JP4352401B2 - 電圧電流発生装置 - Google Patents

Description

本発明は、リファレンス電圧により出力範囲が決まるＤＡ変換器の出力を、被試験対象に与える電圧電流発生装置に関し、詳しくは、少ない部品点数で、被試験対象に高精度な電圧を出力する電圧電流発生装置に関するものである。

半導体試験システム（いわゆるＩＣテスタ）では、被試験対象（以下、ＤＵＴ（Device Under Test）と略す）を精度良く試験するために、ＤＵＴに高精度な電圧を与える必要がある。従って、高精度な電圧を出力する電圧電流発生装置がＩＣテスタ内に設けられる（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

図３は、従来のＩＣテスタにおける電圧電流発生装置の構成を示した図である。図３において、ＤＵＴ１は、試験されるＩＣであり、テストヘッド（図示せず）のパフォーマンスボード２上に設置される。また、ＤＵＴ１は、入出力用の複数のピンのうち、所定のピンＰｇが信号線Ｌｆを介して、ＩＣテスタ全体の基準電位となるグランドに接続され、大電流が流れる。

高精度電圧電流発生モジュール３は、ＩＣテスタ本体に設けられ、複数のカード４を有する。カード４は、高精度基準電圧生成部５、リファレンス電圧生成部６、ＤＡ変換器７、ロウ側アンプ部８、加算アンプ部９、ハイ側アンプ部１０を有し、ＤＵＴ１に所定の電圧、電流を出力する。なお、各カード４からＤＵＴ１の各ピンに電圧が出力されるが、図３中では、１個のみ図示している。

高精度基準電圧生成部５は、高精度な基準電圧を出力する。リファレンス電圧生成部６は、高精度基準電圧生成部５の基準電圧からリファレンス電圧を生成する。ＤＡ変換器７は、リファレンス電圧生成部６からのリファレンス電圧によって出力範囲（いわゆる、±Ｆｕｌｌ Ｓｃａｌｅ：フルスケール）が設定され、制御線から入力されるデジタル信号をアナログ信号に変換した電圧を出力する。なお、高精度基準電圧生成部５、リファレンス電圧生成部６、ＤＡ変換器７は、自身が設けられるモジュール３内のグランドを基準電位としている。

ロウ側アンプ部８は、ロウ側信号線Ｌｓを介してＤＵＴ１のピンＰｇと接続される。なお信号線Ｌｓは、ピンＰｇの電圧をモニタするための経路であり、ロウ側アンプ部８が高入力インピーダンスなので、電流はほとんど流れない。

加算アンプ部９は、ＤＡ変換器７の出力とロウ側アンプ部８の出力とを加算する。ハイ側アンプ部１０は、所望の電圧増幅を行なうと共に電流バッファであり、信号線Ｈｆ、信号線Ｈｓを介してＤＵＴ１の所定のピンＰｈに接続される。そして、ハイ側アンプ部１０は、信号線Ｈｆを介して所望の電圧をＤＵＴ１に出力し、ハイ側信号線Ｈｓを介してピンＰｈの電圧をセンシングする。また、ロウ側アンプ部８の出力を基準とし、加算アンプ部９からの出力を補正し、高精度な電圧をＤＵＴ１に与える。なお、信号線Ｈｆは大電流が流れ、信号線ＨｓはピンＰｈの電圧をモニタする経路であり、電流はほとんど流れない

このような装置の動作を説明する。
高精度基準電圧生成部５が、モジュール３内のグランドを基準電位とし、基準電圧を生成し、リファレンス電圧生成部６に出力する。そして、リファレンス電圧生成部６が、モジュール３内のグランドを基準電位とし、基準電圧からＤＡ変換器７や図示しないその他の回路用のリファレンス電圧を各種生成する。さらに、ＤＡ変換器７が、リファレンス電圧に基づく出力範囲で、制御線からのデジタル信号をアナログ信号に変換し加算アンプ部９に出力する。

一方、ＤＵＴ１は、信号線Ｌｆによってシステムのグランドに接続されているが、信号線ＬｆはＤＵＴ１の大電流が流れるため電圧降下が発生する。通常、グランドに接続される信号線Ｌｆは、カード４それぞれからＤＵＴ１に入力される電流全てのリターンとなるため大電流（数アンペア）が流れる。従って、システムのグランドの基準電位と、ＤＵＴ１の基準電位（ピンＰｇの電圧）が異なる。当然、モジュール内の基準電位とＤＵＴ１の基準電位も厳密には異なっている。

そこで、信号線Ｌｓを介してロウ側アンプ部８が、ＤＵＴ１の基準電位をセンシングする。そして、加算アンプ部９が、ＤＡ変換器７の出力とロウ側アンプ部８の出力とを加算し、信号線Ｌｆでの電圧降下で生ずる基準電位の誤差分を補正する。

さらに、加算アンプ部９の出力を、ハイ側アンプ部１０が補正を行なってＤＵＴ１に信号線Ｈｆを介して出力する。つまり、信号線Ｈｆには大電流（数ミリアンペア〜数アンペア）が流れ、ハイ側の経路となる信号線Ｈｆにも電圧降下が発生し誤差が生じるので、ＤＵＴ１のピンＰｈそばからの電位をハイ側アンプ部１０が信号線Ｈｓを介してセンシングし、出力を補正する。

特開平９−２３０９４６号公報 特開平７−３３３２４９号公報

このように、２つの補正（加算アンプ部９が信号線Ｌｆで生ずる誤差を補正し、ハイ側アンプ部１０が信号線Ｈｆで生ずる誤差の補正）を行なうことによって、高精度な電圧をＤＵＴ１に与えている。

しかしながら、高精度な電圧を出力する高精度基準電圧生成部５、基準電位の誤差を補正する加算アンプ部９のそれぞれを各カード４ごとに設ける必要があり、部品点数が増えるという問題があった。

そこで本発明の目的は、少ない部品点数で、被試験対象に高精度な電圧を出力する電圧電流発生装置を実現することにある。

請求項１記載の発明は、
リファレンス電圧により出力範囲が決まるＤＡ変換器を有するカードを複数枚設け、各カードのＤＡ変換器の出力を被試験対象に与える電圧電流発生装置において、
前記被試験対象の基準電位を基準とした基準電圧を生成する基準電圧分配部と、
前記カードごとに設けられ、前記基準電圧分配部の基準電位を基準とし、前記基準電圧分配部の基準電圧から前記リファレンス電圧を生成し、前記ＤＡ変換器に出力するリファレンス電圧生成部と
を設け、
前記基準電圧分配部は、
前記被試験対象の基準電位が入力されるロウ側アンプ部と、
このロウ側アンプ部が出力する電位を基準として、基準電圧を生成する基準電圧生成部と
を有することを特徴とするものである。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、
前記ＤＡ変換器から被試験対象への経路の間に設けられ、経路にて発生する電圧降下分を補正するハイ側アンプ部を設けたことを特徴とするものである。
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、
前記ＤＡ変換器の出力に基づいて動作する被試験対象の試験を行なう半導体試験システムに用いたことを特徴とするものである。

本発明によれば、以下のような効果がある。
請求項１〜３によれば、基準電圧分配部が、被試験対象の基準電位を基準として基準電圧を生成し、各カードに分配する。そして、各カードのリファレンス電圧生成部が、基準電圧分配部の基準電位を基準としてリファレンス電圧を生成する。これにより、各カードごとに基準電圧を生成する回路や、装置全体の基準電位と被試験対象の基準電位との誤差分を補正する加算アンプ部を設けなくとも、被試験対象の基準電位の変動に追従したリファレンス電圧を生成できる。従って、少ない部品点数で、被試験対象に高精度な電圧を出力することができる。さらに、部品点数が減少するので、各カードの小型化、部品配置の制約が緩和される。

請求項２によれ、ハイ側アンプ部が、被試験対象への経路における電圧降下分の誤差分をセンシングして補正するので、被試験対象に大電流が出力されても高精度な電圧を印加することができる。

請求項３によれば、被試験対象に対して高精度な電圧を印加することができるので、精度良く被試験対象を試験することができる。

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す構成図である。ここで、図３と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。また、ＤＡ変換器７に接続される制御線の図示も省略する。図１において、基準電圧分配部１１が、モジュール３とは別のモジュールとして、信号線Ｌｓの経路上に新たに設けられる。基準電圧分配部１１は、ロウ側アンプ部１２、高精度基準電圧生成部１３を有し、ＤＵＴ１の基準電位を基準とした基準電圧を生成する。

ロウ側アンプ部１２は、入力側が信号線Ｌｓを介してＤＵＴ１のピンＰｇと接続され、ＤＵＴ１の基準電位が入力される。また、出力側が各カード４のロウ側アンプ部８の入力側に接続される。なお、ロウ側アンプ部１２は、ロウ側アンプ部８と同様に、高入力インピーダンスであり、信号線Ｌｓには、電流がほとんど流れない。高精度基準電圧生成部１３は、ロウ側アンプ部１２が出力する電位（つまり、ＤＵＴ１の基準電位）を基準とした基準電圧を生成し、出力する。

カード４においては、高精度基準電圧生成部５、加算アンプ部９が取り外され、リファレンス電圧生成部６の代わりに、リファレンス電圧生成部１４が設けられる。このリファレンス電圧生成部１４は、各カード４ごとに設けられる。

リファレンス電圧生成部１４は、ロウ側アンプ部８を介して入力される基準電圧分配部１１の基準電位を基準とし、高精度基準電圧生成部１３が出力する基準電圧からリファレンス電圧を生成し、ＤＡ変換器７に出力する。

このような装置の動作を説明する。
信号線Ｌｓを介してロウ側アンプ部１２が、ＤＵＴ１の基準電位（つまり、ピンＰｇの電圧）をセンシングする。そして、高精度基準電圧生成部１３が、ロウ側アンプ部１２が出力する電位を基準とした基準電圧を生成し、各カード４のリファレンス電圧生成部１４に出力する。

そして、カード４のロウ側アンプ部８が、基準電圧分配部１１のロウ側アンプ部１２からの基準電位をリファレンス電圧生成部１４、ハイ側アンプ部１０に出力する。

リファレンス電圧生成部１４が、基準電圧分配部１１のロウ側アンプ部１２から出力される電位を基準とし、高精度基準電圧生成部１３の基準電圧からリファレンス電圧（±Ｖｒ）を生成し、ＤＡ変換器７に出力する。

そしてＤＡ変換器７が、リファレンス電圧生成部１４からのリファレンス電圧（±Ｖｒ）によって出力範囲が設定され、図示しない制御線から入力されるデジタル信号をアナログ信号に変換した電圧をハイ側アンプ部１０に直接出力する。

さらに、ハイ側アンプ部１０が、ＤＵＴ１のピンＰｈそばからの電位を信号線Ｈｓを介してセンシングし、ＤＡ変換器７からの出力を補正して信号線Ｈｆを介してＤＵＴ１のピンＰｈに電圧を印加する。

続いて、ＤＡ変換器７の出力を図２を用いて説明する。図２は、ＤＡ変換器７の出力範囲を設定するリファレンス電圧の変位を示した図である。図２に示すように、モジュール３のグランドの電位とＤＵＴ１の基準電位が同じ場合、リファレンス電圧生成部１４が生成するリファレンス電圧は（＋Ｖｒ＝＋Ｒｅｆ），（−Ｖｒ＝−Ｒｅｆ）となる。

そして、ＤＵＴ１の基準電位が＋側にΔｖ１変動すると、リファレンス電圧生成部１４が生成するリファレンス電圧は（＋Ｖｒ＝＋Ｒｅｆ’＝＋Ｒｅｆ＋ΔＶ１），（−Ｖｒ＝−Ｒｅｆ’＝−Ｒｅｆ＋ΔＶ１）となる。ただし、（ΔＶ１∝Δｖ１）である。

逆に、ＤＵＴ１の基準電位が−側にΔｖ２変動すると、リファレンス電圧生成部１４が生成するリファレンス電圧は（＋Ｖｒ＝＋Ｒｅｆ’’＝＋Ｒｅｆ−ΔＶ２），（−Ｖｒ＝−Ｒｅｆ’’＝−Ｒｅｆ−ΔＶ２）となる。ただし、（ΔＶ２∝Δｖ２）である。

すなわち、ＤＡ変換器７の出力範囲を設定するリファレンス電圧（±Ｖｒ）が、ＤＵＴ１の基準電位の動きに追従するので、ＤＡ変換器７の出力もＤＵＴ１の基準電位の動きに追従する。

このように、基準電圧分配部１１が、ＤＵＴ１の基準電位を基準として基準電圧を生成し、各カード４に分配する。そして、各カード４のリファレンス電圧生成部１４が、基準電圧分配部１１の基準電位を基準としてリファレンス電圧を生成する。これにより、図３に示すように、各カード４ごとに高精度基準電圧生成部５や加算アンプ部９を設けなくとも、ピンＰｇにおける電圧の変動に追従したリファレンス電圧を生成できる。従って、少ない部品点数で、ＤＵＴ１に高精度な電圧を出力することができる。さらに、部品点数が減少するので、各カード４の小型化、部品配置の制約が緩和される。

また、ハイ側アンプ部１０が、信号線Ｈｆの電圧降下によって生ずる誤差分を、信号線Ｈｓを介してセンシングして補正するので、ＤＵＴ１に大電流が出力されても高精度な電圧を印加することができる。従って、ＤＵＴ１の試験を精度良く行なうことができる。

なお、本発明はこれに限定されるものではなく、以下のようなものでもよい。
図１に示す装置において、ＤＡ変換器７の出力をハイ側アンプ部１０が補正して出力する構成を示したが、ハイ側アンプ部１０を設けなくともよい。

また、モジュール３に複数のカード４を設ける構成を示したが、カード４は１枚でもよい。

また、モジュール３を１個だけ設ける構成を示したが、モジュール３は何個設けてもよい。

また、カード４にＤＡ変換器７を１個だけ設ける構成を示したが、何個設けてもよく、各ＤＡ変換器７ごとにリファレンス電圧生成部１４を設けてもよい。

さらに、高精度電圧電流発生装置をＩＣテスタに用いる構成を示したが、装置単体または他のシステムで用いてもよい。すなわち、ＤＡ変換器７の出力範囲が外部からのリファレンス電圧によって設定され、ＤＡ変換器７の出力を被試験対象に与えるシステムに用いてもよい。

本発明の一実施例を示した構成図である。 図１に示す装置におけるリファレンス電圧の変位を示した図である。 従来の電源電流発生装置をＩＣテスタに用いた構成を示した図である。

符号の説明

１ ＤＵＴ１
４ カード
７ ＤＡ変換器
１０ ハイ側アンプ部
１１ 基準電圧分配部
１２ ロウ側アンプ部
１３ 高精度基準電圧生成部

Claims (3)

1. リファレンス電圧により出力範囲が決まるＤＡ変換器を有するカードを複数枚設け、各カードのＤＡ変換器の出力を被試験対象に与える電圧電流発生装置において、
   前記被試験対象の基準電位を基準とした基準電圧を生成する基準電圧分配部と、
   前記カードごとに設けられ、前記基準電圧分配部の基準電位を基準とし、前記基準電圧分配部の基準電圧から前記リファレンス電圧を生成し、前記ＤＡ変換器に出力するリファレンス電圧生成部と
   を設け、
   前記基準電圧分配部は、
   前記被試験対象の基準電位が入力されるロウ側アンプ部と、
   このロウ側アンプ部が出力する電位を基準として、基準電圧を生成する基準電圧生成部と
   を有することを特徴とする電圧電流発生装置。
2. 前記ＤＡ変換器から被試験対象への経路の間に設けられ、経路にて発生する電圧降下分を補正するハイ側アンプ部を設けたことを特徴とする請求項１記載の電圧電流発生装置。
3. 前記ＤＡ変換器の出力に基づいて動作する被試験対象の試験を行なう半導体試験システムに用いたことを特徴とする請求項１または２記載の電圧電流発生装置。

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