JP2010175384A

JP2010175384A - コンパレータテスト回路及び半導体集積回路

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Publication number: JP2010175384A
Application number: JP2009018185A
Authority: JP
Inventors: Tokutaro Takahisa; 久徳太郎高
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2009-01-29
Filing date: 2009-01-29
Publication date: 2010-08-12

Abstract

【課題】複数のコンパレータをテスト対象とするコンパレータテスト回路及び半導体集積回路において、テスト時間の短縮と回路面積の縮小を提供する。
【解決手段】コンパレータテスト回路は、テスト対象となる複数のコンパレータ１０１と、複数のコンパレータに供給するための電圧を生成する可変電圧源１２１と、複数のコンパレータの第１の入力端子ＩＮＰに、共通の電圧を供給する共通の電圧供給回路１３１と、複数のコンパレータの第２の入力端子ＩＮＮに、コンパレータごとに個別の電圧を供給する複数の電圧供給回路１３２とを備え、共通の電圧供給回路は、可変電圧源からの電圧を用いて、共通の電圧の電圧値を変化させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンパレータテスト回路及び半導体集積回路に関し、例えば、テスト対象となるコンパレータを複数備える回路に使用されるものである。

従来、複数のコンパレータのテストを行う場合には、コンパレータを個々に動作させ、動作の合否判定を行っていた。この場合、コンパレータの個数分のテストを行わなければならず、テスト時間が長く掛かってしまっていた。

また、複数のコンパレータのテストを行う場合には、従来、テスト用の外部パッドをコンパレータの個数分用意する必要があった。そのため、チップ面積が増加し、それに伴いチップコストが上昇するという問題点があった。

特許文献１には、被測定デバイスの入出力ピンとの接続を行うための入出力部を有し、当該入出力部に装着した被測定デバイスの出力電圧のレベルを判定してアクセスタイムを測定する半導体試験装置が記載されている。この半導体試験装置では、被測定デバイスの出力ピン１本に対し複数のコンパレータが接続され、各コンパレータの判定タイミングを各々に設定できるようになっている。この半導体試験装置では、これらコンパレータが、テスト対象ではなく、テストを行う側の構成要素となっている。

特開平５−２４９２０２号公報

本発明は、複数のコンパレータをテスト対象とするコンパレータテスト回路及び半導体集積回路に関し、テスト時間を短縮すると共に、回路面積を縮小することを課題とする。

本発明の一の態様は、例えば、テスト対象となる複数のコンパレータと、前記複数のコンパレータに供給するための電圧を生成する可変電圧源と、前記複数のコンパレータの第１の入力端子に、共通の電圧を供給する共通の電圧供給回路と、前記複数のコンパレータの第２の入力端子に、前記コンパレータごとに個別の電圧を供給する複数の電圧供給回路とを備え、前記共通の電圧供給回路は、前記可変電圧源からの前記電圧を用いて、前記共通の電圧の電圧値を変化させることを特徴とするコンパレータテスト回路である。

本発明の別の態様は、例えば、テスト対象となる複数のコンパレータと、前記複数のコンパレータに供給するための電圧を生成する可変電圧源と接続可能な接続端子と、前記複数のコンパレータの第１の入力端子に、共通の電圧を供給する共通の電圧供給回路と、前記複数のコンパレータの第２の入力端子に、前記コンパレータごとに個別の電圧を供給する複数の電圧供給回路とを備え、前記共通の電圧供給回路は、前記可変電圧源からの前記電圧を用いて、前記共通の電圧の電圧値を変化させることを特徴とする半導体集積回路である。

本発明によれば、複数のコンパレータをテスト対象とするコンパレータテスト回路及び半導体集積回路に関し、テスト時間を短縮すると共に、回路面積を縮小することが可能になる。

第１実施形態のコンパレータテスト回路の構成を示す回路図である。第２実施形態のコンパレータテスト回路の構成を示す回路図である。

本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態のコンパレータテスト回路の構成を示す回路図である。

図１のコンパレータテスト回路は、テスト対象となるコンパレータ１０１を複数備えている。図１には、複数のコンパレータ１０１として、第１から第Ｎ（Ｎは２以上の整数）のコンパレータ１０１₁〜１０１_Nが示されている。

各コンパレータ１０１は、非反転入力端子ＩＮＰと、反転入力端子ＩＮＮと、出力端子ＯＵＴとを備える。非反転入力端子ＩＮＰは、本発明の第１の入力端子の例であり、反転入力端子ＩＮＮは、本発明の第２の入力端子の例である。各コンパレータ１０１は、非反転入力端子ＩＮＰから入力された電圧と、反転入力端子ＩＮＮから入力された電圧とを比較し、これらの電圧の比較結果を示す信号を、出力端子ＯＵＴから次段回路１１１に出力する。

図１には、コンパレータ１０１₁〜１０１_Nの非反転入力端子ＩＮＰと、反転入力端子ＩＮＮと、出力端子ＯＵＴとして、非反転入力端子ＩＮＰ₁〜ＩＮＰ_Nと、反転入力端子ＩＮＮ₁〜ＩＮＮ_Nと、出力端子ＯＵＴ₁〜ＯＵＴ_Nが示されている。

図１のコンパレータテスト回路は、本発明の半導体集積回路の例であるＬＳＩと、可変電圧源１２１により構成されている。図１では、ＬＳＩの内部と外部の境界が、点線Ｌで示されている。可変電圧源１２１は、ＬＳＩに設けられたテスト端子１２２に接続されており、コンパレータ１０１₁〜１０１_Nに供給するための電圧Ｖ_Xを生成する。電圧Ｖ_Xは、テスト端子１２２を介して、ＬＳＩの外部から内部に供給される。テスト端子１２２は、本発明の接続端子の例である。

図１のコンパレータテスト回路は更に、コンパレータ１０１₁〜１０１_Nの非反転入力端子ＩＮＰ₁〜ＩＮＰ_Nに、共通の電圧を供給する共通の電圧供給回路１３１と、コンパレータ１０１₁〜１０１_Nの反転入力端子ＩＮＮ₁〜ＩＮＮ_Nに、コンパレータ１０１ごとに個別の電圧を供給する複数の電圧供給回路１３２とを備えている。

図１には、複数の電圧供給回路１３２として、第１から第Ｎの電圧供給回路１３２₁〜１３２_Nが示されている。第１から第Ｎの電圧供給回路１３２₁〜１３２_Nはそれぞれ、コンパレータ１０１₁〜１０１_Nの反転入力端子ＩＮＮ₁〜ＩＮＮ_Nに、個別の電圧ＶＮ₁〜ＶＮ_Nを供給する。一方、共通の電圧供給回路１３１は、コンパレータ１０１₁〜１０１_Nの非反転入力端子ＩＮＰ₁〜ＩＮＰ_Nに、共通の電圧ＶＰを供給する。

共通の電圧供給回路１３１は、レファレンス電源１４１と、スイッチ回路１４２と、オペアンプ１４３とを備える。レファレンス電源１４１は、レファレンス電圧Ｖrefを生成する。レファレンス電源１４１は例えば、バンドギャップ電圧（Ｖ_BG）を生成するバンドギャップ電圧生成回路である。スイッチ回路１４２には、レファレンス電圧Ｖrefと、可変電圧源１２１からの電圧Ｖ_Xが入力される。スイッチ回路１４２は、共通の電圧ＶＰとして、レファレンス電圧Ｖrefを出力するか、可変電圧源１２１からの電圧Ｖ_Xを出力するかを切り替える。

本実施形態では、レファレンス電圧Ｖrefは一定の電圧であり、可変電圧源１２１からの電圧Ｖ_Xは可変電圧である。共通の電圧供給回路１３１は、共通の電圧ＶＰとして、可変電圧源１２１からの電圧Ｖ_Xを出力することで、共通の電圧ＶＰの電圧値を変化させることができる。これにより、本実施形態では、共通の電圧ＶＰの値を複数の値に変化させ、コンパレータ１０１₁〜１０１_Nのテストを行うことができる。

共通の電圧供給回路１３１は、スイッチ回路１４２の出力電圧を、非反転入力端子ＩＮＰ₁〜ＩＮＰ_Nにダイレクトに供給してもよいが、本実施形態では、スイッチ回路１４２の出力電圧を、オペアンプ１４３を介して非反転入力端子ＩＮＰ₁〜ＩＮＰ_Nに供給する。

オペアンプ１４３は、スイッチ回路１４２の出力電圧が供給される非反転入力端子ｉｎｐと、反転入力端子ｉｎｎと、コンパレータ１０１₁〜１０１_Nの非反転入力端子ＩＮＰ₁〜ＩＮＰ_Nに接続された出力端子ｏｕｔとを備える。出力端子ｏｕｔは、反転入力端子ｉｎｎに接続されており、非反転入力端子ｉｎｐに供給された電圧と同じ高さの電圧を出力する。即ち、オペアンプ１４３は、スイッチ回路１４２の出力電圧と同じ高さの電圧を出力する。これにより、本実施形態では、コンパレータ１０１₁〜１０１_Nの非反転入力端子ＩＮＰ₁〜ＩＮＰ_Nに、レファレンス電圧Ｖref又は可変電圧源１２１からの電圧Ｖ_Xが供給される。

コンパレータ１０１₁〜１０１_Nの個数が多い場合には、レファレンス電源１４１や可変電圧源１２１は、コンパレータ１０１₁〜１０１_Nに供給する電流（電力）をまかない切れない場合がある。そのため、本実施形態では、このような事態に対処すべく、スイッチ回路１４２とコンパレータ１０１₁〜１０１_Nとの間にオペアンプ１４３を配置している。これにより、本実施形態では、コンパレータ１０１₁〜１０１_Nの個数が多い場合でも、コンパレータ１０１₁〜１０１_Nに十分な電流（電力）を供給することができる。

第１から第Ｎの電圧供給回路１３２₁〜１３２_Nの各々は、電流源１５１と、１つ以上のダイオード１５２とを備える。電流源１５１は、対応するコンパレータ１０１の反転入力端子ＩＮＮと電源線ＶＤＤとの間に配置されている。図１には、１つ以上のダイオード１５２として、直列接続された２つのダイオード１５２が示されている。図１では、一端に位置するダイオード１５２のアノードが、対応するコンパレータ１０１の反転入力端子ＩＮＮ及び電流源１５１に接続され、他端に位置するダイオード１５２のカソードが、グラウンド線ＧＮＤに接続されている。

第１から第Ｎの電圧供給回路１３２₁〜１３２_Nの各々では、ダイオード１５２の温度が上昇すると、ダイオード１５２における電圧降下量が変化する。よって、図１のコンパレータテスト回路では、この電圧降下量を測定することで、ダイオード１５２の温度を検知することができる。これにより、例えば、ダイオード１５２の温度が所定温度を超えたら回路を切るような制御が実現可能になる。このように、本実施形態では、ダイオード１５２を利用することで、熱検知回路や熱保護回路を実現することが可能になる。

一般に、ダイオード１個のＶＦ（順方向電圧降下）は、２７℃（常温）において０．７Ｖであり、温度が１℃上昇するごとに１．８ｍＶ低下する。例えば、１５０℃におけるダイオード２個のＶＦは、０．９６Ｖ（＝０．７Ｖ×２個−０．００１８Ｖ／℃×（１５０−２７）℃×２個）となる。本実施形態では、上記の所定温度を１５０℃に設定すべく、電源線ＶＤＤの電圧を０．９６Ｖに設定する。これにより、ダイオード１５２の温度が１５０℃を超えたら回路を切るような制御が実現可能になる。

図１には、第１から第Ｎの電圧供給回路１３２₁〜１３２_Nの電流源１５１と、ダイオード１５２として、電流源１５１₁〜１５１_Nと、ダイオード１５２₁〜１５２_Nが示されている。電流源１５１₁〜１５１_Nはそれぞれ、反転入力端子ＩＮＮ₁〜ＩＮＮ_Nと電源線ＶＤＤとの間に配置され、ダイオード１５２₁〜１５２_Nはそれぞれ、反転入力端子ＩＮＮ₁〜ＩＮＮ_Nとグラウンド線ＧＮＤとの間に配置されている。

なお、第１から第Ｎの電圧供給回路１３２₁〜１３２_Nの各々には、直列接続された３つ以上のダイオード１５２を設けても構わない。

ここで、図１に示す本実施形態と、従来技術との比較を行う。

本実施形態の共通の電圧供給回路１３１は、図１に示すように、レファレンス電源１４１と、スイッチ回路１４２と、オペアンプ１４３とを備える。これに対し、従来技術の共通の電圧供給回路は、レファレンス電源１４１と同様のレファレンス電源と、オペアンプ１４３と同様のオペアンプとを備えるが、スイッチ回路１４２と同様のスイッチ回路は備えない。そのため、従来技術では、可変電圧源が、Ｎ個のコンパレータの非反転入力端子側ではなく、Ｎ個のコンパレータの反転入力端子側に接続される。

よって、本実施形態では、テスト端子１２２が１個だけ設けられるのに対し、従来技術では、Ｎ個のテスト端子が設けられる。このように、従来技術では、Ｎ個のテスト端子を設ける必要があるため、チップ面積が増加してしまう。これに対し、本実施形態では、テスト端子１２２は１個で十分であるため、チップ面積は小さくて済む。

また、従来技術では、可変電圧源とＮ個のテスト端子との間に、Ｎ個のコンパレータのいずれかを選択するための選択スイッチを設ける必要がある。従来技術では、可変電圧源が、Ｎ個のコンパレータの反転入力端子側に接続されるため、可変電圧源からの電圧は、Ｎ個のコンパレータに個々に供給される必要があるからである。よって、従来技術では、Ｎ個のコンパレータのテストは個々に行われる。そのため、従来技術では、テスト時間が長く掛かってしまう。

これに対し、本実施形態では、可変電圧源１２１が、コンパレータ１０１₁〜１０１_Nの非反転入力端子ＩＮＰ₁〜ＩＮＰ_N側に接続されているため、可変電圧源１２１からの電圧は、コンパレータ１０１₁〜１０１_Nに同時に供給することが可能である。よって、本実施形態では、コンパレータ１０１₁〜１０１_Nのテストを同時に行うことができる。そのため、本実施形態では、テスト時間は短くて済む。

以上のように、本実施形態では、可変電圧源１２１及びテスト端子１２２が、コンパレータ１０１₁〜１０１_Nの非反転入力端子ＩＮＰ₁〜ＩＮＰ_N側に設けられている。そして、本実施形態では、共通の電圧供給回路１３１が、可変電圧源１２１からの電圧Ｖ_Xを用いて、共通の電圧ＶＰの電圧値を変化させる。これにより、本実施形態では、コンパレータ１０１₁〜１０１_Nを同時にテストすることが可能になり、テスト時間を短縮することが可能になる。

また、本実施形態では、可変電圧源１２１及びテスト端子１２２が、コンパレータ１０１₁〜１０１_Nの非反転入力端子ＩＮＰ₁〜ＩＮＰ_N側に設けられるため、テスト端子１２２の個数は、１個で十分である。これにより、本実施形態では、ＬＳＩ及びコンパレータテスト回路の回路面積を縮小し、回路コストを低減することが可能になる。

また、本実施形態では、各コンパレータ１０１の反転入力端子ＩＮＮは、熱検知又は熱保護用のダイオード１５２と接続されており、各コンパレータ１０１の反転入力端子ＩＮＮには、個別の電圧ＶＮ₁〜ＶＮ_Nが供給される。一方、各コンパレータ１０１の非反転入力端子ＩＮＰには、共通の電圧ＶＰが供給される。そして、本実施形態では、個別の電圧ＶＮ₁〜ＶＮ_Nではなく、共通の電圧ＶＰの電圧値を変化させる。

各コンパレータ１０１を実際に使用する際には、ダイオード１５２と接続された側の入力端子ではなく、その逆側の入力端子に、様々なレベルの電圧が供給されるのが一般的である。そのため、本実施形態によれば、実際の使用状態に近いテストを行うことが可能になる。

以下、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態は、第１実施形態の変形例であり、第２実施形態については、第１実施形態との相違点を中心に説明する。

（第２実施形態）
図２は、第２実施形態のコンパレータテスト回路の構成を示す回路図である。

図１に示す共通の電圧供給回路１３１は、レファレンス電源１４１と、スイッチ回路１４２と、オペアンプ１４３とを備える。これに対し、図２に示す共通の電圧供給回路２３１は、レファレンス電源２４１と、オペアンプ１４３とを備える。

図２のレファレンス電源２４１は、図１のレファレンス電源１４１と同様、レファレンス電圧Ｖrefを生成する。ただし、図２のレファレンス電源２４１は、可変電圧源１２１からの電圧Ｖ_Xを用いて、レファレンス電圧Ｖrefの電圧値を変化させることができる。

このように、本実施形態では、レファレンス電圧Ｖrefは可変電圧である。共通の電圧供給回路２３１は、共通の電圧ＶＰとして、レファレンス電圧Ｖrefを出力することで、共通の電圧ＶＰの電圧値を変化させることができる。これにより、本実施形態では、共通の電圧ＶＰの値を複数の値に変化させ、コンパレータ１０１₁〜１０１_Nのテストを行うことができる。

共通の電圧供給回路２３１は、レファレンス電源２４１の出力電圧を、非反転入力端子ＩＮＰ₁〜ＩＮＰ_Nにダイレクトに供給してもよいが、本実施形態では、レファレンス電源２４１の出力電圧を、オペアンプ１４３を介して非反転入力端子ＩＮＰ₁〜ＩＮＰ_Nに供給する。第１実施形態と同様である。

オペアンプ１４３は、レファレンス電源２４１の出力電圧が供給される非反転入力端子ｉｎｐと、反転入力端子ｉｎｎと、コンパレータ１０１₁〜１０１_Nの非反転入力端子ＩＮＰ₁〜ＩＮＰ_Nに接続された出力端子ｏｕｔとを備える。出力端子ｏｕｔは、反転入力端子ｉｎｎに接続されており、非反転入力端子ｉｎｎに供給された電圧と同じ高さの電圧を出力する。即ち、オペアンプ１４３は、レファレンス電源２４１の出力電圧と同じ高さの電圧を出力する。これにより、本実施形態では、コンパレータ１０１₁〜１０１_Nの非反転入力端子ＩＮＰ₁〜ＩＮＰ_Nに、レファレンス電圧Ｖrefが供給される。

以上のように、本実施形態では、可変電圧源１２１及びテスト端子１２２が、コンパレータ１０１₁〜１０１_Nの非反転入力端子ＩＮＰ₁〜ＩＮＰ_N側に設けられている。そして、本実施形態では、共通の電圧供給回路２３１が、可変電圧源１２１からの電圧Ｖ_Xを用いて、共通の電圧ＶＰの電圧値を変化させる。これにより、本実施形態では、第１実施形態と同様、コンパレータ１０１₁〜１０１_Nを同時にテストすることが可能になり、テスト時間を短縮することが可能になる。

また、本実施形態では、可変電圧源１２１及びテスト端子１２２が、コンパレータ１０１₁〜１０１_Nの非反転入力端子ＩＮＰ₁〜ＩＮＰ_N側に設けられるため、テスト端子１２２の個数は、１個で十分である。これにより、本実施形態では、第１実施形態と同様、ＬＳＩ及びコンパレータテスト回路の回路面積を縮小し、回路コストを低減することが可能になる。

ここで、図１に示す第１実施形態と、図２に示す第２実施形態との比較を行う。

図１のコンパレータテスト回路は、レファレンス電圧Ｖrefを出力するか、可変電圧源１２１からの電圧Ｖ_Xを出力するかを切り替えるスイッチ回路１４２を備える。よって、第１実施形態では、共通の電圧ＶＰとして、可変電圧源１２１からの電圧Ｖ_Xを出力することで、共通の電圧ＶＰの電圧値を変化させることができる。

一方、図２のコンパレータテスト回路は、可変電圧源１２１からの電圧Ｖ_Xを用いて、レファレンス電圧Ｖrefの電圧値を変化させるレファレンス電源２４１を備える。よって、第２実施形態では、共通の電圧ＶＰとして、レファレンス電圧Ｖrefを出力することで、共通の電圧ＶＰの電圧値を変化させることができる。

このように、第１及び第２実施形態では、共通の電圧ＶＰの電圧値を変化させることができる。これにより、これらの実施形態では、コンパレータ１０１₁〜１０１_Nを同時にテストすることが可能になり、テスト時間を短縮することが可能になる。

第１実施形態では、レファレンス電圧Ｖrefは一定の電圧でよいため、第１実施形態には、比較的簡単な構成のレファルンス電源１４１を採用できるという利点がある。一方、第２実施形態では、レファレンス電圧Ｖrefが可変電圧であるため、第２実施形態には、レファレンス電圧Ｖrefと、可変電圧源１２１からの電圧Ｖ_Xとの切り替えが不要であるという利点がある。

なお、第１及び第２実施形態において、テスト対象のコンパレータ１０１の個数は、２個以上であれば、何個でも構わない。また、各コンパレータ１０１の閾値電圧の値は、どのような値でも構わない。また、テスト対象のコンパレータ１０１の次段回路１１１は、どのような回路であっても構わない。

また、第１実施形態において、共通の電圧供給回路１３１、第１から第Ｎの電圧供給回路１３２₁〜１３２_Nはそれぞれ、上述の構成要素以外の要素を含んでいても構わない。同様に、第２実施形態において、共通の電圧供給回路２３１、第１から第Ｎの電圧供給回路１３２₁〜１３２_Nはそれぞれ、上述の構成要素以外の要素を含んでいても構わない。

以上、本発明の具体的な態様の例を、第１及び第２実施形態により説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではない。

１０１コンパレータ
１１１次段回路
１２１可変電圧源
１２２テスト端子
１３１、２３１共通の電圧供給回路
１３２複数の電圧供給回路
１４１、２４１レファレンス電源
１４２スイッチ回路
１４３オペアンプ
１５１電流源
１５２ダイオード

Claims

テスト対象となる複数のコンパレータと、
前記複数のコンパレータに供給するための電圧を生成する可変電圧源と、
前記複数のコンパレータの第１の入力端子に、共通の電圧を供給する共通の電圧供給回路と、
前記複数のコンパレータの第２の入力端子に、前記コンパレータごとに個別の電圧を供給する複数の電圧供給回路とを備え、
前記共通の電圧供給回路は、前記可変電圧源からの前記電圧を用いて、前記共通の電圧の電圧値を変化させることを特徴とするコンパレータテスト回路。
前記共通の電圧供給回路は、
レファレンス電圧を生成するレファレンス電源と、
前記共通の電圧として、前記レファレンス電圧を出力するか、前記可変電圧源からの前記電圧を出力するかを切り替えるスイッチ回路とを備え、
前記共通の電圧供給回路は、前記共通の電圧として、前記可変電圧源からの前記電圧を出力することで、前記共通の電圧の電圧値を変化させることを特徴とする請求項１に記載のコンパレータテスト回路。
前記共通の電圧供給回路は、
レファレンス電圧を生成するレファレンス電源であって、前記可変電圧源からの前記電圧を用いて、前記レファレンス電圧の電圧値を変化させるレファレンス電源を備え、
前記共通の電圧生成回路は、前記共通の電圧として、前記レファレンス電圧を出力することで、前記共通の電圧の電圧値を変化させることを特徴とする請求項１に記載のコンパレータテスト回路。
前記複数の電圧供給回路の各々は、前記第２の入力端子に接続されたダイオードを備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のコンパレータテスト回路。
テスト対象となる複数のコンパレータと、
前記複数のコンパレータに供給するための電圧を生成する可変電圧源と接続可能な接続端子と、
前記複数のコンパレータの第１の入力端子に、共通の電圧を供給する共通の電圧供給回路と、
前記複数のコンパレータの第２の入力端子に、前記コンパレータごとに個別の電圧を供給する複数の電圧供給回路とを備え、
前記共通の電圧供給回路は、前記可変電圧源からの前記電圧を用いて、前記共通の電圧の電圧値を変化させることを特徴とする半導体集積回路。