JP7002882B2 - プローブ及び静電放電からの保護方法 - Google Patents

Description

本発明は、プローブと、プローブ及び試験測定装置を静電放電から保護する試験測定装置についての方法に関する。

タイム・ドメイン・レフレクトメトリ（Time domain reflectometry：ＴＤＲ）は、ブロードバンド・インターネット・ケーブルのような電気的なラインの特性を求めるために、広く利用されている測定手法である。一般に、ＴＤＲ分析には、刺激信号（典型的には、ステップ又はインパルス信号）を被測定ライン中に伝播させることと、ライン中の何らかの電気的な不連続箇所から反射されて戻る信号を測定することとがある。反射信号の振幅は、不連続箇所のインピーダンスを求めるのに利用でき、反射信号が戻るのにかかる時間は、ライン中の不連続箇所の物理的位置を求めるのに利用できる。

ＴＤＲ測定は、テクトロニクス・インコーポレイテッドが製造するＤＳＡ８３００シリーズ・サンプリング・オシロスコープのような汎用試験測定装置を用いて実行しても良い。こうした装置は、専用のＴＤＲハードウェア・モジュールを用いて構成してもよく、また、専用のＴＤＲソフトウェアを実行して、ユーザが装置を被測定デバイス（ＤＵＴ）に適切に接続するようガイドし、測定結果を計算するようにしても良い。こうした装置のユーザは、典型的には、ＴＤＲ測定を実行するよう設計されたプロービング・システムを用いて装置をＤＵＴに接続する。

特開２０１５－５５１９号公報 特開２０１５－１６２９０４号公報

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ＴＤＲプロービング・システムを設計する上での１つの課題は、ＴＤＲ測定を実行するのに利用される装置の入力端子は、通常、典型的には低い振幅の反射信号を正確に測定するために、必然的に高感度なことである。例えば、ＤＳＡ８３００オシロスコープ中のＴＤＲモジュールの入力端子には、約２～３ボルトの入力ＤＣ電圧リミットがある。このモジュールは、より高い電圧にさらされた場合、永久的なダメージを受けることになり得る。この高感度のために、ＴＤＲモジュールは、静電放電（ＥＳＤ）によるダメージも特に受けやすい。事実、ＴＤＲ モジュールについて、よくある現場での失敗は、ユーザがＴＤＲプローブをＤＵＴに接続する際に生じるＥＳＤダメージである。ＤＵＴに形成されることがある電荷は、プローブによって、直ちにＴＤＲモジュールへと導電される。そこで、装置をＥＳＤダメージから保護するよう設計されたＴＤＲプローブが必要とされている。

本発明の実施形態によるプローブには、自動位置合わせコネクタ・セット、可動プローブ・チップ、ケーブル、ハウジング及びスプリングがある。ユーザが、プローブ・チップをＤＵＴ上の試験ポイントに押しつけると、プローブ・チップはスプリングの力に反抗してハウジング内で動いて、自動位置合わせコネクタ・セットのアダプタを通して自動位置合わせコネクタ・セットの第１コネクタ及び第２コネクタを接続させ、これによって、プローブを通過する信号パスを確立する。第１コネクタ、第２コネクタ及びアダプタは、これら夫々の信号導体が接続される前に、これら夫々のグラウンド導体が接続されるように構成される。ＤＵＴ試験ポイントに存在する可能性のある潜在的に有害な静電気は、プローブを通る信号パスが確立される前に静電放電抵抗器を介してグラウンドに安全に放電され、これによって、プローブと接続されるホストの装置へのダメージを防止する。ユーザがプローブ・チップをＤＵＴから外すと、スプリングは、第１及び第２コネクタの接続を断つことによって、信号パスを強制的に切断する。別の実施形態では、プローブには、差動信号をプロービングするのに適切なものとするために、２つの自動位置合わせコネクタ・セットと、２つのケーブルがある

本発明の実施形態によるプローブ及び接続されたホスト装置を静電放電のダメージから保護する方法には、ユーザが被試験デバイスをプロービングしていないときに、スプリングの力を可動プローブ・チップに加えて、プローブ・チップ上のコネクタを、ホスト装置に接続されているプローブのケーブルから切断したままにすること処理がある。この方法は、また、ユーザが被試験デバイスをプロービングするのに応答して、コネクタの信号導体がプローブ・ケーブル及び接続されたホスト装置の信号導体に接続する前に、被試験デバイスに存在する電荷を、信号導体とグラウンド導体との間に結合された高抵抗の静電放電抵抗器を介して放電するように、プローブ・ケーブルのグラウンド導体をプローブ・ケーブルのグラウンド導体に接続させる。

図１は、本発明の実施形態によるプローブの平面図である。 図２Ａは、本発明の実施形態によるプローブの内部の詳細を示す断面図である。 図２Ｂは、本発明の実施形態によるプローブの内部の詳細を示す別の断面図である。 図３は、本発明の実施形態によるプローブ用の検出回路の回路図である。 図４は、本発明の実施形態によるプローブの平面図である。 図５は、本発明の実施形態による方法のフローチャートである。

概して、ＴＤＲ測定器の入力端子をＥＳＤによって損傷されないように保護するための既知の手法の１つは、プローブの信号パスを２つの電気的パス（１つはグラウンドへのパスで、１つはＴＤＲ装置の入力端子へのパス）の１つに導くことができるスイッチを使用することである。こうしたスイッチ・ベースのプロービング・システムは、ユーザがＤＵＴをプローブと接触させるときに、プローブの信号パスをグラウンドへ導くように設計される。このように、プローブがＤＵＴと接触するときに、ＤＵＴ上に形成される可能性のある静電気は、ＴＤＲ装置の高感度の入力端子を介して放電させるのでは
あく、グラウンドへと安全に放電されることになる。こうした電荷が安全に放電された後、スイッチは、続いて、ＴＤＲ測定を実行するために、プローブの信号パスをＴＤＲ装置の入力端子に再度導く。従来のＴＤＲプローブは、プローブの信号パスを導くのに、様々なアクティブ・スイッチング回路を使用している。

テクトロニクス・インコーポレイテッドが製造する８０A０２型ＥＳＤ保護モジュールのような従来のＴＤＲアクセサリ・モジュールの中には、ＴＤＲ信号パスにリレーを導入しているものがある。このリレーは、例えば、外部のフット・スイッチによって、手動で作動させることができる。フット・スイッチは、ユーザがプローブをＤＵＴに接続する前に、ユーザによって作動させられるように意図されている。このスイッチは、リレーによって、プローブの信号パスをグラウンドへと導くようにさせ、プローブがＤＵＴと接触したときに、ＤＵＴに形成された電荷があっても安全にグラウンドへ放電されるようにする。ユーザは、続いて、ＴＤＲ測定を実行するために、フット・スイッチを停止させて、リレーによって、プローブの信号パスをＴＤＲ装置の入力端子へと再度導くようにさせる。この形式のプロービング・システムは、プローブをＤＵＴに接続する度にフット・スイッチを作動させるのをユーザが覚えていることに頼っているために、失敗しがちである。もしユーザが忘れると、ＴＤＲ装置がＥＳＤダメージを受ける可能性がある。

テクトロニクス・インコーポレイテッドが製造するＰ８０１８型プローブのような他の従来のＴＤＲプローブは、もっと自動化されたスイッチング手法を利用している。これらプロービング・システムでは、プローブのチップは、ユーザがプローブをＤＵＴに対して押し付けるときに、わずかに圧縮される。プローブのチップは、スイッチに接続され、チップの圧縮がスイッチを作動させる。上述のフット・スイッチ・ベースのプロービング・システムのように、このスイッチは、続いて、信号パス中のリレーに接続される。チップが復元されると、リレーは、プローブの信号パスをグラウンドへと導く。従って、チップが最初にＤＵＴと接触したときに、形成された電荷があれば、グラウンドへと安全に放電される。ユーザがチップをＤＵＴに押し付けて圧縮状態にすると、スイッチが作動し、リレーが信号パスをＴＤＲ装置の入力端子に導くようにして、ＴＤＲ測定が実行される。このもっと自動化された形式のスイッチング・システムは、潜在的なユーザのエラー（つまり、ユーザがフット・スイッチでリレーを作動させるのを忘れる）を排除する。しかし、この形式のシステムは、それでも、スイッチとリレーの両方が、ある有限の回数のサイクルのみ保証されていて、いつかは故障するので、もしもの失敗をしがちである。

本発明の実施形態は、アクティブ（能動的）なスイッチ・ベースのシステムではなく、プローブの信号パスのパッシブ（受動的）で直列な（in-line）物理的切断を利用することによって、ユーザのエラーに加えて、長期間でのスイッチ又はリレーの故障という両方の問題を除去する。

パッシブで直列な信号パスの物理的切断

図１、２Ａ及び２Ｂは、本発明の実施形態によるプローブ１００を示している。プローブ１００は、ＴＤＲ分析に加えて、他の形式の測定を実行するのにも適している。図１は、プローブ１００の全体的な形状を示し、いつか内部部品を破線で示している。図２Ａ及び２Ｂは、プローブ１００の一部の断面図であり、内部部品を更に詳細に示している。

プローブ１００には、自動位置合わせコネクタ・セット１１０がある。この自動位置合わせコネクタ・セット１１０には、第１コネクタ１１０ａ、第２コネクタ１１０ｂ及びアダプタ１１０ｃがある。アダプタ１１０ｃは、第１コネクタ１１０ａと第２コネクタ１１０ｂとを接続できるよう構成される。用語「自動位置合わせ（self-aligning）」は、コネクタ・セット１１０が、ブラインド・メイト（blind-mated）であってよく、そして、コネクタ・セット１１０の構造のために、コネクタ・セット１１０を係合（mate：メイト）させる動作は、高品質の電気接続を提供するように、部品１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃのミスアライメントを全体として許容範囲に自己修正するということを意味する。「ブラインド・メイト」は、部品１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃが、ねじ山（thread）、レンチ（wrench）、その他のツールを使用する必要なしに、相互に接続できることを意味する。コネクタ・セット１１０の自動位置合わせ機能は、概して言えば、第１コネクタ１１０ａ及び第２コネクタ１１０ｂ間の同軸及び放射方向のミスアライメントを調整するようにアダプタ１１０ｃを構成することによって実現される。

コネクタ・セット１１０の部品１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃの夫々は、グラウンド導体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃと、信号導体１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃとを有する。いくつかの実施形態では、部品１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃは、同軸であり、従って、中央の信号導体と、周囲の同軸のグラウンド導体という断面を有する。アダプタ１１０ｃが第１コネクタ１１０ａを第２コネクタ１１０ｂと接続させると、そのそれぞれの信号導体１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃが電気的に接触する前に、そのそれぞれのグラウンド導体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃが電気的に接触するように、部品１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃは構成される。

いくつかの実施形態では、コネクタ・セット１１０は、市販されている既製品の相互接続（interconnect）システムでも良い。市販の相互接続システムは、物理的なサイズ及び仕様において、様々なものが入手できる。好ましい実施形態では、電気的な性能を最大化しつつ、プローブ１００の物理的なサイズを最小化するために、自動位置合わせコネクタ・セット１１０は、モレックス社（Molex Corporation）が製造するＳＭＰＭ ＲＦブライド・メイト・コネクタの７３３００シリーズのようなＳＭＰＭ（Sub-Miniature Push-on Micro）無線周波数（ＲＦ）ブライド・メイト・コネクタ・システムによって構成しても良い（参照：http://www.literature.molex.com/SQLImages/kelmscott/Molex/PDF_Images/987651-1642.PDF）。市販のＳＭＰＭブライド・メイト・コネクタでは、第１及び第２コネクタ１１０ａ、１１０ｂは、一般に「プラグ」とも呼ばれ、アダプタ１１０ｃは、一般に「ブリット（bullet：弾丸）」とも呼ばれる。市販のブリットは、一般に、両端部がどちらも滑腔（smooth-bore：内面の滑らかな穴）で形成されて、係合するプラグが端部を自由に出入り可能とするか、又は、両端部に保持機構があって、端部がその係合するプラグによって捕捉されて保持されるように、形成される。好ましい実施形態では、アダプタ１１０ｃには、第２コネクタ１１０ｂと係合する端部に保持機構１１３があるために、アダプタ１１０ｃが第２コネクタ１１０ｂによって捕捉されて保持される一方、第１コネクタ１１０ａと係合する端部は、滑腔であるために、アダプタ１１０ｃが第１コネクタ１１０ａと自由に係合したり、外れたりする。

プローブ１００には、プローブ・チップ１２０もある。プローブ・チップ１２０は、部分的にハウジング１４０に周囲を囲まれているが、ハウジング１４０に対して移動可能である。プローブ・チップ１２０には、ハウジング１４０から外に突き出ている第１端部１２１と、ハウジング１４０内にある第２端部１２９とがある。図２Ａ及び２Ｂに示すように、プローブ・チップ１２０は、ハウジング１４０に部分的に出入りするようにスライドできる。プローブ・チップは、第１端部１２１に配置された被試験デバイス信号コンタクト１２２を有し、また、第２端部１２９に配置された自動位置合せコネクタ・セット１１０の第１コネクタ１１０ａを有する。プローブ・チップ１２０は、被試験デバイス信号コンタクト１２２と第１コネクタ１１０ａとの間に電気信号パス１２４を提供するように構成されている。図２Ｂに示すように、ユーザが、ＤＵＴをプローブするために、プローブ・チップの第１端部１２１を被試験デバイスに押し付けると、プローブ・チップ１２０が部分的にハウジング１４０内にスライドし、これによって、第１及び第２コネクタ１１０ａ、１１０ｂは、アダプタ１１０ｃを介して接続される。

更に、プローブ１００には、第１端部１３１と第２端部１３９を有するケーブル１３０がある。ケーブル１３０の第１端部１３１は、自動位置合わせコネクタ・セット１１０の第２コネクタ１１０ｂに結合される。ケーブル１３０の第２端部１３９は、ホスト機器（図示せず）と接続するのに適したものとなっている。ケーブル１３０の第２端部１３９は、ホスト装置の入力コネクタに係合するのに適した形式のコネクタを使用して、ホスト装置に接続するように構成できる。ホスト装置中のＴＤＲモジュールは、雌のＳＭＡ入力コネクタを使用することが多い。従って、図１に示すようないくつかの実施形態では、ケーブル１３０の第２端部１３９は、係合する雄のＳＭＡコネクタで終端（terminate）しても良い。

最後に、プローブ１００には、スプリング１５０がある。スプリング１５０は、プローブ１００が被試験デバイスをプロービングしていないときに、第１及び第２コネクタ１１０ａ、１１０ｂを切断するように構成されている。即ち、ユーザがプローブ・チップ１２０を被試験デバイスに押し付けると、スプリップ１５０が圧縮されて、第１及び第２のコネクタ１１０ａ、１１０ｂがアダプタ１１０ｃを介して接続されるようにする。逆に、ユーザが被試験デバイスからプローブ・チップ１２０を取り外すと、スプリング１５０が膨張して、自動位置合わせコネクタ・セット１１０の部品１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ間の接続を切断させる。図１、２Ａ及び２Bで示したもののような好ましい実施形態では、スプリング１５０は、プローブ・チップ１２０の第１端部１２１から圧力が取り去られると、第１コネクタ１１０ａがアダプタ１１０ｃから切り離されるように、プローブ・チップ１２０とハウジング１４０の内壁との間に配置される。

交換可能なプローブ・チップ

プローブ１００のプローブ・チップ１２０は、交換可能に設計されている。即ち、ユーザは、特定のプローブ・チップ１２０をプローブ１００から取り外し、異なるプローブ・チップ１２０を装着できる。プローブ・チップ１２０の交換は、例えば、摩耗によってプローブ・チップ１２０が不良品となる場合や、ユーザが被試験デバイス上の異なる配置の試験ポイントをプローブする必要がある場合に、必要となることがある。特定のプローブ・チップ１２０は、その被試験デバイス信号コンタクト１２２が被試験デバイス上の特定の試験ポイントと位置が合うように、プローブ・チップ１２０の第１端部１２１上に配置された被試験デバイス信号コンタクト１２２を有することがある。多くの実施形態では、プローブ・チップ１２０は、第１端部１２１上に配置される１対の被試験デバイス信号コンタクト１２２を少なくとも有し、コンタクト間の間隔は、被試験デバイス上の１対の試験ポイントの間隔（例えば、シングルエンド信号をプローブする場合なら、信号パッドとグラウンド・パッド間の間隔）と合致する。大まかに言えば、プローブ・チップ１２０は、被試験デバイス信号コンタクト１２２から自動位置合わせコネクタ・セット１１０の第１コネクタ１１０ａへの電気的なパスを提供する。

好ましい実施形態では、プローブ・チップ１２０は、固定の印刷回路基板（ＰＣＢ）を含む。プローブ・チップ１２０用のＰＣＢを利用することによって、低コストである上に、ユーザがプローブ・チップ１２０の第１端部１２１を被試験デバイスに対して押し付けたときに、スプリング１５０を作動させるのに必要な望ましい剛性という利点を提供する。更に、プローブ・チップ１２０用のＰＣＢを利用することによって、好ましい実施形態が、プローブ・チップ１２０の第１端部１２１上にエッジめっきから構成される被試験デバイス信号コンタクト１２２を有することが可能になる。エッジめっきは、周知であって広く利用されており、よって、物理的かつ電気的に堅牢な被試験デバイス信号コンタクト１２２を形成するのに、一般的に比較的安価なプロセスである

いくつかのアプリケーションでは、ＤＵＴ中のプローブされる信号は、シングルエンド信号である。よって、こうしたアプリケーション用に設計された実施形態によれば、プローブ・チップ１２０のＰＣＢには、１対の被試験デバイス信号コンタクト１２２、即ち、被試験デバイス信号コンタクトと、対応する被試験デバイス・グラウンド・コンタクトとがある。これら実施形態では、プローブ・チップ１２０のＰＣＢには、被試験デバイス信号コンタクトと自動位置合わせコネクタ・セット１１０の第１コネクタ１１０ａの信号導体との間の電気信号パスと、被試験デバイス・グラウンド・コンタクトと第１コネクタ１１０ａのグラウンド導体との間の電気的グラウンド・パスもある。最後に、これら実施形態では、プローブ・チップ１２０には、信号パスとグラウンド・パスとの間に結合される高抵抗の静電放電（ＥＳＤ）抵抗器もある。静電放電抵抗器の値は、ユーザが試験ポイントをプローブ・チップ１２０に接触させたときに、ＤＵＴの試験ポイント上に存在する可能性のある、どのような静電気も十分に放電するように、例えば、１００ｋオームあたりのような十分に大きなものでなければならない。いくつかの実施形態では、被試験デバイス信号コンタクト及び被試験デバイス・グラウンド・コンタクトは、被試験デバイス上の１対の試験ポイント（例えば、信号試験ポイントとグラウンド試験ポイント）の間隔と合致するように、プローブ・チップ１２０の第１端部１２１上に配置される。

別のアプリケーションでは、ＤＵＴ中のプローブされる信号は、シングルエンド信号であり、ＤＵＴ上の試験ポイントは、グラウンド－信号－グラウンド（ＧＳＧ：ground-signal-ground）コプレーナ導波路を構成する。よって、図１、２Ａ及び２Ｂに示す実施形態のような、こうしたアプリケーション用に設計された実施形態によれば、プローブ・チップ１２０のＰＣＢには、被試験デバイス信号コンタクト１２２と、被試験デバイス信号コンタクト１２２から第１コネクタ１１０ａの信号導体１１２ａへの電気信号パス１２４と、２つの被試験デバイス・グラウンド・コンタクト１２３と、これら被試験デバイス・グラウンド・コンタクト１２３の夫々から第１コネクタ１１０ａのグラウンド導体１１１ａへの電気的グラウンド・パス１２５と、信号パス１２４及び第１グラウンド・パス１２５間に結合される第１高抵抗静電放電抵抗器１２６と、信号パス１２４ 及び第２グラウンド・パス１２５間に結合される第２高抵抗静電放電抵抗器１２７とがある。これら実施形態では、信号コンタクト１２２と２つのグラウンド・コンタクト１２３は、ＤＵＴ上のＧＳＧコプレーナ導波路のピッチと合致するように、プローブ・チップ１２０のＰＣＢの第１端部１２１上に配置される。

過大電圧検出回路

いくつか実施形態によるプローブ１００には、ＤＵＴの試験ポイントに存在する電圧を検出し、検出した電圧がプローブ１００又はホスト装置の最大入力電圧の仕様を超えているかどうかを指示するよう構成された回路もある。図３は、こうした検出回路３００の１つの実施形態のブロック図である。回路３００には、比較器３１０、基準電圧３２０、インジケータ３３０、抵抗分圧回路網３４０、第１ピックオフ・コネクタ３５０、そして、第２ピックオフ・コネクタ３６０がある。比較器３１０には、基準入力端子３１１、信号入力端子３１２及び出力端子３１３がある。基準電圧３２０は、電圧源によって供給してもよく、基準入力端子３１１に結合される。インジケータ３３０は、出力端子３１３に結合される。

好ましい実施形態では、基準電圧３２０は、ホスト装置についての特定の入力電圧リミットに基づいており、インジケータ３３０は、出力端子３１３に結合されているので、インジケータ３３０は、検出された電圧が基準電圧３２０を超えた場合を指示する。例えば、ＴＤＲモジュールについての典型的な最大特定入力電圧は、＋／－３Ｖである。この場合、基準電圧３２０は、＋０.７５Ｖ、即ち、抵抗分圧回路網３４０の電圧分圧を考慮するために、＋３Ｖの４分の１に設定される。よって、もしプローブ・チップ１２０の入力における電圧が＋３Ｖを超えると、比較器３１０の信号入力端子３１２における電圧は、＋０.７５Ｖを超えるであろうし、比較器３１０の出力３１３は、ハイ（High）になるであろうし、インジケータ３３０は、検出された電圧が基準電圧３２０を超えたことを示すであろう。図３に示すように、回路３００の一例は、正の過大電圧状態を検出するのに使用され、回路３００の第２の例は、負の過大電圧状態を検出するのに使用される。

好ましい実施形態では、インジケータ３３０は、発光ダイオード（ＬＥＤ）である。例えば、図３に示すように、インジケータ３３０のＣＲ０３には、赤のＬＥＤがあり、光った場合、正の過大電圧状態のために、プローブ１００をＤＵＴに接続するのは安全ではないことを示す。同様に、インジケータ３３０のＣＲ０４には、赤のＬＥＤがあり、光った場合、負の過大電圧状態のために、プローブ１００をＤＵＴに接続するのは安全ではないことを示す。インジケータ３３０、ＣＲ０３及びＣＲ０４の夫々には、緑のＬＥＤもあり、これは、赤のＬＥＤに対して相補的に駆動され、プローブ１００をＤＵＴに接続するのが安全であることを示す。別の実施形態では、回路３００の２つの例の出力３１３を論理的に組み合わせて、正又は負の過大電圧状態のどちらかを示す単一のＬＥＤを駆動することによって、ＬＥＤの個数を減少させる。

抵抗分圧回路網３４０は、プローブ・チップ１２０上に配置される。抵抗分圧回路網３４０は、プローブ・チップ１２０上に配置される被試験デバイス信号コンタクト１２２とグラウンド・ノード３４１との間に結合される。例えば、図３に示す回路３００の実施形態では、２つの抵抗器Ｒ０１及びＲ０２が、抵抗分圧回路網３４０を形成し、被試験デバイス信号コンタクト１２２の入力とグラウンド・ノード３４１との間に結合される。好ましい実施形態では、抵抗分圧回路網３４０は、グラウンド・ノード３４１への高抵抗静電放電パスを提供する。例えば、図３に示すように、抵抗分圧回路網３４０は、第２の同一の抵抗分圧回路網３４０と並列に、グラウンドへの１００ｋオームのパスを提供する。従って、ユーザがプローブ・チップ１２０をＤＵＴ上の試験ポイントに接触させた場合、抵抗分圧回路網は、プローブ１００を通してや、接続されたホスト装置へではなく、ＤＵＴの試験ポイントに存在する電荷を安全にグラウンドへと安全に放電するであろう。

第１ピックオフ・コネクタ３５０も、プローブ・チップ１２０上に配置される。第１ピックオフ・コネクタ３５０には、中間ノード３４２、即ち、抵抗分圧回路網３４０のピックオフ・ノードに結合された信号導体がある。第２ピックオフ・コネクタ３６０は、ハウジング１４０内に配置される。第２ピックオフ・コネクタ３６０には、比較器３１０の信号入力端子３１２に結合された信号導体がある。第１及び第２ピックオフ・コネクタ３５０、３６０は、互いに接続されるので、回路３００は、ＤＵＴの試験ポイントに存在する電圧を検出でき、そして、自動位置合わせコネクタ・セット１１０の第１及び第２コネクタ１１０ａ、１１０ｂの接続によって電圧が接続されたホスト装置に印加される前に、過大電圧状態をユーザに警告できる。第１及び第２ピックオフ・コネクタ３５０、３６０は、プローブ・チップ１２０を取り外して交換するために、分離できる。

好ましい実施形態では、第１及び第２ピックオフ・コネクタ３５０、３６０は、互いに自動的に位置決めされる。これは、第１及び第２ピックオフ・コネクタ３５０、３６０について、適切なブライド・メイト・コネクタ・システムを選択することによって実現できる。しかし、第１及び第２ピックオフ・コネクタ３５０、３６０は、基本的にＤＣ電圧を伝送するだけなので、自動位置合わせコネクタ・セット１１０のもののような高性能なコネクタである必要はない。第１ピックオフ・コネクタ３５０は、プローブ・チップ１２０の横方向の動きに適応するために、好ましくは、ケーブル又はフレックス回路のような柔軟な接続を用いて、抵抗分圧回路網３４０の中間ノード３４２に結合される。

差動信号プロービング

いくつかのアプリケーションでは、ＤＵＴ中のプローブされる信号は、差動信号である。図４は、こうした差動信号をプロービングするのに適したプローブ４００の実施形態を示す。プローブ４００には、第１自動位置合わせコネクタ・セット４１０と、第２自動位置合わせコネクタ・セット４１５とがある。第１自動位置合わせコネクタ・セット４１０には、第１コネクタ４１０ａ、第２コネクタ４１０ｂ及び第１アダプタ４１０ｃがあり、夫々が、夫々の信号導体及びグラウンド導体を有する。同様に、第２自動位置合わせコネクタ・セット４１５には、第３コネクタ４１５ａ、第４コネクタ４１５ｂ及び第２アダプタ４１５ｃがあり、夫々が、夫々の信号導体及びグラウンド導体を有する。好ましい実施形態では、第１自動位置合わせコネクタ・セット４１０及び第２自動位置合わせコネクタ・セット４１５は、夫々、第１アダプタ４１０ｃが第１及び第２コネクタ４１０ａ、４１０ｂを接続し、第２アダプタ４１５ｃが第３及び第４コネクタ４１５ａ、４１５ｂを接続し、夫々の信号導体が電気的に接触する前に、夫々のグラウンド導体が電気的に接触する。

プローブ４００には、物理的にＤＵＴと接触する可動プローブ・チップ４２０もある。プローブ・チップ４２０には、ＤＵＴを接触するように露出した第１端部４２１と、プローブ４００のハウジング４４０内に収納された第２端部４２９とがある。第１及び第２被試験デバイス信号コンタクト４２２、４２３は、第１端部４２１に配置される。プローブ・チップ４２０は、第１及び第２被試験デバイス信号コンタクト４２２、４２３と、第１及び第３コネクタ４１０ａ、４１５ａの信号導体夫々との間の第１及び第２電気信号パス４２４、４２５を提供する。プローブ・チップ４２０は、第１端部４２１に配置される少なくとも１つの被試験デバイス・グラウンド・コンタクト４２６と、第１及び第３コネクタ４１０ａ、４１５ａのグラウンド導体の少なくとも１つとの間のグラウンド・パス４２７も提供する。

プローブ４００には、第１ケーブル４３０及び第２ケーブル４３５もあり、夫々、第１端部及び第２端部がある。第１ケーブル４３０の第１端部は、第２コネクタ４１０ｂに結合される。第２ケーブル４３５の第１端部は、第４コネクタ４１５ｂに結合される。ケーブル４３０、４３５の両方の第２端部は、夫々、ホスト装置に接続するのに適したものである。例えば、図４に示すように、いくつかの実施形態では、ケーブル４３０、４３５夫々の第２端部には、ホスト装置のフロント・パネル上の雌のＳＭＡコネクタの夫々に取り付けるように、ねじ式の雄のＳＭＡコネクタがある。

ユーザがプローブ・チップ４２０の第１端部４２１をＤＵＴに十分な力で押し付けることによってＤＵＴをプロービングすると、プローブ・チップ４２０は、ハウジング４４０内で横方向にスライドし、同時に、第１アダプタ４１０ｃを介して第１及び第２コネクタ４１０ａ、４１０ｂが接続され、第２アダプタ４１５ｃを介して第３及び第４コネクタ４１５ａ、４１５ｂが接続される。このようにして、電気信号パスが、第１被試験デバイス信号コンタクト４２２と第１ケーブル４３０の間と、第２被試験デバイス信号コンタクト４２３と第２ケーブル４３５の間に形成される。こうして、ＤＵＴの試験ポイントに存在し、コンタクト４２２、４２３によってプロービングされた差動信号は、ホスト装置へと伝達される。

最後に、プローブ４００には、スプリング４５０がある。ユーザが、プローブ・チップ４２０をＤＵＴから取り外すと、スプリング４５０は、第１及び第２コネクタ４１０ａ、４１０ｂを分離するとともに、第３及び第４コネクタ４１５ａ、４１５ｂを分離し、これによって、プローブ４００を通る電気信号パスを切断する。

好ましい実施形態では、プローブ・チップ４２０には、第１高抵抗静電放電抵抗器４６０と第２高抵抗静電放電抵抗器４６１とがある。第１高抵抗静電放電抵抗器４６０は、第１電気信号パス４２４とグラウンド・パス４２７との間に結合される。第２高抵抗静電放電抵抗器４６１は、第２電気信号パス４２５とグラウンド・パス４２７との間に結合される。第１及び第２被試験デバイス信号コンタクト４２２、４２３と、被試験デバイス・グラウンド・コンタクト４２６は、ＤＵＴ上の差動のグラウンド－信号－信号－グラウンド（ＧＳＳＧ）コプレーナ導波路のピッチと合致するように配置される。このようにして、ユーザが、コンタクト４２２、４２３、４２６をＤＵＴに対してプロービングすると、第１及び第２静電放電抵抗器４６０、４６１が、第１アダプタ４１０ｃを介した第１及び第２コネクタ４１０ａ、４１０ｂの接続の前と、第２アダプタ４１５ｃを介した第３及び第４コネクタ４１５ａ、４１５ｂの接続の前に、ＤＵＴの試験ポイントに存在する可能性のある潜在的に有害な電荷を放電する。

静電放電保護方法

図５は、プローブと、プローブが接続されるホスト装置とを、静電放電のダメージから保護する方法５００を示す。方法５００には、プローブがＤＵＴをプロービングしていないときに、スプリングの力をプローブ内の可動プローブ・チップに加えて、プローブ・チップ上のコネクタを、ホスト装置に接続されたプローブ・ケーブルから分離し続けるステップ５１０がある。プローブは、ＤＵＴをプロービングするのに使用されてないときは、この状態に維持されるであろう。方法５００には、ユーザがスプリングの力を圧倒する十分な力でＤＵＴをプロービングするのに応じて、コネクタの信号（ＳＩＧ）導体をプローブ・ケーブル及びホスト装置の信号導体に接続する前に、ＤＵＴに存在する電荷を信号導体及びグラウンド導体の間に結合された高抵抗静電放電抵抗器を通して放電するように、コネクタのグラウンド導体をプローブ・ケーブルのグラウンド（ＧＮＤ）導体に接続させるステップ５２０もある。このように、プローブがＤＵＴをプロービングしていないときは、プローブ中の電気信号パスを物理的に切断状態に維持するとともに、プローブがＤＵＴをプロービングするときは、信号パスの前にグラウンド・パスの接続を確実に行うことによって、方法５００は、潜在的に有害な静電気が、プローブ中の信号導体を通してや接続されたホスト装置へではなく、グラウンドへ安全に放電されるのを確実にしている。

説明の都合上、特定の本発明の実施形態が図示され説明されてきたが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく様々な変更がなされ得る。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲を除いて限定されるべきではない。単に参考までであるが、本発明の例示的な概念は、以下のようなものであってもよい。

本発明の概念１は、プローブであって、
第１コネクタと、第２コネクタと、上記第１及び第２コネクタを接続できるよう構成されたアダプタとを含む自動位置合わせコネクタ・セットと、
第１端部及び第２端部を有し、上記第１端部に配置された被試験デバイス・コンタクトと上記第２端部に配置された上記第１コネクタとの間の電気的パスを提供するよう構成されたプローブ・チップと、
上記第２コネクタに結合される第１端部と、ホスト装置と接続するのに適した第２端部とを有するケーブルと、
ハウジングであって、その内部において、上記プローブが被試験デバイスをプロービングしているときに、上記アダプタを介して上記第１及び第２コネクタを接続させるように上記プローブ・チップが移動する上記ハウジングと、
上記プローブが被試験デバイスをプロービングしていないときに、上記第１及び第２コネクタを分離させるよう構成されたスプリングと
を具えている。

本発明の概念２は、上記概念１によるプローブであって、上記自動位置合わせコネクタ・セットの上記第１コネクタ、上記第２コネクタ及び上記アダプタは、夫々グラウンド導体及び信号導体を有するとともに、上記アダプタが上記第１及び第２コネクタを接続するときに、夫々の上記信号導体が電気的に接触する前に、夫々の上記グラウンド導体が電気的に接触するように夫々構成される。

本発明の概念３は、上記概念１によるプローブであって、このとき、上記自動位置合わせコネクタ・セットは、ＳＭＰＭ（Sub-Miniature Push-on Micro）無線周波数（ＲＦF）ブライド・メイト・コネクタ・セットを含む。

本発明の概念４は、上記概念１によるプローブであって、このとき、上記アダプタは、上記第２コネクタによって捕捉されて保持される。

本発明の概念５は、上記概念１によるプローブであって、このとき、上記プローブ・チップは、交換可能である。

本発明の概念６は、上記概念１によるプローブであって、このとき、上記プローブ・チップは、印刷回路基板を含む。

本発明の概念７は、上記概念６によるプローブであって、このとき、上記被試験デバイス・コンタクトは、上記プローブ・チップの印刷回路基板の上記第１端部上のエッジめっきを含む。

本発明の概念８は、上記概念６によるプローブであって、このとき、上記プローブ・チップの印刷回路基板は、
被試験デバイス信号コンタクトと、
被試験デバイス・グラウンド・コンタクトと、
上記被試験デバイス信号コンタクトと上記第１コネクタの信号導体との間の信号パスと、
上記被試験デバイス・グラウンド・コンタクトと、上記第１コネクタのグラウンド導体との間のグラウンド・パスと、
上記信号パスと上記グラウンド・パスとの間に結合された高抵抗静電放電抵抗器と
を有している。

本発明の概念９は、上記概念８によるプローブであって、このとき、上記被試験デバイス信号コンタクト及び上記被試験デバイス・グラウンド・コンタクトは、被試験デバイス上の１対の試験ポイントの間隔と合致するように配置されている。

本発明の概念１０は、上記概念８によるプローブであって、このとき、上記プローブ・チップの印刷回路基板は、
第２被試験デバイス・グラウンド・コンタクトと、
上記第２被試験デバイス・グラウンド・コンタクトと上記第１コネクタの上記グラウンド導体との間の第２グラウンド・パスと、
上記信号パス及び上記第２グラウンド・パスの間に結合された第２高抵抗静電放電抵抗器と
を更に有し、このとき、上記被試験デバイス信号コンタクト及び上記第１及び第２被試験デバイス・グラウンド・コンタクトは、被試験デバイス上のシングルエンドのグラウンド－信号－グラウンド・コプレーナ導波路のピッチと合致するように配置されている。

本発明の概念１１は、上記概念１によるプローブであって、このとき、上記プローブ・チップ上の上記被試験デバイス・コンタクトの電圧を検出するよう構成された検出回路を更に具えている。

本発明の概念１２は、上記概念１１によるプローブであって、このとき、上記検出回路は、
基準入力端子、信号入力端子及び出力端子を有する比較器と、
該比較器の上記基準入力端子に基準電圧を供給する基準電圧源と、
上記比較器の上記出力端子に結合されたインジケータと、
上記プローブ・チップ上に配置され、上記被試験デバイス・コンタクトと上記プローブ・チップ上に配置されたグラウンド・ノードとの間に結合された抵抗分圧回路網と、
上記プローブ・チップ上に配置され、上記抵抗分圧回路網の中間ノードに結合された信号導体を有する第１ピックオフ・コネクタと、
上記ハウジング内に配置され、上記第１ピックオフ・コネクタにせつ族されるとともに、上記比較器の上記信号入力端子に結合された信号導体を有する第２ピックオフ・コネクタと
を有している。

本発明の概念１３は、上記概念１２によるプローブであって、このとき、上記基準電圧は、ホスト装置に関する特定の入力電圧リミットに基づき、上記インジケータは、上記比較器の上記出力端子に結合されているので、上記インジケータは、検出された電圧が上記基準電圧を超えている場合を示す。

本発明の概念１４は、上記概念１２によるプローブであって、このとき、上記インジケータは、発光ダイオードを含んでいる。

本発明の概念１５は、上記概念１２によるプローブであって、このとき、上記抵抗分圧回路網は、上記グラウンド・ノードへの高抵抗静電放電パスを提供する。

本発明の概念１６は、上記概念１２によるプローブであって、このとき、上記第１及び第２ピックオフ・コネクタは、互いに自動的に位置決めされる。

本発明の概念１７は、プローブであって、
第１コネクタと、第２コネクタと、上記第１及び第２コネクタを接続できるよう構成された第１アダプタとを含み、上記第１コネクタ、上記第２コネクタ及び上記第１アダプタの夫々が、夫々の信号導体及びグラウンド導体を有する第１自動位置合わせコネクタ・セットと、
第３コネクタと、第４コネクタと、上記第３及び第４コネクタを接続できるよう構成された第２アダプタとを含み、上記第３コネクタ、上記第４コネクタ及び上記第２アダプタの夫々が、夫々の信号導体及びグラウンド導体を有する第２自動位置合わせコネクタ・セットと、
第１端部及び第２端部を有し、上記第１端部に配置された第１被試験デバイス・コンタクトと上記第２端部に配置された上記第１コネクタの上記信号導体との間の第１電気信号パスと、上記第１端部に配置された第２被試験デバイス・コンタクトと上記第２端部に配置された上記第３コネクタの上記信号導体との間の第２電気信号パスと、第１端部に配置される少なくとも１つの被試験デバイス・グラウンド・コンタクトと上記第１及び第３コネクタの上記グラウンド導体の少なくとも１つとの間のグラウンド・パスとを提供するよう構成されたプローブ・チップと、
上記第２コネクタに結合される第１端部と、ホスト装置と接続するのに適した第２端部とを有する第１ケーブルと、
上記第４コネクタに結合される第１端部と、上記ホスト装置と接続するのに適した第２端部とを有する第２ケーブルと、
ハウジングであって、その内部において、上記プローブが被試験デバイスをプロービングしているときに、上記第１アダプタを介して上記第１及び第２コネクタを接続させるとともに、上記第２アダプタを介して上記第３及び第４コネクタを接続させるように上記プローブ・チップが移動する上記ハウジングと、
上記プローブが被試験デバイスをプロービングしていないときに、上記第１及び第２コネクタを分離させるとともに、上記第３及び第４コネクタを分離させるよう構成されたスプリングと
を具えている。

本発明の概念１８は、上記概念１７によるプローブであって、このとき、上記第１コネクタ・セット及び上記第２コネクタ・セットは、上記第１アダプタが上記第１及び第２コネクタを接続するとともに、上記第２アダプタが上記第３及び第４コネクタを接続するときに、夫々の上記信号導体が電気的に接触する前に、夫々の上記グラウンド導体が電気的に接触するように夫々構成される。

本発明の概念１９は、上記概念１７によるプローブであって、このとき、
上記プローブ・チップ上の上記第１電気信号パスと上記グラウンド・パスとの間に結合された第１高抵抗静電放電抵抗器と、
上記プローブ・チップ上の上記第２電気信号パスと上記グラウンド・パスとの間に結合された第２高抵抗静電放電抵抗器と
を更に具え、このとき、上記プローブ・チップ上の上記第１及び第２被試験デバイス信号コンタクトと、少なくとも１つの上記被試験デバイス・グラウンド・コンタクトは、被試験デバイス上の差動グラウンド－信号－信号－グラウンド・コプレーナ導波路のピッチと合致するよう配置される。

本発明の概念２０は、プローブ及び接続されたホスト装置を静電放電ダメージから保護する方法であって、上記方法は、
ユーザが被試験デバイスをプロービングしていないときは、上記ホスト装置に接続されたプローブ・ケーブルからプローブ・チップ上のコネクタを分離し続けるように、上記プローブ中の可動の上記プローブ・チップにスプリングの力に加える処理と、
上記ユーザが上記スプリングの力を圧倒する力で上記被試験デバイスをプロービングするのに応じて、上記コネクタの信号導体を上記プローブ・ケーブル及び接続された上記ホスト装置の信号導体に接続させる前に、上記被試験デバイス上に存在する電荷を、上記信号導体及びグラウンド導体の間に結合された高抵抗静電放電抵抗器を介して放電させるように、上記コネクタの上記グラウンド導体を上記プローブ・ケーブルのグラウンド導体に接続させる処理と
を具えている。

１００ プローブ
１１０ 自動位置合わせコネクタ・セット
１１０ａ 第１コネクタ
１１０ｂ 第２コネクタ
１１０ｃ アダプタ
１１１ａ グラウンド導体
１１１ｂ グラウンド導体
１１１ｃ グラウンド導体
１１２ａ 信号導体
１１２ｂ 信号導体
１１２ｃ 信号導体
１１３ 保持機構
１２０ プローブ・チップ
１２１ プローブ・チップの第１端部
１２２ 被試験デバイス信号コンタクト
１２３ 被試験デバイス・グラウンド・コンタクト
１２４ 電気信号パス
１２５ 電気的グラウンド・パス
１２６ 第１高抵抗静電放電抵抗器
１２７ 第２高抵抗静電放電抵抗器
１２９ プローブ・チップの第２端部
１３０ ケーブル
１３１ ケーブルの第１端部
１３９ ケーブルの第２端部
１４０ ハウジング
１５０ スプリング
３００ 検出回路
４００ プローブ
４１０ 第１自動位置合わせコネクタ・セット
４１０ａ 第１コネクタ
４１０ｂ 第２コネクタ
４１０ｃ 第１アダプタ
４１５ 第２自動位置合わせコネクタ・セット
４１５ａ 第３コネクタ
４１５ｂ 第４コネクタ
４１５ｃ 第２アダプタ
４２０ プローブ・チップ
４２１ａ プローブ・チップの第１端部
４２２ｂ 第１被試験デバイス信号コンタクト
４２３ｃ 第２被試験デバイス信号コンタクト
４２４ 第１電気信号パス
４２５ 第２電気信号パス
４２６ 被試験デバイス・グラウンド・コンタクト
４２７ グラウンド・パス
４２９ プローブ・チップの第２端部
４３０ ケーブル
４４０ ハウジング
４５０ スプリング
４６０ 第１高抵抗静電放電抵抗器
４６１ 第２高抵抗静電放電抵抗器

Claims (7)

1. プローブであって、
   第１コネクタと、第２コネクタと、上記第１及び第２コネクタを接続できるよう構成されたアダプタとを含む自動位置合わせコネクタ・セットと、
   第１端部及び第２端部を有し、上記第１端部に配置された被試験デバイス・コンタクトと上記第２端部に配置された上記第１コネクタとの間の電気的パスを提供するよう構成されたプローブ・チップと、
   上記第２コネクタに結合される第１端部と、ホスト装置と接続するのに適した第２端部とを有するケーブルと、
   ハウジングであって、その内部において、上記プローブが被試験デバイスをプロービングしているときに、上記アダプタを介して上記第１及び第２コネクタを接続させるように上記プローブ・チップが移動する上記ハウジングと、
   上記プローブが被試験デバイスをプロービングしていないときに、上記第１及び第２コネクタを分離させるよう構成されたスプリングと
   を具えるプローブ。
2. 上記自動位置合わせコネクタ・セットの上記第１コネクタ、上記第２コネクタ及び上記アダプタは、夫々グラウンド導体及び信号導体を有するとともに、上記アダプタが上記第１及び第２コネクタを接続するときに、夫々の上記信号導体が電気的に接触する前に、夫々の上記グラウンド導体が電気的に接触するように夫々構成される請求項１によるプローブ。
3. 上記プローブ・チップが、
   被試験デバイス信号コンタクトと、
   被試験デバイス・グラウンド・コンタクトと、
   上記被試験デバイス信号コンタクトと上記第１コネクタの信号導体との間の信号パスと、
   上記被試験デバイス・グラウンド・コンタクトと、上記第１コネクタのグラウンド導体との間のグラウンド・パスと、
   上記信号パスと上記グラウンド・パスとの間に結合された高抵抗静電放電抵抗器と
   を有する印刷回路基板を含む請求項１又は２によるプローブ。
4. 上記プローブ・チップ上の上記被試験デバイス・コンタクトの電圧を検出するよう構成された検出回路を更に具える請求項１、２又は３によるプローブ。
5. プローブであって、
   第１コネクタと、第２コネクタと、上記第１及び第２コネクタを接続できるよう構成された第１アダプタとを含み、上記第１コネクタ、上記第２コネクタ及び上記第１アダプタの夫々が、夫々の信号導体及びグラウンド導体を有する第１自動位置合わせコネクタ・セットと、
   第３コネクタと、第４コネクタと、上記第３及び第４コネクタを接続できるよう構成された第２アダプタとを含み、上記第３コネクタ、上記第４コネクタ及び上記第２アダプタの夫々が、夫々の信号導体及びグラウンド導体を有する第２自動位置合わせコネクタ・セットと、
   第１端部及び第２端部を有し、上記第１端部に配置された第１被試験デバイス・コンタクトと上記第２端部に配置された上記第１コネクタの上記信号導体との間の第１電気信号パスと、上記第１端部に配置された第２被試験デバイス・コンタクトと上記第２端部に配置された上記第３コネクタの上記信号導体との間の第２電気信号パスと、第１端部に配置される少なくとも１つの被試験デバイス・グラウンド・コンタクトと上記第１及び第３コネクタの上記グラウンド導体の少なくとも１つとの間のグラウンド・パスとを提供するよう構成されたプローブ・チップと、
   上記第２コネクタに結合される第１端部と、ホスト装置と接続するのに適した第２端部とを有する第１ケーブルと、
   上記第４コネクタに結合される第１端部と、上記ホスト装置と接続するのに適した第２端部とを有する第２ケーブルと、
   ハウジングであって、その内部において、上記プローブが被試験デバイスをプロービングしているときに、上記第１アダプタを介して上記第１及び第２コネクタを接続させるとともに、上記第２アダプタを介して上記第３及び第４コネクタを接続させるように上記プローブ・チップが移動する上記ハウジングと、
   上記プローブが被試験デバイスをプロービングしていないときに、上記第１及び第２コネクタを分離させるとともに、上記第３及び第４コネクタを分離させるよう構成されたスプリングと
   を具えるプローブ。
6. 上記プローブ・チップ上の上記第１電気信号パスと上記グラウンド・パスとの間に結合された第１高抵抗静電放電抵抗器と、
   上記プローブ・チップ上の上記第２電気信号パスと上記グラウンド・パスとの間に結合された第２高抵抗静電放電抵抗器と
   を更に具え、
   上記プローブ・チップ上の上記第１及び第２被試験デバイス信号コンタクトと、少なくとも１つの上記被試験デバイス・グラウンド・コンタクトは、被試験デバイス上の差動グラウンド－信号－信号－グラウンド・コプレーナ導波路のピッチと合致するよう配置される請求項５によるプローブ。
7. プローブ及び接続されたホスト装置を静電放電ダメージから保護する方法であって、
   ユーザが被試験デバイスをプロービングしていないときは、上記ホスト装置に接続されたプローブ・ケーブルからプローブ・チップ上のコネクタを分離し続けるように、上記プローブ中の可動の上記プローブ・チップにスプリングの力に加える処理と、
   上記ユーザが上記スプリングの力を圧倒する力で上記被試験デバイスをプロービングするのに応じて、上記コネクタの信号導体を上記プローブ・ケーブル及び接続された上記ホスト装置の信号導体に接続させる前に、上記被試験デバイス上に存在する電荷を、上記信号導体及びグラウンド導体の間に結合された高抵抗静電放電抵抗器を介して放電させるように、上記コネクタの上記グラウンド導体を上記プローブ・ケーブルのグラウンド導体に接続させる処理と
   を具える方法。

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