JPH08271549A - 電圧電流特性測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】測定対象に供給する電圧・電流の設定変更時の
オーバ−シュートを抑え、スループットの高い測定が可
能な電圧電流特性測定装置を提供する。 【構成】電圧電流特性測定装置において、下記の３つの
手段でスループットを改善する。（イ）電圧・電流の設
定変更時にスイッチ９１および９２により疑似負荷回路
９４を出力端子８２からバッファ増幅器８３の出力側に
切り換え、出力端子８２およびキャパシタ９３の充電時
間を短縮する。（ロ）ＤＡ変換器制御回路３３が、新設
定値と現在の出力の値を演算して、ＤＡ変換器１２およ
び２２の設定値を階段的に新設定値に近づけ、出力のオ
ーバーシュートを低減して収束時間を短くする。（ハ）
収束判定回路３２が出力の変化をモニタして収束を判定
し、判定時または判定後のＡＤ変換器４２の出力を出力
電圧または出力電流の測定値として、出力が安定するま
での不要な待ち時間をなくし、あるいは待ち時間の不足
による誤測定をなくす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般に、測定対象に電
圧を印加したときの電流を測定するか、あるいは電流を
印加して電圧を測定する装置に係わり、特に半導体直流
パラメータ測定装置に用いられる電圧電流特性測定装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体直流パラメータ測定装置に用いら
れる電圧電流特性測定装置は、定電圧源から測定対象に
電圧を印加してそこに流れる電流を測定すること、及び
定電流源から測定対象に電流を流して測定対象の両端の
電圧を測定することが可能な装置である。なお、電圧電
流特性測定装置は、本願出願人が販売している半導体回
路試験装置の分野でのパラメトリック測定ユニット（Ｐ
ＭＵ）及び半導体直流パラメータ測定装置の分野での電
圧電流測定ユニット（ＳＭＵ）として用いられている。

【０００３】上述の測定を行うために、電圧電流特性測
定装置は、定電圧源モード、正定電流源モード及び負定
電流源モードの３つのモードを備え、これらのいずれか
１つのモードで測定対象に電圧または電流を供給し、電
流または電圧を測定する。

【０００４】図４に従来技術の電圧電流特性測定装置の
基本構成図を示す。図は電圧電流特性測定装置の基本動
作及び後に述べる本発明と関係する構成要素のみを示
し、各種の補助的回路および各種信号処理や制御を行う
演算制御部等の構成要素は省略している。

【０００５】図４で、まず構成の概要を述べる。出力端
子８２に測定対象が接続される。８２には電力増幅器５
２から電流レンジ抵抗回路８１を介して電圧電流が供給
される。出力端子８２の電圧すなわち出力電圧は、利得
１のバッファ増幅器８３および抵抗１６を介して誤差増
幅器１７の入力に帰還される。出力端子８２から測定対
象に流れる電流すなわち出力電流は、電流レンジ抵抗回
路８１の両端の電圧を差動増幅器８５が検出して抵抗２
６および３６を介して誤差増幅器２７および３７の入力
に帰還されている。

【０００６】またバッファ増幅器８３および差動増幅器
８５の出力は、ＦＥＴスイッチ４３および４４で選択切
換されて、ＡＤ変換器４２によりデジタル値に変換さ
れ、端子４１から図示していない演算制御部に送られ、
測定値として記録または表示される。

【０００７】出力電圧の設定は、図示していない演算制
御部が、電圧レンジ抵抗回路１５の抵抗値を切り換えて
出力電圧のレンジを設定し、また演算制御部が端子１１
にＤＡ変換器１２の設定値を入力して出力電圧のレンジ
内の値を設定する、ことにより行われる。

【０００８】また電流の設定も同様に、演算制御部の制
御により、電流レンジ抵抗回路８１でレンジが、また端
子２１を介してＤＡ変換器２２にレンジ内の値が設定さ
れる。なお、電圧レンジ抵抗回路１５及び電流レンジ抵
抗回路８１は、通常、複数のレンジ抵抗とそれらを切り
換えるＦＥＴスイッチを備える。

【０００９】上述の定電圧源モード、正定電流源モード
及び負定電流源モードを実現するために、電圧電流特性
測定装置は３つのモードに対応してＶ制御部、Ｉp制御
部及びＩn制御部と呼ぶ制御部を備え、これらの制御部
が出力部を制御する構成になっている。ここで、定電圧
モードの制御を述べ、正定電流源モード及び負定電流源
モードについては定電圧モードと異なる点について述べ
る。

【００１０】Ｖ制御部は、ＤＡ変換器１２、低域通過形
フィルタ１３、電圧レンジ抵抗回路１５、抵抗１６、誤
差増幅器１７、電圧電流変換器１８およびキャパシタ１
９を有している。出力部は、積分回路５１、電力増幅器
５２、電流レンジ抵抗回路８１、バッファ増幅器８３お
よび差動増幅器８５を主な構成要素としている。

【００１１】前述のようにＤＡ変換器１２に設定された
電圧は、低域通過形フィルタ１３および電圧レンジ抵抗
回路１５を介して、誤差増幅器１７の入力に印加されて
いる。誤差増幅器１７の出力電圧は、電圧電流変換器１
８で電流に変換されて、出力部の積分回路５１を充電す
る。積分回路５１の電圧が電力増幅器５２で増幅され、
前述のように電流レンジ抵抗回路８１を介して出力され
る。また出力電圧は、利得１のバッファ増幅器８３から
抵抗１６を介して誤差増幅器１７に帰還されている。こ
のようにＶ制御部と出力部で帰還回路を構成している。
この帰還回路が平衡している状態では、出力電圧はＤＡ
変換器１２の電圧と電圧レンジ抵抗回路１５の抵抗値お
よび抵抗１６で決まる値になっている。帰還回路の安定
性のため、Ｖ制御部の利得帯域幅積を制限するキャパシ
タ１９が誤差増幅器１７の入力と電力増幅器５２の出力
の間に接続されている。なお積分回路は、通常電力増幅
器の入力と接地間に接続したキャパシタで構成されてい
る。

【００１２】Ｉｐ制御部は、ＤＡ変換器２２、低域通過
形フィルタ２３、反転増幅器２４，抵抗２５、抵抗２
６、誤差増幅器２７、電圧電流変換器２８およびキャパ
シタ６４を有している。Ｉｎ制御部では、ＤＡ変換器２
２および低域通過形フィルタ２３をＩｐ制御部と共用
し、抵抗３５、抵抗３６、誤差増幅器３７、電圧電流変
換器３８およびキャパシタ７４を有している。図４で
は、正と負の定電流モードの設定電流の絶対値が等しい
場合を示したが、もし等しくない場合は、反転増幅器２
４が不要で、Ｉｎ制御部に２２および２３とは別のＤＡ
変換器および低域通過形フィルタが必要となる。

【００１３】上述のように、電圧電流特性測定装置は、
定電圧源モード、正定電流源モード及び負定電流源モー
ドを実行するために、Ｖ制御部、Ｉp制御部およびＩn制
御部を有しているが、どの制御部が出力部を制御して上
記モード状態になるかの制御については本発明に特に関
係が無いので省略する。

【００１４】近年、半導体技術の微細化は目覚ましいも
のがあるが、それに伴い半導体製品は過大な電圧などの
ストレスに対して弱くなってきている。従って、半導体
を測定する装置にも、測定対象である半導体に不用なス
トレスを与えないことが要求されている。また、特に製
造ラインで用いられる半導体試験装置では、製品検査の
スループットを向上したい要求がある。

【００１５】そのためには、不用なストレスを与えない
で、各測定項目間の切り換え時間をできるだけ短縮する
必要がある。従来技術において、種々の理由で切換時間
が長くなっているが、次の３点が主な理由である。

【００１６】（イ）疑似負荷回路 電圧電流特性測定装置の主な測定対象はトランジスタ、
ＦＥＴ、ダイオードなどの能動素子である。この様な能
動素子は測定方法や端子の接続方法によって測定装置か
ら見たインピーダンスが容量性であったり誘導性であっ
たりする。これに対し、電圧電流特性測定装置はどのよ
うな測定対象が接続されても安定でなけらばならない。
そこで、図４に示すように、出力端子８２にキャパシタ
と抵抗の直列回路から成る疑似負荷回路９４を接続し、
出力端子と接地間を容量性に保っている。従って、出力
端子８２は常にキャパシタ９３を充電している。

【００１７】通常の測定対象に比べてキャパシタ９３の
容量値は大である。 さらに出力電流の上限は電流レン
ジで決まるので、微小電流レンジではこのキャパシタ９
３を充電するために長時間を要する。従って、設定した
所望の電圧電流値に到達するまでに長時間を要し、測定
のスループットが悪くなっている。

【００１８】電圧電流特性測定装置を用いて出力電圧ま
たは出力電流の設定を行ったときの、出力電圧または出
力電流の変化の例を図５に示す。この変化の期間を、Ｔ
１、Ｔ２およびＴ３の３つの期間に区分する。Ｔ１は、
疑似負荷回路の容量９３および測定対象の容量を充電す
る期間で、Ｔ２は、最終値に向けて収束しつつある期間
である。Ｔ３は、最終値に収束した期間である。上述の
理由により、微小電流レンジでは出力できる電流の上限
が小さいため、疑似負荷回路を充電するするのに時間を
要し、Ｔ１＞＞Ｔ２となる。

【００１９】また出力端子８２及びガード端子８４と測
定対象の間は、通常同軸多重シールドケーブルで接続さ
れるため、出力端子８２とガード端子８４はこの多重シ
ールドに起因する大容量のキャパシタ９６で結合されて
いる。このため出力端子８２、バッファ増幅器８３およ
びガード端子８４を通る帰還回路が構成され、バッファ
増幅器８３が不安定になりやすい。従来技術ではこの対
策として、バッファ増幅器８３の出力端子とガード端子
８４の間にガードフィルタ９５を挿入している。ガード
フィルタ９５は低域通過形フィルタである。通常、抵抗
８８およびキャパシタ８９を構成要素とするＲＣ形フィ
ルタである。

【００２０】（ロ）ＤＡ変換器の低域通過形フィルタ 出力電圧または出力電流の設定を行うとき、ＤＡ変換器
１２および／またはＤＡ変換器２２を現在の設定値から
目標の設定値に一気に切り換えると、誤差増幅器あるい
は電力増幅器などが飽和したり、出力が大きなスルーレ
ートで変化するため、設定値を行き過ぎてしまう大きな
オーバーシュートやアンダーシュートが発生する。これ
は、測定対象の破壊、または測定の誤差につながること
もあるので、避けなければならない。

【００２１】このため従来技術では、ＤＡ変換器１２お
よび２２の出力に低域通過形フィルタ１３および２３を
設け、ＤＡ変換器の出力変化を低域通過形フィルタでゆ
るやかにし、オーバーシュートやアンダーシュートを防
止している。しかしこの結果、出力が設定した値に到達
するまでの時間が長くなり、測定のスループットが低下
している。

【００２２】（ハ）収束待ち時間 電圧・電流の設定値が変更されてから最終値に収束する
までに時間が必要である。この時間は、印加する電圧・
電流が同じでも測定対象によって異なる。にも関わら
ず、従来技術では、測定対象に無関係に、設定時の電圧
・電流レンジと、旧設定値と新設定値の差で決めた一定
の待ち時間を設けていた。そのため短い待ち時間ですむ
測定対象に対して無駄な時間を消費して測定のスループ
ットが上げられず、また逆に待ち時間が不足して正確な
測定が得られないという問題が発生した。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、いか
なる測定対象に対しても安定に動作すること、電圧・電
流設定変更時に出力にオーバーシュートが生じないこと
および収束するまで待ち時間が必要なことに対して、相
反する要求である設定変更時間の短縮という課題を解決
し、スループットの高い測定か可能な電圧電流特性測定
装置を提供することである。

【００２４】

【課題を解決するための手段】

（イ）疑似負荷回路に関する課題を解決する手段 出力電圧または電流の設定値を変更するときから、前記
出力電圧または出力電流が設定値に収束するかまたはそ
の近傍に到達するまでの期間、疑似負荷回路９４を、出
力端子８２から切り離して収束時間を短くすることによ
り、スループットを改善する。この間の疑似負荷回路の
充電は、バッファ増幅器８３から行う。疑似負荷回路を
切り離しても安定性が確保できるように、帰還回路の利
得帯域幅積を小さくする。

【００２５】（ロ）ＤＡ変換器の低域通過形フィルタに
関する課題を解決する手段 ＤＡ変換器制御回路３３が、演算制御部から新設定値の
信号を受け、またＡＤ変換器からの信号により出力電圧
または出力電流の現在値をモニタし、新設定値と現在値
を演算処理してＤＡ変換器の入力を階段的に新設定値へ
近づけるよう制御して、測定対象と設定値に応じて最終
値に収束するするまでの時間を短縮することにより、ス
ループットを改善する。

【００２６】（ハ）収束待ち時間に関する課題を解決す
る手段 収束判定回路３２が、ＡＤ変換器４２で測定された値の
変化を演算処理して、出力電圧または出力電流が収束し
たことを判定し、無駄な待ち時間を省くことにより、ス
ループットを改善する。

【００２７】

【実施例】本発明の実施例の基本構成を図１に示す。従
来技術と同じ機能の構成要素には同じ符号を付してい
る。なお、図１は電圧電流特性測定装置の基本動作及び
本発明と関係する構成要素のみを示し、各種の補助的回
路および各種信号処理や制御を行う演算制御部等の構成
要素は省略している。

【００２８】（イ）疑似負荷回路に関する課題を解決す
る実施例 本発明では、疑似負荷回路９４を出力端子８２またはバ
ッファ増幅器８３の出力のいずれかに選択的に切換えら
れるＦＥＴスイッチ９１および９２を設ける。帰還回路
が平衡し出力が安定している状態では９１がオンで９２
がオフである。疑似負荷回路９４は電流制御部の帰還回
路の安定性のために必要な容量性回路であり、その静電
容量値は通常の測定対象に比べて大である。そこで、設
定変更の期間、疑似負荷回路９４をＦＥＴスイッチ９１
で一時的に出力端子８２から切り離し、出力端子では測
定対象のみを充電するようにして充電期間Ｔ１を短縮す
る。

【００２９】また、出力の設定が完了し、疑似負荷回路
９４が再び出力端子に接続されたとき、疑似負荷回路９
４の充電電圧が出力電圧に等しくないと、再接続時から
疑似負荷回路９４の充電が始まり出力電圧を変動させて
しまう。そこで、疑似負荷回路９４を切り離している期
間、ＦＥＴスイッチ９２で疑似負荷回路９４をバッファ
増幅器８３の出力に接続する。バッファ増幅器９４は出
力抵抗が小さく、電流容量が大きいので急速に疑似負荷
回路を充電し、常に出力電圧に等しい電圧に充電させて
おくことができる。

【００３０】疑似負荷回路９４は帰還回路の安定性のた
めの回路であるから、これを出力端子から切り離すと安
定性が損なわれる。本発明では、安定性が損なわれる可
能性のある帰還回路には、この期間だけ利得帯域幅積を
小さくして安定性を保つ機構を備える。例えば、電流制
御部は不安定になる可能性が大である。そこでその利得
帯域幅積を下げるために、図１に示すＦＥＴスイッチ６
１を閉じてキャパシタ６３をキャパシタ６４に並列接続
し、誤差増幅器２７の帰還キャパシタを大きくする。同
様にＦＥＴスイッチ７１も閉じる。

【００３１】ＦＥＴスイッチ６１および７１がオフのと
き、キャパシタ６３および７３のＦＥＴスイッチ側の端
子が開放されて、その電位が不定になることを避けたい
場合には、図２の方法で切り換える。図２は、Ｉｐ制御
部の一部を示しているが、Ｉｎ制御部も同様である。図
２において、ＦＥＴスイッチ６１がオフの期間、ＦＥＴ
スイッチ６２がオンになってキャパシタ６３の端子を接
地する。すなわち、キャパシタ６３のこの端子は誤差増
幅器２７の入力電圧に等しくなり、キャパシタ６３が誤
差増幅器２７に接続されたとき、キャパシタ６３に流れ
る充放電電流が流れなくなる。なお抵抗６５および６６
は、高周波域における利得帯域幅積の補正のために設け
られているものである。

【００３２】また、疑似負荷回路９４が出力端子８２か
ら切り離されると、ガードフィルタ９５を備えていて
も、バッファ増幅器８３が不安定になることがある。そ
こで本発明では、以下に述べるようにガードフィルタ９
５の遮断周波数を落としてバッファ増幅器８３の安定化
を図っている。

【００３３】図１に上述のバッファ増幅器８３のガード
フィルタ９５に本発明の安定性対策を施した実施例を示
す。このガードフィルタ９５は、抵抗８７、８８および
キャパシタ８９を備えるＲＣ形フィルタで、ＦＥＴスイ
ッチ８６により抵抗値を切り換えて遮断周波数を切り換
える方式である。

【００３４】ＦＥＴスイッチ９１がオンでＦＥＴスイッ
チ９２がオフの状態のときは、ＦＥＴスイッチ８６をオ
ンにして、抵抗８７と抵抗８８を並列接続させ、遮断周
波数を高くしている。ＦＥＴスイッチ９１がオフでＦＥ
Ｔスイッチ９２がオンの期間、ＦＥＴスイッチ８６をオ
フにして、ＲＣフィルタの抵抗値を高くし、遮断周波数
を下げる。このことにより、ケーブルに起因するキャパ
シタ９６を含むループの利得帯域幅積が低下して、バッ
ファ増幅器８３が安定化される。

【００３５】以上のように、帰還回路の利得帯域幅積を
小さくすると、帰還回路としては出力値を目標値に収束
させるのに時間がかかるようになる。しかし、疑似負荷
回路９４を出力端子８２から切り離したことによって充
電時間が短くなる方の効果が大きいため、総合的には目
標値に収束する時間は短くなる。

【００３６】出力値が目標値に近くなった状態すなわち
Ｔ２の期間では、疑似負荷回路９４のキャパシタ９３の
充電を早くするよりも、電流制御部の利得帯域幅積を大
きくする方が収束効果が大きい。これは、出力電圧の時
間変化が小さく、疑似負荷回路９４への充電電流が微小
になり、微小電流レンジにおいても十分充電電流が流せ
ることと、電流制御部の利得帯域幅積を大きくする方が
収束が速いためである。そこで出力が目標値に近くなっ
てＴ１が終わたことを判定したら、疑似負荷回路９４を
出力端子８２に再接続する。そして電流制御部の利得帯
域幅積を元のように大きくする。すなわち、図１および
図２に示すＦＥＴスイッチの状態に戻す（図１のＦＥＴ
スイッチ６１および７１をオフに、ＦＥＴスイッチ８６
をオンにする。図２のＦＥＴスイッチ６１をオフに、Ｆ
ＥＴスイッチ６２をオンにする）。これらのＦＥＴスイ
ッチ６１、７１、８６、９１、９２は、演算制御部で制
御される。なおＴ１の終了の判定方法は後述する。また
Ｔ３の期間では、外乱に対して素早く出力電流電圧を元
に戻すために電流制御部の利得帯域幅積を大きい状態に
しておく。

【００３７】（ロ）ＤＡ変換器の低域通過形フィルタに
関する課題を解決する実施例 本発明では、図１のＤＡ変換器制御回路３３がＡＤ変換
器４２を介して出力の状態をモニタしながら徐々にＤＡ
変換器１２および２２を最終目標値へ近づけていく。す
なわち、現在の設定値と最終設定値の中間値をＤＡ変換
器に設定し、その出力の変化をＡＤ変換器４２で観測
し、出力の値が現在の設定値に十分近くなってから、最
終値により近い次の値をＤＡ変換器に設定する。この場
合、測定対象によって出力値が速く変化してオーバーシ
ュートしにくいときは速く設定を更新し、出力値の変化
が遅いのを感知した場合には自動的にゆっくりとＤＡ変
換器の設定値を目標値に近づける。このため、図３に示
すように小さいオーバーシュートで高速な設定が可能で
ある。

【００３８】なお、測定対象が重負荷の場合、従来技術
の電圧電流特性測定装置と同程度の時間を要する場合が
あるが、従来技術に比べてオーバーシュートの発生は無
視できるほど小さくて済む。このようにあたかも測定対
象に応じて自動的に遮断周波数を調整するフィルタが設
けられたのと同等の効果が得られる。従って従来技術で
必要だった低域通過形フィルタ１３および２３は、本発
明では不要である。

【００３９】（ハ）収束待ち時間に関する課題を解決す
る実施例 本発明では、出力電圧または出力電流をＡＤ変換器４２
によりモニタし収束したかどうかの判定を端子３１から
演算制御部へ出力する。さらに、判定出力を検知した後
のＡＤ変換器４２の出力を演算制御部が測定値として記
録または表示する。

【００４０】収束判定の方法には色々あるが、実施例
は、（Ａ）出力電圧または出力電流の時間変化率の絶対
値が所定の限度以下の値であることを検出する方法、お
よび（Ｂ）出力電圧または出力電流の変化量の符号が当
初の値と変わったことを検出する方法、を用いる例を示
す。（Ａ）の方法は、最終的に収束したことを検出でき
るが、測定値に雑音が乗っていると長時間待っていても
収束したという判定が出ない欠点がある。（Ｂ）の方法
は、完全に収束したことを判定できない。しかし出力端
子における充電の期間が終わったことの検出に適してい
る。このため、この検出後最終的に収束するまでの時間
を予測して、待ち時間を設ける必要がある。しかし、
（Ａ）のように雑音の影響で長時間待っても判定が出ず
不当に待たされるという問題はない。

【００４１】本発明では、この２つの特徴を用いて、Ｔ
１の期間の終了を（Ｂ）で判定し、Ｔ３の始まりすなわ
ち収束を（Ａ）で判定する。Ｔ１の終了信号を収束判定
回路３２が出力したら、演算制御部がＦＥＴスイッチ９
１をオン、９２をオフに、ＦＥＴスイッチ６１および７
１をオフに、６２をオンに、８６をオンに切り換える。
収束を判定したら、その時またはその後のＡＤ変換器４
２の出力を、出力電圧または出力電流の測定値とする。

【００４２】以上に本発明の実施例を示したが、例示の
様式、配置、その他を限定するものでなく、必要に応じ
て本発明の要旨を失うことなく構成の変形も許容され
る。なお、収束判定回路３２およびＤＡ変換器制御回路
３３の作用を演算制御部で行うことも可能である。

【００４３】

【発明の効果】

（イ）疑似負荷回路９４に関する課題を、電圧または電
流の設定変更の過渡期間、疑似負荷回路９４を出力端子
８２から切り離しバッファ増幅器８３の出力端子に接続
する構成により解決した。その効果の実例を示せば、電
流レンジ１０μＡで測定対象に１００Ｖ印加した場合、
従来技術では３３０ｍｓを要した測定時間が本発明では
１０ｍｓに短縮できるようになった。 （ロ）ＤＡ変換器の低域通過形フィルタに関する課題
は、ＤＡ変換器１２及び２２の入力をＤＡ変換器制御回
路２３で階段的に最終値に設定する構成で解決した。そ
の効果の実例は、従来技術では最低でも２ｍｓを要した
設定開始から測定開始までの時間が、０．２ｍｓに短縮
できるようになった。 （ハ）収束待ち時間に関する課題は、収束判定回路で収
束を判断する構成により無駄な待ち時間または不足な待
ち時間による誤測定の問題を解決した。その効果の実例
を示す。１ｎＡレンジで１０Ｖに設定する場合、測定対
象の容量が１０ｐＦであれば出力電圧が１０Ｖに達する
のに１００ｍｓであるが、容量が１００ｐＦになれば１
ｓを要する。従来技術では待ち時間が一定値にであっ
た。この待ち時間を２００ｍｓにしておくと、前者の例
では１００ｍｓの無駄時間が生じ、後者の例では待ち時
間が不足して正確な測定ができない。本発明では、収束
次第測定値を出力し無駄時間がなく、また待ち時間が不
足する事もなくなった。更に、これらの構成には次のよ
うな相乗効果がある。前項（イ）により疑似負荷回路９
４を出力端子８２から切り離すと、出力はオーバーシュ
ートしやすくなるが、（ロ）によればＤＡ変換器１２及
び２２の制御を出力をモニタしながら行うので、オーバ
ーシュートを抑えながら早く収束させることが出来るよ
うになる。また疑似負荷回路９４を出力端子８２から切
り離すと、収束時間は測定対象の静電容量に依存して大
きくばらつくが、（ハ）により収束状態を判定してＦＥ
Ｔスイッチ９１及び９２等の制御を行うので無駄な待ち
時間を除去できる。以上のように、測定時間を短縮、お
よび無駄な待ち時間の除去によりスループットを改善
し、実用に供し有益である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の基本構成を示す図である。

【図２】本発明の電流制御部の利得帯域幅積を切り換え
る実施例を示す図である。

【図３】本発明によるＤＡ変換器制御による出力の過渡
状態の例を示す図である。

【図４】従来技術の基本構成を示す図である。

【図５】出力電圧／電流の設定変更後の過渡状態の例を
示す図である。

【符号の説明】

１１：電圧設定値入力端子 １２：ＤＡ変換器 １３：低域通過形フィルタ １５：電圧レンジ抵抗回路 １６：抵抗 １７：誤差増幅器 １８：電圧電流変換器 １９：キャパシタ ２１：電流設定値入力端子 ２２：ＤＡ変換器 ２３：低域通過形フィルタ ２４：反転増幅器 ２５、２６：抵抗 ２７：誤差増幅器 ２８：電圧電流変換器 ３１：収束判定出力端子 ３２：収束判定回路 ３３：ＤＡ変換器制御回路 ３５、３６：抵抗 ３７：誤差増幅器 ３８：電圧電流変換器 ４１：測定値出力端子 ４２：ＡＤ変換器 ４３、４４：ＦＥＴスイッチ ５１：積分回路 ５２：電力増幅器 ６１、６２：ＦＥＴスイッチ ６３、６４：キャパシタ ６５、６６：抵抗 ７１：ＦＥＴスイッチ ７３、７４：キャパシタ ８１：電流レンジ抵抗回路 ８２：出力端子 ８３：バッファ増幅器 ８４：ガード端子 ８５：差動増幅器 ８６：ＦＥＴスイッチ ８７、８８：抵抗 ８９：キャパシタ ９１、９２：ＦＥＴスイッチ ９３：キャパシタ ９４：疑似負荷回路 ９５：ガードフィルタ ９６：多重シールドケーブルに起因するキャパシタ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一端が出力端子に接続され、前記出力端子
   から測定対象に流れる出力電流を検出する電流レンジ抵
   抗回路と、 前記電流レンジ抵抗回路の他端を駆動する電力増幅器及
   び前記電力増幅器の入力に接続された積分回路と、 前記出力端子の電圧がバッファ増幅器及び抵抗を介して
   誤差増幅器の入力に帰還され、並びにＤＡ変換器の電圧
   が電圧レンジ抵抗回路を介して前記誤差増幅器の入力に
   加えられ、前記誤差増幅器の出力が電圧電流変換器を介
   して前記積分回路に接続されている第１制御手段と、 前記電流レンジ抵抗回路の両端の電圧が出力電流検出手
   段および抵抗を介して誤差増幅器の入力に帰還され、並
   びにＤＡ変換器の電圧が抵抗を介して誤差増幅器の入力
   に加えれられ、前記誤差増幅器の出力が電圧電流変換器
   を介して前記積分回路に接続されいる少なくとも１つの
   第２制御手段と、 前記出力端子と接地間に接続された疑似負荷回路と、を
   備えて成り、前記第１制御手段により前記出力電圧を所
   定の設定値に制御するか、または前記第２制御手段によ
   り前記出力電流を所定の設定値に制御する電圧電流特性
   測定装置において、 前記疑似負荷回路の一端を前記出力端子または前記バッ
   ファ増幅器の出力端子のいずれかに選択的に切換える手
   段を、前記出力端子と前記疑似負荷回路間および前記バ
   ッファ増幅器の出力端子と前記疑似負荷回路間に有し、 前記第２制御手段の前記誤差増幅器の入力と前記電力増
   幅器の出力の間に利得帯域幅積を大小に切り換える手段
   を有し、 前記出力電圧または出力電流の設定値の変更を開始する
   ときから、前記出力電圧または出力電流が設定値に収束
   するかまたはその近傍に到達するまでの期間のみ、前記
   疑似負荷回路を前記バッファ増幅器の出力端子側に接続
   し、並びに前記第２制御手段の前記利得帯域幅積を小に
   することを特徴とする電圧電流特性測定装置。
2. 【請求項２】前記バッファ増幅器の出力が低域通過形フ
   ィルタを介してガード出力端子に接続されている前記電
   圧電流特性測定装置において、 前記低域通過形フィルタの遮断周波数を高低に切り換え
   る手段を有し、 前記疑似負荷回路が前記出力端子側に接続されている間
   は、前記低域通過形フィルタの遮断周波数を高にし、前
   記疑似負荷回路が前記バッファ増幅器の出力端子側に接
   続されている間は、前記低域通過形フィルタの遮断周波
   数を低にすることを特徴とする請求項１記載の電圧電流
   特性測定装置。
3. 【請求項３】一端が出力端子に接続され、前記出力端子
   から測定対象に流れる出力電流を検出する電流レンジ抵
   抗回路と、 前記電流レンジ抵抗回路の他端を駆動する電力増幅器及
   び前記電力増幅器の入力に接続された積分回路と、 前記出力端子の電圧がバッファ増幅器及び抵抗を介して
   誤差増幅器の入力に帰還され、並びにＤＡ変換器の電圧
   が電圧レンジ抵抗回路を介して前記誤差増幅器の入力に
   加えられ、前記誤差増幅器の出力が電圧電流変換器を介
   して前記積分回路に接続されている第１制御手段と、 前記電流レンジ抵抗回路の両端の電圧を検出する出力電
   流検出手段が抵抗を介して誤差増幅器の入力に接続さ
   れ、並びにＤＡ変換器が必要に応じてフィルタおよび反
   転増幅器を介しさらに抵抗を介して誤差増幅器の入力に
   接続され、前記誤差増幅器の出力が電圧電流変換器を介
   して前記積分回路に接続されている少なくとも１つの第
   ２制御手段と、 前記バッファ増幅器および前記出力電流検出手段の出力
   を切り換え選択する手段と、前記選択手段の出力が印加
   されるＡＤ変換器と、 演算制御手段と、を備えて成り、前記第１制御手段によ
   り前記出力電圧を所定の設定値に制御するか、または前
   記第２制御手段により前記出力電流を所定の設定値に制
   御する電圧電流特性測定装置において、 ＤＡ変換器制御手段を有し、前記演算制御手段からの前
   記第１および第２制御手段の前記ＤＡ変換器の設定入力
   を前記ＤＡ変換器制御手段に入力し、さらに前記ＤＡ変
   換器制御手段に前記ＡＤ変換器の出力信号を入力し、前
   記出力電圧または出力電流の設定値の変更を開始すると
   き、前記ＤＡ変換器制御手段が、前記演算制御手段から
   新設定値を受け、また前記ＡＤ変換器から出力電圧また
   は出力電流の現在値を受け、前記新設定値と前記現在値
   を演算処理して前記ＤＡ変換器の入力を階段的に所定の
   新設定値へ近づけるよう制御することをを特徴とする電
   圧電流特性測定装置。
4. 【請求項４】一端が出力端子に接続され、前記出力端子
   から測定対象に流れる出力電流を検出する電流レンジ抵
   抗回路と、 前記電流レンジ抵抗回路の他端を駆動する電力増幅器及
   び前記電力増幅器の入力に接続された積分回路と、 前記出力端子の電圧がバッファ増幅器及び抵抗を介して
   誤差増幅器の入力に帰還され、並びにＤＡ変換器の電圧
   が電圧レンジ抵抗回路を介して前記誤差増幅器の入力に
   加えられ、前記誤差増幅器の出力が電圧電流変換器を介
   して前記積分回路に接続されている第１制御手段と、 前記電流レンジ抵抗回路の両端の電圧が出力電流検出手
   段および抵抗を介して誤差増幅器の入力に接続され、並
   びにＤＡ変換器の電圧が抵抗を介して誤差増幅器の入力
   に加えられ、前記誤差増幅器の出力が電圧電流変換器を
   介して前記積分回路に接続され、前記誤差増幅器が周波
   数補正回路を有している少なくとも１つの第２制御手段
   と、 前記バッファ増幅器および前記出力電流検出手段の出力
   を切り換え選択する手段と、前記選択手段の出力が入力
   されるＡＤ変換器と、 演算制御手段と、を備えて成り、前記第１制御手段によ
   り前記出力電圧を所定の設定値に制御するか、または前
   記第２制御手段により前記出力電流を所定の設定値に制
   御する電圧電流特性測定装置において、 前記ＡＤ変換器の出力信号を入力する収束判定手段を有
   し、 前記出力電圧または出力電流の設定値の変更を開始する
   ときから、前記出力電圧または出力電流が設定値に収束
   するかまたはその近傍に到達するまでの期間、前記収束
   判定手段が、前記ＡＤ変換器からの信号を受けて出力電
   圧または出力電流が収束する状態を観測して所定の設定
   値に収束したことを判定し、収束判定信号を出力し、 前記収束判定信号が出力された時またはその後の前記Ａ
   Ｄ変換器の出力を、出力電圧または出力電流の測定値と
   することを特徴とする電圧電流特性測定装置。
5. 【請求項５】前記収束判定手段が、出力電圧または出力
   電流が収束する状態を観測して、前記利得帯域幅積およ
   び前記遮断周波数を切換えるための制御信号を出力する
   ことを特徴とする請求項１、請求項２および請求項４記
   載の電圧電流特性測定装置。