KR19980014168A - 직류 전압 측정장치 - Google Patents

Abstract

직류 전압 측정 장치가 개시된다. 신호를 입력하여 버퍼링하는 버퍼와, 버퍼링된 신호를 입력하여 증폭하거나 감쇄하여 출력하는 신호 증폭 및 감쇄수단과, 증폭 및 감쇄 수단의 출력과 궤환 신호의 차를 구하고, 차를 소정수배 증폭하여 출력하는 감산 및 증폭수단과, 입력한 감산 및 증폭수단의 출력을 디지탈 신호로 변환하여 출력하는 ADC와, 변환된 디지탈신호를 입력하여 소수점 N(N은 양의 정수)자리 이하를 버리고, 변환된 디지탈 신호를 소정수배로 나누어 증폭되거나 감쇄된 신호와 가산하여 직류 전압으로서 출력하는 제어수단 및 소수점 N-1까지의 값을 입력하여 디지탈 신호로 변환하고, 변환된 디지탈 신호를 궤환 신호로서 출력하는 DAC를 구비하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라 반도체 장비의 가격 경쟁력을 유지하면서 높은 측정 해상도를 갖추어 정밀성이 요구되는 반도체 테스트에 응용될 수 있고, 반도체 클레임 사고를 미연에 방지하고, 수율의 안정화를 기할 수 있어, 장비의 신뢰성을 높이는 효과가 있다.

Description

직류 전압 측정장치

본 발명은 반도체 측정 장치에 관한 것으로서, 특히, 반도체 장비를 테스트 하기 위한 고정밀 직류 전압 측정 장치에 관한 것이다.

반도체 장비를 직접적으로 측정한다는 것은, 개루프(OPEN LOOP)의 직선화된 회로를 의미하며, 이것은 ADC의 해상도가 얼마나 높은가에 따라 측정의 정확도가 결정되게 된다. 또한, 간접적인 측정이라는 것은, 폐루프(CLOSED LOOP) 회로를 의미하며 여기서는 얼마나 반복적으로 측정을 하느냐에 따라서 해상도가 결정된다.

반도체 장비를 테스트하기 위해서는 보다 정밀하고, 정확한 측정이 필수적이다. 그러나. 종래에 반도체 장비의 측정 해상도를 높이기 위해서는 고 해상도의 아나로그/디지탈 변환기(ADC:Analogue to Digital Converter)를 사용해야 한다. 그러므로, 해상도를 높이는데 한계가 있고, 고 해상도의 ADC는 고가이기 때문에 이를 사용하는 장비의 단가가 상승하는 문제점이 있다. 또한, 반도체 테스트에서 측정을 정확히 할 수 없으면 반도체 수율을 높일 수 없고, 반도체 클레임 사고가 발생할 수 있는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 간접적인 측정 방법에 의해 높은 측정 해상도를 갖고, 정밀하게 직류 전압을 측정하는 직류 전압 측정 장치를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 의한 직류 전압 측정 장치의 블럭도이다.

도 2는 도 1에 도시된 감산 및 증폭부의 본 발명에 의한 바람직한 일실시예의 회로도이다.

상기 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 직류 전압 측정 장치는, 상기 신호를 입력하여 버퍼링하는 버퍼와, 버퍼링된 상기 신호를 입력하여 증폭하거나 감쇄하여 출력하는 신호 증폭 및 감쇄수단과, 기 증폭 및 감쇄 수단의 출력과 궤환 신호의 차를 구하고, 상기 차를 소정수배 증폭하여 출력하는 감산 및 증폭수단과, 입력한 상기 감산 및 증폭수단의 출력을 디지탈 신호로 변환하여 출력하는 아날로그/디지탈 변환수단과, 변환된 상기 디지탈신호를 입력하여 소수점 N(N은 양의 정수)자리 이하를 버리고, 상기 변환된 디지탈 신호를 상기 소정수배로 나누어 증폭되거나 감쇄된 상기 신호와 가산하여 상기 직류 전압으로서 출력하는 제어수단 및 상기 소수점 N-1까지의 값을 입력하여 디지탈 신호로 변환하고, 변환된 디지탈 신호를 상기 궤환 신호로서 출력하는 디지탈/아날로그 변환수단으로 구성되는 것이 바람직하다.

도 1은 본 발명에 의한 직류 전압 측정 장치의 블럭도로서, 신호를 입력하여 버퍼링하는 버퍼(10), 버퍼링된 신호를 입력하여 증폭하거나 감쇄하여 출력하는 신호 증폭 및 감쇄부(12), 신호 증폭 및 감쇄부(12)의 출력과 궤환 신호의 차를 구하고, 차를 소정수배 증폭하여 출력하는 감산 및 증폭부(14), 입력한 감산 및 증폭부(14)의 출력을 디지탈 신호로 변환하여 출력하는 ADC(16), 소수점 N-1까지의 값을 입력하여 디지탈 신호로 변환하고, 변환된 디지탈 신호를 궤환 신호로서 출력하는 DAC(18) 및 변환된 디지탈신호를 입력하여 소수점 N(N은 양의 정수)자리 이하를 버리고, 변환된 디지탈 신호를 소정수배로 나누어 증폭되거나 감쇄된 신호와 가산하여 직류 전압으로서 출력하는 제어부(20)로 구성된다.

도 1에 도시된 버퍼(10)는 입력단자 IN을 통해 입력되는 입력신호와 직류 전압 측정장치의 내부 회로를 분리하는 기능을 수행하기 위해, 입력신호를 버퍼링한다. 즉, 신호 측정단의 회로가 내부 회로에 영향을 주지 않도록 설계되어 있다. 신호 증폭 및 감쇄부(12)는 버퍼(10)에서 버퍼링된 입력신호가 크거나 작을 때, 그 신호를 증폭시켜 주거나 감쇄시켜 주는 역할을 수행한다. 감산 및 증폭부(14)는 DAC(18)로부터 출력되는 궤환신호와 신호 증폭 및 감쇄부(12)에서 출력되는 신호를 입력하여 감산하고, 감산된 차를 증폭하여 출력한다. 즉, 감산 및 증폭부(14)는 본 발명에 의한 직류 전압 측정장치의 핵심 부분으로서, 반복적으로 측정한 값을 궤환 시켜 줌으로서, 측정 해상도를 높이도록 하는 회로이다. 반도체 테스트에서 원하는 항목을 여러번 반복적으로 측정을 함으로서 정확한 데이타의 원하는 정도의 유효숫자를 얻을 수 있게 된다.

본 발명의 동작 원리를 다음과 같이 설명한다.

먼저, 입력 신호를 1배의 크기로 읽고, ADC(16)에서 읽은 데이타를 소숫점 둘째 자리까지만 취하고, 세째 자리 이하를 버려서 다시 DAC(18)로 출력한다. 출력된 DAC(18)값은 원래의 신호값과 하드웨어적으로 정확히 감산되어 1000배로 증폭된 뒤 ADC(16)로 읽혀진다. 이렇게 하여 읽은 값을 소숫점 둘째 자리까지만 취한 뒤, 증폭된 값으로 나누어 총 합산하면 정확하게 소숫점 다섯째 자리까지의 값을 읽을 수 있게 된다.

도 2는 도 1에 도시된 감산 및 증폭부(14)의 본 발명에 의한 바람직한 일실시예의 회로도이다.

도 2에 도시된 연산 증폭기와 ADC, DAC에서는 여전히 이득 에러 또는 오프셋 에러가 미세하게 존재하므로, 이러한 오차를 보정하기 위해서 입력단자 IN2를 통해 입력한 기준 전압을 위의 절차 대로 읽는다. 예를 들어, 기준 전압이 6.3볼트이고, 읽은 값이 6.30014일 경우, 0.14mV가 눈금 조정 인자(Calibration factor)가 되어 읽은 값에서 감산하면 더욱 정밀한 값이 된다.

본 발명의 이해를 돕기 위해, 실재 값을 이용하여 본 발명의 직류 전압 측정 장치의 동작을 다음과 같이 설명한다.

먼저, 읽어야 될 입력신호의 값이 3.12345볼트이고, ADC의 측정오차가 1mV단위에서 흔들린다고 가정한다. 종래의 방식과 같이 입력신호의 직류 전압을 측정하면, 3.123±1mV가 될 것이다. 그러나, 본 발명에 따라, 루핑 궤환 방식에 의해 직류 전압을 측정한다면, 이러한 오차를 현저히 줄일 수 있다.

즉, 3.12345볼트를 1배로 읽어 들인다. 읽어들인 값은 소숫점 세째 자리이하에서 흔들리므로, 세째 자리 이하는 버리고, 3.12볼트만을 취한다. 두번째, 3.12볼트를 DAC(18)로 출력하면 자동적으로 감산 및 증폭부(14)가 동작하여(3.12345볼트 - 3.12볼트)의 연산이 행해진다. 세번째로, 연산된 0.00345볼트는 정밀 증폭기에 의해 1000배 증폭되어 다시 ADC(16)에서 3.45볼트로 읽혀진다. 네번째로, ADC(16)에서 3.45볼트를 읽어 들여 다음 계산에 의해 정확한 값을 측정할 수 있다. 즉, 3.12볼트 + 3.45볼트/1000=3.12345볼트가 된다. 만약, 기준 전압 6.3볼트를 위의 방식대로 읽어 보아 오차가 생기면 이 오차를 눈금 조정 인자로 정하고, 전압을 읽은 후, 그 값에 더해주거나 빼주면 더욱 정밀한 값을 읽을 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 직류 전압 측정 장치는 종래의 직접적인 측정 방식에서 벗어나 간접적인 방식에 의해 반도체 장비를 측정함으로서, 반도체 장비의 가격 경쟁력을 유지하면서 높은 측정 해상도를 갖추어 정밀성이 요구되는 반도체 테스트에 응용될 수 있고, 반도체 클레임 사고를 미연에 방지하고, 수율의 안정화를 기할 수 있어, 장비의 신뢰성을 높이는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 입력한 신호의 직류 전압을 측정하여 출력하는 직류 전압 측정 장치에 있어서,

   상기 신호를 입력하여 버퍼링하는 버퍼;

   버퍼링된 상기 신호를 입력하여 증폭하거나 감쇄하여 출력하는 신호 증폭 및 감쇄수단;

   상기 증폭 및 감쇄 수단의 출력과 궤환 신호의 차를 구하고, 상기 차를 소정수배 증폭하여 출력하는 감산 및 증폭수단;

   입력한 상기 감산 및 증폭수단의 출력을 디지탈 신호로 변환하여 출력하는 아날로그/디지탈 변환수단;

   변환된 상기 디지탈신호를 입력하여 소수점 N(N은 양의 정수)자리 이하를 버리고, 상기 변환된 디지탈 신호를 상기 소정수배로 나누어 증폭되거나 감쇄된 상기 신호와 가산하여 상기 직류 전압으로서 출력하는 제어수단; 및

   상기 소수점 N-1까지의 값을 입력하여 디지탈 신호로 변환하고, 변환된 디지탈 신호를 상기 궤환 신호로서 출력하는 디지탈/아날로그 변환수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 직류 전압 측정 장치.