JP2598710B2

JP2598710B2 - Ｉｃの入力スレショルド測定装置

Info

Publication number: JP2598710B2
Application number: JP2009345A
Authority: JP
Inventors: 仁彦伊藤
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1990-01-18
Filing date: 1990-01-18
Publication date: 1997-04-09
Anticipated expiration: 2012-04-09
Also published as: JPH03214079A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、ICの入力スレショルド（しきい値）測定
装置に関し、詳しくは、入力バッファ等を有するICにお
いて、ICが動作するために必要な入力信号のレベルとし
ての入力スレショルド電圧に対する測定精度を向上させ
ることができるような入力スレショルド測定装置に関す
る。

［従来の技術］従来の入力スレショルド測定方式としては、例えば、
スレショルド電圧より高い電圧のパルスをICの入力に加
え、その電圧を所定の周期でスレショルド電圧に近づけ
るように漸次変化させていき、ICの出力側に所定のレベ
ルのパルスが発生するときの入力側のパルスの電圧値を
スレショルド電圧として測定するものである。この場
合、出力側のパルスの発生は、出力側がHIGHレベル（以
下“H"）からLOWレベル（以下“L"）に変わる点、ある
いは、“L"から“H"に変わる点を検出することで行われ
る。

なお、このような出力側の状態の検出は、通常、スト
ローブパルスを所定の周期でいくつも発生して出力の状
態をデジタル値で得る、いわゆるバイナリーサーチによ
り行われるために、端子ごとの検出となる。

［解決しようとする課題］この種の装置にあっては、入力側に加えられる電圧が
段階的に決定されているので、その段階の間の電圧値の
スレショルド電圧は測定できない。したがって、測定精
度は、その段階数で決定され、比較的粗いので製品歩留
りが低下する欠点がある。この場合、測定精度を上げる
ためには入力側に加えられる電圧の段階を細かく採れば
よいが、段階を細かく採ると所定の周期で発生する入力
側のパルス発生時間を長くしなければならず、測定に時
間がかかる。

また、出力側が“H"から“L"あるいは“L"から“H"へ
変化する状態の検出は、所定の入力と出力との関係で決
定される出力端子に対応して行われる関係から出力端子
が多くなればそれだけ測定時間がかかり、測定対象のIC
によっては、入力と出力とのタイミング関係を把握して
測定することが必要であって、タイミング関係の設定も
行わなければならない。しかも、出力側が“H"から“L"
に変わるものと、“L"から“H"に変わるものとは、出力
端子ピンに応じて決定されるため、製品の種類（機種）
ごとに内部回路を検討してそのいずれであるかを出力ピ
ンごとに決定してから測定することも必要になる。

この発明は、このような従来技術の問題点を解決する
ものであって、入力スレショルド測定の精度を上げ、か
つ、端子の出力状態を調査しなくてもスレショルド測定
ができるICの入力スレッシュホールド測定装置を提供す
ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］このような目的を達成するためこの発明のICの入力ス
レショルド測定装置の構成は、時間の経過とともに漸次
上昇し、その後漸次下降するアナログのスイープ電圧を
発生して前記ICの入力端子に供給し、スイープ停止信号
を受けてスイープを停止して停止したときの電圧を出力
し、制御信号を受けてスイープを再開するスイープ電圧
発生回路と、ICの電源端子に流れる電流が所定のレベル
を越えたことを検出してこの検出信号をスイープ停止信
号としてスイープ電圧発生回路に送出する検出回路と、
この検出回路の検出信号に応じてその時点でのスイープ
電圧発生回路の出力電圧を測定し、前記の制御信号をス
イープ電圧発生回路に送出してスイープを再開させる電
圧測定回路とを備えるものである。

［作用］このように漸次上昇し、その後漸次下降するアナログ
スイープ電圧をICの入力端子に加えていき、ICの電源端
子に流れる電流を監視するようにしているので、この監
視により内部回路が動作したか否かを検出でき、内部回
路が動作したという点において検出時点のスイープ電圧
を入力におけるスレショルド電圧とみることができる。

このような測定方式にあっては、入力側のスイープ電
圧がアナログ値で上昇、降下するものであるので測定精
度を向上させることができ、動作状態の検出が電源端子
に流れる電流を監視することによっているので入力と出
力のタイミング関係の把握や各出力端子の出力状態の調
査や検討が不要になり、どの端子の入出力関係について
も同一の測定条件で測定することができて、入力スレシ
ョルド測定を効率的に行うことができる。

しかも、前記のような上昇した後に下降するスイープ
電圧を発生することで、漸次上昇側と漸次下降側とのそ
れぞれにおいて、異なる論理変化状態の闘値電圧を一度
に測定することができ、測定効率が向上する。

［実施例］以下、この発明の一実施例について図面を参照して詳
細に説明する。

第１図は、この発明を適用したICの入力スレッシュホ
ールド測定装置のブロック図であり、第２図は、その測
定状態における動作の説明図である。

第１図において、１は、スイープ電圧発生回路であ
り、ROM2とD/A変案回路（D/A）３、そしてROM2をアクセ
スする制御回路４等から構成されていて、第２図に示す
ように、その両端において上昇し、下降するランプ電圧
特性を持つ山型（漸次上昇し、その後漸次下降する）の
アナログスイープ電圧波形Ｓを時間の経過に応じて所定
の速度で発生する。

ROM2は、このアナログスイープ電圧波形Ｓを発生する
変換前のデジタルデータの各時刻に対応する値が各アド
レスに対応して順次記憶されている。制御回路４は、ク
ロック発生回路とプログラムカウンタ等で構成され、RO
M2をアクセスするアドレスを発生してそのアドレスによ
るROM2をアクセスするとともにクロックに対応してアク
セスアドレス値を順次インクリメントすることで各アド
レスからクロックの周期を単位とした時間で時間経過と
ともに順次アナログ変換前のデジタルデータ値を読出
し、それをD/A変換回路３に加える。その結果として時
間の経過とともに変化するアナログスイープ電圧波形Ｓ
がD/A変換回路３から出力される。また、制御回路４
は、スイープ停止信号を後述するピーク電流検出回路８
から受けるとクロック発生回路から受けるクロックによ
るアドレスカウンタのインクリメントを止める。このこ
とで停止された位置のアドレスにおいてROM2のアドレス
がクロック対応にアクセスされ続け、その位置のデジタ
ルデータがA/D変換回路３に送出され続けてスイープ停
止信号を受けた時点のアナログ電圧値がスイープ電圧発
生回路１から出力され続ける。このようなスイープ電圧
発生回路１の信号出力は、スイッチ回路５を介して測定
対象となるIC（DUT）６の入力端子の１つINに入力され
る。

スイッチ回路５は、切換スイッチであって、スイッチ
切換信号をピーク電流検出回路８から受けるとスイープ
電圧発生回路１の出力を電圧値測定回路７側に入力させ
る切換えを行う。

DUT6は、CMOSあるいはASIC等のように、内部に入力バ
ッファ等を構成するインバータなどが入力端子（IN）に
接続された回路として設けられている回路であって、そ
の入力信号を受けて動作する動作にはスレショルド電圧
があるものである。V DDは、DUT6の電源端子であって、
DUT6は、この端子にピーク電流検出回路８を介して電源
回路８から電圧値＋V DDの電力の供給を受ける。

ピーク電流検出回路８は、いわゆる、比較回路からな
る電流レベル検出回路であって、電源回路９からDUT6の
電源端子V DDに流入する静止消費電流I DDが所定の比較
基準レベルI TH（第２図参照）を越えたときに検出信号
を発生し、それをスイープ停止信号Ｄとしてスイープ電
圧発生回路１に送出し、また、それをスイッチ回路５に
切換信号として加える。さらにそれを測定制御回路10に
ピーク検出信号として送出する。

測定制御回路10は、スイープ電圧発生回路１の起動を
行い、電圧値測定回路７から得られる測定電圧値を表示
する処理等を行う装置全体の制御回路であって、マイク
ロプロセッサとメモリ、そして測定結果を表示する表示
装置等を備えている。これは、ピーク電流検出回路８か
らピーク検出信号を受けたときに、その後の所定のタイ
ミングで電圧値測定回路７から測定された結果の電圧値
を採取する。

次に、このような構成の入力スレショルド測定装置の
全体的な動作を第２図に従って説明する。まず、オペレ
ータの測定開始の操作に応じて測定制御回路10は、起動
信号をスイープ電圧発生回路１に送出し、スイープ電圧
発生回路１が第２図のアナログスイープ電圧波形Ｓをそ
の時間の経過とともに発生していき、それに従ってDUT6
の入力電圧V IN（第２図のアナログスイープ電圧波形Ｓ
のある時刻での入力端子INに入力される電圧値）が順次
直線的に上昇していく。ある電圧値のところまでそれが
上昇してDUT6の入力回路の入力スレショルド電圧を越え
ると、この入力を受ける内部回路が動作する。このと
き、内部回路の動作に応じて、例えば、CMOS等のICで
は、動作電流として過渡的に電流が流れ、それが第２図
のピークを持つ電流I DDの特性グラフＰとして現れる。

この静止消費電流値I DDをピーク電流検出回路８で監
視し、静止消費電流値I DDがその比較基準電流レベルI
THを越えたときには、DUT6の内部の入力バッファ等を構
成するインバータなどが反転動作をしたときに相当す
る。そして、これは、入力スレショルドを越えたことを
意味する。そこで、このときにピーク電流検出回路８か
らピーク検出信号が時刻T₁の時点で発生する。それをス
イープ停止信号として受けたスイープ電圧発生回路１
は、スイープを停止し、そのときの電圧値がスイッチ回
路５を介して電圧値測定回路７により測定される。これ
は、検出信号Ｄを受けた測定制御回路10に測定結果とし
て取り込まれる。

この時点で測定制御回路10は、スイープ電圧発生回路
１にクロック停止信号を解除する制御信号を送出する。
その結果、スイープ電圧発生回路１は、再びスイープを
開始して、スイープ電圧は、第２図に示されるように、
やがて一定値になり、その後、降下するランプ電圧とな
る。この降下過程において入力スレショルド電圧よりス
イープ電圧が降下したときに、再び、この電圧を受ける
入力に関係するインバータなどが反転動作をし、このと
きも静止消費電流I DDが流れる。その結果、この時点で
もピーク電流検出回路８からピーク検出信号Ｄが時刻T₂
の時点で発生して、それによりスイープ電圧発生回路１
は、スイープを停止し、そのときの電圧値が電圧値測定
回路７により測定され、それが測定制御回路10に測定結
果として取り込まれる。

この時点で測定制御回路10は、得た測定値をその表示
装置に測定結果として表示し、スイープ電圧発生回路１
の動作を停止させる。

なお、ピーク電流値検出回路８の比較基準となる電流
レベルI THは外部から調整可能であって、DUT6の特性に
応じて選択される。

以上のようにすることにより、入力スレショルド電圧
を得ることができ、この場合にDUT6の入力に加えられる
電圧値がアナログ電圧値であるので、入力スレショルド
電圧がスイープ電圧発生回路１で発生する電圧精度にお
いて階段的なものとしてではなく測定することが可能で
ある。しかも、この場合には、出力の状態をストローブ
パルスに応じて検出するバイナリーサーチによらないの
で、ストローブパルスの測定周期に影響されることはな
い。したがって、短時間で、かつ、測定精度が高く、安
定した測定ができる。なお、スイープ電圧のアナログ値
の精度は、ROM2に記憶するデータとD/A変換回路３の精
度により決定できる。

以上、説明してきたが、この実施例では、ROMとD/A変
換回路を用いてスイープ電圧発生回路でアナログ電圧を
発生させているが、この回路は、このような実施例に限
定されるものではなく、コンデンサ等を用いたランプ電
圧発生回路によって直接アナログ電圧を発生させるよう
なものであってもよい。

また、実施例では、静止電流のピークを検出したとき
にスイープ電圧発生装置のスイープを停止するようにし
ているが、ピーク検出信号に応じてスイープ電圧発生装
置のそのときの出力電圧値をサンプルホールドすること
で得るようにすれば、必ずしもスイープを停止させなく
てもよい。

［発明の効果］以上の説明から理解できるように、この発明にあって
は、入力側のスイープ電圧がアナログ値で上昇、降下す
るものであるので測定精度を向上させることができ、動
作状態の検出が電源端子に流れる電流を監視することに
よっているので入力と出力のタイミング関係の把握や各
出力端子の出力状態の調査や検討が不要になり、どの端
子の入出力関係についても同一の測定条件で測定するこ
とができるので入力スレショルド測定を効率的に行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明を適用したICの入力スレッシュホー
ルド値測定装置のブロック図、第２図は、その測定状態
における動作の説明図である。１……スイープ電圧発生回路、２……ROM、３……D/A変換回路、４……制御回路、５……IC（DUT）、６……スイッチ回路、７……電圧値測定回路、８……ピーク電流検出回路、９……電源回路、10……測定制御回路。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】入力側にスレショルド特性を有する回路を
持つICに対してその入力スレショルド電圧を測定する測
定装置において、時間の経過とともに漸次上昇し、その
後漸次下降するアナログのスイープ電圧を発生して前記
ICの入力端子に供給し、スイープ停止信号を受けてスイ
ープを停止して停止したときの電圧を出力し、制御信号
を受けてスイープを再開するスイープ電圧発生回路と、
前記ICの電源端子に流れる電流が所定のレベルを越えた
ことを検出してこの検出信号を前記スイープ停止信号と
して前記スイープ電圧発生回路に送出する検出回路と、
この検出回路の検出信号に応じてその時点での前記スイ
ープ電圧発生回路の出力電圧を測定し、前記制御信号を
スイープ電圧発生回路に送出してスイープを再開させる
電圧測定回路とを備えることを特徴とするICの入力スレ
ショルド測定装置。