KR19990056336A - 트랙 앤 홀더를 이용한 언더샘플링 회로 - Google Patents

Abstract

반도체 장치의 교류 신호 측정 장치에 있어서, 넓은 주파수 대역을 가지며, 컨버전 이득의 손실이 적고, 또 다른 고주파 신호가 필요하지 않은 트랙 앤 홀더를 이용한 언더샘플링 회로를 개시한다.

본 발명은, 신호를 입력받는 필터, 필터를 통과한 신호의 일정 부분을 트랙하고 홀드하는 트랙 앤 홀더 블록, 상기 트랙 앤 홀더 블록의 출력을 변환하는 디지타이져 블록, 트랙 앤 홀더 블록과 디지타이저 블록에 클럭을 제공하는 타이밍 제너레이터 및 메모리와 신호처리 블록을 포함한다. 상기 필터는 원하지 않는 주파수 대역의 신호를 방지한다. 상기 트랙 앤 홀더 블록은 수백 메가헤르쯔까지 입력받을 수 있어, 최대 측정 주파수가 확장되고, 베이스밴드의 밴드 폭은 컨버터의 최대 샘플링 주파수에 제한되므로, 고주파 신호를 저주파 신호 측정하듯이 측정할 수 있다. 상기 타이밍 제너레이터는, 언더샘플링 클럭과, 언더샘플링된 신호를 일반적인 에이디 컨버터로 샘플링하기 위한 클럭을 생성한다.

따라서, 본 발명에 따르면, 넓은 주파수 대역을 가지며, 컨버전 이득의 손실이 적고, 또 다른 고주파 신호가 필요하지 않은 트랙 앤 홀더를 이용한 언더샘플링 회로를 제공할 수 있다.

Description

트랙 앤 홀더를 이용한 언더샘플링 회로

본 발명은 반도체 장치의 교류 신호를 측정하는 언더샘플링 회로에 관한 것으로, 특히, 넓은 주파수 대역을 가지며, 컨버전 이득의 손실이 적고, 또 다른 고주파 신호가 필요하지 않은 트랙 앤 홀더를 이용한 언더샘플링 회로에 관한 것이다.

최근 기술의 발달에 따라 기기에 쓰이는 신호가 점점 고해상도(High-Resolution), 고주파(High-Frequency)화되어 가고 있다. 이에 따라 각 전자기기에 필수적으로 쓰이는 반도체 또한 이러한 경향에 따라 발달하고 있어서, 이러한 반도체의 특성을 측정하는 측정 기술 또한 발달하여야 한다.

일반적으로 교류(AC) 신호를 측정함에 있어서, 샘플링(Sampling)정리를 이용하여 데이타를 얻은 후, 패스트 푸리에 변환(FFT) 등의 디지탈 신호처리(DSP)를 통하여 측정하는 방법(DSP Based Testing)이 대다수 자동 측정 장치(Automatic Test Equipment)에서 사용되고 있다. 그러나 나이퀴스트 샘플링 정리(Nyquist Sampling Theory)에 따르면, 아날로그 신호(Analog Signal)를 디스크리트 데이타(Discrete Data)로 바꿈에 있어서 정보를 유실하지 않기 위해서는 샘플링 주파수(Fs)는 신호 주파수(Fi)의 2배보다 크거나 같아야 한다. 즉, 측정하고 싶은 주파수의 최소 2배 이상의 주파수로 샘플링을 하여야 원하는 정보를 얻을 수 있다. 그러나, 일반적인 샘플링 디바이스(Sampling Device)인 에이디 컨버터(AD Converter)의 경우 샘플링 주파수가 100메가헤르쯔(㎒)를 넘는 것이 없기 때문에, 50메가헤르쯔 이상의 신호는 바로 측정할 수 없다.

도 1은 종래의 샘플링에서의 에일리어스 현상에 관한 신호도이다. 도면을 참조하면, 상기 샘플링 주파수가 신호 주파수의 2배보다 크거나 같아야 한다는 나이퀴스트 샘플링 조건을 만족하지 않을 경우 도 1 에서와 같은 에일리어스(Alias) 현상(100)이 발생하게 된다.

도 2는 종래의 에일리어스 현상을 이용한 언더샘플링에서의 주파수도이다. 도면을 참조하면, 언더샘플링 시스템(Undersampling System)에서는 이러한 에일리어스 현상을 의도적으로 사용하여 높은 주파수 성분을 0에서 샘플링 주파수(Fs)의 반 사이의 베이스밴드(Baseband: 0~Fs/2)(200)로 들어오게 한다.

도 3은 종래의 고주파 신호를 베이스밴드로 에일리어싱하는 주파수도이다. 도면을 참조하면, 베이스밴드의 신호(300)가 샘플링 주파수의 배수마다 반복되게 된다. 이러한 원리를 이용, 적절한 샘플링 주파수를 선택한다면, 높은 주파수 성분을 낮은 샘플링 주파수로 샘플링하여도 직접 컨버터(Converter)로 처리할 수 있는 낮은 주파수 대역으로 내릴 수 있게 된다.

도 4는 종래의 일반적인 언더샘플링 회로에 대한 블록도이다. 도면을 참조하면, 수백 메가헤르쯔의 고주파 신호(411)와 수 메가헤르쯔의 저주파 신호(422)를 컨버팅 시스템(433)에서 입력받아 수 메가헤르쯔의 샘플링 주파수(Fs:455)를 생성하고 있다.

이러한 종래의 언더샘플링을 이용한 측정은, 입력 주파수가 최대 샘플링 주파수의 몇 배 이상이 되는데 비해, 대부분의 컨버터의 대역은 최대 샘플링 주파수의 2배 이하이기 때문에 언더샘플링을 적용하기 어려운 단점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 반도체 장치의 교류 신호 측정 장치에 있어서, 넓은 주파수 대역을 가지며, 컨버전 이득의 손실이 적고, 또 다른 고주파 신호가 필요하지 않은 언더샘플링 회로를 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 샘플링에서의 에일리어스 현상에 관한 신호도.

도 2는 종래의 에일리어스 현상을 이용한 언더샘플링에서의 주파수도.

도 3은 종래의 고주파 신호를 베이스밴드로 에일리어싱하는 주파수도.

도 4는 종래의 일반적인 언더샘플링 회로에 대한 블록도.

도 5는 본 발명에 따른 트랙 앤 홀더를 이용한 언더샘플링 회로에 대한 블록도.

도 6은 본 발명에 따른 트랙 앤 홀더의 동작에 관한 타이밍도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

511 ... 필터 522 ... 트랙 앤 홀더 블록

533 ... 디지타이저 555 ... 타이밍 제너레이터

577 ... 메모리 및 신호처리 블록

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명은, 반도체 장치의 교류 신호 측정 장치에 있어서, 신호를 입력받는 필터, 필터를 통과한 신호의 일정 부분을 트랙하고 홀드하는 트랙 앤 홀더 블록, 상기 트랙 앤 홀더 블록의 출력을 변환하는 디지타이져 블록, 상기 트랙 앤 홀더 블록과 상기 디지타이저 블록에 클럭을 제공하는 타이밍 제너레이터 및 메모리와 신호처리 블록을 구비하는 트랙 앤 홀더를 이용한 언더샘플링 회로를 제공한다.

상기 신호를 입력받는 필터는 입력 신호에서 원하지 않는 주파수 대역의 신호가 섞여 들어오는 것을 방지하는 작용을 한다.

상기 필터를 통과한 신호의 일정 부분을 트랙하고 홀드하는 트랙 앤 홀더 블록은 수백 메가헤르쯔까지 입력받을 수 있어, 최대 측정 주파수가 확장되고, 베이스밴드의 밴드 폭은 컨버터의 최대 샘플링 주파수에 제한되므로, 고주파 신호를 저주파 신호 측정하듯이 측정할 수 있게 된다.

바람직하게는, 상기 트랙 앤 홀더 블록과 디지타이저 블록에 클럭을 제공하는 타이밍 제너레이터는 언더샘플링 클럭과, 언더샘플링된 신호를 일반적인 에이디 컨버터로 샘플링하기 위한 클럭을 생성한다.

상기 메모리와 신호처리 블록은 디지탈로 변환된 신호를 기억하고, 패스트 푸리에 변환 등을 통하여 측정된 신호의 특성을 알 수 있도록 한다.

따라서, 본 발명에 따르면, 반도체 장치의 교류 신호 측정 장치에 있어서, 넓은 주파수 대역을 가지며, 컨버전 이득의 손실이 적고, 또 다른 고주파 신호가 필요하지 않은 트랙 앤 홀더를 이용한 언더샘플링 회로를 얻게 된다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 트랙 앤 홀더를 이용한 언더샘플링 회로에 대한 블록도이다. 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 트랙 앤 홀더를 이용한 언더샘플링 회로는, 신호를 입력받는 필터(511), 필터(511)를 통과한 신호의 일정 부분을 트랙하고 홀드하는 트랙 앤 홀더 블록(Track & Holder:522), 상기 트랙 앤 홀더 블록의 출력을 변환하는 디지타이져 블록(Digitizer:533), 트랙 앤 홀더 블록(522)과 디지타이저 블록(533)에 클럭을 제공하는 타이밍 제너레이터(555) 및 메모리와 신호처리 블록(Memory & DSP:577)을 포함한다.

상기 트랙 앤 홀더 블록(522)은 고속의 경우 수백 메가헤르쯔까지 대역이 보장되기 때문에 컨버터의 대역에 상관없이 매우 높은 고주파까지도 측정이 가능하다. 즉, 트랙 앤 홀더 블록(522)을 사용할 경우, 최대 측정 주파수는 트랙 앤 홀더 블록(522)의 주파수 대역에 제한되고, 베이스밴드 밴드 폭은 컨버터의 최대 샘플링 주파수에 제한되기 때문에 고주파 신호를 마치 저주파 신호 측정하듯이 측정할 수 있다.

도 5를 참조하면, 필터(511)는 원하지 않는 주파수 대역의 신호가 섞여 들어오는 것을 방지하기 위하여 사용되었다. 타이밍 제너레이터(555)는 언더샘플링을 하고, 언더샘플링된 신호를 일반적인 에이디 컨버터로 샘플링하기 위한 클럭을 만들어 준다. 메모리 및 신호처리 블록(577)에서는 에이디 컨버터에서 디지탈로 변환된 신호를 기억하고, 패스트 푸리에 변환 등의 신호처리를 통하여 측정된 신호의 특성을 알 수 있도록 해주는 역할을 한다.

도 6은 이러한 트랙 앤 홀더 블록을 이용한 언더샘플링 시스템의 타이밍도이다.

본 발명에서는 기존의 믹서(Mixer)를 이용하는 일반적인 언더샘플링 시스템을 대체할 수 있는 트랙 앤 홀더를 이용한 언더샘플링 시스템을 제시하였고, 넓은 주파수 대역, 적은 컨버전 이득 손실, 믹싱(Mixing)시키기 위한 또 다른 고주파 신호의 불필요 등의 특징을 가지므로, 각종 고주파 신호 측정 등에 유용하게 쓰일 수 있다.

본 발명이 상기 실시 예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상적 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 명백하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 반도체 장치의 교류 신호 측정 장치에 있어서, 넓은 주파수 대역을 가지며, 컨버전 이득의 손실이 적고, 또 다른 고주파 신호가 필요하지 않은 트랙 앤 홀더를 이용한 언더샘플링 회로를 제공할 수 있다.

Claims (5)

1. 반도체 장치의 교류 신호 측정 장치에 있어서, 신호를 입력받는 필터, 필터를 통과한 신호의 일정 부분을 트랙하고 홀드하는 트랙 앤 홀더 블록, 상기 트랙 앤 홀더 블록의 출력을 변환하는 디지타이져 블록, 상기 트랙 앤 홀더 블록과 상기 디지타이저 블록에 클럭을 제공하는 타이밍 제너레이터 및 메모리와 신호처리 블록을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 트랙 앤 홀더를 이용한 언더샘플링 회로.
2. 제1항에 있어서, 상기 신호를 입력받는 필터는, 입력 신호에서 원하지 않는 주파수 대역의 신호가 섞여 들어오는 것을 방지하는 작용을 하는 것을 특징으로 하는 트랙 앤 홀더를 이용한 언더샘플링 회로.
3. 제1항에 있어서, 상기 필터를 통과한 신호의 일정 부분을 트랙하고 홀드하는 트랙 앤 홀더 블록은, 수백 메가헤르쯔까지 입력받을 수 있어, 최대 측정 주파수가 확장되고, 베이스밴드의 밴드 폭은 컨버터의 최대 샘플링 주파수에 제한되므로, 고주파 신호를 저주파 신호 측정하듯이 측정할 수 있는 것을 특징으로 하는 트랙 앤 홀더를 이용한 언더샘플링 회로.
4. 제1항에 있어서, 상기 트랙 앤 홀더 블록과 디지타이저 블록에 클럭을 제공하는 타이밍 제너레이터는, 언더샘플링 클럭과, 언더샘플링된 신호를 일반적인 에이디 컨버터로 샘플링하기 위한 클럭을 생성하는 것을 특징으로 하는 트랙 앤 홀더를 이용한 언더샘플링 회로.
5. 제1항에 있어서, 상기 메모리와 신호처리 블록은, 디지탈로 변환된 신호를 기억하고, 패스트 푸리에 변환 등을 통하여 측정된 신호의 특성을 알 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 트랙 앤 홀더를 이용한 언더샘플링 회로.