KR19990047037A - 고속 스위칭 회로 - Google Patents

Abstract

개시된 고속 스위칭 회로는 집적소자의 동작 상태를 테스트하는 보드 테스터의 드라이브 출력단 등에 사용되는 것으로 응답 속도가 빠르고, 입력신호의 주파수가 높을수록 빠른 속도로 구동신호를 출력하여 집적소자를 빠른 속도로 테스트할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명은 입력단자의 입력신호에 따라 선택적으로 동작하는 제 1 스위칭 소자 및 제 2 스위칭 소자를 구비함과 아울러 입력단자와 제 1 스위칭 소자 및 제 2 스위칭 소자의 사이에는, 콘덴서 및 저항을 병렬 연결하여 입력신호에 따라 고속으로 응답하는 제 1 고속 응답 수단 및 제 2 고속 응답 수단을 구비한 것으로서 입력신호의 주파수가 높을수록 제 1 고속 응답 수단 및 제 2 고속 응답 수단의 임피던스가 감소되면서 입력신호를 빠른 속도로 제 1 스위칭 소자 및 제 2 스위칭 소자에 전달하여 제 1 스위칭 소자 및 제 2 스위칭 소자가 빠른 속도로 동작하게 하고, 제 1 스위칭 소자 및 제 2 스위칭 소자는 PNP형 트랜지스터 및 NPN형 트랜지스터를 한 쌍으로 사용하여 입력신호에 따라 선택적으로 포화 상태 및 차단 상태로 동작하면서 안정된 구동신호를 출력함으로써 입력신호에 따라 빠른 응답 속도로 구동신호를 출력하여 집적소자를 고속으로 안정하게 테스트할 수 있고, 또한 높은 임피던스로 안정되게 구동신호를 출력한다.

Description

고속 스위칭 회로

본 발명은 집적소자의 동작 상태를 테스트할 수 있는 보드 테스터(board tester)의 드라이브 출력단 등에 사용되는 고속 스위칭 회로에 관한 것이다.

일반적으로 컴퓨터 시스템에 구비되는 메인 보드를 비롯하여 소정의 회로가 구성된 인쇄 회로 기판에는 많은 아날로그 집적소자 및 디지털 집적소자를 구비하고 있다.

상기 집적소자를 구비한 소정의 제품을 출하할 경우에 통상적으로 회로가 정상으로 동작하는 지를 테스트하고 있다.

상기 제품들을 테스트하기 위하여 통상적으로 보드 테스터를 사용하여 집적소자에 소정의 신호를 인가하고, 소정의 신호의 인가에 따른 출력 신호를 검사하고 있다.

상기 보드 테스터는 통상적으로 구동신호를 출력하는 드라이브 출력단으로 스위칭 회로를 구비하여 집적소자에 소정의 신호를 공급 및 차단하고 있다.

도 1은 종래의 보드 테스터의 드라이브 출력단에 사용되는 스위칭 회로도이다.

여기서, 부호 Vin은 집적소자(도면에 도시되지 않았음)를 테스트하기 위한 소정의 신호가 입력되는 입력단자이다.

상기 입력단자(Vin)는 저항(R1)을 통해 접지 저항(R2) 및 트랜지스터(Q1)의 베이스에 접속된다.

그리고 트랜지스터(Q1)의 콜렉터에는 전원(Vcc)이 저항(R3)을 통해 인가되게 접속됨과 아울러 그 접속점에서 집적소자를 테스트하기 위한 구동신호가 출력되게 구성된다.

이와 같이 구성된 종래의 스위칭 회로는 전원(Vcc)이 인가된 상태에서 입력단자(Vin)로 입력되는 구동 전류는 저항(R1)을 통해 트랜지스터(Q1)의 베이스에 인가된다.

그러므로 트랜지스터(Q1)가 도통상태로 되고, 트랜지스터(Q1)의 콜렉터에서 에미터로 소정의 전류가 흐르게 된다.

이 때 트랜지스터(Q1)의 베이스 전류(Ib)가 충분히 흐르게 되면, 트랜지스터(Q1)는 포화(saturation) 상태로 동작하게 된다.

그러면, 트랜지스터(Q1)의 콜렉터 전압은 트랜지스터(Q1)의 콜렉터 및 에미터 간의 순방향 전압인 약 0.2V로 되고, 트랜지스터(Q1)의 콜렉터 전류(Ic)는 다음의 수학식 1과 같이 된다.

Ic = (Vcc - 0.2) / R3 [V]

그리고 트랜지스터(Q1)의 베이스 전류(Ib)가 차단되면, 트랜지스터(Q1)는 차단 상태(cut-off state)로 되므로 트랜지스터(Q1)의 콜렉터 전류는 0A로 되고, 트랜지스터(Q1)의 콜렉터 전압은 Vcc로 된다.

여기서, 저항(R1)은 트랜지스터(Q1)의 베이스로 흐르는 전류를 제한한다.

그리고 저항(R3)은 트랜지스터(Q1)의 베이스 전류(Ib)가 공급 및 차단되면서 트랜지스터(Q1)가 포화 상태 및 차단 상태로 동작함에 따라 발생되는 역전류로 인하여 트랜지스터(Q1)의 성능이 저하되는 것을 방지한다.

상기한 종래의 스위칭 회로는 저항(R1)으로 트랜지스터(Q1)의 베이스 전류를 공급하여 트랜지스터(Q1)의 동작을 스위칭시키는 것으로서 트랜지스터(Q1)의 베이스 전류의 변환이 느려 고속으로 스위칭시키기 어려웠다.

즉, 도 3a에 도시된 바와 같이 입력단자(Vin)로 펄스신호가 입력될 경우에 저항(R1)의 느린 응답 특성으로 인하여 소정의 지연 시간(Td)이 경과된 후 트랜지스터(Q1)가 동작하기 시작하고, 또한 트랜지스터(Q1)의 콜렉터로 출력되는 펄스신호의 상승 시간(Tr)이 길 뿐만 아니라 하강 시간(Tf)이 길어지게 된다.

상기한 지연 시간(Td), 상승 시간(Tr) 및 하강 시간(Tf)으로 인하여 트랜지스터(Q1)가 고속으로 스위칭 동작을 수행하지 못하게 되고, 이로 인하여 인쇄 회로 기판에 구비되어 있는 각종 집적 소자의 동작을 고속으로 테스트하지 못하였다.

또한 상기한 종래의 스위칭 회로는 하나의 트랜지스터가 포화 상태 및 차단 상태로 되면서 구동신호를 출력하므로 출력 임피던스가 낮고, 이로 인하여 구동신호를 안정하게 출력하지 못하였다.

따라서 본 발명의 목적은 응답 속도가 빠른 고속 스위칭 회로를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 입력신호의 주파수가 높을수록 빠른 응답 속도로 구동신호를 출력하는 고속 스위칭 회로를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 높은 임피던스로 안정되게 구동신호를 출력할 수 있는 고속 스위칭 회로를 제공하는 데 있다.

도 1은 종래의 스위칭 회로도,

도 2는 본 발명의 고속 스위칭 회로도,

도 3a 내지 도 3c는 종래 및 본 발명의 스위칭 회로의 응답 특성을 설명하기 위한 파형도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

Q11, Q12 : 트랜지스터 R11∼R14 : 저항

C11, C12 : 콘덴서 Vin : 입력단자

이러한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 고속 스위칭 회로에 따르면, 입력단자의 입력신호에 따라 선택적으로 동작하는 제 1 스위칭 소자 및 제 2 스위칭 소자를 구비한다.

그리고 입력단자와 제 1 스위칭 소자 및 제 2 스위칭 소자의 사이에는 입력신호에 따라 고속으로 응답하는 제 1 고속 응답 수단 및 제 2 고속 응답 수단을 구비한다.

상기 제 1 고속 응답 수단 및 제 2 고속 응답 수단은 콘덴서 및 저항을 병렬 연결한 것으로서 입력신호의 주파수가 높을수록 제 1 고속 응답 수단 및 제 2 고속 응답 수단의 임피던스가 감소되면서 입력신호를 빠른 속도로 제 1 스위칭 소자 및 제 2 스위칭 소자에 전달하여 제 1 스위칭 소자 및 제 2 스위칭 소자가 빠른 속도로 동작하게 한다.

그리고 상기 제 1 스위칭 소자 및 제 2 스위칭 소자는 PNP형 트랜지스터 및 NPN형 트랜지스터를 한 쌍으로 사용하여 입력신호에 따라 선택적으로 포화 상태 및 차단 상태로 동작하면서 안정된 구동신호를 출력한다.

그러므로 본 발명에 따르면, 입력신호에 따라 빠른 응답 속도로 안정되게 구동신호를 출력하여 집적소자를 고속으로 안정하게 테스트할 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 고속 스위칭 회로를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 고속 스위칭 회로도이다.

이에 도시된 바와 같이 입력단자(Vin)가 제 1 고속 응답 수단인, 병렬 접속된 콘덴서(C11) 및 저항(R11)을 통해 제 1 스위칭 소자인 PNP형 트랜지스터(Q11)의 베이스에 접속됨과 아울러 그 접속점에 전원(Vcc)이 저항(R12)을 통해 접속된다.

그리고 상기 입력단자(Vin)가 제 2 고속 응답 수단인, 병렬 접속된 콘덴서(C12) 및 저항(R13)을 통해 제 2 스위칭 소자인 NPN형 트랜지스터(Q12)의 베이스에 접속되고, 그 접속점에 접지 저항(R12)이 접속된다.

상기 트랜지스터(Q11)의 에미터에는 전원(Vcc)이 인가되게 접속되고, 상기 트랜지스터(Q12)의 에미터는 접지에 연결되며, 트랜지스터(Q11)(Q12)의 콜렉터는 상호간에 접속되어 그 접속점에서 구동신호가 출력되게 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 고속 스위칭 회로는 전원(Vcc)이 인가된 상태에서 입력단자(Vin)로 입력되는 신호는 제 1 고속 응답 수단인 병렬 접속된 콘덴서(C11) 및 저항(R11)을 통해 제 1 스위칭 소자인 PNP형 트랜지스터(Q11)의 베이스에 인가된다.

또한 입력단자(Vin)로 입력되는 신호가 제 2 고속 응답 수단인 병렬 접속된 콘덴서(C12) 및 저항(R13)을 통해 제 2 스위칭 소자인 제 2 스위칭 소자인 NPN형 트랜지스터(Q12)의 베이스에 인가된다.

여기서, 입력단자(Vin)로 입력되는 신호가 고전위일 경우에 PNP형 트랜지스터(Q11)의 베이스에 고전위가 인가되므로 PNP형 트랜지스터(Q11)의 베이스 전류가 흐르지 않게 되어 그가 차단 상태로 된다.

그리고 입력단자(Vin)로 입력되는 고전위의 신호에 의해 NPN형 트랜지스터(Q12)의 베이스에 고전위가 인가되므로 NPN형 트랜지스터(Q12)는 베이스 전류가 흐르게 되어 그가 포화 상태로 된다.

그러므로 본 발명의 고속 스위칭 회로는 저전위의 구동신호를 출력하게 된다.

입력단자(Vin)로 입력되는 신호가 저전위일 경우에는 상기와는 반대로 PNP형 트랜지스터(Q11)가 포화 상태로 동작하고, NPN형 트랜지스터(Q12)는 차단 상태로 되므로 고전위의 구동신호가 출력된다.

여기서, 제 1 고속 응답 수단 및 제 2 고속 응답 수단은 입력신호의 주파수가 높을수록 고속으로 응답하여 PNP형 트랜지스터(Q11) 및 NPN형 트랜지스터(Q12)가 빠른 속도로 동작하게 된다.

즉, 제 1 고속 응답 수단 및 제 2 고속 응답 수단의 임피던스는 다음의 수학식 2와 같다.

Z = R / (1 + jωCR)

여기서, Z는 제 1 고속 응답 수단 및 제 2 고속 응답 수단의 임피던스이고,

R은 저항(R11)(R13)의 값이며,

ω는 2πf(f는 입력신호의 주파수임)이며,

C는 콘덴서(C11)(C12)의 용량이다.

상기 수학식 2에서 알 수 있는 바와 같이 입력신호의 주파수가 높을수록 제 1 고속 응답 수단 및 제 2 고속 응답 수단의 임피던스가 감소하게 된다.

제 1 고속 응답 수단 및 제 2 고속 응답 수단의 임피던스가 감소하게 되면, 입력신호의 변환에 따라 PNP형 트랜지스터(Q11) 및 NPN형 트랜지스터(Q12)로 흐르는 전류의 변환이 매우 빠르게 이루어지게 된다.

즉, 입력단자(Vin)로 도 3a에 도시된 바와 같이 입력신호가 입력될 경우에 도 3c에 도시된 바와 같이 종래보다 소정의 지연 시간(Td)이 감소됨은 물론 출력되는 구동신호의 상승 시간(Tr) 및 하강 시간(Tf)이 단축된다.

그러므로 PNP형 트랜지스터(Q11) 및 NPN형 트랜지스터(Q12)가 매우 빠른 응답 특성으로 동작하면서 구동신호를 출력하게 된다.

그리고 상기 PNP형 트랜지스터(Q11) 및 NPN형 트랜지스터(Q12)는 입력신호에 따라 교호로 동작되면서 구동신호를 출력한다.

즉, 입력단자(Vin)의 입력신호가 고전위로 입력될 경우에 PNP형 트랜지스터(Q11)는 차단 상태로 되고, NPN형 트랜지스터(Q12)는 포화 상태로 동작하게 된다.

입력단자(Vin)의 입력신호가 저전위로 입력될 경우에는 상기와는 반대로 PNP형 트랜지스터(Q11)는 포화 상태로 동작하고, NPN형 트랜지스터(Q12)는 차단 상태로 된다.

그러므로 PNP형 트랜지스터(Q11) 및 NPN형 트랜지스터(Q12)는 높은 임피던스로 안정되게 구동신호를 출력하게 된다.

이상에서와 같이 본 발명에 따르면, 입력신호에 따라 고속으로 응답하여 스위칭 소자를 동작시키므로 고속 응답으로 구동신호를 출력하여 집적소자들을 고속으로 테스트할 수 있고, 또한 구동 신호를 높은 임피던스로 안정하게 출력하여 집적소자를 안정하게 테스트할 수 있다.

Claims (6)

1. 입력신호에 고속 응답하여 전달하는 고속 응답 수단; 및

   상기 고속 응답 수단이 전달하는 신호에 따라 포화 상태 또는 차단 상태로 동작하면서 구동신호를 출력하는 스위칭 소자로 구성됨을 특징으로 하는 고속 스위칭 회로.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 스위칭 소자는,

   상기 고속 응답 수단이 전달하는 신호에 따라 포화 상태 및 차단 상태로 선택적으로 동작하면서 구동신호를 출력하는 제 1 스위칭 소자 및 제 2 스위칭 소자로 구성됨을 특징으로 하는 고속 스위칭 회로.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 고속 응답 수단은,

   입력신호를 상기 제 1 스위칭 소자 및 제 2 스위칭 소자에 각기 전달하는 제 1 고속 응답 수단 및 제 2 고속 응답 수단으로 이루어짐을 특징으로 하는 고속 스위칭 회로.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 고속 응답 수단은,

   주파수가 높을수록 임피던스가 낮아지는 것을 특징으로 하는 고속 스위칭 회로.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 고속 응답 수단은,

   콘덴서 및 저항이 병렬 접속된 것을 특징으로 하는 고속 스위칭 회로.
6. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 스위칭 소자 및 제 2 스위칭 소자는,

   PNP형 트랜지스터 및 NPN형으로 이루어짐을 특징으로 하는 고속 스위칭 회로.