JP4720696B2 - 信号測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＬＳＩ（Large Scale Integraton）等のデバイスから出力されるアナログ信号を測定する信号測定装置に関する。

多数の機能を１つのチップ上に集積したシステムＬＳＩといわれる超多機能ＬＳＩでは、アナログ回路及びデジタル回路が混在して設けられることが多い。このため、このようなデバイスの試験ではデジタル信号の測定のみならずアナログ信号の測定も行われる。かかるデバイスの試験には、オシロスコープ、スペクトラムアナライザ、半導体測定器等の計測装置が用いられるが、これらの計測装置の内部にはデバイスから出力されるアナログ信号を測定する信号測定装置が設けられている。以下、信号測定装置の従来例について説明する。

〔第１従来例〕
図７は、第１従来例による信号測定装置の構成を示すブロック図である。図７に示す信号測定装置１００は、被測定デバイス（以下、ＤＵＴ（Device Under Test）という）のピンに端子１０１ａ，１０１ｂを接触させて、端子１０１ａ，１０１ｂから入力される信号（ＤＵＴから出力されるアナログ信号）を測定する装置である。尚、図７では、２つの端子１０１ａ，１０１ｂを備える構成を例に挙げているが、端子の数は３つ以上であっても良い。

図７に示す通り、第１従来例による信号測定装置１００は、端子１０１ａ，１０１ｂに加えて、スイッチ１０２ａ，１０２ｂ、抵抗１０３，１０４、スイッチ１０５、アンプ１０６、アナログ／デジタル変換器（以下、ＡＤＣという）１０７、デジタル部１０８，１０９、デジタル／アナログ変換器（以下、ＤＡＣという）１１０、バッファ回路１１１、及びスイッチ１１２ａ，１１２ｂを備える。

スイッチ１０２ａは、一端が端子１０１ａに接続されるとともに他端がアンプ１０６の一方の入力端に接続されており、端子１０１ａとアンプ１０６の一方の入力端との間を電気的に接続するか又は開放するかを切り替えるものである。同様に、スイッチ１０２ｂは、一端が端子１０１ｂに接続されるとともに他端がアンプ１０６の他方の入力端に接続されており、端子１０１ｂとアンプ１０６の他方の入力端との間を電気的に接続するか又は開放するかを切り替えるものである。

抵抗１０３，１０４は、アンプ１０６の２つの入力端の間に直列接続されており、端子１０１ａ，１０１ｂを終端するためのものである。スイッチ１０５は、抵抗１０３と抵抗１０４との接続点に接続されており、その接続端を接地するか否かを切り替えるものである。アンプ１０６は、端子１０１ａ，１０１ｂの何れか一方、又は端子１０１ａ，１０１ｂの両方から入力されるアナログ信号を所定の増幅率をもって増幅して出力する。

ＡＤＣ１０７は、アンプ１０６から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換し、デジタル部１０８はＡＤＣ１０７で変換されたデジタル信号に対して所定の処理を施す。このデジタル部１０８で処理を施されたデジタル信号が、不図示のホストコンピュータに出力される。尚、ＡＤＣ１０７がアナログ信号をデジタル信号に変換するときのノイズやスプリアス成分の影響を避けるため、アンプ１０６とＡＤＣ１０７との間に低周波遮断用のフィルタを設けることが多いが、ここでは説明を簡単にするために省略している。

デジタル部１０９は、端子１０１ａ，１０１ｂから入力されるアナログ信号のオフセットを除去するためのデジタル信号を生成して出力し、ＤＡＣ１１０はデジタル部１０９から出力されるデジタル信号をアナログ信号に変換して出力する。バッファ回路１１１は、インピーダンス変換を行うためにＤＡＣ１１０の出力端に接続されている。このバッファ回路１１１の出力端には、スイッチ１１２ａ，１１２ｂの一端が接続されている。スイッチ１１２ａ，１１２ｂは、バッファ回路１１１から出力されるオフセット除去用の信号をアンプ１０６の各々の入力端に供給するか否かを切り替えるためのものであり、スイッチ１１２ａの他端はアンプ１０６の一方の入力端に接続され、スイッチ１１２ｂの他端はアンプ１０６の他方の入力端に接続されている。

図８は、第１従来例による信号測定装置１００の信号測定時における動作の一例を説明するための図である。尚、ここでは、端子１０１ａのみをＤＵＴ１５０のピンに接触させて測定を行う場合の動作について説明する。測定を開始するに際し、ＤＵＴ１５０のピンに接触させる端子１０１ａに接続されたスイッチ１０２ａ、抵抗１０３と抵抗１０４との接続点に接続されたスイッチ１０５、及びアンプ１０６の他方の入力端に接続されたスイッチ１１２ｂを閉状態にする。尚、端子１０１ｂに接続されたスイッチ１０２ｂ及びアンプ１０６の一方の入力端に接続されたスイッチ１１２ａは開状態にしておく。

測定が開始されると、端子１０１ａをＤＵＴ１５０の所定のピンに接触させるとともに、デジタル部１０９から所望のデジタル信号を出力させる。端子１０１ａから入力されたアナログ信号は、スイッチ１０２ａを介して抵抗１０３で終端され、アンプ１０６の一方の入力端に入力される。また、デジタル部１０９から出力されたデジタル信号はＤＡＣ１１０でアナログ信号で変換され、変換されたアナログ信号はバッファ回路１１１及びスイッチ１１２ｂを順次介して抵抗１０４に入力されてアンプ１０６の他方の入力端に入力される。そして、アンプ１０６の入力端の各々に入力された信号の差分が増幅されて出力され、ＡＤＣ１０７でデジタル信号に変換された後、デジタル部１０８で所定の処理が行われて不図示のホストコンピュータに出力される。

ここで、端子１０１ａから入力されるアナログ信号（ここでは、交流信号とする）に直流成分が重畳されていると、図９（ａ）に示す通り、入力されたアナログ信号は直流成分によるオフセットＯＦの分だけシフトした信号になる。図９は、第１従来例による信号測定装置１００の作用を説明するための図である。そこで、バッファ回路１１１から出力される信号（直流信号）の大きさが、端子１０１ａから入力されるアナログ信号に重畳している直流成分と等しくなるように、デジタル部１０９から出力されるデジタル信号を調整すると、図９（ｂ）に示す通り、アンプ１０６から出力される信号はオフセットＯＦが除去された信号になる。

ＤＵＴ１５０からのアナログ信号を測定する場合において、このアナログ信号に重畳されている直流成分を含めて測定・評価する場合もあるが、アンプ１０６のダイナミックレンジとの関係で直流成分を除去したアナログ信号の測定・評価したい場合がある。かかる場合に、デジタル部１０９から出力されるデジタル信号を調整すれば、直流成分によるオフセットが除去されたアナログ信号が得られる。これにより、アンプ１０６のダイナミックレンジを有効に使用することができる。

〔第２従来例〕
図１０は、第２従来例による信号測定装置の構成を示すブロック図である。図１０に示す通り、第２従来例による信号測定装置２００は、図７に示す信号測定装置１００にスイッチ２０１ａ，２０１ｂ及びＤＣ測定回路２０２を付加した構成である。スイッチ２０１ａは、一端が端子１０１ａとスイッチ１０２ａとの間に接続されるとともに他端がＤＣ測定回路２０２に接続されており、端子１０１ａとＤＣ測定回路２０２との間を電気的に接続するか又は開放するかを切り替えるものである。同様に、スイッチ２０１ｂは、一端が端子１０１ｂとスイッチ１０２ｂとの間に接続されるとともに他端がＤＣ測定回路２０２に接続されており、端子１０１ｂとＤＣ測定回路２０２との間を電気的に接続するか又は開放するかを切り替えるものである。

ＤＣ測定回路２０２は、ＤＵＴ１５０に印加する直流信号（直流電圧、直流電流）を生成する回路を備えるとともに、直流信号を印加してＤＵＴ１５０から出力される直流信号を測定する測定回路を備え、ＤＵＴ１５０に直流信号を印加して得られる直流信号が予め定められた規格内であるか否かを判定する直流試験（以下、ＤＣ測定という）を行うための大規模な回路である。より具体的には、ＤＵＴ１５０に印加する電圧、電流のレンジを切り替えるリレーや、電圧を電流に変換する抵抗、電流を電圧に変換する抵抗、ＤＡＣ、ＡＤＣ等を含んで構成される。

図１１は、第２従来例による信号測定装置２００の信号測定時における動作の一例を説明するための図である。ＤＵＴ１５０から出力される交流のアナログ信号を測定する場合の動作は、図８を用いて説明した第１従来例と同様であるため、ここでは説明を省略する。

ＤＵＴ１５０のＤＣ測定を開始する場合には、予めスイッチ２０１ａ，２０１ｂを閉状態にするとともに、スイッチ１０２ａ，１０２ｂを開状態にしておく。測定が開始されると、端子１０１ａ，１０１ｂを共にＤＵＴ１５０の所定のピンに接触させる。そして、ＤＣ測定回路２０２から直流信号を出力させる。尚、ここでは、ＤＵＴ１５０に直流信号を印加するために端子１０１ａを用い、ＤＵＴ１５０から出力される直流信号を信号測定装置２００に入力するために端子１０１ｂを用いるとする。

ＤＣ測定回路２０２から出力された直流信号は、スイッチ２０１ａ及び端子１０１ａを順に介してＤＵＴ１５０に印加される。これに対し、ＤＵＴ１５０から出力される直流信号は、端子１０１ｂ及びスイッチ２０１ｂを順に介してＤＣ測定回路２０２に入力される。そして、ＤＣ測定回路２０２で、ＤＵＴ１５０から出力された直流信号の測定が行われる。

〔第３従来例〕
図１２は、第３従来例による信号測定装置の構成を示すブロック図である。図１２に示す通り、第３従来例による信号測定装置３００は、図７に示した交流信号を測定するための信号測定装置１００が実装されたモジュール（基板）３１０と、図１０に示した信号測定装置２００が備えるＤＣ測定回路２０２が実装されたモジュール３２０とからなる構成である。つまり、交流信号を測定する信号測定装置とＤＣ測定を行う信号測定装置とを別のモジュールにして、モジュール３１０とモジュール３２０との間をケーブル等の接続線Ｃで接続した構成である。

図１２に示す構成にすることで、ＤＣ測定を行う予定が無い場合にはモジュール３１０のみを実装し、モジュール３２０の実装を省略するといった使用方法が可能になる。尚、従来の信号測定装置の詳細については、例えば以下の特許文献１を参照されたい。
特開昭６４−４７９７３号公報

ところで、前述した第１従来例による信号測定装置１００は、アンプ１０６、ＡＤＣ１０７等のＤＵＴ１５０からのアナログ信号（交流信号）を測定する構成に加えて、ＤＵＴ１５０からのアナログ信号に含まれる直流成分を除去するためにＤＡＣ１１０等の構成を備えている。また、前述した第２従来例による信号測定装置２００では、第１従来例による信号測定装置１００にＤＣ測定回路２０２等を加えてＤＵＴ１５０に対するＤＣ測定を可能にしていた。

しかしながら、前述した通り、ＤＣ測定回路２０２は大規模な回路であるため、ＤＣ測定回路２０２を第１従来例による信号測定装置１００に単純に追加しようとすると、実装面積が不足するとともにコストが大幅に上昇するという問題が生ずる。そこで、第３従来例のように、第１従来例による信号測定装置１００及びＤＣ測定回路２０２をそれぞれ別モジュールにすれば実装上の問題は解決すると考えられる。しかしながら、第３従来例の構成では、ＤＣ測定時にＤＣ測定回路２０２を備えるモジュールが占有されてしまい、他のピンのＤＣ測定を同時に行うことができず、測定時間が増加してしまうという問題がある。更に、モジュール間を接続するために、ケーブルＣやスイッチ３１１，３２１等が必要になり、実装面積の減少及びコストの上昇を招くという問題もある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、実装面積の不足及びコストの大幅な上昇を招くことなくＤＣ測定が可能な信号測定装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、第１の発明は、被測定デバイス（３０）に電気的に接続される複数の端子（１１ａ、１１ｂ）と、当該端子を終端する抵抗（１３、１４）と、当該抵抗の両端に入力端が接続されて前記端子を介して入力されるアナログ信号を増幅する増幅器（１６）と、当該増幅器で増幅されたアナログ信号を測定する測定部（１９、２０）と、前記増幅器の入力端に印加する所定の電圧信号を発生する信号発生部（２１〜２３）とを備える信号測定装置（１０、４０）において、前記複数の端子と前記増幅器の入力端との間をそれぞれ接続するか又は開放するかを切り替える第１スイッチ（１２ａ、１２ｂ）と、前記信号発生部で発生する前記電圧信号を前記増幅器の入力端の各々に供給するか否かを切り替える第２スイッチ（１２ｃ、１２ｄ）と、前記複数の端子と前記信号発生部との間を接続するか又は開放するかを切り替える第３スイッチ（１２ｅ、１２ｆ）とを有する第１スイッチ部（１２）を備えており、前記第１，第２スイッチにより前記信号発生部と前記複数の端子のうちの第１端子とを接続して前記信号発生部で発生するＤＣ測定用の電圧信号を前記被測定デバイスに印加し、前記第３スイッチにより前記複数の端子のうちの前記第１端子と電気的に接続されて前記第１端子とは異なる第２端子と前記信号発生部との間を接続して前記被測定デバイスからの信号が前記信号発生部にフィードバックされる状態で前記増幅器で増幅されたアナログ信号を前記測定部で測定することによりＤＣ測定を行うことを特徴としている。
また、第２の発明は、第１の発明において、前記増幅器の出力端と前記測定部との間を接続するか又は開放するかを切り替えるスイッチを有する第２スイッチ部（１７）と、前記第１スイッチ部に設けられた前記第３スイッチと前記信号発生部との接続点と、前記測定部との間を接続するか又は開放するかを切り替えるスイッチを有する第３スイッチ部（４１）と、前記増幅器の出力端と前記信号発生部との間を接続するか又は開放するかを切り替えるスイッチを有する第４スイッチ部と（１８）を備えており、前記第２スイッチ部により前記増幅器の出力端と前記測定部との間を開放し、前記第３スイッチ部により前記接続点と前記測定部との間を接続し、前記第４スイッチ部により前記増幅器の出力端と前記信号発生部との間を接続することにより、前記被測定デバイスからの信号に代えて前記増幅器からの信号を前記信号発生部にフィードバックさせ、前記増幅器で増幅されたアナログ信号に代えて前記被測定デバイスからの信号を前記測定部で測定することによりＤＣ測定を行うことを特徴としている。
また、第３の発明は、第１の発明において、前記増幅器の出力端と前記測定部との間を接続するか又は開放するかを切り替えるスイッチを有する第２スイッチ部（１７）と、前記第１スイッチ部に設けられた前記第３スイッチと前記信号発生部との接続点と、前記測定部との間を接続するか又は開放するかを切り替えるスイッチを有する第３スイッチ部（４１）とを備えており、前記第２スイッチ部により前記増幅器の出力端と前記測定部との間を開放し、前記第３スイッチ部により前記接続点と前記測定部との間を接続することにより、前記増幅器で増幅されたアナログ信号に代えて前記被測定デバイスからの信号を前記測定部で測定することによりＤＣ測定を行うことを特徴としている。
また、第４の発明は、第２の発明において、前記第２スイッチ部により前記増幅器の出力端と前記測定部との間を接続し、前記第３スイッチ部により前記接続点と前記測定部との間を開放することにより、前記被測定デバイスからの信号に代えて前記増幅器で増幅されたアナログ信号を前記測定部で測定することによりＤＣ測定を行うことを特徴としている。
また、第５の発明は、第１〜第４の発明において、前記信号発生部が、前記複数の端子から入力されるアナログ信号のオフセットを除去するためのデジタル信号、又は前記ＤＣ測定用の電圧信号を発生させるデジタル信号を出力するデジタル部（２１）と、前記デジタル部から出力されるデジタル信号をアナログ信号に変換する変換器（２２）と、前記変換器で変換されたアナログ信号が入力される第１入力端と、フィードバックされる前記被測定デバイスからの信号又は前記増幅器からの信号が入力される第２入力端とを有しており、前記所定の電圧信号を出力する差動増幅器（２３）とを備えることを特徴としている。
また、第６の発明は、第５の発明において、前記第１スイッチ部が、前記差動増幅器の出力端と前記第２入力端との間を接続するか又は開放するかを切り替える第４スイッチ（１２ｇ、１２ｈ）を備えることを特徴としている。

本発明によれば、ＤＣ測定を行うための専用の大規模ＤＣ測定回路が不要になり、実装面積の不足及びコストの大幅な上昇を招くことなくＤＣ測定を行うことができるという効果がある。

以下、図面を参照して本発明の実施形態による信号測定装置について詳細に説明する。

〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態による信号測定装置の要部構成を示すブロック図である。図１に示す信号測定装置１０は、ＤＵＴのピンに端子１１ａ，１１ｂを接触させて、端子１１ａ，１１ｂから入力される信号（ＤＵＴから出力されるアナログ信号）を測定する装置である。尚、図１では、２つの端子１１ａ，１１ｂを備える構成を例に挙げているが、端子の数は３つ以上であっても良い。

図１に示す通り、本実施形態の信号測定装置１０は、端子１１ａ，１１ｂに加えて、スイッチ部１２（第１スイッチ部）、抵抗１３，１４、スイッチ１５、アンプ１６（増幅器）、スイッチ１７（第２スイッチ部）、スイッチ１８（第４スイッチ部）、アナログ／デジタル変換器（以下、ＡＤＣという）１９（測定部）、デジタル部２０（測定部）、デジタル部２１（信号発生部）、デジタル／アナログ変換器（以下、ＤＡＣという）２２（信号発生部）、及び差動増幅器２３（信号発生部）を備える。

スイッチ部１２は、複数のスイッチ１２ａ〜１２ｈを備えている。スイッチ１２ａは、一端が端子１１ａに接続されるとともに他端がアンプ１６の一方の入力端に接続されており、端子１１ａとアンプ１６の一方の入力端との間を電気的に接続するか又は開放するかを切り替えるものである。同様に、スイッチ１２ｂは、一端が端子１１ｂに接続されるとともに他端がアンプ１６の他方の入力端に接続されており、端子１１ｂとアンプ１６の他方の入力端との間を電気的に接続するか又は開放するかを切り替えるものである。

スイッチ１２ｃ，１２ｄは、差動増幅器２３から出力される電圧信号をアンプ１６の各々の入力端に供給するか否かを切り替えるためのものである。スイッチ１２ｃ，１２ｄの各々の一端は、差動増幅器２３の出力端に接続されている。これに対し、スイッチ１２ｃの他端はアンプ１６の一方の入力端に接続され、スイッチ１２ｄの他端はアンプ１６の他方の入力端に接続されている。

スイッチ１２ｅの一端は端子１１ａに接続されており、スイッチ１２ｆの一端は端子１１ｂに接続されている。これらスイッチ１２ｅ，１２ｆの他端は互いに接続されているとともに、スイッチ１２ｇ，１２ｈの一端に接続されている。スイッチ１２ｇの他端は差動増幅器２３の出力端（スイッチ１２ｃ，１２ｄの一端）に接続されており、スイッチ１２ｈの他端は差動増幅器２３の一方の入力端に接続されている。尚、スイッチ１２ｇ，１２ｈを共に閉状態にすることで、図７に示したバッファ回路１１１が実現される。

抵抗１３，１４は、アンプ１６の２つの入力端の間に直列接続されており、端子１１ａ，１１ｂを終端するためのものである。尚、抵抗１３の抵抗値をＲ１、抵抗１４の抵抗値をＲ２とし、これらは既知の値であるとする。スイッチ１５は、抵抗１３と抵抗１４との接続点に接続されており、その接続端を接地するか否かを切り替えるものである。アンプ１６は、端子１１ａ，１１ｂの何れか一方、又は端子１１ａ，１１ｂの両方から入力されるアナログ信号を所定の増幅率をもって増幅して出力する。尚、アンプ１６の２つの入力端には抵抗１３，１４が直列接続されているため、抵抗１３，１４での電圧降下を所定の増幅率をもって増幅して出力する。ここでは、アンプ１６の増幅率をＧとする。

スイッチ１７は、一端がアンプ１６の出力端に接続されるとともに他端がＡＤＣ１９の入力端に接続されており、アンプ１６の出力端とＡＤＣ１９の入力端との間を電気的に接続するか又は開放するかを切り替えるものである。スイッチ１８は、一端がアンプ１６の出力端に接続されるとともに他端が差動増幅器２３の一方の入力端（スイッチ１２ｈの他端）に接続されており、アンプ１６の出力端と差動増幅器２３の一方の入力端との間を電気的に接続するか又は開放するかを切り替えるものである。

ＡＤＣ１９は、アンプ１６から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換し、デジタル部２０はＡＤＣ１９で変換されたデジタル信号に対して所定の処理を施す。このデジタル部２０で処理を施されたデジタル信号が、不図示のホストコンピュータに出力される。これにより、端子１１ａ，１１ｂから入力されるアナログ信号の測定が行われる。尚、ＡＤＣ１９がアナログ信号をデジタル信号に変換するときのノイズやスプリアス成分の影響を避けるため、アンプ１６とＡＤＣ１９との間に低周波遮断用のフィルタを設けることが多いが、ここでは説明を簡単にするために省略している。

デジタル部２１は、端子１１ａ，１１ｂから入力されるアナログ信号のオフセットを除去するためのデジタル信号、又はＤＵＴに与える直流信号若しくは交流信号を規定するデジタル信号を生成して出力し、ＤＡＣ２２はデジタル部２１から出力されるデジタル信号をアナログ信号に変換して出力する。尚、上記の通り、デジタル部２１はＤＵＴに与える交流信号を規定するデジタル信号を生成することが可能であるが、本実施形態では説明を簡単にするために、デジタル部２１はＤＵＴに与える直流信号を規定するデジタル信号を生成するものであるとして説明を進める。

差動増幅器２３は、一方の入力端がスイッチ１２ｈの他端及びスイッチ１８の他端に接続されており、他方の入力端がＤＡＣ２２の出力端に接続されている。この差動増幅器２３は、入力端の各々に入力される信号の差を増幅した信号（電圧信号）を出力する。尚、前述した通り、差動増幅器２３は、スイッチ１２ｇ，１２ｈを共に閉状態にすることで、図７に示したバッファ回路１１１が実現される。

上記構成において、スイッチ部１２のスイッチ１２ａ，１２ｄ，１２ｇ，１２ｈ及びスイッチ１５，１７を閉状態にし、スイッチ部１２のスイッチ１２ｂ，１２ｃ，１２ｅ，１２ｆ及びスイッチ１８を開状態にすれば、図８に示した回路と等価な回路になる。このため、端子１１ａから入力されるアナログ信号（交流信号）に重畳しているオフセット成分を除去した測定が可能となる。次に、ＤＵＴに直流信号（電圧信号、電流信号）を印加するときの動作について説明する。

〈電圧印加時の動作〉
図２は、本発明の第１実施形態による信号測定装置の電圧印加時における動作の一例を説明するための図である。尚、ここでは、端子１１ａ，１１ｂを共にＤＵＴ３０の同一ピンに接触させて、端子１１ａを電圧印加のために用い、端子１１ｂをＤＵＴ３０のピンに印加される電圧の検出に用いる場合の動作について説明する。

電圧印加を開始するに際し、スイッチ部１２のスイッチ１２ａ，１２ｃ，１２ｆ，１２ｈを閉状態する。尚、スイッチ部１２のスイッチ１２ｂ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｇ及びスイッチ１５，１７，１８は開状態にしておく。この状態で、デジタル部２１からデジタル信号を出力することで電圧印加が開始される。デジタル部２１から出力されたデジタル信号はＤＡＣ２２に入力されてアナログ信号に変換されて出力され、ＤＡＣ２２から出力されたアナログ信号は差動増幅器２３の他端に入力されて所定の増幅率で増幅される。これにより、差動増幅器２３からは所定の電圧信号が出力される。差動増幅器２３から出力された電圧信号は、スイッチ部１２のスイッチ１２ｃ，１２ａを順に介して端子１１ａからＤＵＴ３０の所定のピンに印加される（図２に示す差動増幅器２３の出力端から端子１１ａまで延びる太線の経路を参照のこと）。

上述の通り、端子１１ａ，１１ｂは共にＤＵＴ３０の同一ピンに接触しているため、端子１１ａからＤＵＴ３０に印加された電圧信号は、端子１１ｂを介して信号測定装置１０に入力される。入力された信号は、スイッチ部１２のスイッチ１２ｆ，１２ｈを順に介して差動増幅器２３の一方の入力端に入力される（図２に示す端子１１ｂから差動増幅器２３の一方の入力端まで延びる太線の経路を参照のこと）。これにより、差動増幅器２３には端子１１ｂから入力される信号がフィードバックされ、この結果として端子１１ａにはＤＡＣ２２から出力されるアナログ信号で規定される一定の電圧値を有する電圧信号が印加されることになる。尚、ＤＵＴ３０に印加する電圧信号の可変範囲（レンジ）は差動増幅器２３の増幅率で決定され、ここではＶｓとする。

〈電流印加時の動作〉
図３は、本発明の第１実施形態による信号測定装置の電流印加時における動作の一例を説明するための図である。尚、ここでは、端子１１ａのみをＤＵＴ３０のピンに接触させて端子１１ａからＤＵＴ３０に電流を印加する場合の動作について説明する。電流印加を開始するに際し、スイッチ部１２のスイッチ１２ａ，１２ｄ及びスイッチ１８を閉状態にする。尚、スイッチ部１２のスイッチ１２ｂ，１２ｃ，１２ｅ，１２ｆ，１２ｇ及びスイッチ１５，１７は開状態にしておく。

上記の状態で、デジタル部２１からデジタル信号を出力することで電流印加が開始される。デジタル部２１から出力されたデジタル信号はＤＡＣ２２に入力されてアナログ信号に変換されて出力され、ＤＡＣ２２から出力されたアナログ信号は差動増幅器２３の他端に入力されて所定の増幅率で増幅される。これにより、差動増幅器２３からは所定の電圧信号が出力される。差動増幅器２３から出力された電圧信号は、スイッチ部１２のスイッチ１２ｄを介して抵抗１４，１３を流れ、その後にスイッチ部１２のスイッチ１２ａを介して端子１１ａからＤＵＴ３０の所定のピンに印加される（図３に示す差動増幅器２３の出力端から端子１１ａまで延びる太線の経路を参照のこと）。

ここで、差動増幅器２３から出力される信号が抵抗１４，１３を流れると、その電流に応じた電圧降下が生ずる。アンプ１６の入力端の間には抵抗１４，１３が直列接続されているため、この電圧降下がアンプ１６に入力されて増幅率Ｇで増幅される。アンプ１６から出力される信号は、スイッチ１８を介して差動増幅器２３の一方の入力端に入力される（図３に示すアンプ１６の出力端から差動増幅器２３の一方の入力端まで延びる太線の経路を参照のこと）。これにより、差動増幅器２３には抵抗１３，１４で生ずる電圧降下に応じたアンプ１６の出力がフィードバックされ、この結果として抵抗１３，１４の電圧降下が一定になるように（抵抗１３，１４に流れる電流が一定になるように）制御され、端子１１ａには一定の電流が供給されることになる。尚、ＤＵＴ３０に印加する電流信号の可変範囲（レンジ）はＶｓ／（Ｇ×（Ｒ１＋Ｒ２））となる。

〔第２実施形態〕
図４は、本発明の第２実施形態による信号測定装置の要部構成を示すブロック図である。尚、図４においては、図１に示した構成と同一構成には同一の符号を付してある。図４に示す第２実施形態による信号測定装置４０が、図１に示す第１実施形態による信号測定装置１０と異なる点は、スイッチ４１（第３スイッチ部）を備える点である。このスイッチ４１の一端は、スイッチ１２のスイッチ１２ｇ，１２ｈの一端及びスイッチ１２ｅ，１２ｆの他端に接続され、他端がＡＤＣ１９の入力端に接続されている。

図４に示す信号測定装置４０も、スイッチ部１２のスイッチ１２ａ，１２ｄ，１２ｇ，１２ｈ及びスイッチ１５，１７を閉状態にし、スイッチ部１２のスイッチ１２ｂ，１２ｃ，１２ｅ，１２ｆ及びスイッチ１８，４１を開状態にすれば、図８に示した回路と等価な回路になる。このため、端子１１ａから入力されるアナログ信号（交流信号）に重畳しているオフセット成分を除去した測定が可能となる。また、図２，図３を用いて説明した通り、図１に示す信号測定装置１０と同様に、ＤＵＴ３０に対して電圧印加及び電流印加が可能である。

尚、上述した第１実施形態では、ＤＵＴ３０に電圧印加する場合の動作、及び電流印加する場合の動作のみについて説明したが、本実施形態では直流の電流又は電圧を印加してＤＵＴ３０から得られる信号を測定する場合（ＤＣ測定する場合）の動作について説明する。本実施形態の信号測定装置４０のＤＣ測定時の動作としては、（１）電圧印加−電流測定、（２）電流印加−電圧測定、（３）電圧印加−電圧測定、（４）電流印加−電流測定の４通りがあるが、以下では（１）電圧印加−電流測定及び（２）電流印加−電圧測定時の動作について詳細に説明する。

〈電圧印加−電流測定時の動作〉
図５は、本発明の第２実施形態による信号測定装置の電圧印加−電流測定時における動作の一例を説明するための図である。尚、ここでは、端子１１ａ，１１ｂを共にＤＵＴ３０の同一ピンに接触させて、端子１１ａを電圧印加のために用い、端子１１ｂをＤＵＴ３０のピンに印加される電圧の検出に用いる場合の動作について説明する。

電圧印加を開始するに際し、スイッチ部１２のスイッチ１２ａ，１２ｄ，１２ｆ，１２ｈ及びスイッチ１７を閉状態する。尚、スイッチ部１２のスイッチ１２ｂ，１２ｃ，１２ｅ，１２ｇ及びスイッチ１５，１８，４１は開状態にしておく。この状態で、デジタル部２１からデジタル信号を出力することで電圧印加が開始される。デジタル部２１から出力されたデジタル信号はＤＡＣ２２に入力されてアナログ信号に変換されて出力され、ＤＡＣ２２から出力されたアナログ信号は差動増幅器２３の他端に入力されて所定の増幅率で増幅される。これにより、差動増幅器２３からは所定の電圧信号が出力される。

差動増幅器２３から出力された電圧信号は、スイッチ部１２のスイッチ１２ｄを介して抵抗１４，１３を流れ、その後にスイッチ部１２のスイッチ１２ａを介して端子１１ａからＤＵＴ３０の所定のピンに印加される（図５に示す差動増幅器２３の出力端から端子１１ａまで延びる太線の経路を参照のこと）。ここで、図３に示す例では、抵抗１３，１４を介することでＤＵＴ３０に対する電流印加を行っていたが、図５に示す例では、アンプ１６の出力が差動増幅器２３にフィードバックされていないため、抵抗１３，１４を介していてもＤＵＴ３０に対しては電圧印加が行われる。

また、端子１１ａ，１１ｂは共にＤＵＴ３０の同一ピンに接触しているため、端子１１ａからＤＵＴ３０に印加された電圧信号は、端子１１ｂを介して信号測定装置４０に入力される。入力された信号は、スイッチ部１２のスイッチ１２ｆ，１２ｈを順に介して差動増幅器２３の一方の入力端に入力される（図５に示す端子１１ｂから差動増幅器２３の一方の入力端まで延びる太線の経路を参照のこと）。これにより、差動増幅器２３には端子１１ｂから入力される信号がフィードバックされ、この結果として端子１１ａにはＤＡＣ２２から出力されるアナログ信号で規定される一定の電圧値を有する電圧信号が印加されることになる。

ここで、差動増幅器２３から出力される信号が抵抗１４，１３を流れると、その電流に応じた電圧降下が生ずる。アンプ１６の入力端の間には抵抗１４，１３が直列接続されているため、この電圧降下がアンプ１６に入力されて増幅率Ｇで増幅される。アンプ１６から出力された信号は、スイッチ１７を介してＡＤＣ１９に入力される（図５に示すアンプ１６の出力端からＡＤＣ１９の入力端まで延びる太線の経路を参照のこと）。そして、アンプ１６から出力された信号はＡＤＣ１９でデジタル信号に変換され、デジタル部２０で所定の処理が施されて不図示のホストコンピュータに出力される。

ここで、抵抗１３，１４の抵抗値は、それぞれ既知の抵抗値Ｒ１，Ｒ２であるため、ＤＵＴ３０に流れる電流を求めることができる。つまり、抵抗１３，１４での電圧降下（アンプ１６の入力電圧）をＶｍ１とすると、Ｖｍ１／（Ｒ１＋Ｒ２）からＤＵＴ３０に流れる電流を求めることができる。尚、抵抗１３，１４での電圧降下は、アンプ１６の出力される信号の電圧値とアンプ１６の増幅率Ｇとから求めることができる。尚、電圧印加−電流測定を行う場合に、ＤＵＴ３０に印加する電圧信号の可変範囲（レンジ）はＶｓであり、測定可能な電流の可変範囲（レンジ）はＶｍ１／（Ｒ１＋Ｒ２）である。

〈電流印加−電圧測定時の動作〉
図６は、本発明の第２実施形態による信号測定装置の電流印加−電圧測定時における動作の一例を説明するための図である。尚、ここでは、端子１１ａ，１１ｂを共にＤＵＴ３０の同一ピンに接触させて、端子１１ａを電流印加のために用い、端子１１ｂをＤＵＴ３０のピンに印加される電圧を測定するために用いる場合の動作について説明する。

電流印加を開始するに際し、スイッチ部１２のスイッチ１２ａ，１２ｄ，１２ｆ及びスイッチ１８，４１を閉状態する。尚、スイッチ部１２のスイッチ１２ｂ，１２ｃ，１２ｅ，１２ｇ，１２ｈ及びスイッチ１５，１７は開状態にしておく。この状態で、デジタル部２１からデジタル信号を出力することで電流印加が開始される。尚、電流印加時の動作は、図３を用いて説明した動作と同じであるため、ここでは説明を省略する。電流印加により、ＤＵＴ３０の所定のピンには一定の電流が印加される。

また、端子１１ａ，１１ｂは共にＤＵＴ３０の同一ピンに接触しているため、端子１１ａからＤＵＴ３０に電流を印加して得られる信号は、端子１１ｂを介して信号測定装置４０に入力される。入力された信号は、スイッチ部１２のスイッチ１２ｆ及びスイッチ４１を順に介してＡＤＣ１９の入力端に入力される（図６に示す端子１１ｂからＡＤＣ１９の入力端まで延びる太線の経路を参照のこと）。ＡＤＣ１９に入力された信号はデジタル信号に変換され、デジタル部２０で所定の処理が施されて不図示のホストコンピュータに出力される。このようにして、電流が印加されたＤＵＴ３０のピンに関する電圧測定が行われる。尚、電流印加−電圧測定を行う場合に、ＤＵＴ３０に印加する電流信号の可変範囲（レンジ）はＶｓ／（Ｇ×（Ｒ１＋Ｒ２））である。これに対し、ＡＤＣ１９に入力される電圧信号の値をＶｍ２とすると、測定可能な電圧の可変範囲（レンジ）はＶｍ２である。

尚、信号測定装置４０に設けられる各スイッチが図５に示す状態になっている場合に、スイッチ１７を開状態にするとともにスイッチ４１を閉状態にすれば、前述した（３）電圧印加−電圧測定が可能になる。また、信号測定装置４０に設けられる各スイッチが図６に示す状態になっている場合に、スイッチ１７を閉状態にするとともにスイッチ４１を開状態にすれば、前述した（４）電流印加−電流測定が可能になる。

以上説明した通り、本発明の第１，第２実施形態によれば、スイッチ部１２を設けて、従来オフセットを除去するために用いていたＤＡＣ２２及び差動増幅器２３を、ＤＵＴ３０に対する直流の電圧印加又は電流印加用に用いている。また、アナログ信号（交流信号）を測定するために用いていたＡＤＣ１９等をＤＣ測定に用いている。このため、従来はＤＣ測定を行うために必要であった専用のＤＣ測定回路（図１０〜図１２参照）が不要となり、実装面積の不足及びコストの大幅な上昇を招くことなくＤＣ測定が可能となる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、デジタル部２１はＤＵＴに与える直流信号を規定するデジタル信号を生成するものであるとして説明を進めたが、ＤＵＴに与える交流信号を規定するデジタル信号を生成することも可能である。また、上述した第１，第２実施形態では、スイッチ部１２がスイッチ１２ａ〜１２ｈを備え、各スイッチ１２ａ〜１２ｈが図１〜図６に示す通りに接続されている場合を例に挙げて説明したが、スイッチ部１２に設けられるスイッチの数及びそれらの接続関係は、本発明の作用効果が得られる限度において任意であって良い。

本発明の第１実施形態による信号測定装置の要部構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態による信号測定装置の電圧印加時における動作の一例を説明するための図である。 本発明の第１実施形態による信号測定装置の電流印加時における動作の一例を説明するための図である。 本発明の第２実施形態による信号測定装置の要部構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態による信号測定装置の電圧印加−電流測定時における動作の一例を説明するための図である。 本発明の第２実施形態による信号測定装置の電流印加−電圧測定時における動作の一例を説明するための図である。 第１従来例による信号測定装置の構成を示すブロック図である。 第１従来例による信号測定装置１００の信号測定時における動作の一例を説明するための図である。 第１従来例による信号測定装置１００の作用を説明するための図である。 第２従来例による信号測定装置の構成を示すブロック図である。 第３従来例による信号測定装置の構成を示すブロック図である。 第３従来例による信号測定装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０ 信号測定装置
１１ａ，１１ｂ 端子
１２ スイッチ部
１３，１４ 抵抗
１６ アンプ
１７，１８ スイッチ
１９ ＡＤＣ
２０ デジタル部
２１ デジタル部
２２ ＤＡＣ
２３ 差動増幅器
３０ ＤＵＴ
４０ 信号測定装置
４１ スイッチ

Claims (6)

1. 被測定デバイスに電気的に接続される複数の端子と、当該端子を終端する抵抗と、当該抵抗の両端に入力端が接続されて前記端子を介して入力されるアナログ信号を増幅する増幅器と、当該増幅器で増幅されたアナログ信号を測定する測定部と、前記増幅器の入力端に印加する所定の電圧信号を発生する信号発生部とを備える信号測定装置において、
   前記複数の端子と前記増幅器の入力端との間をそれぞれ接続するか又は開放するかを切り替える第１スイッチと、前記信号発生部で発生する前記電圧信号を前記増幅器の入力端の各々に供給するか否かを切り替える第２スイッチと、前記複数の端子と前記信号発生部との間を接続するか又は開放するかを切り替える第３スイッチとを有する第１スイッチ部を備えており、
   前記第１，第２スイッチにより前記信号発生部と前記複数の端子のうちの第１端子とを接続して前記信号発生部で発生するＤＣ測定用の電圧信号を前記被測定デバイスに印加し、前記第３スイッチにより前記複数の端子のうちの前記第１端子と電気的に接続されて前記第１端子とは異なる第２端子と前記信号発生部との間を接続して前記被測定デバイスからの信号が前記信号発生部にフィードバックされる状態で前記増幅器で増幅されたアナログ信号を前記測定部で測定することによりＤＣ測定を行う
   ことを特徴とする信号測定装置。
2. 前記増幅器の出力端と前記測定部との間を接続するか又は開放するかを切り替えるスイッチを有する第２スイッチ部と、
   前記第１スイッチ部に設けられた前記第３スイッチと前記信号発生部との接続点と、前記測定部との間を接続するか又は開放するかを切り替えるスイッチを有する第３スイッチ部と、
   前記増幅器の出力端と前記信号発生部との間を接続するか又は開放するかを切り替えるスイッチを有する第４スイッチ部と
   を備えており、
   前記第２スイッチ部により前記増幅器の出力端と前記測定部との間を開放し、前記第３スイッチ部により前記接続点と前記測定部との間を接続し、前記第４スイッチ部により前記増幅器の出力端と前記信号発生部との間を接続することにより、前記被測定デバイスからの信号に代えて前記増幅器からの信号を前記信号発生部にフィードバックさせ、前記増幅器で増幅されたアナログ信号に代えて前記被測定デバイスからの信号を前記測定部で測定することによりＤＣ測定を行う
   ことを特徴とする請求項１記載の信号測定装置。
3. 前記増幅器の出力端と前記測定部との間を接続するか又は開放するかを切り替えるスイッチを有する第２スイッチ部と、
   前記第１スイッチ部に設けられた前記第３スイッチと前記信号発生部との接続点と、前記測定部との間を接続するか又は開放するかを切り替えるスイッチを有する第３スイッチ部と
   を備えており、
   前記第２スイッチ部により前記増幅器の出力端と前記測定部との間を開放し、前記第３スイッチ部により前記接続点と前記測定部との間を接続することにより、前記増幅器で増幅されたアナログ信号に代えて前記被測定デバイスからの信号を前記測定部で測定することによりＤＣ測定を行う
   ことを特徴とする請求項１記載の信号測定装置。
4. 前記第２スイッチ部により前記増幅器の出力端と前記測定部との間を接続し、前記第３スイッチ部により前記接続点と前記測定部との間を開放することにより、前記被測定デバイスからの信号に代えて前記増幅器で増幅されたアナログ信号を前記測定部で測定することによりＤＣ測定を行うことを特徴とする請求項２記載の信号測定装置。
5. 前記信号発生部は、前記複数の端子から入力されるアナログ信号のオフセットを除去するためのデジタル信号、又は前記ＤＣ測定用の電圧信号を発生させるデジタル信号を出力するデジタル部と、
   前記デジタル部から出力されるデジタル信号をアナログ信号に変換する変換器と、
   前記変換器で変換されたアナログ信号が入力される第１入力端と、フィードバックされる前記被測定デバイスからの信号又は前記増幅器からの信号が入力される第２入力端とを有しており、前記所定の電圧信号を出力する差動増幅器と
   を備えることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の信号測定装置。
6. 前記第１スイッチ部は、前記差動増幅器の出力端と前記第２入力端との間を接続するか又は開放するかを切り替える第４スイッチを備えることを特徴とする請求項５記載の信号測定装置。

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