200827751 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 驗70件輸出的信號等類比信 及具備該信號測量裝置之半 本發明係關於對於從被試 號進行測量之信號測量褽置、 導體試驗裝置。 【先前技術】 以在’為了測試出被試驗元件的初期不良，係使用記 憶體測試器或邏輯測試器等之半導體試驗裝置。於此半導 中，設置有具備將從被試驗元件輸出的類比信 = 號之類比/數位轉換器（以下稱為爾換 裝Hit ，半導體試驗裝置係將藉由此信號測量 、之數位仏號進行預定的處理，以測量來自於被 试％ 70件之類比信號。 ^下的專利文獻1巾，揭示有-種半導體試驗裝 等久錄:將將混合存在有直流信號、類tb信號、數位信號 、5唬之混合信號予以輸出輸入之被試驗元 進行涵蓋有複數個項目之試驗。 [專利文獻丨]日本特開平4-36672號公報 【發明内容】 (發明所欲解決之課題） 旦Π ’於上述半導體試驗裝置中，關於類比信號的測 二之’生能上限，乃幾乎由A/D轉換器的性能所決定，因此， 進行高精確度測量之半導體試驗裝1中所設置之信 置T ’必須具備高性能的A/D轉換器。 319718 5 200827751 在此，對於高性㈣A/D轉換器，料求可高精確戶 地進行轉換類比信號DC(直流）成分（DC性能較高）、低雜^ (雜訊性能較高）、低失真（失真性純高）、及寄生成. 低(寄生性能較高)等，但能夠滿足全部上述性能之乂 換器極為稀少，並且成本極高。 例如，代表性的A/D轉換器，可列舉有△
Sigma)型的A/D轉換器及逐步求近型（successive approximation type)A/D 轉換器。△ Σ型的 a/d轉換器， =般而言，其雜訊性能極佳，但失真程度較大（諧波的位準 較大），存在其失真性能較逐步求近型A/D轉換器差之傾 向。相對於此，逐步求近型A/D轉換器的失真性能雖佳、， 但雜訊程度較大，而存在其雜訊性能較^型的Μ轉 器差之候向。 ' 口此，以往係選擇使用者認為特別重要的性能比較優 ”之A/D轉換益來载裝於信號測量裝置，或者是選擇上述 所有各種性能均具有某種程度的優異性且均衡性佳之a/d 轉換器來載裝於信號測量裝置。此外，以往亦有人提出一 種在A/D轉換器的前段（輸入段）設置帶阻濾、波器（Band Elimination Filter)’以追求可同時兼顧低雜訊及低失真 之技術，亚將使用該先前技術之A/D轉換器載裝於信號測 量裝置。
—在此，上述使用帶阻濾波器之先前技術，係著眼於若 輸入較大電壓於A/D轉換器則失真會增大之性質，而藉由 用帶阻渡波器將信號位準較大的基本波成分從輸入至A/D 319718 6 200827751 •轉換器之信號中予以去除，以降低輸入電墨 一 減少失真之技術。此外， 而藉此 ^率測旦猎由預先進行帶阻濾波哭的镅 -量結果將從轉換器所輪出 原,猎此將因帶阻遽波器而衰減之信號位準予以^ 此先前技術，雖然可實現低雜訊及低失直 可測量之信號的頻率會受到帶阻濾、波器的頻率二= 的缺點。此外，雖然亦可考量使用複數個頻率料=制 ，帶阻濾波器俾能夠測量寬廣的頻率範圍，= =個帶阻咖之程度，而產生電路規模增大：問題 再者，上述先前技術中，雖然係以帶阻濾波哭、 真為實現低失直之前提彳欠株 _ 心如不3產生失 吸大具之别挺條件，但實際上，仍 具有低失真特性之帶阻濾波器的問題。 、❹十出 一明係鑒於上述情形而研創之發明，其目的在於提 種能夠於高水準下同時滿足沉性能、雜訊性能、失直 性能、及寄生性能等多種性能之信號測量裝置 = 信號測量裝置之半導體試驗裝置。及'備該 (用以解決課題之手段） I為了解決上述課題，本發明第i觀點的信號測量裝 ΐ詈=類甘比:言賴為數位信號並進行測量 : 〜、4寸被為具備：將類比信號（S10)轉換為數位作 號（Slid Slln)之轉換特性互為不同的複數個轉換器 (11a至lln);及對應於上述各個轉㈣而設置，且執行因 應相對應的上述轉㈣的轉換特性之職處理之複數個處 319718 7 200827751 •理部（12a 至 12b)。 、—根據本發明，類比信號係輸人至轉換特性互為不 >複數個轉換器並轉換為數位信號，轉換後的各個數位传 -號，係在對應於轉換器而設置之處理部，施以因應相^應 的轉換器的轉換特性之預定處理。 一 此外，本發明之第1觀點的信號測量裝置中，上述 換器，於評估上述轉㈣性時所制的複數種性 一種’係較其他轉換器為高。 任 此外，本發明之第1觀點的信號測量裝置中，於坪估 上述轉換特性時所使用的複數種性能，係包含％性能°、雜 訊性能、失真性能、及寄生性能的至少丨種。 卞 再者，本發明之第丨觀點的信號測量裝置中，上逑户 理部係將從所對應的上述轉換器輸出之數位信號進行頻^ 解析，且進行關於較其他轉換器為高之性能之測量結果Z 求取處理。 為了解決上述課題，本發明之第2觀點的信號測量果 置’係將類比信號轉換為數位信號並進行測量之信號測量 裝置（30)’其特徵為具備：將類比信號（S1Q)轉換為數位作 號（S 31 a、S 31 b )之轉換特性係互為不同的複數個轉換器’ (31a、31b);及將從上述各個轉換器輸出之數位信號予以 合成、，且進行關於評估上述轉換特性時所使用的複數種性 旎之測置結果的求取處理之信號處理部（32)。 根據本發明，類比信號係輸入至轉換特性互為不 複數個轉換器並轉換為數位信號，而轉換後的各個數位信 319718 8 200827751 .號係於信號處理部予以合成，且進行關於評估轉換哭 換特性時所使用的複數種性能之測量結果的求取處理。才 此外，本發明之第2觀點的信號測量裝置中， 號處理部係具備：對從上述各個轉換器輪出之 = 行頻率解析之頻率解析部⑽、41b);從上述頻率^ = 結果，將因應上述轉換器的轉換特性之預定的頻率 抽:之出部(42a、42b);及將於上述抽出部所 f 出之^員率成刀予以合成之合成部（43)。 ‘此外，本發明之第2觀點的信號測量 換器於評估上述轉換特性時所使用的複 = 種，係較其他轉換器為高。 ⑽中之任- 上辻二:本發明之第2觀點的信號測量裝置中，於評估 :細寸性時所使用的複數種性能，係包 爾、失真性能、及寄生性能的至少"重。 本發明之半導體試驗裝置 的試驗之半導體H壯里係用以進订被試驗元件（2〇) 年恭夕户 ％裝置，其特徵為：具備上述任-項所 σ己载之號測量裝置， 、 # ^ ^ A ^ ^ W使用該信號測量裝置，對從上述 仏70件輪出的類比信號進行測量。 (發明之效果） 將類Γ ί=::以轉換特性互為不同的複數個轉換器 處理部，輯:後的且以對應於轉換器而設置之 換特性之預定處理。：者，=:，執行因應轉換器的轉 轉換器將類比信㈣^ 轉換特性互為不同的複數個 、 'u、、為數位信號，且以信號處理部將轉 319718 9 200827751 換後的各個數位信號予以合成，且求取關於在評估轉換器 的轉換特性知所使用的複數種性能之測量結果。因此，具 •有能夠於高水準下同時滿足…生、雜訊性能、失真性 月匕、及寄生性能等多種性能之效果。 【實施方式】 以下芩照圖式詳細說明本發明實施形態之信號測量裝 置及半導體試驗裝置。 [第1實施形態] ， 上 . 第1圖係顯示本發明第i實施形態之信號測量裝置的 要點口F分構成之方塊圖。如第i圖所示，本實施形態之信 號測里1置1 〇係具備：並聯設置之複數個A/D轉換器U a 至Un(轉換器）；及對應A/D轉換器Ua至Un而設置之 複數個數位電路12a至12n(處理部），且將從被試驗元件 (以下稱為DUT(Device Under Test))2〇^出之類比信號 S10進行測量。 ί A/D轉換器iia至11η的輸入端互為連接，從⑽ 輸出之類比信號S10係分別輸入至A/D轉換器11&至11η。 此A/D轉換态iia至ιιη係對所輸入之類比信號進行 標本化及量子化，而將類比信號sl〇轉換為數位信號 至S11 η。在此’ α/D轉換11 a至11 η係使用類比信號$ 1 〇 轉換為數位信號SI la至SI In之轉換特性互為不同的轉換 器。 寸、 具體而§ ’ A/D轉換11 a至11 η係使用於評估a/d 轉換器的轉換特性時所使用的複數種性能中之任一種係較 319718 10 200827751 2轉換器為高的轉換器、。在此，於評估A/D轉換器的轉 換^生時所使用的複數種性能，可列舉例如㈣能、雜訊 月匕失真丨生此、及寄生性能等，但係使用這些性能中之 任一種較其他轉換器為高的轉換器。 更，、體而5，例如A/D轉換器i la的％性能較其他的 A/D轉換☆ lib至lln為高，可高精確度地將類比信號的 DC(直流）成分予以轉換’ Α/])轉換器⑽的雜訊性能係較 其他的A/D轉換哭11 q。，、丄 TO 1c至11n為高，屬於低雜訊。此 外A/D轉換益11 c的失真性能係較其他的Μ轉換器 la lib lid至lin為高，屬於低失真，轉換器 的，生性能係較其他的A/D轉換器lla至^卜丨“至 為高’屬於低寄生成分的情形。這些A/D轉換器ιι&至山 係將類比信號sio予以轉換並分別輸出數位信號si Slln〇 A/D轉換器1 la至lln的輸出端係分別連接於數位電 路12a至12η的輸入端。此數位電路…至l2n，係對從 A/D轉換器lla至lln輪出之數位信號311&至執行 因應相對應的A/D轉換器lla至lln的轉換特性之預定處 理。具體而言’係對從相對應的A/D轉換器輪出之數位信 號進行頻率解析，且進行關於較其他轉換器為高之性能^ 測量結果的求取處理。 更具體而言’例如數位電路12a係對從Dc性能較其他 的A/D轉換器11b至lln為高之A/D轉換器Ua輸出的數 位信號Slla進行頻率解析，且進行關於Dc性能之測量結 319718 11 200827751 果的求取處理。此外，叙^r杂“ .沾 數彳电路12b係對從雜訊性能較苴 他的A/D轉換器na、Uc 月匕竿乂，、 鈐ψ沾叙7 至lln為尚之A/D轉換器lib 輪出的數位信f#uSllb進行頻 之測量結果的求取虛輝。3 於 、起 同认的，數位電路12c係進行關 則:二測里結果的求取處理，數位電路12d係進行 ^、可十生能之測量結果的求取處理。此外，數位電路12a η的輸出係連接於未圖示的主電腦。 於上述構成中，類比信號S10一從DUT2〇輸出，即分 別被輸入至A/D轉換器lla至Un，於各個a/d轉換哭 至山同時進行類比信號⑽㈣本化及量子化，、並㈣ 輸出數位信號Slla至Slln。這些數位信號仙至sun 別輸^至數位電路l2a至i2n，並執行因應相對應的 轉換器1 la至1 In的轉換特性之預定處理。具體而言， 於數位電路12a係進行關於Μ性能之測量結果的求取i 理，於數位電路Ub係進行關於雜訊性能之測量結果的求 取處理於數位|路12C進行關於失真性能之測量結果的 求取處理’於數位電路12d進行關於寄生性能之測量結果 的求取處理。 似由以上處理所求取之測量結果，係傳送至未圖示的主 電腦，並顯示於主電腦所具備之顯示器。亦即，於數位電 路12a所求取之測量結果，係作為從DUT2〇輸出之類比信 號S10的DC特性來顯示；於數位電路12b所求取之測量結 果係作為從DUT20輸出之類比信號s 1 〇的雜訊特性來顯 示；於數位電路12c所求取之測量結果，係作為從DUT2〇 319718 12 200827751 輪出之類比信號SI 〇 所求取之測量結果， 的寄生特性來顯示。 的失真特性來顯示；於數位電路J 2d 係作為從DITT20輸出之類比信號sl〇 •以上所說明之第1實施形態的信號測量裝置，係具 備·轉換特性互為不同的複數個a/d轉換器^^至; 及執仃因應相對應的A/D轉換器Ua至Un的轉換特性之 預定處理之數位電路12a至12n。因此，可使用例如具有 ^良好雜訊性能的A/D轉換器Ub所轉換之數位信號以丨卜 、以求取關於類比信號S10的雜訊性能之測量結果；使用具 有良好失真性能的A/D轉換器Uc所轉換之數位信號 S11C以求取關於類比信號si 0的失真性能之測量結果。 口此於本貝施幵》悲中，能夠於高水準下同時滿足pc性 能、雜訊性能、失真性能、及寄生性能等多種性能。 [第2實施形態] 第2圖係頒示本發明第2實施形態之信號測量裝置的 (要點部分構成之方塊圖。如第2圖所示，本實施形態之信 號測畺叙置30係具備··並聯設置之兩個a/d轉換器31 a、 31b(轉換器）；及數位電路32(信號處理部），且對從DUT2〇 輸出之類比信號S10進行測量。 A/D轉換态31a、31b的輸入端互為連接，從dut20輸 出之類比信號S10係分別輸入至A/D轉換器31a、31b。此 A/D轉換器31a、31b係對所輸入之類比信號si 〇進行標本 化及量子化，而將類比信號S10轉換為數位信號S31a、 S31 b。在此’與第1實施形態相同地，a/d轉換器31 a、31 b 319718 13 200827751 係使用將類比信號S10轉換為數位信號s31a、S31b之轉換 特性互為不同的轉換器。 具體而言，A/D轉換器31a、31b係使用評估a/D轉換 器的轉換特性時所使用複數多種性能中之任一種較其他轉 換益為尚的轉換器。於本實施形態中，A/J)轉換器31 a為 △ Σ (Delta-Sigma)型的A/D轉換器，A/D轉換器31b為逐 步求近型的A/D轉換器。亦即，A/D轉換器34係設為雜 訊性能較A/D轉換器3lb佳之低雜訊轉換器，A/D轉換器 31b則設為失真性能較A/D轉換器31&佳之低失真轉換 器。A/D轉換器31a、31b係將類比信號sl〇予以轉換並分 別輪出數位信號S31a、S31b。 A/D轉換器31a、31b的輸出端係連接於數位電路32 的輪入端。此數位電路32係將從A/D轉換器…、仙輸 出之數位信號S31a、S31b予以合成，且進行關於在評估 / D轉換㈣轉換特性時所使用的複數種性能之測量έ士果 :求取處理。具體而言，如上述，由於A/D轉換器31° 較高，A/D轉換器31b的失真性能較高，因此將 行ΐϋ換讀出之數位信號仙、咖予以合成，且進 :關於雜訊性能之测量結果及關於失真性能之測量結果: ^處理。此外，數位電路％的輸出係連接於未圖示的主 ^圖係_數㈣路32的㈣構叙 。 3圖所不，數位電路32係具備: 如昂 析部）·贿盘士八2 丨wa、41b(頻率解 率成刀抽出部42a、42b(抽出部）；合成部43; 319718 14 200827751 SNR邛44’及THD部45°FFT部41a係以從A/D轉換p 3la •輪出之數位信號S3la作為輸入，對此數位信號S31a進行 t Fourier Trans form:高速傅利葉轉換），以進行 數位^號S31a的頻率解析。同樣的，FFT部41b係以從A/d 轉換器训輸出之數位信號S31b作為輸入，對此數位信號 s31b進行FFT，以進行數位信號S31b的頻率解析。 頻率成分抽出部42a係從由FFT部41a所輸出之信號 r 將對應A"轉換益31 a的轉換預性之預定的頻率成分 、予以抽出。同樣的，頻率成分抽出部42b係從由m部仙 所輪出之信號中，將對應A/D轉換器3lb的轉換特性之預 定的頻率成分予以抽出。在此，如上所述，A/D轉換器31a 的雜則生能較高，A/D轉換器31b的失真性能較高。因此， 頻率成分抽出部仏係從由FFT部—所輸出之信號中， 將求取雜訊性能之所需的頻率成分予以抽出，頻率成分抽 出部42b係從纟FFT# 41b所輸出之信號中，將求取失真 生成之所需的頻率成分予以抽出。 合成部43係將於頻率成分抽出部42a、桃所 之 頻率成分予以合成。 SNR部44係使用於合成部43所合成後的信號求取關 於雜訊性能之測量結果（Signai T〇 N〇ise Rati〇:信號雜 汛比）。·部45係使用於合成部43所合成後的信號求取 關於失真性能之測量結果（T()tal Harm〇nic 總禮波失真）。 於上述構成中，類比信號S10 —從DUT20中輪出，即 319718 15 200827751 •分別輸入至A/D轉換哭3】a、qu从 31b同b士、隹/ 4 ，於各個A/D轉換器31a, 31b间進仃類比信 ,ψ ^ 0. 0 7知本化及置子化，並分別輸 4 5虎S31a、S31 b。這此教#产陆co Λ ^ ^ ^ ^ 、二數位 k 唬 S3!a、S31b 係輸 數位电路32並予以合成，且你人 ^ y. ^ Λ /ΤΛ 仗"亥a成後的信號求取關 於在汗估A/D轉換器的轉換特性 測量結果。 、备㈣所使用的複數種性能之 =體:言，輸入至數位電路32之數位信號―、咖 =皮=:至FFT部41a，，且施行高速傅利葉轉換 析。從該解析所獲得之信號，係分別輸入至 :成刀抽出部心傷，且將對應A/D轉換器31a、31b ^換特性之預定頻率成分予以抽出。之後，由頻率成分 抽出部42a、42b戶斤拙屮夕斗§、玄> a、a 夕 &、、 所抽出之頻率成分，係輸出至合成部43 予以合成。 第4圖係顯示用以說明於頻率成分抽出部仏、伽 及合成部43所進行之處理的圖式。在此，第4(&)圖係領 不於FFT部41a進行頻率解析所獲得之頻率分布例之圖、 式，第4⑻圖係顯示於FFT部41b騎頻率解析所獲得之 頻率分布例之圖式。此外，第4⑹圖係顯示於合成部^ 所合成之信號的頻率分布之圖式。於第4圖中，係將嘈比 信號S1〇之基本波的頻率設定為土。此外，圖式中的^率 為對於基本波之二次的諧波，頻率3f為對於基本波之 三次的諧波。再者，第4U)圖中的N1及第4(b)&中的似 為雜訊成分。 若比較第4(a)圖的頻率分布與第4(b)圖的頻率分 319718 16 200827751 4(a)圖所示者係較第物所示者 =b為:而轉換器31 a的失真性能較a/d轉換器 31b為低，而使失真變得較大之故。此外，第 之頻率分布所含的雜訊成分N2，係較 θ 分布所含的雜訊成分N1為大。此係=圖所不之頻率 災匕你由於A/D轉換哭31 b =訊性能較A/D#換器31a為低，而使雜訊變得:大之 ^第4⑷圖所示，由於A/D轉換器31 &為低雜訊但失 成此頻率成分抽出部42a係將會導致失真的譜波 成刀去除後之頻率成分子> 以j丄山 ^ ^ 风刀于以抽出。亦即，進行從第4(a)圖 :示的頻率分布將二次_波及三次的諧波予以去除之處 理。另一方面，如第4⑻圖所示，由於A/ 為 低失真但雜訊較高，因此頻率成分抽出部他乃將包含^ 本波的雜訊成分去除後之譜波成分予以抽出。亦即，進行 從第4⑻圖所示的頻率分布將二次的諧波及三次的譜波 乂外的頻率成为予以去除之處理。此外’從順2〇輸出之 類比信號S10的基本波頻率f為已知，因此，表示出此頻 率f之資訊，係從未圖示的控制部被輸入至頻率成分抽出 部42a、42b。頻率成分抽出部似、他係根據此資訊， 進行以上所說明之處理。 、於頻率成分抽出部42a、42b所抽出之頻率成分，係於 口，部43予以合成。若參照顯示合成後之信號的頻率成分 之矛4(c)圖，則可知基本波及雜訊成分町與第4(心圖所 319718 17 200827751 示者幾乎^目同。此外，亦可知二次㈣波及三次的譜 振幅係與弟4 ( b )圖所示者幾乎相pj — 说π — 戍十相同。猎由以上的處理，可 U于死如，由同時兼具A/D轉換器…的高雜訊性能及 A/D轉換器31 b的高失直性能夕A /n綠』么 號的頻率分布。為之崎換器所轉換後之信 於。成部43所合成的信號係輸入至SNR部及 部45。於SNR部44，係求取關於雜訊性能之測量結果（作 號雜訊比）；於部45，則求取關於失真性能之測量社。 果（總諧波失真）。經由以上處理所求取之測量結果，係傳 送至未圖示的主電腦，並顯示於主電腦所具備之顯示器。、 亦即於SNR部44所求取之測量結果係作為從而2〇輪出 之類比彳§唬si 〇的雜訊特性來顯示，於THD部45所求取之 測量結果係作為從DUT2〇輸出之類比信號S10的失真特性 來顯示。 、 以上所說明之第2實施形態的信號測量裝置3〇，係具 備··轉換特性互為不同的複數個a/d轉換器Mb •及 將從A/D轉換器31a、31b輸出之數位信號予以合成，且進 灯關於在評估A/D轉換器的轉換特性時所使用的複數種性 能之測量結果的求取處理之數位電路32。因此，可將經由 具有良好雜訊性能的A/D轉換器31a所轉換後之數位信號 S31a、及經由具有良好失真性能的A/D轉換器3汕所轉換u 後之數位信號S31 b予以合成，以求取關於雜訊性能之良好 測量結果以及關於失真性能之良好測量結果。 因此，於本實施形態中，能夠於高水準下同時滿足雜 319718 18 200827751 • 訊性能及失真性能。 以上係說明本發明之實施形態的信號測量裝置，但本 ‘發明並不限定於上述實施形態，於本發明的範圍内， 由1也進订欠更。例如，於上述實施形態中，係以具備較佳 二;:之A/D轉換器31 a及具備較佳失真性能之A/D 而測量，•瞻失真性能之情況為例進行說 :亦可與第1實施形態相同地，將具備較佳的 大具『生此、及寄生性能等。 裝置此夕二可：第卜第2實施形態的信號測量 乍為“類比信號之單體裝置來使用，但亦可 對攸心氣凡件輸出的類比信號進行測量。 藉υ於半導體試驗裝置，可同時 、=位信一號進行試驗，㈣：各3 【圖式簡單說明】 第i圖係顯示本發明的第 形 的要點部分構成之方塊圖。 琥則里破置 第2圖係顯示本發明的第 量 的要點部分構成之方塊圖。 訓里裝置 L3圖位電路32的内部構成之方塊圖。 ‘ a圖至弟4(c)圖係顯示用以說明於頻率成分抽 319718 19 200827751 f 出部42a、42b及合成部43 【主要元件符號說明】 1〇 信號測量裝置 12a至12n數位電路 中所進行之處理的圖式。 11a至lln A/D轉換器 DUT(被試驗元件）
仏號測量裝置 31 a、31 b A/D轉換器 數位電路 41a、41b FFT
42a、42b頻率成分抽出部 43 合成部
Slla至Slln數位信號 S10 類比信號 S31a及S31b數位信號 / 20 319718