JPH08320344A - テスト・プローブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】プローブ・チャネルを逆流する信号による、本
来の信号の劣化を最小限に抑えることのできる装置を有
するテスト・プローブを提供する。 【解決手段】本発明の一実施例によれば、多数のプロー
ブ・チャネルを有し、集積回路を備えたアナログ・テス
ト・プローブが提供される。該プローブは、複数のプロ
ーブ先端部と、各先端部を集積回路の対応する入力に接
続する１００オームの同軸ケーブルとを備えている。各
先端部では、同軸ケーブルとアースとの間に、コンデン
サと抵抗との直列回路が接続され、該直列回路と同軸ケ
ーブルとの間でインピーダンス整合がとられる。これに
より、同軸ケーブルを逆流してきた信号が該直列回路で
消費され、プローブ・チャネルに再反射することがなく
なって、本来の信号の劣化が防止される。本発明によ
り、複数のプローブ・チャネルを高密度に配置すること
もできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般に、テストを受け
る電子回路素子（被試験電子回路素子）からオシロスコ
ープまたは他の電子測定装置にテスト信号を送る電圧プ
ローブに関するものであり、とりわけ、小さいパッケー
ジに多くの独立したプローブ・チャネルを組み込んでい
るが、高帯域幅にわたって信号の完全性を高く保ってテ
スト信号を送るプローブ・システムに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】電圧プローブは、一般に、被試験回路か
らのアナログ・テスト信号をオシロスコープまたは他の
電気または電子測定器に送るために用いられる。こうし
た電子プローブは、歪みを生じることなく、すなわち、
信号の完全性を高く保って、被試験回路のノードまたは
ピン上の電気信号を測定器に送ることができなければな
らない。さらに、被試験回路に電圧または電流を加えて
はならない。

【０００３】今日の電子回路は、ＤＣ〜数ギガヘルツの
周波数範囲にわたって動作する。従って、多種多様な回
路に利用可能なテスト・プローブは、広帯域幅の周波数
にわたって高い信号の完全性を得ることができなければ
ならない。

【０００４】アナログ信号を測定器に送るテスト・プロ
ーブの技術は、デジタル測定器の技術と区別すべきであ
る。デジタル測定器はデジタル信号の上昇または下降を
検出しさえすれば済むので、後者の技術では、高い信号
の完全性は重要な目標ではない。

【０００５】集積回路及びハイブリッド回路は、さらに
複雑かつ小型になり、いっそう多くのパッケージ・リー
ドがますます狭くなるスペースに押し込まれるようにな
っている。すなわち、リードは、ピッチがかなり詰まっ
て、密度が極めて高くなっている。こうした多数のリー
ドを取り扱うため、米国特許出願番号第０８／３６９６
０７号（ＰＤＮ１０９４７５１）の主題である解決策の
１つでは、それぞれ、被試験回路の異なるリードの探測
が可能な多数の多重化プローブ・チャネルが利用され
る。テストを受ける同じ装置に多数のプローブを利用す
ることができるように、プローブは小型であることが望
ましい。多重化プローブ・システムの場合、プローブ・
チャネルは、全て、マルチプレクサに近接しなければな
らない。この物理的近接性によって、プローブ間が結合
されることになる。すなわち、１つのプローブ・チャネ
ルにおける信号の一部が隣接するプローブ・チャネルに
結合する。この結合は、とりわけ、高周波数で、逆方向
の場合にひどい。アナログ・プローブの基本要件は、振
幅を除き、ほとんど変化しないようにして、被試験回路
から測定器に信号を送ることであるため、これを許容す
ることができない。さらに、プローブ増幅器回路には、
必然的にある程度の入力キャパシタンスが生じる。プロ
ーブ増幅器の入力キャパシタンスによって、入力ケーブ
ルを逆流する反射が生じる。従って、物理的に互いに接
近した隣接プローブ間の逆方向結合、及び、プローブ増
幅器の入力キャパシタンスによる信号反射は、両方と
も、入力ケーブルを逆流して伝搬する逆方向信号を生じ
ることになる。従来のプローブの場合、逆方向信号がプ
ローブの先端に達すると、再び反射して、ケーブルを逆
流するので、増幅器の入力では、プローブの正確度及び
性能の劣化となるエラーとして生じることになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、複数
のプローブ・チャネルを高密度に配置することのできる
テスト・プローブを提供することである。本発明の別の
目的は、プローブ・チャネルを逆流する信号を低減する
ことにより、本来の信号が劣化するのを最小限に抑える
ことのできるテスト・プローブを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、高密度
の独立したプローブ・チャネルを備えるプローブ・シス
テムを設けることによって、上述の問題が解決される。
プローブ・システムには、各先端が独立した同軸ケーブ
ルを介して単一の手持ち形プローブ本体に接続された複
数のプローブ先端が含まれている。逆方向信号は、逆方
向において、プローブ先端の高周波出力インピーダンス
とプローブに接続する同軸ケーブルのインピーダンスを
整合させることによってほぼ排除される。逆方向、すな
わち、プローブ本体から同軸ケーブルを通ってプローブ
先端に戻る方向におけるこのインピーダンス整合によっ
て、物理的に接近したチャネル間の結合による逆方向信
号、及び、プローブ増幅器の入力キャパシンタンスによ
る反射が消散する。

【０００８】望ましい実施例の場合、９つまでの独立し
たプローブ・チャネルが単一の手持ち形プローブ本体に
組み合わせられる。逆方向信号が消散するので、９つの
チャネルは、集積回路チップのような高密度回路化パッ
ケージに組み込むことが可能になる。従って、逆方向イ
ンピーダンス整合によって、ＩＣチップほどの小さいパ
ッケージに複数チャネルを詰め込んだプローブが可能に
なる。

【０００９】プローブ先端の容量性ディバイダと同軸ケ
ーブルの間に抵抗器を配置することによって、プローブ
先端の高周波出力インピーダンスと同軸ケーブルのイン
ピーダンスの整合が行われる。分路キャパシタンスの値
は、必要な周波数範囲にわたってインピーダンス整合抵
抗器に対して高周波アースを提供するのに十分な大きさ
が必要とされる。プローブは、減衰比が極めて大きい
（約１００：１が望ましい）ので、直列キャパシタンス
は小さいが、分路キャパシタンスは大きい。このため、
プローブの入力キャパシタンスは小さくすることが可能
であるが（１ピコファラッド未満が望ましい）、出力イ
ンピーダンスは、高周波数における同軸ケーブルと整合
させられる。

【００１０】本発明によれば、各チャネルがプローブ入
力、プローブ増幅器回路、および、プローブ増幅器回路
にプローブ入力を接続するリード線を備えて成る複数の
プローブ・チャネルと、逆方向において逆方向信号を低
減させる逆方向信号低減手段を備えて成る、アナログ電
圧プローブが得られる。プローブ増幅器回路は、集積回
路の一部であり、リードは、それぞれ、５０オーム〜１
００オームのインピーダンスの同軸ケーブルである。逆
方向信号低減手段は、複数の抵抗器を有し、各抵抗器
は、各リード及び高周波アースと直列をなしている。抵
抗器は、それぞれ、９８〜１０２オームの値が望まし
い。逆方向信号低減手段は、さらに、抵抗器と直列をな
すコンデンサから構成され、コンデンサによって、抵抗
器のためのアースに対する高周波接続が可能になるのが
望ましい。コンデンサは、１５ピコファラッドの容量が
望ましい。アナログ電圧プローブには、プローブ入力と
増幅器の間の高周波入力ディバイダが含まれ、コンデン
サが、高周波入力ディバイダの構成要素をなすことが望
ましい。

【００１１】本発明のもう１つの態様によれば、それぞ
れ、プローブ先端、入力を備えたプローブ増幅器回路、
プローブ先端と入力を接続する電気リードから成る複数
のプローブ・チャネルと、逆方向において電気リードの
インピーダンスを整合させるための、プローブ先端に位
置する逆方向信号インピーダンス整合手段から構成され
るアナログ電圧プローブが得られる。アナログ・テスト
・プローブには、さらに、増幅器回路の入力に順方向信
号インピーダンス整合手段が設けられているのが望まし
い。２〜１０００のプローブ・チャネルが存在するのが
望ましい。

【００１２】本発明のもう１つの態様によれば、複数の
集積回路入力を含む集積回路と、複数のプローブ入力
と、それぞれ、プローブ入力の１つと集積回路入力の１
つを接続する複数のプローブ・リードと、リードにおけ
る逆方向信号を低減するための逆方向信号低減手段から
構成されるアナログ電圧プローブが得られる。逆方向信
号低減手段は、リードのそれぞれ及び高周波アースと直
列をなす抵抗器、及び、抵抗器、リードのそれぞれ、及
び、アースと直列をなすコンデンサから構成されるのが
望ましい。集積回路は、複数の出力、及び、集積回路入
力の任意の１つを複数の出力に接続するためのマルチプ
レクサ手段から構成するのが望ましい。

【００１３】本発明によれば、小型手持ち形プローブ本
体内に多くの独立したプローブ・チャネルを含むことが
でき、同時に、高帯域幅と高信号完全性を維持すること
が可能な手持ち形電圧プローブが得られるだけでなく、
プローブの比較的安価な製造を可能にする方法でこれが
行われる。本発明の他の数多くの特徴、目的、及び、利
点については、添付の図面と関連づけて読むことによ
り、下記の説明から明らかになるであろう。

【００１４】

【実施例】図１には、本発明によるアナログ電圧プロー
ブ・システムの望ましい実施例が示されている。図に示
し、本書で解説の特定のシステムが例示のためのもので
あることは当然明らかである。すなわち、当業者が十分
に理解して、実施できるように、本発明の望ましい実施
例を示すことを意図したものである。解説され、図示さ
れた特定の例に本発明を限定することを意図したもので
はない。

【００１５】この開示において、入力と出力のような２
つの電気的構成要素に用いられる場合、「電気的に接
続」という用語は、電圧、電流、アナログ信号、また
は、デジタル信号のような電気信号が１つの要素からも
う１つの要素に受け渡されることを表している。これ
は、電気コンポーネントによる物理的接続とは異なるも
のである。例えば、入力及び出力は、ワイヤ、増幅器、
トランジスタ、抵抗器、及び、他の電気コンポーネント
によって物理的に接続することができるが、１つ以上の
スイッチングまたは増幅コンポーネントがオフの可能性
があるので、信号は入力から出力に受け渡されない。こ
の場合、入力及び出力は、「電気的に接続」されていな
い。この開示において、「増幅器」は、信号を通し、通
常は、あまり歪みを生じないようにして、振幅を変化さ
せる電子回路を表しており、１：１増幅器、並びに、正
の利得を生じる増幅器だけでなく、負の増幅器も含まれ
る。

【００１６】プローブ・システム１００には、１０１の
ような３つのプラスチック・カッド・フラット・パック
（ＰＱＦＰ）・プローブが含まれている。各ＰＱＦＰ１
０１には、１０３のようなプローブ・ヘッドと、２つの
同軸ケーブル１１５が含まれている。プローブ・ヘッド
１０２、１０３、及び、１０４は、それぞれ、特定の数
の入力１０５を備えており、手で持ち易く、特定のプラ
スチック・カッド・フラット・パック（不図示）に対す
る機械的結合が容易になるように設計されたプローブ本
体（不図示）に機械的に収容される。プローブ・ヘッド
１０２〜１０４のプローブ入力１０５は、特定のＰＱＦ
Ｐの入力に対する電気的結合が容易に行えるように設計
されている。例えば、プローブ・ヘッド１０２は、２４
０のピンでＰＱＦＰと結合するように設計され、プロー
ブ・ヘッド１０３は、２０８のピンでＰＱＦＰと結合す
るように設計され、プローブ・ヘッド１０４は、１６０
のピンでＰＱＦＰと結合するように設計されている。プ
ローブ・ヘッド１０２、１０３、及び、１０４には、そ
の入力１０５の任意の１つと１１１及び１１２のような
その出力の一方または両方を接続することが可能なマル
チプレクサが含まれている。

【００１７】典型的なプローブ・システム１００には、
汎用単一ポイント・プローブ・ヘッド１０６も含まれて
おり、該ヘッドには、９つのプローブ先端１０８、回路
ポッド１０９、及び、２つの同軸ケーブル１１５が含ま
れている。各プローブ先端１０８には、入力１０７が含
まれており、１００オームの同軸ケーブルが望ましいリ
ード１１０を介してポッド１０９に接続されている。汎
用プローブ１０６は、特定のプローブ・ヘッドが利用で
きないプローブ回路に用いるのが望ましい。

【００１８】プローブ・システム１００は、２つの出力
１２９及び１３０を備えている。同様に、ポッド１０９
のようなシステム・コンポーネントの大部分は、ポッド
１０９のための１１３及び１１４のような２つの出力を
備えている。それぞれの場合において、出力の一方を
「Ａ」出力と呼び、もう一方を「Ｂ」と呼ぶことにす
る。ポッド１０９には、その出力１１３と１１４の一方
または両方にそのプローブ先端１０８の任意のどれかを
接続することが可能な多重化増幅器３０２（図３）を含
む集積回路２４０（図２）が含まれている。信号が、プ
ローブ入力１０７の選択された１つからプローブ出力１
１３及び１１４の選択された１つに進むことが可能な、
ポッド１０９または同等に多目的プローブ１０６を通る
独立した経路のそれぞれによって、３４０（図３）のよ
うなプローブ・チャネルが形成される。従って、９つの
入力１０７と２つの出力１１３及び１１４を含むポッド
１０９には、少なくとも１８のプローブ・チャネルが含
まれている。プローブ・システム１００を全体として考
察すると、多目的プローブ１０６を通るチャネル３４０
は、それぞれ、可能性のあるチャネルを２倍にするプロ
ーブ・システム１００の２つの出力１２９及び１３０の
いずれかに達することが可能である。ここでは、論考を
単純化するため、典型的なチャネルとして多目的プロー
ブ１０６を通るチャネル３４０を用いることにするが、
システム１００全体に通る、すなわち、入力１０５、１
０７の１つから出力１２９、１３０の１つに通るより多
くのチャネルのうちの１つを取り上げることも可能であ
る。

【００１９】プローブ・システム１００には、当該技術
において時々「メイン・フレーム」と呼ばれる、プロー
ブとインターフェイスするように設計されたロジック・
アナライザ１３３に取り付けられる、プリント回路基板
（ＰＣＢ）１２０も含まれている。ＰＣＢ１２０には、
チャネル選択プログラマ回路１２１、較正制御回路１２
２、オフセット制御回路１２３、及び、プローブ電源回
路１２４が納められており、これらの回路は、マイクロ
プロセッサ１２５及びその関連するメモリ１２６を共用
している。例えば、チャネル選択プログラマ１２１に
は、メモリ１２６及びマイクロプロセッサ１２５が含ま
れている。メモリ１２６に記憶されているチャネル選択
ソフトウェアは、マイクロプロセッサ１２５が、プログ
ラマ１２１にライン１６０にデータを出力させて、プロ
ーブ・ヘッド１０２〜１０４及びポッド１０９のラッチ
３９０（図３）にプログラミングを施すために利用され
る。マイクロプロセッサ１２５及びメモリ１２６は、Ｐ
ＣＢ１２０上にはなく、メイン・フレーム１３３に納め
られており、従って、ドット・ラインで囲んで示されて
いる。チャネル選択プログラマ１２１には、マイクロプ
ロセッサ１２５及びメモリ１２６との対話処理によっ
て、一連のデータ・ビットをラッチ３９０（図３）から
構成されるシフト・レジスタに対して出力するようにプ
ログラムされた、フィールド・プログラマブル・ゲート
・アレイが含まれているのが望ましい。このデータによ
って、ラッチが制御され、どのプローブ先端１０８が出
力１１３及び１１４に接続されるかを決定することにな
る。

【００２０】ＰＣＢには、２次レベル・マルチプレクサ
１２７も含まれている。マルチプレクサ１２７は、ＰＣ
Ｂ１２０上の集積回路（ＩＣ）ダイとして実施され、そ
の８つの入力のうち任意の入力をその出力１２９及び１
３０の一方または両方に接続することが可能である。さ
らに、プローブ・システム１００には、例えば、２次レ
ベル・マルチプレクサ１２７、プローブ・ヘッド１０２
〜１０４、及び、ポッド１０９にプログラミングを施す
ための制御信号を入力する手段１４０が含まれている。
望ましい実施例の場合、手段１４０には、ダイヤル１４
１及びキーボード１４２が含まれているが、電気制御信
号を発生するためのほぼいかなる機構でも用いることが
可能である。望ましい実施例の場合、ダイヤル１４１
は、ロジック・アナライザ１３３の前面に配置され、キ
ーボードは、コンピュータ・ワークステーション・キー
ボードであるが、簡略化のため、一般的な制御信号入力
手段１４０上に示されている。

【００２１】ポッド１０９の出力１１３、１１４は、標
準的な５０オームの同軸ケーブル１１５を介して２次レ
ベル・マルチプレクサ１２７に接続される。２次レベル
・マルチプレクサ１２７の出力１２９、１３０は、５０
オームのマイクロストリップ「ｃｏａｘ」１４９を介し
てオシロスコープ１５０のような測定器に接続可能であ
る。制御ＰＣＢ１２０は、マルチワイヤ・ケーブル１６
０を介して、プローブ・ヘッド１０２〜１０４、ポッド
１０９、及び、２次レベル・マルチプレクサ１２７に接
続される。マルチワイヤ・ケーブル１６０には、従来の
電源線、データ及びクロック・ラインを含む直列インタ
ーフェイス、及び、他のラインが含まれている。望まし
い実施例の場合、同軸ケーブル１１５及びワイヤ１６０
は、単一ケーブルをなすように互いに結合される。

【００２２】ポッド１０９及び２次レベル・マルチプレ
クサ１２７は、それらの入力を、１１８及び１１９のよ
うな２つのトリガ出力に対して多重化することもできる
が、図示実施例には用いられていない。

【００２３】本発明によるアナログ電子プローブは、図
１に示す以外の多くの形態をとることが可能である。図
示の特定の実施例は、本発明を実施するための可能性の
いくつかを１つのシステム、すなわち、ポッド１０９並
びに全体としてのプローブ・システム１００によって示
す上で有効となるように選択された。本発明は、主とし
て汎用プローブ１０６に属するものであり、従って、シ
ステム１００のこの部分だけは詳述することになる。プ
ローブ・システムの他の部分については、参考までに組
み込まれている、同時係属の米国特許出願（ＰＤＮ１０
９４７５１）に詳述されている。

【００２４】図２を参照すると、汎用プローブ１０６が
示されている。プローブ１０６には、メモリ２０１、９
つのプローブ先端１０８、リード１１０、プローブ回路
ポッド１０９、及び、２つの同軸ケーブル１１５が含ま
れている。分かりやすくするため、１つのプローブ先端
１０８とその関連する同軸ケーブル１１０だけしか示さ
れていない。他の９つは、括弧でくくって「２〜９」の
表示が施されている。各プローブ先端１０８には、入力
信号ライン２０５及びアース・ライン２０６を含む入力
１０７が含まれている。各プローブ先端には、先端抵抗
器２１０、ディバイダ抵抗器２１１、出力インピーダン
ス整合抵抗器２１２、直列ディバイダ・コンデンサ２１
５、分路ディバイダ・コンデンサ２１６、及び、スパー
ク・ギャップ２２０も含まれている。回路ポッド１０９
には、抵抗器２３６、２３７、及び、２３８とカスタム
集積回路（ＩＣ）マルチプレクサ・チップ２４０が含ま
れている。

【００２５】入力２０５は、抵抗器２１０、２１１、及
び、２１２を介してリード１１０と直列に接続されてい
る。コンデンサ２１５は、抵抗器２１１と並列に接続さ
れている。コンデンサ２１６の一方の側は、抵抗器２１
１と２１２の間のノード２５１に接続され、もう一方の
側は、アースに接続されている。スパーク・ギャップ２
２０は、抵抗器２１０及び２１１の間のノード２５２と
アースの間に配置されている。メモリ２０１は、ケーブ
ル束１６０の一部をなすケーブル２０２を介して較正制
御モジュール１２２に接続されている。マルチプレクサ
ＩＣ２４０は１８の入力２４１を備えているが、図示実
施例の場合、９つだけしか用いられていない。マルチプ
レクサＩＣ２４０は、その１８の入力２４１の任意の１
つとその出力の任意の一方または両方を接続することが
可能である。従って、マルチプレクサ２４０には、３４
０のような可能性のあるプローブ・チャネルが３６個存
在する。

【００２６】図示実施例には、プローブ１０９の構成の
一例だけしか示されていない。この実施例の場合、任意
の数の入力を利用することが可能である。このため、集
積回路２４０を１〜１８の任意の数のプローブ先端を備
えた汎用プローブに利用することが可能になり、異なる
各汎用プローブ毎にカスタム・チップが製造される場合
に比べると大幅にコストが低下する。さらに、カスタム
・チップは、入力及び対応するチャネル数を増減して設
計される可能性がある。現在利用し得る集積回路技術に
基づいて、集積回路には、２〜約１０００の間の任意の
数の入力及び対応するチャネルが組み込まれる可能性が
ある。

【００２７】集積回路２４０は、４つの出力１１８、１
１９、２４２、及び、２４３を備えているが、最初の２
つはトリガ出力であり、後の２つはアナログ信号出力で
ある。リード１１０は、プローブ先端１０８とマルチプ
レクサＩＣ２４０のＩｎ１入力を接続する。同様に、他
のリード１１０は、他のプローブ先端をマルチプレクサ
ＩＣ２４０の入力Ｉｎ２〜Ｉｎ９に接続する。これらの
入力は、それぞれ、同軸ケーブル１１０のインピーダン
スを整合させる終端抵抗器２３６を介してアースに接続
される。この開示において、アースは２３５のように逆
三角形で示されている点に留意されたい。マルチプレク
サＩＣ出力２４２は、抵抗器２３７を介して同軸ケーブ
ル１１５の１つに接続され、マルチプレクサＩＣ出力２
４３は、抵抗器２３８を介して同軸ケーブル１１５のも
う１つに接続される。ライン２４４は、プログラマ１２
１からＩＣ２４０におけるマルチプレクサ増幅器３０２
のシフト・レジスタ・ラッチ３９０（図３）まで延び
る、ケーブル束１６０の一部をなす、データ接続であ
る。

【００２８】抵抗器２１０、２１１、２１２、２３６、
２３７、及び、２３８は、それぞれ、２００オーム、
９．６キロオーム、１００オーム、１００オーム、５０
オーム、及び、５０オームの値を有していることが望ま
しい。リード１１０は、１００オームの同軸ケーブルが
望ましい。抵抗器２１２は、逆方向の信号に関してリー
ド１１０のインピーダンスを整合させるために選択され
る。出力インピーダンス整合抵抗器２１２は、１００オ
ームの同軸ケーブル１１０に関して９８〜１０２オーム
である。リード１１０が５０オームの同軸ケーブルのよ
うに異なる定格の同軸ケーブルである場合、抵抗器２１
２は、５０オームのリード１１０に関して４９〜５１オ
ームといったケーブル定格の数パーセント以内になる。
コンデンサ２１５及び２１６は、それぞれ、４００フェ
ムトファラッド及び１５ピコファラッドが望ましい。コ
ンデンサ２１６は、１０ピコファラッド〜３０ピコファ
ラッドの範囲が望ましい。スパーク・ギャップの降伏電
圧は、約８００ボルトが望ましい。全てのプローブ先端
コンポーネントは、スパーク・ギャップしきい値電圧ま
での静電放電（ＥＳＤ）電圧に耐えることが可能であ
る。留意すべきは、コンデンサ２１６が非常に大きいの
で、周波数が高い場合、順方向すなわち入力信号がコン
デンサ２１５とコンデンサ２１６の間で分割され、さら
に、抵抗器２１２とケーブル１１０の間で分割されると
いう点である。ケーブル１１０を戻ってくる逆方向信号
は、高周波数の場合、本質的にコンデンサ２１６を介し
てアースに接続される抵抗器２１２によって吸収され
る。これは、主として、ケーブル１１０を介してポッド
１０９から戻ってくる逆方向信号を消散させる回路であ
る。すなわち、コンデンサ２１６及び抵抗器２１２を含
む回路２７０は、プローブ・チャネル３４０における逆
方向信号を低減させるための逆方向信号低減手段から構
成される。コンデンサ２１５及びコンデンサ２１６から
構成される回路２７２は、プローブ・チャネル３４０の
ための入力容量ディバイダを構成する。従って、コンデ
ンサ２１６は、プローブの高周波入力ディバイダ２７２
の素子の１つ、すなわち、分路素子としての働きをし、
かつ、逆方向信号のための高周波アースにもなる。

【００２９】図３には、ＩＣ２４０内におけるマルチプ
レクサ増幅器（ｍｕｘａｍｐ）回路３０２の詳細な回路
図が示されている。ｍｕｘａｍｐ３０２には、１８の入
力２４１、トランジスタ３０４、３０６、３０８、３１
０、３１２、３１４、３２４、３２６、及び、３２８、
ラッチＡ１〜Ａ１８、ダイオード３５３〜３５６、抵抗
器３１６、３１８、及び、３６０〜３６８、コンデンサ
３７０、及び、出力３２２が含まれている。本開示のこ
の回路及び他の回路におけるトランジスタは、全て、バ
イポーラＮＰＮトランジスタである。トランジスタ３０
８及び３２８は、９つのエミッタ・トランジスタであ
る。ラッチＡ１及びＡ１８は、２つの状態、すなわち、
本実施例の場合、約−３．０ボルトが望ましい「低」す
なわち論理「０」状態と、本実施例の場合、約＋０．０
ボルトが望ましい「高」すなわち論理「１」状態のいず
れかにラッチ可能な出力を備える任意のデバイスとする
ことが可能である。ラッチは、回路及びシフト・レジス
タ３９０内における相対位置を示すＡ１及びＡ１８とい
った表示が施されている。「Ａ」または「Ｂ」は、ラッ
チが、「Ａ」出力２４２に接続するチャネルである
「Ａ」チャネルであるか、または、「Ｂ」出力２４３に
接続するチャネルである「Ｂ」チャネルであるかを示し
ている。数字は、チャネル内におけるそのラッチの順番
を表しており、例えば、ラッチＡ１８は、「Ａ」チャネ
ルの１８番目のラッチであることを表している。抵抗器
３６０〜３６８は、１２５オーム、２キロオーム、５０
０オーム、２．３キロオーム、１キロオーム、２００オ
ーム、１．８キロオーム、２キロオーム、及び、１２５
キロオームの値を有していることが望ましい。コンデン
サ３７０は、０．２ピコファラッドの値が望ましい。

【００３０】ｍｕｘａｍｐ３０２には、ドット・ライン
３８３の左の回路である１８：１マルチプレクサ３１
７、ｍｕｘａｍｐからマルチプレクサ３１７によって選
択される信号を駆動するためのフィードバック増幅器３
１９、及び、出力３２２にバイアスをかける電流源回路
３８８が含まれている。図３に示す実施例の場合、増幅
器３１９のためのフィードバック回路は、実際に、マル
チプレクサ３１７の一部をなすトランジスタ３０８及び
３２８を通っている。マルチプレクサ３１７は、本質的
に、ラッチ３９０を介して選択的に作動させることが可
能な、３４２のような１８の増幅器である。３４２のよ
うな各差動増幅器は、３８１及び３８２のようなエミッ
タが接続される、３０４及び３０８のような２つのトラ
ンジスタから構成される。これら接続されたエミッタを
「エミッタ対」と呼ぶことにする。図示実施例の場合、
トランジスタ３０８は、９エミッタ・トランジスタであ
り、増幅器の最初の９つに対して第２のトランジスタの
働きをし、もう１つの９エミッタ・トランジスタ３２８
は、増幅器の最後の９つに対して第２のトランジスタの
働きをする。例えば、トランジスタ３０８の入力Ｉｎ１
と第１のエミッタの間に示す回路のような増幅器回路３
４２が、ｍｕｘａｍｐ３０２の場合１８回繰り返される
が、最初と最後、すなわち、それぞれ入力Ｉｎ１及びＩ
ｎ１８のための増幅器回路３４２及び３４４だけしか示
されていない。以下で明らかになるように、これらの増
幅器回路のそれぞれに、多目的プローブ出力１１３及び
１１４のそれぞれを加えると、独立した多目的プローブ
１０６チャネルが形成される。ｍｕｘａｍｐ３０２の入
力２４１のうちＩｎ１入力は、プローブ１０６のＩｎ１
入力に接続され、ｍｕｘａｍｐ３０２のＭｕｘＡｏｕｔ
出力３２２は、マルチプレクサＩＣ２４２に接続される
ので、Ｉｎ１入力と出力３２２によって、ｍｕｘａｍｐ
３０２及びマルチプレクサ２４０を通るチャネル３４０
が形成される。

【００３１】Ｉｎ１入力は、トランジスタ３０４のベー
スに接続され、また、陽極がアースに接続されたダイオ
ード３５３を介して接地される。この構成の場合、ダイ
オード３５３は、Ｉｎ１入力に印加される過剰な負電圧
から保護する。ダイオード３５３は、入力の負電圧が約
−０．７ボルトに達するとオンになり始める。正電圧の
振れに対する保護は、当該技術においては周知のよう
に、本質的にはダイオードであるトランジスタ３０４の
コレクタ／ベース接合によって得られる。

【００３２】本開示において電圧源は、３７４のように
電圧がその隣に書き込まれたラインとして示されてい
る。プローブ電源１２４（図１）によって、＋６．０ボ
ルト、＋１．３５ボルト、及び、−３．０ボルトの電圧
が得られる。ＩＣチップ２４０は、−１．４４ボルトを
発生するオン・チップ回路を備えている。他の中間電圧
は、電源１２４からの適合する電圧を伝送するラインと
中間電圧源が示された回路の一部との間に電圧を減衰さ
せる１つ以上のダイオードを配置することによって、従
来のやり方で得られる。

【００３３】各チャネル毎に別個にバイアスをかけるこ
とによって、すなわち、３８１のような第１のトランジ
スタのコレクタを介して各チャネルを電源に別個に接続
することによって、電源を介した隣接チャネルの「トー
キング」が防止される。従って、チャネルのオフ時に
は、それによって分離されることになる。上述のよう
に、トランジスタ３０４のエミッタは、トランジスタ３
０８の第１のエミッタに接続される。後者の接続によっ
て形成されるノード３８０は、トランジスタ３０６のコ
レクタに接続される。トランジスタ３０６のベースは、
ラッチＡ１の出力に接続される。ライン２４４によっ
て、ラッチＡ１にシフト・レジスタ・データ信号が加え
られ、この信号はライン３８６を介して次のラッチに受
け渡される。当該技術において周知のように、ラッチの
刻時のため、クロック信号も加えられる。ラッチＡ１
は、また、ラッチＡ１とトランジスタ３０６から構成さ
れる制御スイッチのための正確で繰り返し可能なバイア
ス・レバーが得られるようにするため、マルチプレクサ
の他のラッチとは別個にアースと関連付けられる。トラ
ンジスタ３０６のエミッタは、抵抗器３６０を介して−
３．０ボルト電圧源に接続される。ラッチＡ１が高にな
ると、トランジスタ３０６がオンになり、これによっ
て、トランジスタ３０８の第１のエミッタを通る、トラ
ンジスタ３０４及び３０８から構成される増幅器回路の
ための電流源が生じて、この増幅器を作動させ、この結
果、「Ａ」マルチプレクサ３１７のチャネル１がオンに
なる。これにより、このチャネルに関連した入力がｍｕ
ｘａｍｐ３０２の出力３２２、多目的プローブ１０６の
出力１１３、及び、プローブ・システム１００の選択さ
れる出力１２９または１３０に電気的に接続される。

【００３４】ノード３８０は、また、その陰極がアース
に接続されたダイオード３５４を介して接地され、抵抗
器３６１を介して＋１．３５ボルト電圧源に接続され
る。アースに結合されたダイオード３５４を組み合わ
せ、抵抗器３６１を介して＋１．３５ボルト電圧源に接
続することによって、チャネルが接続されない場合に
は、ノード３８０、及び、ノード３８０が接続するエミ
ッタ対３８１及び３８２は強制的に制御されたシャット
・オフ電圧にされ、さらに、チャネル間の結合の低減が
援助される。制御シャット・オフ電圧は約０．７５ボル
トが望ましく、これによって、ラッチＡ１がオフの場合
には、トランジスタ３０４及び３０８のベース／エミッ
タ接合に逆バイアスがかけられる。

【００３５】入力Ｉｎ１８とトランジスタ３２８の最後
のエミッタの間の回路は、ラッチＡ１８が、シフト・レ
ジスタにおけるラッチの位置が異なり、従って、その機
能がその位置におけるビットによって決まる点を除け
ば、Ｉｎ１とトランジスタ３０６の第１のエミッタの間
の回路と構造及び機能が同じである。この後者の回路
は、出力３２２、あるいは、同等に出力２４２及び１１
３と共に、「Ａ」セクションに関連した１８のチャネル
を形成する。同様に、他の入力Ｉｎ２〜Ｉｎ１７と対応
するエミッタの間の他の回路のそれぞれが、プローブ・
チャネルを形成する。

【００３６】トランジスタ３０８及び３２８のコレクタ
は、トラジスタ３１０のベースに、抵抗器３６３を介し
て＋６．０ボルト電源に、直列に接続された抵抗器３６
２及びコンデンサ３７０を介してアースに接続される。
トランジスタ３１０のコレクタは、＋２．０ボルトの電
源に接続され、そのエミッタは、トランジスタ３１２の
ベースに、および抵抗器３６４を介してｍｕｘａｍｐの
出力３２２に接続される。トランジスタ３１２のコレク
タは、＋１．３５ボルト電源に接続され、そのエミッタ
は、出力３２２に接続される。出力３２２は、フィード
バックを可能にするため、抵抗器３１６を介してトラン
ジスタ３０８及び３２８のベースにも接続されている。
トランジスタ３０８及び３２８のベースは、また、抵抗
器３１８を介してアースに接続され、抵抗器３６６を介
してオフセット電圧入力３９２に接続されている。オフ
セット電圧は、較正制御モジュール１２２（図１）から
印加され、較正のためｍｕｘａｍｐ３０２回路にトリミ
ングを施す手段となる。

【００３７】出力３２２は、トランジスタ３１４のコレ
クタにも接続される。トランジスタ３１４のベースは、
−１．４４ボルトの電源に接続され、そのエミッタは、
抵抗器３６５を介して−３．０ボルトの電源に接続され
る。この回路によって、トランジスタ３１０及び３１２
に対して、トランジスタの所望の動作を可能にする値の
バイアスが生じる。

【００３８】ｍｕｘａｍｐ出力３２２は、ＩＣ２４０の
利得を調整する他の回路要素（不図示）を介してＩＣ出
力２４２に接続するが、この回路要素は本発明とは関係
がなく、従って、ここでは説明を行わない。同様に、入
力２４１と出力２４３の間に接続する同じｍｕｘａｍｐ
が存在するが、このｍｕｘａｍｐにも、同様に、１８の
「Ｂ」チャネルを形成する１８のエミッタ対が含まれて
いる。

【００３９】マルチプレクサＩＣチップ２４０上におけ
るプローブ回路構成の実施は、それぞれ、高信号完全性
と高帯域幅を備えた１８以上のプローブ・チャネルを可
能にする回路構成の密度を得る上において重要な要素で
ある。しかし、回路要素２４０内においてケーブル１１
０を適切に終端させることができなければ、この実施に
よってそれが困難になり、その結果、ケーブル１１０を
介して戻ってくるＩＣ２４０からの信号の反射を生じる
ことになる。さらに、ＩＣ２４０の物理的サイズが小さ
いと、入力２４１は必然的に互いに極めて接近すること
になるので、入力２４１間の結合を排除することがほと
んど不可能になる。この結果、入力間に逆方向の結合が
生じる、すなわち、順方向、すなわち、プローブ先端１
０８からマルチプレクサＩＣ２４０への方向における入
力の１つからの信号の一部が、逆方向、すなわち、マル
チプレクサＩＣ２４０からプローブ先端１０８への方向
において隣接する入力に結合することになる。コンデン
サ２１６及び抵抗器２１２が、逆方向の信号に関して、
いっしょにプローブ先端１０８の出力インピーダンスを
ケーブル１１０の入力インピーダンスに整合させるとい
うのが本発明の特徴である。これによって、ケーブル／
ＩＣインターフェイスから反射し、隣接チャネルから結
合する信号を抵抗器２１２及びコンデンサ２１６におい
て消散させることが可能になる。この逆方向信号は、吸
収されない場合、プローブ入力２０５の遠位端から反射
して、第１のプローブ先端１０８に関連したプローブ・
チャネル２８０に戻り、プローブ１０６の性能を大幅に
劣化させることになる。従って、逆方向信号がプローブ
先端において回路から除去されるようにする賢明ではあ
るが、単純な設計によって、集積回路２４０を利用した
プローブの実施が可能になり、一見したところでは克服
しがたい問題が解決される。

【００４０】高信号完全性と高帯域幅を備えたマルチチ
ャネル能力をもたらし、多くの他の利点を有する新規の
アナログ信号テスト・プローブについて説明を行ってき
た。本発明について十分な開示がなされたので、当該技
術の熟練者であれば、今や、本発明の概念を逸脱するこ
となく、解説の特定の実施例をさまざまに利用し、修正
することが可能であることは明らかである。例えば、逆
方向信号を除去すれば、密度の濃いプローブ・チャネル
・アレイの実施が可能になることが明らかなので、逆方
向信号を除去するための別の設計を利用することも可能
である。本発明は、それが有効な任意のプローブ設計に
取り入れることが可能である。あるいは、解説の各種コ
ンポーネント及び回路の代わりに、同等のコンポーネン
ト及び回路を利用することも可能である。補助的特徴を
加えることも可能である。部品数を増減して利用するこ
とも可能である。

【００４１】以上、本発明の実施例について詳述した
が、以下、本発明の各実施態様の例を示す。 [実施態様１]各チャネルが、プローブ入力（１０７）、
プローブ増幅回路（３４２）、及び、プローブ入力（１
０７）をプローブ増幅回路（３４２）に接続するリード
（１１０）を備えて成ることを特徴とする複数のプロー
ブ・チャネル（３４０）と、前記プローブ・チャネルに
おける逆方向信号を低減させるための逆方向信号低減手
段（２７０）とを備えて成る、アナログ電圧プローブ
（１０６）。 [実施態様２]前記逆方向信号低減手段（２７０）が、前
記チャネル（３４０）のそれぞれに設けられた、逆方向
における前記リード（１１０）のインピーダンスを整合
させるための逆方向信号インピーダンス整合手段（２１
２）を備えて成ることを特徴とする、実施態様１に記載
のアナログ電圧プローブ（１０６）。 [実施態様３]前記電圧プローブに、複数のプローブ出力
（１１３、１１４）が含まれていることと、さらに、前
記プローブ増幅回路（３４２）が、集積回路（２４０）
の一部であることと、前記集積回路が、前記入力（１０
７）の任意の１つを前記複数の出力（１１３、１１４）
に接続するためのマルチプレクサ手段（３０２）を備え
て成ることと、前記増幅器（３４２、３４４）が前記マ
ルチプレクサ手段（３０２）の一部を形成することを特
徴とする、実施態様１に記載のアナログ電圧プローブ
（１０６）。 [実施態様４]前記逆方向信号低減手段（２７０）が、前
記チャネル（３４０）のそれぞれにおける抵抗器（２１
２）を備えて成ることと、前記抵抗器（２１２）が、前
記リード（１１０）及び高周波アース（２０６）と直列
に接続されていることを特徴とする、実施態様１に記載
のアナログ電圧プローブ。 [実施態様５]前記逆方向信号低減手段（２７０）が、さ
らに、前記抵抗器（２１２）と直列をなすコンデンサ
（２１６）を備えて成ることと、前記コンデンサによっ
て、その対応する抵抗器のためのアース（２０６）に対
する高周波接続が可能になることを特徴とする、実施態
様４に記載のアナログ電圧プローブ（１０６）。 [実施態様６]前記増幅器（３４２）のそれぞれに、増幅
器入力（２４１）が含まれており、前記リード（１１
０）のそれぞれが、前記増幅器入力に接続されているこ
とと、前記チャネル（３４０）のそれぞれに、さらに、
前記増幅器回路（３４２）の前記入力（２４１）に接続
された順方向信号インピーダンス整合手段（２３６）が
含まれていることを特徴とする、実施態様５に記載のア
ナログ・テスト・プローブ（１０６）。 [実施態様７]前記抵抗器（２１２）のそれぞれが、９８
〜１０２オームの値を有することと、前記コンデンサ
（２１６）のそれぞれが、１０ピコファラッド〜３０ピ
コファラッドのキャパシタンスを有することを特徴とす
る、実施態様５に記載のアナログ電圧プローブ（１０
６）。 [実施態様８]前記チャネル（３４０）のそれぞれに、さ
らに、前記プローブ入力（１０７）と前記増幅器（３４
２）の間の高周波入力ディバイダ（２７２）が含まれて
いることと、前記コンデンサ（２１６）が前記高周波入
力ディバイダの構成要素であることを特徴とする、実施
態様５に記載のアナログ電圧プローブ（１０６）。 [実施態様９]前記チャネル（３４０）のそれぞれに、プ
ローブ先端（１０８）が含まれることと、前記逆方向信
号低減手段（２７０）が、前記プローブ先端（１０８）
のそれぞれに配置されて、逆方向における前記電気リー
ド（１１０）のインピーダンスを整合させる逆方向信号
インピーダンス整合手段（２１２）を備えて成ることを
特徴とする、実施態様１に記載のアナログ電圧プローブ
（１０６）。 [実施態様１０]２〜１０００の前記プローブ・チャネル
（３４０）が存在することを特徴とする、実施態様１に
記載のアナログ電圧プローブ（１０６）。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明を用いるこ
とにより、プローブ・チャネルを伝送するテスト信号の
劣化を最小限に抑えることができる。また、複数のプロ
ーブ・チャネルを高密度に配置することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電子プローブ・システムの望まし
い実施例に関するブロック図である。

【図２】図１のプローブ・システムの９つの汎用単一ポ
イント・プローブのためのプローブ・ヘッドに関する部
分ブロック回路図である。

【図３】図２のプローブ・ヘッドにおける多重化増幅器
の詳細な回路図である。

【符号の説明】

１００：プローブ・システム １０１：ＰＱＦＰ １０２：プローブ・ヘッド １０３：プローブ・ヘッド １０４：プローブ・ヘッド １０６：多目的プローブ・ヘッド １０８：プローブ先端 １０９：回路ポッド １１０：リード １１５：同軸ケーブル １２０：プリント回路基板 １２１：チャネル選択プログラマ回路 １２２：較正制御回路 １２３：オフセット制御回路 １２４：プローブ電力回路 １２５：マイクロプロセッサ １２６：メモリ １２７：２次レベル・マルチプレクサ １４０：制御信号入力手段 １４１：ダイヤル １４２：キーボード １４９：マイクロストリップ １５０：オシロスコープ １６０：マルチワイヤ・ケーブル ２０５：入力信号ライン ２０６：アース・ライン ２１０：先端抵抗器 ２１１：ディバイダ ２１２：出力インピーダンス整合抵抗器 ２１５：直列ディバイダ・コンデンサ ２１６：分路ディバイダ・コンデンサ ２２０：スパーク・ギャップ ２３５：アース ２４０：マルチプレクサＩＣ ２４２：マルチプレクサＩＣ出力 ２４３：マルチプレクサＩＣ出力 ２７２：高周波出力ディバイダ ３０２：マルチプレクサ増幅器 ３０８：トランジスタ ３１７：マルチプレクサ ３１９：フィードバック増幅器 ３２８：トランジスタ ３４０：プローブ・チャネル ３４２：差動増幅器 ３４４：増幅器回路 ３８０：ノード ３８１：エミッタ対 ３８２：エミッタ対 ３８８：電流源回路 ３９０：ラッチ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力部と、増幅回路部と、前記入力部と前
   記増幅回路部とを接続する信号伝送線路手段と、を備え
   て成るプローブ・チャネルを有するテスト・プローブに
   おいて、前記プローブ・チャネルにおける逆方向信号を
   低減させるための逆方向信号低減手段を備えたことを特
   徴とするテスト・プローブ。