JP2011128029A

JP2011128029A - 任意波形発生器

Info

Publication number: JP2011128029A
Application number: JP2009287136A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Tanba; 守丹波
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2009-12-18
Filing date: 2009-12-18
Publication date: 2011-06-30

Abstract

【課題】本発明の目的は、自身に補正回路を備えることによって、外部に補正のための装置を接続することなく、任意の周波数の波形に対して精度の高い歪み補正が可能な任意波形発生器を実現することにある。
【解決手段】本発明は、発生させるべき波形の経時変化を示す波形データを格納する波形メモリと、この波形メモリから波形データを読み出す制御手段と、を有する波形データ生成部と、この波形データ生成部から出力される波形データをアナログ電気信号に変換し、出力波形として発生するＤＡ変換部と、を備えた任意波形発生装置において、前記波形データ生成部の出力する波形データと、前記ＤＡ変換部が出力するアナログ電気信号を入力し、前記波形データに対する前記アナログ電気信号の歪み量を検知し、その歪み量に基づいて補正を行い、その補正を加えた波形データを前記波形メモリに帰還させる補正回路を備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、所望の波形を発生させる任意波形発生器に関し、詳しくは出力波形の歪み性能の改善する補正回路を備えた任意波形発生器に関する。

一般的に、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等の各種半導体デバイス等（以下、これらを総称してＤＵＴ（Device Under Test）という）の試験は、試験内容を記述したテストプラグラムに従って、半導体試験装置等がＤＵＴに対して所望の波形を有する試験信号を印加し、ＤＵＴから出力される信号と予め設定された期待値とが一致するか否かを判定することにより行われる。
半導体試験装置には、ＤＵＴに印加する所望の波形信号を生成するために任意波形発生器が実装されている。任意波形発生器が出力する波形は歪み（設定した波形データの理想電圧レベルに対する誤差）等を含んでいるので、この歪み性能を改善するために任意波形発生器に対して補正が行われる。

このような従来装置を、図面を用いて説明する。図５は、従来の任意波形発生器の構成例を示した図である。図５に示す通り、従来の任意波形発生器は、波形データ生成部１と、デジタルアナログ変換部（ＤＡ変換部２）と、を有する。波形データ生成部１は、波形メモリ１１と制御手段１２とを有している。波形メモリ１１には、発生させるべき波形の経時変化を規定する波形データが格納されている。制御手段１２はこの波形データを波形メモリ１１から適宜読み込んで出力する。ＤＡ変換部２は、デジタルアナログ変換器(以下、ＤＡＣ２１)とアンプ２２を有しており、ＤＡＣ２１は、波形データ生成部１が出力する波形データをアナログ電気信号に変換し、アンプ２２は、このアナログ電気信号を増幅し、出力波形として発生する。
直流の電圧レベルを測定する図示しないＤＣ測定部は、アンプ２２の出力、すなわちＤＡ変換部２の出力を入力し、電圧レベル等の測定を行う。

次に、従来の任意波形発生器における補正の動作例を説明する。
制御手段１２は、補正のために予め定められた補正用デジタル値（ＤＡＣ入力値）を出力する。ＤＡＣ２１は、このＤＡＣ入力値をアナログ電気信号に変換し、アンプ２２はこのアナログ電気信号を増幅して出力する。図示しないＤＣ測定部は、アンプ２２の出力である電圧レベルの測定を行い、外部に接続され図示しない制御装置へ出力する。
このような測定を予め定められた複数種、例えば３種、のＤＡＣ入力値について行った結果が、図６のＡ，Ｂ，Ｃに示される点である。図６は、横軸をＤＡ変換部２に入力されるＤＡＣ入力値、縦軸をアンプ２２の出力つまりＤＡ変換部２の出力の電圧レベル、として、ＤＡＣ入力値に対するＤＡ変換部２の出力の電圧レベルの測定結果をプロットしたものである。このようにして得られた、ＡとＢの間，ＢとＣの間を結ぶ線を、当該ＤＡ変換部２のＤＡＣコードに対する電圧レベルの変換関係（ＤＡ変換部２の入出力関係）とする。
このようなＤＡ変換部２の入出力関係は、図示しない制御装置で計算され、この関係に基づいて補正を加えられた波形データが波形メモリ１１に格納される。
ＤＵＴの試験においては、このように補正された波形データによって、ＤＵＴに印加する波形信号を生成する。
特許文献１には、波形メモリに波形データを格納し、波形メモリに格納された波形データをＤＡ変換器により変換して出力する従来の任意波形発生器が記載されている。

特開２００４−８６６７７号公報

従来の広帯域の任意波形発生器は、主として高周波（動作周波数が概ね１００ＭＨｚ以上）の特性を向上させるべく開発が進められており、低周波（例えば、周波数が１ｋＨｚ以下の周波数領域）の特性についてはあまり重視されていなかったが、近年においては、高周波特性についてはもちろんのこと、低周波特性の向上も要求されている。
しかしながら、従来の任意波形発生器の歪みの補正は、既に説明したように、任意波形発生器の外部にＤＣ測定部を接続し、直流の電圧レベルの補正を行うのみであったため、以下の課題があった。
（１）波形の歪みの特性は周波数によって異なるので、直流の電圧レベルのみの補正では、任意の周波数の波形に対して精度の高い歪み補正を行うことが困難である。
（２）外部に補正装置が必要なことから、補正を行う際には、一旦量産ラインを止めて、ＤＵＴとのインタフェースとなるＤＵＴボード等を取り外して補正用装置を接続しなければならず、また、量産を再開する際には、再度ＤＵＴボード等を半導体試験装置に取り付けなおす必要がある。このためＤＵＴ試験の量産現場において、現場スタッフの工数や、量産ラインの停止時間等の多大なコストを要する。

そこで、本発明の目的は、自身に補正回路を備えることによって、外部に補正のための装置を接続することなく、任意の周波数の波形に対して精度の高い歪み補正が可能な任意波形発生器を実現することにある。

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記載の発明は、
発生させるべき波形の経時変化を示す波形データを格納する波形メモリと、この波形メモリから波形データを読み出す制御手段と、を有する波形データ生成部と、
この波形データ生成部から出力される波形データをアナログ電気信号に変換するＤＡ変換部と、
を備えた任意波形発生装置において、
前記波形データ生成部の出力する波形データと、前記ＤＡ変換部が出力するアナログ電気信号を入力し、前記波形データに対する前記アナログ電気信号の歪み量を検知し、その歪み量に基づいて補正を行い、その補正を加えた波形データを前記波形メモリに帰還させる補正回路を備えたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明であって、
前記補正回路は、
前記ＤＡ変換部の出力であるアナログ電気信号をデジタルデータに変換し、出力波形として発生するＡＤ変換部と、
このＡＤ変換部の出力するデジタルデータと前記波形データ生成部の出力する波形データとに基づき、前記波形データに対する前記アナログ電気信号の歪み量を検知し、その歪み量に基づいて補正を行い、その補正を加えた波形データを前記波形メモリに帰還させる補正演算手段を備えたことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、
発生させるべき波形の経時変化を示す波形データを格納する波形メモリと、この波形メモリから波形データを読み出す制御手段と、を有する波形データ生成部と、
この波形データ生成部から出力される波形データをアナログ電気信号に変換し、出力波

形として発生するＤＡ変換部と、
前記ＤＡ変換部の出力であるアナログ電気信号をデジタルデータに変換するＡＤ変換部と、を備えた任意波形発生装置であって、
前記制御手段は、前記ＡＤ変換部の出力するデジタルデータを入力し、このデジタルデータと前記波形メモリに格納されている波形データに基づき、前記アナログ電気信号が前記波形データに対してどれくらいの歪み量があるかを検知し、その歪み量に基づいて補正を行い、その補正を加えた波形データを前記波形メモリに帰還させることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明であって、
半導体デバイスを検査する半導体試験装置に実装されたことを特徴とする。

本発明によれば、任意波形発生器が備える補正回路が、波形データ生成部が出力する波形データと、ＤＡ変換部が出力するアナログ電気信号と、を入力し、ＤＡ変換部の入力である波形データに対するＤＡ変換部の出力であるアナログ電気信号の歪み量を検出し、この歪み量に基づいて補正を行い、この補正を加えた補正済波形データを波形メモリに帰還させる。このため、補正のための装置を外部に接続する必要がなくなるとともに、任意のタイミングにおいて任意の周波数の波形に対して補正を行うことが可能となる任意波形発生器を実現することができる。

本発明の一実施例の構成を示した図である。図１の装置により補正を実行する際の取得データ例を示した図である。図１の装置の波形データと出力波形データとの関係を示した図である。本発明の他の実施例の構成を示した図である。従来の任意波形発生器の構成例を示した図である。図５の装置による補正によって得られたＤＡ変換部の入出力関係を示した図である。

以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例の構成を示した図である。ここで、図５と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。
アンプ２２の出力の先には、出力リレー３が接続されており、図示しないＤＵＴとの経路の接続と遮断を可能としている。
アンプ２２と出力リレー３の間には、補正リレー４の一端が接続されている。
補正リレー４の他端は、アナログデジタル変換部５１（以下、ＡＤ変換部）と補正演算手段５２とを備える補正回路５に接続されている。
ＡＤ変換部５１は、アンプ５１１とＡＤ変換器５１２（以下、ＡＤＣ）を有しており、アンプ５１１は補正リレー４を経由してアンプ２２の出力を入力して増幅し、ＡＤＣ５１２はアンプ５１１の出力にアナログデジタル変換を行いデジタルデータである出力波形データを出力する。
補正演算手段５２は、記憶手段５２１と制御手段５２２とを備え、波形データ生成部１と、またＡＤ変換部５１と接続されている。
記憶手段５２１は、波形データ生成部１の出力である波形データと、ＡＤＣ５１２の出力である出力波形データを入力して記憶する。
補正演算手段５２は、波形データと出力波形データとに基づいて波形データの歪み補正を行い、この補正を加えた波形データ（以下、補正済波形データ）を波形メモリ１１に帰還させる。

このような装置の動作例を、図面を用いて説明する。
まず、波形の歪みの補正実行時には、出力リレ３ーを遮断（ＯＦＦ）し、補正リレー４を接続（ＯＮ）する。任意波形発生器の波形メモリ１１には、ＤＵＴ試験において出力する波形の波形データが予め格納されており、制御手段１２は、それらの波形データを、波形メモリ１１から順次取り出して出力する。この出力をＤＡ変換部２によりアナログ電気信号の出力波形として出力する。この出力は、補正回路５のＡＤ変換部５１のアンプ５１１に入力される。このアンプ５１１の出力はＡＤＣ５１２に入力されてアナログデジタル変換され、出力波形データとして出力される。
補正演算手段５２の記憶手段５２１は、波形データ生成部１が出力する波形データと、ＡＤＣ５１２の出力である出力波形データと、を自身に格納し、これら波形データと出力波形データとに基づいて波形データの歪みの補正を行う。

ここで、波形の歪みの補正する方法はいくつか考えらる。
例えばある周波数において、図２に示すように、ＤＡ変換部２に入力する波形データ（ａ）〜（ｉ）に対する、出力波形データ、それぞれ(ａ’)〜（ｉ’）をサンプリングする。ここで、（ａ）〜（ｉ）と(ａ’)〜（ｉ’）との差が、波形の歪である。そして、図３のように出力波形データ（ａ）〜（ｉ）の電圧レベルを縦軸、対応する波形データ（ａ’）〜（ｉ’）の電圧レベルを横軸としてプロットし、それらのプロットを通るラインから「波形データに対する出力波形データの関係」を得る方法等がある。

制御手段５２２は、このようにして取得した例えば図３のような「波形データに対する出力波形データの関係」によって元の波形データを補正する。このような補正が、実際のＤＵＴ試験で使用される波形の周波数種類分行われる。
補正演算手段５２は、このように補正された波形データ（補正済み波形データ）を、波形メモリ１１に帰還させる。

このような補正を行った後、ＤＵＴ試験の際には、補正リレーをＯＦＦし、出力リレーをＯＮして、ＤＡ変換部２とＤＵＴとを接続状態とし、波形データ生成部１が、波形メモリ１１に格納されている補正済波形データを適宜出力し、ＤＡ変換部２がアナログ電気信号に変換して波形を出力する。

このように、補正実行時には、任意波形発生器が備える補正回路５が、波形データ生成部１が出力する波形データと、ＤＡ変換部２が出力するアナログ電気信号と、を入力し、波形データに対するアナログ電気信号の歪み量を検出し、この歪み量に基づいて補正を行い、この補正を加えた補正済波形データを波形メモリに帰還させる。
このため、補正のための装置を外部に接続する必要がなくなるとともに、ＤＵＴボードを搭載した状態においても、任意のタイミングで（例えばＤＵＴの量産試験の合間等において当該ＤＵＴのテストプログラムそのものを用いて）、任意の周波数の波形に対して補正の実行を行い、補正済波形データを波形メモリに帰還させることが可能な、任意波形発器を実現することができる。

尚、出力リレー３は遮断されていて、アンプ２２の出力はＤＵＴに影響を与えないので、ＤＵＴ試験の量産ラインにおいて、ＤＵＴボード等を装着したまま、実際に使用されているテストプログラムを用いて波形出力することもできる。この場合、テストプログラムで使用するものと全く同一の波形を用いて、テストプログラムで使用する全ての周波数の波形の補正をすることが可能である。

また、本発明はこれに限定されるものではなく、図１に示す補正回路５の代わりに、図４に示すように、アンプ５１１とＡＤＣ５１２からなるＡＤ変換部５１のみを有する補正回路６を設ける構成でもよい。この場合、補正回路６は、アンプが出力するアナログ電気信号をアナログデジタル変換した結果である出力波形データのみを波形データ生成部１に出力する。そして、波形データ生成部１では、この出力波形データと、波形メモリに格納されている波形データとに基づき補正を行い、波形データに対する出力波形データの関係を得て、この関係に基づき波形データを補正し、補正済波形データを作成して、波形メモリに格納することになる。

１１波形メモリ
１２制御手段
５２２制御手段
２ＤＡ変換部
５補正回路
５１ＡＤ変換部
５２補正演算手段
５２１記憶手段

Claims

発生させるべき波形の経時変化を示す波形データを格納する波形メモリと、この波形メモリから波形データを読み出す制御手段と、を有する波形データ生成部と、
この波形データ生成部から出力される波形データをアナログ電気信号に変換し、出力波形として発生するＤＡ変換部と、
を備えた任意波形発生装置において、
前記波形データ生成部の出力する波形データと、前記ＤＡ変換部が出力するアナログ電気信号を入力し、前記波形データに対する前記アナログ電気信号の歪み量を検知し、その歪み量に基づいて補正を行い、その補正を加えた波形データを前記波形メモリに帰還させる補正回路を備えたことを特徴とする任意波形発生器。
前記補正回路は、
前記ＤＡ変換部の出力であるアナログ電気信号をデジタルデータに変換するＡＤ変換部と、
このＡＤ変換部の出力するデジタルデータと前記波形データ生成部の出力する波形データとに基づき、前記波形データに対する前記アナログ電気信号の歪み量を検知し、その歪み量に基づいて補正を行い、その補正を加えた波形データを前記波形メモリに帰還させる補正演算手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の任意波形発生器。
発生させるべき波形の経時変化を示す波形データを格納する波形メモリと、この波形メモリから波形データを読み出す制御手段と、を有する波形データ生成部と、
この波形データ生成部から出力される波形データをアナログ電気信号に変換し、出力波形として発生するＤＡ変換部と、
前記ＤＡ変換部の出力であるアナログ電気信号をデジタルデータに変換するＡＤ変換部と、を備えた任意波形発生装置であって、
前記制御手段は、前記ＡＤ変換部の出力するデジタルデータを入力し、このデジタルデータと前記波形メモリに格納されている波形データに基づき、前記アナログ電気信号が前記波形データに対してどれくらいの歪み量があるかを検知し、その歪み量に基づいて補正を行い、その補正を加えた波形データを前記波形メモリに帰還させることを特徴とする任意波形発生器。
半導体デバイスを検査する半導体試験装置に実装されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の任意波形発生器。