(57)【要約】【課題】安定した広い帯域幅で電源のスルー・レートを改善する。【解決手段】電源２００には、増幅器２６０に結合される刺激信号発生部２１０又は２２０があり、刺激信号発生部２１０又は２２０からの出力信号は、増幅器２６０の出力レベルを制御する。測定回路２７０及び２８０は、増幅器２６０の出力レベルを検出する。オーバーパルス発生部２１５は、第１期間は、刺激信号発生部２１０又は２２０を第１レベルでオーバードライブ（超過駆動）し、第２期間は、刺激信号発生部２１０又は２２０を第２レベルで駆動する。測定回路２７０及び２８０は、オーバーパルス発生部２１５が、刺激信号発生部２１０又は２２０の第１レベルでの駆動処理から第２レベルでの刺激信号駆動にいつ切り替わったかを求める。刺激信号発生部２１０又は２２０を第２レベルで駆動する期間は、増幅器２６０の実際の出力レベルが、その所望出力レベルに近づいたときに始まる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
増幅器に出力信号を供給し、該出力信号が上記増幅器の出力レベルを制御する刺激信号発生部と、
上記増幅器の出力端子に結合され、上記増幅器の上記出力レベルを測定するよう構成される測定回路と、
上記刺激信号発生部及び上記測定回路と結合されるオーバーパルス発生部と
を具え、
該オーバーパルス発生部は、
所望増幅器出力レベルを受け、
上記刺激信号発生部を第１期間中は、第２レベルよりも大きさが大きい第１レベルで駆動し、
上記刺激信号発生部を上記第１期間のすぐ後に続く第２期間中は、上記第２レベルで駆動する
試験測定装置中の電源。
【請求項２】
上記所望増幅器出力レベルは、上記第１期間と上記第２期間は一定のままであり、上記第２期間は、上記増幅器の実際の出力レベルが上記所望増幅器出力レベルに接近するときに始まる請求項１の電源。
【請求項３】
上記第１期間の持続時間は、上記増幅器のスルー期間の持続時間に対応する請求項１の電源。
【請求項４】
上記刺激信号発生部は、電圧発生部であり、
上記増幅器に結合された出力端子を有する電流刺激信号発生部を更に具え、該電流刺激信号発生部は、上記所望増幅器出力レベルに基づく電流レベルを上記電源に生成させるよう構成される請求項１の電源。
【請求項５】
上記測定回路が、
上記増幅器の上記出力信号の電圧を測定するよう構成される電圧測定回路と、
上記増幅器の上記出力信号の電流を測定するよう構成される電流測定回路と
を有する請求項１の電源。
【請求項６】
試験測定装置の電源内の増幅器を駆動する方法であって、上記電源は、増幅器に結合される刺激信号発生部を有し、該刺激信号発生部の出力信号が上記増幅器の出力レベルを制御し、上記方法が、
上記電源の所望出力レベルを受ける処理と、
第１期間中、オーバーパルス発生部によって上記刺激信号発生部を第２レベルよりも大きさが大きい第１レベルで駆動する処理と、
上記電源の出力レベルを測定する処理と、
上記電源の測定された出力レベルが、上記電源の上記所望出力レベルに近づくと、上記第１期間のすぐ後に続く第２期間中、上記オーバーパルス発生部によって上記刺激信号発生部を上記第２レベルで駆動する処理と
を具える電源内の増幅器を駆動する方法。
【請求項７】
オーバーパルス発生部によって上記刺激信号発生部を第１レベルで駆動する処理は、電圧制御ＤＡＣを駆動する処理を有し、上記電源の出力レベルを測定する処理は、上記電源の出力電圧を測定する処理を有する請求項６による電源内の増幅器を駆動する方法。
【請求項８】
オーバーパルス発生部によって上記刺激信号発生部を第１レベルで駆動する処理は、電流制御ＤＡＣを駆動する処理を有し、上記電源の出力レベルを測定する処理は、上記電源の出力電流を測定する処理を有する請求項６による電源内の増幅器を駆動する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試験測定装置で用いられる電源に関し、特に、遷移時間が最小の出力信号源電流又は出力信号源電圧を生成するためにオーバーパルス処理される電源と、そのための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電源が出力電力レベルを変更するときには、出力レベルが元のレベルでも目標（ターゲット）レベルでもない遷移時間と呼ばれる期間がある。図１に示すように、遷移時間には、出力デバイスが所定の比較的連続的な速度（レート）で状態を変化させているときのスルー（Slew）部分があるだろうし、出力デバイスが目標の出力レベルに近づいているときのセトリング（settling）部分があるであろう。通常、電源は、１０ｍｓ〜１００ｍｓのセトリング時間を必要とするが、典型的なソース・メジャー・ユニット(ＳＭＵ)は、約１００μsでセトリングする。パルス・メジャー・ユニット（ＰＭＵ）は、わずか１０ｎｓでセトリングするが、通常、クローズド・ループ電流又は電圧制御が欠如している。
【０００３】
インターネットに接続されたデバイスなど、多くの新しいデバイスには、状態の変化に応じて複数の異なる電力要件がある。例えば、常時リスニング（always-listening）スピーカーは、ほとんど電力を使用しない休眠状態もあったりするが、ウェイク・ワードを認識した途端にアクティブ状態に変化する。デバイスによっては、アクティブ状態は、１００ｎｓのような非常に短時間しか存在せず、その後は再び電力が低下する。異なる状態で必要となる電力の大きさは、大きく変化することがあり、これによれば、出力の大きな遷移は、短いものよりも、ほぼ常により長いので、遷移時間も増加させる。
【０００４】
汎用電源は、多くのアプリケーションに対応する必要があり、このとき、アプリケーションが異なると、異なる負荷リアクタンスを含むことがある。このため、電源は、装置の各クラスで、最も狭い帯域幅を有している。これにより、遷移時間が最長となってしまうこともあるが、幅広い負荷で正常に動作でき、安定状態を維持できる。ＳＭＵの帯域幅は、もっと広いものであるが、それでも多くの状況において、ＳＭＵも更に精度の高い電源として機能する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１３９２２４号公報
【特許文献２】特開２０１１−４３４３４号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】「ケースレーのソース・メジャー・ユニット」、ソース・メジャー・ユニットの紹介サイト、テクトロニクス社、［online］、［２０１９年１０月２８日検索］、インターネット<https://jp.tek.com/keithley-source-measure-units>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
既知の電源装置は、電源回路に追加のクローズド・ループ帯域幅を設計することにより、帯域幅又は速度を向上させている。しかし、これらの既知の技術は、ボード（bode）の周波数応答の問題のために、根本的に速度に限界がある。電源出力、接続ケーブル及び結合された被試験デバイス(ＤＵＴ)間の相互作用は、位相を形成し、これは、増幅器の安定性を弱めてしまう。
【０００８】
本発明の実施形態は、既知のソリューション（解決策）のこれら及び他の問題を解決しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実施形態には、出力レベルを変化させるときに、非常に短い遷移期間を有する増幅器を有する電源回路がある。これらの電源回路は、スルー期間とセトリング期間の両方を最小化する。これらの増幅器は、一時的に、最終的な望ましい出力に必要な入力パルスよりも、はるかに大きい入力パルスで駆動されても良い。大きな大きさの初期入力パルスは、増幅器を急速にスルー期間へと入らせ、遷移時間の大半の間、スルー期間内に留まらせる。増幅器の出力信号はモニタ（監視）され、増幅器の出力信号が最終的な望ましい出力に近づくと、その所望の出力をオーバーシュートすることなく、入力パルスは所望の出力信号に合う正しい入力信号に降下（ドロップ）し、増幅器は所望の出力で安定する。このようにして、増幅器は、増幅器がスルー状態にある遷移の部分を最大化することによって、遷移時間を最小化し、セトリング時間を最小化する。
【００１０】
標準的な遷移期間中、遷移時間は、図１に示すように、スルー・レート時間とセトリング時間の合計である。この図は、遷移期間に対する電圧の変化又は電流の変化を表す。このような増幅器では、スルー・レートは、入力誤差（エラー）電圧又は誤差電流、固定のフォワード・ループ利得及び既知のＳＭＵの増幅器のような内蔵の増幅器の「最大」スルー・レートの関数である。スルー期間中の大きなステップの後、増幅器が設定ポイントに近づくと、誤差と結果的にスルーとが減少し、増幅器の小さい信号帯域幅に応じてセトリングが始まる。従来の増幅器の問題の１つは、誤差が減少するにつれて、増幅器がセトリングする（落ち着く）速度も減少することである。セトリング期間に関係する一層小さくなった誤差に利得を掛けたものは、もはや、スルーの限界条件にまでフォワード利得を飽和させることはない。セトリングは、最大のフォワード利得／帯域幅の下で良く機能する一方、スルー期間、即ち、増幅器が飽和している期間は、最小の増幅器の利得／帯域幅で動作する。典型的には、広いクローズド・ループ帯域幅を有する従来の増幅器は、例えば、スルー期間中には存在しなかった、セトリング期間中の増幅器の最大の利得／帯域幅によって生じる位相が原因で振動する傾向がある。
【００１１】
本発明の実施形態は、そうではなくて、オーバーパルス処理された入力信号で増幅器を駆動し、これにより、トランジション期間全体の大部分について、増幅器をスルー期間に留まらせる。所望の出力電圧又は電流に近づいて初めて、入力信号を、増幅器をその所望の出力信号に維持するレベルにまで低下させる。このシナリオでは、遷移時間の大半が遷移のスルー部分に費やされるため、増幅器が設定ポイントでスルー部分を出るときには、遷移のセトリング部分は、最小であるか又はゼロでさえあることもある。このソリューションの利点の１つは、無効負荷（リアクタンス負荷：reactive load）に対して適切に動作するため、比較的低速の増幅器を使用できることである。
【００１２】
本発明の実施形態は、増幅器の帯域幅を直接変えずに、増幅器の３つの属性を制御することを含む。これらの属性も、線形に独立である。第１の属性は、最終出力段の出力インピーダンスである。第２の属性は、増幅器全体のスルー・レートである。そして、第３の属性は、増幅器の入出力オーバーヘッド電圧である。
【００１３】
本開示の実施形態の特徴及び効果は、添付の図面を参照する実施形態の以下の説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、出力の遷移時間の２つの部分を示す時間グラフである。
【図２】図２は、本発明の実施形態によるオーバーパルス処理を用いた電源回路のブロック回路図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態による増幅器に入力されるオーバーパルスを示すグラフである。
【図４】図４は、本発明の実施形態による増幅器に入力されるオーバーパルスを示す時間対電圧グラフである。
【図５】図５は、図４の入力オーバーパルスを受けた増幅器の出力信号を示す時間対電圧グラフである。
【図６】図６は、図５に示した出力信号を拡大して示す時間対電圧グラフである。
【図７】図７は、図４と対照的な、増幅器への非オーバーパルス処理入力信号を示す時間対電圧グラフである。
【図８】図８は、図５に示すグラフと対照的な、図７の入力パルスを受けた増幅器の出力信号を示す時間対電圧グラフである。
【図９】図９は、本発明の実施形態が動作可能な試験測定装置の概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図２は、本発明の実施形態による電源回路２００のブロック回路図である。図２に示した電源回路２００には、２つの刺激信号発生部（stimulus generator）２１０、２２０がある。この刺激信号発生部２１０は、入力信号（デジタル入力信号であってもよい）に基づいて電流出力信号を生成する。。また、刺激信号発生部２２０は、入力信号（同様にデジタル入力信号であってもよい）に基づいて電圧出力信号を生成する。電源回路２００において、刺激信号発生部２１０、２２０は、従来の信号発生部に比べて、広い帯域幅と高いスルー・レートを有する。
【００１６】
いくつかの実施形態では、刺激信号発生部２１０が、デジタル・アナログ・コンバータ（ＤＡＣ）２１２を含む。ＤＡＣ２１２は、後述するオーバーパルス発生部２１５によって駆動され、刺激信号発生部２１０に所望の電流を出力させる。この刺激信号発生部２１０の出力電流は、電源２００の出力となるように増幅される。よって、ＤＡＣ２１２を正しいレベルで駆動すると、電源２００が所望の電流レベルを出力する。
【００１７】
また、刺激信号発生部２１０は、一対のスイッチＳＷ１及びＳＷ２を含んでもよく、刺激信号発生部２１０の出力端子は、この一対のスイッチ間に結合される。ＳＷ１をオンにしＳＷ２をオフにすると、刺激信号発生部２１０の出力端子はＤＡＣ２１２の出力端子に結合される。逆に、ＳＷ１をオフにしＳＷ２をオンにすると、刺激信号発生部２１０の出力端子は、基準電圧Ｖref1に結合される。後述するように、いくつかの実施形態では、スイッチＳＷ１及びＳＷ２は、刺激信号発生部２１０の出力端子を最初は特定の基準電圧Ｖref1に結合するように制御され、次いで、その後に、スイッチＳＷ１とＳＷ２を制御して、刺激信号発生部の出力端子を、ＤＡＣ２１２の出力によって制御される電流に結合する。また、いくつかの実施形態では、Ｖref1が、別のＤＡＣ（図示せず）によって生成されても良い。
【００１８】
刺激信号発生部２２０は、同様に動作するが、刺激信号発生部２２０は出力電流ではなく出力電圧を発生させる。また、同様に、Ｖref2は、刺激信号発生部２２０内の別のＤＡＣによって生成されてもよい。
【００１９】
ＤＡＣ２１２、２２２は、高分解能ＤＡＣであっても良く、これにより、時間に関して、より正確な制御が可能となり、より短いパルスとより細かい制御を実現できる。
【００２０】
刺激信号発生部２１０、２２０は、オーバーパルス発生部２１５によって駆動される。オーバーパルス発生部２１５からの制御信号は、図３に示したデジタル入力信号のようなデジタル入力駆動信号であってもよい。図３のデジタル入力信号は、オーバーパルス処理された信号３００であり、これは、第１期間Ｔ１中に初期値を有し、この初期値が、第２期間Ｔ２中の後続の値よりもはるかに高い、ということを意味する。このオーバーパルス処理により、増幅器は、後述のように、増幅器がセトリングする（落ち着く）のにかかるよりもずっと長い間、その最大スルー・レートに留まる。ＤＡＣ２１２、２２２をオーバーパルス処理信号で駆動することで、電源２００の出力が非常に短時間で所望のレベルを達成でき、そして、ＤＡＣ２１２、２２２への入力が一定であった場合よりも短い時間を達成できる。オーバーパルス発生部２１５からの制御信号には、上述のようにスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３及びＳＷ４の動作を制御する信号も含まれていても良い。実施形態によっては、オーバーパルス処理信号３００は、図３に示した正の信号ではなく、負の信号であっても良い。
【００２１】
実施形態によっては、オーバーパルス発生回路又はオーバーパルス発生部２１５が、オーバーパルス処理信号３００を生成し、それを個々の刺激信号発生部２１０、２２０に供給する役割を担う。電源回路２００の所望の出力レベルの選択は、メニューから所望の電圧を入力するなどして、ユーザによって直接行われても良い。別の場合では、所望の出力レベルが、所定の試験手順に基づく算出された出力であっても良い。いずれの場合も、大まかに言って、オーバーパルス発生部２１５が、電源回路２００の出力に関する所望レベルを受け、次に、刺激信号発生部２１０、２２０のいずれかを駆動する信号を生成して、その結果、刺激信号発生部の出力により、電源回路２００が所望の出力レベルを生成する。
【００２２】
本発明の実施形態では、オーバーパルス発生回路２１５は、図３のオーバーパルス処理信号３００のようなオーバーパルス処理信号を生成し、これは、電源回路２００を現在の出力レベルから所望の出力レベルに非常に急速に変化させる。変化が急速に生じるのは、刺激信号発生部へのオーバーパルス処理信号の入力、つまり、その信号発生部内のＤＡＣへのオーバーパルス処理信号の入力が、最初、もし仮にＤＡＣが非オーバーパルス処理信号で駆動された場合よりも、はるかに速い速度（Rate：レート）で、電源回路２００の出力を非常に急速に増加又は減少させるためである。次いで、電源回路２００の所望の出力に近づいた後、オーバーパルス発生回路２１５はその出力を減少させ、これによってＤＡＣへの入力を減少させて、所望の持続時間中、電源の出力を比較的一定に維持するのに適したレベルにする。図３を参照すると、オーバーパルス処理信号３００のオーバーパルス部分は、期間Ｔ１に示され、信号の標準的な部分、即ち、電源回路２００の所望の定常状態出力を生じさせるＤＡＣ２１０、２２０への入力信号が、期間Ｔ２に示されている。
【００２３】
図３に示したオーバーパルス処理信号３００は、単なる一例であり、このパルスの特定の初期の高さ及び持続時間であるＴ１は、オーバーパルス生成回路２１５が、その入力されるデータに従って動作することによって決定される。例えば、オーバーパルス処理信号３００の初期の高さは、電源２００を動作条件（動作パラメータ）内に留めつつも、電源回路２００を、この電源の所望の出力の方向へできるだけ速く駆動するように選択される。後述のように、モニタ（監視）回路は、電源２００の出力をモニタし、これも後述のように、電源２００の出力を示すものを、直接又はＩ／Ｖスイッチ２３０を介して、オーバーパルス発生部２１５へと戻して提供する。モニタ回路が、電源の出力が所望の出力に近いか又は所望の出力であると判断すると、オーバーパルス発生部２１５は、オーバーパルス処理信号３００を、図３のＴ２に示すような非オーバーパルス処理レベルへと低くする。
【００２４】
１つの実施形態では、Ｔ１の持続時間は、電源のスルー・レート及び立ち上がり時間に基づくが、一方で、Ｔ２の持続時間は、どのくらいの長さで電源２００の所望の出力を維持すべきかに基づく。例えば、電源２００の所望の出力が急激に増加し、その後、ある長い時間、一定の電流又は電圧で留まる場合、Ｔ２に対するＴ１の比は、比較的小さい。また、図３に示すオーバーパルス処理信号３００の時間Ｔ２中に対する時間Ｔ１中の相対的なレベルは、単なる例示であり、異なる動作期間中のオーバーパルス処理信号のこれらレベルは、いくつかの要因によって決定されることになろう。上述のように、時間Ｔ１中のオーバーパルス処理信号３００の初期の高さは、電源２００の最大スルー・レートによって決定されても良い一方で、時間Ｔ２中のオーバーパルス処理信号３００の高さは、電源２００の所望の出力によって決定されても良い。
【００２５】
いくつかの実施形態では、Ｔ１は１０μs未満、好ましくは５μs未満、より好ましくは１〜５μsの間であっても良い。
【００２６】
電源回路２００には、電源２００の動作を制御するロジック（論理回路）部２０２があっても良い。ロジック部２０２は、電源２００に関する所望の出力レベルを受け、オーバーパルス発生部２１５をして、刺激信号発生部２１０、２２０及びそれぞれのＤＡＣ２１２、２２２を制御させる。ロジック部２０２は、Ｉ／Ｖスイッチ２３０を制御する論理回路を含むこともあるが、後述する。また、ロジック部２０２は、電源２００の出力を測定するよう構成された測定回路など、電源２００の他の部分を制御しても良いが、これも後述する。ロジック部２０２は、所望の結果を生成するように、電源２００のあらゆる部分を制御できる。
【００２７】
上述したように、電源回路２００には、電源回路が電流モードで動作するか又は電圧モードで動作するかを選択するＩ／Ｖスイッチ２３０もあっても良い。いずれの場合も、電源回路２００に予測可能でプログラム可能なスルー・レートを生じさせるために、電圧クランプ回路２４０があっても良い。電圧クランプ回路は、グラウンドに結合され、これはフローティング・グラウンドであっても良い。電源回路２００は、電源回路２００が外部デバイスに結合されたときにボード（bode）発振を防止するため、充分に低いループ・クローズ率（loop closure rate）を有するように設計される。
【００２８】
第１増幅器２５０及び第２増幅器２６０は、電源回路２００のメイン利得段を形成する。両方の増幅器２５０、２６０は、比較的高いスルー・レート、例えば、従来のレートの３〜１０倍を有し、このとき、従来のレートは、３０〜５０μsのオーダーであろう。また、増幅器２６０は、後述のように、非常に低い又は極めて低い出力インピーダンスを有し、これは、出力信号の遷移時の極めて短いセトリング時間に寄与する。いくつかの実施形態では、増幅器２６０の出力インピーダンスは、１００ミリ・オーム未満、好ましくは３０ミリ・オーム未満、より好ましくは１０〜３０ミリ・オームの間であっても良い。
【００２９】
第１増幅器２５０及び第２増幅器２６０を含む全増幅器セクションは、増幅器全体でより高いスルー・レートを実現できるように、増幅器のオーバーヘッド（付加的な周辺回路）と協調して効果的に動作する増幅器全体でのスルー・レートを有する必要がある。増幅器のスルー・レートは、入力ステップ信号の振幅、ループ利得及び内蔵増幅器のスルー・レートに依存し、これらの全てが第１増幅器２５０及び第２増幅器２６０を形成する場合における要因である。
【００３０】
電流測定増幅器２７０は、電流検出抵抗器２７２を使って電源２００の出力電流を測定し、電圧測定増幅器２８０は電源の出力電圧を測定する。これらの増幅器２７０、２８０は、まとめてモニタ増幅器と呼んでも良く、モニタ回路の一部であっても良い。測定増幅器２７０、２８０の夫々は、電源が電圧モードで動作しているか又は電流モードで動作しているかに応じて、電源２００によって、電源の正確な出力を測定するのに利用される。次いで、所望の出力電圧又は電流が達成されると、モニタ増幅器は、オーバーパルス発生部２１５がその駆動パルスのオーバーパルス部分を通常レベル、つまり、もはやオーバーパルス処理されず、電源２００の出力を所望レベルに維持するのに利用されるレベルに減少させる信号を送る。上述のように、オーバーパルス発生部２１５は、刺激信号発生部２１０、２２０夫々内のスイッチやＤＡＣ２１２、２２２の夫々を制御することによって、駆動パルスのレベルを変化させる。
【００３１】
第２増幅器２６０の出力は、電源２００の出力２９４でもあり、通常は、電源又は電源を含むＳＭＵ若しくはＰＳＵを被試験デバイス（ＤＵＴ）２９０と結合するケーブル２９２を介して、ＤＵＴ２９０に結合されても良い。
【００３２】
上述のように、こうした本発明の実施形態による異なる電力設定間の電源の正確かつ高速な遷移を可能にする要因の１つは、非常に低い又は極めて低い出力インピーダンスを提供することによってある。ただし、増幅器の出力インピーダンスは、電源をＤＵＴに接続するケーブルに加えて、ＤＵＴ２９０のインピーダンスの視点からも考慮する必要がある。実施形態によっては、ＤＵＴ２９０が、０.１〜１０オームのインピーダンスを有していても良い。
【００３３】
増幅器の出力インピーダンスは、ＤＵＴ２９０に加えて、ケーブル２９２とも相互に作用する。この相互作用の不整合（ミスマッチ）は、セトリング時間を増加させることがある。２つ要因が、この相互作用に影響を及ぼす。第１の要因は、ケーブル２９２のケーブル長であり、１メートル未満のような、電気的に短いケーブルが望ましい。電源２００をＤＵＴ２９０に接続するのに短いケーブル２９２を使用することにより、多くの信号源（ソース）／ＤＵＴ反射サイクルが増幅器のスルー中に起こる、つまり、ステップ信号の乱れ（disturbance）が予想できる。第２の要因は、増幅器の出力インピーダンスは、ＤＵＴ２９０のインピーダンスよりも、極小さくなければならないということである。ＤＵＴ２９０が、増幅器の出力よりもはるかに大きなインピーダンスを有する場合、ＤＵＴは、第２増幅器２６０の低い出力インピーダンスにのみさらされ、これは、信号源のステップ信号を負荷に正確に伝送するか、又は、負荷電流の乱れによる出力電圧誤差（エラー）を抑制するであろう。信号源のステップ信号の立ち上がり時間内に多くの反射が起こるような、ケーブル２９２が非常に短い場合では、出力信号の遷移は急速に完了する。また、ケーブル２９２のインピーダンスが、ＤＵＴ２９０のインピーダンスと極めて良く整合（マッチング）しているのも有用である。どの程度の不整合（ミスマッチ）かによって、複数の反射の間に生じる補正の規模が決まることになるので、これが、不整合は最小化することが好ましいことの理由である。なお、ケーブル２９２は、これらの反射を制御するために、信号源において抵抗と直列終端しないことが好ましいが、これは、この抵抗が負荷の乱れに関するドループを規定するからである。
【００３４】
上述の例では、ケーブルが電気的に短い場合であって、信号源／負荷の変化が充分に遅い場合のみを検討した。信号源のステップ信号のような、もっと高速なスルー・レートの負荷の乱れについては、信号源がこれらの変化のレートを監督するので、あまり懸念はない。ケーブルが電気的に短くない場合の、より高速な負荷の変化については、負荷の誤差は、ステップ電流にケーブルのインピーダンスを掛けたものと等しくなる。この状態を改善するために、負荷のエッジ・レートに関して短いケーブルを使用しても良い。この新しいケーブルは電気的に短くなる。また、誤差の大きさを制御するのに、より低いインピーダンスのケーブルを使用しても良い。更に、この状態は、ケーブルの端部にコンデンサを付加して、ステップ・イン（step-in：割り込み）負荷電流から生じる誤差を制御することで、改善されることがある。
【００３５】
オーバーステップの持続時間は、特定のステップ振幅について校正されてもよいし、又は、図２に示して上述したように、電源回路２００が、電流及び／又は電圧フィードバック経路を有しても良く、これによって、出力がモニタされ、入力を制御するのに使用されても良い。
【００３６】
一例として、１Ｖ、１００ｎｓのパルスで、１０ｎｓのエッジで規定されるパルスを、１オームの負荷に印可することを検討する。これを達成するために、刺激信号発生部２２０は、例えば、図３のオーバーパルス処理デジタル信号３００のように、オーバーパルス処理され、狭帯域幅の増幅器２５０、２６０を設定ポイント、即ち、所望の出力レベルまでずっとスルー（slew）に限定して維持する。増幅器２６０の出力は、いつ設定ポイントと合致するかを決定するために、モニタ増幅器２７０、２８０によってモニタ（監視）されても良い。設定ポイントにちょうど到達するときか又は設定ポイントが到達する直前に、例えば、線形校正に従って、刺激信号発生部２２０への入力は、所望の出力を生じさせるために、標準レベルへと低減される。小さいものであろう残留誤差（エラー）は、増幅器のクローズド・ループ帯域幅によってセトリング（沈静）する。ケーブル２９２は、１メータのように、１０ｎｓのスルー・レートと比較すると電気的に短く、また、出力インピーダンスは、１オームのＤＵＴよりもはるかに低いので、パルスは負荷に直接伝送されることになる。
【００３７】
図４は、図２のオーバーパルス発生部２１５によって生成できるオーバーパルス入力信号を示す時間対電圧グラフであり、図２の刺激信号発生部２１０又は２２０のようなＤＵＴに与えられる。具体的には、図示のように、オーバーパルス処理信号の入力信号は、０ボルトで始まり、短い時間のオーバーパルスとして−１０ボルトに下降（ドロップ）し、その後すぐに約−０.２５ボルトに上昇し、これがＤＡＣへ入力されて、これによって、電源は、増幅器の出力を正しいレベルに維持させる。図５は、電源２００の対応する出力、つまり、電源内の増幅段２６０の対応する出力を示し、これは、約１８ｍｓほどの時間で、０ｍＶから−５００ｍＶに急速に下降しており、図４のオーバーパルス処理入力電圧に追従している。
【００３８】
図６は、図５の遷移の拡大図であり、これは、増幅器２６０が、初期出力信号から最終出力信号に、どれくらい速く遷移するかを示し、また、遷移期間が、ほとんど線形であること、つまり、遷移時間の大部分がスルー部分にあることを示している。
【００３９】
図７及び図８は、先の図４及び５との対比を示す。具体的には、図７は、電源のＤＡＣに与えられた非オーバーパルス処理入力信号を示す。図７の入力信号は、０Ｖから−２５０ｍＶに変化する。この入力信号は、先の図４〜６を参照して示した例とは対照的に、オーバーパルス処理されていないことに注意されたい。その代わりに、この例の従来式に駆動される増幅器では、−２５０ｍＶの入力信号は、電源の所望の出力信号を−５００ｍＶに維持するのに使用される電源のＤＡＣへの所望の入力信号である。図８は、図７の入力電圧に基づいた電源からの出力電圧を示す。図５及び８の時間スケールは、同じである。なお、出力信号が０Ｖから−５００ｍＶに遷移するのにかかる時間が、本発明のオーバーパルス処理の実施形態を取り入れた図５の遷移にかかる時間よりも、どの程度、より長いかに注意されたい。
【００４０】
図９は、本明細書に開示されるような開示発明の実施態様を実施するための、ＳＭＵのような試験測定装置９００の例のブロック図である。試験測定装置９００には、１つ以上の入力ポート９０２及び１つ以上の出力ポート９０４があり、これらは、電気信号伝達媒体であっても良い。ポート９０２、９０４には、レシーバ、トランスミッタ、トランシーバが含まれていても良い。入力ポート９０２は、ＤＵＴ、回路、ディスクリート・デバイス又は複数デバイスからなるセットその他の被試験オブジェクトのような、取り付けられたデバイスからの信号を受けるために使用される。出力ポート９０４は、生成された信号を装置９００の外へと伝送して、デバイス又はＤＵＴに印可するために使用される。出力信号の例としては、定電流及び定電圧に加えて、複数の波形があり、１つ又は複数の被試験デバイスに印可されても良い。実施形態によっては、出力信号は、非常に急速に変化することが望まれる電圧又は電流である。入力ポート９０２の夫々は、試験測定装置９００のチャンネルを表していても良い。入力ポート９０２は、１つ以上のプロセッサ９１６と結合され、１つ以上の被試験デバイスからポート９０２で受けた信号や波形を処理する。出力ポート９０４は、プロセッサ９１６、又は適切な出力信号を生成する装置９００内の他の構成要素に結合されても良い。図９では、図を簡単にするため、１つのプロセッサ９１６しか示されていないが、当業者には理解されるように、１つのプロセッサ９１６ではなくて、様々な種類の複数のプロセッサ９１６を、組み合わせて使用しても良い。プロセッサ９１６又は装置９００の他のコンポーネント（構成要素）は、電源９１８に接続されても良い。電源９１８は、図２の電源２００の実施形態であっても良く、また、アナログ・プロセッサ９２０及びオーバーパルス・ドライバ（駆動回路）９２２を有しているか、又は、接続されていても良い。実施形態によっては、電源９１８は、出力ポート９０４に結合されても良く、更に、プロセッサ９１６によって制御されても良い。
【００４１】
また、入力ポート９０２は、試験装置９００内の測定ユニットに接続することもできるが、これは、図を簡単にするため描かれていない。このような測定ユニットは、入力ポート９０２を介して受けた信号の特徴（例えば、電圧、アンペア数、振幅等）を測定できる何らかのコンポーネントを有していても良い。また、出力ポート９０４は、電源９１８や、１つ以上の波形発生部など、装置９００の様々なコンポーネントに接続することもできるが、これは図を簡単にするため描かれていない。試験測定装置９００は、更なる解析のために、調整（conditioning）回路、アナログ・デジタル・コンバータその他の受けた信号を波形に変換する回路のような追加のハードウェアやプロセッサを有していても良い。得られた波形は、次いで、表示部９１２上で表示されるのに加えて、メモリ９１０に記憶されても良い。
【００４２】
１つ以上のプロセッサ９１６は、メモリ９１０からの命令を実行するように構成され、開示発明の実施形態に従って、結合されたデバイスに測定された値を表示するなど、そうした命令によって示される任意の方法や関連するステップを実行できる。メモリ９１０は、プロセッサ・キャッシュ、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ソリッド・ステート・メモリ、ハード・ディスク・ドライブその他のメモリ・タイプとして実現されても良い。メモリ９１０は、データ、コンピュータ・プログラム・プロダクト、及びその他の命令を記憶するための媒体として機能する。
【００４３】
ユーザ入力部９１４は、プロセッサ９１６に結合される。ユーザー入力部９１４は、キーボード、マウス、トラックボール、タッチスクリーンや、表示部９１２上のユーザインタフェースを用いてユーザが使用できる任意の他の操作手段を含んでも良い。表示部９１２は、デジタル・スクリーン、陰極線管ベースのディスプレイ、その他のユーザに波形、測定値及びその他のデータを表示するモニタとしても良い。試験装置９００の複数のコンポーネントは、試験装置９００内に統合されて描かれているが、当業者であれば理解できるように、これらのコンポーネントのいずれもが試験装置９００の外部にあっても良く、従来の方法（例えば、有線や無線の通信媒体や通信機構）で試験装置９００に結合されても良い。例えば、実施形態によっては、表示部９１２は、試験測定装置９００から離れていても良い。
【００４４】
本開示の態様は、特別に作成されたハードウェア、ファームウェア、デジタル・シグナル・プロセッサ又はプログラムされた命令に従って動作するプロセッサを含む特別にプログラムされた汎用コンピュータ上で動作できる。本願における「コントローラ」又は「プロセッサ」という用語は、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＡＳＩＣ及び専用ハードウェア・コントローラ等を意図する。本開示の１つ又は複数の態様は、１つ又は複数のコンピュータ（モニタリング・モジュールを含む）その他のデバイスによって実行される、１つ又は複数のプログラム・モジュールなどのコンピュータ利用可能なデータ及びコンピュータ実行可能な命令で実現できる。概して、プログラム・モジュールとしては、ルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造などを含み、これらは、コンピュータその他のデバイス内のプロセッサによって実行されると、特定のタスクを実行するか、又は、特定の抽象データ形式を実現する。コンピュータ実行可能命令は、ハードディスク、光ディスク、リムーバブル記憶媒体、ソリッド・ステート・メモリ、ＲＡＭなどのコンピュータ可読記憶媒体に記憶しても良い。当業者には理解されるように、プログラム・モジュールの機能は、様々な実施例において必要に応じて組み合わせられるか又は分散されても良い。更に、こうした機能は、集積回路、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）などのようなファームウェア又はハードウェア同等物において全体又は一部を具体化できる。特定のデータ構造を使用して、本発明の１つ以上の態様をより効果的に実施することができ、そのようなデータ構造は、本願に記載されたコンピュータ実行可能命令及びコンピュータ使用可能データの範囲内と考えられる。
【００４５】
コンピュータ記憶媒体は、コンピュータ読み取り可能な情報を記憶するために使用することができる任意の媒体を意味する。限定するものではないが、例としては、コンピュータ記憶媒体としては、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、電気消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリやその他のメモリ技術、コンパクト・ディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ-ＲＯＭ）、ＤＶＤ（Digital Video Disc）やその他の光ディスク記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置やその他の磁気記憶装置、及び任意の技術で実装された任意の他の揮発性又は不揮発性の取り外し可能又は取り外し不能の媒体を含んでいても良い。コンピュータ記憶媒体としては、信号そのもの及び信号伝送の一時的な形態は排除される。
【００４６】
通信媒体は、コンピュータ可読情報の通信に利用できる任意の媒体を意味する。限定するものではないが、例としては、通信媒体には、電気、光、無線周波数（ＲＦ）、赤外線、音又はその他の形式の信号の通信に適した同軸ケーブル、光ファイバ・ケーブル、空気又は任意の他の媒体を含むことができる。
【００４７】
実施例
以下では、本願で開示される技術の理解に有益な実施例が提示される。この技術の実施形態は、以下で記述する実施例の１つ以上及び任意の組み合わせを含んでいても良い。
【００４８】
実施例１は、試験測定装置中の電源であって、増幅器に出力信号を供給し、該出力信号が上記増幅器の出力レベルを制御する刺激信号発生部と、上記増幅器の出力端子に結合され、上記増幅器の上記出力レベルを測定するよう構成される測定回路と、上記刺激信号発生部及び上記測定回路と結合されるオーバーパルス発生部とを具え、該オーバーパルス発生部は、所望増幅器出力レベルを受け、上記刺激信号発生部を第１期間中は、第１レベルで駆動し、上記刺激信号発生部を上記第１期間のすぐ後に続く第２期間中は、上記第２レベルで駆動し、このとき、上記第１レベルは、上記第２レベルよりも大きさが大きい。
【００４９】
実施例２は、実施例１による電源であって、このとき、上記所望増幅器出力レベルは、上記第１期間と上記第２期間は一定のままであり、上記第２期間は、上記増幅器の実際の出力レベルが上記所望増幅器出力レベルに接近するときに始まる。
【００５０】
実施例３は、実施例１及び２による電源であって、このとき、上記第１期間の持続時間は、上記増幅器のスルー期間の持続時間に対応する。
【００５１】
実施例４は、実施例１、２及び３による電源であって、このとき、上記刺激信号発生部が、デジタル・アナログ・コンバータを有している。
【００５２】
実施例５は、実施例１〜４のいずれかの電源であって、このとき、上記刺激信号発生部は、デジタル・アナログ・コンバータと、該デジタル・アナログ・コンバータの出力端子を刺激出力端子に選択的に結合するよう構成される第１スイッチと、上記刺激出力端子を基準電圧に選択的に結合するよう構成される第２スイッチとを有している。
【００５３】
実施例６は、実施例１〜５のいずれかの電源であって、このとき、上記刺激信号発生部は、電圧発生部であり、上記増幅器に結合された出力端子を有する電流刺激信号発生部を更に具え、該電流刺激信号発生部は、上記所望増幅器出力レベルに基づく電流レベルを上記電源に生成させるよう構成される。
【００５４】
実施例７は、実施例６による電源であって、このとき、上記電流刺激信号発生部は、デジタル・アナログ・コンバータと、該デジタル・アナログ・コンバータの出力端子を刺激出力端子に選択的に結合するよう構成される第１スイッチと、上記刺激出力端子を基準電圧に選択的に結合するよう構成される第２スイッチとを有している。
【００５５】
実施例８は、実施例１〜７のいずれかの電源であって、このとき、上記測定回路は、上記増幅器の上記出力信号の電圧を測定するよう構成される電圧測定回路と、上記増幅器の上記出力信号の電流を測定するよう構成される電流測定回路とを有する。
【００５６】
実施例９は、実施例１〜８のいずれかの電源であって、このとき、上記第１レベルの大きさは、上記第２レベルの大きさの少なくとも５倍である。
【００５７】
実施例１０は、実施例１〜９のいずれかの電源であって、このとき、上記第１レベルの大きさは、上記第２レベルの大きさの少なくとも４０倍である。
【００５８】
実施例１１は、実施例１〜１０のいずれかの電源であって、このとき、上記所望増幅器出力レベルは、ユーザに選択される。
【００５９】
実施例１２は、実施例１〜１１のいずれかの電源であって、このとき、上記所望増幅器出力レベルは、ユーザの介入なしに、プロセッサによって決定される。
【００６０】
実施例１３は、試験測定装置の電源内の増幅器を駆動する方法であって、上記電源は、増幅器に結合される刺激信号発生部を有し、該刺激信号発生部の出力信号が上記増幅器の出力レベルを制御し、上記方法が、上記電源の所望出力レベルを受ける処理と、第１期間中、オーバーパルス発生部によって上記刺激信号発生部を第１レベルで駆動する処理と、上記電源の出力レベルを測定する処理と、上記電源の測定された出力レベルが、上記電源の上記所望出力レベルに近づくと、上記第１期間のすぐ後に続く第２期間中、上記オーバーパルス発生部によって上記刺激信号発生部を上記第２レベルで駆動する処理とを具え、このとき、上記第１レベルは、上記第２レベルよりも大きさが大きい。
【００６１】
実施例１４は、実施例１３による試験測定装置の電源内の増幅器を駆動する方法であって、このとき、上記刺激信号発生部を第１レベルで駆動する処理は、上記刺激信号発生部の出力端子を基準電圧に結合する処理を有する。
【００６２】
実施例１５は、実施例１３又は１４による試験測定装置の電源内の増幅器を駆動する方法であって、第２期間中、上記オーバーパルス発生部によって上記刺激信号発生部を第２レベルで駆動する処理が、上記刺激信号発生部の出力端子を上記基準電圧から分離する処理と、上記刺激信号発生部の出力端子を上記オーバーパルス発生部で駆動されるデジタル・アナログ・コントローラに接続する処理と有している。
【００６３】
実施例１６は、実施例１３〜１５のいずれかによる試験測定装置の電源内の増幅器を駆動する方法であって、上記刺激信号発生部を第１レベルで駆動する処理は、電圧制御ＤＡＣを駆動する処理を有し、上記電源の出力レベルを測定する処理は、上記電源の出力電圧を測定する処理を有する。
【００６４】
実施例１７は、実施例１３〜１６のいずれかによる試験測定装置の電源内の増幅器を駆動する方法であって、上記刺激信号発生部を第１レベルで駆動する処理は、電流制御ＤＡＣを駆動する処理を有し、上記電源の出力レベルを測定する処理は、上記電源の出力電流を測定する処理を有する。
【００６５】
実施例１８は、実施例１３〜１７のいずれかによる試験測定装置の電源内の増幅器を駆動する方法であって、上記刺激信号発生部を第１レベルで駆動する処理は、上記刺激信号発生部を、上記第２レベルの大きさの少なくとも５倍のレベルで駆動する処理を有する。
【００６６】
実施例１９は、実施例１３〜１８のいずれかによる試験測定装置の電源内の増幅器を駆動する方法であって、上記電源の所望出力レベルを受ける処理は、ユーザの入力を受ける処理を有する。
【００６７】
実施例２０は、実施例１３〜１９のいずれかによる試験測定装置の電源内の増幅器を駆動する方法であって、上記電源の所望出力レベルを受ける処理は、プロセッサによって予め定められたレベルを受ける処理を有する。
【００６８】
実施例２１は、増幅器に出力信号を供給し、該出力信号が上記増幅器の出力レベルを制御するデジタル・アナログ・コンバータ（ＤＡＣ）と、上記増幅器の出力端子に結合され、上記増幅器の上記出力レベルを測定するよう構成される測定回路と、上記ＤＡＣ及び上記測定回路と結合されるオーバーパルス発生部とを含み、該オーバーパルス発生部は、所望増幅器出力レベルを受け、上記ＤＡＣを第１期間中は、第２レベルよりも大きさが大きい第１レベルで駆動し、上記ＤＡＣを上記第１期間のすぐ後に続く第２期間中は、上記第２レベルで駆動する電源を有する試験測定装置と、該試験測定装置の上記電源の出力端子に結合される入力端子を有するＤＵＴとを含む試験システムである。
【００６９】
実施例２２は、実施例２１の試験システムであって、上記試験測定装置の上記電源の上記出力インピーダンスは、１００ミリ・オーム未満であり、上記ＤＵＴの上記入力インピーダンスは、少なくとも１オームである。
【００７０】
開示された主題の上述のバージョンは、記述したか又は当業者には明らかであろう多くの効果を有する。それでも、開示された装置、システム又は方法のすべてのバージョンにおいて、これらの効果又は特徴のすべてが要求されるわけではない。
【００７１】
加えて、本願の記述は、特定の特徴に言及している。本明細書における開示には、これらの特定の特徴の全ての可能な組み合わせが含まれると理解すべきである。ある特定の特徴が特定の態様又は実施例の状況において開示される場合、その特徴は、可能である限り、他の態様及び実施例の状況においても利用できる。
【００７２】
また、本願において、２つ以上の定義されたステップ又は工程を有する方法に言及する場合、これら定義されたステップ又は工程は、状況的にそれらの可能性を排除しない限り、任意の順序で又は同時に実行しても良い。
【００７３】
説明の都合上、本発明の具体的な実施例を図示し、説明してきたが、本発明の要旨と範囲から離れることなく、種々の変更が可能なことが理解できよう。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲を除いて限定されるべきではない。
【符号の説明】
【００７４】
２００  電源回路
２０２  ロジック部分
２１０  刺激信号発生部
２１２  ＤＡＣ
２１５  オーバーパルス発生部
２２０  刺激信号発生部
２２２  ＤＡＣ
２３０  Ｉ／Ｖスイッチ
２４０  電圧クランプ回路
２５０  第１増幅器
２６０  第２増幅器
２７０  電流測定増幅器
２７２  電流検出抵抗器
２８０  電圧測定増幅器
２９０  被試験デバイス（ＤＵＴ）
２９２  ケーブル
ＳＷ１  第１スイッチ
ＳＷ２  第２スイッチ
ＳＷ３  第３スイッチ
ＳＷ４  第４スイッチ
９００  試験測定装置
９０２  入力ポート
９０４  出力ポート
９１０  メモリ
９１２  表示部／ユーザー・インタフェース
９１４  ユーザー入力部
９１６  プロセッサ
９１８  電源
９２０  アナログ・プロセッサ
９２２  オーバーパルス・ドライバ（駆動回路）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020092410.tif 000009
【図８】
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【図９】
2020092410.tif 000011
【外国語明細書】
2020092410000001.pdf