KR100965473B1 - 신호 측정 장치 및 반도체 시험 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 DC 성능, 노이즈 성능, 왜곡(distortion) 성능, 스퓨리어스(spurious) 성능 등의 복수개의 성능을 높은 레벨로 동시에 만족시킬 수 있는 신호 측정 장치, 및 상기 신호 측정 장치를 구비하는 반도체 시험 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 측정 장치(10)는, DUT(20)로부터 출력되는 아날로그 신호 S1O을 디지털 신호 S11a ∼ S11n으로 변환하는, 변환 특성이 상이한 복수개의 A/D 변환기(11a ∼ 11n)와, A/D 변환기(11a ∼ 11n) 각각에 대응하여 설치되고, 대응하는 A/D 변환기(11a ∼ 11n)의 변환 특성에 따른 소정의 처리를 행하는 복수개의 디지털 회로(12a ∼ 12n)를 구비한다.
신호 측정, 반도체 시험, 변환기, 처리부, 변환 특성, 주파수 성분, 신호 합성, 디지털 회로

Description

신호 측정 장치 및 반도체 시험 장치{SIGNAL MEASURING APPARATUS AND SEMICONDUCTOR TESTING APPARATUS}
본 발명은, 피시험 디바이스로부터 출력되는 신호 등의 아날로그 신호의 측정을 행하는 신호 측정 장치 및 상기 신호 측정 장치를 구비하는 반도체 시험 장치에 관한 것이다.
종래부터, 피시험 디바이스의 초기 불량을 시험하기 위해 메모리 테스터나 로직 테스터 등의 반도체 시험 장치가 이용되고 있다. 이 반도체 시험 장치에는, 피시험 디바이스로부터 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환기(이하, A/D 변환기라 한다)를 구비하는 신호 측정 장치가 설치되어 있고, 반도체 시험 장치는 이 신호 측정 장치로 변환된 디지털 신호에 대하여 소정의 처리를 행하여 피시험 디바이스로부터의 아날로그 신호를 측정하고 있다.
이하의 특허 문헌 1에는, 직류 신호, 아날로그 신호, 디지털 신호 등의 각종 신호가 혼재하는 혼재 신호를 입출력하는 피시험 디바이스에 대하여, 복수개 항목에 달하는 시험을 병행하여 행하는 반도체 시험 장치가 개시되어 있다.
[특허 문헌 1] 일본국 특개평4-36672호 공보
그런데, 전술한 반도체 시험 장치에서, 아날로그 신호의 측정에 관한 성능의 한계는 A/D 변환기의 성능으로 거의 결정되는 측면이 있으므로, 고정밀도의 측정을 행하는 반도체 시험 장치에 설치되는 신호 측정 장치에는 고성능의 A/D 변환기를 구비할 필요가 있다.
여기서, 고성능의 A/D 변환기에는, 아날로그 신호의 DC(직류) 성분을 고정밀도로 변환할 수 있을 것(DC 성능이 높을 것), 저노이즈일 것(노이즈 성능이 높을 것), 왜곡(distortion)이 적을 것(왜곡 성능이 높을 것), 및 스퓨리어스(spurious) 성분이 낮을 것(스퓨리어스 성능이 높을 것) 등이 요구되지만, 이러한 것을 모두 만족하는 A/D 변환기는 극히 소수이며, 또한 매우 비용이 많이 든다.
예를 들면, 대표적인 A/D 변환기로서 델타·시그마형(ΔΣ형) A/D 변환기 및 축차 비교형 A/D 변환기를 들 수 있지만, 델타·시그마형 A/D 변환기는, 일반적으로 노이즈 성능이 극히 양호하지만 왜곡이 크고 (고조파의 레벨이 높다), 왜곡 성능에 대해서는 축차 비교형 A/D 변환기보다 뒤떨어지는 경향이 있다.
이에 비해, 축차 비교형 A/D 변환기는, 왜곡 성능은 양호하지만 노이즈가 크고, 노이즈 성능 면에서는 델타·시그마형 A/D 변환기보다 뒤떨어지는 경향이 있다.
그러므로, 종래에는, 사용자가 특별히 중요하다고 생각하는 성능이 우수한 A/D 변환기를 선택하여 신호 측정 장치에 탑재하거나, 또는 전술한 각종 성능 모두 가 어느 정도 양호하여, 각종 성능면에서 균형잡힌 A/D 변환기를 선택하여 신호 측정 장치에 탑재하고 있었다. 또한, A/D 변환기의 전단(입력측)에 대역 제거 필터를 설치하여 저노이즈 및 저왜곡을 양립시키는 종래 기술이 제안되어 있고, 이러한 종래 기술을 사용한 A/D 변환기를 신호 측정 장치에 탑재하고 있었다.
여기서, 전술한 대역 제거 필터를 사용한 종래 기술은, A/D 변환기에 큰 전압이 입력되면 왜곡이 커진다는 성질에 주목하고, A/D 변환기에 입력되는 신호로부터 신호 레벨이 큰 기본파 성분을 대역 제거 필터로 제거하여 입력 전압 레벨을 저하시킴으로써 왜곡을 저감하는 기술이다. 그리고, 사전에 대역 제거 필터의 주파수 측정을 측정해 두고, 이 측정 결과에 기초하여 A/D 변환기로부터 출력되는 신호를 보정함으로써, 대역 제거 필터로 감쇠시킨 신호 레벨을 복원하고 있다.
이 종래 기술은, 저노이즈 및 저왜곡을 실현할 수 있지만, 측정 가능한 신호의 주파수가 대역 제거 필터의 주파수 특성에 제한되는 결점이 있다. 또한, 주파수 특성이 상이한 대역 제거 필터를 복수개 사용하면 넓은 범위의 주파수를 측정할 수 있을 것으로도 생각되지만, 대역 제거 필터를 복수개 설치하는 만큼 회로 규모가 커지는 문제가 발생한다. 또한, 상기 종래 기술에서는 대역 제거 필터가 왜곡을 발생하지 않는 것이 저왜곡을 실현하는 전제 조건인 되지만, 실제로는 저왜곡의 대역 제거 필터를 설계하기 곤란한 문제가 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것이며, DC 성능, 노이즈 성능, 왜곡 성능, 스퓨리어스 성능 등의 복수개의 성능을 높은 레벨로 동시에 만족시킬 수 있는 신호 측정 장치, 및 상기 신호 측정 장치를 구비하는 반도체 시 험 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 제1 관점에 의한 신호 측정 장치는, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 측정하는 신호 측정 장치(10)에서, 아날로그 신호(S1O)를 디지털 신호(S11a ∼ S11n)로 변환하는, 변환 특성이 상이한 복수개의 변환기(11a ∼ 11n)와, 상기 변환기 각각에 대응하여 설치되고, 대응하는 상기 변환기의 변환 특성에 따른 소정의 처리를 행하는 복수개의 처리부(12a ∼ 12b)를 구비한 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명에 의하면, 아날로그 신호는 변환 특성이 상이한 복수개의 변환기에 입력되어 디지털 신호로 변환되고, 변환된 각각의 디지털 신호는 변환기에 대응하여 설치된 처리부에서 대응하는 변환기의 변환 특성에 따른 소정의 처리가 행해진다.
또한, 본 발명의 제1 관점에 의한 신호 측정 장치는, 상기 변환기가, 상기 변환 특성을 평가할 때에 사용되는 복수개의 성능 중 어느 하나가 다른 변환기보다 우수한 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명의 제1 관점에 의한 신호 측정 장치는, 상기 변환 특성을 평가할 때 사용되는 복수개의 성능은, DC 성능, 노이즈 성능, 왜곡 성능, 및 스퓨리어스 성능 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명의 제1 관점에 의한 신호 측정 장치는, 상기 처리부가, 대응하는 상기 변환기로부터 출력되는 디지털 신호를 주파수 해석하고, 다른 변환기보다 우수한 성능에 대한 측정 결과를 구하는 처리를 행하는 것을 특징으로 하고 있다.
전술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 제2 관점에 의한 신호 측정 장치는, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 측정하는 신호 측정 장치(30)에서, 아날로그 신호(S10)를 디지털 신호(S31a, S31b)로 변환하는, 변환 특성이 상이한 복수개의 변환기(31a, 31b)와, 상기 변환기 각각으로부터 출력되는 디지털 신호를 합성하고, 상기 변환 특성을 평가할 때 사용되는 복수개의 성능에 대한 측정 결과를 구하는 처리를 행하는 신호 처리부(32)를 구비한 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명에 의하면, 아날로그 신호는 변환 특성이 상이한 복수개의 변환기에 입력되어 디지털 신호로 변환되고, 변환된 각각의 디지털 신호는 신호 처리부에서 합성되어 변환기의 변환 특성을 평가할 때 사용되는 복수개의 성능에 대한 측정 결과를 구하는 처리가 행해진다.
또한, 본 발명의 제2 관점에 의한 신호 측정 장치는, 상기 신호 처리부는, 상기 변환기 각각으로부터 출력되는 디지털 신호를 주파수 해석하는 주파수 해석부(41a, 41b)와, 상기 주파수 해석부의 해석 결과로부터, 상기 변환기의 변환 특성에 따른 소정의 주파수 성분을 추출하는 추출부(42a, 42b)와, 상기 추출부에서 추출된 주파수 성분을 합성하는 합성부(43)를 구비한 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명의 제2 관점에 의한 신호 측정 장치는, 상기 변환기는, 상기 변환 특성을 평가할 때 사용되는 복수개의 성능 중 어느 하나가 다른 변환기보다 우수한 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명의 제2 관점에 의한 신호 측정 장치는, 상기 변환 특성을 평가 할 때 사용되는 복수개의 성능은, DC 성능, 노이즈 성능, 왜곡 성능, 및 스퓨리어스 성능 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 반도체 시험 장치는, 피시험 디바이스(20)의 시험을 행하는 반도체 시험 장치에서, 전술한 설명에 기재된 신호 측정 장치를 구비하고, 상기 신호 측정 장치를 사용하여 상기 피시험 디바이스로부터 출력되는 아날로그 신호의 측정을 행하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명에 의하면, 변환 특성이 상이한 복수개의 변환기로 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고, 변환기에 대응하여 설치된 처리부에서 변환한 각각의 디지털 신호에 대하여 변환기의 변환 특성에 따른 소정의 처리를 실시하고 있다. 또는, 변환 특성이 상이한 복수개의 변환기로 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고, 변환된 각각의 디지털 신호를 변환 처리부에서 합성하여 변환기의 변환 특성을 평가할 때 사용되는 복수개의 성능에 대한 측정 결과를 구하고 있다.
그러므로, DC 성능, 노이즈 성능, 왜곡 성능, 및 스퓨리어스 성능 등의 복수개의 성능을 높은 레벨로 동시에 만족시킬 수 있는 효과가 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 신호 측정 장치 및 반도체 시험 장치에 대하여 상세하게 설명한다.
[제1 실시예]
도 1은, 본 발명의 제1 실시예에 따른 신호 측정 장치의 주요부 구성을 나타 낸 블록도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 신호 측정 장치(10)는, 병렬로 설치된 복수개의 A/D 변환기(11a ∼ 11n)(변환기)와, A/D 변환기(11a ∼ 11n)에 대응하여 설치된 복수개의 디지털 회로(12a ∼ 12n)(처리부)를 구비하고 있고, 피시험 디바이스(이하, DUT(Device Under Test)라 한다)(20)로부터 출력되는 아날로그 신호 S10을 측정한다.
A/D 변환기(11a ∼ 11n)의 입력단은 서로 접속되어 있고, DUT(20)로부터 출력된 아날로그 신호 S1O은 A/D 변환기(11a ∼ 11n)에 각각 입력된다. 이 A/D 변환기(11a ∼ 11n)는, 입력되는 아날로그 신호 S1O에 대해서 표본화 및 양자화를 행하여 아날로그 신호 S1O을 디지털 신호(S11a ∼ S11n)로 변환한다. 여기서, A/D 변환기(11a ∼ 11n)는, 아날로그 신호 S1O을 디지털 신호(S11a ∼ S11n)로 변환하는 변환 특성이 상이한 것이 이용되고 있다.
구체적으로는, A/D 변환기(11a ∼ 11n)는, A/D 변환기의 변환 특성을 평가할 때 사용되는 복수개의 성능 중 어느 하나가 다른 변환기보다 우수한 것이 이용되고 있다. 여기서, A/D 변환기의 변환 특성을 평가할 때 사용되는 복수개의 성능으로서는, 예를 들면 DC 성능, 노이즈 성능, 왜곡 성능, 및 스퓨리어스 성능 등을 들 수 있지만, 이들 성능 중 어느 하나가 다른 변환기보다 우수한 것이 이용되고 있다.
더 구체적으로는, 예를 들면 A/D 변환기(11a)는 다른 A/D 변환기(11b ∼ 11n)보다 DC 성능이 높으며 아날로그 신호의 DC(직류) 성분을 고정밀도로 변환할 수 있고, A/D 변환기(11b)는 다른 A/D 변환기(11 a, 11c ∼ 11n)보다 노이즈 성능이 높고 저노이즈이다. 또한, A/D 변환기(11c)는 다른 A/D 변환기(11a, 11b, 11d ∼ 11n)보다 왜곡 성능이 높고 저왜곡이며, A/D 변환기(11d)는 다른 A/D 변환기(11a ∼ 11 c, 11e ∼ 11n)보다 스퓨리어스 성능이 높고 스퓨리어스 성분이 낮은, 이런 식으로 구성되어 있다. 이들 A/D 변환기(11a ∼ 11n)는, 아날로그 신호 S1O을 변환하여 디지털 신호(S11a ∼ S11n)를 각각 출력한다.
A/D 변환기(11a ∼ 11n)의 출력단은, 디지털 회로(12a ∼ 12n)의 입력단에 각각 접속되어 있다. 이 디지털 회로(12a ∼ 12n)는, A/D 변환기(11a ∼ 11n)로부터 출력되는 디지털 신호(S11a ∼ 11n)에 대해서, 대응하는 A/D 변환기(11a ∼ 11n)의 변환 특성에 따른 소정의 처리를 행한다. 구체적으로는, 대응하는 A/D 변환기로부터 출력되는 디지털 신호를 주파수 해석하고, 다른 변환기보다 높은 성능에 대한 측정 결과를 구하는 처리를 행한다.
더 구체적으로는, 예를 들면 디지털 회로(12a)는, 다른 A/D 변환기(11b ∼ 11n)보다 DC 성능이 우수한 A/D 변환기(11a)로부터 출력되는 디지털 신호(S11a)를 주파수 해석하고, DC 성능에 대한 측정 결과를 구하는 처리를 행한다. 또한, 디지털 회로(12b)는, 다른 A/D 변환기(11a, 11c ∼ 11n)보다 노이즈 성능이 우수한 A/D 변환기(11b)로부터 출력되는 디지털 신호 S11b를 주파수 해석하고, 노이즈 성능에 대한 측정 결과를 구하는 처리를 행한다. 마찬가지로, 디지털 회로(12c)는 왜곡 성능에 대한 측정 결과를 구하는 처리를 행하고, 디지털 회로(12d)는 스퓨리어스 성능인 대한 측정 결과를 구하는 처리를 행한다. 그리고, 디지털 회로(12a ∼ 12n)의 출력은, 도시하지 않은 호스트 컴퓨터에 접속되어 있다.
전술한 구성에서, DUT(20)로부터 아날로그 신호 S10이 출력되면, A/D 변환기(11a ∼ 11n)에 각각 입력되고, 각각의 A/D 변환기(11a ∼ 11n)에서 동시에 아날로그 신호 S10의 표본화 및 양자화가 행해져서 디지털 신호 S11a ∼ S11n이 각각 출력된다. 이들 디지털 신호 S11a ∼ S11n은, 디지털 회로(12a ∼ 12n)에 각각 입력되고, 대응하는 A/D 변환기(11a ∼ 11n)의 변환 특성에 따른 소정의 처리가 행해진다. 구체적으로는, 디지털 회로(12a)에서는 DC 성능에 대한 측정 결과를 구하는 처리가 행해지고, 디지털 회로(12b)에서는 노이즈 성능에 대한 측정 결과를 구하는 처리가 행해지고, 디지털 회로(12c)에서는 왜곡 성능에 대한 측정 결과를 구하는 처리가 행해지고, 디지털 회로(12d)에서는 스퓨리어스 성능인 대한 측정 결과를 구하는 처리가 각각 행하여진다.
이상의 처리에 의해 구해진 측정 결과는, 도시하지 않은 호스트 컴퓨터에 송신되어 호스트 컴퓨터가 구비하는 디스플레이에 표시된다. 즉, 디지털 회로(12a)에서 구해진 측정 결과는 DUT(20)로부터 출력되는 아날로그 신호 S10의 DC 특성으로서 표시되고, 디지털 회로(12b)에서 구해진 측정 결과는 DUT(20)로부터 출력되는 아날로그 신호 S10의 노이즈 특성으로서 표시된다. 또한, 디지털 회로(12c)에서 구해진 측정 결과는 DUT(20)로부터 출력되는 아날로그 신호 S10의 왜곡 특성으로서 표시되고, 디지털 회로(12d)에서 구해진 측정 결과는 DUT(20)로부터 출력되는 아날로그 신호 S10의 스퓨리어스 특성으로서 표시된다.
이상 설명한 제1 실시예에 따른 신호 측정 장치(10)는, 변환 특성이 서로 상이한 복수개의 A/D 변환기(11a ∼ 11n)와, 대응하는 A/D 변환기(11a ∼ 11n)의 변 환 특성에 따른 소정의 처리를 행하는 디지털 회로(12a ∼ 12n)를 구비하고 있다. 그러므로, 예를 들면 양호한 노이즈 성능을 가지는 A/D 변환기(11b)로 변환된 디지털 신호 S11b를 사용하여 아날로그 신호 S10의 노이즈 성능에 대한 측정 결과가 구해지고, 양호한 왜곡 성능을 가지는 A/D 변환기(11c)로 변환된 디지털 신호 S11c를 사용하여 아날로그 신호 S10의 왜곡 성능에 대한 측정 결과가 구해지고 있다. 따라서, 본 실시예에서는, DC 성능, 노이즈 성능, 왜곡 성능, 및 스퓨리어스 성능 등의 복수개의 성능을 높은 레벨로 동시에 만족시킬 수 있다.
[제2 실시예]
도 2는, 본 발명의 제2 실시예에 따른 신호 측정 장치의 주요부 구성을 나타낸 블록도이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 신호 측정 장치(30)는, 병렬로 설치된 2개의 A/D 변환기(31a, 31b)(변환기)와, 디지털 회로(32)(신호 처리부)를 구비하고 있고, DUT(20)로부터 출력되는 아날로그 신호 S10을 측정한다.
A/D 변환기(31a, 31b)의 입력단은 서로 접속되어 있고, DUT(20)로부터 출력된 아날로그 신호 S10은 A/D 변환기(31a, 31b)에 각각 입력된다. 이 A/D 변환기(31a, 31b)는, 입력되는 아날로그 신호 S10에 대하여 표본화 및 양자화를 행하여 아날로그 신호 S10을 디지털 신호(S31a, 31b)로 변환한다. 여기서, 제1 실시예와 마찬가지로, A/D 변환기(31a, 31b)는, 아날로그 신호 S10을 디지털 신호 S31a, S31b로 변환하는, 변환 특성이 상이한 것이 이용되고 있다.
구체적으로는, A/D 변환기(31a, 31b)는, A/D 변환기의 변환 특성을 평가할 때 사용되는 복수개의 성능 중 어느 하나가 다른 변환기보다 우수한 것이 이용되고 있다. 본 실시예에서는, A/D 변환기(31a)가 델타·시그마형 A/D 변환기이며, A/D 변환기(31b)가 축차 비교형 A/D 변환기라고 가정한다. 즉, A/D 변환기(31a)는 A/D 변환기(31b)보다 노이즈 성능이 높고 저노이즈이며, A/D 변환기(31b)는 A/D 변환기(31a)보다 왜곡 성능이 높고 저왜곡인 것으로 가정한다. A/D 변환기(31a, 31b)는, 아날로그 신호 S10을 변환하여 디지털 신호 S31a, S31b를 각각 출력한다.
A/D 변환기(31a, 31b)의 출력단은, 디지털 회로(32)의 입력단에 접속되어 있다. 이 디지털 회로(32)는, A/D 변환기(31a, 31b)로부터 출력되는 디지털 신호 S31a, S31b를 합성하고, A/D 변환기의 변환 특성을 평가할 때 사용되는 복수개의 성능에 대한 측정 결과를 구하는 처리를 행한다. 구체적으로는, 전술한 바와 같이, A/D 변환기(31a)는 노이즈 성능이 높고, A/D 변환기(31b)는 왜곡 성능이 높기 때문에, 이들로부터 출력되는 디지털 신호 S31a, S31b를 합성하여 노이즈 성능에 대한 측정 결과와 왜곡 성능에 대한 측정 결과를 구하는 처리를 행한다. 그리고, 디지털 회로(32)의 출력은, 도시하지 않은 호스트 컴퓨터에 접속되어 있다.
도 3은, 디지털 회로(32)의 내부 구성을 나타낸 블록도이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 디지털 회로(32)는, FFT부(41a, 41b)(주파수 해석부), 주파수 성분 추출부(42a, 42b)(추출부), 합성부(43), SNR부(44), 및 THD부(45)를 구비한다. FFT부(41a)는, A/D 변환기(31a)로부터 출력되는 디지털 신호 S31a를 입력으로 받고 있고, 이 디지털 신호 S31a에 대해서 FFT(Fast Fourier Transform: 고속 푸리에 변환)을 행하여 디지털 신호 S31a의 주파수 해석을 행한다. 마찬가지로, FFT부(41b)는, A/D 변환기(31b)로부터 출력되는 디지털 신호 S31b를 입력으로서 받고 있고, 이 디지털 신호 S31b에 대하여 FFT를 행하여 디지털 신호 S31b의 주파수 해석을 행한다.
주파수 성분 추출부(42a)는, FFT부(41a)로부터 출력되는 신호로부터, A/D 변환기(31a)의 변환 특성에 따른 소정의 주파수 성분을 추출한다. 마찬가지로, 주파수 성분 추출부(42b)는, FFT부(41b)로부터 출력되는 신호로부터, A/D 변환기(31b)의 변환 특성에 따른 소정의 주파수 성분을 추출한다. 여기서, 전술한 바와 같이, A/D 변환기(31a)는 노이즈 성능이 높고, A/D 변환기(31b)는 왜곡 성능이 높다. 그러므로, 주파수 성분 추출부(42a)는 FFT부(41a)로부터 출력되는 신호로부터 노이즈 성능을 구하기 위해 필요한 주파수 성분을 추출하고, 주파수 성분 추출부(42b)는 FFT부(41b)로부터 출력되는 신호로부터 왜곡 성능을 구하기 위해 필요한 주파수 성분을 추출한다.
합성부(43)는, 주파수 성분 추출부(42a, 42b)에서 추출된 주파수 성분을 합성한다. SNR부(44)는, 합성부(43)에서 합성된 신호를 사용하여 노이즈 성능에 대한 측정 결과(SN비: Signal to Noise Ratio)를 구한다. THD부(45)는, 합성부(43)에서 합성된 신호를 사용하여 왜곡 성능에 대한 측정 결과(전고조파왜율: Total Harmonic Distortion)를 구한다.
전술한 구성에서, DUT(20)로부터 아날로그 신호 S10이 출력되면, A/D 변환기(31a, 31b)에 각각 입력되고, 각각의 A/D 변환기(31a, 31b)에서 동시에 아날로그 신호 S10의 표본화 및 양자화가 행해져서 디지털 신호 S31a, S31b가 각각 출력된다. 이들 디지털 신호 S31a, S31b는, 디지털 회로(32)에 입력되어 합성되고, 이 합성된 신호로부터 A/D 변환기의 변환 특성을 평가할 때 사용되는 복수개의 성능에 대한 측정 결과가 구해진다.
구체적으로는, 디지털 회로(32)에 입력된 디지털 신호 S31a, S31b는, FFT부(41a, 41b)에 각각 입력되고, 고속 푸리에 변환 처리가 행해져서 주파수 해석을 행한다. 이 해석에 의해 얻어진 신호는, 주파수 성분 추출부(42a, 42b)에 각각 입력되어 A/D 변환기(31a, 31b)의 변환 특성에 따른 소정의 주파수 성분이 추출된다. 그리고, 주파수 성분 추출부(42a, 42b)에서 추출된 주파수 성분은, 합성부(43)에 출력되어 합성된다.
도 4는, 주파수 성분 추출부(42a, 42b) 및 합성부(43)에서 행해지는 처리를 설명하기 위한 도면이다. 여기서, 도 4의 (a)는 FFT부(41a)에서 주파수 해석하여 얻어진 주파수 분포의 일례를 나타낸 도면이며, 도 4의 (b)는 FFT부(41b)에서 주파수 해석하여 얻어진 주파수 분포의 일례를 나타낸 도면이다. 또한, 도 4의 (c)는 합성부(43)에서 합성된 신호의 주파수 분포를 나타낸 도면이다. 그리고, 도 4에서는, 아날로그 신호 S10의 기본파의 주파수를 f로 설정하고 있다. 또한, 도면 중의 주파수 2f는 기본파에 대한 2차 고조파이며, 주파수 3f는 기본파에 대한 3차 고조파의 주파수이다. 또한, 도 4의 (a) 중에서의 N1, 및 도 4의 (b) 중에서의 N2는 노이즈 성분이다.
도 4의 (a)의 주파수 분포와 도 4의 (b)의 주파수 분포를 비교하면, 기본파의 진폭은 거의 같지만, 2차 고조파 및 3차의 고조파의 진폭은, 도 4의 (b)에 나타낸 것보다 도 4의 (a)에 나타낸 것이 큰 것을 알 수 있다. 이것은, A/D 변환 기(31a)가 A/D 변환기(31b)보다 왜곡 성능이 낮고, 왜곡이 크기 때문이다. 또한, 도 4의 (a)에 나타낸 주파수 분포에 포함되는 노이즈 성분 N1보다, 도 4의 (b)에 나타낸 주파수 분포에 포함되는 노이즈 성분 N2가 큰 것을 알 수 있다. 이것은, A/D 변환기(31b)가 A/D 변환기(31a)보다 노이즈 성능이 낮아서 고노이즈이기 때문이다.
도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이, A/D 변환기(31a)는 저노이즈이지만 왜곡이 크기 때문에, 주파수 성분 추출부(42a)는, 왜곡을 생기게 하는 고조파 성분을 제외한 주파수 성분을 추출한다. 즉, 도 4의 (a)에 나타낸 주파수 분포로부터 2차 고조파 및 3차 고조파를 제거하는 처리를 행한다. 한편, 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이, A/D 변환기(31b)는 저왜곡이지만 고노이즈이므로, 주파수 성분 추출부(42b)는, 기본파를 포함한 노이즈 성분을 제거하고 고조파 성분을 추출한다. 즉, 도 4의 (b)에 나타낸 주파수 분포로부터 2차 고조파 및 3차 고조파 이외의 주파수 성분을 제거하는 처리를 행한다. 그리고, DUT(20)로부터 출력되는 아날로그 신호 S10의 기본파의 주파수 f는 사전에 알려져 있으며, 이 주파수 f를 나타내는 정보는, 도시하지 않은 제어부로부터 주파수 성분 추출부(42a, 42b)에 입력되어 있다. 주파수 성분 추출부(42a, 42b)는, 이 정보에 기초하여 이상 설명한 처리를 행한다.
주파수 성분 추출부(42a, 42b)에서 추출된 주파수 성분은 합성부(43)에서 합성된다. 합성된 신호의 주파수 성분을 나타낸 도 4의 (c)를 참조하면, 기본파 및 노이즈 성분 N1은, 도 4의 (a)에 나타낸 것과 거의 동일한 것을 알 수 있다. 또한, 2차 고조파 및 3차 고조파의 진폭은, 도 4의 (b)에 나타낸 것과 거의 동일한 것을 알 수 있다. 이상의 처리에 의해, 흡사 A/D 변환기(31a)의 높은 노이즈 성능과 A/D 변환기(31b)의 높은 왜곡 성능을 겸비한, A/D 변환기에 의해 변환된 신호의 주파수 분포를 얻을 수 있다.
합성부(43)에서 합성된 신호는 SNR부(44) 및 THD부(45)에 입력되고, SNR부(44)에서는 노이즈 성능에 대한 측정 결과(SN비)가 구해지고, THD부(45)에서는 왜곡 성능에 대한 측정 결과(전고조파왜율)가 구해진다. 이상의 처리에 의해 구해진 측정 결과는, 도시하지 않은 호스트 컴퓨터에 송신되어 호스트 컴퓨터가 구비하는 디스플레이에 표시된다. 즉, SNR부(44)에서 구해진 측정 결과는 DUT(20)로부터 출력되는 아날로그 신호 S10의 노이즈 특성으로서 표시되고, THD부(45)에서 구해진 측정 결과는 DUT(20)로부터 출력되는 아날로그 신호 S10의 왜곡 특성으로서 표시된다.
이상 설명한 제2 실시예에 따른 신호 측정 장치(30)는, 변환 특성이 상이한 복수개의 A/D 변환기(31a, 31b)와, A/D 변환기(31a, 31b)로부터 출력되는 디지털 신호를 합성하고, A/D 변환기의 변환 특성을 평가할 때 사용되는 복수개의 성능에 대한 측정 결과를 구하는 처리를 행하는 디지털 회로(32)를 구비하고 있다. 그러므로, 양호한 노이즈 성능을 가지는 A/D 변환기(31a)에서 변환된 디지털 신호 S31a와, 양호한 왜곡 성능을 가지는 A/D 변환기(31b)에서 변환된 디지털 신호 S31b가 합성되어, 노이즈 성능에 대한 양호한 측정 결과 및 왜곡 성능에 대한 양호한 측정 결과가 구해지고 있다. 따라서, 본 실시예에서는, 노이즈 성능 및 왜곡 성능을 높은 레벨로 동시에 만족시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예에 따른 신호 측정 장치에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 범위 내에서 자유롭게 변경될 수 있다. 예를 들면, 상기 실시예에서는, 노이즈 성능이 우수한 A/D 변환기(31a)와 왜곡 성능이 우수한 A/D 변환기(31b)를 구비하여 노이즈 성능 및 왜곡 성능을 측정하는 경우를 예를 들어 설명하였다. 그러나, 제1 실시예와 마찬가지로, 노이즈 성능이 우수한 A/D 변환기 및 스퓨리어스 성능이 우수한 A/D 변환기 등을 A/D 변환기(31a, 31b)에 대해서 병렬로 설치하고, DC 성능, 노이즈 성능, 왜곡 성능, 및 스퓨리어스 성능 등을 측정해도 된다.
또한, 이상 설명한 제1 실시예 및 제2 실시예의 신호 측정 장치는 아날로그 신호를 측정하는 유닛의 장치로서도 사용할 수 있지만, 메모리 테스터나 로직 테스터 등의 반도체 시험 장치에 설치하여 피시험 디바이스로부터 출력되는 아날로그 신호를 측정할 수도 있다. 반도체 시험 장치에 설치함으로써, 피시험 디바이스로부터 출력되는 디지털 신호 및 아날로그 신호의 시험을 함께 행할 수 있고, 다양한 종류의 디바이스의 시험에 대응할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 신호 측정 장치의 주요부 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 신호 측정 장치의 주요부 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 디지털 회로(32)의 내부 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4는 주파수 성분 추출부(42a, 42b) 및 합성부(43)에서 행해지는 처리를 설명하기 위한 도면이다.
[부호의 설명]
10: 신호 측정 장치 11a ∼ 11n: A/D 변환기
12a ∼ 12n 디지털 회로 20: DUT
30: 신호 측정 장치 31a, 31b: A/D 변환기
32: 디지털 회로 41a, 41b: FFT부
42a, 42b: 주파수 성분 추출부 43: 합성부
S10: 아날로그 신호 S11a ∼ S11n: 디지털 신호
S31a, S31b: 디지털 신호

Claims (12)

  1. 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 측정하는 신호 측정 장치에 있어서,
    아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는, 변환 특성이 상이한 복수개의 변환기와,
    상기 변환기 각각에 대응하여 설치되고, 대응하는 상기 변환기의 변환 특성에 따른 측정 결과를 구하는 처리를 행하는 복수개의 처리부
    를 포함하고,
    상기 변환 특성을 평가할 때 사용되는 복수개의 성능은, DC 성능, 노이즈 성능, 왜곡(distortion) 성능, 및 스퓨리어스(spurious) 성능 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 변환기는, 상기 변환 특성을 평가할 때 사용되는 상기 복수개의 성능 중 어느 하나가 다른 변환기보다 우수한,
    신호 측정 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 처리부는, 대응하는 상기 변환기로부터 출력되는 디지털 신호를 주파수 해석하고, 다른 변환기보다 우수한 성능에 대한 측정 결과를 구하는 처리를 행하는, 신호 측정 장치.
  5. 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 측정하는 신호 측정 장치에 있어서,
    아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는, 변환 특성이 상이한 복수개의 변환기와,
    상기 변환기 각각으로부터 출력되는 디지털 신호를 주파수 해석하고, 다른 변환기보다 우수한 성능에 대한 주파수 성분을 각각 추출하여 합성하는 처리를 행하는 신호 처리부
    를 포함하고,
    상기 변환 특성을 평가할 때 사용되는 복수개의 성능은, DC 성능, 노이즈 성능, 왜곡 성능, 및 스퓨리어스 성능 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 변환기는, 상기 변환 특성을 평가할 때 사용되는 상기 복수개의 성능 중 어느 하나가 다른 변환기보다 우수한,
    신호 측정 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 신호 처리부는,
    상기 변환기 각각으로부터 출력되는 디지털 신호를 주파수 해석하는 주파수 해석부와,
    상기 주파수 해석부의 해석 결과로부터, 상기 변환기의 상기 변환 특성에 따른 소정의 주파수 성분을 추출하는 추출부와,
    상기 추출부에서 추출된 주파수 성분을 합성하는 합성부
    를 포함하는, 신호 측정 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 피시험 디바이스의 시험을 행하는 반도체 시험 장치에 있어서,
    제1항, 제4항, 제5항, 또는 제6항 중 어느 한 항에 기재된 신호 측정 장치를 포함하고, 상기 신호 측정 장치를 사용하여 상기 피시험 디바이스로부터 출력되는 아날로그 신호의 측정을 행하는, 반도체 시험 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    복수 종(種)의 상기 변환기는 동시에 변환처리를 행하는, 신호 측정 장치.
  11. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    복수 종(種)의 상기 변환기는 제1 변환기 및 제2 변환기로 이루어지는 2개의 변환기이며,
    상기 제1 변환기는 델타ㆍ시그마형의 A/D 변환기이며,
    상기 제2 변환기는 축차 비교형 A/D 변환기인, 신호 측정 장치.
  12. 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 측정하는 신호 측정 장치에 있어서,
    상기 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 델타ㆍ시그마형 A/D 변환기와,
    상기 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 축차 비교형 A/D 변환기와,
    상기 델타ㆍ시그마형 A/D 변환기와 상기 축차 비교형 A/D 변환기의 각각으로부터 출력되는 디지털 신호를 주파수 해석하여, 다른 변환기 보다도 우수한 성능에 관한 주파수 성분을 각각 추출하여 합성하는 처리를 행하는 신호 처리부,
    를 포함하는 신호 측정 장치.
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