(57)【要約】【課題】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、検出した出力電圧値の高周波変動成分を抽出し、その反転信号を出力アンプの入力信号に加算するハイパスフィルタと、検出した出力電圧値のハイパスフィルタへの入力のオンオフを切り替えるスイッチと、スイッチと並列に接続された抵抗とを備える。ハイパスフィルタの機能のオンオフを切り替える第２スイッチと、スイッチと第２スイッチとを排他的に切替えるスイッチコントローラと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と、
検出した前記出力電圧値の前記ハイパスフィルタへの入力のオンオフを切り替えるスイッチと、
前記スイッチと並列に接続された抵抗と、
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第２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。
【請求項３】
前記スイッチのオンオフと前記第２スイッチのオンオフとを排他的に切替えるスイッチコントローラをさらに備えたことを特徴とする請求項２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、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７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。一般に、数Ａクラスの電流が流れるＤＵＴ５００には、１０μＦ以上のコンデンサが実装される。
【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、経路中には、電圧出力のオンオフを切替えるための出力リレー４５０が設けられており、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８（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８（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、出力電圧Ｖｏｕｔは、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。一方で、消費電流は増加する傾向があり、ＳｔａｎｄｂｙモードとＰｏｗｅｒＯＮモードとでの消費電流の差、すなわち負荷変動が大きくなっている。このため、負荷変動等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】
そこで、本発明は、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】
【００１２】
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と、検出した前記出力電圧値の前記ハイパスフィルタへの入力のオンオフを切り替えるスイッチと、前記スイッチと並列に接続された抵抗と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
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。
【００１４】
また、検出した出力電圧値のハイパスフィルタへの入力のオンオフを切り替えるスイッチを設けることにより、容量性の負荷を用いない場合や、容量が小さい場合に、ハイパスフィルタの影響による発振や過度のオーバーシュートを防ぐことができる。さらに、スイッチと抵抗とを並列に接続することにより、スイッチをオフにした場合にも、ハイパスフィルタの入力端電圧が直流について不定となることを防いでいる。
【００１５】
スイッチをオフにしたときに、ハイパスフィルタの機能を完全にオフにするために、前記ハイパスフィルタの機能のオンオフを切り替える第２スイッチをさらに備えるようにしてもよい。このとき、前記スイッチのオンオフと前記第２スイッチのオンオフとを排他的に切替えるスイッチコントローラをさらに備えることが望ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、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】
【００１７】
【図１】第１実施例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】第１実施例における、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３】ハイパスフィルタ機能をオンにしたときに発生するスパイク電圧について説明する図である。
【図４】第２実施例に係る電圧発生回路の構成を示すブロック図である。
【図５】第２実施例におけるハイパスフィルタ機能のオンオフ制御を説明する図である。
【図６】第２実施例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７】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８】図８（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８（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】
【００１８】
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、本実施形態の第１実施例に係る電圧発生回路の構成を示すブロック図である。本図に示す第１実施例では、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。
【００１９】
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５０には、オン抵抗Ｒｏｎが存在する。
【００２０】
第１実施例において、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。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。
【００２１】
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。
【００２２】
さらに、第１実施例では、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４０に入力する。
【００２３】
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、第１実施例では、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。
【００２４】
この結果、図２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。
【００２５】
次に、スイッチ８０の切り替えについて説明する。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。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、高周波域で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、ハイパスフィルタ７０を使用すると、高周波域で０ｄＢ以上の利得を持つことになり、電圧発生回路１００が、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おそれがある。
【００２６】
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の機能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。
【００２７】
なお、スイッチ８０がオフの状態で、スイッチ８０とハイパスフィルタ７０内のコンデンサＣ１との間の電位が、直流について不定となる。このため、第１実施例では、高抵抗値の抵抗８２を介してＧＮＤに接続することで、電位を固定している。抵抗８２は、例えば、１ＭΩ以上の抵抗を用いるようにする。
【００２８】
次に、本実施形態の第２実施例について説明する。半導体試験の内容等によっては、例えば、ＤＵＴ２００を接続した状態でスイッチ８０をオフからオンに切替えて、ハイパスフィルタ７０の機能を使用する場合がある。
【００２９】
図１に示した第１実施例の構成では、スイッチ８０とコンデンサＣ１との間が抵抗８２を介してＧＮＤに接続されているため、スイッチ８０がオフの状態でスイッチ８０とコンデンサＣ１との間の電圧Ｖａは、０Ｖで固定される。
【００３０】
このため、スイッチ８０をオフからオンに切替えるときに、バッファアンプ６０からの出力電圧と、０Ｖの電圧Ｖａとがぶつかり、コンデンサＣ１を介してハイパスフィルタ７０のオペアンプに差電圧が生じることになる。この結果、出力電圧Ｖｏｕｔに図３に示すような数１００ｍＶのスパイク電圧が発生する。
【００３１】
このスパイク電圧の影響をＤＵＴ２００に与えないようにするためには、ハイパスフィルタ７０の機能を使用するときに、一旦、出力リレー５０をオフにしてからスイッチ８０をオンにし、その後、出力リレー５０をオンにするという手順が必要となる。一般に、出力リレー５０は、数Ａクラスの電流を流すために、オンオフの切替え時間が数ｍｓと長いリードリレーが使用される。このため、テスト時間が延び、ＤＵＴ２００単価のコストアップにつながるおそれがある。
【００３２】
そこで、第２実施例では、スパイク電圧の影響を考慮して第１実施例の電圧発生回路１００をさらに改良した構成について説明する。
【００３３】
図４は、本実施形態の第２実施例に係る電圧発生回路の構成を示すブロック図である。第２実施例においても、電圧発生回路１００ａ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１００ａ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。なお、第１実施例と同じブロックについて同じ符号を付して、説明を省略する。
【００３４】
本図に示すように、第２実施例では、スイッチ８０のオフ時にスイッチ８０とコンデンサＣ１との間の電圧Ｖａの電位を固定させるために、高抵抗の抵抗８４を、ＧＮＤではなく、バッファアンプ６０の出力端に接続するようにしている。すなわち、スイッチ８０と抵抗８４とを並列に接続している。また、ハイパスフィルタ７０内のオペアンプをボルテージフォロアとして機能させるための第２スイッチ８６を設けている。さらに、スイッチ８０と第２スイッチ８６とを連動させて排他的に切替えるためのスイッチコントローラ８８を備えている。
【００３５】
抵抗８４をスイッチ８０と並列に接続しているため、スイッチ８０がオフのとき、電圧Ｖａとバッファアンプ６０の出力電圧とは同電位となる。したがって、スイッチ８０をオンに切替えたときにスパイク電圧は発生せず、電圧発生回路１００ａの出力電圧Ｖｏｕｔに影響は与えない。このため、出力リレー５０を一旦オフにすることなく、スイッチ８０をオフからオンに切替えることができる。
【００３６】
一方、抵抗８４をスイッチ８０と並列に接続していることにより、ハイパスフィルタ７０の機能をオフにするために、スイッチ８０をオフにしている状態においても、ハイパスフィルタ７０は、−Ｒ２／（Ｒ１＋１／ωＣ１＋ＲＨ）の利得を有する反転増幅器を構成することになる。なお、ＲＨは、抵抗８４の抵抗値である。
【００３７】
これにより、ＤＵＴ２００やバイパスコンデンサ２１０によっては、過補償となり、電圧発生回路１００ａが、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おそれがある。
【００３８】
そこで、スイッチ８０をオフにしている状態においてハイパスフィルタ７０の機能を完全にオフにするために、第２実施例では、ハイパスフィルタ７０のオペアンプをボルテージフォロアとして機能させるための第２スイッチ８６を設けるようにしている。
【００３９】
第２スイッチ８６は、ハイパスフィルタ７０の機能を使用するときにはオフにする必要があるため、スイッチコントローラ８８により、スイッチ８０とは排他的に動作させるようにする。ただし、ボルテージフォロア４０のオペアンプの応答時間で吸収されるため、厳密に同時にオンオフを切替える必要はなく、多少の時間的なずれは許容される。
【００４０】
図５は、ハイパスフィルタ機能のオンオフに対応したスイッチ８０と第２スイッチ８６のオンオフの排他的切替えのタイミングと、スイッチ８０をオフからオンに切替えたときに出力電圧Ｖｏｕｔにスパイク電圧が発生していないことを示す図である。
【００４１】
以上説明したように、第２実施例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。また、抵抗８４で、スイッチ８０とコンデンサＣ１との間の電圧Ｖａとバッファアンプ６０の出力電圧とを同電位にしているため、スイッチ８０をオフからオンに切替えたときにもスパイク電圧は発生せず、出力電圧の変動が少ない安定した電圧発生回路が実現できる。
【００４２】
次に、第２実施例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６のブロック図を参照して説明する。図４に示した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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。また、抵抗８４で、スイッチ８０とコンデンサＣ１との間の電圧Ｖａとバッファアンプ６０の出力電圧とを同電位にしているため、スイッチ８０をオフからオンに切替えたときにもスパイク電圧は発生しない。
【符号の説明】
【００４５】
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、８２…抵抗、８４…抵抗、８６…第２スイッチ、８８…スイッチコントローラ、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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【図８】
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