JPWO2005116672A1

JPWO2005116672A1 - 電源電流測定装置、及び試験装置

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Publication number: JPWO2005116672A1
Application number: JP2006513840A
Authority: JP
Inventors: 田中　宏典; 宏典田中
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 2004-05-26
Filing date: 2005-05-13
Publication date: 2008-04-03
Anticipated expiration: 2025-05-13
Also published as: JP4481983B2; US6956393B1; DE112005001249T5; WO2005116672A1

Abstract

電子デバイスに電源電圧を供給し、電子デバイスに供給される電源電流を測定する電源電流測定装置であって、基準電圧を生成する基準電圧発生部と、基準電圧発生部と電子デバイスとの間に設けられ、基準電圧に基づいて電源電圧を生成し、電子デバイスに電源電圧を供給する供給部と、電子デバイスに印加される電源電圧に基づいて、基準電圧発生部が発生する基準電圧の大きさを制御するフィードバック部と、電源電流を測定する測定部とを備え、供給部は、基準電圧と、与えられる比較電圧との差分に応じて、電源電圧を出力する第１差動増幅器と、第１差動増幅器が出力する電源電圧に応じて比較電圧を生成し、第１差動増幅器に供給する第２差動増幅器とを有する電源電流測定装置を提供する。

Description

本発明は、電子デバイス等に電源電圧を印加し、電子デバイスに供給される電源電流を測定する電源電流測定装置、及び電源電流測定装置を用いた試験装置に関する。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。
出願番号１０／８５４，６８８出願日２００４年５月２６日

従来、半導体回路等の電子デバイスの試験において、電子デバイスに供給される電源電流を測定する場合がある。例えば、電子デバイスに所定の電源電圧を印加し、そのときに流れる電源電流を測定し、測定した電源電流に基づいて電子デバイスの良否を判定する。
図１は、従来の測定装置２００の構成を示す図である。測定装置２００は電子デバイス３００に電源電圧を供給し、そのときに電子デバイス３００に供給される電源電流を測定する装置であって、電源２０２、抵抗２０４、増幅器２０６、抵抗２０８、バッファ２１０、電流増幅器２１２、ＡＤ変換器２１４、増幅器２１６、抵抗２１８、及びコンデンサ２２０を備える。

電源２０２が発生した電圧は、抵抗２０４を介して増幅器２０６の正入力端子に供給される。そして、電流増幅器２１２は、増幅器２０６が出力する電圧に応じた電源電圧を生成し、抵抗２１８を介して電子デバイス３００に供給する。ここで、抵抗２１８の両端における電位差を増幅器２１６を介してＡＤ変換器２１４に供給することにより、電子デバイス３００に供給される電源電流を測定する。また、バッファ２１０及び抵抗２０８は、電子デバイス３００に供給される電源電圧を増幅器２０６の正入力端子に帰還させることにより、電源電圧を所定値に制御するものであり、コンデンサ２２０は、電源電圧の変動を抑制するものである。

従来の測定装置２００においては電流増幅器２１２の一例として、例えばバイポーラトランジスタ等を用いており、当該バイポーラトランジスタのエミッタコレクタ間に所定の直流電圧を印加し、ベースに増幅器２０６の出力電圧を印加して、エミッタ端子を抵抗２１８に接続している。

図２は、電源電圧Ｖｏ及び電源電流ＩＬの変動を示す図である。図２に示すように電源電流ＩＬが変化した場合、電源電圧Ｖｏはその変化に応じて変動する。このとき、電源電圧Ｖｏの変動の回復時間Δｔは、より短いことが好ましい。しかし、図１において説明したような従来の測定装置２００においては、電流増幅器２１２を用いて電源電圧を生成しているため、Δｔが大きくなってしまう。

このような問題を解決するために、コンデンサ２２０として大容量のコンデンサを用い、電流増幅器２１２に代えて電圧制御増幅器が用いられている。電圧制御増幅器によって大容量のコンデンサ２２０を高速に制御することにより、回復時間Δｔを短くすることができる。

図３は、電圧制御増幅器の構成を示す図である。電圧制御増幅器は、異なる二つの直流電位（Ｖ_１、Ｖ_２）の間に抵抗５４及び抵抗６０と直列に設けられたｐｎｐトランジスタ５６及びｎｐｎトランジスタ５８を有し、また、ｐｎｐトランジスタ５６及びｎｐｎトランジスタ５８のベース端子には、基準電圧に応じた電圧が、異なる二つの直流電位（Ｖ_１、Ｖ_２）の間に直列に設けられた抵抗４６、ダイオード４８、ダイオード５０、及び抵抗５２を介して与えられる。このような構成により、ｐｎｐトランジスタ５６とｎｐｎトランジスタ５８との接続点から、電源電圧を出力する。

このような電圧制御増幅器には、複数のダイオードや複数のトランジスタが用いられているため、電圧制御増幅器を構成する素子の特性にバラツキが生じやすく、精度よく電源電圧を生成することができない。

また、電子デバイス３００に大電流の電源電流を供給する場合、電圧制御増幅器を並列に設けることがある。このような場合に電源電流を測定するには、それぞれの電圧制御増幅器が出力する出力電流を検出し、出力電流の総和を算出する必要がある。しかし、演算回路等を用いることにより回路規模が増大してしまい好ましくない。

また、いずれかの電圧制御増幅器の出力電流を検出し、電圧制御増幅器の並列数を乗じて電源電流を検出することにより、回路規模の増大を低減することができるが、前述した素子バラツキや温度バラツキ等により、それぞれの電圧制御増幅器の出力電流にはバラツキが生じるため、電源電流を精度よく検出することができない。

そこで本発明は、上記の課題を解決することのできる電源電流測定装置、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、本発明の第１の形態においては、電子デバイスに電源電圧を供給し、電子デバイスに供給される電源電流を測定する電源電流測定装置であって、基準電圧を生成する基準電圧発生部と、基準電圧発生部と電子デバイスとの間に設けられ、基準電圧に基づいて電源電圧を生成し、電子デバイスに電源電圧を供給する供給部と、電子デバイスに印加される電源電圧に基づいて、基準電圧発生部が発生する基準電圧の大きさを制御するフィードバック部と、電源電流を測定する測定部とを備え、供給部は、基準電圧と、与えられる比較電圧との差分に応じて、電源電圧を出力する第１差動増幅器と、第１差動増幅器が出力する電源電圧に応じて比較電圧を生成し、第１差動増幅器に供給する第２差動増幅器とを有する電源電流測定装置を提供する。

電源電流測定装置は、基準電圧発生部と電子デバイスとの間に並列に設けられた複数の供給部を備え、測定部は、いずれか一の供給部の第２差動増幅器が出力する比較電圧より、当該供給部の第１差動増幅器が出力する出力電流を検出し、出力電流に供給部の並列数に応じた係数を乗じることにより、電源電流を測定してよい。それぞれの供給部は、第１差動増幅器が出力する出力電流を検出する電流検出部を更に有し、第２差動増幅器は、出力電流に応じて比較電圧を生成してよい。

また、電流検出部は、第１差動増幅器と電子デバイスとの間に直列に設けられた電流検出抵抗を有し、第２差動増幅器は、電流検出抵抗の両端の電位差に応じて比較電圧を生成してよい。

電源電流測定装置は、供給部の第２差動増幅器が出力する比較電圧に基づいて、基準電圧発生部が発生する基準電圧の大きさを制限するクランプ部を更に備えてよい。また、いずれか一の供給部の第２差動増幅器が出力する比較電圧に基づいて、基準電圧発生部が発生する基準電圧の大きさを制限するクランプ部を更に備えてもよい。

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、電子デバイスに電源電圧を供給し、電子デバイスに供給される電源電流を測定する電源電流測定装置と、電源電流測定装置が測定した電源電流に基づいて、電子デバイスの良否を判定する判定部とを備え、基準電圧を生成する基準電圧発生部と、基準電圧発生部と電子デバイスとの間に設けられ、基準電圧に基づいて電源電圧を生成し、電子デバイスに電源電圧を供給する供給部と、電子デバイスに印加される電源電圧に基づいて、基準電圧発生部が発生する基準電圧の大きさを制御するフィードバック部と、電源電流を測定する測定部とを備え、供給部は、基準電圧と、与えられる比較電圧との差分に応じて、電源電圧を出力する第１差動増幅器と、第１差動増幅器が出力する電源電圧に応じて比較電圧を生成し、第１差動増幅器に供給する第２差動増幅器とを有する試験装置を提供する。

電源電流測定装置は、基準電圧発生部と電子デバイスとの間に並列に設けられた複数の供給部を備え、測定部は、いずれか一の供給部の第２差動増幅器が出力する比較電圧より、当該供給部の第１差動増幅器が出力する出力電流を検出し、出力電流に供給部の並列数に応じた係数を乗じることにより、電源電流を測定してよい。

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、精度良く電源電圧及び電源電流を生成することができる。また、大きな電源電流を電子デバイスに供給するために複数の供給部を並列に設けた場合であっても、小規模の回路で精度良く電源電流を検出することができる。

従来の測定装置２００の構成を示す図である。電源電圧Ｖｏ及び電源電流ＩＬの変動を示す図である。電圧制御増幅器の構成を示す図である。本発明の実施形態に係る試験装置１００の構成の一例を示す図である。試験装置１００の構成の他の例を示す図である。試験装置１００の構成の更なる他の例を示す図である。

符号の説明

１０・・・電源電流測定装置、１２・・・電源、１４、１６・・・抵抗、１８・・・増幅器、２０・・・バッファ、２２・・・コンデンサ、３０・・・供給部、３２・・・第１差動増幅器、３４・・・電流検出抵抗、３６・・・第２差動増幅器、３８・・・変換器、４０・・・電源、４２・・・クランプ部、４４・・・判定部、４６・・・抵抗、４８、５０・・・ダイオード、５２、５４・・・抵抗、５６・・・ｐｎｐトランジスタ、５８・・・ｎｐｎトランジスタ、６０・・・抵抗、６２・・・反転バッファ、６６、６８・・・抵抗、７０・・・基準電圧発生部、７２・・・フィードバック部、７４・・・電流検出部、１００・・・試験装置、２００・・・従来の測定装置、２０２・・・電源、２０４・・・抵抗、２０６・・・増幅器、２０８・・・抵抗、２１０・・・バッファ、２１２・・・電流増幅器、２１４・・・ＡＤ変換器、２１６・・・増幅器、２１８・・・抵抗、２２０・・・コンデンサ、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４は、本発明の実施形態に係る試験装置１００の構成の一例を示す図である。試験装置１００は、電子デバイス３００に電源電圧を供給し、そのときに電子デバイス３００に供給される電源電流に基づいて電子デバイス３００の良否を判定するものであって、電源電流測定装置１０及び判定部４４を備える。

電源電流測定装置１０は、電子デバイス３００に電源電圧を供給し、電子デバイス３００に供給される電源電流を測定し、基準電圧発生部７０、供給部３０、フィードバック部７２、コンデンサ２２、クランプ部４２、及び電源４０を備える。

基準電圧発生部７０は、所定の値の基準電圧を発生し、電源１２、抵抗１４、及び増幅器１８を有する。電源１２は、所定の電圧を生成する。また、増幅器１８は差動増幅器であって、負入力端子に、電源１２が生成する電圧を抵抗１４を介して受け取り、正入力端子が接地される。つまり、増幅器１８は、電源１２が生成する電圧に応じた基準電圧を出力する。

供給部３０は、基準電圧発生部７０と電子デバイス３００との間に設けられ、基準電圧に基づいて電源電圧を生成し、電子デバイス３００に供給する。本例において供給部３０は、第１差動増幅器３２及び電流検出部７４を有する。

第１差動増幅器３２は、基準電圧と、電流検出部７４から与えられる比較電圧との差分に応じて、前述した電源電圧を出力する。本例において、第１差動増幅器３２の正入力端子には、基準電圧発生部７０が生成した基準電圧が与えられ、負入力端子には、電流検出部７４から比較電圧が与えられる。

電流検出部７４は、第１差動増幅器３２が出力する出力電流を検出する回路であって、電流検出抵抗３４、第２差動増幅器３６、及び変換器３８を有する。電流検出抵抗３４は、第１差動増幅器３２と電子デバイス３００との間に直列に設けられる。つまり、電流検出抵抗３４には、電子デバイス３００に供給される電源電流が流れる。

第２差動増幅器３６は、第１差動増幅器３２が出力する電源電圧に応じて比較電圧を生成し、第１差動増幅器３２の負入力端子に供給する。本例においては、第２差動増幅器３６は、電流検出抵抗３４の両端の電位差に応じて、第１差動増幅器３２が出力する出力電流を検出し、当該出力電流に応じた比較電圧を出力する。

このような構成により、供給部３０に図３において説明したような電圧制御増幅器一つを用いた場合に比べ、精度良く電源電圧及び電源電流を生成することができる。

また、変換器３８は、第２差動増幅器３６が出力する比較電圧に基づいて、電流検出抵抗３４に流れる電源電流を検出する。例えば変換器３８は、アナログディジタル変換器であってよい。

コンデンサ２２は、供給部３０の出力端と接地電位との間に設けられ、電源電圧の変動を抑制する。またフィードバック部７２は、電子デバイス３００に印加される電源電圧に基づいて、基準電圧発生部７０が発生する基準電圧の大きさを制御する。本例においてフィードバック部７２は、供給部３０が出力する電源電圧を、増幅器１８の正入力端子にフィードバックして、電源電圧が所定の大きさになるように基準電圧を制御する。フィードバック部７２は、バッファ２０及び抵抗１６を介して、電源電圧を増幅器１８にフィードバックする。

またクランプ部４２は、供給部３０の第２差動増幅器３６が出力する比較電圧に基づいて、基準電圧発生部７０が発生する基準電圧の大きさを制限する。つまりクランプ部４２は、電源４０から与えられる電圧と、比較電圧との比較結果に応じて基準電圧の大きさを制限することにより、電子デバイス３００に供給される電源電流の大きさを所定値以下に制限する。これにより、電子デバイス３００に過大な電源電流が供給されることを防ぐことができる。

判定部４４は、電源電流測定装置１０が測定した電源電流に基づいて、電子デバイス３００の良否を判定する。例えば、電源電流が所定の範囲であるか否かによって、電子デバイス３００の良否を判定してよい。

図５は、試験装置１００の構成の他の例を示す図である。本例における試験装置１００は、図４において説明した試験装置１００の構成に対し、複数の供給部３０を備える点で異なる。他の構成については、図４において説明した試験装置１００の構成と同一であるため、その説明を省略する。また複数の供給部３０は、図４において説明した供給部３０と同一の機能及び構成を有する。

複数の供給部３０は、基準電圧発生部７０と電子デバイス３００との間に並列に設けられる。それぞれの供給部３０は、基準電圧発生部７０が生成する基準電圧に応じて、略同一の電源電圧及び出力電流を生成する。このような構成により、電子デバイス３００により大きな電源電流を供給することができる。

また、本例の判定部４４は、電子デバイス３００に供給される電源電流を検出する測定部として機能してもよい。判定部４４は、いずれか一の供給部３０の第２差動増幅器３６が出力する比較電圧より、当該供給部３０の第１差動増幅器３２が出力する出力電流を検出し、検出した出力電流に供給部３０の並列数に応じた係数を乗じることにより、電源電流を測定する。例えば、ｎ個の供給部３０から電源電流を供給している場合、いずれかの供給部３０から検出した出力電流にｎを乗じた値を、電源電流として算出する。

それぞれの供給部３０は、前述したように精度良く出力電流を生成することができるため、それぞれの出力電流のバラツキが小さくなる。このため、いずれかの供給部３０が生成した出力電流を整数倍することにより、電源電流を精度良く検出することができる。また、それぞれの供給部３０が生成した出力電流の総和を算出する場合に比べ、小規模の回路で電源電流を検出することができる。

また本例におけるクランプ部４２は、いずれか一の供給部３０の第２差動増幅器３６が出力する比較電圧に基づいて、基準電圧発生部７０が発生する基準電圧の大きさを制限する。この場合、クランプ部４２及び判定部４４は、同一の供給部３０における比較電圧に基づいて動作することが好ましい。このような構成により、小規模の回路で電源電流を精度良く制限することができる。

図６は、試験装置１００の構成の更なる他の例を示す図である。本例における試験装置１００は、図５において説明した試験装置１００の構成に対し、基準電圧発生部７０において反転バッファ６２を更に備える。反転バッファ６２は、増幅器１８が出力する基準電圧を反転して出力する。

また本例において、それぞれの第１差動増幅器３２は、反転された基準電圧を抵抗６８を介して負入力端子に受け取り、正入力端子が接地される。またそれぞれの第２差動増幅器３６が出力する比較電圧は、抵抗６６を介して第１差動増幅器３２の負入力端子に入力される。

このような構成によっても、図５において説明した試験装置１００と同様に、小規模の回路で電源電流を精度良く検出することができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、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、多様な変更または改良を加えることができる。そのような変更また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、精度良く電源電圧及び電源電流を生成することができる。また、大きな電源電流を電子デバイスに供給するために複数の供給部を並列に設けた場合であっても、小規模の回路で精度良く電源電流を検出することができる。

Claims

電子デバイスに電源電圧を供給し、前記電子デバイスに供給される電源電流を測定する電源電流測定装置であって、
基準電圧を生成する基準電圧発生部と、
前記基準電圧発生部と前記電子デバイスとの間に設けられ、前記基準電圧に基づいて前記電源電圧を生成し、前記電子デバイスに前記電源電圧を供給する供給部と、
前記電子デバイスに印加される前記電源電圧に基づいて、前記基準電圧発生部が発生する前記基準電圧の大きさを制御するフィードバック部と、
前記電源電流を測定する測定部と
を備え、
前記供給部は、
前記基準電圧と、与えられる比較電圧との差分に応じて、前記電源電圧を出力する第１差動増幅器と、
前記第１差動増幅器が出力する前記電源電圧に応じて前記比較電圧を生成し、前記第１差動増幅器に供給する第２差動増幅器と
を有する
電源電流測定装置。
前記電源電流測定装置は、前記基準電圧発生部と前記電子デバイスとの間に並列に設けられた複数の前記供給部を備え、
前記測定部は、いずれか一の前記供給部の前記第２差動増幅器が出力する前記比較電圧より、当該供給部の前記第１差動増幅器が出力する出力電流を検出し、前記出力電流に前記供給部の並列数に応じた係数を乗じることにより、前記電源電流を測定する
電源電流測定装置。
それぞれの前記供給部は、前記第１差動増幅器が出力する出力電流を検出する電流検出部を更に有し、
前記第２差動増幅器は、前記出力電流に応じて前記比較電圧を生成する
請求項２に記載の電源電流測定装置。
前記電流検出部は、前記第１差動増幅器と前記電子デバイスとの間に直列に設けられた電流検出抵抗を有し、
前記第２差動増幅器は、前記電流検出抵抗の両端の電位差に応じて前記比較電圧を生成する
請求項３に記載の電源電流測定装置。
前記供給部の前記第２差動増幅器が出力する前記比較電圧に基づいて、前記基準電圧発生部が発生する前記基準電圧の大きさを制限するクランプ部を更に備える
請求項１に記載の電源電流測定装置。
前記いずれか一の供給部の前記第２差動増幅器が出力する前記比較電圧に基づいて、前記基準電圧発生部が発生する前記基準電圧の大きさを制限するクランプ部を更に備える
請求項２に記載の電源電流測定装置。
電子デバイスを試験する試験装置であって、
電子デバイスに電源電圧を供給し、前記電子デバイスに供給される電源電流を測定する電源電流測定装置と、
前記電源電流測定装置が測定した前記電源電流に基づいて、前記電子デバイスの良否を判定する判定部と
を備え、
基準電圧を生成する基準電圧発生部と、
前記基準電圧発生部と前記電子デバイスとの間に設けられ、前記基準電圧に基づいて前記電源電圧を生成し、前記電子デバイスに前記電源電圧を供給する供給部と、
前記電子デバイスに印加される前記電源電圧に基づいて、前記基準電圧発生部が発生する前記基準電圧の大きさを制御するフィードバック部と、
前記電源電流を測定する測定部と
を備え、
前記供給部は、
前記基準電圧と、与えられる比較電圧との差分に応じて、前記電源電圧を出力する第１差動増幅器と、
前記第１差動増幅器が出力する前記電源電圧に応じて前記比較電圧を生成し、前記第１差動増幅器に供給する第２差動増幅器と
を有する
試験装置。
前記電源電流測定装置は、前記基準電圧発生部と前記電子デバイスとの間に並列に設けられた複数の前記供給部を備え、
前記測定部は、いずれか一の前記供給部の前記第２差動増幅器が出力する前記比較電圧より、当該供給部の前記第１差動増幅器が出力する出力電流を検出し、前記出力電流に前記供給部の並列数に応じた係数を乗じることにより、前記電源電流を測定する
請求項７に記載の試験装置。