(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイナス電圧の発生回路を持たない試験対象装置におけるクランプ対象部位の電圧レベルをクランプすることにより，試験対象装置に擬似故障を発生させるクランプ試験装置であって，
マイナス電圧を発生させる手段と，
前記マイナス電圧を発生させる手段により発生されたマイナス電圧を，電圧レベルをクランプする対象となる信号に印加するプローブとを備える
ことを特徴とするクランプ試験装置。
【請求項２】
前記マイナス電圧を発生させる手段は，コンデンサに電荷を蓄積することによりマイナス電圧を発生させる
ことを特徴とする請求項１記載のクランプ試験装置。
【請求項３】
前記マイナス電圧を発生させる手段により発生されたマイナス電圧を，前記電圧レベルをクランプする対象となる信号に印加するタイミングを制御する手段を備える
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のクランプ試験装置。
【請求項４】
マイナス電圧を発生させる手段と，発生されたマイナス電圧を電圧レベルをクランプする対象となる信号に印加するプローブとを備え，マイナス電圧の発生回路を持たない試験対象装置におけるクランプ対象部位の電圧レベルをクランプすることにより，試験対象装置に擬似故障を発生させるクランプ試験装置によるクランプ試験方法であって，
前記マイナス電圧を発生させる手段により，マイナス電圧を発生させる過程と，
前記クランプ対象部位に前記プローブを接触させ，前記発生されたマイナス電圧を，電圧レベルをクランプする対象となる信号に印加する過程とを有する
ことを特徴とするクランプ試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，デジタル処理装置に擬似故障を発生させる試験の技術に関するものであり，特に，デジタル信号をスレッシュホールド以下の電圧レベルにクランプすることにより，信号を非活性の状態にすることで，擬似的な故障を発生させるクランプ試験装置およびクランプ試験方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から，デジタル処理装置を試験する技術として，デジタル処理装置のマザーボードやＰＣＩカードなどのプリント板上の対象部位のデジタル信号を，グランドレベル（０［Ｖ］）にクランプする技術がある。この技術では，クランプ対象のデジタル信号が通っているプリント板上のビア（Via ）やランド（land）等のクランプ対象部位にグランドと接続した線を接触させて，デジタル信号をスレッシュホールド未満の電圧レベルにクランプし，擬似的な故障を発生させることにより，故障時の動作試験を行う。
【０００３】
以下では，デジタル信号をスレッシュホールド未満の電圧レベルにクランプし，擬似的な故障を発生させる試験をクランプ試験と呼び，クランプにより擬似故障を発生させる装置をクランプ試験装置と呼ぶものとする。また，デジタル信号は，あるスレッシュホールド未満の電圧レベルとなったときに非活性の状態となり，このとき，デジタル処理装置に擬似的な故障が発生するものとする。
【０００４】
なお，特許文献１には，プリント板の試験において，探針を所定のビアに接触させると共に，０［Ｖ］にクランプする技術が記載されている。また，特許文献２には，ドライブとドライブ中止とを一定周期繰り返す周期電流を電子回路装置の信号線にドライブし，擬似固定障害を発生させる技術が記載されている。
【特許文献１】特開２００６−５３０４３号公報
【特許文献２】特開平５−２７４１７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図５は，従来のプリント板の試験の問題点を説明する図である。上記の特許文献１に示された技術は，デジタル信号をグランドによりクランプするものであり，ハイブリッド積層技術によってプリント板内に内部抵抗を実装した場合に（図５（Ａ）参照），クランプ試験装置側にも内部抵抗があるため，デジタル信号をスレッシュホールド未満の電圧レベルにクランプできないことがあった。このことを，図５（Ｂ）に示す回路の例を用いて説明する。
【０００６】
図５（Ｂ）に示す回路において，ＩＣの出力信号のポイントＡをグランドレベルによりクランプする場合に，出力信号の電圧レベル（以下，出力電圧レベルと呼ぶ）をＶｏとし，回路側の内部抵抗をＲ1 とし，クランプ試験装置側の内部抵抗をＲ2 とすると，ポイントＡでの出力電圧レベルＶA は，
ＶA ＝Ｖｏ−Ｖｏ×Ｒ1 ／（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）
となる。図５（Ｂ）の例では，それぞれの具体的な値がＶｏ＝３．３［Ｖ］，Ｒ1 ＝５［Ω］，Ｒ2 ＝５［Ω］となっているので，上記の式に代入すると，
ＶA ＝３．３［Ｖ］−３．３［Ｖ］×５［Ω］／（５［Ω］＋５［Ω］）
＝１．６５［Ｖ］
となる。
【０００７】
このとき，デジタル信号の活性／非活性の境界となるスレッシュホールドの電圧レベルが１．６［Ｖ］であったとすれば，クランプの実行によってポイントＡでの出力電圧レベルＶA をスレッシュホールド未満に落としきれていないため，プリント板の回路に擬似的なエラーを発生させることができなくなる。図５（Ｃ）には，このときのクランプ実行前の出力信号の波形と，クランプ実行後の出力信号の波形とが示されている。
【０００８】
本発明は，クランプ対象となる信号の電圧レベルを確実にスレッシュホールド未満に落とすことにより，クランプ対象となる信号を確実に非活性にする技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
クランプ対象となる信号にマイナス電圧を印加することにより，クランプを行う。これにより，従来のグランドレベルの印加ではスレッシュホールド未満に落としきれなかった，内部抵抗が実装されたプリント板内のビアやランドなどを通る信号の電圧レベルでも，確実にスレッシュホールド未満にクランプすることができる。
【００１０】
このとき，印加するマイナス電圧は，マイナス電圧電源やコンデンサなどを使用して発生させる。特に，マイナス電圧の発生にコンデンサを使用すれば，クランプ時の過電流によるクランプ試験装置の電源への負荷を与えずに，クランプを実施することができる。
【００１１】
また，クランプ対象となる信号にマイナス電圧を印加するタイミングを制御できるようにする。これにより，例えばナノ秒精度でのクランプ試験を行いたい場合でも，適切なタイミングでクランプを実行することができる。
【００１２】
具体的には，マイナス電圧の発生回路を持たない試験対象装置におけるクランプ対象部位の電圧レベルをクランプすることにより，試験対象装置に擬似故障を発生させるクランプ試験装置は，マイナス電圧を発生させる手段と，マイナス電圧を発生させる手段により発生されたマイナス電圧を，電圧レベルをクランプする対象となる信号に印加するプローブとを備える。これにより，クランプ対象となる信号の電圧レベルを確実にスレッシュホールド未満にクランプし，試験対象装置に確実に擬似故障を発生させることができる。
【００１３】
また，上記のクランプ試験装置において，マイナス電圧を発生させる手段は，コンデンサに電荷を蓄積することによりマイナス電圧を発生させる。これにより，クランプ時にクランプ試験装置の電源に対して過電流による負荷を与えずに，クランプ対象となる信号にマイナス電圧を印加することができる。
【００１４】
また，上記のクランプ試験装置は，マイナス電圧を発生させる手段により発生されたマイナス電圧を，電圧レベルをクランプする対象となる信号に印加するタイミングを制御する手段を備える。これにより，適切なタイミングでクランプを実行することができる。
【発明の効果】
【００１５】
信号をマイナス電圧でクランプすることにより，従来はスレッシュホールド未満の電圧レベルに引き込むことができなかった内部抵抗の影響がある信号を，確実にスレッシュホールド未満の電圧レベルに引き込むことが可能となる。そのため，従来は確実に擬似故障を発生させることができなかった，ハイブリッド積層技術によりプリント板内に内部抵抗を実装したデジタル処理装置に対しても，確実に擬似故障を発生させることが可能となる。
【００１６】
また，マイナス電圧を発生させるために，マイナス電圧電源を使用するのではなく，コンデンサを使用することにより，クランプ時の過電流による電源への負荷を防止することが可能となる。
【００１７】
また，クランプの対象となる信号にマイナス電圧を印加するタイミングを制御する手段を備えることにより，適切なタイミングでクランプ試験を実行することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下，本発明の実施の形態について，図を用いて説明する。
【００１９】
図１は，本実施の形態によるマイナス電圧クランプ試験装置の機能ブロック構成例を示す図である。マイナス電圧クランプ試験装置１０は，マイナス電圧でデジタル信号をクランプすることにより，図５の例に示すような内部抵抗の影響がある信号においても，確実にスレッシュホールド未満の電圧レベルにクランプする。
【００２０】
例えば，図５（Ｂ）に示す回路の例において，０［Ｖ］ではなく，−３．３［Ｖ］のマイナス電圧レベルによりクランプを行うものとすると，
ＶA ＝３．３［Ｖ］
−（３．３［Ｖ］＋３．３［Ｖ］）×５［Ω］／（５［Ω］＋５［Ω］）
≒０［Ｖ］
となり，信号の電圧レベルをスレッシュホールド未満に落とすことが可能となる。
【００２１】
マイナス電圧クランプ試験装置１０は，マイナス電圧生成部１１，リレースイッチ制御部１２，遅延回路部１３，クランプ実行トリガ生成部１４を備える。
【００２２】
マイナス電圧生成部１１は，クランプ対象の信号をスレッシュホールド未満の電圧レベルにクランプするために必要となるマイナス電圧を発生させる。マイナス電圧を発生させる方法としては，例えば，マイナス電圧電源を使用する方法や，コンデンサを使用する方法などがある。本実施の形態のマイナス電圧生成部１１では，特に，コンデンサを使用してマイナス電圧を発生させる。
【００２３】
リレースイッチ制御部１２は，外部制御装置２０からのリレースイッチ制御指示を受け，マイナス電圧生成部１１のリレースイッチの接続／切断等の制御を行う。図１には示されていないが，本実施の形態のマイナス電圧生成部１１は，コンデンサの充電と充電されたコンデンサによるクランプ実行とを切り換えるリレースイッチを内部に備えている。
【００２４】
遅延回路部１３は，外部制御装置２０からのリレースイッチ制御指示をリレースイッチ制御部１２と同時に受け，マイナス電圧生成部１１でのリレースイッチの動作が完了する時間分遅延して，ゲート条件をクランプ実行トリガ生成部１４に送る。ゲート条件は，クランプ実行トリガ生成部１４において，マイナス電圧生成部１１とクランプ線との接続／切断を制御する信号の１つとなる。クランプ線とは，クランプ対象となる信号の電圧レベルをクランプするために，クランプ対象となる信号が通るビアやランドなどに接触させるプローブである。
【００２５】
クランプ実行トリガ生成部１４は，クランプ対象となる信号にマイナス電圧を印加するタイミングを制御する。クランプ実行トリガ生成部１４は，外部制御装置２０からのクランプ実行指示と，遅延回路部１３からのゲート条件としてのリレースイッチ駆動完了信号とを受け，マイナス電圧生成部１１とクランプ線との接続／切断などの制御を行う。
【００２６】
図２は，本実施の形態によるマイナス電圧クランプ試験装置の使用例を示す図である。図２において，クランプ試験の対象となる装置である被試験装置３０は，デジタル処理装置のプリント板をイメージしたものであり，被試験装置３０の内部に示された小さい丸はビアを表す。
【００２７】
図２に示すように，マイナス電圧クランプ試験装置１０を用いて被試験装置３０のクランプを行う場合には，マイナス電圧クランプ試験装置１０の一方の導線をＧＮＤ（グランド）３２に接続し，もう一方の導線すなわちクランプ線１５をクランプ対象ビア３１に接触させる。クランプ対象ビア３１は，電圧レベルをクランプする対象となる部位であり，クランプ対象ビア３１を通る信号がクランプ対象の信号である。この状態で，マイナス電圧クランプ試験装置１０に，クランプ実行の指示を出せば，クランプ対象ビア３１のポイントを通る信号にマイナス電圧を印加することができる。
【００２８】
図３は，本実施の形態によるマイナス電圧クランプ試験装置の内部構成の例を示す図である。図３に示すマイナス電圧クランプ試験装置１０の内部構成の例は，図１に示すマイナス電圧クランプ試験装置１０の機能ブロック構成の例を詳細にしたものであるが，回路構成については簡略な記載に留めている。
【００２９】
図３に示すように，マイナス電圧クランプ試験装置１０は，マイナス電圧生成回路１１０，リレースイッチ駆動回路１２０，遅延回路１３０，バススイッチ（Bus Switch）１４０を備える。
【００３０】
被試験装置３０のＧＮＤ３２にバススイッチ１４０のＳｉｄｅＢ側から伸びた導線を接続し，クランプ対象ビア３１にクランプ線１５を接触させる。
【００３１】
外部制御装置２０からのリレースイッチ制御指示によって，マイナス電圧生成回路１１０内のコンデンサＣへの充電が指示されると，リレースイッチ駆動回路１２０は，マイナス電圧生成回路１１０内のリレースイッチａおよびリレースイッチｂを電源Ｅ側に倒すように制御する。この状態で，コンデンサＣへの充電が行われる。図３に示すように，コンデンサＣのリレースイッチａ側にマイナス電荷が，リレースイッチｂ側にプラス電荷が蓄積される。
【００３２】
コンデンサＣへの充電が十分な状態で，外部制御装置２０からのリレースイッチ制御指示によって，リレースイッチＯＮが指示されると，リレースイッチ駆動回路１２０は，マイナス電圧生成回路１１０内のリレースイッチａをクランプ線１５側に，またリレースイッチｂをバススイッチ１４０のＳｉｄｅＡ側に倒すように制御する。この状態では，バススイッチ１４０はまだ非導通状態，すなわちバススイッチ１４０のＳｉｄｅＡとＳｉｄｅＢとが切断された状態である。なお，リレースイッチＯＮは，クランプ実行可能な状態にリレースイッチを制御することを示す。
【００３３】
同時に，外部制御装置２０からのリレースイッチＯＮの指示は，遅延回路１３０にも送られる。遅延回路１３０は，リレー動作が完了する時間を見込んだ時間を遅らせて，バススイッチ１４０にゲート条件を出力する。例えば，リレー動作の開始から完了までには数十ミリ秒が見込まれるため，その時間を考慮してゲート条件の信号を出力する。なお，漏れ電流によるコンデンサＣの放電が考えられるため，その時間も考慮し，遅延時間が長くなり過ぎないように遅延回路１３０を設計する必要がある。
【００３４】
外部制御装置２０からのクランプ実行指示と，遅延回路１３０からのゲート条件とによってバススイッチ１４０がＯＮとなり，バススイッチ１４０が導通状態，すなわちバススイッチ１４０のＳｉｄｅＡとＳｉｄｅＢとが接続された状態となると，被試験装置３０のクランプ対象ビア３１を通る信号には，充電されたコンデンサＣの電荷によるマイナス電圧が印加される。これにより，クランプ対象ビア３１における信号の電圧レベルを，スレッシュホールド未満にクランプすることができる。
【００３５】
なお，マイナス電圧の印加に使用するコンデンサＣの容量は，論理的に計算で求めるようにしてもよいし，実験的に試行して求めるようにしてもよい。試験の対象となるデジタル処理装置の仕様等によって，適するコンデンサＣの容量は異なってくる。
【００３６】
論理的に計算で求める場合には，試験の対象となるデジタル処理装置のスペックなどの情報が必要となる。ただし，試験の対象となるデジタル処理装置のスペックが分かったとしても，クランプ試験に適したコンデンサＣの容量を計算で求めるのは容易ではない。
【００３７】
実験的に試行して求める方法としては，例えば，電圧の波形を測定して表示するオシロスコープによってクランプ対象ビア３１での信号波形を確認しながらマイナス電圧クランプ試験装置１０を動作させ，電圧レベルがスレッシュホールド未満に落としきれたかをチェックする方法がある。あらかじめ複数の容量のコンデンサを用意しておき，マイナス電圧クランプ試験装置１０に装着するコンデンサを交換しながら試行を行い，オシロスコープによって得られた信号波形が最適と考えられるコンデンサを，実際にそのクランプ試験で使用するコンデンサＣとすればよい。
【００３８】
図４は，本実施の形態によるクランプ試験のシーケンスチャートである。図４に示すクランプ試験のシーケンスチャートは，図３に示すマイナス電圧クランプ試験装置１０によるクランプ試験のシーケンスチャートの例である。
【００３９】
まず，マイナス電圧生成回路１１０のコンデンサＣの充電を行う。このとき，マイナス電圧生成回路１１０のリレースイッチａおよびリレースイッチｂは，電源Ｅ側に倒れた状態であり，バススイッチ１４０は，非導通状態すなわちＳｉｄｅＡとＳｉｄｅＢとが切断された状態である。クランプ実行前であるので，クランプ対象の信号の電圧レベルはスレッシュホールドを越えており，信号は活性状態である。
【００４０】
コンデンサＣの充電完了後，時間Ｔa でリレースイッチＯＮとなり，マイナス電圧生成回路１１０内のリレースイッチａがクランプ線１５側に，またリレースイッチｂがバススイッチ１４０のＳｉｄｅＡ側に倒される。このとき，バススイッチ１４０は，まだ，非導通状態すなわちＳｉｄｅＡとＳｉｄｅＢとが切断された状態である。この時点でもまだクランプが実行されていないので，クランプ対象の信号の電圧レベルはスレッシュホールドを越えており，信号は活性状態である。なお，このときから漏れ電流によるコンデンサＣの放電が始まる。
【００４１】
時間Ｔb でクランプ実行指示とゲート条件とによりバススイッチ１４０がＯＮとなり，バススイッチ１４０は，導通状態すなわちＳｉｄｅＡとＳｉｄｅＢとが接続された状態となる。この時点で，クランプ対象の信号にコンデンサＣによるマイナス電圧が印加され，クランプ対象の信号の電圧レベルはスレッシュホールド未満となり，信号は非活性状態となる。
【００４２】
その後，コンデンサＣの放電により，クランプ対象信号への印加電圧がなくなり，クランプ作用はなくなる。しかし，一瞬のクランプを印加できるという意味において，本シーケンスは有効である。再度クランプ試験を実行したい場合には，またコンデンサＣの充電から実行させればよい。コンデンサＣの充電を行うことにより，何度でも同じようにクランプ試験を行うことができる。
【００４３】
以上，本実施の形態について説明したが，本発明は本実施の形態に限られるものではない。例えば，本実施の形態ではマイナス電圧を発生させるためにコンデンサを用いたが，上述したように，マイナス電圧を発生させるために，マイナス電圧電源を使用することも可能である。
【００４４】
ただし，マイナス電圧電源を使用してクランプを実施すると，過電流が流れてしまうことによる電源へ負荷がかかる可能性があるため，クランプ試験装置が故障してしまう可能性がある。また，マイナス電圧電源はコンデンサに比べて装置構成が大掛かりとなってしまうため，コスト的な問題も発生する。また，他の目的にも電源を使用していると，クランプ実行時に電源電圧が落ちるために，回路が正常に動かなくなる可能性が発生する。
【００４５】
そのため，マイナス電圧を発生させるためにコンデンサを使用する方法が，好適であると考えられる。マイナス電圧を発生させるためにコンデンサを使用すれば，クランプ実行時の過電流による負荷を防止することができる。また，元からクランプ試験装置に備えられた電源を利用して充電を行うこともでき，マイナス電圧電源を使用する場合に比べて回路の複雑がなく，クランプ実行時に電源電圧が落ちることもない。コンデンサの電荷によるマイナス電圧の印加では，印加点での電圧レベルが一定とならず，波形がみだれることはあるが，一瞬の時間においてクランプを実行することができ，対象回路への影響を与えることができるという意味において，有効である。
【００４６】
また，例えば，本実施の形態ではリレースイッチＯＮの指示とクランプ実行指示とを別に発行しているが，一つのクランプ実行指示によって，リレースイッチＯＮからクランプ実行までの一連の動作を行うようにしてもよい。この場合には，クランプ実行指示によって，リレースイッチ駆動回路１２０，遅延回路１３０，バススイッチ１４０に同時に信号が送られ，リレースイッチの切換え時間を見込んだ遅延回路１３０のゲート条件の出力と同時に，バススイッチ１４０がＯＮとなり，クランプが実行される。さらに，一つのクランプ実行指示によって，コンデンサ充電からクランプ実行までの一連の動作を行うようにしてもよい。
【００４７】
上述のように，リレー動作の開始から完了までには数十ミリ秒程度が見込まれる。これに対して，ナノ秒精度で信号をクランプする試験が必要となる場合がある。一つのクランプ実行指示によってリレースイッチＯＮからクランプ実行までの一連の動作を行うようにすると，ナノ秒精度のクランプ試験を実行することができなくなってしまう。バススイッチ１４０はナノ秒単位で動作させることが可能であるので，リレースイッチＯＮの指示リレースイッチの切換え後，クランプ実行指示によって最適のタイミングでバススイッチ１４０をＯＮすることにより，ナノ秒精度のクランプ試験を実行することが可能となる。
【００４８】
また，例えば，本実施の形態では，マイナス電圧クランプ試験装置１０の制御指示を，外部制御装置２０から行っているが，マイナス電圧クランプ試験装置１０で制御指示を行うようにしてもよい。試験対象となるデジタル処理装置の処理動作に合わせてナノ秒精度でクランプ試験を行う必要があるような場合には，デジタル処理装置を外部制御装置２０としてマイナス電圧クランプ試験装置１０の制御を行うようにする。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本実施の形態によるマイナス電圧クランプ試験装置の機能ブロック構成例を示す図である。
【図２】本実施の形態によるマイナス電圧クランプ試験装置の使用例を示す図である。
【図３】本実施の形態によるマイナス電圧クランプ試験装置の内部構成の例を示す図である。
【図４】本実施の形態によるクランプ試験のシーケンスチャートである。
【図５】従来のプリント板の試験の問題点を説明する図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０  マイナス電圧クランプ試験装置
１１  マイナス電圧生成部
１２  リレースイッチ制御部
１３  遅延回路部
１４  クランプ実行トリガ生成部
１５  クランプ線
１１０  マイナス電圧生成回路
１２０  リレースイッチ駆動回路
１３０  遅延回路
１４０  バススイッチ
２０  外部制御装置
３０  被試験装置
３１  クランプ対象ビア
３２  ＧＮＤ
【図１】
0005136120.tif 000002
【図２】
0005136120.tif 000003
【図３】
0005136120.tif 000004
【図４】
0005136120.tif 000005
【図５】
0005136120.tif 000006