JP3551760B2 - Digital signal generator - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、LSI試験装置等で用いられるディジタル信号発生装置に関し、特にタイミング精度の向上、リーク電流の低減及び出力インピーダンスの改善を可能にしたディジタル信号発生装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のディジタル信号発生装置は出力電圧の電圧設定信号に基づき被試験LSIのピンに対して”ハイレベル状態”、”ローレベル状態”及び”ハイインピーダンス状態”の各種ディジタル信号を印加する装置である。すなわち、ハイインピーダンス出力が可能なバッファ回路にハイレベルの電圧信号若しくはローレベルの電圧信号を前述の電圧設定信号として印加することにより実現される。
【0003】
図7はディジタル信号発生装置に用いられるバッファ回路の一例を示す回路図である。図7において1,2,16及び17は出力電流の”ON/OFF”が可能な定電流源、3及び18はツェナーダイオード、4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14及び15はトランジスタ、19は抵抗、100はハイレベルの電圧信号若しくはローレベルの電圧信号を印加する電圧設定信号、101は出力電圧である。
【0004】
電圧設定信号100はトランジスタ6及び7のベースに接続され、トランジスタ6のエミッタはトランジスタ5のエミッタに接続され、トランジスタ5のコレクタはトランジスタ5のベース及びトランジスタ4のエミッタにそれぞれ接続される。トランジスタ4のコレクタはトランジスタ4及び10のベース、定電流源1及び17の出力端子、ツェナーダイオード3のアノードにそれぞれ接続される。
【0005】
一方、トランジスタ7のエミッタはトランジスタ8のコレクタ及びベースに接続され、トランジスタ8のエミッタはトランジスタ9のコレクタ及びベースに接続される。トランジスタ9のエミッタはトランジスタ15のベース、定電流源2及び16の出力端子、ツェナーダイオード18のカソードにそれぞれ接続される。
【0006】
また、トランジスタ10のエミッタはトランジスタ11のコレクタ及びベースに接続され、トランジスタ11のエミッタはトランジスタ12のコレクタ及びベースに接続される。トランジスタ12のエミッタはトランジスタ13のコレクタ及びベースと抵抗19の一端に接続され、トランジスタ13のエミッタはトランジスタ14のコレクタ及びベースに接続され、トランジスタ14のエミッタはトランジスタ15のエミッタに接続される。さらに、抵抗19の他端は出力端子として出力電圧101を出力する。
【0007】
さらに、定電流源1及び2の他端、ツェナーダイオード3のカソード、トランジスタ7及び10のコレクタは正電圧源にそれぞれ接続され、定電流源16及び17の他端、ツェナーダイオード18のアノード、トランジスタ6及び15のコレクタは負電圧源にそれぞれ接続される。
【0008】
ここで、図7に示すバッファ回路の動作を図8を用いて説明する。図8は”ハイインピーダンス状態”から”ハイレベル状態”若しくは”ローレベル状態”への状態遷移を示すタイミング図である。
【0009】
”ハイインピーダンス状態”の場合には定電流源1及び16は内部のスイッチ回路等により出力電流を”OFF”にし、定電流源2及び17は内部のスイッチ回路等により出力電流を出力する。そして、定電流源1及び16の出力が”OFF”になることにより、トランジスタ4,5,6,7,8及び9もそれぞれ”OFF”になる。
【0010】
一方、定電流源2及び17の出力電流によりツェナーダイオード3及び18の両端にツェナー電圧が現われる。このため、図7中”P001”には正電圧源の電圧からツェナーダイオード3のツェナー電圧が減算された電圧値が現われ、図7中”P002”には負電圧源の電圧にツェナーダイオード18のツェナー電圧を加算した電圧値が現われる。
【0011】
また、図8に示すように出力電圧は図7中”P002”の電圧と図7中”P001”の電圧との間になるのでトランジスタ10及び15は”OFF”となり、トランジスタ11,12,13及び14も”OFF”となるので出力端子である抵抗19の他端はハイインピーダンスになる。
【0012】
従って、正電圧源及び負電圧源の電圧を”VCC”及びVEE”、ツェナーダイオード3及び18のツェナー電圧を”Vz3”及び”Vz18”、”ハイインピーダンス状態”の出力電圧を”Vo”とすれば図8のに示すような電圧値を取ることになる。
【0013】
この状態から定電流源2及び17が”OFF”になり、定電流源1及び16が出力電流を出力すると、電圧設定信号100に基づきトランジスタ4〜9が”ON”になり出力電圧101が”ハイレベル状態”若しくは”ローレベル状態”に遷移する。
【0014】
この時、図7中”P001”及び”P002”の点は”ハイインピーダンス状態”の電圧から電圧設定信号100に基づき決まる電圧に向かって変化する。例えば、電圧選定信号100が”ハイレベル状態(Vh)”の場合には図7中”P001”の電圧が”VCC−Vz3”から”Vh”に向かって図8中”イ”に示すように変化する。
【0015】
そして、図7中”P001”の電圧が上昇してトランジスタ10が”ON”になる。言い換えれば、図7中”P001”の電圧が出力信号101の”ハイインピーダンス状態”における電圧を基準として一定値以上大きくなればトランジスタ10が”ON”になる。これにより、トランジスタ11及び12が”ON”になり、出力信号101は図7中”P001”の電圧と等しくなる。(厳密にはトランジスタ10〜12のベース・エミッタ間電圧分だけ低い電圧となる。)
【0016】
最後に、図7中”P001”の電圧が電圧設定信号100と等しくなると(厳密にはトランジスタ4〜6のベース・エミッタ間電圧分だけ高い電圧となる。)出力信号101の電圧は”ハイレベル状態(Vh)”である電圧設定信号100と等しくなる。また、”ローレベル状態”の場合も同様の動作をする。
【0017】
この結果、電圧設定信号100に基づき出力信号101を”ハイレベル状態”、”ローレベル状態”及び”ハイインピーダンス状態”にすることが可能になる。
【0018】
但し、図7に示す従来例では”ハイインピーダンス状態”における図7中”P001”及び”P002”に示す点の電圧はバッファ回路の回路定数から個々に決まり、被試験LSI等の外部の回路定数により決まる出力信号101の電圧に係わりなく一定である。
【0019】
例えば、外部の回路定数により出力信号101の電圧が図8中”ロ”から図8中”ハ”に上昇した場合には、基準となる出力信号101の電圧上昇に伴い、”ハイレベル状態”若しくは”ローレベル状態”に切り換わる閾値電圧も図8中”ニ”から図8中”ホ”若しくは図8中”ヘ”から図8中”ト”に示すように変化する。このため、”ハイレベル状態”若しくは”ローレベル状態”に遷移するかにより図8中”チ”に示すような遅延時間が生じてしまうと言った問題点があった。
【0020】
すなわち、”ハイレベル状態”若しくは”ローレベル状態”に遷移するかにより切り替え時間精度が悪化する。このような切り替え時間精度は、例えば、I/Oピンを備えるRISCプロセッサ等の試験においては重要であり、切り替え時間精度の悪化は試験精度の悪化をもたらすことになる。
【0021】
図9はこのような問題点を解決した従来のバッファ回路の一例を示す回路図である。図9において20,23,24,25,30,33,34及び35はトランジスタ、21,22,31及び32は抵抗、26及び29は定電流源,27及び28はスイッチ回路、36は制御回路、100aは電圧設定信号、101aは出力信号である。
【0022】
電圧設定信号100aは抵抗21及び22の一端、トランジスタ24及び25のベースにそれぞれ接続され、抵抗21及び22の他端はトランジスタ20及び23のエミッタにそれぞれ接続される。トランジスタ20のベースはトランジスタ24及び35のエミッタ、トランジスタ33のベース、スイッチ回路27及び28の一方の出力端子にそれぞれ接続され、トランジスタ23のベースはトランジスタ25及び34のエミッタ、トランジスタ30のベース、スイッチ回路27及び28の他方の出力端子にそれぞれ接続される。
【0023】
トランジスタ30のエミッタは抵抗31の一端に接続され、抵抗31の他端は出力端子として出力信号101aを出力すると共にトランジスタ34及び35のベース、抵抗32の一端に接続される。抵抗32の他端はトランジスタ33のエミッタに接続される。また、スイッチ回路27及び28の入力端子は定電流源26及び29の一端に接続され、制御回路36からの制御信号がスイッチ回路27及び28の制御端子にそれぞれ接続される。
【0024】
さらに、トランジスタ20,24,30及び34のコレクタ、定電流源26の他端は正電圧源にそれぞれ接続され、トランジスタ23,25,33及び35のコレクタ、定電流源29の他端は負電圧源にそれぞれ接続される。
【0025】
ここで、図9に示すバッファ回路の動作を図10を用いて説明する。図10は”ハイインピーダンス状態”から”ハイレベル状態”若しくは”ローレベル状態”への状態遷移を示すタイミング図である。但し、図7で問題となっていた”ハイインピーダンス状態”における図9中”P003”及び”P004”に示す点の電圧に関してのみ説明する。
【0026】
”ハイインピーダンス状態”の場合には電流源26及び29からスイッチ回路27及び28の図9中”ロ”及び”ニ”の側に出力電流が出力されて、トランジスタ30及び33が”OFF”になる。このため、トランジスタ34及び35は”ON”になり、出力端子の出力信号101aがトランジスタ34及び35を介して図9中”P003”及び”P004”に帰還される。
【0027】
すなわち、図9中”P003”の電圧は出力信号101aの電圧を”Voa”とすれば、トランジスタ34のベース・エミッタ間電圧”Vbe34”分だけ低い”Voa−Vbe34”となり、同様に、図9中”P004”の電圧はトランジスタ35のベース・エミッタ間電圧”Vbe35”分だけ高い”Voa+Vbe35”となる。
【0028】
図10に示すように”ハイインピーダンス状態”の図9中”P003”及び”P004”の電圧は”ハイインピーダンス状態”の出力信号101aの電圧”Voa”に対して常にベース・エミッタ間電圧”Vbe34”若しくは”Vbe35”分だけ増減した電圧となる。
【0029】
このため、”ハイインピーダンス状態”における図9中”P003”及び”P004”の電圧は出力信号101aの電圧”Voa”の変化に追従することになるので、”ハイレベル状態”若しくは”ローレベル状態”に切り換わる閾値電圧が変化せず前述のような遅延時間の発生を防止することが可能になる。
【0030】
但し、図9に示す従来例では”ハイインピーダンス状態”の出力端子に帰還用のトランジスタ34及び35のベースが接続されるためリーク電流が増加すると言った問題点が生じる。また、帰還用の回路を付加することにより回路規模も大きくなってしまう。
【0031】
このような”ハイインピーダンス状態”でのリーク電流の増加はIddq試験や直流パラメータ試験等の精度を悪化させることになる。
【0032】
図11はこのような問題点を解決した従来のディジタル信号発生装置の一例を示す回路図である。図11において37はハイレベル設定電圧源、38及び42はダイオードが”n個”並列接続されたダイオード回路、39は出力電流値を”0”,”m・I”及び”(m+n)・I”に切り換え可能な電流源、40及び41はダイオードが”m個”並列接続されたダイオード回路、43は出力電流値を”0”,”−m・I”及び”−(m+n)・I”に切り換え可能な電流源、44はローレベル設定電圧源、101bは出力信号、102及び103は制御信号である。但し、”m”及び”n”は整数であり、”I”は任意の電流値である。
【0033】
制御信号102及び103はハイレベル設定電圧源37及びローレベル設定電圧源44にそれぞれ接続され、ハイレベル設定電圧源37の出力はダイオード回路38のカソードに接続され、ダイオード回路38のアノードは電流源39の一端及びダイオード回路40のアノードにそれぞれ接続される。
【0034】
ダイオード回路40のカソードは出力端子として出力信号101bを出力すると共にダイオード回路41のアノードに接続される。ダイオード回路41のカソードはダイオード回路42のカソード及び電流源43の一端にそれぞれ接続され、ダイオード回路42のアノードはローレベル設定電圧源44の出力端子に接続される。また、電流源39の他端は正電圧源に、電流源43の他端は負電圧源にそれぞれ接続される。
【0035】
ここで、図11に示す従来例の動作を図12を用いて説明する。図12は”ローレベル状態”、”ハイレベル状態”及び”ハイインピーダンス状態”における電流源の出力電流値及びダイオード回路の状態を示す表である。
【0036】
”ハイインピーダンス状態”においてハイレベル設定電圧源37及びローレベル設定電圧源44の出力はハイインピーダンスにして、図12に示すように電流源39及び43の出力電流値を”0A”及び”0A”とする。このため、図12に示すようにダイオード回路38,40,41及び42はそれぞれ”OFF”になり出力信号101bは”ハイインピーダンス状態”になる。
【0037】
また、”ハイレベル状態”においてハイレベル設定電圧源37は設定電圧”Vh”を出力して、ローレベル設定電圧源44の出力はハイインピーダンスにする。図12に示すように電流源39及び43の出力電流値を”(m+n)・I”及び”−m・I”とする。このため、図12に示すようにダイオード回路38,40及び41はそれぞれ”ON”になり、ダイオード回路42が”OFF”になる。
【0038】
電流源39からの出力電流のうち”n・I”は”n個”のダイオードが並列接続されたダイオード回路38を介してハイレベル設定電圧源37に流れ込み、”m・I”は”m個”のダイオードが並列接続されたダイオード回路40及び41を介して電流源43に流れ込む。このため、出力信号101bはハイレベル設定電圧源37の出力電圧と等しくなり、”ハイレベル状態”になる。
【0039】
すなわち、ダイオード回路38とダイオード回路40の順方向電圧が等しくなるようにダイオード回路の並列個数、電流源39及び43の出力電流値が設定されている。また、”ローレベル状態”についても同様の動作をすることになる。
【0040】
この結果、”ハイインピーダンス状態”においては図11に示すディジタル信号発生装置によれば、図11中”P005”及び”P006”の電圧はダイオード回路40及び41の端子間電圧が”0V”になるように動作するので、出力信号101bの電圧”Vob”の変化に追従することになり、図7に示す従来例で問題となった遅延時間は生じない。また、ダイオード回路40及び41は”OFF”になるので出力端子からのリーク電流の増加も生じないことになる。
【0041】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図11に示す従来例では”ハイレベル状態”及び”ローレベル状態”の切り替え動作において外部の被試験LSI等の回路の負荷容量を電流源39及び43により充放電させる構成であるためそのスルーレートが負荷容量によって悪化すると言った課題があった。
【0042】
また、”ハイレベル状態”から”ローレベル状態”への遷移時間中に図11中”P005”及び”P006”の点のインピーダンスはダイオード回路38及び42が同時に”OFF”になることから高インピーダンスになり、出力インピーダンスも大きくなり伝送回路との不整合が発生して波形品位が劣化すると言った課題があった。
従って本発明が解決しようとする課題は、タイミング精度の向上、リーク電流の低減及び出力インピーダンスの改善を可能にしたディジタル信号発生装置を実現することにある。
【0043】
【課題を解決するための手段】
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、
ディジタル信号発生装置において、
出力電流が0,mI,(m+n)Iの3つの状態を設定できる第1の電流源と、ダイオードをn個並列接続してカソードがハイレベル設定電圧源に接続されアノードが前記第1の電流源に接続された第1のダイオード回路と、ダイオードをm個並列接続してカソードが出力端子に接続されアノードが前記第1の電流源に接続された第2のダイオード回路と、出力電流が0,−mI,−(m+n)Iの3つの状態を設定できる第2の電流源と、ダイオードをn個並列接続してアノードがローレベル設定電圧源に接続されカソードが前記第2の電流源に接続された第3のダイオード回路と、ダイオードをm個並列接続してアノードが出力端子に接続されカソードが前記第2の電流源に接続された第4のダイオード回路と、前記第1及び第2の電流源が2つの入力端子に接続され出力が前記出力端子に接続されるエミッタフォロワ回路とを備えると共に、前記第2のダイオード回路及び前記第4のダイオード回路の接続点と前記出力端子との間に2本のダイオードを順方向接続及び逆方向接続し、ハイレベル状態では前記第1及び第2の電流源の出力電流を(m+n)I及び−mI、ローレベル状態では前記第1及び第2の電流源の出力電流をmI及び−(m+n)Iとし、ハイインピーダンス状態では前記第1及び第2の電流源の出力電流を零としたことにより、タイミング精度の向上、リーク電流の低減及び出力インピーダンスの改善が可能になり、負荷に対して十分な電流を供給することが可能になる。
【0044】
請求項2記載の発明は、
ディジタル信号発生装置において、
出力電流が0,mI,(m+n)Iの3つの状態を設定できる第1の電流源と、直列接続された2本のダイオードをn個並列接続してカソードがハイレベル設定電圧源に接続されアノードが前記第1の電流源に接続された第1のダイオード回路と、直列接続された2本のダイオードをm個並列接続してカソードが出力端子に接続されアノードが前記第1の電流源に接続された第2のダイオード回路と、出力電流が0,−mI,−(m+n)Iの3つの状態を設定できる第2の電流源と、直列接続された2本のダイオードをn個並列接続してアノードがローレベル設定電圧源に接続されカソードが前記第2の電流源に接続された第3のダイオード回路と、直列接続された2本のダイオードをm個並列接続してアノードが出力端子に接続されカソードが前記第2の電流源に接続された第4のダイオード回路と、前記第1及び第2の電流源が2つの入力端子に接続され出力が前記出力端子に接続されるエミッタフォロワ回路とを備えると共に、前記第2のダイオード回路及び前記第4のダイオード回路の接続点と前記出力端子との間に2本のダイオードを順方向接続及び逆方向接続し、ハイレベル状態では前記第1及び第2の電流源の出力電流を(m+n)I及び−mI、ローレベル状態では前記第1及び第2の電流源の出力電流をmI及び−(m+n)Iとし、ハイインピーダンス状態では前記第1及び第2の電流源の出力電流を零としたことにより、、タイミング精度の向上、リーク電流の低減及び出力インピーダンスの更なる改善が可能になり、負荷に対して十分な電流を供給することが可能になる。
【0047】
【発明の実施の形態】
以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。図1は本発明に係るディジタル信号発生装置の一実施例を示す回路図である。
【0048】
図1において37〜44,102及び103は図11と同一符号を付してあり、45及び48はトランジスタ、46及び47は抵抗、101cは出力信号である。また、45〜48はエミッタフォロワ回路200を構成している。
【0049】
制御信号102及び103はハイレベル設定電圧源37及びローレベル設定電圧源44にそれぞれ接続され、ハイレベル設定電圧源37の出力はダイオード回路38のカソードに接続され、ダイオード回路38のアノードは電流源39の一端、ダイオード回路40のアノード及びトランジスタ45のベースにそれぞれ接続される。
【0050】
ダイオード回路40のカソードは出力端子として出力信号101bを出力すると共にダイオード回路41のアノード、抵抗46及び47の一端に接続される。ダイオード回路41のカソードはダイオード回路42のカソード、電流源43の一端及びトランジスタ48のベースにそれぞれ接続され、ダイオード回路42のアノードはローレベル設定電圧源44の出力端子に接続される。
【0051】
また、トランジスタ45及び48のエミッタは抵抗46及び47の他端にそれぞれ接続され、電流源39の他端及びトランジスタ45のコレクタは正電圧源にそれぞれ接続され、電流源43の他端及びトランジスタ48のコレクタは負電圧源にそれぞれ接続される。
【0052】
ここで、図1に示す実施例の動作を図2、図3及び図4を用いて説明する。図2は”ローレベル状態”、”ハイレベル状態”及び”ハイインピーダンス状態”における電流源の出力電流値、ダイオード回路及びエミッタフォロワ回路の状態を示す表、図3は出力信号101cの波形を示す特性曲線図、図4は”ハイインピーダンス状態”におけるリーク電流を示す特性曲線図である。
【0053】
”ハイレベル状態”においてハイレベル設定電圧源37は設定電圧”Vh”を出力して、ローレベル設定電圧源44の出力はハイインピーダンスにする。また、図2に示すように電流源39及び43の出力電流値を”(m+n)・I”及び”−m・I”とする。図2に示すようにこのため、ダイオード回路38,40及び41はそれぞれ”ON”になり、ダイオード回路42が”OFF”になる。また、エミッタフォロワ回路200は”ON”になる。
【0054】
電流源39からの出力電流のうち”n・I”はダイオード回路38を介してハイレベル設定電圧源37に流れ込み、”m・I”はダイオード回路40及び41を介して電流源43に流れ込む。このため、出力信号101cはハイレベル設定電圧源37の出力電圧と等しくなり、”ハイレベル状態”になる。”ローレベル状態”についても同様の動作をすることになる。
【0055】
また、”ハイインピーダンス状態”において、図2に示すように電流源39及び43の出力電流値を”0A”及び”0A”とする。このため、図2に示すようにダイオード回路38及び42はそれぞれ”OFF”になる。
【0056】
この時、電流源39及び43の出力電流値が”0A”になるためダイオード回路40及び41の端子間電圧も”0V”になり、図1中”P007”及び”P008”の点の電圧は出力信号の101cの電圧”Voc”とほぼ等しくなる。このため、エミッタフォロワ回路200も”OFF”になるので出力信号101cは”ハイインピーダンス状態”になる。
【0057】
また、図1中”P007”及び”P008”の電圧はダイオード回路40及び41の端子間電圧が”0V”になるように動作するので、出力信号101cの電圧”Voc”の変化に追従することになる。
【0058】
すなわち、図1に示す実施例では出力段にエミッタフォロワ回路200を設けることにより、外部の被試験LSI等の回路の負荷容量と分離されるので”ハイレベル状態”及び”ローレベル状態”の切り替え動作においてもスルーレートが負荷容量によって悪化することを改善できる。また、リーク電流の増加も防止することができる。
【0059】
例えば、図3に示すように”ハイレベル状態(5V)”及び”ローレベル状態(0V)”の切り替え動作によるスルーレートの悪化は認められず、また、図4に示すように出力信号の電圧変化に対してもリーク電流が安定している。
【0060】
また、従来例と同様に”ハイレベル状態”から”ローレベル状態”への遷移時間中にダイオード回路38及び42が同時に”OFF”になる。但し、電流源39及び43の出力インピーダンスを”ZIH”及び”ZIL”、トランジスタ45及び48の電流増幅率を”hfe”、ディジタル信号発生装置の出力インピーダンスを”Zoc”とすれば、
Zoc={ZIH×ZIL/(ZIH+ZIL)}/2hfe (1)
となる。ここで、”hfe=100”とすれば出力インピーダンスが”1/200”程度に低減されることになる。
【0061】
この結果、出力段にエミッタフォロワ回路200を設けることにより、タイミング精度の向上、リーク電流の低減及び出力インピーダンスの改善が可能になる。
【0062】
また、図5は本発明に係るディジタル信号発生装置の他の実施例を示す回路図である。図5において、37〜48,102,103及び200は図1と同一符号を付してあり、49及び50はダイオード、101dは出力信号である。また、49及び50はダイオード回路201を構成している。
【0063】
接続関係についても図1に示す実施例とほぼ同一であり、異なる点はダイオード回路40とダイオード回路41の接続点にダイオード49のカソード及びダイオード50のアノードが接続され、出力端子である抵抗46と抵抗47の接続点にダイオード49のアノード及びダイオード50のカソードが接続された点である。
【0064】
ここで、図5に示す実施例の動作を説明する。基本動作は図1に示す実施例と同様であり、異なる点は以下の通りである。すなわち、出力端子とダイオード回路40とダイオード回路41の接続点とを直接接続せずにダイオード回路201を介して接続して両者に若干の電位差を生じさせることにより、エミッタフォロワ回路の出力電流が電流源39及び43の出力電流値に制限されなくなるので外部の負荷に対して十分な電流を供給することが可能になる。
【0065】
この結果、出力端子とダイオード回路40とダイオード回路41の接続点とをダイオード回路201を介して接続することにより、負荷に対して十分な電流を供給することが可能になる。
【0066】
また、図6は本発明に係るディジタル信号発生装置の他の実施例を示す回路図である。図6において、37,44〜50、102,103及び201は図5と同一符号を付してあり、38a及び42aは直列接続された2本のダイオードを更に”n個”並列接続したダイオード回路、40a及び41aは直列接続された2本のダイオードを更に”m個”並列接続したダイオード回路、51及び52はダイオード、53及び56はトランジスタ、54及び55は抵抗、101eは出力信号である。また、45〜48,51〜56はエミッタフォロワ回路202を構成している。
【0067】
ここで、図6に示す実施例の動作を説明する。基本動作は図5に示す実施例と同様であり、異なる点は以下の通りである。すなわち、エミッタフォロワ回路200を2段構成にすると、電流源39及び43の出力インピーダンスを”ZIH”及び”ZIL”、トランジスタ45,48,53及び56の電流増幅率をそれぞれ”hfe”、ディジタル信号発生装置の出力インピーダンスを”Zoe”とすれば、
Zoe={ZIH×ZIL/(ZIH+ZIL)}/(2hfe×hfe) (2)
となる。ここで、”hfe=100”とすれば式(1)に示す出力インピーダンスと比較して出力インピーダンスが更に”1/100”程度に低減されることになる。
【0068】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
請求項1の発明によれば、出力段にエミッタフォロワ回路を設けると共に2つのダイオード回路の接続点と出力端子との間に2つのダイオードを順方向接続及び逆方向接続することにより、タイミング精度の向上、リーク電流の低減及び出力インピーダンスの改善が可能になり、負荷に対して十分な電流を供給することが可能になる。
【0069】
また、請求項2の発明によれば、エミッタフォロワ回路を2段構成にすると共に各ダイオード回路を直列接続された2本のダイオードから構成し、尚且つ、2つのダイオード回路の接続点と出力端子との間に2つのダイオードを順方向接続及び逆方向接続することにより、タイミング精度の向上、リーク電流の低減及び出力インピーダンスの更なる改善を可能になり、負荷に対して十分な電流を供給することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るディジタル信号発生装置の一実施例を示す回路図である。
【図2】”ローレベル状態”、”ハイレベル状態”及び”ハイインピーダンス状態”における電流源の出力電流値、ダイオード回路及びエミッタフォロワ回路の状態を示す表である。
【図3】出力信号の波形を示す特性曲線図である。
【図4】”ハイインピーダンス状態”におけるリーク電流を示す特性曲線図である。
【図5】本発明に係るディジタル信号発生装置の他の実施例を示す回路図である。
【図6】本発明に係るディジタル信号発生装置の他の実施例を示す回路図である。
【図7】ディジタル信号発生装置に用いられるバッファ回路の一例を示す回路図である。
【図8】”ハイインピーダンス状態”から”ハイレベル状態”若しくは”ローレベル状態”への状態遷移を示すタイミング図である。
【図9】問題点を解決した従来のバッファ回路の一例を示す回路図である。
【図10】”ハイインピーダンス状態”から”ハイレベル状態”若しくは”ローレベル状態”への状態遷移を示すタイミング図である。
【図11】問題点を解決した従来のディジタル信号発生装置の一例を示す回路図である。
【図12】”ローレベル状態”、”ハイレベル状態”及び”ハイインピーダンス状態”における電流源の出力電流値及びダイオード回路の状態を示す表である。
【符号の説明】
1,2,16,17,26,29 定電流源
3,18 ツェナーダイオード
4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,20,23,24,25,30,33,34,35,45,48,49,50,53,56トランジスタ
19,21,22,31,32,46,47,54,55 抵抗
27,28 スイッチ回路
36 制御回路
37 ハイレベル設定電圧源
38,38a,40,40a,41,41a,42,42a,201 ダイオード回路
39,43 電流源
44 ローレベル設定電圧源
51,52 ダイオード
100,100a 電圧設定信号
101,101a,101b,101c,101d,101e 出力電圧
102,103 制御信号
200,202 エミッタフォロワ回路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a digital signal generator used in an LSI test apparatus and the like, and more particularly, to a digital signal generator capable of improving timing accuracy, reducing leakage current, and improving output impedance.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A conventional digital signal generator applies various digital signals of "high level state", "low level state", and "high impedance state" to pins of an LSI under test based on a voltage setting signal of an output voltage. . That is, this is realized by applying a high-level voltage signal or a low-level voltage signal to the buffer circuit capable of high impedance output as the above-described voltage setting signal.
[0003]
FIG. 7 is a circuit diagram showing an example of a buffer circuit used in the digital signal generator. In FIG. 7,
[0004]
The
[0005]
On the other hand, the emitter of the
[0006]
The emitter of the
[0007]
Further, the other ends of the constant
[0008]
Here, the operation of the buffer circuit shown in FIG. 7 will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a timing chart showing a state transition from the “high impedance state” to the “high level state” or the “low level state”.
[0009]
In the "high impedance state", the constant
[0010]
On the other hand, Zener voltages appear across Zener
[0011]
Further, as shown in FIG. 8, the output voltage is between the voltage “P002” in FIG. 7 and the voltage “P001” in FIG. 7, so that the
[0012]
Therefore, the voltages of the positive voltage source and the negative voltage source are "VCC" and VEE, the Zener voltages of the
[0013]
From this state, when the constant
[0014]
At this time, points “P001” and “P002” in FIG. 7 change from the voltage in the “high impedance state” to the voltage determined based on the
[0015]
Then, the voltage of “P001” in FIG. 7 increases, and the
[0016]
Finally, when the voltage of "P001" in FIG. 7 becomes equal to the voltage setting signal 100 (strictly, the voltage becomes higher by the voltage between the base and the emitter of the
[0017]
As a result, based on the
[0018]
However, in the conventional example shown in FIG. 7, the voltages at points "P001" and "P002" in FIG. 7 in the "high impedance state" are individually determined from the circuit constants of the buffer circuit, and external circuit constants such as the LSI under test. Is constant irrespective of the voltage of the
[0019]
For example, when the voltage of the
[0020]
That is, the switching time accuracy deteriorates depending on whether the state transits to the “high level state” or the “low level state”. Such switching time accuracy is important, for example, in a test of a RISC processor or the like having an I / O pin, and a deterioration in switching time accuracy results in a deterioration in test accuracy.
[0021]
FIG. 9 is a circuit diagram showing an example of a conventional buffer circuit which solves such a problem. 9, 20, 23, 24, 25, 30, 33, 34 and 35 are transistors, 21, 22, 31 and 32 are resistors, 26 and 29 are constant current sources, 27 and 28 are switch circuits, and 36 is a control circuit. , 100a are voltage setting signals, and 101a is an output signal.
[0022]
The
[0023]
The emitter of the transistor 30 is connected to one end of the
[0024]
Further, the collectors of the
[0025]
Here, the operation of the buffer circuit shown in FIG. 9 will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a timing chart showing a state transition from the “high impedance state” to the “high level state” or the “low level state”. However, only the voltages at the points indicated by “P003” and “P004” in FIG. 9 in the “high impedance state” which is a problem in FIG. 7 will be described.
[0026]
In the "high impedance state", an output current is output from the current sources 26 and 29 to the "low" and "d" sides in FIG. 9 of the
[0027]
That is, if the voltage of the
[0028]
As shown in FIG. 10, the voltages of "P003" and "P004" in FIG. 9 in the "high impedance state" are always the base-emitter voltage "Vbe34" with respect to the voltage "Voa" of the
[0029]
Therefore, the voltages of “P003” and “P004” in FIG. 9 in the “high impedance state” follow the change of the voltage “Voa” of the
[0030]
However, in the conventional example shown in FIG. 9, since the bases of the
[0031]
Such an increase in the leak current in the “high impedance state” deteriorates the accuracy of the Iddq test, the DC parameter test, and the like.
[0032]
FIG. 11 is a circuit diagram showing an example of a conventional digital signal generator which has solved such a problem. In FIG. 11, 37 is a high level setting voltage source, 38 and 42 are diode circuits in which “n” diodes are connected in parallel, and 39 is an output current value of “0”, “m · I” and “(m + n) · I Current sources that can be switched to "", 40 and 41 are diode circuits in which "m" diodes are connected in parallel, 43 is an output current value of "0", "-m.I" and "-(m + n) .I" , A low-level
[0033]
The control signals 102 and 103 are connected to a high-level
[0034]
The cathode of the
[0035]
Here, the operation of the conventional example shown in FIG. 11 will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a table showing the output current value of the current source and the state of the diode circuit in the “low level state”, “high level state”, and “high impedance state”.
[0036]
In the "high impedance state", the outputs of the high level setting
[0037]
In the “high level state”, the high level setting
[0038]
Among the output currents from the
[0039]
That is, the number of parallel diode circuits and the output current values of the
[0040]
As a result, according to the digital signal generator shown in FIG. 11 in the "high impedance state", the voltages of "P005" and "P006" in FIG. 11 are such that the voltage between the terminals of the
[0041]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional example shown in FIG. 11, the load capacity of an external circuit such as an LSI under test is charged and discharged by the
[0042]
Further, during the transition time from the “high level state” to the “low level state”, the impedance at the points “P005” and “P006” in FIG. 11 is high because the
Therefore, an object of the present invention is to realize a digital signal generator capable of improving timing accuracy, reducing leakage current and improving output impedance.
[0043]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, the invention according to
In a digital signal generator,
A first current source whose output current can be set to three states of 0, mI, and (m + n) I; an n-parallel connection of n diodes; a cathode connected to the high-level setting voltage source; and an anode connected to the first current A first diode circuit connected to a power source, a second diode circuit having m diodes connected in parallel, a cathode connected to the output terminal, and an anode connected to the first current source; , -MI,-(m + n) I, a second current source that can set three states, an n-parallel diode, an anode connected to the low-level setting voltage source, and a cathode connected to the second current source. A connected third diode circuit, a fourth diode circuit in which m diodes are connected in parallel, an anode is connected to the output terminal, and a cathode is connected to the second current source; Current Emitter follower circuit but the output is connected to two input terminals are connected to the output terminalAnd connecting two diodes in a forward connection and a reverse connection between a connection point of the second diode circuit and the fourth diode circuit and the output terminal,In the high level state, the output currents of the first and second current sources are (m + n) I and -mI. In the low level state, the output currents of the first and second current sources are mI and-(m + n) I. By setting the output currents of the first and second current sources to zero in the high impedance state,The timing accuracy can be improved, the leak current can be reduced, and the output impedance can be improved, and a sufficient current can be supplied to the load.
[0044]
The invention according to
In a digital signal generator,
A first current source capable of setting three states of output current of 0, mI, and (m + n) I, and two diodes connected in series, n in parallel, and a cathode connected to a high-level set voltage source A first diode circuit having an anode connected to the first current source, and m diodes connected in series connected in parallel to each other, and a cathode connected to an output terminal; and an anode connected to the first current source. A connected second diode circuit, a second current source whose output current can set three states of 0, -mI, and-(m + n) I, and two diodes connected in series, connected in parallel with n diodes A third diode circuit having an anode connected to the low-level setting voltage source and a cathode connected to the second current source, and two m series-connected diodes connected in parallel, and the anode is connected to the output terminal Connected to Caso A fourth diode circuit whose gate is connected to the second current source; and an emitter follower circuit whose first and second current sources are connected to two input terminals and whose output is connected to the output terminal. In addition, two diodes are connected in a forward direction and a reverse direction between a connection point of the second diode circuit and the fourth diode circuit and the output terminal, and the first and second diodes are connected in a high level state. 2 are (m + n) I and -mI, the output currents of the first and second current sources are mI and-(m + n) I in a low level state, and the first and second current sources are in a high impedance state. By setting the output current of the second current source to zero,,Improvement of timing accuracy, reduction of leakage current and output impedanceeven moreImprovements can be made, and sufficient current can be supplied to the load.
[0047]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing one embodiment of a digital signal generator according to the present invention.
[0048]
In FIG. 1,
[0049]
The control signals 102 and 103 are connected to a high-level
[0050]
The cathode of the
[0051]
The emitters of the
[0052]
Here, the operation of the embodiment shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 2, 3 and 4. FIG. 2 is a table showing the output current values of the current sources and the states of the diode circuit and the emitter follower circuit in the "low level state", "high level state" and "high impedance state", and FIG. 3 shows the waveform of the output signal 101c. FIG. 4 is a characteristic curve diagram showing a leakage current in a “high impedance state”.
[0053]
In the “high-level state”, the high-level
[0054]
Of the output current from the
[0055]
In the “high impedance state”, the output current values of the
[0056]
At this time, since the output current values of the
[0057]
In addition, since the voltages of “P007” and “P008” in FIG. 1 operate so that the voltage between the terminals of the
[0058]
That is, in the embodiment shown in FIG. 1, the emitter-
[0059]
For example, as shown in FIG. 3, the deterioration of the slew rate due to the switching operation between the “high level state (5 V)” and the “low level state (0 V)” is not recognized, and the voltage of the output signal is reduced as shown in FIG. The leak current is stable against the change.
[0060]
Further, the
Zoc = {ZIH × ZIL / (ZIH + ZIL)} / 2hfe (1)
It becomes. Here, if “hfe = 100”, the output impedance is reduced to about “1/200”.
[0061]
As a result, by providing the
[0062]
FIG. 5 is a circuit diagram showing another embodiment of the digital signal generator according to the present invention. 5,
[0063]
The connection relationship is almost the same as that of the embodiment shown in FIG. 1 except that the connection point of the
[0064]
Here, the operation of the embodiment shown in FIG. 5 will be described. The basic operation is the same as that of the embodiment shown in FIG. 1, and different points are as follows. That is, the output current of the emitter follower circuit is reduced by connecting the output terminal and the connection point of the
[0065]
As a result, by connecting the output terminal and the connection point between the
[0066]
FIG. 6 is a circuit diagram showing another embodiment of the digital signal generator according to the present invention. In FIG. 6,
[0067]
Here, the operation of the embodiment shown in FIG. 6 will be described. The basic operation is the same as that of the embodiment shown in FIG. 5, and different points are as follows. That is, when the
Zoe = {ZIH × ZIL / (ZIH + ZIL)} / (2hfe × hfe) (2)
It becomes. Here, if "hfe = 100", the output impedance is further reduced to about "1/100" as compared with the output impedance shown in Expression (1).
[0068]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, the present invention has the following effects.
According to the invention of
[0069]
According to the second aspect of the present invention, the emitter follower circuit has a two-stage configuration, and each diode circuit is composed of two diodes connected in series, and a connection point between the two diode circuits and an output terminal are provided. By connecting the two diodes in the forward and reverse directions, the timing accuracy can be improved, the leakage current can be reduced, and the output impedance can be further improved, and sufficient current can be supplied to the load. It becomes possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a digital signal generator according to the present invention.
FIG. 2 is a table showing output current values of current sources and states of a diode circuit and an emitter follower circuit in a “low level state”, a “high level state”, and a “high impedance state”.
FIG. 3 is a characteristic curve diagram showing a waveform of an output signal.
FIG. 4 is a characteristic curve diagram showing a leakage current in a “high impedance state”.
FIG. 5 is a circuit diagram showing another embodiment of the digital signal generator according to the present invention.
FIG. 6 is a circuit diagram showing another embodiment of the digital signal generator according to the present invention.
FIG. 7 is a circuit diagram showing an example of a buffer circuit used in the digital signal generator.
FIG. 8 is a timing chart showing a state transition from a “high impedance state” to a “high level state” or a “low level state”.
FIG. 9 is a circuit diagram showing an example of a conventional buffer circuit that solves the problem.
FIG. 10 is a timing chart showing a state transition from a “high impedance state” to a “high level state” or a “low level state”.
FIG. 11 is a circuit diagram showing an example of a conventional digital signal generator which has solved the problem.
FIG. 12 is a table showing an output current value of a current source and a state of a diode circuit in a “low level state”, a “high level state”, and a “high impedance state”;
[Explanation of symbols]
1,2,16,17,26,29 Constant current source
3,18 Zener diode
4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 20, 23, 24, 25, 30, 33, 34, 35, 45, 48, 49, 50, 53, 56 transistors
19, 21, 22, 31, 32, 46, 47, 54, 55 Resistance
27,28 switch circuit
36 Control circuit
37 High level setting voltage source
38, 38a, 40, 40a, 41, 41a, 42, 42a, 201 Diode circuit
39, 43 current source
44 Low level setting voltage source
51, 52 Diode
100,100a Voltage setting signal
101, 101a, 101b, 101c, 101d, 101e Output voltage
102, 103 control signal
200,202 Emitter follower circuit
Claims (2)
出力電流が0,mI,(m+n)Iの3つの状態を設定できる第1の電流源と、
ダイオードをn個並列接続してカソードがハイレベル設定電圧源に接続されアノードが前記第1の電流源に接続された第1のダイオード回路と、
ダイオードをm個並列接続してカソードが出力端子に接続されアノードが前記第1の電流源に接続された第2のダイオード回路と、
出力電流が0,−mI,−(m+n)Iの3つの状態を設定できる第2の電流源と、
ダイオードをn個並列接続してアノードがローレベル設定電圧源に接続されカソードが前記第2の電流源に接続された第3のダイオード回路と、
ダイオードをm個並列接続してアノードが出力端子に接続されカソードが前記第2の電流源に接続された第4のダイオード回路と、
前記第1及び第2の電流源が2つの入力端子に接続され出力が前記出力端子に接続されるエミッタフォロワ回路とを備えると共に、
前記第2のダイオード回路及び前記第4のダイオード回路の接続点と前記出力端子との間に2本のダイオードを順方向接続及び逆方向接続し、
ハイレベル状態では前記第1及び第2の電流源の出力電流を(m+n)I及び−mI、ローレベル状態では前記第1及び第2の電流源の出力電流をmI及び−(m+n)Iとし、ハイインピーダンス状態では前記第1及び第2の電流源の出力電流を零としたことを特徴とするディジタル信号発生装置。In a digital signal generator,
A first current source whose output current can set three states of 0, mI, and (m + n) I;
A first diode circuit in which n diodes are connected in parallel, a cathode is connected to the high-level setting voltage source, and an anode is connected to the first current source;
A second diode circuit in which m diodes are connected in parallel, a cathode is connected to the output terminal, and an anode is connected to the first current source;
A second current source whose output current can set three states of 0, -mI, and-(m + n) I;
A third diode circuit in which n diodes are connected in parallel, the anode is connected to the low-level setting voltage source, and the cathode is connected to the second current source;
A fourth diode circuit in which m diodes are connected in parallel, an anode is connected to the output terminal, and a cathode is connected to the second current source;
An emitter follower circuit in which the first and second current sources are connected to two input terminals and an output is connected to the output terminal ;
Connecting two diodes in a forward connection and a reverse connection between a connection point of the second diode circuit and the fourth diode circuit and the output terminal;
In the high level state, the output currents of the first and second current sources are (m + n) I and -mI, and in the low level state, the output currents of the first and second current sources are mI and-(m + n) I. A digital signal generator wherein the output currents of the first and second current sources are set to zero in a high impedance state.
出力電流が0,mI,(m+n)Iの3つの状態を設定できる第1の電流源と、 A first current source whose output current can set three states of 0, mI, and (m + n) I;
直列接続された2本のダイオードをn個並列接続してカソードがハイレベル設定電圧源に接続されアノードが前記第1の電流源に接続された第1のダイオード回路と、 A first diode circuit in which n diodes connected in series are connected in parallel, a cathode is connected to a high-level setting voltage source, and an anode is connected to the first current source;
直列接続された2本のダイオードをm個並列接続してカソードが出力端子に接続されアノードが前記第1の電流源に接続された第2のダイオード回路と、 A second diode circuit in which m diodes connected in series are connected in parallel, a cathode is connected to an output terminal, and an anode is connected to the first current source;
出力電流が0,−mI,−(m+n)Iの3つの状態を設定できる第2の電流源と、 A second current source whose output current can set three states of 0, -mI, and-(m + n) I;
直列接続された2本のダイオードをn個並列接続してアノードがローレベル設定電圧源に接続されカソードが前記第2の電流源に接続された第3のダイオード回路と、 A third diode circuit in which two diodes connected in series are connected in parallel, an anode is connected to the low-level setting voltage source, and a cathode is connected to the second current source;
直列接続された2本のダイオードをm個並列接続してアノードが出力端子に接続されカソードが前記第2の電流源に接続された第4のダイオード回路と、 A fourth diode circuit in which m diodes connected in series are connected in parallel, an anode is connected to the output terminal, and a cathode is connected to the second current source;
前記第1及び第2の電流源が2つの入力端子に接続され出力が前記出力端子に接続されるエミッタフォロワ回路とを備えると共に、 An emitter follower circuit in which the first and second current sources are connected to two input terminals and an output is connected to the output terminal;
前記第2のダイオード回路及び前記第4のダイオード回路の接続点と前記出力端子との間に2本のダイオードを順方向接続及び逆方向接続し、 Connecting two diodes in a forward connection and a reverse connection between a connection point of the second diode circuit and the fourth diode circuit and the output terminal;
ハイレベル状態では前記第1及び第2の電流源の出力電流を(m+n)I及び−mI、ローレベル状態では前記第1及び第2の電流源の出力電流をmI及び−(m+n)Iとし、ハイインピーダンス状態では前記第1及び第2の電流源の出力電流を零としたことを特徴とするディジタル信号発生装置。 In the high level state, the output currents of the first and second current sources are (m + n) I and -mI. In the low level state, the output currents of the first and second current sources are mI and-(m + n) I. A digital signal generator wherein the output currents of the first and second current sources are set to zero in a high impedance state.
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