JPH09159722A - 半導体直流試験装置 - Google Patents

半導体直流試験装置

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JPH09159722A
JPH09159722A JP7316652A JP31665295A JPH09159722A JP H09159722 A JPH09159722 A JP H09159722A JP 7316652 A JP7316652 A JP 7316652A JP 31665295 A JP31665295 A JP 31665295A JP H09159722 A JPH09159722 A JP H09159722A
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JP
Japan
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output
voltage
value
converter
clamp
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JP7316652A
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Tadasuke Sato
忠亮 佐藤
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Advantest Corp
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Advantest Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価で、小型、かつ高信頼性の半導体直流試
験ユニットを提供する。 【解決手段】 出力設定値はΔΣ変調器16で、密度変
調された1ビットのパルス列に変換され、D−フリップ
フロップ19、1ビットD/A変換器20を通して、ロ
ウパスフィルタ21に加えられ、高精度の直流電圧にな
る。この電圧は、主増幅器5で増幅された後、電流検出
用抵抗2を通して負荷1に与えられる。電流検出用抵抗
2の両端の電圧は、差動増幅器3で検出されクランプ回
路17に入力される。クランプ回路17では、この電圧
がD/A変換器13,14の出力と比較され、正クラン
プ値を越えると、出力Aが“1”になり、データセレク
タ18はΔΣ変調器16の出力パルス列を出力させず、
代りに“0”を出力し、出力電圧を下げる方向に働く。
出力電圧が下がり負荷電流iが減少すると、出力Aが
“0”になり、負荷電流iは正クランプ値で安定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体直流試験装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】図3は半導体直流試験ユニットの従来例
の構成図である。
【0003】この半導体直流試験ユニットは、負荷1に
電圧を印加し、その時に流れる電流を測定し(電圧印加
電流測定)、また負荷1に定電流を印加し、その時の電
圧を測定する(電流印加電圧測定)もので、電流検出用
抵抗2と、差動増幅器3と、電圧検出用バッファ4と、
主増幅器5と、抵抗6,7と、スイッチ8,9,11,
12と、抵抗10と、D/A変換器13,14と、A/
D変換器15と、D/A変換器22と、クランプ回路2
3で構成されている。
【0004】電圧印加電流測定時には、スイッチ8,1
1を閉じ、D/A変換器13,14にそれぞれ正クラン
プ値,負クランプ値を入力し、D/A変換器22に印加
する電圧(出力設定値)を入力する。すると、負荷1に
電流iが流れ、そのときの抵抗2の両端電圧が差動増幅
器3で検出され、A/D変換器15でディジタル値に変
換され、測定値となる。出力設定値と測定値の関係は、
負荷1が純抵抗の場合、比例関係になるが、TTL I
Cの入力電流を測定する場合等は、電流iの流れる向き
は逆向きになり、出力設定値と測定値は比例関係になら
ない。
【0005】なお、負荷1の抵抗が小さい場合、流れる
電流iの値が大きくなり、負荷1に不良デバイスが接続
された時等に負荷1が破壊されるおそれがあるため、ク
ランプ回路23で差動増幅器3の出力電圧をD/A変換
器13に設定された正クランプ値と比較し、正クランプ
値を越えた場合、主増幅器5の出力電圧を下げるように
している。逆に、負荷に流れる電流iが逆向きに大きく
なった場合、差動増幅器3の出力電圧がD/A変換器1
4に設定された負クランプ値より小さくなるため、クラ
ンプ回路23により主増幅器5の出力電圧が上げられ
る。
【0006】電流印加電圧測定時には、スイッチ9,1
2を閉じ、D/A変換器13,14にそれぞれ正クラン
プ値,負クランプ値を入力し、D/A変換器22に印加
する電流(出力設定値)を入力する。すると、負荷1に
定電流が印加され、電圧検出用バッファ4でそのときに
負荷1にかかる電圧が測定され、A/D変換器15でデ
ィジタル値に変換され、測定値となる。なお、電圧印加
電流測定時と同様に、負荷1が純抵抗であれば、出力設
定値と測定値は比例関係になる。
【0007】何らかの原因(例えば、主増幅器5の出力
が負荷1に接続されていなかった)で、電圧検出用バッ
ファ4の出力がオープンになった場合、原理的には電圧
検出用バッファ4の出力電圧が無限大まで上昇する。こ
のとき、クランプ回路23は、電圧印加電流測定時と同
様に、主増幅器5の出力電圧を下げ、電圧検出用バッフ
ァ4の出力電圧をD/A変換器13に設定された正クラ
ンプ値に制限する。電圧検出用バッファ4の出力電圧が
D/A変換器14に設定された負クランプ値より小さい
場合、クランプ回路23は主増幅器5の出力電圧を上
げ、負クランプ値に制限する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の半導体
直流試験装置は、出力値設定用D/A変換器として、高
精度、高分解能のD/A変換器が必要であり、またクラ
ンプ回路に多くのアナログ部品を用いているため、低価
格化、小型化への障害となっていた。
【0009】本発明の目的は、安価で、小型の半導体直
流試験装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体直流試験
装置は、負荷に流れる電流を検出する電流検出用抵抗
と、電流検出用抵抗の両端の電圧を増幅する差動増幅器
と、負荷にかかる電圧を検出する電圧検出用バッファ
と、負荷の電圧印加電流測定時には電圧値が、負荷の電
流印加電圧測定時には電流値が設定され、設定値を密度
変調し、1ビットのパルス列に変換するΔΣ変調器と、
正クランプ設定値、負クランプ設定値をそれぞれディジ
タル/アナログ変換する第1、第2のD/A変換器と、
差動増幅器または電圧検出用バッファの出力電圧を入力
し、出力電圧が第1のD/A変換器の正クランプ値を越
えた場合、第1の出力をアクティブにし、出力電圧が第
2のD/A変換器の負クランプ値より小さい場合、第2
の出力をアクティブにするクランプ回路と、クランプ回
路の第1および第2の出力が共にインアクティブのと
き、入力されたΔΣ変調器の出力を出力し、クランプ回
路の第1の出力がアクティブのときロウレベルの信号を
出力し、クランプ回路の第2の出力がアクティブのとき
ハイレベルの信号を出力するデータセレクタと、データ
セレクタの出力をラッチするラッチ回路と、ラッチ回路
にラッチされているデータをディジタル/アナログ変換
する1ビットD/A変換器と、1ビットD/A変換器の
出力を直流電圧に変換するロウパスフィルタと、ロウパ
スフィルタの出力を増幅し、電流検出用抵抗を介して負
荷に加える主増幅器と、差動増幅器または電圧検出用バ
ッファの出力電圧をアナログ/ディジタル変換するA/
D変換器を有し、ΔΣ変調器およびラッチ回路のサンプ
リング周波数fs とロウパスフィルタのカットオフ周波
数と主増幅器の帯域f1 の間にfs >>f0 >f1 の関係
がある。以上の構成により、高価な設定用D/A変換器
が無く、クランプ回路のアナログ部品点数を削減し、小
型、低価格の直流試験装置を実現することができる。ま
た、回路の多くをディジタル回路で構成しているため、
高信頼化も可能である。
【0011】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。
【0012】図1は本発明の一実施形態の半導体直流試
験装置の構成図である。図3中と同じ参照番号は同じも
のを示す。
【0013】本実施形態は、図3の従来例における出力
設定値用D/A変換器22に代えてΔΣ変調器16とデ
ータセレクタ18とD−フリップフロップ19と1ビッ
トD/A変換器20とロウパスフィルタ21を備え、ク
ランプ回路23の代りに、コンパレータ17a,17b
とDフリップフロップ17c,17dからなるクランプ
回路17を備えて構成されている。
【0014】ΔΣ変調器16は、電圧印加電流測定時に
は電圧値が、電流印加電圧測定時には電流値が設定さ
れ、該設定値を密度変調し、1ビットのパルス列に変換
する。クランプ回路17は、差動増幅器3または電圧検
出用バッファ4の出力電圧がD/A変換器13に設定さ
れている正クランプ値より大きいとき、コンパレータ7
aの出力が“1”(ハイレベル)となって、D−フリッ
プフロップ17cの出力が“1”となり、差動増幅器3
または電圧検出用バッファ4の出力電圧がD/A変換器
14に設定されている負クランプ値より小さくなったと
き、コンパレータ17bの出力が“1”となって、D−
フリップフロップ17dの出力が“1”になる。データ
セレクタ18はクランプ回路17の出力A,Bが共に
“0”(ロウレベル)のとき、ΔΣ変調器16の出力を
そのまま出力し、出力Aが“1”のとき、“0”を出力
し、出力Bが“1”のとき“1”を出力する。D−フリ
ップフロップ19はデータセレクタ18の出力をΔΣ変
調器16のサンプリング周波数fsと同じ周波数でラッ
チする。1ビットD/A変換器20はD−フリップフロ
ップ19の出力をアナログ値に変換する。ロウパスフィ
ルタ21はD/A変換器20の出力を直流電圧に変換
し、主増幅器5に加える。この場合、主増幅器5が反転
増幅器であるため、ロウパスフィルタ21も反転型と
し、極性をそろえる必要がある。
【0015】次に、本実施形態の動作を説明する。
【0016】出力設定値はΔΣ変調器16に入力され、
密度変調された1ビットのパルス列に変換される。この
パルス列は、D−フリップフロップ19、1ビットD/
A変換器20を通して、ロウパスフィルタ21に加えら
れ、高精度の直流電圧になる。この直流電圧は、主増幅
器5で増幅された後、電流検出用抵抗2を通して負荷1
に与えられる。電流検出用抵抗2の両端の電圧は差動増
幅器3で検出され、クランプ回路17に入力される。ク
ランプ回路17では、この電圧がD/A変換器13,1
4の出力と比較され、1ビットのディジタル信号にな
る。負荷電流iが正クランプ値を越えると、出力Aが
“1”になり、データセレクタ18はΔΣ変調器16の
出力パルス列を出力させず、代りに“0”を出力し、出
力電圧を下げる。出力電圧が下がり負荷電流iが減少す
ると、出力Aが“0”(出力Bも“0”)になり、従っ
て、負荷電流iは正クランプ値で安定し、負荷電流iが
大きくなるのを押えることができる。
【0017】以上は電圧印加電流測定時の動作である
が、電流印加電圧測定時も同様である。
【0018】なお、サンプリング周波数fs 、ロウパス
フィルタ21のカットオフ周波数f 0 および主増幅器5
の帯域f1 は、量子化ノイズの減少、クランプ時の系の
安定化のため fs >>f0 >f1 の関係になければならない。
【0019】図2は本発明の他の実施形態の半導体直流
試験装置の構成図である。本実施形態は、ロウパスフィ
ルタ4の出力を主増幅器5の非反転入力に入力するよう
にしたものである。この場合、ロウパスフィルタ21は
非反転型となる。
【0020】本実施形態では、高精度の抵抗6,7,1
0が不要になる。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、安価
で、小型、かつ高信頼性の半導体直流試験装置を提供で
きる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の半導体直流試験装置の構
成図である。
【図2】本発明の他の実施形態の半導体直流試験装置の
構成図である。
【図3】半導体直流試験装置の従来例の構成図である。
【符号の説明】
1 負荷 2 電流検出用抵抗 3 差動増幅器 4 電圧検出用バッファ 5 主増幅器 6,7,10 抵抗 8,11 スイッチ(電圧印加電流測定用) 9,12 スイッチ(電流印加電圧測定用) 13 D/A変換器(正クランプ値) 14 D/A変換器(負クランプ値) 15 A/D変換器(測定値) 16 ΔΣ変調器 17 クランプ回路 17a,17b コンパレータ 17c,17d D−フリップフロップ 18 データセレクタ 19 D−フリップフロップ 20 1ビットD/A変換器 21 ロウパスフィルタ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 負荷に流れる電流を検出する電流検出用
    抵抗と、 該電流検出用抵抗の両端の電圧を増幅する差動増幅器
    と、 前記負荷にかかる電圧を検出する電圧検出用バッファ
    と、 前記負荷の電圧印加電流測定時には電圧値が、前記負荷
    の電流印加電圧測定時には電流値が設定され、該設定値
    を密度変調し、1ビットのパルス列に変換するΔΣ変調
    器と、 正クランプ設定値、負クランプ設定値をそれぞれディジ
    タル/アナログ変換する第1、第2のD/A変換器と、 前記差動増幅器または前記電圧検出用バッファの出力電
    圧を入力し、該出力電圧が前記第1のD/A変換器の正
    クランプ値を越えた場合、第1の出力をアクティブに
    し、該出力電圧が前記第2のD/A変換器の負クランプ
    値より小さい場合、第2の出力をアクティブにするクラ
    ンプ回路と、 前記クランプ回路の第1および第2の出力が共にインア
    クティブのとき、入力された前記ΔΣ変調器の出力を出
    力し、前記クランプ回路の第1の出力がアクティブのと
    きロウレベルの信号を出力し、前記クランプ回路の第2
    の出力がアクティブのときハイレベルの信号を出力する
    データセレクタと、 前記データセレクタの出力をラッチするラッチ回路と、 前記ラッチ回路にラッチされているデータをディジタル
    /アナログ変換する1ビットD/A変換器と、 前記1ビットD/A変換器の出力を直流電圧に変換する
    ロウパスフィルタと、前記ロウパスフィルタの出力を増
    幅し、前記電流検出用抵抗を介して前記負荷に加える主
    増幅器と、 前記差動増幅器または前記電圧検出用バッファの出力電
    圧をアナログ/ディジタル変換するA/D変換器を有
    し、 前記ΔΣ変調器および前記ラッチ回路のサンプリング周
    波数fs と前記ロウパスフィルタのカットオフ周波数と
    前記主増幅器の帯域f1 の間にfs >>f0 >f 1 の関係
    がある半導体直流試験装置。
  2. 【請求項2】 前記クランプ回路は、前記差動増幅器ま
    たは前記電圧検出用バッファの出力電圧を前記第1のD
    /A変換器の正クランプ値と比較し、該正クランプ値よ
    り大きいとき第1の論理レベルの信号を出力する第1の
    コンパレータと、前記差動増幅器または前記電圧検出用
    バッファの出力電圧を前記第2のD/A変換器の負クラ
    ンプ値と比較し、該負クランプ値より小さいとき第1の
    論理レベルの信号を出力する第2のコンパレータと、第
    1のコンパレータの出力をラッチする第1のD−フリッ
    プフロップと、第2のコンパレータの出力をラッチする
    第2のD−フリップフロップから構成される、請求項1
    記載の半導体直流試験装置。
  3. 【請求項3】 前記主増幅器は前記ロウパスフィルタの
    出力を非反転入力に入力する、請求項1または2記載の
    半導体直流試験装置。
JP7316652A 1995-12-05 1995-12-05 半導体直流試験装置 Withdrawn JPH09159722A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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