JP4352062B2 - 測定用バイアスティー - Google Patents

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Description

本発明は、電気信号の測定に関し、特に、この測定に用いられるバイアスティーに関するものである。
測定にバイアスティーを用いることは、周知である。図1を参照すると、従来技術のバイアスティー10は、直流(DC)機器12(例えば、ソース測定器)と高周波(HF)機器14とを試験中の装置(DUT)16に接続するのに用いられる。高周波機器14は、例えば、無線周波(RF)信号発生器と測定器との組み合わせである。注目すべきことであるが、バイアスティー10は、無線周波信号自体とは異なるパルスの場合にも用いることができ、典型的に重要な周波数成分は同様である。
バイアスティーの典型的な目的は、高周波信号と低周波信号(例えば直流(DC)信号)を試験中装置(DUT)16に同時に印加するのを許すことである。直流信号が高周波機器14から遮断されるのと高周波信号が直流機器12から遮断されるのとが同時に行われる。例えば、直流信号が高周波信号に応答しながらDUTにバイアスをかける働きを有するので、バイアスティーという。
図1の例は、ソース通路18と測定通路20との両方を含むので、所謂、低周波信号に関して測定性能を向上するために、DUTにケルヴィン接続がなされる。
不運にも、バイアスティー10は、それ自身の測定誤差、例えば、漏れキャパシタンスや浮遊キャパシタンスを導く。これは、特に、非常に精度が高いか、非常に反応性が高いか、その両方の測定(例えば、ピコアンペア及びフェムトアンペアの測定)を行う場合に解決すべき問題を生ずる。
本発明が解決しようとする課題は、高い精度又は反応性で測定する際に、漏れキャパシタンスや浮遊キャパシタンスを生ずることがなく、試験中の装置の高周波ポートを保護して直流機器の測定感度を相当に向上することができるバイアスティーを提供することにある。
ガード出力端子を有する測定装置を試験中の装置(DUT)に接続するバイアスティーは、直流(DC)ポートと高周波(HF)ポートと測定ポートとを含んでおり、この高周波ポートは、バイアスティーが動作している間、ガード出力端子で保護され、またこの高周波ポートは、インピーダンスネットワークを介してガード出力端子に接続されている
本発明によれば、高周波ポートがガード出力端子で保護されるので、直流機器の測定感度を相当に向上することができる。
図2の例を述べると、バアイスティー100は、ガード入力端子102を含んでいる。このガード入力端子102は、インダクタ116、118とキャパシタ120とによって形成されたインピーダンスネットワークによってバイアスティー100の高周波ポート104に接続されている。直流(DC)機器126は、バイアスティー100の直流ポート121に接続されている。インダクタ122、124は、直流機器126のソース出力をバイアスティー100の出力ポート128に接続する。インダクタ130、132は、直流機器126の測定入力を出力(測定)ポート128に接続する。
動作についてのべると、出力ポート128は、直流と高周波との両方を試験中の装置(DUT)134に印加する。キャパシタ136は、高周波がポート128に移行するのを許し、インダクタ122、124、130及び132は、高周波を直流機器126から遮断する。
キャパシタ120は、ガード入力端子102からの直流が直流機器126に入るのを遮断し、またインダクタ116、118は、高周波をガード入力端子102から遮断する。
直流機器126のガード出力端子140は、典型的には、(ガード電圧の性質である)直流機器126の強制電圧に等しい電圧で駆動され、その結果、この場合には、キャパシタ136の両端間には直流電位が生じることがなく、従ってキャパシタ136の両端間に漏れが生ずることはない。
このように、高周波ポート104を保護すると、直流機器126の測定感度を相当に向上することができる。例えば、ナノアンペアからピコアンペアまで測定感度を向上することができる。
立上り時間/立下り時間が早いパルスの高周波成分であるので、上記の回路は、無線周波(RF)信号だけでなく、パルス信号にも同様に適している。その上、多くの場合、バイアスティーのインダクタは、抵抗性のインピーダンスが機器126を介して高周波成分を制限するのに充分である場合には、抵抗に置き換えてもよい。
図3の例を述べると、他のバイアスティー200が示され、このバイアスティー200は、ガード入力端子202を含んでいる。このガード入力端子202は、インダクタ216、218とキャパシタ220とによって形成されたインピーダンスネットワークによってバイアスティー200の高周波ポート204に接続されている。直流機器226は、バイアスティー200の直流ポート221に接続されている。インダクタ222、224は、直流機器226のソース出力をバイアスティー200の出力ポート228に接続する。インダクタ230、232は、機器226の測定入力を出力(測定)ポート228に接続する。更に、バイアスティー200は、導電性囲い(例えば金属の箱)242内に配置され、この場合、囲い242は、ガード入力端子202に接続されている。高周波ポート204は、保護電位を高周波接地部から孤立させるために、直流非接地用キャパシタ244を含んでいる。
前の例と同様に、出力ポート228は、直流と高周波との両方を試験中装置(DUT2)34に印加している。キャパシタ236は、高周波がポート228に移行するのを許し、インダクタ222、224、230及び232は、高周波を直流機器226から遮断する。
キャパシタ220は、ガード入力端子202からの直流が直流機器226に入るのを遮断し、またインダクタ216、218は、高周波をガード入力端子202から遮断する。
直流機器226のガード出力端子240は、典型的には、(保護電圧の性質である)直流機器226の強制電圧に等しい電圧で駆動され、その結果、この場合には、キャパシタ236の両端間には直流電位が生じることがなく、従ってキャパシタ236の両端間に漏れが生ずることはない。更に、このガード出力端子240を囲い242に接続すると、囲い242と直流機器226の強制電圧との間の直流電位を最小にする。これは、浮遊キャパシタンスの囲いに対する影響が最小となるので、バイアスティー200内の漏れを更に最小にする。
このように、高周波ポート204を保護すると、直流機器226の測定感度を相当に向上することができる。例えば、ナノアンペアからピコアンペアまで測定感度を向上することができる。
立上り時間/立下り時間が早いパルスの高周波成分であるので、上記の回路は、無線周波(RF)信号だけでなく、パルス信号にも同様に適している。その上、多くの場合、バイアスティーのインダクタは、抵抗性のインピーダンスが機器226を介して高周波成分を制限するのに充分である場合には、抵抗に置き換えてもよい。
図4の例を述べると、バイアスティー200と同様のバイアスティー201が示され、このバイアステジー201は、囲い242を接地と保護電位との間を切り替えるガードスイッチ246と、バイアスティー201内か試験中装置(DUT)234自体かでケルヴィン接続を行うのを許す測定スイッチ248とを更に含んでいる。接地している囲い242を有すると、高周波測定が主たる目的である場合には有益であり、試験の中には、試験中装置(DUT)でケルヴィン接続を行うことが重要であるものがある。
この開示は、例示的であり、この開示に含まれている教示の公正な範囲から逸脱せずに細部を付加し、改変し或いは除去することによって種々の変更をなし得ることは明らかである。従って、本発明は、請求項が必然的に限定されるという範囲を除いて、本発明は、この開示の特定の詳細な事項に限定されるものではない。
従来技術のバイアスティーの系統図である。 本発明の1つの面によるバイアスティーの1つの例の系統図である。 本発明の他の面によるバイアスティーの他の例の系統図である。 本発明の更に他の面によるバイアスティーの更に他の例の系統図である。
100、200、201 バイアスティー
102、202 ガード入力端子
104、204 高周波ポート
116、216、118、218 インダクタ
120、220 キャパシタ
121、221 直流ポート
122、222、124、224 インダクタ
126、226 直流機器
128、228 出力(測定)ポート
130、230,132、232 インダクタ
134、234 試験中装置
136、236 キャパシタ
140 ガード出力端子

Claims (6)

  1. ガード出力端子を有する測定器を試験中の装置(DUT)に接続するバイアスティーであって、直流(DC)ポートと高周波(HF)ポートと測定ポートとから成り、前記高周波ポートは、前記ガード出力端子で保護されることができ、また前記高周波ポートは、インピーダンスネットワークを介して前記ガード出力端子に接続されているバイアスティー。
  2. 請求項1に記載のバイアスティーであって、前記インピーダンスネットワークは、RCネットワークを含むバイアスティー。
  3. 請求項1に記載のバイアスティーであって、前記インピーダンスネットワークは、LCネットワークを含むバイアスティー。
  4. 請求項1に記載のバイアスティーであって、前記バイアスティーは、導電性囲いを有し、前記高周波ポートは、直流接地ブロックを含み、前記囲いは、前記バイアスティーの動作中、前記ガード出力端子に接続されているバイアスティー。
  5. 請求項1に記載のバイアスティーであって、前記高周波ポートは、無線周波入力信号に適合しているバイアスティー。
  6. 請求項1に記載のバイアスティーであって、前記高周波ポートは、パルス化された入力信号に適合しているバイアスティー。
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