquisition control circuit 13 to the A /
データ取得制御回路13は、取り込んだ2値化データを前回取り込んだ2値化データと比較し、予め決定した下位数ビットを無視した上位ビットの値が一致しているかどうかを判定する(ステップS6)。 The data acquisition control circuit 13 compares the acquired binarized data with the previously acquired binarized data, and determines whether or not the values of the upper bits ignoring the predetermined lower-order bits match (step S6). ).
値が相違している場合は再度データ取得制御回路13よりA/D変換器2に対し、ストローブ信号を一定時間間隔で出力し(ステップS4)、2値化データをデータ取得制御回路13に取り込む(ステップS5)。
If the values are different, the strobe signal is output from the data acquisition control circuit 13 to the A /
データ取得制御回路13は取り込んだ2値化データを前回取得した2値化データと比較し、前回同様に値が一致しているかどうかを判定する(ステップS6)。以上の動作を2値化データの値が一致するまで繰り返す。 The data acquisition control circuit 13 compares the acquired binarized data with the previously acquired binarized data, and determines whether the values match as in the previous time (step S6). The above operation is repeated until the values of the binarized data match.
値が一致すると、CPU14に対し割り込み信号を出力するとともにLPF1のリレーRL1をオフにし、LPF1をローパスフィルタから増幅回路に切り換える(ステップS7)。
When the values match, an interrupt signal is output to the
割り込み信号を受けたCPU14はデータ取得制御回路13より最新の2値化データを平均化データとして受け取る(ステップS9)。
Receiving the interrupt signal, the
タイムアウト時間までに値が収束しない場合はデータ取得制御回路13はタイムアウト処理を行い(ステップS10)、エラー割り込み信号をCPU14に出力する(ステップS11)。 If the value does not converge by the time-out time, the data acquisition control circuit 13 performs time-out processing (step S10), and outputs an error interrupt signal to the CPU 14 (step S11).
CPU14はエラーを認識し、アラームや所定のエラー表示を行う(ステップS12)。
The
なお、測定終了後の積分キャパシタC1には従来回路と同様に電荷が充電されたままとなっている。 Note that the integration capacitor C1 after the measurement has been charged with the charge as in the conventional circuit.
また、前述の「予め決定した下位数ビット」とは、従来回路のデータ取得制御回路13において、LPF1の時定数を考慮した待ち時間により得ていた精度以下の部分に該当する。例えば従来回路で得ていた精度が±0.05%の場合、16ビットA/D変換器の下位5ビットがこれに相当する。
The aforementioned “predetermined lower-order bits” corresponds to a portion below the accuracy obtained by the waiting time in consideration of the time constant of the
上記のような構成の平均電流測定回路によれば、最適ストローブ値をハードウエアで自動検出することにより、前回測定時と今回測定時の測定値の差が小さい場合のテスト時間を従来より短縮することができる。例えば、通常、平均電流測定を行う際のストローブ値はLPF1の時定数の定数倍(100ms程度)に設定するが、前回測定時と今回測定時の測定値の差が殆どない場合だと、限りなく0msに近い測定時間となるので、1回の平均電流あたり100ms近くの時短効果となる。通常、デバイステストプログラムにおいて、デバイスの電源電流の測定を10〜20テスト行うことが多いので、1〜2秒程度の時短効果を見込むことができる。これは、大量のデバイスを測定する場合に大きな時短効果となる。 According to the average current measurement circuit configured as described above, the optimum strobe value is automatically detected by hardware, thereby shortening the test time when the difference between the previous measurement and the current measurement is small. be able to. For example, the strobe value for the average current measurement is normally set to a constant multiple of LPF1 time constant (about 100 ms), but only if there is almost no difference between the previous measurement and the current measurement. Since the measurement time is close to 0 ms, the time-saving effect is close to 100 ms per average current. Usually, in the device test program, the device power supply current is often measured for 10 to 20 tests, so that a time-saving effect of about 1 to 2 seconds can be expected. This is a great time-saving effect when measuring a large number of devices.
また、従来回路では、CPU4は平均電流測定の間はタイマ動作をしており、別処理を行うことのできない待ち時間となっていたが、上記の実施例では、ハードウエアで平均電流値を取得し、CPU14に対して割り込みをかけるので、CPU14は平均電流測定中に別処理を行うことが可能となる。したがって、ソフト処理の高速化に寄与することができる。
Further, in the conventional circuit, the CPU 4 operates a timer during the average current measurement, and there is a waiting time during which another process cannot be performed. In the above embodiment, the average current value is acquired by hardware. Since the
なお、半導体試験装置に限らず、ローパスフィルタを用いて平均電流を測定する全ての装置に適用することができる。 In addition, it is applicable not only to a semiconductor test apparatus but to all apparatuses that measure an average current using a low-pass filter.
また、増幅積分回路に限らず、任意の種類のローパスフィルタ回路を用いることができる。 Moreover, not only an amplification integration circuit but any kind of low-pass filter circuit can be used.
なお、上記の実施例ではデータ取得制御回路13が連続して取得した2つの2値化データが一致したときに最新の2値化データを平均化データとしたが、これに限らず、3つ以上の任意の複数のデータの一致を検出してもよく、この場合は平均化データの精度をさらに向上させることができる。 In the above embodiment, the latest binarized data is used as the averaged data when the two binarized data continuously acquired by the data acquisition control circuit 13 match. Matching of a plurality of arbitrary data as described above may be detected. In this case, the accuracy of the averaged data can be further improved.
1 ローパスフィルタ回路
2 A/D変換器
13 データ取得制御回路
14 CPU
IDD 測定電流
DESCRIPTION OF
IDD measurement current
Claims (4)
前記データ取得制御回路は、
前記A/D変換器から前記2値化データを所定の時間間隔で取得し、
連続して取得した複数の前記2値化データが所定の上位ビットにおいて一致するときは最新に取得した前記2値化データを平均化データとして出力する
ことを特徴とする平均電流測定回路。 In an average current measurement circuit in which a measurement current averaged by a low-pass filter circuit is binarized by an A / D converter, and the binarized data is acquired by a data acquisition control circuit at a predetermined timing and output as averaged data. ,
The data acquisition control circuit includes:
Obtaining the binarized data from the A / D converter at predetermined time intervals;
An average current measurement circuit characterized in that, when a plurality of the binarized data acquired successively match in predetermined upper bits, the binarized data acquired the latest is output as averaged data.
ことを特徴とする請求項1記載の平均電流測定回路。 The average current measurement circuit according to claim 1, wherein the CPU acquires the averaged data from the data acquisition circuit in response to an interrupt signal from the data acquisition circuit.
ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の平均電流測定回路。 The average current measuring circuit according to claim 1, wherein the plurality is two.
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の平均電流測定回路。 The average current measurement circuit according to claim 1, wherein the measurement current is a power consumption current of a device.
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CN103364625A (en) * | 2012-04-11 | 2013-10-23 | 哈尔滨佳云科技有限公司 | Automatic online tracking method for sensor zero drift |
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CN112083221A (en) * | 2020-10-15 | 2020-12-15 | 珠海格力电器股份有限公司 | Fault detection method and device and electrical equipment |
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- 2007-03-01 JP JP2007050934A patent/JP2008215897A/en active Pending
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