JP3748993B2 - プログラマブルロード回路 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体素子の試験を行うための半導体試験装置に関し、特に被測定素子の負荷となるプログラマブルロード回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体試験装置のテストヘッドに設けられる、被測定素子(以下、DUTと称す)の入出力ピン専用の電子回路はピンエレクトロニクスと呼ばれている。ピンエレクトロニクスはDUTのピンに所定の信号を印加するためのドライバと、DUTから出力される信号が、HighレベルまたはLowレベルにあるかを判定するためのコンパレータと、DUTから信号が出力される際に負荷となるプログラマブルロード回路とから構成される。
【0003】
プログラマブルロード回路は半導体試験装置全体の制御を行う処理装置によって負荷条件を変更することが可能であり、DUTの仕様書に規定されている負荷を作り出すことができる。
【0004】
従来のプログラマブルロード回路は図6に示すような回路で構成されている。図6は従来のプログラマブルロード回路の構成を示す回路図であり、図7は図6に示したプログラマブルロード回路の動作の様子を表すタイミングチャートである。
【0005】
図6において、ピンエレクトロニクスは、ドライバ3、コンパレータ4、及びプログラマブルロード回路100によって構成され、それらにDUT2が接続されて試験が実施される。
【0006】
プログラマブルロード回路100は、4つのダイオードD21〜D24からなるダイオードブリッジ107と、DUT2の負荷となる第1の電流源104及び第2の電流源105と、負荷である第1の電流源104または第2の電流源105のいずれか一方を選択する際の判定に用いられるスレショルド電圧Vthをダイオードブリッジ107に印加するプログラマブル電圧源106と、第1の電流源104及び第2の電流源105をダイオードブリッジ107または接地電位に接続するスイッチとなるトランジスタQ25〜Q28と、プログラマブルロード回路100のON/OFFを制御するための信号を出力するON/OFF信号源101と、ON/OFF信号源101の出力信号にしたがってトランジスタQ25〜Q28を駆動する第1のレベルシフト回路102及び第2のレベルシフト回路103とによって構成されている。
【0007】
なお、プログラマブルロード回路100のONとは、DUT2に負荷である第1の電流源104及び第2の電流源105が接続されている状態であり、プログラマブルロード回路100のOFFとは、第1の電流源104及び第2の電流源105がそれぞれ接地電位に接続され、DUT2に負荷が接続されていない状態を指す。
【0008】
ここで、プログラマブル電圧源106の出力電圧Vth、第1の電流源104の出力電流I11、及び第2の電流源105の出力電流I12は、各々変更することが可能であり、プログラミング処理によって所定の値に設定される。
【0009】
このような構成において、次に図6を参照しつつ図7を用いて従来のプログラマブルロード回路の動作について説明する。
【0010】
なお、動作の説明にあたって、予め下記のような条件を設定する。
1:DUT2の出力電圧;Lowレベル=0V、Highレベル=3V
2:ドライバ3の出力電圧;Lowレベル=0V、Highレベル=3V
3:スレショルド電圧Vth=1.5V
4:ダイオードD21〜D24の順方向電圧VF =0.7V
【0011】
以上の条件下で、まず、DUT2から信号が出力される場合、ドライバ3の出力はハイインピーダンス(HiZ)状態で保持され、プログラマブルロード回路100はONに設定される。プログラマブルロード回路100のON/OFFは、ON/OFF信号源101の出力信号によって制御され、プログラマブルロード回路100はON/OFF信号源101からHighレベル信号が出力されている場合にONになる。
【0012】
ON/OFF信号源101からHighレベル信号が出力されると、第1のレベルシフト回路102はトランジスタQ26にのみベース電流を供給し、第2のレベルシフト回路103はトランジスタQ28にのみベース電流を供給する。このときトランジスタQ26、Q28はそれぞれONになり、トランジスタQ25、Q27はそれぞれOFFになる。
【0013】
このような状態で、DUT2からHighレベル(3V)が出力されると、DUT2の出力電圧がしきい値電圧Vth(1.5V)よりも高い電圧であるため、ダイオードD24を経由してDUT2から第2の電流源105に電流I12が流れる。また、DUT2からLowレベル(0V)が出力されると、DUT2の出力電圧がしきい値電圧Vth(1.5V)よりも低い電圧であるため、ダイオードD22を経由して第1の電流源104からDUT2に電流I11が流れる。
【0014】
このように、DUT2の出力に接続される負荷がその出力電圧に応じて切り替わり、負荷の値は第1の電流源104の電流値I11、及び第2の電流源105の電流値I12によって決まる。
【0015】
なお、上述したようにプログラマブル電圧源106、第1の電流源104、及び第2の電流源105はそれぞれプログラミング処理によってその出力値を変えることができるため、DUT2の仕様に合わせて負荷となる電流値I11、I12を変更することができる。
【0016】
一方、DUT2から信号が出力されない場合、すなわち、DUT2が信号入力状態の場合は、ドライバ3からDUT2に対して信号が出力され、DUT2の出力はハイインピーダンス(HiZ)状態に設定される。また、負荷を接続する必要がないためプログラマブルロード回路100はOFFに設定される。
【0017】
プログラマブルロード回路100はON/OFF信号源101からLowレベル信号が出力された場合にOFFになる。ON/OFF信号源101からLowレベル信号が出力されると、第1のレベルシフト回路102はトランジスタQ25にのみベース電流を供給し、第2のレベルシフト回路103はトランジスタQ27にのみベース電流を供給する。このときトランジスタQ25、Q27はそれぞれONになり、トランジスタQ26、Q28はそれぞれOFFになる。
【0018】
トランジスタQ25、Q27がそれぞれONになると、第1の電流源104はトランジスタQ25を介して接地電位と接続され、第2の電流源105はトランジスタQ27を介して接地電位と接続される。したがって、第1の電流源104及び第2の電流源105がDUT2の負荷として働くことがない。
【0019】
ところで、プログラマブルロード回路100がONからOFFに切り替わる際には、トランジスタQ26及びQ28がONからOFFになるため、図7に示すように、ノードAの電圧はダイオードD21、D22、及びトランジスタQ26の有する寄生容量による時定数で放電されて0Vに変動し、ノードBの電圧はダイオードD23、D24、及びトランジスタQ28の有する寄生容量による時定数で充電されてスレショルド電圧Vth(1.5V)に変動する。
【0020】
その後、ドライバ3の出力信号がLowレベル(0V)からHighレベル(3V)に切り替わると、ノードBの電圧はノードCの電圧に引き込まれてスレショルド電圧Vth(1.5V)から3Vに変動し、ノードAは0Vで保持される。
【0021】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記したような従来のプログラマブルロード回路では、ドライバでDUTを駆動するときにプログラマブルロード回路のためにその出力電圧の立上り時間が遅くなるという問題があった。
【0022】
プログラマブルロード回路がOFFであってもドライバの出力にはプログラマブルロード回路のダイオードブリッジが接続されている。ノードA及びノードBにはそれぞれ寄生容量が存在するため、それらの寄生容量もドライバの負荷となる。
【0023】
例えば、プログラマブルロード回路がOFFで、ドライバ出力がLowレベル=0VからHighレベル=3Vに切り替わるときなどでは、ノードBの寄生容量を充電することになるため、図7に示すように、ドライバの出力波形(ノードC)の立上り時間がΔtだけ遅れてしまう。
【0024】
本発明は上記したような従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものであり、寄生容量によるドライバ回路への影響を低減して、ドライバ回路の高速化とタイミング精度の向上を図ったプログラマブルロード回路を提供することを目的とする。
【0025】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明のプログラマブルロード回路は、半導体試験装置に設けられ、被測定素子の出力時の負荷となるプログラマブルロード回路であって、
前記被測定素子がローレベル電圧を出力しているときの負荷となる第1の電流源と、
前記被測定素子がハイレベル電圧を出力しているときの負荷となる第2の電流源と、
前記第1の電流源または前記第2の電流源のいずれか一方を負荷として選択するためのスレショルド電圧が印加され、前記被測定素子の入出力ピンに接続されるダイオードブリッジと、
前記第1の電流源と前記ダイオードブリッジを接続する第1のスイッチと、
前記第2の電流源と前記ダイオードブリッジを接続する第2のスイッチと、
前記ダイオードブリッジと前記第1のスイッチの接続部位である第1のノードの寄生容量に蓄積された電荷を放電するための第1の定電圧源と、
前記ダイオードブリッジと前記第2のスイッチの接続部位である第2のノードの寄生容量を充電するための第2の定電圧源と、
前記第1の定電圧源と前記第1のノードとを接続する第3のスイッチと、
前記第2の定電圧源と前記第2のノードとを接続する第4のスイッチと、
前記被測定素子から信号が出力されるときは、前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチをオンにし、前記第3のスイッチ及び前記第4のスイッチをオフにし、前記被測定素子が信号入力状態のときは、前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチをオフにし、前記第3のスイッチ及び前記第4のスイッチをオンにする制御回路と、
前記制御回路を動作させるためのON/OFF信号を出力するON/OFF信号源と、
を有することを特徴とする。
【0026】
このとき、前記第3のスイッチは、
前記第1のノードの電圧を前記第1の定電圧源の電圧でクランプするための第1のダイオードからなり、
前記第4のスイッチは、
前記第2のノードの電圧を前記第2の定電圧源の電圧でクランプするための第2のダイオードからなり、
前記制御回路は、
前記被測定素子が信号入力状態のときに、前記第2のノードの電圧を前記第2の定電圧源の出力電圧に引き込むための第3の電流源と、
前記被測定素子が入力状態のときに、前記第1のノードの電圧を前記第1の定電圧源の出力電圧に引き込むための第4の電流源と、
前記第3の電流源を前記第2のノードに接続する第1のトランジスタと、
前記第3の電流源を接地電位に接続する第2のトランジスタと、
前記第4の電流源を第1のノードに接続する第3のトランジスタと、
前記第4の電流源を接地電位に接続する第4のトランジスタと、
前記被測定素子から信号が出力されるときは、前記第1のトランジスタをオフにし、前記第2のトランジスタをオンにし、前記被測定素子が信号入力状態のときは、前記第1のトランジスタをオンにし、前記第2のトランジスタをオフにする第1のレベルシフト回路と、
前記被測定素子から信号が出力されるときは、前記第3のトランジスタをオフにし、前記第4のトランジスタをオンにし、前記被測定素子が信号入力状態のときは、前記第3のトランジスタをオンにし、前記第4のトランジスタをオフにする第2のレベルシフト回路と、
を有していてもよい。
【0027】
また、前記第3のスイッチは、
ソースどうし及びドレインどうしが接続された第1のpチャネルMOSトランジスタ及び第1のnチャネルMOSトランジスタからなり、
前記第4のスイッチは、
ソースどうし及びドレインどうしが接続された第2のpチャネルMOSトランジスタ及び第2のnチャネルMOSトランジスタからなり、
前記制御回路は、
ソースが正電圧電源に接続され、ドレインが前記第1のnチャネルMOSトランジスタのゲートに接続され、ゲートが前記第1のpチャネルMOSトランジスタのゲートと接続された第3のpチャネルMOSトランジスタ、
および前記第3のpチャネルMOSトランジスタとドレインどうしが接続され、ソースが負電圧電源に接続され、ゲートが前記第1のpチャネルMOSトランジスタのゲートと接続された第3のnチャネルMOSトランジスタ、
を備えた前記第3のスイッチを駆動するための第1のドライバ回路と、
ソースが正電圧電源に接続され、ドレインが前記第2のnチャネルMOSトランジスタのゲートに接続され、ゲートが前記第2のpチャネルMOSトランジスタのゲートと接続された第4のpチャネルMOSトランジスタ、
および前記第4のpチャネルMOSトランジスタとドレインどうしが接続され、ソースが負電圧電源に接続され、ゲートが前記第2のpチャネルMOSトランジスタのゲートと接続された第4のnチャネルMOSトランジスタ、
を備えた前記第4のスイッチを駆動するための第2のドライバ回路と、
を有していてもよく、
前記第3のスイッチは、
第1のダイオードブリッジからなり、
前記第4のスイッチは、
第2のダイオードブリッジからなり、
前記制御回路は、
第1のダイオードブリッジに流れる電流を決定する第5の電流源及び第6の電流源、
前記第5の電流源を前記第1のダイオードブリッジに接続する第5のトランジスタ、
前記第5の電流源を接地電位に接続する第6のトランジスタ、
前記第6の電流源を前記第1のダイオードブリッジに接続する第7のトランジスタ、
前記第6の電流源を接地電位に接続する第8のトランジスタ、
前記第3のスイッチをオンにするときに、前記第5のトランジスタをオンにし、前記第6のトランジスタをオフにし、前記第3のスイッチをオフにするときに、前記第5のトランジスタをオフにし、前記第6のトランジスタをオンにする第3のレベルシフト回路、
および前記第3のスイッチをオンにするときに、前記第7のトランジスタをオンにし、前記第8のトランジスタをオフにし、前記第3のスイッチをオフにするときに、前記第7のトランジスタをオフにし、前記第8のトランジスタをオンにする第4のレベルシフト回路、
を備えた前記第3のスイッチを駆動するための第3のドライバ回路と、
第2のダイオードブリッジに流れる電流を決定する第7の電流源及び第8の電流源、
前記第7の電流源を第2のダイオードブリッジに接続する第9のトランジスタ、
前記第7の電流源を接地電位に接続する第10のトランジスタ、
前記第8の電流源をダイオードブリッジに接続する第11のトランジスタ、
前記第8の電流源を接地電位に接続する第12のトランジスタ、
前記第4のスイッチをオンにするときに、前記第9のトランジスタをオンにし、前記第10のトランジスタをオフにし、前記第4のスイッチをオフにするときは、前記第9のトランジスタをオフにし、前記第10のトランジスタをオンにする第5のレベルシフト回路、
および前記第4のスイッチをオンにするときに、前記第11のトランジスタをオンにし、前記第12のトランジスタをオフにし、前記第4のスイッチをオフにするときは、前記第11のトランジスタをオフにし、前記第12のトランジスタをオンにする第6のレベルシフト回路、
を備えた前記第4のスイッチを駆動するための第4のドライバ回路と、
を有していてもよい。
【0028】
上記のように構成されたプログラマブルロード回路は、被測定素子が信号入力状態にあるときに、第1の定電圧源と第1のノードが第3のスイッチによって接続され、第1のノードの電圧は第1の定電圧源の電圧値まで放電される。また、第2の定電圧源と第2のノードが第4のスイッチによって接続され、第2のノードの電圧は第2の定電圧源の電圧値まで充電される。
【0029】
したがって、ドライバは、その出力電圧を切り替えるときに、第1のノード、及び第2のノードの寄生容量を充放電する必要がなくなる。
【0030】
【発明の実施の形態】
次に本発明について図面を参照して説明する。
【0031】
図1は本発明のプログラマブルロード回路の構成を示すブロック図である。
【0032】
図1において、ピンエレクトロニクスは、ドライバ3、コンパレータ4、及びプログラマブルロード回路1から構成され、それらにDUT2が接続されて試験が実施される。
【0033】
プログラマブルロード回路1は、4つのダイオードD1〜D4からなるダイオードブリッジ20と、DUT2の負荷となる第1の電流源21及び第2の電流源22と、負荷である第1の電流源21または第2の電流源22のいずれか一方を選択する際の判定に用いられるスレショルド電圧Vthをダイオードブリッジ20に印加するプログラマブル電圧源19と、第1の電流源21とダイオードブリッジ20を接続するための第1のスイッチ13と、第2の電流源22とダイオードブリッジ20を接続するための第2のスイッチ14と、プログラマブルロード回路1のOFF時にノードAの寄生容量に蓄積された電荷を放電するための第1の定電圧源17(負電圧源)と、プログラマブルロード回路1のOFF時にノードBの寄生容量を充電するための第2定電圧源18(正電圧源)と、ノードAと第1の定電圧源17を接続するための第3のスイッチ15と、ノードBと第2の定電圧源18を接続するための第4のスイッチ16と、第1のスイッチ13〜第4のスイッチ16のON/OFFをそれぞれ制御する制御回路12と、プログラマブルロード回路1のON/OFFを制御するための信号を出力するON/OFF信号源11とによって構成されている。
【0034】
なお、プログラマブルロード回路1のONとは、DUT2に負荷である第1の電流源21及び第2の電流源22が接続されている状態であり、プログラマブルロード回路1のOFFとは、第1の電流源21及び第2の電流源22がそれぞれ接地電位と接続され、DUT2に負荷が接続されていない状態を指す。
【0035】
このような構成において、まず、DUT2から信号が出力される場合、ドライバ3の出力はハイインピーダンス(HiZ)状態で保持され、プログラマブルロード回路1はONに設定される。プログラマブルロード回路1はON/OFF信号源1からHighレベル信号が出力されたときにONとなる。ON/OFF信号源1からHighレベル信号が出力されると、制御回路12は第1のスイッチ13及び第2のスイッチ14をそれぞれONにし、第3のスイッチ及び第4のスイッチ16をそれぞれOFFにする。
【0036】
この状態では、第1の電流源21及び第2の電流源22がダイオードブリッジ20を介してDUT2に接続され、従来と同様に第1の電流源21または第2の電流源22のいずれか一方が、DUT2の出力電圧に応じて負荷として適宜接続される。
【0037】
一方、DUT2から信号が出力されない場合、すなわちDUT2が信号入力状態の場合は、DUT2の出力はハイインピーダンス(HiZ)状態に設定される。また、負荷を接続する必要がないためプログラマブルロード回路1はOFFに設定される。
【0038】
このとき、ON/OFF信号源1からはLowレベル信号が出力され、制御回路12は第1のスイッチ13及び第2のスイッチ14をそれぞれOFFにし、第3のスイッチ及び第4のスイッチ16をそれぞれONにする。
【0039】
第3のスイッチ及び第4のスイッチ16をそれぞれONになると、第1の定電圧源17とノードAとが第3のスイッチ15を介して接続され、ノードAの寄生容量に蓄積された電荷が第1の定電圧源17の出力電圧Vmまで放電される。また、第2の定電圧源18とノードBとが第4のスイッチ16を介して接続され、ノードBの寄生容量は第2の定電圧源18の出力電圧Vpまで充電される。
【0040】
したがって、ドライバ3は、出力信号を切り替えるときにノードA及びノードBの寄生容量を充放電する必要がなくなる。よって、ドライバ3の出力波形の立上りが速くなり、プログラマブルロード回路1がドライバの出力に接続されていることによる影響が低減され、タイミング精度を向上させることができる。
【0041】
【実施例】
次に実施例によって本発明をさらに具体的に説明する。
【0042】
(第1実施例)
まず、本発明の第1実施例について説明する。
【0043】
第1実施例は上記発明の実施の形態の構成を図6に示した従来例の回路に適用した例である。
【0044】
図2は本発明のプログラマブルロード回路の第1実施例の構成を示す回路図であり、図3は図2に示したプログラマブルロード回路の動作の様子を示すタイミングチャートである。
【0045】
図2において、本実施例のプログラマブルロード回路30は、4つのダイオードD7〜D10からなるダイオードブリッジ40と、DUT2の負荷となる第1の電流源41及び第2の電流源42と、負荷である第1の電流源41または第2の電流源42のいずれか一方を選択する際の判定に用いられるスレショルド電圧Vthをダイオードブリッジ40に印加するプログラマブル電圧源39と、第1の電流源41とダイオードブリッジ40を接続するための第1のスイッチ33となるトランジスタQ5及びQ6と、第2の電流源42とダイオードブリッジ40を接続するための第2のスイッチ34となるトランジスタQ7及びQ8と、プログラマブルロード回路1のOFF時にノードAの放電を行うための第1の定電圧源37(負電圧源)と、プログラマブルロード回路1のOFF時にノードBの充電を行うための第2定電圧源38(正電圧源)と、ノードAと第1の定電圧37を接続するための第3のスイッチ35となるダイオードD5と、ノードBと第2の定電圧源38を接続するための第4のスイッチ36となるダイオードD6と、第1のスイッチ33〜第4のスイッチ36のON/OFFをそれぞれ制御する制御回路32と、プログラマブルロード回路30のON/OFFを制御するための信号を発生するON/OFF信号源31とによって構成されている。
【0046】
制御回路32は、プログラマブルロード回路30のOFF時にノードAの電圧を第1の定電圧源37の出力電圧Vmに引き込むための第4の電流源46と、プログラマブルロード回路30のOFF時にノードBの電圧を第2の定電圧源38の出力電圧Vpに引き込むための第3の電流源45と、第3の電流源45及び第4の電流源46の電流経路を切り替えるためのスイッチとなるトランジスタQ1〜Q4と、ON/OFF信号源31の出力信号にしたがってトランジスタQ1〜Q8を駆動する第1のレベルシフト回路43及び第2のレベルシフト回路44とによって構成されている。
【0047】
このような構成において、次に図2を参照しつつ図3を用いて本実施例のプログラマブルロード回路30の動作について説明する。
【0048】
なお、図3に示した各波形の電圧値は1つの実施例を示すものであり、これらの電圧値に限定されるものではない。また、第1の定電圧源37の出力電圧VmはVm=−2.3Vとし、第2の定電圧源38の出力電圧VP はVP =5.3Vとする。
【0049】
また、本実施例のプログラマブルロード回路30は図6に示した従来のプログラマブルロード回路に第3の電流源45、第4の電流源46、トランジスタQ1〜Q4、第1の定電圧源37、第2の定電圧源38、及びダイオードD5、D6を追加した構成である。その他の構成は従来と同様であるため、その動作の説明は省略する。
【0050】
まず、DUT2から信号が出力される場合、ドライバ3の出力はハイインピーダンス(HiZ)状態で保持され、プログラマブルロード回路30はON状態に設定される。プログラマブルロード回路30のON/OFFはON/OFF信号源31の出力信号によって制御され、ON/OFF信号源31からHighレベル信号が出力されている場合にONになる。
【0051】
ON/OFF信号源31からHighレベル信号が出力されると、第1のレベルシフト回路43はトランジスタQ1にのみベース電流を供給し、第2のレベルシフト回路44はトランジスタQ3にのみベース電流を供給する。このとき、トランジスタQ1、Q3はONになり、トランジスタQ2、Q4はOFFになる。トランジスタQ1およびQ3がONになると、第3の電流源45及び第4の電流源46はトランジスタQ1及びQ3を介してそれぞれ接地電位と接続され、プログラマブルロード回路30は従来と同様に第1の電流源41及び第2の電流源42を負荷として動作する。
【0052】
一方、DUT2から信号が出力されない場合、すなわちDUT2が信号入力状態にある場合、DUT2の出力はハイインピーダンス(HiZ)状態に設定される。また、負荷を接続する必要がないためプログラマブルロード回路30はOFFに設定される。
【0053】
ここで、ON/OFF信号源31からはLowレベル信号が出力され、第1のレベルシフト回路43はトランジスタQ2にのみベース電流を供給し、第2のレベルシフト回路44はトランジスタQ4にのみベース電流を供給する。このとき、トランジスタQ2、Q4はONになり、トランジスタQ1、Q3はOFFになる。
【0054】
トランジスタQ2およびQ4がONになると、第3の電流源45とノードBとがトランジスタQ2を介して接続され、ノードBの寄生容量は(出力電圧VP +ダイオードD6の順方向電圧VF =6V)まで充電される。また、第4の電流源6とノードAとがトランジスタQ4を介して接続され、ノードAの寄生容量は(出力電圧Vm−ダイオードD5の順方向電圧VF =−3V)に放電される。
【0055】
よって、図3に示すようにドライバ13の出力がLowレベルからHighレベルに切り替わるとき、ノードA、及びノードBの寄生容量を充放電する必要がなくなる。
【0056】
(第2実施例)
次に本発明の第2実施例について図4を参照して説明する。
【0057】
本実施例では第3のスイッチ及び第4のスイッチの他の構成例を示す。
【0058】
図4は本発明のプログラマブルロード回路の第2実施例の構成を示す図であり、図1に示した第3のスイッチの他の例を示す回路図である。
【0059】
図4に示すように、第3のスイッチは、ドレイン及びソースが互いに接続されたpチャネルMOSトランジスタQ11及びnチャネルMOSトランジスタQ12によって構成することができる。
【0060】
この場合、第3のスイッチは、pチャネルMOSトランジスタQ9とnチャネルMOSトランジスタQ10から構成されたドライバ回路によって駆動される。
【0061】
ドライバ回路を構成するpチャネルMOSトランジスタQ9のソースは正電圧電源V+ に接続され、nチャネルMOSトランジスタQ10のソースは負電圧電源V- に接続される。また、pチャネルMOSトランジスタQ9のドレインとnチャネルMOSトランジスタQ10のドレインが接続されて第3のスイッチを構成するnチャネルMOSトランジスタQ12のゲートに接続される。また、第3のスイッチを構成するpチャネルMOSトランジスタQ11のゲートは、pチャネルMOSトランジスタQ9のゲート及びnチャネルMOSトランジスタQ10のゲートとそれぞれ接続される。
【0062】
このような構成において、第3のスイッチをONにする際には、pチャネルMOSトランジスタQ9及びnチャネルMOSトランジスタQ10のゲートに負電圧V- を印加する。このとき、図4のX端子に入力された電圧が正電圧(但し、V+ 以下)の場合は、pチャネルMOSトランジスタQ11のゲートに負電圧V- が印加され、pチャネルMOSトランジスタQ11がONしてX端子に入力された電圧がY端子にそのまま出力される。また、X端子に入力された電圧が負電圧(但し、V- 以上)の場合は、pチャネルMOSトランジスタQ9がONしてnチャネルMOSトランジスタQ12のゲートに正電圧V+ が印加され、nチャネルMOSトランジスタQ12がONしてY端子にX端子に入力された電圧がそのまま出力される。
【0063】
逆に、第3のスイッチをOFFにする際には、pチャネルMOSトランジスタQ9及びnチャネルMOSトランジスタQ10のゲートに正電圧V+ を印加する。このとき、図4のY端子はハイインピーダンス状態となり、図4に示したX端子とY端子間がスイッチとして動作する。
【0064】
第4のスイッチ及びそのドライバ回路についても、図4に示した第3のスイッチと同様の回路で構成することができるため、その説明は省略する。
【0065】
なお、制御回路には、図4に示した第3のスイッチ及び第4のスイッチをそれぞれ駆動するためのドライバ回路、及び第1のスイッチと第2のスイッチがONしている間は第3のスイッチ及び第4のスイッチをOFFにさせ、第1のスイッチと第2のスイッチがOFFしている間は第3のスイッチ及び第4のスイッチをONにさせる論理回路から構成される。
【0066】
(第3実施例)
次に本発明の第3実施例について図5を参照して説明する。
【0067】
本実施例でも第2の実施例と同様に第3のスイッチ及び第4のスイッチの他の構成例を示す。
【0068】
図5は本発明のプログラマブルロード回路の第3実施例の構成を示す図であり、図1に示した第3のスイッチの他の例を示す回路図である。
【0069】
図5に示すように、第3のスイッチは、4つのダイオードD11〜D14からなるダイオードブリッジ50によって構成することができる。
【0070】
この場合、第3のスイッチは、ダイオードブリッジ50に流れる電流を決定する第5の電流源53及び第6の電流源54と、第5の電流源53をダイオードブリッジ50に接続するためのトランジスタQ14と、第5の電流源53を接地電位に接続するためのトランジスタQ13と、第6の電流源54をダイオードブリッジ50に接続するためのトランジスタQ16と、第6の電流源54を接地電位に接続するためのトランジスタQ15と、トランジスタQ13、Q14の制御を行う第3のレベルシフト回路51と、トランジスタQ15、Q16の制御を行う第4のレベルシフト回路52とによって構成される。
【0071】
このような構成において、第3のスイッチをONにする際には、第3のレベルシフト回路51によってトランジスタQ14をONにし、トランジスタQ13をOFFにする。また、第4のレベルシフト回路52によってトランジスタQ16をONにし、トランジスタQ15をOFFにする。
【0072】
このとき、第5の電流源53に流れる電流I5 、及び第6の電流源54に流れる電流I6 を等しくしておけば、図5のX端子に入力された電圧がY端子にそのまま出力される。
【0073】
逆に、第3のスイッチをOFFにする際には、第3のレベルシフト回路51によってトランジスタQ14をOFFにし、トランジスタQ13をONにする。また、第4のレベルシフト回路52によってトランジスタQ16をOFFにし、トランジスタQ15をONにする。このとき、図5のY端子はハイインピーダンス状態となり、図5に示したX端子とY端子間がスイッチとして動作する。
【0074】
第4のスイッチ及びそのドライバ回路についても、図5に示した第3のスイッチと同様の回路で構成することができるため、その説明は省略する。
【0075】
なお、制御回路には、図5に示した第3のスイッチ及び第4のスイッチをそれぞれ駆動するためのドライバ回路、及び第1のスイッチと第2のスイッチがONしている間は第3のスイッチ及び第4のスイッチをOFFにさせ、第1のスイッチと第2のスイッチがOFFしている間は第3のスイッチ及び第4のスイッチをONにさせる論理回路から構成される。
【0076】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように構成されているので、以下に記載する効果を奏する。
【0077】
被測定素子がローレベル電圧を出力しているときの負荷となる第1の電流源と、被測定素子がハイレベル電圧を出力しているときの負荷となる第2の電流源と、第1の電流源または第2の電流源のいずれか一方を負荷として選択するためのスレショルド電圧が印加され、被測定素子の入出力ピンに接続されるダイオードブリッジと、第1の電流源とダイオードブリッジを接続する第1のスイッチと、第2の電流源とダイオードブリッジを接続する第2のスイッチと、ダイオードブリッジと第1のスイッチの接続部位である第1のノードの寄生容量に蓄積された電荷を放電するための第1の定電圧源と、ダイオードブリッジと第2のスイッチの接続部位である第2のノードの寄生容量を充電するための第2の定電圧源と、第1の定電圧源と第1のノードとを接続する第3のスイッチと、第2の定電圧源と第2のノードとを接続する第4のスイッチと、被測定素子から信号が出力されるときは、第1のスイッチ及び前記第2のスイッチをオンにし、第3のスイッチ及び第4のスイッチをオフにし、被測定素子が信号入力状態のときは、第1のスイッチ及び第2のスイッチをオフにし、第3のスイッチ及び第4のスイッチをオンにする制御回路と、制御回路を動作させるためのON/OFF信号を出力するON/OFF信号源とを有することで、ドライバの出力電圧が切り替わる際に、第1のノード、及び第2のノードの寄生容量を充放電する必要がなくなり、ドライバの出力波形の立上りが速くなり、プログラマブルロード回路がドライバの出力に接続されていることによる影響が低減されて、タイミング精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のプログラマブルロード回路の構成を示すブロック図である。
【図2】本発明のプログラマブルロード回路の第1実施例の構成を示す回路図である。
【図3】図2に示したプログラマブルロード回路の動作の様子を示すタイミングチャートである。
【図4】本発明のプログラマブルロード回路の第2実施例の構成を示す図であり、図1に示した第3のスイッチの他の例を示す回路図である。
【図5】本発明のプログラマブルロード回路の第3実施例の構成を示す図であり、図1に示した第3のスイッチの他の例を示す回路図である。
【図6】従来のプログラマブルロード回路の構成を示す回路図である。
【図7】図6に示したプログラマブルロード回路の動作の様子を表すタイミングチャートである。
【符号の説明】
1、30 プログラマブルロード回路
2 DUT
3 ドライバ
4 コンパレータ
11、31 ON/OFF信号源
12、32 制御回路
13、33 第1のスイッチ
14、34 第2のスイッチ
15、35 第3のスイッチ
16、36 第4のスイッチ
17、37 第1の定電圧源
18、38 第2の定電圧源
19、39 プログラマブル電圧源
20、40、50 ダイオードブリッジ
21、41 第1の電流源
22、42 第2の電流源
43 第1のレベルシフト回路
44 第2のレベルシフト回路
45 第3の電流源
46 第4の電流源
51 第3のレベルシフト回路
52 第4のレベルシフト回路
53 第5の電流源
54 第6の電流源
D1〜D14 ダイオード
Q1〜Q16 トランジスタ
Claims (4)
- 半導体試験装置に設けられ、被測定素子の出力時の負荷となるプログラマブルロード回路であって、
前記被測定素子がローレベル電圧を出力しているときの負荷となる第1の電流源と、
前記被測定素子がハイレベル電圧を出力しているときの負荷となる第2の電流源と、
前記第1の電流源または前記第2の電流源のいずれか一方を負荷として選択するためのスレショルド電圧が印加され、前記被測定素子の入出力ピンに接続されるダイオードブリッジと、
前記第1の電流源と前記ダイオードブリッジを接続する第1のスイッチと、
前記第2の電流源と前記ダイオードブリッジを接続する第2のスイッチと、
前記ダイオードブリッジと前記第1のスイッチの接続部位である第1のノードの寄生容量に蓄積された電荷を放電するための第1の定電圧源と、
前記ダイオードブリッジと前記第2のスイッチの接続部位である第2のノードの寄生容量を充電するための第2の定電圧源と、
前記第1の定電圧源と前記第1のノードとを接続する第3のスイッチと、
前記第2の定電圧源と前記第2のノードとを接続する第4のスイッチと、
前記被測定素子から信号が出力されるときは、前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチをオンにし、前記第3のスイッチ及び前記第4のスイッチをオフにし、前記被測定素子が信号入力状態のときは、前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチをオフにし、前記第3のスイッチ及び前記第4のスイッチをオンにする制御回路と、
前記制御回路を動作させるためのON/OFF信号を出力するON/OFF信号源と、
を有することを特徴とするプログラマブルロード回路。 - 請求項1に記載のプログラマブルロード回路において、
前記第3のスイッチは、
前記第1のノードの電圧を前記第1の定電圧源の電圧でクランプするための第1のダイオードからなり、
前記第4のスイッチは、
前記第2のノードの電圧を前記第2の定電圧源の電圧でクランプするための第2のダイオードからなり、
前記制御回路は、
前記被測定素子が信号入力状態のときに、前記第2のノードの電圧を前記第2の定電圧源の出力電圧に引き込むための第3の電流源と、
前記被測定素子が入力状態のときに、前記第1のノードの電圧を前記第1の定電圧源の出力電圧に引き込むための第4の電流源と、
前記第3の電流源を前記第2のノードに接続する第1のトランジスタと、
前記第3の電流源を接地電位に接続する第2のトランジスタと、
前記第4の電流源を第1のノードに接続する第3のトランジスタと、
前記第4の電流源を接地電位に接続する第4のトランジスタと、
前記被測定素子から信号が出力されるときは、前記第1のトランジスタをオフにし、前記第2のトランジスタをオンにし、前記被測定素子が信号入力状態のときは、前記第1のトランジスタをオンにし、前記第2のトランジスタをオフにする第1のレベルシフト回路と、
前記被測定素子から信号が出力されるときは、前記第3のトランジスタをオフにし、前記第4のトランジスタをオンにし、前記被測定素子が信号入力状態のときは、前記第3のトランジスタをオンにし、前記第4のトランジスタをオフにする第2のレベルシフト回路と、
を有することを特徴とするプログラマブルロード回路。 - 請求項1に記載のプログラマブルロード回路において、
前記第3のスイッチは、
ソースどうし及びドレインどうしが接続された第1のpチャネルMOSトランジスタ及び第1のnチャネルMOSトランジスタからなり、
前記第4のスイッチは、
ソースどうし及びドレインどうしが接続された第2のpチャネルMOSトランジスタ及び第2のnチャネルMOSトランジスタからなり、
前記制御回路は、
ソースが正電圧電源に接続され、ドレインが前記第1のnチャネルMOSトランジスタのゲートに接続され、ゲートが前記第1のpチャネルMOSトランジスタのゲートと接続された第3のpチャネルMOSトランジスタ、
および前記第3のpチャネルMOSトランジスタとドレインどうしが接続され、ソースが負電圧電源に接続され、ゲートが前記第1のpチャネルMOSトランジスタのゲートと接続された第3のnチャネルMOSトランジスタ、
を備えた前記第3のスイッチを駆動するための第1のドライバ回路と、
ソースが正電圧電源に接続され、ドレインが前記第2のnチャネルMOSトランジスタのゲートに接続され、ゲートが前記第2のpチャネルMOSトランジスタのゲートと接続された第4のpチャネルMOSトランジスタ、
および前記第4のpチャネルMOSトランジスタとドレインどうしが接続され、ソースが負電圧電源に接続され、ゲートが前記第2のpチャネルMOSトランジスタのゲートと接続された第4のnチャネルMOSトランジスタ、
を備えた前記第4のスイッチを駆動するための第2のドライバ回路と、
を有することを特徴とするプログラマブルロード回路 - 請求項1に記載のプログラマブルロード回路において、
前記第3のスイッチは、
第1のダイオードブリッジからなり、
前記第4のスイッチは、
第2のダイオードブリッジからなり、
前記制御回路は、
第1のダイオードブリッジに流れる電流を決定する第5の電流源及び第6の電流源、
前記第5の電流源を前記第1のダイオードブリッジに接続する第5のトランジスタ、
前記第5の電流源を接地電位に接続する第6のトランジスタ、
前記第6の電流源を前記第1のダイオードブリッジに接続する第7のトランジスタ、
前記第6の電流源を接地電位に接続する第8のトランジスタ、
前記第3のスイッチをオンにするときに、前記第5のトランジスタをオンにし、前記第6のトランジスタをオフにし、前記第3のスイッチをオフにするときに、前記第5のトランジスタをオフにし、前記第6のトランジスタをオンにする第3のレベルシフト回路、
および前記第3のスイッチをオンにするときに、前記第7のトランジスタをオンにし、前記第8のトランジスタをオフにし、前記第3のスイッチをオフにするときに、前記第7のトランジスタをオフにし、前記第8のトランジスタをオンにする第4のレベルシフト回路、
を備えた前記第3のスイッチを駆動するための第3のドライバ回路と、
第2のダイオードブリッジに流れる電流を決定する第7の電流源及び第8の電流源、
前記第7の電流源を第2のダイオードブリッジに接続する第9のトランジスタ、
前記第7の電流源を接地電位に接続する第10のトランジスタ、
前記第8の電流源をダイオードブリッジに接続する第11のトランジスタ、
前記第8の電流源を接地電位に接続する第12のトランジスタ、
前記第4のスイッチをオンにするときに、前記第9のトランジスタをオンにし、前記第10のトランジスタをオフにし、前記第4のスイッチをオフにするときは、前記第9のトランジスタをオフにし、前記第10のトランジスタをオンにする第5のレベルシフト回路、
および前記第4のスイッチをオンにするときに、前記第11のトランジスタをオンにし、前記第12のトランジスタをオフにし、前記第4のスイッチをオフにするときは、前記第11のトランジスタをオフにし、前記第12のトランジスタをオンにする第6のレベルシフト回路、
を備えた前記第4のスイッチを駆動するための第4のドライバ回路と、
を有することを特徴とするプログラマブルロード回路。
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