JP2010217116A - Probe and system for measurement of electric signal - Google Patents

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浩芳 都甲
Naoya Kukutsu
直哉 久々津
Tadao Nagatsuma
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a probe for measuring an electric signal, capable of measuring an accurate signal waveform without receiving an effect of reflection waves (reflection signals) without adding excessive transmission wires. <P>SOLUTION: The probe for measuring the electric signal includes: a tip 4 for allowing an RF probe 30 (the probe for measuring the electric signal) to be brought into contact with the surface of the transmission wire 11 of a planar circuit and taking-in the electric signal propagating transmission wires 11; and an electrooptical crystal 1 for input of a laser beam. The electrooptical crystal 1 is brought into contact with the surface of the tip 4 or arranged in the neighborhood of the above surface so that an electromagnetic wave generated by electromagnetic induction of the electric signal propagating the tip 4 is incident on itself. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、パルスレーザ光と電気光学結晶の有する電気光学効果を利用して、回路基板上の集積回路あるいはデバイスから出力される高速電気信号を測定する際に用いて好適な電気信号計測用プローブおよび電気信号計測システムに関する。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is an electrical signal measuring probe suitable for use in measuring a high-speed electrical signal output from an integrated circuit or a device on a circuit board by utilizing the electro-optic effect of a pulse laser beam and an electro-optic crystal. And an electrical signal measurement system.

高速電気信号の波形を、少ない擾乱、高時間分解能で計測する手段として、電気光学サンプリングと呼ばれる手法が広く用いられている(例えば特許文献1参照)。この手法は、電界によって複屈折率が変化する性質を有する電気光学結晶を、電界センサーとして利用する。すなわち、図5に示すように、該電気光学結晶1を電気信号が伝播する伝送線11上に配置(密着させあるいは間隙を設けて配置)する。そして、パルスレーザ光(入射光)をその電気光学結晶1に照射すると、電気信号(電界信号)の強度に応じて、電気光学結晶1から戻ってきたレーザ光(出射光)の偏光状態が変化する。この偏光変化は偏光板によって、光強度に変換することができるので、結局、電気信号の大きさを光の強度として計測することができる。このようにして、パルスレーザ光を用いることで、時間的に変化する電気信号をパルス幅の分解能(通常1ピコ秒以下)で計測することができる。   A technique called electro-optic sampling is widely used as means for measuring the waveform of a high-speed electrical signal with less disturbance and high time resolution (see, for example, Patent Document 1). This technique uses an electro-optic crystal having a property of changing the birefringence by an electric field as an electric field sensor. That is, as shown in FIG. 5, the electro-optic crystal 1 is arranged (adhered or arranged with a gap) on a transmission line 11 through which an electric signal propagates. When the electro-optic crystal 1 is irradiated with pulsed laser light (incident light), the polarization state of the laser light (emitted light) returned from the electro-optic crystal 1 changes according to the intensity of the electric signal (electric field signal). To do. Since this polarization change can be converted into light intensity by the polarizing plate, the magnitude of the electric signal can be measured as the light intensity after all. In this way, by using pulsed laser light, it is possible to measure an electrical signal that changes over time with a resolution of pulse width (usually 1 picosecond or less).

なお、図5は、本願発明の背景技術としての電気信号測定手法を説明する図である。図5に示す電気信号計測システムは、回路基板10の上にLSI(Large Scale Integration)などの電子デバイスからなる被測定回路9と、被測定回路9の入出力電気信号を伝送する伝送線11が搭載されている。この伝送線11にはティップ4が接続され、同軸ケーブル5、同軸コネクタ6を介して、図示していない計測器へあるいは計測器から伝送線11に通電される電気信号が入出力される。この伝送線11上には、上述したように、レーザ光が照射された電気光学結晶1が配置されている。そして、その電気光学結晶1に伝送線11から誘導される電磁波が作用することにより、電気光学結晶1から出力されるレーザ光の偏光状態が変化する。この偏光状態の変化をレーザ光の強度変化として検出することにより、伝送線11に通電する電気信号の波形を観測することができる。   In addition, FIG. 5 is a figure explaining the electric signal measurement method as background art of this invention. The electric signal measurement system shown in FIG. 5 includes a circuit under test 9 made of an electronic device such as LSI (Large Scale Integration) on a circuit board 10 and a transmission line 11 for transmitting input / output electric signals of the circuit under test 9. It is installed. A tip 4 is connected to the transmission line 11, and an electrical signal to be supplied to the measuring line (not shown) or from the measuring instrument to the transmission line 11 is input / output via the coaxial cable 5 and the coaxial connector 6. On the transmission line 11, as described above, the electro-optic crystal 1 irradiated with the laser light is disposed. When the electromagnetic wave induced from the transmission line 11 acts on the electro-optic crystal 1, the polarization state of the laser light output from the electro-optic crystal 1 changes. By detecting this change in the polarization state as a change in the intensity of the laser beam, the waveform of the electric signal energized in the transmission line 11 can be observed.

また、この手法は、電気信号が発生する回路基板10上で電気信号を計測できるため、同軸ケーブルを使ってサンプリングオシロスコープに信号を接続する手法に比べ、信号のロスや歪の問題が無く、正確な信号波形測定が行える唯一のものである。   In addition, this method can measure the electrical signal on the circuit board 10 where the electrical signal is generated, so there is no problem of signal loss and distortion compared to the method of connecting the signal to the sampling oscilloscope using a coaxial cable. It is the only one that can measure the signal waveform.

特開平5−72299号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-72299

しかしながら、電気光学サンプリングを利用した電気信号計測は上記のような優れた特長を有しながらも、次のような反射波に関連する問題とそれを解決すべく課題があった。   However, while the electric signal measurement using electro-optic sampling has the above-described excellent features, there are problems related to the following reflected wave and problems to be solved.

これを説明するため、通常の測定手順を述べる。まず、図5に示すように、被測定回路(デバイス)9への電源を供給し、さらに回路9の電気的な終端をするために、高周波(Radio Frequency=RF)プローブと呼ばれるプローブ20を信号伝送線11の一端にコンタクトさせる。RFプローブ20は、同軸ケーブル5の一方の先端にティップ4と呼ばれるコンタクト用の端子(通常、3つあり、グランド端子2本とその間の信号端子からなる)があり、もう一方は同軸コネクタ6となっている。該伝送線11とRFプローブ20内の同軸ケーブル5の特性インピーダンスは50Ωに設定されている。つぎに、電気光学結晶1を被測定回路9の近傍に配置して、前述の電気光学サンプリングにより電気信号波形を光学的に測定する。   To explain this, a normal measurement procedure is described. First, as shown in FIG. 5, in order to supply power to a circuit under test (device) 9 and to electrically terminate the circuit 9, a probe 20 called a radio frequency (RF) probe is signaled. One end of the transmission line 11 is contacted. The RF probe 20 has a contact terminal (usually three, consisting of two ground terminals and a signal terminal therebetween) at one end of the coaxial cable 5, and the other is connected to the coaxial connector 6. It has become. The characteristic impedance of the coaxial cable 5 in the transmission line 11 and the RF probe 20 is set to 50Ω. Next, the electro-optic crystal 1 is placed in the vicinity of the circuit 9 to be measured, and the electrical signal waveform is optically measured by the electro-optic sampling described above.

ところが、RFプローブ20のティップ4を回路基板10上の伝送線11にコンタクトさせる場合、平面回路から立体回路への接続となるため、コンタクト点において通常、10%以上の反射が生じる。この反射による反射波(反射信号)は電気光学結晶1側にもどり、図6に示すように、時間的に遅れて信号波形に重畳される。   However, when the tip 4 of the RF probe 20 is brought into contact with the transmission line 11 on the circuit board 10, since the connection from the planar circuit to the three-dimensional circuit is made, reflection of 10% or more usually occurs at the contact point. The reflected wave (reflected signal) due to this reflection returns to the electro-optic crystal 1 side and is superimposed on the signal waveform with a time delay as shown in FIG.

図6はパルス波形を測定した例を示しているが、同図(b)のように、小さな振幅の2つ目のパルスが計測される。2つ目のパルスの極性は、ティップ4のコンタクトの状況に依存し極性が負になることもある。反射が無い場合の波形(a)に対し、(c)のようになると、反射波が元信号波形に重なり、両者を分離することができない。反射波が到達する時間は、RFプローブ20と電気光学結晶1との距離をLとした場合、2L/vで与えられる。vは伝送線11上の信号の速度で、回路基板10の種類(Si、GaAs、InPなど)により異なるが、1ピコ秒あたり、150μm程度となる。例えば、30GHzの帯域を有するパルス波形(立上がり、立下り時間としてそれぞれ10ピコ秒)の測定には、最低20ピコ秒の時間領域に渡って、「反射波フリー」である必要がある。そのためには、1.5mmもの伝送線11の距離が必要となる。通常は、その2倍程度のマージン(従って3mm)を設定するので、これは一般的な回路やデバイスのチップサイズ(0.5mm角)に比べると甚だしく大きくなる。   FIG. 6 shows an example in which the pulse waveform is measured. As shown in FIG. 6B, the second pulse having a small amplitude is measured. The polarity of the second pulse may be negative depending on the tip 4 contact situation. When the waveform (a) in the case of no reflection is as shown in (c), the reflected wave overlaps the original signal waveform, and the two cannot be separated. The time for the reflected wave to reach is given by 2 L / v, where L is the distance between the RF probe 20 and the electro-optic crystal 1. v is the speed of the signal on the transmission line 11 and varies depending on the type of the circuit board 10 (Si, GaAs, InP, etc.), but is about 150 μm per picosecond. For example, measurement of a pulse waveform having a bandwidth of 30 GHz (10 picoseconds each for rise and fall times) needs to be “reflected wave free” over a time region of at least 20 picoseconds. For that purpose, the distance of the transmission line 11 of 1.5 mm is required. Normally, a margin about twice that (and hence 3mm) is set, which is significantly larger than the chip size (0.5mm square) of general circuits and devices.

回路基板10上で信号を測定できるというメリットを生かした計測を行うためには、以上のように、余分な伝送線11をデバイス9に付加する必要があった。この数mmもの伝送線11のスペースは回路基板10上では無駄なスペースであり、一般には、このような伝送線11を付加してまで測定を行うというケースは限られていた。   In order to perform measurement taking advantage of the ability to measure signals on the circuit board 10, it is necessary to add an extra transmission line 11 to the device 9 as described above. This space of several millimeters of the transmission line 11 is a useless space on the circuit board 10, and in general, there are limited cases in which measurement is performed until such a transmission line 11 is added.

本発明は、上記の事情を考慮してなされたものであり、余分な伝送線を付加せずに反射波(反射信号)の影響をうけずに正確な信号波形の測定を可能とする電気信号計測用プローブおよび電気信号計測システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and an electric signal that enables accurate signal waveform measurement without being affected by a reflected wave (reflected signal) without adding an extra transmission line. An object is to provide a measurement probe and an electric signal measurement system.

上記課題を解決するため、請求項1記載の発明は、平面回路の伝送線の表面に接触し、前記伝送線を伝播する電気信号を取り込むティップ部と、レーザ光が入力される電気光学結晶とを備え、前記電気光学結晶は、前記ティップ部を伝播する電気信号の電磁誘導によって発生する電磁波が当該電気光学結晶に入射するよう、前記ティップ部の表面に接してあるいは当該表面の近傍に配置されることを特徴とする電気信号計測用プローブである。   In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 includes a tip portion that contacts the surface of a transmission line of a planar circuit and takes in an electric signal that propagates through the transmission line, and an electro-optic crystal to which laser light is input. The electro-optic crystal is disposed in contact with or near the surface of the tip portion so that an electromagnetic wave generated by electromagnetic induction of an electric signal propagating through the tip portion is incident on the electro-optic crystal. This is a probe for measuring an electric signal.

請求項2記載の発明は、請求項1に記載の電気信号計測用プローブにおいて、前記レーザ光は、集光レンズを介して、光ファイバにより電気光学結晶に入力されることを特徴とする電気信号計測用プローブである。   According to a second aspect of the present invention, in the electrical signal measurement probe according to the first aspect, the laser light is input to the electro-optic crystal through an optical fiber via a condenser lens. This is a measurement probe.

請求項3記載の発明は、請求項1または2に記載の電気信号計測用プローブと、前記電気信号計測用プローブにレーザ光を供給するレーザ光源と、前記電気信号計測用プローブの前記電気光学結晶から出力されたレーザ光の偏光状態の変化をレーザ光の強度変化に変換する手段と、前記レーザ光の強度変化を測定する手段とを備えることを特徴とする電気信号計測システムである。   The invention according to claim 3 is the electrical signal measurement probe according to claim 1, the laser light source for supplying laser light to the electrical signal measurement probe, and the electro-optic crystal of the electrical signal measurement probe. An electrical signal measurement system comprising: means for converting a change in the polarization state of the laser light output from the laser light into a change in the intensity of the laser light; and a means for measuring the change in the intensity of the laser light.

上記構成によれば、電気光学結晶がティップ部に配置されているので、回路基板上の集積回路あるいはデバイスから出力される高速電気信号の波形を測定するために、余分な伝送線を付加しなくても、反射波(反射信号)の影響なく正確な信号波形の測定が可能となる。また、測定毎に、電気光学結晶を被測定回路上(あるいはその近傍)に配置する必要がなくなり、トータルの測定に費やされる時間が短縮される。さらに、信号電圧振幅の較正が容易となる。   According to the above configuration, since the electro-optic crystal is arranged in the tip portion, no extra transmission line is added to measure the waveform of the high-speed electrical signal output from the integrated circuit or device on the circuit board. However, an accurate signal waveform can be measured without the influence of the reflected wave (reflected signal). In addition, it is not necessary to place the electro-optic crystal on the circuit to be measured (or in the vicinity thereof) for each measurement, and the time spent for the total measurement is reduced. Furthermore, calibration of the signal voltage amplitude is facilitated.

本発明に係わる電気信号測定プローブの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the electrical signal measurement probe concerning this invention. 本発明に係わる電気信号測定プローブの詳細構成を示す図である。It is a figure which shows the detailed structure of the electric signal measuring probe concerning this invention. 本発明に係わる他の電気信号測定プローブの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the other electric signal measurement probe concerning this invention. 本発明に係わる他の電気信号測定プローブの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the other electric signal measurement probe concerning this invention. 本発明の背景技術としての電気信号測定手法を説明する図である。It is a figure explaining the electric signal measuring method as background art of the present invention. 被測定信号がパルス波形である場合の、反射波の影響を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the influence of a reflected wave when a to-be-measured signal is a pulse waveform.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1は、本発明による電気信号測定プローブ(RFプローブ30)の基本的な構成を説明するための模式図であり、(a)がRFプローブ30を回路基板10上の伝送線(あるいは信号線)11にコンタクトさせた場合を示す側面図、(b)がRFプローブ30を示す側面図である。また、図2は、図1に示すRFプローブ30の詳細構成例を示す斜視図である。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a basic configuration of an electrical signal measurement probe (RF probe 30) according to the present invention. FIG. 1 (a) shows a transmission line (or signal line) on the circuit board 10 as shown in FIG. ) Is a side view showing the case of contact with 11, and (b) is a side view showing the RF probe 30. FIG. FIG. 2 is a perspective view showing a detailed configuration example of the RF probe 30 shown in FIG.

図1に示す電気光学結晶1は、RFプローブ30のティップ4上に配置され、レーザ光は光ファイバ3を介して、該電気光学結晶1に導入される。ティップ4は傾斜しており、またRFプローブ30を回路基板10上の伝送線(あるいは信号線)11にコンタクトさせる場合に、電気光学結晶1の位置や傾きが変わるため、光ファイバ3によってレーザ光を導入するようにしている。また、図2に示すように、光ファイバ3からの光を効率的に電気光学結晶1に導くため、光ファイバ3と電気光学結晶1の間には、コリメータ用のレンズ2を挿入することができる。   The electro-optic crystal 1 shown in FIG. 1 is disposed on the tip 4 of the RF probe 30, and laser light is introduced into the electro-optic crystal 1 through the optical fiber 3. Tip 4 is inclined, and when the RF probe 30 is brought into contact with the transmission line (or signal line) 11 on the circuit board 10, the position and inclination of the electro-optic crystal 1 change. To introduce. As shown in FIG. 2, a collimator lens 2 may be inserted between the optical fiber 3 and the electro-optic crystal 1 in order to efficiently guide the light from the optical fiber 3 to the electro-optic crystal 1. it can.

図2は、電気光学結晶1とRFプローブ30のティップ4との位置関係を詳細に示したものである。電気光学結晶1は、ティップ4の信号線4b上に配置され、その底面にはレーザ光を反射させるための反射膜7が施されている。反射膜7は、誘電体であっても、金属であっても構わない。   FIG. 2 shows the positional relationship between the electro-optic crystal 1 and the tip 4 of the RF probe 30 in detail. The electro-optic crystal 1 is disposed on the signal line 4b of the tip 4, and a reflection film 7 for reflecting the laser light is applied to the bottom surface thereof. The reflective film 7 may be a dielectric or a metal.

また、ティップ4には同軸ケーブル5を介して同軸コネクタ6が接続されている。この同軸コネクタ6には図示してない他の同軸ケーブルを介して図示していない計測器が接続されている。また、図1に示す構成例では、ティップ4、同軸ケーブル5及び同軸コネクタ6が、パッケージ筐体12内に保持されている。   Further, a coaxial connector 6 is connected to the tip 4 via a coaxial cable 5. A measuring instrument (not shown) is connected to the coaxial connector 6 via another coaxial cable (not shown). In the configuration example shown in FIG. 1, the tip 4, the coaxial cable 5, and the coaxial connector 6 are held in the package housing 12.

なお、図2において、図1のティップ4に対応する構成は、ティップ4a、4b及び4cの3本である。この場合、両側のティップ4a及び4cがグランド端子となり、その間のティップ4bが信号端子となる。また、図1の同軸ケーブル5は、図2では、グランド線となる同軸ケーブル5a(シールド線部)と、中心導体となる同軸ケーブル5bとに分けて符号が付けられている。この場合、同軸ケーブル5aがティップ4a及び4cに接続され、同軸ケーブル5bがティップ4bに接続されている。   In FIG. 2, the configuration corresponding to the tip 4 in FIG. 1 includes three tips 4a, 4b, and 4c. In this case, the tips 4a and 4c on both sides are ground terminals, and the tip 4b between them is a signal terminal. Further, in FIG. 2, the coaxial cable 5 in FIG. 1 is divided into a coaxial cable 5a (shield line portion) serving as a ground line and a coaxial cable 5b serving as a central conductor. In this case, the coaxial cable 5a is connected to the tips 4a and 4c, and the coaxial cable 5b is connected to the tip 4b.

本実施形態では、RFプローブ30のティップ4を伝送線11に接触させ、被測定回路9に電源を投入すると、伝送線11より電気信号が出力される。この電気信号の一部はティップ4に取り込まれ、ティップ4の先に接続された終端部(不図示)にて終端される。この終端により、ティップ4で取り込まれた電気信号の反射は抑えられる。   In this embodiment, when the tip 4 of the RF probe 30 is brought into contact with the transmission line 11 and the circuit under test 9 is turned on, an electrical signal is output from the transmission line 11. A part of the electric signal is taken into the tip 4 and terminated at a termination portion (not shown) connected to the tip of the tip 4. Due to this termination, the reflection of the electric signal captured at the tip 4 is suppressed.

すなわち、本発明の実施形態としてのRFプローブ30は、被測定回路9を搭載した回路基板10(平面回路)の伝送線11の表面に接触し、伝送線11を伝播する電気信号を取り込むティップ4(ティップ部)と、レーザ光が入力される電気光学結晶1とを構成要素として備えるものである。ただし、さらにティップ4(ティップ部)より取り込まれた電気信号を終端する終端部(不図示)を構成要素として備えるようにすることもできる。また、この場合の電気光学結晶1は、ティップ4(ティップ部)を伝播する電気信号の電磁誘導によって発生する電磁波が当該電気光学結晶1に入射するよう、ティップ4(ティップ部)の表面に接して(あるいは表面の近傍に)配置されている。   That is, the RF probe 30 according to the embodiment of the present invention is in contact with the surface of the transmission line 11 of the circuit board 10 (planar circuit) on which the circuit 9 to be measured 9 is mounted, and captures an electric signal propagating through the transmission line 11. (Tip portion) and electro-optic crystal 1 to which laser light is input are provided as constituent elements. However, a terminal part (not shown) for terminating the electrical signal taken in from the tip 4 (tip part) can be provided as a component. In this case, the electro-optic crystal 1 is in contact with the surface of the tip 4 (tip portion) so that an electromagnetic wave generated by electromagnetic induction of an electric signal propagating through the tip 4 (tip portion) is incident on the electro-optic crystal 1. (Or near the surface).

本実施形態において、ティップ4を流れる電気信号は、電磁誘導により電磁波を放出する。この電磁波が、ティップ4に接触するように(あるいは近傍に位置するように)配置された電気光学結晶1に入射すると、電気光学結晶1の複屈折率が変化し、自身に入射されているレーザ光の偏光状態を変化させる。電気光学結晶1において偏光状態が変化して出力されるレーザ光は、例えば図示していない外部の偏光子などにより、偏光状態の変化が強度変化に変換される。このレーザ光の強度変化をフォトダイオードなどにより電気信号の強度に変換した後、ロックインアンプ等を用いて測定することにより、ティップ4を伝播する電気信号の波形、すなわち、被測定回路9から出力され伝送線11を伝播する電気信号の波形を計測することができる。すなわち、本実施形態あるいは下記実施形態のRFプローブ30(あるいはRFプローブ30a、30b)を用い、電気光学結晶1にレーザ光源よりレーザ光を供給し、電気光学結晶1から出力されたレーザ光の偏光状態の変化をレーザ光の強度変化に変換し、レーザ光の強度変化を測定することにより、ティップ4を伝播する電気信号の波形を計測する電気信号計測システムを構成することができる。   In the present embodiment, the electric signal flowing through the tip 4 emits an electromagnetic wave by electromagnetic induction. When this electromagnetic wave is incident on the electro-optic crystal 1 arranged so as to be in contact with the tip 4 (or located in the vicinity), the birefringence of the electro-optic crystal 1 is changed, and the laser incident on itself. Change the polarization state of light. In the laser light output from the electro-optic crystal 1 with the polarization state changed, the polarization state change is converted into an intensity change by an external polarizer (not shown), for example. This laser light intensity change is converted into electrical signal intensity using a photodiode, etc., and then measured using a lock-in amplifier, etc., so that the waveform of the electrical signal propagating through tip 4 is output from the circuit 9 under test. The waveform of the electric signal propagating through the transmission line 11 can be measured. That is, using the RF probe 30 (or RF probes 30a and 30b) of the present embodiment or the following embodiment, laser light is supplied from the laser light source to the electro-optic crystal 1, and the polarization of the laser light output from the electro-optic crystal 1 is polarized. By converting the change in the state into the change in the intensity of the laser light and measuring the change in the intensity of the laser light, an electric signal measurement system that measures the waveform of the electric signal propagating through the tip 4 can be configured.

この構成によって反射波の影響がいかに低減されるかについて、以下に説明する。RFプローブ30のティップ4上では、伝送線11からティップ4に取込まれた信号が計測される。その信号が反射するのは、RFプローブ30の上面にある同軸コネクタ6の部分であるが、そこまでの距離は、通常5mm以上あるため、仮に反射が生じたとしても問題にはならない。また、もともとコネクタ6同士の接続にともなう反射は、伝送線11とRFプローブ30のティップ4とのコンタクト点での反射に比べると小さい。一方、RFプローブ30のティップ4と伝送線11とのコンタクト点で反射した信号は、被測定回路(デバイス)9側でもう一度反射されて、ふたたび、RFプローブ30のティップ4上へと伝播する。しかしながら、被測定回路(デバイス)9側での反射は、フォトダイオードなどの単体のデバイスであっても、入力容量や抵抗の影響で完全(100%)反射にはならない(多くても30〜50%程度)。このため、RFプローブ30のティップ4上の反射波の強度は低減されるので多くの場合問題とはならない。より一般的には、被測定回路(デバイス)9には出力抵抗(通常50Ω)を設けるなど、インピーダンス整合が図られているので、このような多重反射は問題にならない場合が多い。   The following describes how the influence of the reflected wave is reduced by this configuration. On the tip 4 of the RF probe 30, a signal taken into the tip 4 from the transmission line 11 is measured. The signal is reflected at the portion of the coaxial connector 6 on the upper surface of the RF probe 30, but since the distance to that is usually 5 mm or more, even if reflection occurs, there is no problem. Further, the reflection due to the connection between the connectors 6 is originally smaller than the reflection at the contact point between the transmission line 11 and the tip 4 of the RF probe 30. On the other hand, the signal reflected at the contact point between the tip 4 of the RF probe 30 and the transmission line 11 is reflected once again on the circuit under test (device) 9 side and propagates again onto the tip 4 of the RF probe 30. However, the reflection on the circuit under test (device) 9 side is not completely (100%) due to the influence of the input capacitance and resistance even if it is a single device such as a photodiode (30-50 at most) %degree). For this reason, since the intensity of the reflected wave on the tip 4 of the RF probe 30 is reduced, it is not a problem in many cases. More generally, since impedance matching is achieved, for example, by providing an output resistance (usually 50Ω) in the circuit under test (device) 9, such multiple reflections are not often a problem.

図3は、上記実施形態で示した電気信号測定プローブ(RFプローブ30)の性能・機能を改善したものである。すなわち、RFプローブ30aは、電気光学結晶1と光ファイバ3を、パッケージ筐体12の中に配置した構成であり、ティップ4の伝送線11との接触部周辺に光ファイバ、電気光学結晶などの部品が露出することがなくなり、ティップ4の伝送線11との接触部が上方から観察しやすくなる。その結果、伝送線11へのティップ4の位置決めが容易となる。また、例えば、ティップ4の先端から、3mm以上の距離を置いて電気光学結晶1を配置することができるので、上記、被測定回路(デバイス)9からの反射波の影響を完全に回避することが可能となる。ただし、この例では電気光学結晶1は斜めに配置されるので、できるだけその先端が小さいものが望ましい。   FIG. 3 shows an improvement in the performance and function of the electrical signal measurement probe (RF probe 30) shown in the above embodiment. That is, the RF probe 30a has a configuration in which the electro-optic crystal 1 and the optical fiber 3 are arranged in the package housing 12, and an optical fiber, an electro-optic crystal, etc. around the contact portion with the transmission line 11 of the tip 4 The parts are not exposed, and the contact portion of the tip 4 with the transmission line 11 can be easily observed from above. As a result, the tip 4 can be easily positioned on the transmission line 11. In addition, for example, since the electro-optic crystal 1 can be arranged at a distance of 3 mm or more from the tip of the tip 4, the influence of the reflected wave from the circuit to be measured (device) 9 can be completely avoided. Is possible. However, in this example, since the electro-optic crystal 1 is disposed obliquely, it is desirable that the tip is as small as possible.

図4は、本発明の電気信号測定プローブの他の実施形態を示す模式図である。図4のRFプローブ30bは、図3のRFプローブ30aにおいて、光ファイバの取り回しを容易にするために、光ファイバ3が接続されたコリメータ用のレンズ2のあとに直角プリズム8を挿入して、光路を90度曲げて電気光学結晶1に光を導入した例である。   FIG. 4 is a schematic view showing another embodiment of the electrical signal measurement probe of the present invention. The RF probe 30b shown in FIG. 4 includes a right-angle prism 8 inserted after the collimator lens 2 to which the optical fiber 3 is connected in order to facilitate handling of the optical fiber in the RF probe 30a shown in FIG. This is an example in which light is introduced into the electro-optic crystal 1 by bending the optical path by 90 degrees.

図1〜図4に示した実施形態において、実用上重要なメリットがもうひとつ存在する。それは、被測定回路(デバイス)9によらず、測定感度が一定なので、電圧振幅の較正が可能になることである。従来、図5のように電気光学結晶1を被測定回路(デバイス)9上(あるいはその近傍)に配置する場合には、回路パターン(配線形状)によって、電気光学結晶1に結合する電界の大きさが変わる。そのため、電圧振幅を知ろうとすると、回路パターン毎に電圧振幅の較正が必要となっていたが、本発明ではこのような問題がない。   In the embodiment shown in FIGS. 1 to 4, there is another practically important merit. That is, since the measurement sensitivity is constant regardless of the circuit (device) 9 to be measured, the voltage amplitude can be calibrated. Conventionally, when the electro-optic crystal 1 is disposed on (or in the vicinity of) the circuit (device) 9 to be measured as shown in FIG. Changes. Therefore, in order to know the voltage amplitude, the voltage amplitude needs to be calibrated for each circuit pattern, but the present invention does not have such a problem.

なお、本発明の実施の形態は、上記のものに限られず、例えば、さらにレーザ光の光路に光学系レンズを追加したり、ティップ4の形状や本数を変更したりする変更などを適宜行うことができる。   The embodiment of the present invention is not limited to the above-described ones. For example, an optical system lens is further added to the optical path of the laser beam, or changes such as changing the shape and number of tips 4 are appropriately performed. Can do.

30、30a、30b RFプローブ
1 電気光学結晶
2 レンズ
3 光ファイバ
4、4a、4b、4c ティップ
7 反射膜
8 直角プリズム
9 被測定回路(平面回路)
10 回路基板(平面回路)
11 伝送線(平面回路)
30, 30a, 30b RF probes
1 Electro-optic crystal
2 Lens
3 Optical fiber
4, 4a, 4b, 4c tips
7 Reflective film
8 Right angle prism
9 Circuit under test (planar circuit)
10 Circuit board (planar circuit)
11 Transmission line (planar circuit)

Claims (3)

平面回路の伝送線の表面に接触し、前記伝送線を伝播する電気信号を取り込むティップ部と、
レーザ光が入力される電気光学結晶と
を備え、
前記電気光学結晶は、前記ティップ部を伝播する電気信号の電磁誘導によって発生する電磁波が当該電気光学結晶に入射するよう、前記ティップ部の表面に接してあるいは当該表面の近傍に配置される
ことを特徴とする電気信号計測用プローブ。
A tip portion that contacts the surface of the transmission line of the planar circuit and captures an electrical signal propagating through the transmission line;
An electro-optic crystal to which laser light is input,
The electro-optic crystal is disposed in contact with or near the surface of the tip portion so that an electromagnetic wave generated by electromagnetic induction of an electric signal propagating through the tip portion is incident on the electro-optic crystal. A probe for measuring electrical signals.
前記請求項1に記載の電気信号計測用プローブにおいて、
前記レーザ光は、集光レンズを介して、光ファイバにより電気光学結晶に入力される
ことを特徴とする電気信号計測用プローブ。
The electrical signal measuring probe according to claim 1,
The laser signal is input to the electro-optic crystal by an optical fiber through a condenser lens.
前記請求項1または2に記載の電気信号計測用プローブと、
前記電気信号計測用プローブにレーザ光を供給するレーザ光源と、
前記電気信号計測用プローブの前記電気光学結晶から出力されたレーザ光の偏光状態の変化をレーザ光の強度変化に変換する手段と、
前記レーザ光の強度変化を測定する手段とを備える
ことを特徴とする電気信号計測システム。
The electrical signal measuring probe according to claim 1 or 2,
A laser light source for supplying laser light to the electrical signal measuring probe;
Means for converting a change in the polarization state of the laser beam output from the electro-optic crystal of the probe for measuring the electric signal into a change in intensity of the laser beam;
An electrical signal measurement system comprising: means for measuring an intensity change of the laser beam.
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