JP4445836B2 - サンプリング回路及び試験装置 - Google Patents

Description

本発明は、与えられる入力信号をサンプリングするサンプリング回路に関する。特に本発明は、ステップリカバリダイオードを用いてサンプリングパルスを発生するサンプリング回路に関する。

従来、入力信号をサンプリングする回路として、ＳＲＤ（ステップリカバリダイオード）を用いた回路が知られている（例えば、特許文献１参照）。この回路は、ＳＲＤによりサンプリングパルスを生成し、ダイオードブリッジ等により入力信号をサンプリングする回路である。

図５は、従来のサンプリング回路２００の構成の一例を示す図である。サンプリング回路２００は、パルサー２１０、コンデンサ２２０、伝送経路２３０、ＳＲＤ２４０、及びダイオードブリッジ２５０を備える。

パルサー２１０は、入力信号をサンプリングするべきタイミングに応じてパルス信号を生成する。ＳＲＤ２４０は、パルス信号を受け取り、当該パルス信号に基づいてサンプリングパルスを生成する。そして、ダイオードブリッジ２５０は、入力信号を、当該サンプリングパルスのタイミングでサンプリングする。

パルサー２１０が生成したパルス信号は、遅延量がｔｐｄである伝送経路２３０を介してＳＲＤ２４０に印加され、またＳＲＤ２４０に到達したパルス信号は、ＳＲＤ２４０で反射し、伝送経路２３０を介してコンデンサ２２０に到達する。コンデンサ２２０に到達したパルス信号は、コンデンサ２２０で反転反射し、伝送経路２３０を介してＳＲＤ２４０に印加される。つまり、ＳＲＤ２４０には、パルス信号と、当該パルス信号から２ｔｐｄだけ遅延した当該パルス信号の反転信号とが印加される。これらの合成波により、ＳＲＤ２４０は、伝送経路２３０により遅延時間２ｔｐｄに応じたパルス幅を有するサンプリングパルスを生成する。

特開２００４−１７９９１２号公報

しかし、ＳＲＤがサンプリングパルスを出力するタイミングは、一般にＳＲＤの温度に依存する。つまり、ＳＲＤ２４０がパルス信号を受け取ってから、サンプリングパルスを出力するまでの期間は、ＳＲＤ２４０の温度に依存する。パルス信号を受け取ってから、サンプリングパルスを出力するまでの期間は、ＳＲＤ２４０のいわゆる蓄積時間ｔｓ（逆方向電流が流れている時間）によって定まるが、当該蓄積時間は、ＳＲＤ２４０の温度に依存するためである。

ここで、ＳＲＤ２４０の温度は、動作頻度や周囲環境等によって変動する。このため、従来のサンプリング回路では、ＳＲＤがサンプリングパルスを出力するタイミングに誤差が生じ、入力信号を精度よくサンプリングすることが困難であった。

このため本発明は、上述した課題を解決することのできるサンプリング回路を提供することを目的とする。この目的は、請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。

上記課題を解決するために、本発明の形態においては、与えられる入力信号をサンプリングするサンプリング回路であって、入力信号をサンプリングするべきタイミングに応じてパルス信号を生成するパルサーと、パルス信号に応じてサンプリングパルスを出力するステップリカバリダイオードと、サンプリングパルスに応じて入力信号の値を検出する検出器と、ステップリカバリダイオードの近傍の温度を検出する温度検出回路と、温度検出回路が検出した温度に基づいて、ステップリカバリダイオードがサンプリングパルスを出力するタイミングを制御する温度補償部とを備えるサンプリング回路を提供する。

温度補償部は、温度検出回路が検出した温度に基づいて、ステップリカバリダイオードに印加するバイアス電圧を制御してよい。温度補償部は、温度検出回路が検出した温度が高くなった場合に、ステップリカバリダイオードに印加するバイアス電圧を減少させ、温度検出回路が検出した温度が低くなった場合に、ステップリカバリダイオードに印加するバイアス電圧を増大させてよい。

温度補償部は、ステップリカバリダイオードの温度と、ステップリカバリダイオードが出力するサンプリングパルスの位相との関係を示す温度テーブルと、ステップリカバリダイオードに印加されるバイアス電圧と、ステップリカバリダイオードが出力するサンプリングパルスの位相との関係を示すバイアステーブルとを予め格納してよい。

ステップリカバリダイオードのカソード端子は接地され、サンプリング回路は、一端がパルサーに接続され、多端がステップリカバリダイオードのアノード端子に接続され、一定の遅延時間を有する伝送経路と、伝送経路の一端と、接地電位との間に設けられたコンデンサとを更に備えてよい。

サンプリング回路は、サンプリングパルスを検出器に伝送するトランスを更に備え、検出器は、トランスの正転出力及び反転出力をサンプリングパルスとして入力信号の値を検出するダイオードブリッジを有してよい。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本発明の実施形態に係るサンプリング回路１００の構成の一例を示す図である。サンプリング回路１００は、与えられる入力信号をサンプリングする回路であって、パルサー１０、コンデンサ１２、温度補償部１６、コンデンサ２２、伝送経路２４、及びサンプリングヘッド３０を備える。

パルサー１０は、入力信号をサンプリングするべきタイミングに応じてパルス信号を生成する。コンデンサ１２は、パルサー１０が出力する信号の高周波成分を通過させる。つまり、コンデンサ１２は、パルサー１０が出力する直流成分を除去し、パルス成分を通過させる。

伝送経路２４は、一端がコンデンサ１２に接続され、他端がサンプリングヘッド３０と接続される。つまり、伝送経路２４は、パルサー１０が生成したパルス信号をコンデンサ１２を介して受け取り、サンプリングヘッド３０に供給する。また伝送経路２４は、伝送遅延時間ｔｐｄを有する。つまり、伝送経路２４は、パルス信号を遅延時間ｔｐｄで遅延してサンプリングヘッド３０に供給する。

コンデンサ２２は、コンデンサ１２に接続された伝送経路２４の一端と、接地電位との間に設けられる。伝送経路２４からサンプリングヘッド３０に供給されたパルス信号は、ステップリカバリダイオード（ＳＲＤ）２６のアノード端子で反射され、伝送経路２４を介してコンデンサ２２に入力される。このとき、パルス信号はコンデンサ２２において反転反射し、伝送経路２４を介してサンプリングヘッド３０に供給される。つまり、サンプリングヘッド３０には、パルス信号と、当該パルス信号を２ｔｐｄ遅延させて反転した信号との合成波が供給される。

サンプリングヘッド３０は、ＳＲＤ２６、トランス２８、検出器３４、及び温度検出回路３２を有する。ＳＲＤ２６は、前述した合成波に基づいてサンプリングパルスを生成して出力する。

検出器３４は、例えばダイオードブリッジ回路等を有し、与えられるサンプリングパルスに応じて、与えられる入力信号の値を検出する。トランス２８は、ＳＲＤ２６が出力するサンプリングパルスを、検出器３４に伝送する。本例において検出器３４は、トランス２８の正転出力及び反転出力をサンプリングパルスとして入力信号の値を検出するダイオードブリッジ回路を有する。

温度検出回路３２は、ＳＲＤ２６の近傍に設けられ、ＳＲＤ２６近傍の温度を検出する。温度検出回路３２は、例えば温度に依存する特性を有する素子を有してよい。温度検出回路３２は、例えばダイオード、ＳＲＤ、サーミスタ等を有する。温度検出回路３２がダイオード、ＳＲＤを有する場合、当該ダイオード又はＳＲＤは、ＳＲＤ２６の近傍に設けられ、ダイオード等の順方向電圧を検出することにより、温度を検出する。また、温度検出回路３２がサーミスタを有する場合、当該サーミスタはＳＲＤ２６の近傍に設けられ、サーミスタの抵抗を検出することにより、温度を検出する。

温度補償部１６は、温度検出回路３２が検出した温度に基づいて、ＳＲＤ２６がサンプリングパルスを出力するタイミングを制御する。本例において、温度補償部１６は、ＳＲＤ２６に印加するバイアス電圧を制御することにより、サンプリングパルスのタイミングを制御するが、他の方法によってサンプリングパルスのタイミングを制御してもよい。例えば、ＳＲＤ２６に与えるパルス信号の位相を制御することにより、サンプリングパルスのタイミングを制御してもよい。

温度補償部１６は、電源１８及び制御部２０を有する。電源１８は、ＳＲＤ２６にバイアス電圧を印加する。本例においてＳＲＤ２６のカソード端子は接地されており、電源１８は、ＳＲＤ２６のアノード端子に、伝送経路２４を介してバイアス電圧を印加する。

制御部２０は、温度検出回路３２が検出した温度に基づいて、電源１８が生成するバイアス電圧を制御する。ＳＲＤ２６がサンプリングパルスを出力するタイミングは、印加されるバイアス電圧により変動するため、制御部２０は、温度変動によるサンプリングパルスの出力タイミングのずれを補償するべく、温度変動に基づいて電源１８が生成するバイアス電圧を制御する。例えば制御部２０は、温度検出回路３２が検出した温度が高くなった場合に、電源１８が生成するバイアス電圧を減少させ、温度検出回路３２が検出した温度が低くなった場合に、電源１８が生成するバイアス電圧を増大させる。

このような構成により、温度変動によるサンプリングパルスの出力タイミングのずれを補償することができる。このため、入力信号を精度よくサンプリングすることができる。

図２は、ＳＲＤ２６に入力されるパルス信号と、ＳＲＤ２６が出力するサンプリングパルスの波形の一例を示す図である。図２（ａ）は、温度変動が無い場合の波形を示し、図２（ｂ）は、温度変動が有る場合の波形を示し、図２（ｃ）は、温度変動が有るときに、バイアス電圧を制御した場合の波形を示す。

図２（ｂ）に示すように、ＳＲＤ２６に温度変動が生じた場合、温度変動が無い場合に対して、サンプリングパルスの位相がずれる。制御部２０は、温度検出回路３２が検出した温度に基づいて、当該位相のずれを算出する。そして、算出した位相のずれを補償するように、電源１８が生成するバイアス電圧を制御する。このような制御により、図２（ｃ）に示すように、温度変動によるサンプリングパルスの位相のずれを補償することができる。

図３は、制御部２０の動作を説明する図である。図３（ａ）は、ＳＲＤ２６の温度と、ＳＲＤ２６が出力するサンプリングパルスの位相との関係を示し、図３（ｂ）は、ＳＲＤ２６に印加されるバイアス電圧と、ＳＲＤ２６が出力するサンプリングパルスの位相との関係を示す図である。制御部２０は、ＳＲＤ２６の温度と、ＳＲＤ２６が出力するサンプリングパルスの位相との関係を示す温度テーブルと、ＳＲＤ２６に印加されるバイアス電圧と、ＳＲＤ２６が出力するサンプリングパルスの位相との関係を示すバイアステーブルとを予め格納することが好ましい。

制御部２０は、温度テーブルにおいて、温度検出回路３２が検出した温度に対応するサンプリングパルスの位相を検出する。そして、当該温度におけるサンプリングパルスの位相のシフト量を算出する。そして、バイアステーブルにおいて、算出したシフト量を補償するためのバイアス電圧を検出し、電源１８が生成するバイアス電圧を制御する。

また、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、これらの関係が線形である場合、ＳＲＤ２６の温度と、当該温度における位相のシフト量を補償するために最適なバイアス電圧は、一意に定まる。制御部２０は、ＳＲＤ２６の温度と、当該温度におけるサンプリングパルスの位相のシフト量を補償するために最適なバイアス電圧との関係を予め格納してもよい。

また制御部２０は、温度テーブルと、バイアステーブルとを生成して格納してもよい。この場合、制御部２０は、サンプリングパルスの位相を測定する手段を有する。そして、それぞれの温度に対してサンプリングパルスの位相を測定することにより、温度テーブルを生成し、それぞれのバイアス電圧に対してサンプリングパルスの位相を測定することにより、バイアステーブルを生成してよい。これにより、例えばＳＲＤ２６の特性にバラツキがある場合であっても、サンプリングパルスの位相を精度よく補償することができる。

また温度検出回路３２は、ダイオード、ＳＲＤ等において測定した順方向電圧等の特性値を制御部２０に通知してよい。この場合制御部２０は、当該特性値に基づいて、ＳＲＤ２６の温度を算出する。このとき、制御部２０は、当該特性値と温度との関係が予め与えられることが好ましい。

図４は、温度補償部１６の構成の他の例を示す図である。温度補償部１６は、アナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）３６、演算回路３８、メモリ４０、及びデジタルアナログコンバータ（ＤＡＣ）４２を有する。本例において温度補償部１６は、温度検出回路３２が測定した順方向電圧等の特性値を受け取る。

ＡＤＣ３６は、受け取った特性値をデジタルデータに変換する。演算回路３８は、当該デジタルデータに基づいて、ＳＲＤ２６に印加するべきバイアス電圧を算出する。メモリ４０は、当該特性値と、当該バイアス電圧との関係を示す情報を予め格納する。

例えばメモリ４０は、当該特性値とＳＲＤ２６の温度との関係、ＳＲＤ２６の温度とサンプリングパルスの位相のシフト量との関係、及びサンプリングパルスの位相のシフト量とバイアス電圧との関係を予め格納する。そして、演算回路３８は、これらの関係に基づいて、受け取った特性値に対応するバイアス電圧を検出する。

またメモリ４０は、受け取る特性値が非線形である場合、当該特性値の逆特性を算出するための補正関数を予め格納してよい。演算回路３８は、当該特性値を当該補正関数により補正することにより、ＳＲＤ２６に印加するべきバイアス電圧と、当該特性値との関係を一意に定める。

また、ＤＡＣ４２は、演算回路３８が算出したバイアス電圧値に応じた電圧を生成し、ＳＲＤ２６に印加する。このような構成により、検出した温度変動に応じたバイアス電圧をＳＲＤ２６に印加し、サンプリングパルスの位相のずれを補償することができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

例えば、半導体回路等の試験装置に、サンプリング回路１００を用いることができる。この場合、試験装置は、被試験回路を試験するための試験パターンを生成するパターン生成部と、試験パターンに応じた試験信号を生成する波形成形部と、被試験回路が出力する出力信号に基づいて被試験回路の良否を判定する判定部とを備える。そして、判定部は、出力信号をサンプリングするために、サンプリング回路１００を有し、出力信号をサンプリングしたデータと、パターン生成部から与えられる期待値データとを比較することにより、被試験回路の良否を判定する。このような試験装置によれば、出力信号を精度よくサンプリングすることができるため、被試験回路の良否を精度よく判定することができる。

以上から明らかなように、本発明に係るサンプリング回路によれば、温度変動によるサンプリングパルスの位相のずれを補償し、入力信号を精度よくサンプリングすることができる。

本発明の実施形態に係るサンプリング回路１００の構成の一例を示す図である。 ＳＲＤ２６に入力されるパルス信号と、ＳＲＤ２６が出力するサンプリングパルスの波形の一例を示す図である。図２（ａ）は、温度変動が無い場合の波形を示し、図２（ｂ）は、温度変動が有る場合の波形を示し、図２（ｃ）は、温度変動が有るときに、バイアス電圧を制御した場合の波形を示す。 制御部２０の動作を説明する図である。図３（ａ）は、ＳＲＤ２６の温度と、ＳＲＤ２６が出力するサンプリングパルスの位相との関係を示し、図３（ｂ）は、ＳＲＤ２６に印加されるバイアス電圧と、ＳＲＤ２６が出力するサンプリングパルスの位相との関係を示す。 温度補償部１６の構成の他の例を示す図である。 従来のサンプリング回路２００の構成の一例を示す図である。

符号の説明

１０・・・パルサー、１２・・・コンデンサ、１６・・・温度補償部、１８・・・電源、２０・・・制御部、２２・・・コンデンサ、２４・・・伝送経路、２６・・・ステップリカバリダイオード、２８・・・トランス、３０・・・サンプリングヘッド、３２・・・温度検出回路、３４・・・検出器、３６・・・アナログデジタルコンバータ、３８・・・演算回路、４０・・・メモリ、４２・・・デジタルアナログコンバータ、１００・・・サンプリング回路、２００・・・従来のサンプリング回路、２１０・・・パルサー、２２０・・・コンデンサ、２３０・・・伝送経路、２４０・・・ステップリカバリダイオード、２５０・・・ダイオードブリッジ

Claims (6)

1. 与えられる入力信号をサンプリングするサンプリング回路であって、
   前記入力信号をサンプリングするべきタイミングに応じて与えられるパルス信号に基づいて、サンプリングパルスを出力するステップリカバリダイオードと、
   前記サンプリングパルスに応じて前記入力信号の値を検出する検出器と、
   前記ステップリカバリダイオードの近傍の温度を検出する温度検出回路と、
   前記温度検出回路が検出した温度が高くなった場合に、前記ステップリカバリダイオードに印加するバイアス電圧を減少させ、前記温度検出回路が検出した温度が低くなった場合に、前記ステップリカバリダイオードに印加する前記バイアス電圧を増大させることにより、前記サンプリングパルスを出力するタイミングを制御する温度補償部と
   を備えるサンプリング回路。
2. 前記温度補償部は、
   前記ステップリカバリダイオードの温度と、前記ステップリカバリダイオードが出力する前記サンプリングパルスの位相との関係を示す温度テーブルと、
   前記ステップリカバリダイオードに印加される前記バイアス電圧と、前記ステップリカバリダイオードが出力する前記サンプリングパルスの位相との関係を示すバイアステーブルと
   を予め格納する請求項１に記載のサンプリング回路。
3. 前記入力信号をサンプリングするべきタイミングに応じて前記パルス信号を生成するパルサーを更に備える
   請求項１又は２項に記載のサンプリング回路。
4. 前記ステップリカバリダイオードのカソード端子は接地され、
   前記サンプリング回路は、
   一端が前記パルサーに接続され、他端が前記ステップリカバリダイオードのアノード端子に接続され、一定の遅延時間を有する伝送経路と、
   前記伝送経路の前記一端と、接地電位との間に設けられたコンデンサと
   を更に備える請求項３に記載のサンプリング回路。
5. 前記サンプリング回路は、前記サンプリングパルスを前記検出器に伝送するトランスを更に備え、
   前記検出器は、前記トランスの正転出力及び反転出力をサンプリングパルスとして前記入力信号の値を検出するダイオードブリッジを有する
   請求項１から４のいずれか１項に記載のサンプリング回路。
6. 被試験デバイスを試験する試験装置であって、
   前記被試験デバイスを試験するための試験パターンを生成するパターン生成部と、
   前記試験パターンに応じた試験信号を生成する波形成形部と、
   前記被試験デバイスが出力する出力信号に基づいて、前記被試験デバイスの良否を判定する判定部と
   を備え、
   前記判定部は、前記出力信号をサンプリングする請求項１から５のいずれか１項に記載のサンプリング回路を有する試験装置。

Images