(57)【要約】【課題】半導体スイッチを介して測定対象体に対する測定用電圧の出力をオン・オフする構成において、スパイク電圧を大幅に低減する。【解決手段】規定電圧値Ｖ１の測定用電圧Ｖｍを測定対象体２１に出力する電圧出力装置１であって、測定用電圧Ｖｍを出力すると共に測定用電圧Ｖｍの電圧値を制御可能な電源部２と、電源部２から出力される測定用電圧Ｖｍの測定対象体２１に対する出力をオン・オフする半導体スイッチ３ａと、電源部２および半導体スイッチ３ａを制御する処理部５とを備え、処理部５は、半導体スイッチ３ａをオフ状態に制御した状態において電源部２に対する制御を実行して測定用電圧Ｖｍの電圧値を段階的に複数回に亘って変化させて規定電圧値Ｖ１に設定する電圧設定処理、および半導体スイッチ３ａをオン状態に制御して規定電圧値Ｖ１に設定された測定用電圧Ｖｍを測定対象体２１に出力する電圧出力処理を実行する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
規定電圧値の測定用電圧を測定対象体に出力する電圧出力装置であって、
前記測定用電圧を出力すると共に当該測定用電圧の電圧値を制御可能な電源部と、
当該電源部から出力される前記測定用電圧の前記測定対象体に対する出力をオン・オフする半導体スイッチと、
前記電源部および前記半導体スイッチを制御する制御部とを備え、当該制御部は、当該半導体スイッチをオフ状態に制御した状態において前記電源部に対する制御を実行して前記測定用電圧の電圧値を段階的に複数回に亘って変化させて前記規定電圧値に設定する電圧設定処理、および当該半導体スイッチをオン状態に制御して当該規定電圧値に設定された当該測定用電圧を前記測定対象体に出力する電圧出力処理を実行する電圧出力装置。
【請求項２】
請求項１記載の電圧出力装置と、
前記規定電圧値に設定された前記測定用電圧の前記測定対象体に対する出力時に前記電源部から当該測定対象体に出力される出力電流の電流値を測定する電流測定装置と、
前記規定電圧値および前記出力電流の電流値に基づいて前記測定対象体の抵抗値を算出する測定部とを備えている抵抗測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象体に測定用電圧を出力する電圧出力装置、およびこの電圧出力装置を備えた抵抗測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の電圧出力装置として、下記特許文献１に開示された半導体試験装置に使用されている高電圧ドライバ回路が知られている。この高電圧ドライバ回路は、制御スイッチ、ＤＡ変換器および増幅器を備えている。また、高電圧ドライバ回路は、ＤＵＴに接続されている第２線路に対して、出力切替用の制御スイッチを介して接続されている。第２線路には、高電圧ドライバ回路以外の他のドライバ（テスタピン・ドライバ）が接続されているため、高電圧ドライバ回路の制御スイッチは、高電圧ドライバ回路が発生するアナログ電圧と、他のドライバが発生するアナログ電圧との切り替えに使用される。この場合、制御スイッチとしては、リードリレーや、高速な切り替えが可能なＭＯＳ型のトランジスタ等の半導体スイッチが使用される。
【０００３】
この高電圧ドライバ回路では、ＤＡ変換器が外部からの設定データによって所望のアナログ電圧を発生して出力し、増幅器がこのアナログ電圧を増幅すると共に、オン状態の制御スイッチを介して第２線路に出力する。これにより、増幅されたアナログ電圧（測定用電圧）は、第２線路に接続されているＤＵＴに出力される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３２６４５８号公報（第４−５頁、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記の高電圧ドライバ回路では、制御スイッチがオン状態のときに、ＤＡ変換器に設定データを設定して所望のアナログ電圧を発生させると共にこのアナログ電圧を増幅器で増幅させ、この増幅されたアナログ電圧を制御スイッチを介してＤＵＴに出力するという構成を採用している。その一方、制御スイッチのオフ状態のときに、ＤＡ変換器に設定データを設定して所望のアナログ電圧を発生させると共にこのアナログ電圧を増幅器で増幅させ、次いで、制御スイッチをオフ状態からオン状態に制御したり、オン状態からオフ状態に制御したりすることで、増幅されたアナログ電圧のＤＵＴへの出力を制御スイッチによって制御する構成を採用することも行われている。
【０００６】
しかしながら、この構成を採用した場合において、制御スイッチとしてＭＯＳ型のトランジスタを使用し、かつ増幅器から出力されるアナログ電圧を所望の電圧とする設定データをＤＡ変換器に最初から設定するようにしたときには、増幅器から出力されるアナログ電圧が所望の電圧に一回の変化で到達する（アナログ電圧が所望の電圧までステップ波形状に一回で急激に変化する）ことになる。このため、変化する電圧幅が大きいときには、この高電圧ドライバ回路では、増幅器から出力されるアナログ電圧がＭＯＳ型のトランジスタの寄生容量（ソース端子とドレイン端子との間に存在する静電容量）によって微分されて、パルス状の大きな電圧（スパイク電圧）が出力される。したがって、増幅されたアナログ電圧のＤＵＴへの出力を制御スイッチによって制御する構成には、このようにしてスパイク電圧が出力されることにより、ＤＵＴが破壊されるおそれがあるという解決すべき課題が存在している。
【０００７】
本発明は、かかる課題を解決すべくなされたものであり、半導体スイッチを介して測定対象体に対する測定用電圧の出力をオン・オフする構成において、スパイク電圧を大幅に低減し得る電圧出力装置、およびこの電圧出力装置を備えた抵抗測定装置を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成すべく請求項１記載の電圧出力装置は、規定電圧値の測定用電圧を測定対象体に出力する電圧出力装置であって、前記測定用電圧を出力すると共に当該測定用電圧の電圧値を制御可能な電源部と、当該電源部から出力される前記測定用電圧の前記測定対象体に対する出力をオン・オフする半導体スイッチと、前記電源部および前記半導体スイッチを制御する制御部とを備え、当該制御部は、当該半導体スイッチをオフ状態に制御した状態において前記電源部に対する制御を実行して前記測定用電圧の電圧値を段階的に複数回に亘って変化させて前記規定電圧値に設定する電圧設定処理、および当該半導体スイッチをオン状態に制御して当該規定電圧値に設定された当該測定用電圧を前記測定対象体に出力する電圧出力処理を実行する。
【０００９】
また、請求項２記載の抵抗測定装置は、請求項１記載の電圧出力装置と、前記規定電圧値に設定された前記測定用電圧の前記測定対象体に対する出力時に前記電源部から当該測定対象体に出力される出力電流の電流値を測定する電流測定装置と、前記規定電圧値および前記出力電流の電流値に基づいて前記測定対象体の抵抗値を算出する測定部とを備えている。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載の電圧出力装置では、処理部が、スイッチ部をオフ状態に制御した状態において、電源部に対する制御を実行して測定用電圧の電圧値を段階的に複数回に亘って変化させて規定電圧値に設定し、その後に、スイッチ部をオン状態に制御して、規定電圧値に設定された測定用電圧を測定対象体に出力する。
【００１１】
したがって、この電圧出力装置によれば、測定用電圧の電圧値を１回の変化で規定電圧値に設定する構成と比較して、１回の変化での測定用電圧についての電圧変化幅を小さくすることができ、これにより、測定用電圧の変化時に、半導体スイッチの寄生容量を介して出力されるスパイク電圧の電圧値を大幅に低減することができる。
【００１２】
請求項２記載の抵抗測定装置によれば、上記の電圧出力装置を備えたことにより、電圧値を規定電圧値に設定する際に発生するスパイク電圧の電圧値を大幅に低減することができるため、過大なスパイク電圧が測定対象体に出力される事態を確実に回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】電圧出力装置１および抵抗測定装置１１の構成図である。
【図２】電圧出力装置１から出力される測定用電圧Ｖｍの波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して、電圧出力装置１および抵抗測定装置１１の実施の形態について説明する。
【００１５】
まず、電圧出力装置１の構成について図面を参照して説明する。
【００１６】
電圧出力装置１は、図１に示すように、電源部２、スイッチ部３、出力線路４および処理部５を備えている。この場合、電源部２は、一例として出力電圧（直流電圧）を外部から制御可能な可変電圧源で構成されて、処理部５から出力される設定データＤｓで示される電圧値の測定用電圧Ｖｍを出力する。
【００１７】
スイッチ部３は、半導体スイッチ（本例では、ＭＯＳ型のトランジスタ）３ａを使用して構成されて、電源部２の出力端子（不図示）と出力線路４との間に半導体スイッチ３ａのドレイン端子とソース端子とが接続された状態で配設されている。また、スイッチ部３は、処理部５から出力される制御信号Ｓｓによってオン・オフ状態（具体的には、半導体スイッチ３ａのオン・オフ状態）が切り替えられる。この構成により、スイッチ部３は、オン状態のときには、電源部２から出力されている測定用電圧Ｖｍを出力線路４に出力する。また、スイッチ部３は、オフ状態のときには、電源部２から出力されている測定用電圧Ｖｍの出力線路４への出力を停止する。
【００１８】
処理部５は、ＣＰＵおよびメモリ（いずれも図示せず）を備えて構成されて、電圧設定処理、電圧出力処理および電圧停止処理を実行して、制御部として機能する。具体的には、処理部５は、電圧設定処理では、電源部２に設定データＤｓを出力することによって電源部２を制御して、電源部２に対して設定データＤｓで示される電圧値の測定用電圧Ｖｍを出力させる。また、処理部５は、電圧出力処理では、オフ状態からオン状態に切り替える制御信号Ｓｓをスイッチ部３に出力することにより、スイッチ部３に対して測定用電圧Ｖｍを出力線路４に出力させる。また、処理部５は、電圧停止処理では、オン状態からオフ状態に切り替える制御信号Ｓｓをスイッチ部３に出力することにより、スイッチ部３に対して測定用電圧Ｖｍの出力線路４への出力を停止させる。
【００１９】
次に、抵抗測定装置１１の構成について説明する。
【００２０】
抵抗測定装置１１は、上記の電圧出力装置１、一対のプローブ１２，１３、電流測定装置１４および出力部１５を備え、測定対象体（ＤＵＴ）２１の抵抗値（例えば、絶縁抵抗）Ｒを測定する。この場合、一対のプローブ１２，１３のうちの一方のプローブ１２は、電圧出力装置１の出力線路４に接続されている。また、他方のプローブ１３は、電流測定装置１４に接続されている。
【００２１】
電流測定装置１４は、他方のプローブ１３と接地（基準電圧）１６との間に配設されている。また、電流測定装置１４は、他方のプローブ１３から接地１６に流れる電流（電圧出力装置１から測定対象体２１に出力される出力電流）Ｉの電流値を測定すると共に、その電流値を示す電流データＤｉを出力する。
【００２２】
この抵抗測定装置１１では、電圧出力装置１の処理部５は、測定部として機能して、電流測定装置１４から出力される電流データＤｉと、電圧出力装置１の電源部２から出力される測定用電圧Ｖｍの電圧値とに基づいて、測定対象体２１の抵抗値Ｒを算出する抵抗算出処理を実行する。
【００２３】
出力部１５は、一例として、液晶ディスプレイなどの表示装置で構成されて、処理部５によって算出された測定対象体２１の抵抗値Ｒを入力して画面上に表示させる。なお、出力部１５をデータ伝送回路で構成して、抵抗測定装置１１とは別体に配設された表示装置などに抵抗値Ｒを表示させる構成を採用することもできる。
【００２４】
続いて、電圧出力装置１および抵抗測定装置１１の動作について図面を参照して説明する。なお、図１に示すように、一対のプローブ１２，１３に予め接続されている測定対象体２１に対して、規定電圧値Ｖ１の測定用電圧Ｖｍを出力して、測定対象体２１の抵抗値Ｒを測定する場合を例に挙げて説明する。
【００２５】
この状態において、抵抗測定装置１１では、まず、電圧出力装置１が、測定対象体２１に対して規定電圧値Ｖ１の測定用電圧Ｖｍを出力する。この測定用電圧Ｖｍの出力に際して、電圧出力装置１では、まず、処理部５が、電圧停止処理を実行して、スイッチ部３をオフ状態に移行させることで、電源部２と出力線路４とを分離させる（切り離す）。
【００２６】
次いで、処理部５は、電源部２に対して出力する設定データＤｓを順次変更しつつ上記した電圧設定処理を繰り返し複数回実行することにより、図２に示すように、電源部２から出力される測定用電圧Ｖｍの電圧値を、電圧設定処理の開始直前での電圧値（図２では一例としてゼロボルト）から段階的に複数回（図２では一例として６回）に亘って徐々に変化させて規定電圧値Ｖ１に設定する。本例では一例として、処理部５は、測定用電圧Ｖｍについての電圧値の電圧変化幅ΔＶが毎回同じになるように、電源部２に対する設定データＤｓを変更する。
【００２７】
この電圧出力装置１では、測定用電圧Ｖｍの電圧値を規定電圧値Ｖ１に設定する際に、上記したように測定用電圧Ｖｍの電圧値を段階的に複数回に亘って変化させる構成を採用することにより、測定用電圧Ｖｍの電圧値を電圧設定処理の開始直前での電圧値から１回の変化で規定電圧値Ｖ１に設定する（図２において破線で示すステップ波形状に測定用電圧Ｖｍが変化するように設定する）構成と比較して、１回の変化での電圧変化幅を小さくすることで、測定用電圧Ｖｍの変化時に、スイッチ部３を構成するオフ状態の半導体スイッチ３ａにおける寄生容量（ＭＯＳ型のトランジスタにおけるソース端子とドレイン端子との間の静電容量）３ｂによって微分されてその寄生容量を介して測定対象体２１に出力されるスパイク電圧の電圧値を大幅に低減している。
【００２８】
続いて、処理部５は、電圧設定処理の完了後、図２に示すように、電圧出力処理を実行して、スイッチ部３をオン状態に移行させることで、電源部２と出力線路４とを接続させる。これにより、規定電圧値Ｖ１に設定されている測定用電圧Ｖｍが、出力線路４に接続されているプローブ１２を経由して、測定対象体２１の一端側に出力される。また、測定対象体２１はその他端側がプローブ１３を介して接地１６に接続されているため、この測定用電圧Ｖｍの出力開始により、電源部２から、スイッチ部３、出力線路４、プローブ１２、測定対象体２１、プローブ１３および電流測定装置１４を経由して接地１６に至る電流経路に電流が流れ始める（電源部２から測定対象体２１に対する出力電流Ｉの出力が開始される）。
【００２９】
抵抗測定装置１１では、電圧出力装置１から測定対象体２１に測定用電圧Ｖｍが出力されている状態において、電流測定装置１４が、出力電流Ｉの電流値を測定して、その電流値を示す電流データＤｉを処理部５に出力する。処理部５は、電流測定装置１４から電流データＤｉを入力して、抵抗算出処理を実行する。
【００３０】
この抵抗算出処理では、処理部５は、電源部２から出力されている測定用電圧Ｖｍの規定電圧値Ｖ１と、入力した電流データＤｉで示される出力電流Ｉの電流値Ｉ１とに基づいて、測定対象体２１の抵抗値Ｒ（＝Ｖ１／Ｉ１）を算出し、算出した抵抗値Ｒを出力部１５に出力して、画面上に表示させる。これにより、抵抗算出処理が完了する。
【００３１】
また、抵抗測定装置１１では、抵抗算出処理の完了後に、電圧出力装置１による測定対象体２１への測定用電圧Ｖｍの出力を停止させる。この測定用電圧Ｖｍの停止に際して、電圧出力装置１では、まず、処理部５が、電圧停止処理を実行して、スイッチ部３をオフ状態に移行させることで、電源部２と出力線路４とを分離させる。これにより、電源部２から出力線路４への測定用電圧Ｖｍの出力が停止される。
【００３２】
次いで、抵抗測定装置１１では、処理部５が、電源部２に対して出力している設定データＤｓを変更しつつ上記した電圧設定処理を繰り返し複数回実行することにより、図２に示すように、電源部２から出力される測定用電圧Ｖｍの電圧値を、規定電圧値Ｖ１から段階的に複数回（図２では一例として６回）に亘って徐々に変化させて、最初の電圧設定処理の開始直前の電圧値（本例ではゼロボルト）に設定する。本例では一例として、処理部５は、測定用電圧Ｖｍについての電圧値の電圧変化幅ΔＶが毎回同じになるように、電源部２に対する設定データＤｓを変更する。
【００３３】
この電圧出力装置１では、測定用電圧Ｖｍの電圧値を規定電圧値Ｖ１からゼロボルトに変更する際に、上記したように測定用電圧Ｖｍの電圧値を段階的に複数回に亘って変化させる構成を採用することにより、測定用電圧Ｖｍの規定電圧値Ｖ１を１回の変化でゼロボルトに設定する（図２において一点鎖線で示すように設定する）構成と比較して、１回の変化での電圧変化幅を小さくすることで、測定用電圧Ｖｍの変化時に、スイッチ部３を構成するオフ状態の半導体スイッチ３ａにおける寄生容量３ｂによって微分されてその寄生容量３ｂを介して測定対象体２１に出力されるスパイク電圧の電圧値を大幅に低減している。
【００３４】
このように、この電圧出力装置１では、測定対象体２１に対して規定電圧値Ｖ１の測定用電圧Ｖｍを出力する際に、処理部５が、スイッチ部３をオフ状態に制御した状態において、電源部２に対する制御を実行して測定用電圧Ｖｍの電圧値を段階的に複数回に亘って変化させて規定電圧値Ｖ１に設定する電圧設定処理を実行し、その後に、スイッチ部３をオン状態に制御して、規定電圧値Ｖ１に設定された測定用電圧Ｖｍを測定対象体２１に出力する電圧出力処理を実行する。
【００３５】
したがって、この電圧出力装置１によれば、測定用電圧Ｖｍの電圧値を電圧設定処理の開始直前での電圧値から１回の変化で規定電圧値Ｖ１に設定する構成と比較して、１回の変化での測定用電圧Ｖｍについての電圧変化幅を小さくすることができ、これにより、測定用電圧Ｖｍの変化時に、スイッチ部３を構成するオフ状態の半導体スイッチ３ａにおける寄生容量３ｂを介して出力されるスパイク電圧の電圧値を大幅に低減することができる。
【００３６】
また、この電圧出力装置１を備えた抵抗測定装置１１によれば、電圧値を規定電圧値Ｖ１に設定する際に発生するスパイク電圧の電圧値を大幅に低減することができるため、過大なスパイク電圧が測定対象体２１に出力される事態を確実に回避することができる。この結果、この電圧出力装置１を備えた抵抗測定装置１１によれば、スパイク電圧の出力に起因する測定対象体２１の破損を確実に回避することができる。
【００３７】
なお、上記の電圧出力装置１では、処理部５が、測定用電圧Ｖｍの電圧値を変更する際に、変更時の電圧変化幅ΔＶが毎回同じになるように電源部２に対する設定データＤｓを変更する構成を採用しているが、これに限定されず、発生するスパイク電圧が測定対象体２１に悪影響を与えない範囲内である限り、変更時の電圧変化幅ΔＶを毎回変化させる構成を採用することもできる。また、測定用電圧Ｖｍの電圧を変化させる時間間隔（図２に示す間隔ｔ１）については、同じ時間間隔とする構成を採用することもできるし、毎回変化させる構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【００３８】
１  電圧出力装置
２  電源部
３ａ  半導体スイッチ
５  処理部
１４  電流測定装置
２１  測定対象体
Ｉ１  出力電流
Ｒ  抵抗値
Ｖ１  規定電圧値
Ｖｍ  測定用電圧
【図１】
2013104859.tif 000003
【図２】
2013104859.tif 000004