JPH02263175A - Ｉｃ試験装置における電流測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、ＩＣ（集積回路）試験装置等の試験・計測
機器に搭載される電流測定装置に関し、特に、測定回路
動作の安定化と高速化を図り、電流測定を精度よく行う
ことができるようにしたことに関する。

［従来の技術］ 第３図は従来のＩＣ試験装置における電流測定装置の一
例を示すブロック図であり、この測定装置は大別して制
御部１１とディジタル／アナログ変換器１２と電流測定
部３０などから成っている。

負荷２０としては、消費電流を測定しようとするＩＣ等
の素子若しくは種々の回路などが接続される。制御部１
１は、負荷２０に印加すべき直流電圧Ｖｉを指示するデ
ィジタルデータをＤ／Ａ変換器１２に与える等の各種制
御を行なうものである。

Ｄ／Ａ変換器１２は、制御部１１から指示されたディジ
タルデータに基づきアナログの直流電圧Ｖｉを発生する
。ここで発生した電圧Ｖｉは、電流測定部３０のオペア
ンプ（演算増幅器）ＯＰＩの十人力に与えられる。

電流測定部３０は、電圧ｖ１を入力して該電圧Ｖ　ｉ　
Ｌこ応じた出力電圧■０を負荷２０に対して供給し、こ
のとき電流供給ラインに流れた消費電流Ｉｚを検出する
ものである。オペアンプ○Ｐ１の出力には電流検出用抵
抗１６が接続され、この電流検出用抵抗１６を介して電
流供給ラインの出力端子Ｆから負荷２０に対して出力電
圧ｖＯ力１印加される。オペアンプＯＰＩの一人力には
、フィードバックラインＮＦを介して電流供給ラインの
電圧が負帰還され、これにより、負荷２］二対する出力
電圧ｖＯが電圧Ｖｉと同じ電圧になるようしこ補正され
る。ここで、オペアンプＯＰＩの出力電圧Ｖｐは、抵抗
１６の電圧降下によって発生する電圧Ｖｓを出力端子Ｆ
における出力電圧Ｖｏｗこ加算した値になる。これらを
式で現わすと、Ｖ　ｉ、　＝　Ｖ　ｏ　＝　Ｖ　ｐ　−
Ｖ　ｓ　　　　　　−（１）となる。

オペアンプＯＰ３は、正（＋）／負（−）の双方の入力
が抵抗１６の両端に夫々接続されており、負荷２０に供
給される電流Ｉｚに応じた抵抗１６による電圧降下Ｖｓ
を検出し、その電圧１猫下Ｖｓに応じた電流を出力し、
電流計１５しこｌｊ、える。こうして、負荷２０に供給
される電流ｉｚ力’電流Ｒ１１５で測定される。

一般に、電流検出抵抗１６の抵抗値ｔま固定でしょなく
、適宜切り換えられる。すなわち、預す定レンジの切換
えが行われる。例えば、電流ＩｚＩＪ’微ノ」＼値であ
る場合は、抵抗値を大にして検出電圧Ｖｓを犬にし、検
出精度を上げるようしこする。また、電流Ｉｚが過大な
場合は、検出電圧Ｖｓｈへ上置、シすぎてオペアンプＯ
Ｐ３の耐圧を越えるのを防く゛ために電流検出抵抗１６
の抵抗値を小しこする。

このような電流Ｉｚの変動は、ＩＣ試験しこおり）では
よく起こることである。すなわち、ＩＣの７１コ費電流
は無人力信号状態と信号入力状態とでｌま大きく異なる
のが普通であり、例え（工、被？ｌ１ｌＩ定ＩＣの無人
力信号状態（以下、便宜的にゑ（信号モードという）に
おける：ｓ４費電流が数μＡであるのしこ文才して、成
る信号が入力された状態（以下、便宜（Ｉｙに動作モー
ドという）における消費電流レンジｍＡから数１０ｍＡ
になる。そこで、無信号モードレこおいては電流検出抵
抗１６の抵抗値を大とし、また、動作モードにおいては
小とし、測定しようとする電流レンジに合わせて抵抗値
を切り換えることが行われる。

［発明が解決しようとする課題］ 上述したような従来のＩＣ試験装置における電流測定装
置では、被測定ＩＣ等の負荷に電流を供給する電流供給
ライン上に適宜の電流検出用抵抗を挿入し、該抵抗の電
圧降下によって発生する電圧を測定することにより消費
電流の検出を行うようにしていたため、次のような種々
の問題力１つだ。

（１）電流検出抵抗１６がフィートノベックループに直
列的に挿入されるため、この抵抗値を上述のように大に
切り換えた場合、フィートノベック回路の時定数が増加
し、これに伴い位相ずれが生じ、回路が不安定になる。

（２）電流検出抵抗１６がオペアンプ○Ｐ１の出力側に
設けられているため、オペアンプＯＰ１にこ大きな耐圧
が要求される。例えば、第３図において、電流検出抵抗
１６と負荷２０の抵抗値を同じにした場合、前述の式（
１）よりオペアンプｏＰ１の出力電圧Ｖｐは制御電圧Ｖ
ｉ−出力電圧■０の２倍もの電圧になり、該オペアンプ
ＯＰＩの耐圧は最大制御電圧Ｖｉの２倍も必要である。

（３）消費電流を高精度で測定するために、及びオペア
ンプ○Ｐ３の耐圧のために、消費電流レンジの変化に応
じて上述のように電流検出用抵抗を切り換える必要があ
り、そのために回路のインピーダンス変化を招き、回路
動作が不安定になる。

この発明は上述の点に鑑みてなされたもので、電流供給
ライン上に電流検出用抵抗を直列に挿入することなく、
消費電流を高精度で検出できるようにすると共に回路動
作の安定化と高速化を実現したＩＣ試験装置における電
流測定装置を提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る電流測定装置は、直流電圧を人力し、こ
れに応じた出力を生ずると共に該出力を負帰還入力させ
てなり、この出力を電流供給ラインを介して被試験ＩＣ
に供給する第１の増幅回路と、前記電流供給ラインに挿
入されたインダクタンス要素と、前記インダクタンス要
素による磁界の強度を検知し、電気信号に変換する検知
手段と、前記検知手段の出力信号を入力する第２の増幅
回路と、前記第２の増幅回路の出力信号の電流を測定す
る電流測定手段とを具えたものである。

［作用コ 出力が負帰還されてなる第１の増幅回路においては、入
力された直流電圧に応じた出力電圧を生じる。この出力
電圧が電流供給ラインを介して被試験ＩＣに供給される
ことにより、被試験ＩＣ内における負荷抵抗に応じた電
流つまり消費電流に応じた電流が電流供給ラインを流れ
る。なお、被試験ＩＣにおける所望のピンを流れる消費
電流を測定しようとするとき、このピンに電流供給を接
続する。この電流供給ラインにはインダクタンス要素が
挿入されているので、該消費電流に比例する鎖交磁束が
該インダクタンス要素から生ずる。

このインダクタンス要素による磁界の強度が検知手段に
より検知され、該消費電流に対応する電気信号に変換さ
れる。この検知手段の出力電気信号が第２の増幅回路で
増幅され、その出力信号の電流値が電流測定手段により
測定される。こうして、電流測定手段により測定した電
流値は、被試験ＩＣの消費電流を示すものとなる。

消費電流の大小に応じた回路パラメータの調整は、イン
ダクタンス要素におけるインダクタンスＬの切換え、あ
るいはインダクタンス要素と検知手段の離隔距離Ｑの調
整、あるいは第２の増幅回路のゲイン調整によって行う
ことができる。例えば、微小電流を測定する場合は、Ｌ
を大きくする、Ｑを小さくする、第２の増幅回路のゲイ
ンを上げる、のいずれか１つまたは複数の組合せによっ
て、行う。

第１の増幅回路に入力される電圧が直流であり、電流供
給ラインを流れる電流も直流であるため、インダクタン
ス要素はインピーダンスＯであり、被試験ＩＣに印加さ
れる電圧がそのまま第１の増幅回路に負帰還される。従
って、第１の増幅回路の負帰還ループには電流検出用抵
抗が含まれず、回路の安定動作を保証することができる
。また、インピーダンスの切換えも行わないので、この
点でも回路の安定動作を保証することができる。また、
第１の増幅回路には入力電圧以上の耐圧が要求されない
。

［実施例コ 以下、添付図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説
明する。

第１図は本発明に係る電流測定装置の一実施例を示すブ
ロック図であり、第３図と同じ符号を付したものは夫々
同じ機能を果たすものである。電流測定部１０は、直流
電圧Ｖｉを入力し該電圧Ｖ１に応じた出力電圧■０を出
力端子Ｆを介して負荷２０に供給すると共に、該負荷２
０の消費電流Ｉｚを検出して電流計１５によって該消費
電流工２を表示する。

オペアンプＯＰＩの一方の入力（＋）には前述したよう
に、Ｄ／Ａ変換器１２から電圧Ｖｉが与えられており、
その出力はインダクタンス要素であるコイル１３の一端
と該オペアンプ０ＰＩ−の他方の入力（−）に接続され
ている。つまり、オペアンプＯＰＩはその出力を１００
％負帰還させると共に、コイル１３を介して電流供給ラ
インの出力端子ＦからＶ　ｉ　＝　Ｖ　ｏの出力電圧Ｖ
ｏを負荷２０に印加する。このようにオペアンプＯＰＩ
には回路時定数を含まず１００％の負帰還がかけられる
ため、その出力に位相ずれが発生せず且つ安定した応答
性に優れた高速のバッファ回路を構成することができる
。

コイル１３は、オペアンプ○Ｐ１から負荷２０に対して
供給される電流Ｉｚに比例して鎖交磁束数が変化する。

直流に対するコイルのインピーダンスは実質的にＯであ
るから、オペアンプＯＰＩの出力電圧ＶＰと出力端子Ｆ
における出力電圧ＶＯは等しい。

コイル１３に近接して磁気センサ１４が設けられている
。磁気センサ１４は、該コイル１３による磁界の強さに
対応する電気信号Ｓｏを出力する。

該磁気センサ１４としては、例えば、ホール素子などを
用いることができる。磁気センサ１４の一端には所定の
電源ｖｃｃが接続されており、その出力電気信号Ｓｏは
オペアンプＯＰ２の一方の入力（十）に与えられる。

オペアンプＯＰ２の一人力には可変抵抗１７を介して出
力がフィードバックされ、該抵抗１７の抵抗値を調節す
ることによりゲイン（増幅率）を可変制御することが可
能である。磁気センサ１４の出力電気信号Ｓｏに対応す
る出力電圧ＶｄがオペアンプＯＰ２から出力され、電流
計１５に入力される。

こうして、負荷２０における消費電流Ｉｚに応じた磁界
がコイル１３で発生し、この磁界の強さに応じた電気信
号Ｓｏが磁気センサ１４がら生じ、この電気信号Ｓｏに
応じた電流が電流計１５で測定されることにより、負荷
２０における消費電流Ｉｚが測定される。

電流Ｉｚの電流レンジに応じて、コイル１３のインダク
タンスＬを切換える、あるいはコイル１３と磁気センサ
１４の離隔距離Ｑを変更する、あるいはオペアンプ○Ｐ
２のゲインを調整する、等により、測定精度を適切に切
り換えることができる。

コイル１３と磁気センサ１４の一例として、第２図のよ
うに共通の絶縁基板１８上にコイル１３と複数の磁気セ
ンサ１４ａ〜１４ｃを組み込むとよい。コイル１３に対
して異なる離隔距離Ｑで複数の磁気センサ１４ａ〜１４
ｃがそれぞれ設けられており、各磁気センサ１４ａ〜１
４ｃの一端は電源Ｖｃｃに共通に接続され、他端は夫々
スイッチ１９の各接点に接続されている。スイッチ１９
の切り換えによって、磁気センサ１４ａ〜１４．　ｃの
１つの出力を選択することができるようになっており、
これにより、離隔距離Ｑを選択し、電流レンジに応じた
測定精度の切換えを行うことができるようになっている
。

なお、この実施例では、負荷２０による消費電流を目視
確認する装置として指針型電流計１５を用いているが、
指針型の電流計に限らず他の適宜の計測装置であってよ
い。

［発明の効果］ 以上の通り、この発明によれば、ＩＣ等の測定すべき負
荷に対して電流を供給する電流供給ラインに挿入される
電流検出抵抗に替えて、インダクタンス要素を挿入し、
消費電流に応じた磁界を発生させ該磁界強度を測定する
ことにより消費電流を測定するようにしたため、第１の
増幅回路の負帰還ループには電流検出用抵抗が含まれず
、１００％のフィードバックが掛かり、回路動作が安定
すると共に高速動作が実現できる、また、インピーダン
スの切換えも行わないので、この点でも回路の安定動作
を保証することができる、また、第１の増幅回路には入
力電圧以上の耐圧が要求されない、等の優れた効果を奏
する。

来の電流測定装置の一例を示す回路図、である。

１１・・・制御部、１２・・ディジタル／アナログ変換
器、１３・・・コイル、１４・・磁気センサ、１５・・
電流計、１７・・可変抵抗、２０・・負荷回路、ＯＰｌ
、ＯＦ２．ＯＦ２・・・オペアンプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 直流電圧を入力し、これに応じた出力を生ずると共に該
   出力を負帰還入力させてなり、この出力を電流供給ライ
   ンを介して被試験ＩＣに供給する第１の増幅回路と、 前記電流供給ラインに挿入されたインダクタンス要素と
   、 前記インダクタンス要素による磁界の強度を検知し、電
   気信号に変換する検知手段と、 前記検知手段の出力信号を入力する第２の増幅回路と、 前記第２の増幅回路の出力信号の電流を測定する電流測
   定手段と を具えたＩＣ試験装置における電流測定装置。