JP2011043434A - Active auto-range current detecting circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気計測装置に関し、特に、電流を測定するのに使用されるオートレンジ変更回路に関するものである。 The present invention relates to an electrical measuring device, and more particularly to an autorange changing circuit used to measure current.
電流を定める従来方法、所謂フィードバック方法が図４に示されている。被試験物の如き負荷装置（ＤＵＴ）１００は、増幅器１０１の出力部から電流Ｉoutを取り出す。電流Ｉoutは、抵抗器１０２の両端間に電圧ＶIを発生する。電流Ioutは、電圧ＶIに比例し、抵抗器１０２間の電圧ＶＩの測定に基づいて定められる。 A conventional method for determining the current, the so-called feedback method, is shown in FIG. A load device (DUT) 100 such as a device under test extracts a current Iout from the output section of the amplifier 101. The current Iout generates a voltage V I across the resistor 102. The current Iout is proportional to the voltage VI and is determined based on the measurement of the voltage VI between the resistors 102.
増幅器１０１の飽和電圧は、図４の回路を用いて正確に測定することができる電流Ｉoutのレベルを制限する。電圧ＶIがＤＵＴ１００によって取り出された増加電流Ｉoutによって上昇するにつれて、増幅器１０１の飽和電圧に接近する。増幅器１０１のフィードバック回路内やフィードバック回路外に選択的に切り替えることができる追加抵抗器を追加すると、増幅器１０１の飽和電圧より低い所望の電圧レンジ内に電圧ＶＩを維持しつつ、電流レンジを測定することができる。このような回路が図５に示されている。複数のスイッチ１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃは、それぞれ、増幅器の１０１のフィードバック回路の内外に抵抗器Ｒo１０６、Ｒl１０８及びＲｎ１１０を切り替える。各抵抗器１０６、１０８、１１０は、それぞれ、それが電流Ｉｏｕｔの特定のレンジであろうがなかろうが、所望のレンジ内の電圧測定を行うような大きさとなっている。スイッチ１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃは、選択的に起動されて、電流Ｉｏｕｔのレベルに基づいて、抵抗器１０６、１０８、１１０をフィードバック回路の内外に切り替える。典型的には、１つの抵抗器１０６、１０８、１１０のみが一度にフィードバック回路内に切り替えられる。電流Ｉｏｕｔが増加する場合、小さい方の抵抗器がフィードバック回路に切り替えられ、大きい方の抵抗器がフィードバック回路から切り外されて、電圧ＶＩを所望のレンジ内に維持する。しかし、増幅器１０１は、小さい方抵抗器がフィードバック回路に切り替えられる前に飽和することがあり、これは、望ましくない。電流Ｉｏｕｔが減少する場合、大きい方の抵抗器がフィードバック回路に切り替えられて小さい方の抵抗器がフィードバック回路から切り外される。大きい方の抵抗器をフィードバック回路に切り替えると、増幅器１０１の出力部で電圧ＶＩの突然変化が必要となり、その結果、回路の出力ノード１１２(Ｖｏｕｔ)で望ましくないグリッチが生ずることになる。 The saturation voltage of amplifier 101 limits the level of current Iout that can be accurately measured using the circuit of FIG. As the voltage VI rises due to the increased current Iout drawn by the DUT 100, it approaches the saturation voltage of the amplifier 101. When an additional resistor that can be selectively switched in and out of the feedback circuit of the amplifier 101 is added, the current range is measured while maintaining the voltage VI within a desired voltage range lower than the saturation voltage of the amplifier 101. be able to. Such a circuit is shown in FIG. The plurality of switches 104a, 104b, and 104c respectively switch the resistors Ro106, Rl108, and Rn110 into and out of the feedback circuit of the amplifier 101. Each resistor 106, 108, 110 is sized to make a voltage measurement within the desired range, whether or not it is a specific range of current Iout. The switches 104a, 104b, 104c are selectively activated to switch the resistors 106, 108, 110 in and out of the feedback circuit based on the level of the current Iout. Typically, only one resistor 106, 108, 110 is switched into the feedback circuit at a time. If the current Iout increases, the smaller resistor is switched to the feedback circuit and the larger resistor is disconnected from the feedback circuit to maintain the voltage VI within the desired range. However, amplifier 101 may saturate before the smaller resistor is switched to the feedback circuit, which is undesirable. When the current Iout decreases, the larger resistor is switched to the feedback circuit and the smaller resistor is disconnected from the feedback circuit. Switching the larger resistor to a feedback circuit requires a sudden change in voltage VI at the output of amplifier 101, which results in an undesirable glitch at circuit output node 112 (Vout).
本発明が解決しようとする課題は、出力ノードで電圧グリッチが生ずることがないオートレンジ変更回路を提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is to provide an auto-range changing circuit in which no voltage glitch occurs at the output node.
所望のレンジを有する測定装置用のレンジ変更回路は、段階的に値が異なる（ｇｒａｄｕａｔｅｄ）多数のインピーダンス群を含んでいる。第1の増幅器は、このインピーダンス群の少なくとも１つのインピーダンスに電圧を供給する。電圧検知兼制限スイッチが第１の増幅器のフィードバック経路に設けられている。このスイッチは、それによって検知される検知電圧に応答してこの少なくとも１つのインピーダンスに供給される電圧を制限する。所望のレンジの電圧は、スイッチの動作に基づいてインピーダンス群の他の異なる１つのインピーダンスの両端に現われる。所望のレンジの電圧が前記の他の異なった1つのインピーダンスに現れると、第２の増幅器は、スイッチの動作に基づいて、この他の異なった1つのインピーダンスに電流を供給する。 A range change circuit for a measuring device having a desired range includes a number of impedance groups that are gradated in steps. The first amplifier supplies a voltage to at least one impedance of the impedance group. A voltage sensing and limiting switch is provided in the feedback path of the first amplifier. The switch limits the voltage supplied to the at least one impedance in response to the sensed voltage sensed thereby. The desired range of voltage appears across one other different impedance of the impedance group based on the operation of the switch. When a desired range of voltages appears at the other different impedance, the second amplifier supplies current to the other different impedance based on the operation of the switch.
被試験物上で測定を行なうための測定系統は、第１の動作モードで被試験物に電圧信号を供給したり第２の動作モードで被試験物に電流信号を供給したりして選択する電源測定ユニット（ソース測定ユニット）（ｓｏｕｒｃｅ−ｍｅａｓｕｒｅ ｕｎｉｔ）を含んでいる。この測定系統は、所望の電圧レンジを有する自動レンジ変換用の電流・電圧コンバータ回路を含んでいる。このコンバータ回路は、値が順次変化する多数のインピーダンス群と、このインピーダンス群のうち少なくとも1つのインピーダンスに電圧を供給する第１の増幅器と、第２の増幅器と、第１の増幅器のフィードバック経路に設けられた電圧検知兼制限スイッチとを有している。このスイッチは、それによって検知された検知電圧に応答して前記の少なくとも1つのインピーダンスに供給される電圧を制限する。所望の電圧レンジの電圧は、スイッチの動作に基づいて、インピーダンス群の他の異なる１つのインピーダンスの両端に現われる。所望の電圧レンジの電圧が前記の他の異なる１つのインピーダンスの両端に現れると、スイッチの動作に基づいて、第２の増幅器は、前記の他の１つのインピーダンスに電流を供給する。 A measurement system for performing measurement on the DUT is selected by supplying a voltage signal to the DUT in the first operation mode or supplying a current signal to the DUT in the second operation mode. It includes a power-measurement unit (source-measure unit). This measurement system includes a current / voltage converter circuit for automatic range conversion having a desired voltage range. The converter circuit includes a large number of impedance groups whose values sequentially change, a first amplifier that supplies a voltage to at least one of the impedance groups, a second amplifier, and a feedback path of the first amplifier. And a voltage detection / limitation switch provided. The switch limits the voltage supplied to the at least one impedance in response to the sensed voltage sensed thereby. A voltage in the desired voltage range appears across one other different impedance in the impedance group based on the operation of the switch. When a voltage in the desired voltage range appears across the other different impedance, the second amplifier supplies current to the other impedance based on the operation of the switch.
所望のレンジを有するフィードバック型電流測定装置用の自動レンジ変更回路は、一連の連続する関係で多数のインピーダンス素子群を含んでいる。これらのインピーダンス素子のインピーダンス値は、上流側の高い値から下流側の低い値までの次第に変化する範囲を有する。この回路は、インピーダンス素子群のうち少なくとも２つのインピーダンス素子の各々の電圧検知ドライバーを含んでいる。このドライバーによって電圧制限が検知されない限り、上流側のドライバーは、そのそれぞれのインピーダンスといずれかの下流側のインピーダンスとを経て電流を駆動する。電圧制限が検知されると、次の下流側のドライバーはオフモードから切り替わってそれぞれのインピーダンス及びいずれかの下流側インピーダンスを経て電流を駆動し、それによって回路は、所望のレンジを付与する。 An automatic range change circuit for a feedback type current measuring device having a desired range includes a number of impedance element groups in a series of consecutive relationships. The impedance values of these impedance elements have a gradually changing range from a high value on the upstream side to a low value on the downstream side. The circuit includes a voltage detection driver for each of at least two impedance elements in the impedance element group. Unless a voltage limit is detected by this driver, the upstream driver drives the current through its respective impedance and any downstream impedance. When a voltage limit is detected, the next downstream driver switches from off mode and drives current through the respective impedance and any downstream impedance, thereby providing the desired range for the circuit.
本発明は、電気計測装置に関し、特に種々のレベルの電流を定めるのに用いられる自動レンジ変更回路に関するものである。本発明を図面を参照して以下に述べるが、全体を通じて同様の素子には同様の参照符号が用いられている。本発明を完全に理解することができるようにするため、以下の記述では、本発明の説明の目的のために、多数の特定の詳細な記載がある。しかし、本発明がこれらの特定の記載がなくても実施することができることは、明白である。更に、本発明の他の実施例は可能であり、また、本発明は、ここに記載された方法以外の方法で実施することができる。本発明を記載するのに用いられる用語や語法は、本発明の理解を促進する目的で使用され、これに制限されるべきではない。 The present invention relates to electrical measurement devices, and more particularly to an automatic range change circuit used to determine various levels of current. The present invention is described below with reference to the drawings, wherein like reference numerals are used to refer to like elements throughout. In order to provide a thorough understanding of the present invention, in the following description, numerous specific details are set forth for purposes of explanation of the invention. However, it will be apparent that the invention may be practiced without these specific details. Furthermore, other embodiments of the invention are possible and the invention may be practiced in ways other than those described herein. The terms and terminology used to describe the present invention are used to promote understanding of the present invention and should not be limited thereto.
ＤＵＴ２によって取り出される電流Ｉｏｕｔを所望のレンジ内の電圧に変換する２−レンジフィードバック型オートレンジ回路１が図１に示されている。２つの抵抗器Ｒｌ（４）、Ｒo（６）がインピーダンス群を形成し、一連の連続する関係にある。実施例では、抵抗器の値は等式:Ｒ１(ｋ１-１)Ｒ０によって定められ、この式において「ｋ」は、各抵抗器４、６で測定されるべき電流レンジの比率である。抵抗器Ｒ１（４）は、抵抗器Ｒ０（６）よりも大きく、低い電流レンジを付与する。抵抗器Ｒ１（４）の両端に現われる電圧又は抵抗器Ｒ１（４）とＲ０（６）との両方を横切って現れる電圧Ｖ１１は、低いレンジの電流レベル用ＤＵＴ
２の電流を定めるように測定される。抵抗器Ｒ０（６）は、高い電流レンジを付与する。また、抵抗器Ｒ０（６）を横切って現れる電圧Ｖ１０は、高レンジの電流レベル用のＤＵＴ２の電流を定めるように測定される。
FIG. 1 shows a 2-range feedback type autorange circuit 1 that converts a current Iout taken out by the DUT 2 into a voltage within a desired range. The two resistors Rl (4), Ro (6) form an impedance group and are in a series of continuous relationships. In an embodiment, the resistor value is defined by the equation: R 1 (k 1 −1) R 0 , where “k” is the ratio of the current range to be measured by each resistor 4, 6. is there. Resistor R1 (4) is larger than resistor R0 (6) and provides a lower current range. Resistor R1 voltage V 11 appearing across both voltage or resistor R1 appears across the (4) R0 and (6) (4) is, DUT for low range current level
Measured to define a current of 2. Resistor R0 (6) provides a high current range. Further, the resistor R0 (6) Voltage V 10 appearing across the is measured to define the DUT2 of current for high range of current levels.
ＤＵＴ２を流れる電流Ｉoutは、回路１の出力ノード８から流れる。出力ノード８の電圧Ｖoutは、約０ボルトであると認められる。 A current Iout flowing through the DUT 2 flows from the output node 8 of the circuit 1. The voltage Vout at output node 8 is recognized to be about 0 volts.
電流Ｉoutが低レンジから高レンジに増加するときに生ずるオートレンジ動作を述べると、ＤＵＴ２によって引き出される電流が増加すると、出力ノード８で電圧Ｖoutが低下する。反転用増幅器１０は、電圧Ｖoutの反転バージョンの電圧Ｖoutを増幅器１２の非反転入力に供給する。Ｖoutが減少すると、反転用増幅器１０の出力が増加する。反転用増幅器１０の出力が増加すると、増幅器１２の出力の電圧Ｖ１１が増加し、その結果、抵抗器Ｒｌ（４）及び抵抗器Ｒｏ（６）を流れる電流が増加させられる。抵抗Ｒ１、Ｒ０を流れる電流が増加すると、出力ノード８の電圧Ｖoutは、約０ボルトに戻るように駆動される。電圧Ｖ１０も増加するが、これは、電圧Ｖ１１と同じ速さの１/kでのみある。 To describe the auto-range operation that occurs when the current Iout increases from the low range to the high range, the voltage Vout drops at the output node 8 as the current drawn by the DUT 2 increases. The inverting amplifier 10 supplies a voltage Vout, which is an inverted version of the voltage Vout, to the non-inverting input of the amplifier 12. When Vout decreases, the output of the inverting amplifier 10 increases. When the output of the inverting amplifier 10 is increased, the voltage V 11 of the output of the amplifier 12 is increased, as a result, the current flowing through resistor Rl (4) and the resistor Ro (6) is increased. As the current through resistors R1 and R0 increases, the voltage Vout at output node 8 is driven back to approximately 0 volts. Also it increases the voltage V 10, which is only 1 / k of as fast as the voltage V 11.
他の増幅器１４が寄せ集めノード１６で増幅器１２の反転用入力に接続される非反転入力を有する。増幅器１４の反転用入力は、地面に接続される。(本明細書で使用されているように「地面」という用語は、回路の基準ポテンシャルを意味し、「アース」の電位であってもよいし、そうでなくてもよい)。回路１が低い電流レンジで作動する場合、寄せ集めノード１６は、仮想地面であり、増幅器１４の出力部から反転用増幅器１８、抵抗器Ｒ２（２０）を経てフィードバック制御される。 Another amplifier 14 has a non-inverting input connected to the inverting input of amplifier 12 at a cluster node 16. The inverting input of the amplifier 14 is connected to the ground. (As used herein, the term “ground” refers to the reference potential of a circuit and may or may not be a “ground” potential). When the circuit 1 operates in a low current range, the gathering node 16 is a virtual ground and is feedback controlled from the output of the amplifier 14 via the inverting amplifier 18 and the resistor R2 (20).
上記したように、ＶoutがＤＵＴ２によって引き出される電流の増加によって減少すると、Ｖ１１とＶ１０との両方の電圧レベルが増加する。Ｖ１０が増加すると、バッファー２２は、抵抗器Ｒ２（２４）を経て寄せ集めノード１６に電流を流れ込ませる。反転用増幅器１８は、抵抗器Ｒ２（２０）を経て寄せ集めノード１６から等しい電流を引き込む。寄せ集めノード１６にバランスされた電流が入ったり出たりすると、増幅器１４の出力は、電圧Ｖ１０と等しい電圧レベルを有することになることが認識されるべきである。従って、増幅器１４の出力部に接続されているダイオード対３０間の電位差が除去されているので、このダイオード対３０が保護される。 As described above, when reduced by the increase in current Vout is drawn by DUT 2, the voltage level of both the V 11 and V 10 is increased. As V 10 increases, buffer 22 causes current to flow into node 16 through resistor R2 (24). The inverting amplifier 18 draws equal current from the gathering node 16 via resistor R2 (20). When being balanced in patchwork node 16 current and out, the output of the amplifier 14 should be made to have a voltage level equal to the voltage V 10 is recognized. Therefore, since the potential difference between the diode pair 30 connected to the output portion of the amplifier 14 is removed, the diode pair 30 is protected.
ツェナーダイオード対３２は、増幅器１２の出力部とその反転用入力部との間でこの増幅器１２のフィードバック経路となるように配置されている。電流Ｉoutが増加し続けると、増幅器１２の出力部の電圧Ｖ１１は、ツェナーダイオード対３２のクランプ電圧に達するまで増加する。ツェナーダイオード対３２は、抵抗器Ｒ１に供給される電圧Ｖ１１を検知しこの電圧Ｖ１１がツェナークランプ電圧に達した時に、オンに切り替えることによって電圧Ｖ１１を制限する。電圧Ｖ１１がクランプ電圧に等しく、ツェナーダイオード対３２がオンに切り替わると、増幅器１２は、寄せ集めノード１６を制御し、この寄せ集めノード１６を反転用増幅器１０の出力と等しい電圧レベルに強制的にする。増幅器１４が出力を増加すると、遂に、この増幅器はダイオード対３０をターンオンし、抵抗器Ｒ０（６）を経てＤＵＴ２に電流を供給し始め、それによって出力ノード８で電圧Ｖoutが制御される。増幅器１２が寄せ集めノード１６を制御し、増幅器１４がＤＵＴ２に電流を供給すると、回路１は、オートレンジ動作を行って低レンジから高レンジに切り替える。この時、電圧Ｖ１０は、所望のレンジにあり、この電圧Ｖ１０が電圧Ｖ１１に代わって測定されてＤＵＴ２の電流を定めることができる。回路１によって行なわれるオートレンジ動作によって、出力ノード８で電圧グリッチの発生が生ずることがありそうにない。 The Zener diode pair 32 is arranged so as to be a feedback path of the amplifier 12 between the output portion of the amplifier 12 and its inverting input portion. As the current Iout continues to increase, the voltage V 11 at the output of the amplifier 12 increases until the clamp voltage of the Zener diode pair 32 is reached. Zener diode pair 32 detects the voltage V 11 supplied to the resistor R1 This voltage V 11 is when it reaches the zener clamping voltage, limits the voltage V 11 by switching on. When voltage V 11 is equal to the clamp voltage and zener diode pair 32 is switched on, amplifier 12 controls jumble node 16 and forces jumble node 16 to a voltage level equal to the output of inverting amplifier 10. To. As amplifier 14 increases its output, it finally turns on diode pair 30 and begins to supply current to DUT2 through resistor R0 (6), thereby controlling voltage Vout at output node 8. When amplifier 12 controls node 16 and amplifier 14 supplies current to DUT 2, circuit 1 performs an autoranging operation to switch from the low range to the high range. At this time, the voltage V 10 is in a desired range, and the voltage V 10 can be measured in place of the voltage V 11 to determine the current of the DUT 2. It is unlikely that a voltage glitch will occur at output node 8 due to the autoranging operation performed by circuit 1.
ツェナーダイオード対３２は、電圧検知兼制限スイッチの１つの例である。電圧検知兼制限スイッチの他の形式は、電圧制御トランジスター又はソリッドステートリレーの如きもので増幅器１２のフィードバック経路に設けられる。 The Zener diode pair 32 is an example of a voltage detection / limitation switch. Other types of voltage sensing and limiting switches, such as voltage controlled transistors or solid state relays, are provided in the feedback path of amplifier 12.
オートレンジ回路１は、抵抗器Ｒ１（４）及びＲ０（6）の各々に電圧検知ドライバーを付与することが認識されるべきである。抵抗器Ｒ１（４）用のドライバーは、電圧制限がこのドライバーによって検知されない限り、抵抗器Ｒ１（４）、その下流の抵抗器Ｒ０（６）、ＤＵＴ２を経て電流を駆動する。抵抗器Ｒ１（４）用のドライバーによって電圧制限が検知されると、回路１は、オートレンジ動作を行い、抵抗器Ｒ０用ドライバーは、抵抗器Ｒ０（６）に電流を供給しない「オフモード」から切り替わり、ＤＵＴ２を「オンモード」にする。抵抗器Ｒ０用ドライバーが「オンモード」に切り替わると、このドライバーは、抵抗器Ｒ０（６）及びＤＵＴ２を流れる電流を駆動する。ダイオード対３０を横切る電位差が除去されているので、抵抗器Ｒ０（６）用ドライバーは、「オフモード」の時に、保護される。 It should be appreciated that the autoranging circuit 1 provides a voltage sensing driver to each of the resistors R1 (4) and R0 (6). The driver for resistor R1 (4) drives current through resistor R1 (4), downstream resistor R0 (6), DUT2 unless voltage limitation is detected by the driver. When a voltage limit is detected by the driver for resistor R1 (4), circuit 1 performs an autoranging operation, and the driver for resistor R0 does not supply current to resistor R0 (6) "off mode" And DUT2 is set to “ON mode”. When the driver for the resistor R0 is switched to the “on mode”, the driver drives the current flowing through the resistor R0 (6) and the DUT2. Since the potential difference across the diode pair 30 is eliminated, the resistor R0 (6) driver is protected when in the “off mode”.
上記したように、図１に示される回路１は、２―レンジの電流測定を行う。図２を参照すると、オートレンジ回路１内のサブ回路３４を所望の通りのコピーすることによって、追加のレンジの電流測定を行うことができることが認識されるべきである。図２の回路は、値が順次変化する多数のインピーダンス、例えば値が順次増加する抵抗器３５、３６、３７から成るインピーダンス群を含み、この値は、Ｒｓ＋ｎ＝（ｋｎ−ｋｎ−１）の如き式で定めることができる。この式において、「ｋ」は、各抵抗器３５、３６、３７で測定されるべき電流レンジの比率である。抵抗器３５は、インピーダンス群の最大の抵抗器であり、インピーダンス群及びＤＵＴ２を流れる電流に対して抵抗器３６、３７の上流側に位置する。抵抗器３７は、インピーダンス群の中で最も小さな抵抗器であり、抵抗器３５、３６の下流側に位置する。インピーダンス群内に現われた電圧は、ＤＵＴ２の電流を決定するために監視することができる。また、インピーダンス群は、オートレンジによって電圧を所望のレンジ内に維持する。高い電流レンジは、抵抗器３７によって付与され、低い電流レンジは、抵抗器３５によって付与される。中間の電流レンジは、抵抗器３６によって付与される。オートレンジ回路１内にサブ回路３４をコピーすることによって更に追加の中間の電流レンジを付与することができる。 As described above, the circuit 1 shown in FIG. 1 performs a 2-range current measurement. Referring to FIG. 2, it should be appreciated that additional ranges of current measurements can be made by copying the subcircuit 34 in the autoranging circuit 1 as desired. Circuit of Figure 2 includes a number of impedance value changes successively, the impedance group consisting of resistors 35, 36 and 37 for example, the value sequentially increases, this value, Rs + n = (k n -k n-1) It can be determined by the following formula. In this equation, “k” is the ratio of the current range to be measured by each resistor 35, 36, 37. The resistor 35 is the largest resistor in the impedance group, and is located upstream of the resistors 36 and 37 with respect to the current flowing through the impedance group and the DUT 2. The resistor 37 is the smallest resistor in the impedance group, and is located downstream of the resistors 35 and 36. The voltage appearing in the impedance group can be monitored to determine the current in DUT2. The impedance group maintains the voltage within a desired range by autoranging. The high current range is provided by resistor 37 and the low current range is provided by resistor 35. An intermediate current range is provided by resistor 36. Additional intermediate current ranges can be provided by copying the subcircuit 34 into the autoranging circuit 1.
図３を参照すると、ソース−測定ユニット（又は電源-測定ユニット）（ＳＭＵ）３８の一例が示されている。ＳＭＵ３８は、第１の動作モードでＤＵＴ２に電圧信号を供給し、第２の動作モードでＤＵＴ
２に電流信号を供給する。ＳＭＵ ３８の動作モードは、２つの単極双投(フォームＣ)スイッチ４０ａ、４０ｂの状態によって決定される。フォームＣスイッチ４０ａ、４０ｂが図３に示されるような下方位置にあると、ＳＭＵ３８は第１の動作モードにあって電圧源３９によってＤＵＴ２に電圧信号を強制する。フォームＣスイッチ４０ａ、４０ｂが上向位置にあると、ＳＭＵ３８は、第２の動作モードにあって電流源４１によってＤＵＴ２に電流信号を強制的に流す。
Referring to FIG. 3, an example of a source-measurement unit (or power supply-measurement unit) (SMU) 38 is shown. The SMU 38 supplies a voltage signal to the DUT 2 in the first operation mode and the DUT in the second operation mode.
2 is supplied with a current signal. The mode of operation of the SMU 38 is determined by the state of the two single pole double throw (form C) switches 40a, 40b. When Form C switches 40a, 40b are in the down position as shown in FIG. 3, SMU 38 is in the first mode of operation and forces a voltage signal to DUT 2 by voltage source 39. When the Form C switches 40a and 40b are in the upward position, the SMU 38 is in the second operation mode and forces a current signal to flow through the DUT 2 by the current source 41.
図示のように、ＳＭＵ３８は、第１の動作モードの時に電流を電圧に変換する３−レンジオートレンジ回路を含んでいる。３−レンジのオートレンジ回路は、ＳＭＵ３８によって使用するためのオートレンジ回路の一例である。オートレンジ回路は、追加のレンジサブ回路によってどんな数の測定レンジでも提供することができることが認識されるべきである。 As shown, the SMU 38 includes a 3-range autorange circuit that converts current to voltage during the first mode of operation. The 3-range autorange circuit is an example of an autorange circuit for use by the SMU 38. It should be appreciated that the autoranging circuit can provide any number of measurement ranges with additional range subcircuits.
ＳＭＵ３８が第１の動作モードにある時、ＤＵＴ２によって引き出される電流Ioutは、抵抗器３５、３６、３７のインピーダンス群内に現れる電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を測定することによって決定することができる。測定されるべき電圧Ｖ１、Ｖ２又はＶ３は、電流Ioutが属するレンジ(例えば、高、中又は低のレンジ)に基づく。電流Ioutが高いレンジにある時、電圧Ｖ１が所望のレンジにあり、電流Ioutが中レンジにある時、電圧Ｖ２が所望のレンジにあり、電流Ioutが低レンジにある時、電圧Ｖ３が所望のレンジにある。抵抗器３５、３６、３７で電圧測定を直接行う必要はないが、ノード４２(バッファー４４の出力部)及びノード４６(バッファー４８の出力部)のように、抵抗器で電圧の仮想バージョンを有するノードで電圧測定を行うことができることが認識されるべきである。 When the SMU 38 is in the first mode of operation, the current Iout drawn by the DUT 2 can be determined by measuring the voltages V 1 , V 2 , V 3 appearing in the impedance group of the resistors 35, 36, 37. it can. The voltage V 1 , V 2 or V 3 to be measured is based on the range to which the current Iout belongs (eg, high, medium or low range). When the current Iout is higher range, there voltage V 1 is within a desired range, when the current Iout in the middle range, the voltage V 2 is in the desired range, when the current Iout is in the low range, the voltage V 3 Is in the desired range. It is not necessary to make voltage measurements directly with resistors 35, 36, 37, but has a virtual version of the voltage with resistors, such as node 42 (output of buffer 44) and node 46 (output of buffer 48). It should be appreciated that voltage measurements can be made at the node.
ＳＭＵ３８が第２の動作モードにあり、ＤＵＴ２を流れる電流信号をソーシングしている場合には、オートレンジは望ましくない。ＳＭＵ３８が第２の動作モードにある時に、ツェナーダイオード対３２を短絡させるためにツェナーダイオード対３２に電気的に並列であるスイッチ５０が設けられている。このスイッチ５０は、電流をソーシングしている場合に、ＳＭＵ３８の一定レンジ動作の準備をする。ＳＭＵ３８の電流ソース（電流源）４１がダイオード３０に電流を流して電流を制御する必要がないように、スイッチ５２がダイオード対３０を横切って設けられている。ツェナーダイオード対３２及びダイオード３０を短絡させることができると、電流ソース４１が一定の帯域幅を維持することができるようになる。 Autoranging is not desirable when the SMU 38 is in the second mode of operation and is sourcing the current signal flowing through the DUT 2. A switch 50 that is electrically in parallel with the zener diode pair 32 is provided to short-circuit the zener diode pair 32 when the SMU 38 is in the second mode of operation. This switch 50 prepares the SMU 38 for constant range operation when sourcing current. A switch 52 is provided across the diode pair 30 so that the current source 41 of the SMU 38 does not need to control the current by passing a current through the diode 30. If the Zener diode pair 32 and the diode 30 can be short-circuited, the current source 41 can maintain a constant bandwidth.
実施例では、Ｏgnd電源から動力が供給されるバッファー５４、５６を除いて、ＳＭＵ３８のすべてのアクティブ回路素子がＦgnd電源から動力が供給される。 In the preferred embodiment, all active circuit elements of the SMU 38 are powered from the Fgnd power supply, except for the buffers 54 and 56 that are powered from the Ognd power supply.
この開示が例示的であり、種々の変更が、この開示に含まれる教示の適正なは荷を逸脱することなく、細部を付加したり、修正したり、削除したりすることにより、種々の変更を行なうことができることは明白である。従って、本発明は、以下の請求項が必然的に限定することを除いてこの開示の特定の細部に限定されるものではない。 This disclosure is exemplary, and various changes may be made by adding, modifying, or deleting details without departing from the proper scope of the teachings contained in this disclosure. It is clear that can be done. Accordingly, the invention is not limited to the specific details of this disclosure except that the following claims are necessarily so limited.
オートレンジ変更回路の異なる電流レンジを付与するインピーダンス素子のフィードバックの切り替え時に出力ノードで電圧グリッチが生ずることがなく、種々のレンジの電流測定に好適である。 A voltage glitch does not occur at the output node when switching the feedback of the impedance element that gives different current ranges of the auto-range changing circuit, which is suitable for current measurement in various ranges.
１ 回路
２ 被試験物（DUT）
４、６、２０、２４、３５、３６、３７ 抵抗器
８ 出力ノード
１０ 反転増幅器
１２、１４ 増幅器
１６ 寄せ集めノード
３０ ダイオード対
３２ ツェナーダイオード
３４ サブ回路
３８ 電源―測定ユニット（ＳＵＭ）
４０ａ、４０ｂ スイッチ
４１ 電流源
４６ ノード
４４、４８、５４、５６ バッファー
1 Circuit 2 Device under test (DUT)
4, 6, 20, 24, 35, 36, 37 Resistor 8 Output node 10 Inverting amplifier 12, 14 Amplifier 16 Collecting node 30 Diode pair 32 Zener diode 34 Subcircuit 38 Power supply-measurement unit (SUM)
40a, 40b Switch 41 Current source 46 Node 44, 48, 54, 56 Buffer
Claims (13)
段階的に値が異なる複数のインピーダンスの群と、
前記インピーダンス群のうち少なくとも１つのインピーダンスに電圧を供給する第１の増幅器と
前記第１の増幅器のフィードバック経路に設けられた電圧検知兼制限スイッチと
第２の増幅器と
から成り、
前記電圧検知兼制限スイッチは、このスイッチによって検知された検知電圧に応答して前記の少なくとも１つのインピーダンスに供給する電圧を制限し、
前記スイッチの動作に基づいて前記インピーダンス群のうち他の異なる１つのインピーダンスの両端間に所望レンジの電圧が現れ、
前記所望レンジの電圧が前記他の異なる１つのインピーダンスの両端間に現れる時に、前記第２の増幅器は、前記スイッチの前記動作に基づいて、前記他の異なる１つのインピーダンスに電流を供給する
レンジ変更回路。 A range changing circuit for a measuring instrument having a desired range,
A plurality of impedance groups having different values in stages;
A first amplifier that supplies a voltage to at least one impedance of the impedance group, a voltage detection / limit switch provided in a feedback path of the first amplifier, and a second amplifier;
The voltage detection and limiting switch limits a voltage supplied to the at least one impedance in response to a detection voltage detected by the switch;
Based on the operation of the switch, a desired range of voltage appears across the other impedance of the impedance group,
When the desired range of voltage appears across the other different impedance, the second amplifier changes the range to supply current to the other different impedance based on the operation of the switch. circuit.
第１の動作モードで被試験物に電圧信号を供給し、第２の動作モードで被試験物に電流信号を供給することを選択的に行うソース―測定ユニットと、
所望の電圧レンジを有するオートレンジ変更電流・電圧コンバータ回路を備え、前記コンバータ回路は、
段階的に値が異なる複数のインピーダンスの群と
前記インピーダンス群のうち少なくとも１つのインピーダンスに電圧を供給する第１の増幅器と
前記第１の増幅器のフィードバック経路に設けられた電圧検知兼制限スイッチと
第２の増幅器と
から成り、
前記電圧検知兼制限スイッチは、このスイッチによって検知された検知電圧に応答して前記の少なくとも１つのインピーダンスに供給する電圧を制限し、
前記スイッチの動作に基づいて前記インピーダンス群のうち他の異なる１つのインピーダンスの両端間に所望レンジの電圧が現れ、
前記所望レンジの電圧が前記他の異なる１つのインピーダンスの両端間に現れる時に、前記第２の増幅器は、前記スイッチの前記動作に基づいて、前記他の異なる１つのインピーダンスに電流を供給する
測定系統。 A measurement system for measuring a DUT,
A source-measuring unit that selectively supplies a voltage signal to the device under test in a first mode of operation and a current signal to the device under test in a second mode of operation;
An auto-range changing current / voltage converter circuit having a desired voltage range, the converter circuit comprising:
A plurality of impedance groups having different values in stages, a first amplifier that supplies a voltage to at least one of the impedance groups, a voltage detection / limit switch provided in a feedback path of the first amplifier, and a first amplifier Consisting of two amplifiers,
The voltage detection and limiting switch limits a voltage supplied to the at least one impedance in response to a detection voltage detected by the switch;
Based on the operation of the switch, a desired range of voltage appears across the other impedance of the impedance group,
When the desired range of voltage appears across the other different impedance, the second amplifier is configured to supply current to the other different impedance based on the operation of the switch. .
一連の連続した関係にありインピーダンス値が上流側の高い値から下流側の低い値までに次第に変化して及んでいる複数のインピーダンス素子の群と、
前記インピーダンス素子の少なくとも２つの各々用の電圧検知ドライバー
とから成り、
前記ドライバーによって電圧制限が検知されていない限り、上流側のドライバーは、それぞれのインピーダンスといずれかの下流側のインピーダンスとを経て電流を駆動し、前記電圧制限が検知された時には、次の下流側のドライバーがオフモードから切り替わってそれぞれのインピーダンスといずれかの下流側のインピーダンスとを経て電流を駆動して回路が所望のレンジを付与する
測定系統。 A range changing circuit for a feedback type current measuring device having a desired range,
A group of a plurality of impedance elements that are in a series of continuous relationships and whose impedance value gradually changes from a high value on the upstream side to a low value on the downstream side;
A voltage sensing driver for each of at least two of the impedance elements,
Unless the voltage limit is detected by the driver, the upstream driver drives the current through the respective impedance and any downstream impedance, and when the voltage limit is detected, the next downstream side Measurement system in which the driver switches from the off mode and drives the current through each impedance and one of the downstream impedances to give the circuit the desired range.
13. The range changing circuit according to claim 12, wherein the driver in the off mode is protected by eliminating a potential difference between the switch elements.
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