JPH03107779A - Ｉｃテスタの計測用電源供給回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、ＣＵＴの電流計測をする場合に、測定レン
ジのフルスケールよりも大きな過度電流が流れても、電
流クランプ領域に至らないように時間制御するとともに
、目的のレンジで精度よく電流計測ができるようにし、
さらに、任意の電流でクランプするという相反する動作
ができるＩＣテスタの計測用電源供給回路についてのも
のである。

［従来の技術］ 次に、従来技術による構成図を第６図により説明する。

第６図のｌはＤ／Ａ変攬器、２と３は抵抗、４と５は演
算増幅器、６は電流リミッタ回路、７はレンジオーバー
検出回路、８は抵抗、９は電流検出回路、１０はＡ　／
　Ｄ変換器、１１はＤＵＴ、１２はテストパターン発生
器である。

抵抗２・３はＤＵＴＩＩへの印加電圧Ｖ０を決定する電
圧設定用のレンジ抵抗、抵抗８は電流計測用のし〉・ジ
抵抗、電圧■１はＤ／Ａ変換器１の出力、電圧■。は電
流検出回路９の出力、電流１０はＤＵＴＩＩに流れる電
流である。

また、レンジオーバー検出回路７の出力である信号Ｐと
信号Ｎは過電流であることを知らせるもので、それぞれ
電流１０の流れる方向、すなわちフォース電流オーバー
またはシンク電流オーバーであることを示す。

次に、電流リミッタ回路６を第８図により説明する。

第８図の６１は定電流源、６２と６３はトランジスタ、
６４〜６６は抵抗である。

定電流ｇ６１の電流をＩｓ、Ｉ”ランジスタロ２のベー
ス・エミッタ間電圧をＶ□、抵抗６４〜６６の抵抗値を
それぞれＲ１、Ｒ２、Ｒ３、抵抗６６を流れる電流をＩ
８とすると、第８図から次式が成立する。

ＶＩｌｌｌ＝　Ｉｌｌ　ＸＲｔ　ｘＲ，／　（Ｒ１＋Ｒ
２）・・・・・・・・・・・・・・・・−・・・・（１
）電圧Ｖ、ｇが約０．６ＶになるようなＩ。のとき、１
〜ランジスタロ２がオンとなり、電流クランプがかかる
。

そのときのトランジスタ６３のベース電流Ｉ８は、次の
式（２）と式（３）を満たすように定まる。

Ｉｌｌ　＝Ｉ６　Ｘ１１ｒｓ＋・・・・・・−・−・・
・・・・・・・・・・・・・・・・（２）Ｉ＄＝ＩＣ＋
１．・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・（３）ここに、■。はトランジスタ６２
のコレクタ電流、１１ｔ１はトランジスタ６３の直流電
流増幅率である。

したがって、電流Ｉ８の値を制御するか、または電流Ｉ
Ｃを分流制御するか、またはトランジスタ６２の電圧Ｖ
Ｉ１．を制御することによって、電流１、を制限すれば
、電流Ｌ！ｌを制限することができる。

次に、第８図の電流リミッタ回路６をＰ信号で制御する
回路の一例を第９図により説明する。

第９図は第８図の要部だけを示したものであり、第８図
にトランジスタ６７を追加したものである。

トランジスタ６７は、トランジスタ６２と等価な動きを
する。

信号Ｐをトランジスタ６７のベースに加えると、一定電
流である電流Ｉｓが１〜ランジスタロ７に分流し、抵抗
６６を流れる電流ＩＩＩが制限される。

シンク電流オーバーを制御する信号Ｎについても、第８
図のようにコンプリメンタリ−回路となっているため、
シンク側の回路にトランジスタ６７と同じ動作をするＰ
ＮＰトランジスタを接続し、電流１．を制限させること
ができる。

信号Ｐと信号Ｎによって、電流リミッタ回路６が動作し
、電流クランプがかかる。

ＤＵＴＩＩに加えられる電圧Ｖ０は、 Ｖ　Ｏ”　　Ｒ、、／　ＲＡ　Ｘ　Ｖ　ｌ・・・・・・
・・・・・・・・・・・・（４）であり、電圧■。は電
圧Ｖｌを変えるが、または抵抗２の抵抗値ＲＡ、抵抗３
の抵抗値Ｒ８の比を電子スイッチ等で切換えることによ
って変えることができる。

レンジオーバー検出回路７と電流検出回路９の入力端子
には共通に抵抗８が接続される。

レンジオーバー検出回路７と電流検出回路９のそれぞれ
の入力端子に流れる電流は、電流１０に対し無視できる
ように入力インピーダンスを高くしている。さらに、演
算増幅器４の子端子への電流も無視できる。

したがって、ＤＬＩＴＬＩに流れる電流１０と抵抗８に
流れるｚＩＫ流は等しいので、ＤＵＴＩＩに流れる電流
１０を測定するには、抵抗８の電圧降下り、ＸＲ，を測
定ずればよい。

電流検出回路９は、ｉ、ＸＲ，の電圧をＡ／Ｄ変換器１
０のフルスケール以内になるように変換する。すなわち
、電流検出回路９の出力電圧ＶＣは、 ■。＝Ｋ　Ｘ　Ｉ　ＯＸ　Ｒｗｒ・・・・・−・・・・
・・・旧・・・・・・・・（５）ここに、Ｋ−増幅率 Ｒ，＝既知の値を持つレンジ抵抗 この電圧■。をＡ／Ｄ変換することによって、電流１０
を知ることができる。このとき、抵抗８の抵抗値Ｒ，が
一種類だけだと、電流１０の値によってはオーバースケ
ールになるので、広範囲にわたる電流ｉ。を測定できる
ように、抵抗８の抵抗値Ｒ，はリレーまたは電子スイッ
チ等で切換えて使えるように複数のレンジ抵抗を用意す
る。

また、レンジオーバー検出回路７はあるレンジ抵抗Ｒ，
を選択して測定したとき、レンジのフルスケールを越え
る電流１０、すなわち式（５）からｉ、＝Ｖｃ／　（Ｋ
ｘｆｌ、）で示される電流以上が流れた場合、レンジオ
ーバー信号として信号Ｐまたは信号Ｎを出して電流リミ
ッタ回路６を動作させ、電流制限をする。

［発明が解決しようとする課題］ 第６図によれば、ＤＬＩＴＩＩのスタティックな直流電
流を測定することができる。しかし、メモリＩＣ等の試
験では、ＤＵＴＩＩの他の端子にパターン発生器１２か
らのパルス信号を加えた状態で、ＤＵＴＩＩの電流を測
定する。

ＤＵＴＩＩがＣＭＯ９等の場合は、テストパターンの変
化点で急激な電流変化がおき、目的としている測定レン
ジの数倍のパルス状の過渡電流が流れる。

次に、第６図の過渡電流の波形図を第７図ににり説明す
る。

第７図は、電流１０の変化を時間軸上で拡大１−で図式
化したものである。

第７図の測定電流ｉｍの場合は、測定レンジ２１の範囲
内なので、測定レンジ２１を選択して測定する。しかし
、過渡電流ｉ。はレンジ２１の範囲を越えてしまうので
、斜線部分の電流は第６図の電流リミッタ回路６でクラ
ンプされてしまい、ＤＵＴｌｌに必要な電流を供給でき
なくなる。

逆に、過渡電流値をカバーできる測定レンジ２２を選択
して測定すると、大きな測定レンジ２２で低いレベルを
測定することになり、精度よく測定することができない
という問題がある。

さらに、電流リミッタ回路６が動作するのは、レンジオ
ーバー検出回路７が動作したとき、すなわち、測定レン
ジの範囲を越える電流１０が流れたときだけであり、測
定レンジ以内の任意の電流が流れたときは電流制限動作
に入るという要求に対応することができないという問題
がある。

この発明は、測定レンジを越えるパルス状の過渡電流が
流れても、フラング動作領域に入らないようにし、目的
の測定レンジで精度よく測定するＩＣテスタの計測用電
源供給回路の提供を目的とする。

また、測定レンジ以内であっても任意の電流値でＤＵＴ
ｌｌに流れる電流に制限を加えるという相反する要求を
どちらも解決する回路の提供を目的とする。

［課題を解決するための手段］ この目的を達成するために、この発明では、電源の出力
電流に制限を加える電流リミッタ回路６と、電流リミッ
タ回路６の出力に直列に接続される抵抗８と、抵抗８に
流れる電流を検出して電圧に変換する電流検出回路９と
、電流検出口Ｉ！Ｐ１９の出力電圧を平均化する不完全
積分器１４と、不完全積分器１４の入力電圧または出力
電圧を切り換えて取り出す切換器１３と、切換器１３の
出力を接続するＡｌ１）変換器１０と、不完全積分器１
４の出力電圧を第１の基準電圧Ｐ、、、と比較する第１
の比較器１５と、第１の基準電圧Ｐ　ｒ＊Ｅと極性が反
転した第２の基準電圧Ｎ１．、で不完全積分器１４の出
力電圧を比較する第２の比較器１６とを備え、抵抗８に
流れる電流をＤＵＴＩＩに加え、第１の比較器１５の出
力信号Ｐと第２の比較器１６の出力信号Ｎで電流リミッ
タ回路６を制御する。

次に、この発明によるＩＣテスタの計測用電源供給回路
の構成図を第１図により説明する。

第１図の１３は切換器、１４は積分時定数がプログラマ
ブルな不完全積分器、１５と１６は比較器、１７は反転
増幅器、１８はＤ／Ａ変換器であり、その他の部分は第
６図と同じものである。

すなわち、第１図は第６図からレンジオーバー検出回路
７をとり、第６図に切換器１３〜Ｄ／Ａ変換器１８を追
加したものである。

電流検出回路９の出力は、不完全積分器１４に入り、不
完全積分器１４の出力は比較器１５・１６に入る。

また、切換器１３は、不完全積分器１４の入力電圧また
は出力電圧を切り換えて取り出し、切換器１３の出力は
Ａ／Ｄ変換器１０に接続される。

Ｄ／Ａ変換器１８の出力は比較器１５・１６の基準電圧
となり、比較器１６には反転増幅器１７を介して供給さ
れる。

比較器１５の出力は信号Ｐとして電流リミッタ回路６に
加えられ、比較器１６の出力は信号Ｎとして電流リミッ
タ回路６に加えられる。

［（ｅ　Ｊｎ　］ 次に、不完全積分器１４の動作を第２図と第３図を参照
して説明する。

第２図は、ＲＣによる積分回路の例であり、入力電圧Ｖ
、のとき出力電圧ＶＪである。

第３図は第２図の充放電波形図であり、ＣＲが小さいと
きは曲線１９になり、ＣＲが大きいときは曲線２０にな
る。

電圧ＶＣを不完全積分器１４で積分したときの不完全積
分器１４の出力電圧■、は、第２図と第３図のように変
化し、第４図の電圧■、の波形となる。

不完全積分器１４は、−次遅れ系の伝達関数をもち、第
２図に示すＣＲ回路と等価である。第２図の入力に測定
しようとしている電流１０と比例しているパルス状の電
圧■。を入力した場合の出力応答Ｖ、は第３図のように
変化する。

入力電圧■。をＣに充電しているときは、Ｖ１＝Ｖｃ　
　（１−ε−””　）　−−−−・・・・−−−−−−
−（６）また、放電しているときは、 Ｖ、＝Ｖｃ・ε−１／Ｃ″・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・（７）であり、よく知られた充
放電式で表される。

ここで、第３図の電圧■。が存在する期間Ｔ以内に電圧
Ｖ、が電圧■。（７）最大値に達しないような時定数Ｃ
Ｒを選ぶ。

すなわち、ＶＪ／ＶＣ＜１、ｔ＝Ｔとして式（６）また
は式（７）からＣＲを決め、第４図で示すように測定レ
ンジ２３以内になるように積分する。

比較器１５・１６はそれぞれ電流１０の流れる方向、す
なわちＤＵＴＩＩに流れ込むフォース電流とＤＵＴＩＩ
から吸い込むシンク電流のオーバー検出用として動作す
る。

比較器１５の基準電圧Ｐ　ｒａｔと、比較器１６の基準
電圧Ｎ　ｒａｔは、Ｄ／Ａ変換器１８から供給され、電
流測定レンジのフルスケールに等しいか、またはそれ以
下の値に設定される。比較器１６の基１（１１電圧Ｎ　
ｒａｔは、反転増幅器１７で基準電圧Ｐ　ｒｅｔの極性
と反転した値となっている。

比較器１５の出力電圧は信号Ｐとして電流リミッタ回路
６に加えられ、比較器１６の出力電圧は信号Ｎとして電
流リミッタ回路６に加えられる。

電流検出回路９の出力電圧■。は、式（５）の関係で測
定する電流１０に比例しており、第４図の電圧ＶＣの波
形となる。

電圧■。の波形は、電流１０の方向がＤＵＴｌｌに流れ
込むフォーシング電流のときを示し、第７図の電流１０
と同様であり、電流１０と読み替えても差しつかえない
。

電圧ｖＪは測定レンジ２３の範囲内になるような時定数
ＣＲで制御されており、あらかじめ設定されている比較
器１５の基準電圧Ｐ、＠ｆ、すなわち第４図のレベル２
４まで達しない、したがって、比較器１５・１６は動作
せず、レンジオーバーの信号Ｐ・信号Ｎは出てこないの
で、電流リミッタ回路６も動作せず、ＤＵＴＩＩに必要
な電流が供給できる。

第４図のように、測定レンジ２３を越えるようなパルス
電流が流れても、その電流が供給できる上位のレンジか
ら測定電流レベルｉ、に最適なレンジに切換えることな
く、初めから目的のレンジで精度よく測定することがで
きる。このときは、切換器１３は端子ａ側にして、電圧
■。をＡ／Ｄコンバータ１０に接続しておく。

電流方向が違うシンク電流測定の場合は、電圧■ｃと電
圧Ｖ、の極性が反転し、コンパレータ１６によって同じ
ような動作となる。

次に、測定レンジ以内の任意の電流値でＤＵＴｌｌに流
れ込む、または吸い込む電流を制限したいときがあり、
このような場合は、コンパレータ１５の基準電圧Ｐｒｅ
ｌｓまたはコンパレータ１６の基準電圧Ｎ　ｒｅｆを第
４図のレベル２４からレベル２５まで下げることによっ
て電圧■、の斜線部をオーバー領域として検出すること
ができ、電流制限をすることができる。

さらに、第１図の回路によれば、第５図に示すようなパ
ルス電流を含めた平均電流の測定ができる。第５図のよ
うなパルス電流１０が流れた場合、不完全積分器１４に
よるパルス電流の充電時の電圧出力Ｖ、のＴ、経過後の
電圧をｅｃ、またｅｃから放電時の゛ｒ２経過後の電圧
をｅｄ、リップル電圧をｅ、とすると、式（６）から、 ｅｃ　＝　ｅ＋　　（１−ｅ−”　／Ｃ”　）　・＝＝
＝−＝Ａ８１式（１）から、 ｅ　ａ　＝ｅ　ｃ・ε−Ｔｉｔ　／ＣＲ・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・（９）の関係が得られ、
リップル電圧ｅ、は。

ｅ、＝ｅカーｅ、・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・（１０）となり、パルス電流の継
続時間と許容できる平均電流のリップル電圧で不完全積
分器１４の積分時定数ＣＲを決定し、切換器１３を端子
す開に切換え、不完全積分器１４の出力電圧ＶＪｔ−Ａ
／Ｄ変換器１０に接続することで電流１０の平均を測定
することができる。

また、第１図の比較器１５の基準電圧Ｐ　ｒｅｆと比較
器１６の基準電圧Ｎ　ｒｅｆは不完全積分器１４の精分
出力■□より大きな極性の違うレベルにＤ／Ａ変換器１
８で設定する。

このような状態では比較器１５・１６は動作せず、電流
リミッタ回路６を駆動する信号Ｐと信号Ｎは出てこない
。

［発明の効果］ この発明によれば、負荷電流を測定する場合、測定しよ
うとする電流の数倍、または測定レンジを越えるような
パルス状の過渡電流が流れても電流クランプがかからず
、さらに測定レンジを変更することなく測定電流のレベ
ルに最適なレンジを使用し精度よく測定することができ
る。

逆に、測定レンジ以内の任意の電流以上負荷には流れな
いように電流クランプをかけ、負荷電流に制限をかける
ことができる。

さらに、パルス電流の平均値を測定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるＩＣテスタの計測用電源供給回
路、°第２図と第３図は第１図の不完全積分器１４の動
作説明図、第４図と第５図は第１図の動作説明用波形図
、第６図は従来技術による構成図、第７図は第６図の過
渡電流の波形図、第８図は電流リミッタ回路６の動作説
明図、第９図は第８図の電流リミッタ回路６をＰ信号で
制御する回路の一例を示す図である。 １・・・・・・Ｄ／Ａ変換器、２・・・・・・抵抗、３
・・・・・・抵抗、４・・・・・・演算増幅器、５・・
・・・・演算増幅器、６・・・・・・電流リミッタ回路
、７・・・・・・レンジオーバー検出回路、８・・・・
・・抵抗、９・・・・・・電流検出回路、１０・・・・
・−Ａ／Ｄ変換器、１１・・・・・・ＤＵＴ、１２・・
・・・・テストパターン発生器、１３・・・・・・切換
器、１４・・・・−・不完全精分器、１５・・・・・・
比較器、１６・・・・・・比較器、１７・・・・・・反
転増幅器、１８・・・・・・Ｄ／Ａ変換器。 第 図 第 図 第 図 第 ４ 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電源の出力電流に制限を加える電流リミッタ回路（
   ６）と、 電流リミッタ回路（６）の出力に直列に接続される抵抗
   （８）と、 抵抗（８）に流れる電流を検出して電圧に変換する電流
   検出回路（９）と、 電流検出回路（９）の出力電圧を平均化する不完全積分
   器（１４）と、 不完全積分器（１４）の入力電圧と出力電圧を切り換え
   て取り出す切換器（１３）と、 切換器（１３）の出力を接続するＡ／Ｄ変換器（１０）
   と、 第１の基準電圧と不完全積分器（１４）の出力電圧を比
   較する第１の比較器（１５）と、極性が第１の基準電圧
   に対し反対の第２の基準電圧と不完全積分器（１４）の
   出力電圧を比較する第２の比較器（１６）とを備え、 抵抗（８）に流れる電流をＤＵＴ（１１）に加え、第１
   の比較器（１５）の出力信号Ｐと第２の比較器（１６）
   の出力信号Ｎで電流リミッタ回路（６）を制御すること
   を特徴とするＩＣテスタの計測用電源供給回路。