JP3690583B2

JP3690583B2 - measuring device

Info

Publication number: JP3690583B2
Application number: JP2000248342A
Authority: JP
Inventors: 勇小浦; 貴史田村
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2000-08-18
Filing date: 2000-08-18
Publication date: 2005-08-31
Anticipated expiration: 2020-08-18
Also published as: JP2002062333A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばＩＣテスタに用いられ、スイッチング電源により動作する測定装置に関し、測定誤差が小さい測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣテスタは、ＩＣ、ＬＳＩ等の被測定対象（ＤＵＴ）の直流特性を試験するために、電圧・電流測定装置を用いて、試験を行っている。このような装置を図４に示し説明する。
【０００３】
図において、測定装置１００は、交流源１、スイッチング電源２、Ｄ／Ａ変換器３、アンプ４、電流／電圧変換部５、バッファ６、スイッチＳＷ、Ａ／Ｄ変換器７、コントローラ８から構成される。ＤＵＴ２００は、負荷９、インピーダンス１０を有する。
【０００４】
交流源１は交流電圧を出力する。スイッチング電源２は、交流源１からの交流電圧を入力し、グランド、アースに接続し、直流電圧Ｖａを出力する。Ｄ／Ａ変換器３は、電圧設定値を入力し、アナログ信号を出力する。アンプ４は、スイッチング電源２からの直流電圧Ｖａとグランドとにより動作し、Ｄ／Ａ変換器３からのアナログ信号を入力し、電圧出力、電流出力を行う。
【０００５】
電流／電圧変換部５は、抵抗Ｒと差動増幅器５１とからなる。抵抗Ｒは、一端をアンプ４の出力に接続し、他端を負荷９の入力端に接続する。差動増幅器５１は、抵抗Ｒの両端に接続し、抵抗Ｒの両端間の電圧を出力する。
【０００６】
バッファ６は、入力端を、負荷９の入力端に接続する。スイッチＳＷは、差動増幅器５１の出力とバッファ６の出力とを切り換える。Ａ／Ｄ変換器７は、スイッチＳＷからの出力をデジタルデータに変換する。コントローラ８は、Ｄ／Ａ変換器３に設定値を出力すると共に、Ａ／Ｄ変換器７からのデジタルデータを測定値とする。
【０００７】
負荷９は、インピーダンス９１、コンデンサＣとからなる。インピーダンス９１は、一端を電流／電圧変換部５の出力端及びバッファ６の入力端に接続し、他端をグランドに接続すると共に、インピーダンス１０を介して、アースに接続する。コンデンサＣは、インピーダンス９１に並列に接続する。つまり、一端をインピーダンス９１の一端に接続し、他端をインピーダンス９１の他端に接続する。
【０００８】
このような装置の動作を以下に説明する。まず、電圧出力、電流測定を行う場合について説明する。スイッチＳＷを電流／電圧変換部５の出力に接続する。そして、コントローラ８は、設定値を出力し、Ｄ／Ａ変換器３により所定の出力電圧を発生する。この出力電圧を、アンプ４は増幅し、抵抗Ｒを介して、負荷９に出力する。そして、Ａ／Ｄ変換器７は、差動増幅器５１からの出力をデジタルデータ（測定値）として、コントローラ８に出力する。
【０００９】
次に、電流出力、電圧測定を行う場合について説明する。スイッチＳＷをバッファ６の出力に接続する。そして、コントローラ８は、設定値を出力し、Ｄ／Ａ変換器３により所定の出力電圧を発生する。この出力電圧により、アンプ４は電流出力を行い、抵抗Ｒを介して、負荷９に出力する。そして、バッファ６を介して、Ａ／Ｄ変換器７は、負荷９の入力端の電圧をデジタルデータ（測定値）として、コントローラ８に出力する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
このような装置では、スイッチング電源２により発生する出力ノイズが、アンプ４の出力、グランド、抵抗Ｒ等の電圧・電流測定系に混入するために、測定確度が悪化してしまう。特に、負荷９のコンデンサＣにノイズ電流が流れ、測定誤差が増大してしまうという問題点があった。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、スイッチング電源を用いても、測定誤差が小さい測定装置を実現することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、
スイッチング電源の電力により、被測定対象に出力を与え、電流測定または電圧測定の少なくとも一方を行う測定装置において、
前記電流測定または電圧測定の電圧を入力し、デジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器と、
このＡ／Ｄ変換器で、デジタルデータに変換する時に、前記スイッチング電源の停止またはスイッチング周波数を測定帯域外にする制御部と
を有することを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の一実施例を示した構成図である。ここで、図４と同一のものは同一符号を付し説明を省略する。
【００１４】
図において、スイッチング電源２１は、測定装置１００に設けられ、図示しない出力コンデンサ（平滑コンデンサ）を有し、交流源１からの交流電圧を入力し、グランド、アースに接続し、直流電圧Ｖａをアンプ４に出力する。
【００１５】
Ａ／Ｄ変換器７１は、測定装置１００に設けられ、スタート信号とエンド信号とにより、スイッチＳＷからの出力をデジタルデータに変換する。
【００１６】
コントローラ（制御部）８１は、測定装置１００に設けられ、Ｄ／Ａ変換器３に設定値を出力すると共に、スイッチング電源２１を停止させ、Ａ／Ｄ変換器７１にスタート信号とエンド信号とを出力し、Ａ／Ｄ変換器７１からのデジタルデータを測定値とする。
【００１７】
このような装置の動作を以下で説明する。図２は図１に示す装置の動作を示したタイミングチャートである。（ａ）はスイッチング電源２１のスイッチ素子（図示せず）への制御信号、（ｂ）はスイッチング電源２１へのオン／オフ信号、（ｃ）はＡ／Ｄ変換器７１のスタート信号、（ｄ）はＡ／Ｄ変換器７１のエンド信号、（ｅ）はスイッチング電源２１が出力する直流電圧Ｖａである。
【００１８】
電圧出力、電流測定を行う場合、スイッチＳＷを差動増幅器５１の出力に接続する。そして、コントローラ８１は、スイッチング電源２１をオンとし、設定値を出力する。この設定値により、Ｄ／Ａ変換器３は所定の出力電圧を発生する。この出力電圧を、アンプ４は増幅し、抵抗Ｒを介して、負荷９に出力する。Ａ／Ｄ変換器７は、スイッチＳＷを介して、差動増幅器５１の出力を入力する。
【００１９】
時刻ｔ１のとき、コントローラ８１は、スイッチング電源２１をオフとする。これにより、スイッチング電源２１は、スイッチ素子への制御信号を止める。この結果、スッチング電源２１の直流電圧Ｖａは、出力コンデンサから電流が流れ、徐々に下降し始める。
【００２０】
時刻ｔ２のとき、コントローラ８１は、Ａ／Ｄ変換器７１にスタート信号を与え、Ａ／Ｄ変換器７１は、差動増幅器５１からの電圧をデジタルデータとして、コントローラ８１に出力を開始する。
【００２１】
時刻ｔ３のとき、コントローラ８１は、Ａ／Ｄ変換器７１にエンド信号を与え、Ａ／Ｄ変換器７１はＡ／Ｄ変換を終了する。
【００２２】
時刻ｔ４のとき、コントローラ８１は、スイッチング電源２１をオンとする。これにより、スイッチング電源２１は、スイッチ素子への制御信号の動作を再び開始する。この結果、スイッチング電源２１の直流電圧Ｖａは、元の電圧に復帰する。
【００２３】
なお、時刻ｔ１〜ｔ４、スイッチング電源２１のオフ時間は、直流電圧Ｖａの許容範囲内で収まることが条件である。
【００２４】
電流出力、電圧測定を行う場合は、スイッチＳＷをバッファ６の出力に接続するだけで、その他の動作は変わらないので、説明を省略する。
【００２５】
このように、Ａ／Ｄ変換器７１のＡ／Ｄ変換時に、コントローラ８１がスイッチング電源２１の停止を行うので、スイッチング電源２１のノイズ発生を防止でき、測定誤差を小さくすることができる。特に、高精度電流測定では、一般に測定電流が小さく、スイッチング電源２の出力電流が小さいので、スイッチング電源２の出力コンデンサにより、直流電圧Ｖａを維持することができる。
【００２６】
また、スイッチング電源２１の出力ノイズの対策部品やシールドを設ける必要がないので、安価にできる。
【００２７】
次に、他の実施例を図３に示し説明する。ここで、図１と同一のものは同一符号を付し説明を省略する。
【００２８】
図において、電流／電圧変換部５は、抵抗Ｒ１〜Ｒ４、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３、差動増幅器５１からなる。抵抗Ｒ１〜Ｒ４は、一端をアンプ４の出力に接続する。スイッチＳＷ１〜ＳＷ３は、それぞれ一端を抵抗Ｒ１〜Ｒ３の他端に接続する。抵抗Ｒ４、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３の他端は、負荷９に接続する。差動増幅器５１は、抵抗Ｒ１〜Ｒ４の一端とスイッチＳＷ１〜ＳＷ３、抵抗Ｒ４の他端とに接続し、両端間の電圧を出力する。
【００２９】
このような装置は、電流測定時に、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３を切り換えて、低電流レンジの電流測定を可能にしている。その他の動作は上記と同一なので、説明を省略する。
【００３０】
なお、本発明はこれに限定されるものではなく、コントローラ８１はスイッチング電源２１をオン／オフする構成を示したが、スイッチング電源２１によるノイズを防止できる構成であればよい。すなわち、コントローラ８１が、スイッチング電源２１のスイッチング周波数を高くしたり、低くしたりして、測定帯域外にする構成でもよい。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、Ａ／Ｄ変換器のＡ／Ｄ変換時に、制御部がスイッチング電源の停止またはスイッチング周波数を測定帯域外にするので、スイッチング電源のノイズ発生を防止でき、測定誤差を小さくすることができる。
【００３２】
また、スイッチング電源の出力ノイズの対策部品やシールドを設ける必要がないので、安価にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示した構成図である。
【図２】図１に示す装置の動作を示したタイミングチャートである。
【図３】本発明の他の実施例を示した構成図である。
【図４】従来の測定装置の構成を示した図である。
【符号の説明】
５電流／電圧変換部
６バッファ
２１スイッチング電源
７１Ａ／Ｄ変換器
８１コントローラ
１００測定装置
２００ＤＵＴ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a measuring apparatus used in, for example, an IC tester and operated by a switching power supply, and relates to a measuring apparatus having a small measurement error.
[0002]
[Prior art]
An IC tester performs a test using a voltage / current measuring device in order to test the direct current characteristics of an object to be measured (DUT) such as an IC or an LSI. Such an apparatus is shown and described in FIG.
[0003]
In the figure, a measuring apparatus 100 includes an AC source 1, a switching power supply 2, a D / A converter 3, an amplifier 4, a current / voltage converter 5, a buffer 6, a switch SW, an A / D converter 7, and a controller 8. Is done. The DUT 200 has a load 9 and an impedance 10.
[0004]
The AC source 1 outputs an AC voltage. The switching power supply 2 receives an AC voltage from the AC source 1, is connected to the ground and the earth, and outputs a DC voltage Va. The D / A converter 3 inputs a voltage setting value and outputs an analog signal. The amplifier 4 operates with the DC voltage Va from the switching power supply 2 and the ground, inputs an analog signal from the D / A converter 3, and performs voltage output and current output.
[0005]
The current / voltage conversion unit 5 includes a resistor R and a differential amplifier 51. The resistor R has one end connected to the output of the amplifier 4 and the other end connected to the input end of the load 9. The differential amplifier 51 is connected to both ends of the resistor R and outputs a voltage between both ends of the resistor R.
[0006]
The buffer 6 connects the input end to the input end of the load 9. The switch SW switches between the output of the differential amplifier 51 and the output of the buffer 6. The A / D converter 7 converts the output from the switch SW into digital data. The controller 8 outputs a set value to the D / A converter 3 and uses the digital data from the A / D converter 7 as a measurement value.
[0007]
The load 9 includes an impedance 91 and a capacitor C. One end of the impedance 91 is connected to the output end of the current / voltage conversion unit 5 and the input end of the buffer 6, the other end is connected to the ground, and the other end is connected to the ground via the impedance 10. The capacitor C is connected in parallel with the impedance 91. That is, one end is connected to one end of the impedance 91 and the other end is connected to the other end of the impedance 91.
[0008]
The operation of such an apparatus will be described below. First, a case where voltage output and current measurement are performed will be described. The switch SW is connected to the output of the current / voltage converter 5. Then, the controller 8 outputs a set value and generates a predetermined output voltage by the D / A converter 3. The output voltage is amplified by the amplifier 4 and output to the load 9 via the resistor R. Then, the A / D converter 7 outputs the output from the differential amplifier 51 to the controller 8 as digital data (measured value).
[0009]
Next, a case where current output and voltage measurement are performed will be described. The switch SW is connected to the output of the buffer 6. Then, the controller 8 outputs a set value and generates a predetermined output voltage by the D / A converter 3. With this output voltage, the amplifier 4 outputs a current and outputs it to the load 9 via the resistor R. Then, the A / D converter 7 outputs the voltage at the input terminal of the load 9 to the controller 8 as digital data (measured value) via the buffer 6.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In such an apparatus, the output noise generated by the switching power supply 2 is mixed in the voltage / current measurement system such as the output of the amplifier 4, the ground, and the resistance R, so that the measurement accuracy is deteriorated. In particular, there is a problem that noise current flows through the capacitor C of the load 9 and the measurement error increases.
[0011]
Accordingly, an object of the present invention is to realize a measuring apparatus having a small measurement error even when a switching power supply is used.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present invention
In the measuring device that gives output to the object to be measured by the power of the switching power supply and performs at least one of current measurement or voltage measurement,
An A / D converter that inputs the voltage of the current measurement or voltage measurement and converts it into digital data;
The A / D converter includes a control unit that stops the switching power supply or switches the switching frequency out of the measurement band when the digital data is converted.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. Here, the same components as those in FIG.
[0014]
In the figure, a switching power supply 21 is provided in the measuring apparatus 100, has an output capacitor (smoothing capacitor) not shown, inputs an AC voltage from an AC source 1, is connected to the ground, and is grounded, and an amplifier for the DC voltage Va. 4 is output.
[0015]
The A / D converter 71 is provided in the measuring apparatus 100 and converts the output from the switch SW into digital data by a start signal and an end signal.
[0016]
The controller (control unit) 81 is provided in the measuring apparatus 100 and outputs a set value to the D / A converter 3, stops the switching power supply 21, and sends a start signal and an end signal to the A / D converter 71. The digital data from the A / D converter 71 is output as a measurement value.
[0017]
The operation of such a device will be described below. FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the apparatus shown in FIG. (A) is a control signal to a switching element (not shown) of the switching power supply 21, (b) is an on / off signal to the switching power supply 21, (c) is a start signal of the A / D converter 71, (d ) Is an end signal of the A / D converter 71, and (e) is a DC voltage Va output from the switching power supply 21.
[0018]
When performing voltage output and current measurement, the switch SW is connected to the output of the differential amplifier 51. Then, the controller 81 turns on the switching power supply 21 and outputs a set value. With this set value, the D / A converter 3 generates a predetermined output voltage. The output voltage is amplified by the amplifier 4 and output to the load 9 via the resistor R. The A / D converter 7 inputs the output of the differential amplifier 51 via the switch SW.
[0019]
At time t1, the controller 81 turns off the switching power supply 21. Thereby, the switching power supply 21 stops the control signal to the switch element. As a result, the DC voltage Va of the switching power supply 21 starts to decrease gradually as a current flows from the output capacitor.
[0020]
At time t2, the controller 81 gives a start signal to the A / D converter 71, and the A / D converter 71 starts outputting the voltage from the differential amplifier 51 to the controller 81 as digital data.
[0021]
At time t3, the controller 81 gives an end signal to the A / D converter 71, and the A / D converter 71 ends the A / D conversion.
[0022]
At time t4, the controller 81 turns on the switching power supply 21. Thereby, the switching power supply 21 starts the operation of the control signal to the switch element again. As a result, the DC voltage Va of the switching power supply 21 returns to the original voltage.
[0023]
Note that the time t1 to t4 and the OFF time of the switching power supply 21 are required to be within the allowable range of the DC voltage Va.
[0024]
In the case of performing current output and voltage measurement, only the switch SW is connected to the output of the buffer 6 and other operations are not changed.
[0025]
As described above, since the controller 81 stops the switching power supply 21 during the A / D conversion of the A / D converter 71, the occurrence of noise in the switching power supply 21 can be prevented and the measurement error can be reduced. In particular, in high-accuracy current measurement, since the measurement current is generally small and the output current of the switching power supply 2 is small, the DC voltage Va can be maintained by the output capacitor of the switching power supply 2.
[0026]
In addition, since it is not necessary to provide an output noise countermeasure part or shield of the switching power supply 21, it can be made inexpensive.
[0027]
Next, another embodiment will be described with reference to FIG. Here, the same components as those shown in FIG.
[0028]
In the figure, the current / voltage converter 5 includes resistors R1 to R4, switches SW1 to SW3, and a differential amplifier 51. Resistors R1 to R4 have one end connected to the output of the amplifier 4. Each of the switches SW1 to SW3 has one end connected to the other end of the resistors R1 to R3. The other end of the resistor R4 and the switches SW1 to SW3 is connected to the load 9. The differential amplifier 51 is connected to one end of the resistors R1 to R4 and the other end of the switches SW1 to SW3 and the resistor R4, and outputs a voltage between both ends.
[0029]
Such an apparatus switches the switches SW1 to SW3 during current measurement to enable current measurement in a low current range. The other operations are the same as described above, and a description thereof will be omitted.
[0030]
In addition, this invention is not limited to this, The controller 81 showed the structure which turns on / off the switching power supply 21, However, What is necessary is just a structure which can prevent the noise by the switching power supply 21. FIG. That is, the controller 81 may be configured to increase or decrease the switching frequency of the switching power supply 21 so that it is outside the measurement band.
[0031]
【The invention's effect】
According to the present invention, at the time of A / D conversion of the A / D converter, the control unit stops the switching power supply or makes the switching frequency out of the measurement band, so that the generation of noise of the switching power supply can be prevented and the measurement error is reduced. be able to.
[0032]
Further, since it is not necessary to provide a countermeasure component or shield for output noise of the switching power supply, the cost can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the apparatus shown in FIG.
FIG. 3 is a block diagram showing another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a conventional measuring apparatus.
[Explanation of symbols]
5 Current / Voltage Conversion Unit 6 Buffer 21 Switching Power Supply 71 A / D Converter 81 Controller 100 Measuring Device 200 DUT

Claims

In the measuring device that gives output to the object to be measured by the power of the switching power supply and performs at least one of current measurement or voltage measurement,
An A / D converter that inputs the voltage of the current measurement or voltage measurement and converts it into digital data;
The A / D converter includes a control unit for stopping the switching power supply or switching the switching frequency out of the measurement band when converting into digital data.

In the measuring device that gives the voltage output to the object to be measured by the power of the switching power supply and performs current measurement,
A current / voltage conversion unit that is provided on a signal path of a voltage output to be given to the measurement target and converts a current value on the signal path into a voltage;
An A / D converter that inputs the voltage from the current / voltage conversion unit and converts it into digital data;
The A / D converter includes a control unit for stopping the switching power supply or switching the switching frequency out of the measurement band when converting into digital data.

In the measuring device that gives the current output to the object to be measured by the power of the switching power supply and performs voltage measurement,
A buffer for inputting an input voltage to be measured;
An A / D converter that inputs the output of this buffer and converts it into digital data;
The A / D converter includes a control unit for stopping the switching power supply or switching the switching frequency out of the measurement band when converting into digital data.