(57)【要約】【課題】コストアップを招くことなく、簡易な構成で、負荷変動に対する出力電圧の変動が少ない安定した電圧発生回路を実現する。【解決手段】出力電圧値を検出し、設定電圧値と、検出した前記出力電圧値との差分に対応する信号を積分し、出力アンプを介して出力する電圧発生回路であって、検出した前記出力電圧値の高周波変動成分を抽出し、その反転信号を前記出力アンプの入力信号に加算するハイパスフィルタを備える。ハイパスフィルタの機能のオンオフを切り替えるスイッチをさらに備えてもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力電圧値を検出し、設定電圧値と、検出した前記出力電圧値との差分に対応する信号を積分し、出力アンプを介して出力する電圧発生回路であって、
検出した前記出力電圧値の高周波変動成分を抽出し、その反転信号を前記出力アンプの入力信号に加算するハイパスフィルタを備えたことを特徴とする電圧発生回路。
【請求項２】
前記ハイパスフィルタの機能のオンオフを切り替えるスイッチをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の電圧発生回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体試験装置等において、被検査デバイスに電源電圧を供給する電圧発生回路に係り、特に、負荷変動に対する電圧変動の少ない電圧発生回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体試験装置等において、被検査デバイス（ＤＵＴ：Device Under Test）に所望の電源電圧を供給する電圧発生回路が用いられている。図６は、ＤＵＴに電源電圧を供給する従来の電圧発生回路の構成を示すブロック図である。
【０００３】
本図に示す従来例では、電圧発生回路４００が、ＤＵＴ５００に対して、出力電圧Ｖｏｕｔを電源電圧として供給する構成となっており、電圧発生回路４００の出力端には、電圧レベルの安定化を目的に、バイパスコンデンサ５１０が、ＤＵＴ５００と並列に接続されている。
【０００４】
電圧発生回路４００は、ＤＡＣ４１０を備えており、所望の出力電圧値は、ＤＡＣ４１０に対して設定する。そして、バッファアンプ４６０を介して検出した実際の出力電圧Ｖｏｕｔの値と、ＤＡＣ４１０の出力値との差を誤差検出回路４２０で誤差信号として検出する。この誤差信号を抵抗、コンデンサ、オペアンプから構成される積分器４３０で積分し、ボルテージフォロア４４０を介して出力電圧として出力することで、設定した電圧値を維持する動作を行なう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−７６１０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電圧発生回路４００からＤＵＴ５００までは、通常、ケーブルで接続され、このケーブルによる経路抵抗Ｒｐａｔｈが存在する。また、経路中に出力リレー４５０を設けた場合には、出力リレー４５０のオン抵抗Ｒｏｎが存在する。これらの抵抗と、バイパスコンデンサ５１０とがポール（極）を形成し、高周波域で利得が下がることになり、速い電圧変動成分に対する応答ができなくなる。
【０００７】
一般に、ＤＵＴ５００は、Ｓｔａｎｄｂｙモードと、ＰｏｗｅｒＯＮモードとを有している。Ｓｔａｎｄｂｙモードは、比較的高抵抗の待機状態であり、ＰｏｗｅｒＯＮモードは、動作電流ＩＬが流れ、稼働状態となる。検査時には、電圧発生回路４００に接続された状態でＳｔａｎｄｂｙモードからＰｏｗｅｒＯＮモードに切り替えられて検査が実行される。
【０００８】
図７（ａ）は、ＳｔａｎｄｂｙモードからＰｏｗｅｒＯＮモードに移行した場合の、電圧発生回路４００からＤＵＴ５００に流れる電流の変化を示し、図７（ｂ）は、同じタイミングにおける電圧発生回路４００の出力電圧Ｖｏｕｔの変化を示している。
【０００９】
本図に示すように、Ｓｔａｎｄｂｙモードにおいては、電圧発生回路４００の出力電圧Ｖｏｕｔは、設定電圧で安定し、電流はあまり流れない。時刻ｔ０でＰｏｗｅｒＯＮモードに切り替わると、電流がＩＬまで上昇し、出力電圧は、経路抵抗Ｒｐａｔｈとオン抵抗Ｒｏｎによる電圧降下で急激にΔＶ低下し、電圧発生回路４００の応答時間でフィードバックがかかり、設定電圧に戻る。
【００１０】
近年のＤＵＴ５００は、低電圧化が進み、電源電圧の変動は、±１０％程度が要求されるようになっている。このため、モード切替時等の負荷変動に対する電源電圧の変動をより少なくすることが必要である。
【００１１】
電源電圧の変動をより少なくするために、経路抵抗Ｒｐａｔｈや出力リレー４５０のオン抵抗Ｒｏｎを小さくしたり、電圧発生回路４００の応答時間をより高速にしたり、バイパスコンデンサ５１０をより大きな値にすることが考えられる。
【００１２】
しかしながら、経路抵抗Ｒｐａｔｈやオン抵抗Ｒｏｎを小さくするためには、出力リレー４５０を並列化したり、ケーブルの本数を増やす必要があり、実装面積の増大、ケーブル量増加等によるコストアップを招くことになる。また、電圧発生回路４００の応答時間をより高速にすると、大容量負荷に対して発振しやすくなり不安定性が増すため、設計難易度が高くなることによるコストアップを招くことになる。さらに、バイパスコンデンサ５１０をより大きな値とすると、電圧発生回路４００の応答時間が遅くなり、不安定性が増すのに加え、大容量コンデンサは実装面積が大きくなるとともに、起動時間が遅くなるという問題がある。
【００１３】
そこで、本発明は、コストアップを招くことなく、簡易な構成で、負荷変動に対する出力電圧の変動が少ない安定した電圧発生回路を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、本発明の電圧発生回路は、出力電圧値を検出し、設定電圧値と、検出した前記出力電圧値との差分に対応する信号を積分し、出力アンプを介して出力する電圧発生回路であって、検出した前記出力電圧値の高周波変動成分を抽出し、その反転信号を前記出力アンプの入力信号に加算するハイパスフィルタを備えたことを特徴とする。
【００１５】
本発明では、出力電圧値の急激な変動成分をハイパスフィルタで取り出し、その反転信号を出力電圧に加えるようにしているため、負荷変動に対する出力電圧の変動を少なくすることができる。従来の構成に、ハイパスフィルタを追加した構成であるため、コストアップを招くことなく、簡易な構成で実現することができる。
【００１６】
ここで、前記ハイパスフィルタの機能のオンオフを切り替えるスイッチをさらに備えることが望ましい。これにより、容量性の負荷を用いない場合や、容量が小さい場合に、スイッチを用いてハイパスフィルタの機能をオフにすることで、発振や過度のオーバーシュートを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、コストアップを招くことなく、簡易な構成で、負荷変動に対する出力電圧の変動が少ない安定した電圧発生回路を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態に係る電圧発生回路の構成を示すブロック図である。
【図２】ＤＵＴとバイパスコンデンサが接続された電圧発生回路の動作を説明するボード線図である。
【図３】本実施形態における、ＳｔａｎｄｂｙモードからＰｏｗｅｒＯＮモードに移行した場合の、電圧発生回路からＤＵＴに流れる電流の変化と、電圧発生回路の出力電圧Ｖｏｕｔの変化を示す図である。
【図４】スイッチの切り替えについて説明するボード線図である。
【図５】本実施形態の電圧発生回路を電圧出力電流測定モジュールに適用した例を示すブロック図である。
【図６】ＤＵＴに電源電圧を供給する従来の電圧発生回路の構成を示すブロック図である。
【図７】図７（ａ）は、ＳｔａｎｄｂｙモードからＰｏｗｅｒＯＮモードに移行した場合の、電圧発生回路からＤＵＴに流れる電流の変化を示す図であり、図７（ｂ）は、同じタイミングにおける電圧発生回路の出力電圧Ｖｏｕｔの変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る電圧発生回路の構成を示すブロック図である。本図に示す実施形態では、電圧発生回路１００が、ＤＵＴ２００に対して、出力電圧Ｖｏｕｔを電源電圧として供給する構成となっており、電圧発生回路１００の出力端には、電圧レベルの安定化を目的に、バイパスコンデンサ２１０が、ＤＵＴ２００と並列に接続されている。
【００２０】
電圧発生回路１００は、ＤＡＣ１０、誤差検出回路２０、積分器３０、ボルテージフォロア４０、出力リレー５０、バッファアンプ６０、ハイパスフィルタ７０、スイッチ８０を備えている。また、電圧発生回路１００からＤＵＴ２００までは、ケーブルで接続され、このケーブルによる経路抵抗Ｒｐａｔｈが存在し、出力リレー４５０には、オン抵抗Ｒｏｎが存在する。
【００２１】
本実施形態において、積分器３０は、抵抗、コンデンサ、オペアンプにより構成し、ハイパスフィルタ７０は、オペアンプ、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、コンデンサＣ１により構成しているが、他の構成であってもよい。また、ボルテージフォロア４０は、出力アンプとして機能する。
【００２２】
電圧発生回路１００における基本的な動作は従来例と同様である。すなわち、所望の出力電圧値は、ＤＡＣ１０に対して設定する。そして、バッファアンプ６０を介して検出した実際の出力電圧Ｖｏｕｔの値と、ＤＡＣ１０の出力値との差を誤差検出回路２０で誤差信号として検出する。この誤差信号を積分器４３０で積分し、ボルテージフォロア４０を介して出力電圧として出力することで、設定した電圧値を維持する動作を行なう。
【００２３】
さらに、本実施形態では、バッファアンプ６０を介して検出した実際の出力電圧Ｖｏｕｔの値は、スイッチ８０を介してハイパスフィルタ７０に入力され、ハイパスフィルタ７０の出力結果と、積分器４３０の出力とを合成してボルテージフォロア４４０に入力する。
【００２４】
この構成において、ハイパスフィルタ７０の利得は、−Ｒ２／Ｒ１となる。すなわち、本実施形態では、出力電圧の急激な変動成分をハイパスフィルタ７０で取り出し、その反転信号を出力電圧に加えることで、出力電圧の変動が少なくなるように制御する。
【００２５】
図２は、ＤＵＴ２００とバイパスコンデンサ２１０が接続された電圧発生回路１００の動作を説明するボード線図である。本図において実線（ａ）は、ハイパスフィルタ７０を用いない従来の構成のゲイン線である。経路抵抗Ｒｐａｔｈ、オン抵抗Ｒｏｎ、バイパスコンデンサ２１０で形成されるポールにより、高域の利得が低下している。このため、速い成分に対して応答ができず、負荷変動時の電圧降下が大きくなる。
【００２６】
破線（ｂ）は、ハイパスフィルタ７０のゲイン線である。したがって、ハイパスフィルタ７０を用いた本実施形態のゲイン線は、破線（ｃ）に示すような形状となり、高域でも利得を有するため、速い成分を含む変動に対しても高速に応答することができるようになる。なお、利得を上げる周波数ｆは、ｆ＝１／（２πＲ１Ｃ１）で定められる。
【００２７】
この結果、図３に示すように、時刻ｔ０で、ＳｔａｎｄｂｙモードからＰｏｗｅｒＯＮモードに切り替わった際の電圧変動が少なくなる。本実施形態の電圧発生回路１００は、従来の構成に、スイッチ８０とハイパスフィルタ７０を追加した構成であるため、コストアップを招くことなく、簡易な構成で実現することができる。
【００２８】
次に、スイッチ８０の切り替えについて図４のボード線図を参照して説明する。スイッチ８０は、電圧発生回路１００の用途等によっては必須ではないが、以下の理由から設けることが好ましい。
【００２９】
すなわち、容量の小さいバイパスコンデンサ２１０を用いた場合や、バイパスコンデンサ２１０を用いない場合には、実線（ａ）に示すように、高域の利得低下が少なくなる。このような場合に、スイッチ８０をオンにして、破線（ｂ）に示すゲイン線のハイパスフィルタ７０を使用すると、破線（ｃ）に示すようなゲイン線となり、高周波数域で０ｄＢ以上の利得を持つことになる。この結果、電圧発生回路１００は、発振したり、オーバーシュートが大きい不安定な系となってしまう。
【００３０】
したがって、小さい容量（例えば、０．１〜１０μＦ）のバイパスコンデンサ２１０を用いた場合や、バイパスコンデンサ２１０を用いない場合には、スイッチ８０をオフにして、ハイパスフィルタ７０を使用しないことが望ましい。また、出力リレー５０をオフにしている場合も、負荷がない場合と同様となるため、スイッチ８０をオフにすることが望ましい。
【００３１】
次に、本実施形態の電圧発生回路を電圧出力電流測定モジュールに適用した例を、図５のブロック図を参照して説明する。図１のブロック図と同じブロックについては同じ符号を付し、説明を省略する。
【００３２】
本図に示すように電圧出力電流測定モジュール３００は、ＤＵＴ２００に電源電圧を供給するとともに、ＤＵＴ２００に流れる電流を計測する。このため、電圧出力電流測定モジュール３００は、経路上に、電流測定用抵抗９０を設け、電流測定用抵抗９０で生じた電圧降下をオペアンプ９１で取り出して、電流測定用ＡＤＣ９２で電流値を取得できるようにしている。
【００３３】
本図に示す電圧出力電流測定モジュールにおいても、出力電圧の急激な変動成分をハイパスフィルタ７０で取り出し、その反転信号を出力電圧に加えるようにしているため、負荷変動に対する出力電圧の変動を少なくすることができる。
【符号の説明】
【００３４】
１０…ＤＡＣ、２０…誤差検出回路、３０…積分器、４０…ボルテージフォロア、５０…出力リレー、６０…バッファアンプ、７０…ハイパスフィルタ、８０…スイッチ、９０…電流測定用抵抗、９１…オペアンプ、９２…電流測定用ＡＤＣ、１００…電圧発生回路、２００…ＤＵＴ、２１０…バイパスコンデンサ、３００…電圧出力電流測定モジュール、４００…電圧発生回路、４１０…ＤＡＣ、４２０…誤差検出回路、４３０…積分器、４４０…ボルテージフォロア、４５０…出力リレー、４６０…バッファアンプ、５００…ＤＵＴ、５１０…バイパスコンデンサ
【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】
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