JP4936134B2 - 電圧印加電流測定回路 - Google Patents

Description

本発明は、負荷に所定の電圧を印加して、負荷に流れる電流を測定する電圧印加電流測定回路に関する。

半導体検査装置（ＩＣテスタ）では、ＩＣやＬＳＩなどの検査対象である負荷を電圧印加電流測定モジュールで駆動し、検査対象に流れる電流を測定することによって、その良否を判定している。具体的には、検査対象に所定パターンの入力信号を与え、検査対象からの出力と期待値パターンとを比較し、検査対象の良否を判定する。このため、負荷の実使用状態と同じ条件でテストを行うことが要求される。

このような電圧印加電流測定モジュールに用いる電圧印加電流測定回路（ＶＦＩＭ回路）の従来例を図３に示す。

図３の電圧印加電流測定回路において、ＤＡ変換器ＤＡＣ１から設定電圧ＶＤＡＣが出力される。この設定電圧ＶＤＡＣは、抵抗Ｒ１を介して増幅器ＡＭＰ１の反転入力端子に入力される。また、増幅器ＡＭＰ１の出力は、並列に接続された電流検出抵抗Ｒ３及びダイオードＤ１、Ｄ２を介して負荷ＤＵＴに印加され、この負荷ＤＵＴに印加される出力電圧ＶＤＵＴは、バッファＡＭＰ２及び抵抗Ｒ２を介して増幅器ＡＭＰ１の反転入力端子に負帰還（ネガティブフィードバック）される。このように、ＤＡ変換器ＤＡＣ１から出力される設定電圧ＶＤＡＣは、増幅器ＡＭＰ１、抵抗Ｒ１、Ｒ２からなる反転増幅回路（反転アンプ）により増幅された後、負荷ＤＵＴに印加される。ここで、ＤＡ変換器ＤＡＣ１から出力される設定電圧値をＶＤＡＣ、負荷に印加される出力電圧値をＶＤＵＴ、抵抗Ｒ１の抵抗値をＲ１、抵抗Ｒ２の抵抗値をＲ２とすると、ＶＤＵＴは、（１）式により求めることができる。

ＶＤＵＴ＝−ＶＤＡＣ×Ｒ２／Ｒ１ ・・・（１）
このように、反転増幅回路の増幅度は抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の比によって決まり、負荷ＤＵＴに印加する電圧ＶＤＵＴは、ＤＡ変換器ＤＡＣ１から出力される設定電圧ＶＤＡＣにより制御することができる。

また、電流検出抵抗Ｒ３の両端には、増幅器ＡＭＰ３、ＡＭＰ４及び抵抗Ｒ４、Ｒ５からなる差動オペアンプの入力端子が接続され、電流検出抵抗Ｒ３の両端の電位差が差動オペアンプにより増幅されて出力される。差動オペアンプの出力電圧は、ＡＤ変換器ＡＤＣ１に入力される。差動オペアンプの増幅率（ゲイン）をＧｄ、ＡＤ変換器ＡＤＣ１に入力される測定電圧の値をＶＡＤＣとすると、負荷ＤＵＴを流れる電流ＩＤＵＴは、（２）式により求めることができる。

ＩＤＵＴ＝ＶＡＤＣ／（Ｇｄ×Ｒ３） ・・・（２）
このように、負荷ＤＵＴを流れる電流ＩＤＵＴは、電流検出抵抗Ｒ３の両端の電位差を測定することにより測定することができる。
特開２００７−００３３６８号公報

図３に示した電圧印加電流測定回路（ＶＦＩＭ回路）を用いた電圧印加電流測定モジュールにおいて、検査対象に所定パターンの入力信号を与える時に負荷ＤＵＴで消費される電流が急激に変化する場合がある。この急変電流分△ＩＤＵＴは、電源入力ピンに接続されたバイパスコンデンサＣＬから瞬時に供給され、バイパスコンデンサＣＬより応答は遅れるが増幅器ＡＭＰ１からも供給される。

負荷ＤＵＴの消費電流が急変することにより、増幅器ＡＭＰ１から供給される電流ＩＤＵＴが電流レンジのフルスケール値以上になり、かつ電流検出抵抗Ｒ３の両端の電位差がダイオードＤ１又はダイオードＤ２のフォワード電圧ＶＦに達した場合、増幅器ＡＭＰ１からダイオードＤ１又はダイオードＤ２経由で負荷ＤＵＴに電流が流れる。

増幅器ＡＭＰ１からダイオードＤ１又はダイオードＤ２経由で電流が供給される場合、電流検出抵抗Ｒ３を経由する場合に比べて、増幅器ＡＭＰ１の出力インピーダンスが低下するため、高速な電流供給が可能となり、電流急変による出力電圧ＶＤＵＴの降下を小さく抑えることができる。

しかし、ダイオードＤ１又はＤ２経由の電流は、ダイオードＤ１又はＤ２にフォワード電圧ＶＦ以上の電圧が印加されなければ流れ出さないため、ダイオードＤ１又はＤ２経由で電流が供給される場合、電流検出抵抗Ｒ３から負荷ＤＵＴ端までの抵抗成分を無視できるとすれば、負荷急変時の出力電圧ＶＤＵＴの変動幅はフォワード電圧ＶＦの値に依存することになる。フォワード電圧ＶＦは、ダイオードＤ１又はＤ２がシリコンからなる場合、０．６Ｖ〜０．７Ｖであり、ゲルマニウムからなる場合、０．２Ｖ〜０．３Ｖであり、これ以上低くすることは困難である。

昨今のトランジスタの微細化に伴い、スケーリング則にしたがって検査対象であるＩＣの動作電圧も低下し、前記所定パターンの入力信号の電圧も低下している。よって、図３に示す従来例では、出力電圧ＶＤＵＴに対するフォワード電圧ＶＦ値の割合が大きいので、負荷ＤＵＴの消費電流の急変時に、負荷ＤＵＴの電源電圧変動が大きくなるという問題があった。その結果、正しい検査ができなくなったり、場合によっては負荷ＤＵＴを破壊する可能性があった。

本発明は、上記問題点を解決するために成されたものであり、その目的は、負荷急変時の出力電圧ＶＤＵＴの変動がダイオードのフォワード電圧ＶＦに依存しない電圧印加電流測定回路を提供することである。

本発明の特徴は、負荷に所定の出力電圧を印加する電圧印加電流測定回路であって、当該回路が、設定電圧を出力する設定電圧出力部と、前記設定電圧とフィードバックした前記出力電圧との差電圧に基づいて、前記出力電圧の大きさを制御する出力電圧制御部と、前記出力電圧制御部の出力端子と前記負荷との間を接続する出力電圧供給線と、前記出力電圧供給線上に配置された電流検出抵抗と、前記電流検出抵抗の両端の電位差が、前記出力電圧制御部から負荷へ流れる電流の電流許容範囲に対応する電圧許容範囲を超えているか否かを判断する電流許容範囲超過判断部と、コンデンサーと、前記コンデンサーに前記出力電圧を印加して電荷を蓄積する電源部と、前記コンデンサーと前記出力電圧供給線との間に接続された第１のスイッチとを有する電荷供給手段とを備え、前記電流検出抵抗の両端の電位差が前記電圧許容範囲を超えていると前記電流許容範囲超過判断部が判断した時、前記電荷供給手段は、前記第１のスイッチを閉じて前記コンデンサーと前記出力電圧供給線との間を接続することにより、前記出力電圧供給線に電荷（＋/−を含む）を供給することである。

本発明の特徴において、電荷供給手段は、コンデンサーと、前記コンデンサーに前記出力電圧を印加して電荷を蓄積する電源部と、前記コンデンサーと前記出力電圧供給線との間に接続された第１のスイッチとを有し、前記電流検出抵抗の両端の電位差が前記電圧許容範囲を超えていると前記電流許容範囲超過判断部が判断した時、前記電流許容範囲超過
判断部は、前記第１のスイッチを閉じて、前記コンデンサーと前記出力電圧供給線との間を接続してもよい。

これにより、電荷供給手段は、前記電圧許容範囲を超えていると前記電流許容範囲超過判断部が判断した時、前記出力電圧供給線に電荷（＋/−を含む）を供給することができる。また、コンデンサーを出力電圧供給線に常時接続している場合に比べて、負荷に流れる電流を測定する際に電荷供給手段からのリーク電流の影響を回避することができる。

また、本発明の特徴において、前記電荷供給手段は、所定の電流が流れる電流源と、前記電流源と前記出力電圧供給線との間に接続された第２のスイッチとを有し、前記電流検出抵抗の両端の電位差が前記電圧許容範囲を超えていると前記電流許容範囲超過判断部が判断した時、前記電流許容範囲超過判断部は、前記第２のスイッチを閉じて、前記電流源と前記出力電圧供給線との間を接続しても構わない。

これにより、電荷供給手段は、前記電圧許容範囲を超えていると前記電流許容範囲超過判断部が判断した時、前記出力電圧供給線に正または負の電流を流し込むことができる。

本発明によれば、電流検出抵抗の両端の電位差が電圧許容範囲を超えていると電流許容範囲超過判断部が判断した時、電荷供給手段が、出力電圧供給線に正または負の電荷を供給することにより、従来、電流検出抵抗に並列接続されていたダイオードが不要となり、負荷急変時の出力電圧の変動がダイオードのフォワード電圧に依存しない電圧印加電流測定回路を提供することができる。

以下図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、図面の記載において同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
（第１の実施の形態）
図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係わる電圧印加電流測定モジュール（デバイス電源供給部）１が備える電圧印加電流測定回路の構成を説明する。電圧印加電流測定回路は、負荷ＤＵＴに所定の出力電圧ＶＤＵＴを印加し、負荷ＤＵＴに流れる電流ＩＤＵＴを測定する回路であって、設定電圧ＶＤＡＣを出力するＤＡ変換器（設定電圧出力部）ＤＡＣ１と、設定電圧ＶＤＡＣとフィードバック（ネガティブフィードバック）した出力電圧ＶＤＵＴとの差電圧に基づいて、出力電圧ＶＤＵＴの大きさを制御する出力電圧制御部１１と、出力電圧制御部１１の出力端子と負荷ＤＵＴとの間を接続する出力電圧供給線１２と、出力電圧供給線１２上に配置された電流検出抵抗Ｒ３と、電流検出抵抗Ｒ３の両端の電位差が出力電圧制御部１１から負荷ＤＵＴへ流れる電流の電流許容範囲に対応する電圧許容範囲を超えているか否かを判断する電流レンジオーバー検出部（電流許容範囲超過判断部）１３と、電流レンジオーバー検出部１３が電圧許容範囲を超えていると判断した時、出力電圧供給線１２に電荷（正の電荷または負の電荷）を供給する電荷供給部（電荷供給手段）１４とを少なくとも備える。

ここで、「出力電圧制御部１１から負荷ＤＵＴへ流れる電流の電流許容範囲に対応する電圧許容範囲」とは、出力電圧制御部１１から負荷ＤＵＴへ流れる電流の電流許容範囲に対して電流検出抵抗Ｒ３の抵抗値を乗算したものである。

出力電圧制御部１１は、ＤＡ変換器ＤＡＣ１の出力端子に接続された抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ１の他方の端子に反転入力端子が接続された増幅器ＡＭＰ１と、負荷ＤＵＴに印加される出力電圧ＶＤＵＴが入力されるバッファＡＭＰ２と、バッファＡＭＰ２の出力端子に接続された抵抗Ｒ２とを備える。抵抗Ｒ２の他方の端子は、増幅器ＡＭＰ１の反転入力端子
に接続されている。増幅器ＡＭＰ１の出力端子は、出力電圧供給線１２により電源ピンＰｖを介して負荷ＤＵＴに接続されている。増幅器ＡＭＰ１の出力端子と電源ピンＰｖとの間には電流検出抵抗Ｒ３が接続されている。電源ピンＰｖには、バッファＡＭＰ２の入力端子及びバイパスコンデンサＣＬの一方の電極が接続されている。なお、増幅器ＡＭＰ１の非反転入力端子及びバイパスコンデンサＣＬの他方の電極には基準電圧（例えば、接地電圧）が印加されている。

電流レンジオーバー検出部１３は、電流検出抵抗Ｒ３の両端の電位差を増幅して出力する差動オペアンプ２１と、差動オペアンプ２１の出力電圧が、Ｈ側期待値Ｖhigh〜Ｌ側期待値Ｖlowで定まる電圧範囲を超えているか否かを判断するウィンドウコンパレータＣＭＰ１と、Ｈ側期待値Ｖhighを設定してウィンドウコンパレータＣＭＰ１へ出力するＤＡ変換器ＤＡＣ２と、Ｌ側期待値Ｖlowを設定してウィンドウコンパレータＣＭＰ１へ出力するＤＡ変換器ＤＡＣ３とを備える。

差動オペアンプ２１は、電流検出抵抗Ｒ３の負荷ＤＵＴ側端子に接続されたバッファＡＭＰ３と、バッファＡＭＰ３の出力端子に接続された抵抗Ｒ４１と、電流検出抵抗Ｒ３の増幅器ＡＭＰ１側端子に接続された抵抗Ｒ４２と、抵抗Ｒ４１の他方の端子に反転入力端子が接続され且つ抵抗Ｒ４２の他方の端子に非反転入力端子が接続された増幅器ＡＭＰ４と、増幅器ＡＭＰ４の出力端子と反転入力端子の間に接続された抵抗Ｒ５１と、抵抗Ｒ４２との他方の端子と増幅器ＡＭＰ４の間に接続された抵抗Ｒ５２とを備える。抵抗Ｒ５２の他方の端子には基準電圧が印加されている。抵抗Ｒ４１と抵抗Ｒ４２の抵抗値は等しく、抵抗Ｒ５１と抵抗Ｒ５２の抵抗値も等しい。

ここで、抵抗Ｒ４１の抵抗値をＲ４１、抵抗Ｒ５１の抵抗値をＲ５１とすると、差動オペアンプ２１の増幅率（ゲイン）ＧはＧ＝Ｒ４１／Ｒ５１となる。よって、電流レンジオーバー検出部１３の判断基準である「電圧許容範囲」が上側電圧ＶＨＩ〜下側電圧ＶＬＯで定まるものとすると、ウィンドウコンパレータＣＭＰ１の判断基準である「Ｈ側期待値Ｖhigh」〜「Ｌ側期待値Ｖlow」は、それぞれ（３）式及び（４）式により求めることができる。

Ｖhigh＝Ｇ×ＶＨＩ ・・・（３）
Ｖlow＝Ｇ×ＶＬＯ ・・・（４）
また、電流検出抵抗Ｒ３の抵抗値をＲ３、出力電圧制御部１１と負荷ＤＵＴの間を流れる電流の「電流許容範囲」が上側電流ＩＨＩ〜下側電流ＩＬＯで定まるものとすると、上側電流ＩＨＩ及び下側電流ＩＬＯは、（５）式及び（６）式により求めることができる。

ＩＨＩ＝ＶＨＩ／Ｒ３＝Ｖhigh／（Ｇ×Ｒ３） ・・・（５）
ＩＬＯ＝ＶＬＯ／Ｒ３＝Ｖlow／（Ｇ×Ｒ３） ・・・（６）
電荷供給部１４は、コンデンサーＣ１と、コンデンサーＣ１に出力電圧ＶＤＵＴを印加して電荷を蓄積する電源部ＤＡＣ４と、コンデンサーＣ１と出力電圧供給線１２との間に接続された第１のスイッチＳＷ１とを有する。コンデンサーＣ１の一方の電極は第１のスイッチＳＷ１に接続され、他方の電極は接地されている。第１のスイッチＳＷ１は、コンデンサーＣ１の一方の電極が出力電圧供給線１２に接続されている状態（スイッチが閉じた状態：オン状態）と、コンデンサーＣ１の一方の電極が出力電圧供給線１２に接続されていない状態（スイッチが開いた状態：オフ状態）の少なくとも２つの状態を切替える。ウィンドウコンパレータＣＭＰ１の出力信号（ＳＷ１制御信号）は第１のスイッチＳＷ１に入力され、第１のスイッチＳＷ１のオン／オフ制御は、ウィンドウコンパレータＣＭＰ１の出力信号（ＳＷ１制御信号）にしたがって行われる。

ここで、第１のスイッチＳＷ１は、オフ状態において、コンデンサーＣ１の一方の電極に電源部ＤＡＣ４の出力端子を接続する。これにより、電源部ＤＡＣ４はコンデンサーＣ１に出力電圧ＶＤＵＴと同じ電位の電圧を印加して電荷を蓄積することができる。

なお、制御部２は、ＤＡ変換器ＤＡＣ１、ＤＡＣ２、ＤＡＣ３の動作を制御して、それぞれ、設定電圧ＶＤＡＣ、Ｈ側期待値Ｖhigh、Ｌ側期待値Ｖlowの値を制御する。

図１の電圧印加電流測定回路において、ＤＡ変換器ＤＡＣ１から設定電圧ＶＤＡＣが出力され、この設定電圧ＶＤＡＣは、抵抗Ｒ１を介して増幅器ＡＭＰ１の反転入力端子に入力される。また、増幅器ＡＭＰ１の出力は、出力電圧供給線１２により電流検出抵抗Ｒ３を介して負荷ＤＵＴに印加され、負荷ＤＵＴに印加される出力電圧ＶＤＵＴは、バッファＡＭＰ２及び抵抗Ｒ２を介して増幅器ＡＭＰ１の反転入力端子に負帰還（ネガティブフィードバック）される。このように、ＤＡ変換器ＤＡＣ１から出力される設定電圧ＶＤＡＣは、増幅器ＡＭＰ１、抵抗Ｒ１、Ｒ２からなる反転増幅回路（反転アンプ）により増幅された後、負荷ＤＵＴに印加される。ここで、ＤＡ変換器ＤＡＣ１から出力される設定電圧値をＶＤＡＣ、負荷ＤＵＴに印加される出力電圧値をＶＤＵＴ、抵抗Ｒ１の抵抗値をＲ１、抵抗Ｒ２の抵抗値をＲ２とすると、ＶＤＵＴは、（１）式により求めることができる。（１）式に示すように、反転増幅回路の増幅度は抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の比によって決まり、負荷ＤＵＴに印加する出力電圧ＶＤＵＴは、ＤＡ変換器ＤＡＣ１から出力される設定電圧ＶＤＡＣにより制御することができる。

また、電流検出抵抗Ｒ３の両端には、増幅器ＡＭＰ３、ＡＭＰ４及び抵抗Ｒ４１、Ｒ４２、Ｒ５１、Ｒ５２からなる差動オペアンプ２１の入力端子が接続され、電流検出抵抗Ｒ３の両端の電位差が差動オペアンプ２１により増幅されて出力される。

ウィンドウコンパレータＣＭＰ１は、差動オペアンプ２１から出力される測定電圧ＶＡＤＣが、Ｈ側期待値Ｖhigh〜Ｌ側期待値Ｖlowで定まる電圧範囲を超えているか否かを判断する。例えば、ウィンドウコンパレータＣＭＰ１の一方の比較器の非反転入力端子にはＤＡ変換器ＤＡＣ２からＨ側期待値Ｖhighが入力され、反転入力端子には測定電圧ＶＡＤＣが入力される。そして、ウィンドウコンパレータＣＭＰ１の他方の比較器の反転入力端子にはＤＡ変換器ＤＡＣ３からＬ側期待値Ｖlowが入力され、非反転入力端子には測定電圧ＶＡＤＣが入力される。測定電圧ＶＡＤＣが、Ｈ側期待値Ｖhigh〜Ｌ側期待値Ｖlowで定まる電圧範囲内に納まっている場合、２つの比較器は共に高電位側信号（High信号）を出力するが、測定電圧ＶＡＤＣがＨ側期待値Ｖhighを上回っている場合又は測定電圧ＶＡＤＣがＬ側期待値Ｖlowを下回っている場合には、一方の比較器が高電位側信号（High信号）を出力し、他方の比較器が低電位側信号（Low信号）を出力する。

２つの比較器が共に高電位側信号（High信号）を出力する場合、ウィンドウコンパレータＣＭＰ１は、ＳＷ１制御信号として、第１のスイッチＳＷ１を開く信号を出力する。一方の比較器が高電位側信号（High信号）を出力し、他方の比較器が低電位側信号（Low信号）を出力する場合、ウィンドウコンパレータＣＭＰ１は、ＳＷ１制御信号として、第１のスイッチＳＷ１を閉じる信号を出力する。

第１のスイッチＳＷ１は、ウィンドウコンパレータＣＭＰ１から第１のスイッチＳＷ１を閉じる信号を受信すると、コンデンサーＣ１の一方の電極が出力電圧供給線１２に接続されている状態（スイッチが閉じた状態：オン状態）になり、ウィンドウコンパレータＣＭＰ１から第１のスイッチＳＷ１を開く信号を受信すると、コンデンサーＣ１の一方の電極が出力電圧供給線１２に接続されていない状態（スイッチが開いた状態：オフ状態）になる。

コンデンサーＣ１の一方の電極が出力電圧供給線１２に接続されると、予め電源部ＤＡＣ４によって電荷が蓄積されたコンデンサーＣ１から、出力電圧供給線１２へ正または負の電荷が供給される。

よって、例えば、検査対象である負荷ＤＵＴに所定パターンの入力信号を与える時に負荷ＤＵＴで消費される電流が急激に変化して、電流レンジフルスケール電流×Ｒ３を小さく設定しておく事（ダイオードのフォワード電圧ＶＦ以下、例えば１００ｍＶ）により、増幅器ＡＭＰ１から供給される電流ＩＤＵＴが電流レンジのフルスケール値以上になる場合があっても、不足する電荷をコンデンサーＣ１から補給することができるので、負荷の消費電流が急変することによる出力電圧ＶＤＵＴの降下を抑制することができる。したがって、負荷ＤＵＴの消費電流の急変があっても所定の入力信号パターンを形成することができ、負荷ＤＵＴの実使用状態と同じ条件でテストを行うことができる。

また、図３に示したように従来では出力電圧ＶＤＵＴの変動がダイオードのフォワード電圧ＶＦに依存していたが、本発明の第１の実施の形態によれば、電流検出抵抗Ｒ３の両端の電位差が電圧許容範囲を超えていると電流レンジオーバー検出部１３が判断した時、電荷供給部１４が、出力電圧供給線１２に電荷（＋/−を含む）を供給することにより、電流検出抵抗Ｒ３に並列にダイオードを接続する必要がなくなるので、負荷の消費電流が急変した時の出力電圧ＶＤＵＴの変動がダイオードのフォワード電圧ＶＦに依存しない電圧印加電流測定回路を提供することができる。

電流検出抵抗Ｒ３の両端の電位差が電圧許容範囲を超えていると電流レンジオーバー検出部１３が判断した時、電流レンジオーバー検出部１３は、第１のスイッチＳＷ１を閉じて、コンデンサーＣ１と出力電圧供給線１２との間を接続するが、それ以外の時には第１のスイッチＳＷ１を開いて、コンデンサーＣ１と出力電圧供給線１２との間を接続しない。これにより、コンデンサーＣ１を出力電圧供給線１２に常時接続している場合に比べて、負荷ＤＵＴに流れる電流を測定する際にコンデンサーＣ１からのリーク電流の影響を回避することができる。また、ＶＦの高速立ち上げが可能となる。

なお、図１において、差動オペアンプ２１から出力される測定電圧ＶＡＤＣから電流ＩＤＵＴを求めるためのＡＤ変換器ＡＤＣ１の図示を省略しているが、差動オペアンプ２１の出力端子にＡＤ変換器ＡＤＣ１の入力端子を接続し、ＡＤ変換器ＡＤＣ１の出力端子を制御部２に接続することにより、本発明の実施の形態に係わる電圧印加電流測定回路は測定電圧ＶＡＤＣから電流ＩＤＵＴを求める機能も備えている。差動オペアンプ２１から出力される測定電圧の値をＶＡＤＣとすると、負荷ＤＵＴを流れる電流ＩＤＵＴは、（２）式により求めることができる。

また、ＤＡ変換器ＤＡＣ２、ＤＡＣ３がそれぞれ出力するＨ側期待値Ｖhigh及びＬ側期待値Ｖlowは、測定電圧ＶＡＤＣによる電流ＩＤＵＴ測定の時に要求される信号−ノイズ比（Ｓ／Ｎ）から制限される値、例えば数十ｍＶ程度まで小さくすることができるため、出力電圧ＶＤＵＴの降下が小さい内に第１のスイッチＳＷ１を閉じてコンデンサーＣ１から電荷を供給することができる。よって、Ｈ側期待値Ｖhigh及びＬ側期待値Ｖlowの設定値により、出力電圧ＶＤＵＴの変動をダイオードのフォワード電圧ＶＦよりも小さくすることも可能である。

更に、電圧印加電流測定回路は、ウィンドウコンパレータＣＭＰ１の出力以外に、第１のスイッチＳＷ１のオン／オフ制御する機能手段を備えていても構わない。
（第２の実施の形態）
図２に示すように、第２の実施の形態では、図１の電荷供給部１４の代わりに、電荷供
給手段が、所定の電流が流れる電流源（第１の電流源Ｉ１及び第２の電流源Ｉ２）と、電流源と出力電圧供給線１２との間に接続された第２のスイッチＳＷ２、ＳＷ３とを有する電流供給部３２である場合について説明する。

本発明の第２の実施の形態に係わる電圧印加電流測定モジュール（デバイス電源供給部）３１が備える電圧印加電流測定回路は、負荷ＤＵＴに所定の出力電圧ＶＤＵＴを印加し、負荷ＤＵＴに流れる電流ＩＤＵＴを測定する回路であって、設定電圧ＶＤＡＣを出力するＤＡ変換器ＤＡＣ１と、設定電圧ＶＤＡＣとネガティブフィードバックした出力電圧ＶＤＵＴとの差電圧に基づいて、出力電圧ＶＤＵＴの大きさを制御する出力電圧制御部１１と、出力電圧制御部１１の出力端子と負荷ＤＵＴとの間を接続する出力電圧供給線１２と、出力電圧供給線１２上に配置された電流検出抵抗Ｒ３と、電流検出抵抗Ｒ３の両端の電位差が出力電圧制御部１１から負荷ＤＵＴへ流れる電流の電流許容範囲に対応する電圧許容範囲を超えているか否かを判断する電流レンジオーバー検出部１３と、電流レンジオーバー検出部１３が電圧許容範囲を超えていると判断した時、出力電圧供給線１２に正の電荷または負の電荷を供給する電流供給部（電荷供給手段）３２とを少なくとも備える。

第１の電流源Ｉ１及び第２の電流源Ｉ２はそれぞれ所定の電流が流れる定電流源であって、第１の電流源Ｉ１と出力電圧供給線１２との間に第２のスイッチＳＷ２が接続され、第２の電流源Ｉ２と出力電圧供給線１２との間に第２のスイッチＳＷ３が接続されている。第１の電流源Ｉ１は、出力電圧供給線１２に対して所定の正の電流を供給する方向に接続され、第２の電流源Ｉ２は、出力電圧供給線１２に対して所定の負の電流を供給する方向に接続されている。

非反転入力端子にＤＡ変換器ＤＡＣ２からＨ側期待値Ｖhighが入力されたウィンドウコンパレータＣＭＰ１の一方の比較器の出力端子からＳＷ２制御信号が出力され、反転入力端子にＤＡ変換器ＤＡＣ３からＬ側期待値Ｖlowが入力されたウィンドウコンパレータＣＭＰ１の他方の比較器の出力端子からＳＷ３制御信号が出力される。

測定電圧ＶＡＤＣが、Ｈ側期待値Ｖhigh〜Ｌ側期待値Ｖlowで定まる電圧範囲内の納まっている場合、第２のスイッチＳＷ２、ＳＷ３は共に開いた状態となる。よって、第１の電流源Ｉ１と出力電圧供給線１２との間及び第２の電流源Ｉ２と出力電圧供給線１２との間は共に接続されず、出力電圧供給線１２へ正又は負の電流が流し込まれることはない。

測定電圧ＶＡＤＣがＨ側期待値Ｖhighを上回っている場合、第２のスイッチＳＷ２は閉じて第１の電流源Ｉ１から正の電流が出力電圧供給線１２へ流し込まれる。第２のスイッチＳＷ２は開いた状態となる。

測定電圧ＶＡＤＣがＬ側期待値Ｖlowを下回っている場合、第２のスイッチＳＷ３は閉じて第２の電流源Ｉ２から負の電流が出力電圧供給線１２へ流し込まれる。第２のスイッチＳＷ２は開いた状態となる。

以上説明したように、電流検出抵抗Ｒ３の両端の電位差が電圧許容範囲を超えていると電流レンジオーバー検出部１３が判断した時、電流レンジオーバー検出部１３は、第２のスイッチＳＷ２またはＳＷ３を閉じて、電流源Ｉ１またはＩ２から出力電圧供給線１２へ正または負の電流を流し込むことができる。

よって、例えば、検査対象である負荷ＤＵＴに所定パターンの入力信号を与える時に負荷ＤＵＴで消費される電流が急激に変化して、増幅器ＡＭＰ１から供給される電流ＩＤＵＴが電流レンジのフルスケール値以上になる場合があっても、不足する電荷を電流源Ｉ１またはＩ２から補給することができるので、負荷ＤＵＴの消費電流が急変することによる
出力電圧ＶＤＵＴの降下を抑制することができる。したがって、負荷ＤＵＴの消費電流の急変があっても所定の入力信号パターンを形成することができ、負荷ＤＵＴの実使用状態と同じ条件でテストを行うことができる。

また、図３に示したように従来では負荷の消費電流が急変したときの出力電圧ＶＤＵＴの変動がダイオードのフォワード電圧ＶＦに依存していたが、本発明の第２の実施の形態によれば、電流検出抵抗Ｒ３の両端の電位差が電圧許容範囲を超えていると電流レンジオーバー検出部１３が判断した時、電流供給部３２が、出力電圧供給線１２に電荷（＋/−を含む）を供給することにより、電流検出抵抗Ｒ３に並列にダイオードを接続する必要がなくなるので、負荷の消費電流が急変したときの出力電圧ＶＤＵＴの変動がダイオードのフォワード電圧ＶＦに依存しない電圧印加電流測定回路を提供することができる。

上記のように、本発明は、２つの実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。即ち、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ限定されるものである。

本発明の第１の実施の形態に係わる電圧印加電流測定モジュールが備える電圧印加電流測定回路の構成を示す回路図である。 本発明の第２の実施の形態に係わる電圧印加電流測定モジュールが備える電圧印加電流測定回路の構成を示す回路図である。 電圧印加電流測定モジュールに用いる電圧印加電流測定回路の従来例を示す回路図である。

符号の説明

１、３１…電圧印加電流測定モジュール（デバイス電源供給部）
２…制御部
１１…出力電圧制御部
１２…出力電圧供給線
１３…電流レンジオーバー検出部（電流許容範囲超過判断部）
１４…電荷供給部（電荷供給手段）
２１…差動オペアンプ
３２…電流供給部（電荷供給手段）
Ｃ１…コンデンサー
ＣＬ…バイパスコンデンサ
ＣＭＰ１…ウィンドウコンパレータ
Ｄ１，Ｄ２…ダイオード
ＤＵＴ…負荷
ＤＡＣ１…設定電圧出力部
ＤＡＣ４…電源部
Ｉ１…第１の電流源
Ｉ２…第２の電流源
ＩＤＵＴ…電流
Ｐｖ…電源ピン
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４、Ｒ４１、Ｒ４２、Ｒ５１、Ｒ５２…抵抗
Ｒ３…電流検出抵抗
ＳＷ１…第１のスイッチ
ＳＷ２、ＳＷ３…第２のスイッチ
ＶＤＵＴ…出力電圧

Claims (1)

1. 負荷に所定の出力電圧を印加する電圧印加電流測定回路であって、
   設定電圧を出力する設定電圧出力部と、
   前記設定電圧とフィードバックした前記出力電圧との差電圧に基づいて、前記出力電圧の大きさを制御する出力電圧制御部と、
   前記出力電圧制御部の出力端子と前記負荷との間を接続する出力電圧供給線と、
   前記出力電圧供給線上に配置された電流検出抵抗と、
   前記電流検出抵抗の両端の電位差が、前記出力電圧制御部から負荷へ流れる電流の電流許容範囲に対応する電圧許容範囲を超えているか否かを判断する電流許容範囲超過判断部と、
   コンデンサーと、前記コンデンサーに前記出力電圧を印加して電荷を蓄積する電源部と、前記コンデンサーと前記出力電圧供給線との間に接続された第１のスイッチとを有する電荷供給手段とを備え、
   前記電流検出抵抗の両端の電位差が前記電圧許容範囲を超えていると前記電流許容範囲超過判断部が判断した時、前記電荷供給手段は、前記第１のスイッチを閉じて前記コンデンサーと前記出力電圧供給線との間を接続することにより、前記出力電圧供給線に電荷を供給することを特徴とする電圧印加電流測定回路。

Images