JP4939227B2

JP4939227B2 - 振幅可変ドライバ回路、及び試験装置

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Publication number: JP4939227B2
Application number: JP2006542916A
Authority: JP
Inventors: 圭篠島
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 2004-10-27
Filing date: 2005-10-11
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2025-10-11
Also published as: WO2006046399A1; EP1811659A4; CN100511982C; US7180310B2; CN101040435A; JPWO2006046399A1; US20060087328A1; KR20070069201A; EP1811659A1

Description

本発明は、入力信号に応じた出力信号を出力する振幅可変ドライバ回路、及び振幅可変ドライバ回路を備える試験装置に関する。特に本発明は、入力信号の振幅を変化させた出力信号を出力する振幅可変ドライバ回路に関する。文献の参照による組み込みが認められる指定国については、下記の米国出願に記載された内容を参照により本出願に組み込み、本出願の記載の一部とする。
１０／９７６，３５４出願日２００４年１０月２７日

従来、入力信号の振幅を変化させて出力する回路として、差動増幅器を用いた回路が知られている。このような回路は、差動増幅器に流れる電流量を制御させ、差動増幅器に直列に設けられた抵抗により、当該電流量に応じた出力信号の電位を生成して出力する。

このような回路において、振幅可変範囲を大きくする場合、差動増幅器に流れる電流量の変化が大きくなり、出力波形の品質を、大振幅出力時と小振幅出力時とで均一にすること困難である。

トランジスタのトランジション周波数は、トランジスタに流れる電流に依存するため、大振幅出力時と小振幅出力時とではトランジション周波数が異なる。一般的には、大振幅出力時に最適なトランジション周波数を取れるようなトランジスタを選択するが、このような場合には、小振幅出力時のトランジション周波数が小さくなり、十分なスイッチング特性が得られず、高周波の波形が劣化してしまう。

また、小振幅出力時に最適なトランジション周波数を取れるようなトランジスタを選択した場合、大振幅出力時のトランジスタのコレクタ電流許容値を越えてしまう場合がある。

そこで本発明は、上記の課題を解決することができる振幅可変ドライバ回路、及び試験装置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、本発明の第１の形態においては、与えられる入力信号を増幅した出力信号を出力する振幅可変ドライバ回路であって、入力信号が入力され、入力信号の振幅に応じた信号を出力するプリドライバ回路と、プリドライバ回路から出力された共通の信号がそれぞれのベース端子に入力される、互いに並列に設けられた複数の差動増幅器と、複数の差動増幅器と直列に設けられ、複数の差動増幅器に流れる総電流に応じて出力信号の電位を生成する抵抗部と、複数の差動増幅器と直列に設けられた複数の個別電流制御トランジスタと、複数の個別電流制御トランジスタの各々のベース端子に接続された駆動制御部と、複数の個別電流制御トランジスタの各々のエミッタ端子に接続され、複数の差動増幅器に流れる総電流量を定める振幅制御トランジスタとを備え、駆動制御部は、総電流量に応じた個数の複数の個別電流制御トランジスタに略同一の電流を流し、プリドライバ回路は、駆動制御部により駆動される複数の個別電流制御トランジスタの個数が切り替わる場合に、総電流量の連続性が保たれるように、複数の差動増幅器のベース端子への信号の振幅を増加又は減少させることを特徴とする振幅可変ドライバ回路を提供する。

振幅可変ドライバ回路は、出力するべき出力信号の振幅に応じて、振幅制御トランジスタが定める総電流量を制御する振幅制御部を更に備えてよい。また、それぞれの差動増幅器に流れる電流を、出力するべき出力信号の振幅に基づいてそれぞれ制御する駆動制御部を更に備えてよい。

振幅可変ドライバ回路は、複数の差動増幅器に対応して複数設けられ、対応する差動増幅器に直列に設けられた複数の個別電流制御トランジスタを更に備え、駆動制御部は、それぞれの個別電流制御トランジスタのベース端子に与える電圧を制御することにより、当該個別電流制御トランジスタに対応する差動増幅器に流れる電流量を制御してよい。

駆動制御部は、出力するべき出力信号の振幅に応じた個数の差動増幅器を駆動させてよい。また、駆動制御部は、駆動しているそれぞれの差動増幅器に流れる電流を略同一に制御してもよい。

振幅可変ドライバ回路は、複数の差動増幅器のそれぞれのベース端子に入力する信号の振幅を、出力するべき出力信号の振幅に応じて制御するプリドライバ回路を更に備えてよい。また、抵抗部と、複数の差動増幅器との間に設けられ、ベース端子に一定の電圧が与えられる電位固定トランジスタを更に備えてよい。

本発明の第２の形態においては、電子デバイスを試験する試験装置であって、電子デバイスを試験する試験パターンを生成するパターン発生部と、試験パターンに基づいて、電子デバイスに入力するべき入力信号を生成する波形成形部と、入力信号を増幅した出力信号を電子デバイスに入力する振幅可変ドライバ回路と、電子デバイスが出力する信号と、与えられる期待値信号とを比較して、電子デバイスの良否を判定する判定部とを備え、振幅可変ドライバ回路は、入力信号が入力され、入力信号の振幅に応じた信号を出力するプリドライバ回路と、プリドライバ回路から出力された共通の信号がそれぞれのベース端子に入力される、互いに並列に設けられた複数の差動増幅器と、複数の差動増幅器と直列に設けられ、複数の差動増幅器に流れる総電流に応じて出力信号の電位を生成する抵抗部と、複数の差動増幅器と直列に設けられた複数の個別電流制御トランジスタと、複数の個別電流制御トランジスタの各々のベース端子に接続された駆動制御部と、複数の個別電流制御トランジスタの各々のエミッタ端子に接続され、複数の差動増幅器に流れる総電流量を定める振幅制御トランジスタとを備え、駆動制御部は、総電流量に応じた個数の複数の個別電流制御トランジスタに略同一の電流を流し、プリドライバ回路は、駆動制御部により駆動される複数の個別電流制御トランジスタの個数が切り替わる場合に、総電流量の連続性が保たれるように、複数の差動増幅器のベース端子への信号の振幅を増加又は減少させることを特徴とする試験装置を提供する。

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又発明となりうる。

本発明によれば、大振幅出力時や小振幅出力時の波形品質のバラツキを低減し、振幅の可変幅が大きい出力信号を精度よく生成することができる。

本発明の実施形態に係る試験装置２００の構成の一例を示す図である。振幅可変ドライバ回路１００の構成の一例を示す図である。図２において説明した振幅可変ドライバ回路１００の動作の一例を示す図である。振幅可変ドライバ回路１００の構成の他の例を示す図である。図４において説明した振幅可変ドライバ回路１００の動作の一例を示す図である。図５（ａ）は、プリドライバ回路１１８の動作の一例を示す図であり、図５（ｂ）は、それぞれの差動増幅器１０６の動作の一例を示す図である。

符号の説明

１００・・・ドライバ回路、１０２・・・抵抗部、１０３・・・電位固定トランジスタ、１０６・・・差動増幅器、１０８、１１０・・・トランジスタ、１１２・・・個別電流制御トランジスタ、１１４・・・振幅制御トランジスタ、１１６・・・抵抗、１１８・・・プリドライバ回路、１２０・・・駆動制御部、２００・・・試験装置、２１０・・・パターン発生部、２２０・・・波形成形部、２３０・・・タイミング発生部、２４０・・・判定部、３００・・・電子デバイス

以下、発明の実施形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲に係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試験装置２００の構成の一例を示す図である。試験装置２００は、半導体回路等の電子デバイス３００を試験する装置であって、パターン発生部２１０、波形成形部２２０、タイミング発生部２３０、振幅可変ドライバ回路１００、及び判定部２４０を備える。

パターン発生部２１０は、電子デバイス３００を試験するための試験パターンを生成する。試験パターンとは、例えば１／０のパターンで現されるデジタル信号である。波形成形部２２０は、試験パターンに基づいて、電子デバイス３００に入力するべき入力信号を生成する。例えば、与えられるタイミング毎に、試験パターンに応じた電圧値をとる入力信号を生成する。

タイミング発生部２３０は、所望の周波数のタイミングクロックを生成し、波形成形部２２０に供給する。波形成形部２２０は、当該タイミングクロックのパルスに応じて、試験パターンに応じた電圧を生成する。

振幅可変ドライバ回路１００は、入力信号に応じた出力信号を電子デバイス３００に入力する。例えば振幅可変ドライバ回路１００は、入力信号の振幅を、電子デバイス３００の仕様に応じた振幅に変化させた出力信号を生成する。

判定部２４０は、電子デバイス３００が出力する信号と、与えられる期待値信号とを比較して、電子デバイス３００の良否を判定する。期待値信号は、パターン発生部２１０が試験パターンに基づいて生成してよい。

図２は、振幅可変ドライバ回路１００の構成の一例を示す図である。振幅可変ドライバ回路１００は、入力信号に応じた出力信号を生成する回路であって、抵抗部（１０２−１、１０２−２、以下１０２と総称する）、電位固定トランジスタ（１０３−１、１０３−２、以下１０３と総称する）、並列に設けられた複数の差動増幅器（１０６−１、１０６−２、・・・、以下１０６と総称する）、プリドライバ回路１１８、駆動制御部１２０、振幅制御部１２２、個別電流制御トランジスタ（１１２−１、１１２−２、・・・、以下１１２と総称する）、振幅制御トランジスタ１１４、及び抵抗１１６を備える。

それぞれの差動増幅器１０６は、並列に設けられたトランジスタ１０８及び１１０を有し、それぞれのトランジスタのベース端子に、入力信号に応じた信号が入力される。抵抗部１０２は、複数の差動増幅器１０６と直列に設けられる。つまり、それぞれの差動増幅器１０６に対して直列に設けられており、抵抗部１０２−１が、それぞれの差動増幅器１０６のトランジスタ１０８のコレクタ端子と接続され、抵抗部１０２−２が、それぞれの差動増幅器１０６のトランジスタ１１０のコレクタ端子と接続される。抵抗部１０２は、複数の差動増幅器１０６に流れる総電流に応じて、出力信号（Ｖｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ２）の電位を生成する。

振幅制御トランジスタ１１４は、複数の差動増幅器１０６のそれぞれと直列に設けられ、複数の差動増幅器１０６に流れる総電流量を規定する。つまり、振幅制御トランジスタ１１４のベース端子に与えられる電圧値に応じて、出力信号の振幅が決定する。本例において振幅制御トランジスタ１１４は、それぞれの差増増幅器１０６のエミッタ端子と接続され、抵抗１１６を介して接地される。

このような構成により、大振幅の出力信号を出力する場合であっても、必要となる電流を分散し、一つ当たりの差動増幅器１０６に流れる電流を小さくすることができる。このため、大振幅出力時と小振幅出力時における波形品質差を小さくすることができる。

また、振幅制御部１２２は、出力するべき出力信号の振幅に応じて、振幅制御トランジスタ１１４が定める総電流量を制御する。つまり、振幅制御トランジスタ１１４のベース端子に与える電圧値を、出力信号の振幅に応じて変化させる。このような制御により、所望の振幅の出力信号を生成する。

また、駆動制御部１２０は、それぞれの差動増幅器１０６に流れる電流を、出力するべき出力信号の振幅に基づいてそれぞれ制御する。本例においては、個別電流制御トランジスタ１１２が、それぞれの差動増幅器に対応して設けられ、対応する差動増幅器１０６のエミッタ端子に直列に接続される。そして、駆動制御部１２０は、それぞれの個別電流制御トランジスタ１１２のベース端子に与える電圧を制御することにより、当該個別電流制御トランジスタ１１２に対応する差動増幅器１０６に流れる電流量を制御する。

例えば、駆動制御部１２０は、それぞれの差動増幅器１０６に流れる電流が、予め定められた範囲内となるように、駆動させる差動増幅器１０６の個数を決定し、駆動させるべき差動増幅器１０６に対応する個別電流制御トランジスタ１１２をＯＮ状態に制御する。差動増幅器１０６に流れる電流の範囲は、差動増幅器１０６が適正に動作できる範囲に予め定められる。

このような制御により、それぞれの差動増幅器１０６に流れる電流を、予め定められた適正な範囲とすることができ、差動増幅器１０６を適正な電流領域で使用することができる。このため、大振幅出力時や小振幅出力時の波形品質のバラツキを低減し、振幅の可変幅が大きい出力信号を精度よく生成することができる。

また、プリドライバ回路１１８は、複数の差動増幅器１０６のそれぞれのベース端子に入力する信号の振幅を、出力するべき出力信号の振幅に応じて制御する。プリドライバ回路１１８は、入力信号を受け取り、出力するべき出力信号の振幅に応じて、当該入力信号の振幅を変化させて、差動増幅器１０６のベース端子に入力する。例えばプリドライバ回路１１８は、それぞれの差動増幅器１０６に流れる電流に対して、当該差動増幅器１０６が適正に動作するように、入力信号の振幅をそれぞれ変化させて入力する。本例においてプリドライバ回路１１８は、それぞれの差動増幅器１０６毎に、ベース端子に与えるべき信号を生成する。

また、電位固定トランジスタ１０３は、抵抗部１０２と、複数の差動増幅器１０６との間に設けられ、ベース端子に一定の電圧が与えられる。これにより、差動増幅器１０６のコレクタ端子の電位を略一定に保つことができ、差動増幅器１０６のスイッチング動作による容量成分への充放電を防ぐことができる。このため、差動増幅器１０６が高速且つ精度よく動作することができる。

本例において、駆動制御部１２０は、振幅制御トランジスタ１１４に流れる電流が、差動増幅器１０６の予め定められた適正電流範囲内である場合、一つの差動増幅器１０６のみを駆動させる（本例においては差動増幅器１０６−１）。つまり、個別電流制御トランジスタ１１２−１をＯＮ状態となるように制御し、他の個別電流制御トランジスタ１１２をＯＦＦ状態となるように制御する。

図３は、図２において説明した振幅可変ドライバ回路１００の動作の一例を示す図である。図３において、横軸は出力信号の振幅の設定値を示し、縦軸はそれぞれの個別電流制御トランジスタ１１２に流れる電流値を示す。

駆動制御部１２０は、振幅制御トランジスタ１１４に流れる総電流が、差動増幅器１０６の適正電流範囲より大きい場合、当該総電流を適正電流範囲の上限値で除算し、除算した商の個数の差動増幅器１０６を、適正電流範囲の上限値で駆動させ（図３における電流波形の直線部）、除算した余りの電流を他の差動増幅器１０６に流す（図３における電流波形の曲線部）。つまり、出力信号の設定振幅が大きくなるに従って、差動増幅器１０６の１組ずつ順にテール電流が流れるように、それぞれの個別電流制御トランジスタ１１２を制御する。このとき、プリドライバ回路１１８は、駆動する差動増幅器１０６のベース端子に、入力信号に応じた信号を供給する。

このような制御により、振幅制御トランジスタ１１４に流れる総電流が大きい場合に、分散して複数の差動増幅器１０６に電流を流すことができる。このため、それぞれの差動増幅器１０６を適正な電流範囲で駆動させることができる。

図４は、振幅可変ドライバ回路１００の構成の他の例を示す図である。本例における振幅可変ドライバ回路１００は、プリドライバ回路１１８を除き、図２において説明した振幅可変ドライバ回路１００と同一の構成を有する。

図２におけるプリドライバ回路１１８は、それぞれの差動増幅器１０６のベース端子に対してそれぞれ信号を生成したが、本例におけるプリドライバ回路１１８は、それぞれの差動増幅器１０６に対して共通の信号を生成して供給する。プリドライバ回路１１８は、図２において説明した場合と同様に、それぞれの差動増幅器１０６が適正に動作するように、入力信号の振幅をそれぞれ変化させて入力する。例えば、入力信号の振幅を、出力信号の設定振幅に比例して増減させる。

また本例において駆動制御部１２０は、図３において説明したように、出力信号の設定振幅が大きくなるに従って、差動増幅器１０６の１組ずつ順にテール電流が流れるように、それぞれの個別電流制御トランジスタ１１２を制御する。これにより、簡略な制御でそれぞれの差動増幅器１０６を適正な電流範囲で駆動させることができる。

また図４の構成において駆動制御部１２０は、駆動させる差動増幅器１０６に、略同一の電流が流れるように、それぞれの個別電流制御トランジスタ１１２を制御してもよい。次に、それぞれの差動増幅器１０６に略同一の電流を流す場合の振幅可変ドライバ回路１００の動作について説明する。

図５は、図４において説明した振幅可変ドライバ回路１００の動作の一例を示す図である。図５（ａ）は、プリドライバ回路１１８の動作の一例を示す図であり、図５（ｂ）は、それぞれの個別電流制御トランジスタ１１２の動作の一例を示す図である。また、図５（ａ）において、横軸は出力信号の振幅の設定値を示し、縦軸はプリドライバ回路１１８が出力する信号の振幅の設定値を示す。また、図５（ｂ）において、横軸は出力信号の振幅の設定値を示し、縦軸はそれぞれの個別電流制御トランジスタ１１２に流れる電流を示す。

駆動制御部１２０は、振幅制御トランジスタ１１４に流れる電流が、差動増幅器１０６の予め定められた適正電流範囲内である場合、一つの差動増幅器１０６のみを駆動させる（本例においては差動増幅器１０６−１）。つまり、個別電流制御トランジスタ１１２−１をＯＮ状態となるように制御し、他の個別電流制御トランジスタ１１２をＯＦＦ状態となるように制御する。

そして、プリドライバ回路１１８は、出力信号の設定振幅に応じて、入力信号を増幅させた信号を、それぞれの差動増幅器１０６のベース端子に供給する。このとき、差動増幅器１０６−１に流れる電流は、振幅制御トランジスタ１１４に流れる電流Ｉと等しい。

また駆動制御部１２０は、振幅制御トランジスタ１１４に流れる総電流が、差動増幅器１０６の適正電流範囲より大きい場合、当該総電流を適正電流範囲の上限値で除算し、除算した商を切り上げた個数の差動増幅器１０６を駆動させる。つまり、当該差動増幅器１０６に対応する個別電流制御トランジスタ１１２をＯＮ状態に制御する。そして、駆動するそれぞれの差動増幅器１０６に流れる電流が略同一となるように制御する。このような制御によれば、一つあたりの差動増幅器１０６に流れる電流の変動幅が小さくなるため、振幅の可変幅の大きい出力信号を精度よく生成することができる。

また、図５（ａ）に示すようにプリドライバ回路は、駆動する差動増幅器１０６の個数が切り替わる場合に、駆動する差動増幅器１０６に流れる総電流の連続性が保たれるように、駆動する差動増幅器１０６のベース端子に与える信号の振幅を制御する。

以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更又は改良を加えることができる。そのような変更又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、請求の範囲の記載から明らかである。

以上から明らかなように、本発明によれば、大振幅出力時や小振幅出力時の波形品質のバラツキを低減し、振幅の可変幅が大きい出力信号を精度よく生成することができる。

Claims

与えられる入力信号を増幅した出力信号を出力する振幅可変ドライバ回路であって、
前記入力信号が入力され、前記入力信号の振幅に応じた信号を出力するプリドライバ回路と、
前記プリドライバ回路から出力された共通の信号がそれぞれのベース端子に入力される、互いに並列に設けられた複数の差動増幅器と、
前記複数の差動増幅器と直列に設けられ、前記複数の差動増幅器に流れる総電流に応じて前記出力信号の電位を生成する抵抗部と、
前記複数の差動増幅器と直列に設けられた複数の個別電流制御トランジスタと、
前記複数の個別電流制御トランジスタの各々のベース端子に接続された駆動制御部と、
前記複数の個別電流制御トランジスタの各々のエミッタ端子に接続され、前記複数の差動増幅器に流れる総電流量を定める振幅制御トランジスタと
を備え、
前記駆動制御部は、前記総電流量に応じた個数の前記複数の個別電流制御トランジスタに略同一の電流を流し、
前記プリドライバ回路は、前記駆動制御部により駆動される前記複数の個別電流制御トランジスタの個数が切り替わる場合に、前記総電流量の連続性が保たれるように、前記複数の差動増幅器のベース端子への信号の振幅を増加又は減少させる
ことを特徴とする振幅可変ドライバ回路。
出力するべき前記出力信号の振幅に応じて、前記振幅制御トランジスタが定める前記総電流量を制御する振幅制御部を更に備える
請求項１に記載の振幅可変ドライバ回路。
前記抵抗部と、前記複数の差動増幅器との間に設けられ、ベース端子に一定の電圧が与えられる電位固定トランジスタを更に備える
請求項２に記載の振幅可変ドライバ回路。
電子デバイスを試験する試験装置であって、
前記電子デバイスを試験する試験パターンを生成するパターン発生部と、
前記試験パターンに基づいて、前記電子デバイスに入力するべき入力信号を生成する波形成形部と、
前記入力信号を増幅した出力信号を前記電子デバイスに入力する振幅可変ドライバ回路と、
前記電子デバイスが出力する信号と、与えられる期待値信号とを比較して、前記電子デバイスの良否を判定する判定部と
を備え、
前記振幅可変ドライバ回路は、
前記入力信号が入力され、前記入力信号の振幅に応じた信号を出力するプリドライバ回路と、
前記プリドライバ回路から出力された共通の信号がそれぞれのベース端子に入力される、互いに並列に設けられた複数の差動増幅器と、
前記複数の差動増幅器と直列に設けられ、前記複数の差動増幅器に流れる総電流に応じて前記出力信号の電位を生成する抵抗部と、
前記複数の差動増幅器と直列に設けられた複数の個別電流制御トランジスタと、
前記複数の個別電流制御トランジスタの各々のベース端子に接続された駆動制御部と、
前記複数の個別電流制御トランジスタの各々のエミッタ端子に接続され、前記複数の差動増幅器に流れる総電流量を定める振幅制御トランジスタと
を備え、
前記駆動制御部は、前記総電流量に応じた個数の前記複数の個別電流制御トランジスタに略同一の電流を流し、
前記プリドライバ回路は、前記駆動制御部により駆動される前記複数の個別電流制御トランジスタの個数が切り替わる場合に、前記総電流量の連続性が保たれるように、前記複数の差動増幅器のベース端子への信号の振幅を増加又は減少させる
ことを特徴とする
試験装置。