专利名称：定电压电源电路、定电压电源电路基板及定电压施加方法
技术领域：
本发明涉及一种定电压电源电路、定电压电源电路基板及定电压施加方法。
本发明专利申请对应于下列日本专利申请。在此一并提出，作为本申请的一部份以供参考。
特愿2000-3970 申请日平成12年1月12日一般而言，定电压电源电路中设置有运算放大器与反馈电路。借此，可以利用反馈电路将输出电压反馈到运算放大器，来抑止电压的变动范围。但是，由于半导体集成电路的速度越来越高，便需要进行在高频范围的电性测试。为此，便产生由反馈电路所反馈的输出电压无法跟踪电压变化。
在此，为了抑制在定电压电源电路内负载附近的电压下降，便在负载附近设置旁路电容。由于旁路电容设置在负载的附近，故可以快速地从反馈电路补偿输出电压。因此，可以应用于随着半导体集成电路的高速化，而必须在高频范围进行的电性测试。
但是，由于旁路电容设置在负载的附近，不得不将旁路电容的面积缩小。因此，无法增大旁路电容的容量，故无法有效充分地对输出电压的变动进行补偿。
此外，一般旁路电容是与负载并联连接的。因此，在定电压电源电路中的电阻与旁路电容便形成RC电路。由于RC电路的频率特性与运算放大器的频率特性，会使定电压电源电路在高频范围容易造成不稳定。
再者，近年来半导体集成电路日益的高速化，因此半导体集成电路的测试装置也需随着半导体集成电路的高速化，要考虑配线电阻等因素，以其能在高频范围稳定地进行测试。此外，为了提高生产能力，也希望半导体测试装置能够高速化。
定电压电源电路可以提供不随供给负载的电流变化而变化且预定的输出电压给负载。此外，在依据供给负载的电流改变而产生输出电压发生变动的情形时，从反馈电路所反馈的输出电压可以跟踪电压的变动，而使定电压电源电路可以充分地对输出电压进行补偿修正。
再者，在随着半导体集成电路的高速化的高频运作范围内，定电压电源电路可以提供稳定的输出电压给负载。
同时，随着半导体集成电路的高速化，可以实现在高频范围稳定地进行测试的半导体集成电路测试装置也是必要的。
依据本发明的定电压电源电路的第一实施例，本发明提出一种定电压电源电路，其包括定电压施加电路、第一电感器件与第一旁路电容。定电压施加电路具有运算放大器，用以对一负载施加输出电压；以及反馈电路，用以将输出电压反馈到运算放大器。第一电感器件设置于定电压施加电路与负载之间。第一旁路电容的一端耦接于第一电感器件与负载之间，另一端则耦接至定电压器件。
较佳而言，第一旁路电容到该负载间的电感值比该定电压施加电路到该负载间的电感值小。
依据本发明的定电压电源电路的第二实施例，在第一实施例中再增加第一电阻，其与第一电感器件并联连接。
依据本发明的定电压电源电路的第三实施例，在第一实施例中再增加补偿电路，其具有第二电阻、第二电感器件与第二旁路电容，其中各第二电阻、第二电感器件与第二旁路电容的其中一端彼此互相连接，第二电阻的另一端连接到第一电感器件的靠近电压施加电路的一侧，第二电感器件的另一端连接到第一电感器件的靠近负载的一侧，第二旁路电容的另一端连接到定电压器件。
较佳而言，第二旁路电容到负载的电感值比第一旁路电容到负载的电感值大。较佳而言，第二旁路电容的电容量比第一旁路电容的电容量大。较佳而言，第二电感器件的电感值比第一电感器件的电感值小。
上述的第一旁路电容到负载的电感值与第二旁路电容到负载的电感值至少一个是各旁路电容到负载的线路配线的电感值。第一电感器件与第二电感器件至少一个是线路配线的电感值。此外，第一旁路电容到负载的电感值与第二旁路电容到负载的电感值分别是第一旁路电容与第二旁路电容到负载的线路配线的电感值，且第一电感器件与第二电感器件是线路配线。
依据本发明的定电压电源电路的第四实施例，定电压电源电路还包括复数个补偿电路，各补偿电路至少由下列补偿电路所构成第一补偿电路，具有第二电阻、第二电感器件与第二旁路电容，其中各第二电阻、第二电感器件与第二旁路电容的其中一端分别彼此连接，其中第二电阻的另一端连接到第一电感器件靠近电压施加电路的一侧，第二电感器件的另一端连接到第一电感器件靠近负载的一侧，第二旁路电容的另一端连接到该定电压器件。第二补偿电路具有一第三电阻、第三电感器件与第三旁路电容，其中各第三电阻、第三电感器件与第三旁路电容的其中一端分别彼此连接，其中第三电阻的另一端连接到第一电感器件靠近电压施加电路的一侧，第三电感器件的另一端连接到第一电感器件靠近负载的一侧，第三旁路电容的另一端连接到定电压器件。
较佳而言，第三旁路电容到负载的电感值比第二旁路电容到负载的电感值大。较佳而言，第二旁路电容的电容量比第一旁路电容的电容量大，第三旁路电容的电容量比第二旁路电容的电容量大。较佳而言，第二电感器件与第三电感器件的电感值比第一电感器件的电感值小，且第三电感器件的电感值比第二电感器件的电感值大。较佳而言，第三电阻比该第二电阻的电阻值大。
上述的第二旁路电容到负载的电感值与第三旁路电容到负载的电感值至少一个可以是各旁路电容到负载的一线路配线的电感值。上述的第二电感器件与第三电感器件至少一个可以是线路配线的电感值。上述的第一旁路电容到负载的电感值、第二旁路电容到负载的电感值与第三旁路电容到负载的电感值分别是第一旁路电容、第二旁路电容与第三旁路电容到负载的线路配线的电感值，且第一电感器件、第二电感器件与第三电感器件是线路配线。
依据本发明的第一实施例，定电压电源电路基板，包括定电压施加电路、第一电感器件与第一旁路电容。定电压施加电路包括运算放大器，用以对负载施加输出电压，以及反馈电路，用以将输出电压反馈到运算放大器。第一电感器件设置于定电压施加电路与负载之间。第一旁路电容的一端耦接于第一电感器件与负载之间，另一端耦接至定电压器件，其中第一旁路电容配置于比定电压施加电路更接近负载的位置。
较佳而言，第一电感器件是线路配线。
依据本发明的第二实施例，定电压电源电路基板还包括第一补偿电路，其具有第二电阻、第二电感器件与第二旁路电容。各第二电阻、第二电感器件与第二旁路电容的其中一端分别彼此连接，其中第二电阻的另一端连接到第一电感器件靠近电压施加电路的一侧，第二电感器件的另一端连接到第一电感器件靠近负载的一侧，第二旁路电容的另一端连接到定电压器件，其中第二旁路电容配置于比第一旁路电容更远离负载的位置。
上述的第一旁路电容到负载的电感值与第二旁路电容到负载的电感值至少一个可以是各旁路电容到负载的线路配线的电感值。上述的第一电感器件与第二电感器件至少一个可以是线路配线的电感值。上述的第一旁路电容到负载的电感值与第二旁路电容到负载的电感值分别是第一旁路电容与第二旁路电容到负载的线路配线的电感值，且第一电感器件与第二电感器件是线路配线。
较佳而言，第二旁路电容的电容量比第一旁路电容的电容量大。较佳而言，第二电感器件的电感值比第一电感器件的电感值小。
依据本发明的第三实施例，定电压电源电路基板还包括第二补偿电路，其具有第三电阻、第三电感器件与第三旁路电容。各第三电阻、第三电感器件与第三旁路电容的其中一端分别彼此连接，其中第三电阻的另一端连接到第一电感器件靠近电压施加电路的一侧，第三电感器件的另一端连接到第一电感器件靠近负载的一侧，第三旁路电容的另一端连接到定电压器件。较佳而言，第三旁路电容配置于比第二旁路电容更远离该负载的位置。
上述的第一旁路电容到负载的电感值、第二旁路电容到负载的电感值与第三旁路电容到负载的电感值至少一个可以是各旁路电容到该负载的线路配线的电感值。上述的第一电感器件、第二电感器件与第三电感器件至少一个可以是线路配线。上述的第一旁路电容到负载的电感值、第二旁路电容到负载的电感值与第三旁路电容到负载的电感值分别是第一旁路电容、第二旁路电容与第三旁路电容到负载的线路配线的电感值，且第一电感器件、第二电感器件与第三电感器件是线路配线。
较佳而言，第二旁路电容的电容量比第一旁路电容的电容量大，第三旁路电容的电容量比第二旁路电容的电容量大。较佳而言，第三电感器件的电感值比第二电感器件的电感值大，且第一电感器件的电感值小。较佳而言，至少一个该第一、该第二与该第三旁路电容配置在该负载的周边。至少一个线路配线配置在负载周围。
上述的第一旁路电容到负载的配线、第二旁路电容到负载的配线或第三旁路电容到负载的配线的一部份可以通过绝缘材料与其它配线重叠形成。
上述的第一旁路电容到负载的配线、该第二旁路电容到负载的配线或第三旁路电容到该负载的配线的一部份，经由绝缘材料至少与其中的第一、第二与第三旁路电容重叠形成。
上述的第一旁路电容到负载的配线、该第二旁路电容到负载的配线或第三旁路电容到该负载的配线的一部份，经由绝缘材料与负载重叠形成。
此外，依据本发明所提出的定电压施加方法，用以对负载施加预定电压。产生一电压，电压是使用定电压施加电路产生的，电压施加电路包括运算放大器，用以对负载施加预定电压，以及反馈电路，用以将输出电压反馈到运算放大器。经由第一电感器件施加电压给负载，其中第一电感器件耦接于定电压施加电路与负载之间。供应电流给负载，此电流是由第一旁路电容所提供的。其中第一旁路电容的一端耦接于第一电感器件与负载之间，另一端耦接至定电压器件。通过第一电感器件对第一旁路电容充电。
附图标记分别是100定电压电源电路101定电压施加电路110电源 120运算放大器172、170、174、176、175电阻164、162、160旁路电容140反馈电路180、184电感130负载 150定电压器件1000、2000补偿电路277电阻 266旁路电容286电感 380电感480电感 475电阻580电感 575电阻560旁路电容 183电源端子
图1是依据本发明的一实施例的定电压电源电路100。电源110经由运算放大器120将预定的输出电压施加于负载130上。反馈电路140将输出电压以负反馈方式反馈到运算放大器120。借此，在输出电压发生变化时，运算放大器120便可以将输出电压变换回预定的定电压。即使输出电压产生暂时的改变，也可以通过反馈电路140利用运算放大器120将输出电压恢复到预定的定电压值。电阻174与电阻176是由传导函数与反馈率来加以决定的。电流检测电阻172是用来检测从定电压电源电路100供应到负载130的电流。旁路电容160，较佳而言，是配置在定电压电源电路100内的负载130端。借此，在供应至负载130的电流发生变化时，可以立即对电流进行一定程度的补偿，以防止输出电压下降。为了要利用电流检测电阻172与旁路电容160所构成的RC电路来防止输出电压产生震荡，还将相位补偿电容164与电流检测电阻172并联连接。线路电阻170做为定电压电源电路100与负载130之间的线路电阻。电感器件180配置在定电压电源电路100与负载130之间。较佳而言，电感器件180并不必使用做为电感的器件，而是利用线路本身的电感。定电压器件150较佳而言是使其接地。但是，定电压器件150并不是一定要接地，而将其连接到一做为基准的电压也可以。反馈电路140也可以包括使用运算放大器的电压跟踪(voltage follower)电路。
此外，定电压电源电路包括补偿电路1000。补偿电路1000具有电阻器件175、电感器件184以及旁路电容162。电阻器件175、电感器件184与旁路电容162的其中一端互相连接。电阻器件175的另一端连接到电感器件180靠近定电压电源电路100的一端。电感器件184的另一端连接到电感器件180靠近定负载130的一端。旁路电容162的另一端则连接到定电压器件150。补偿电路1000的操作，后文将会详述。
接着，详细说明本发明的定电压电源电路100的构造与运作。
负载130例如可以是半导体集成电路。由于负载130的运作，由定电压电源电路100供应给负载130的电流也随之发生变化。若供应给负载130的电流的变化过大时，定电压电源电路100的输出电压也会发生变化。亦即，如半导体集成电路从待机状态进入运作状态时，流入半导体集成电路的电流很大的话，输出电压的电压降也会变大。近年来，半导体集成电路有高集成度的趋势。因此，在半导体集成电路运作时，供应大电流便是无法避免的情形。于是，半导体集成电路由待机时到运作时，流入半导体集成电路的电流差变得相当大，而使得输出电压的电压降也变大。
此外，在负载130运作时提供给负载130是大电流的情形下，为了抑制消耗的电力，便必需降低输出电压。因此，输出电压的压降对输出电压有显著地影响。例如，随着半导体集成电路得高集成化，施加于半导体集成电路的输出电压的电压降的影响也随之变大。
再者，由于最近半导体集成电路的高速化，因此，负载130从待机状态进入到运作状态的周期，亦即运作频率，也变高。故而，利用反馈电路140与运算放大器120将变动的输出电压回复到预定电压值的周期，在运作频率上有跟不上的情况发生。因此，无法对负载130施加预定的输出电压，而造成测试误差与错误运作的原因。
在此，为了针对处理高速化的半导体集成电路，在负载130的附近设置旁路电容160。由于旁路电容160设置在负载130附近，可以对输出电压的变化做出立即处理，而供应电流。借此，可以及早变化输出电压的周期，以对输出电压进行一定程度的缓和。
但是，由于旁路电容160设置在负载130的旁边，无法使用实际上较大的电容器。亦即，旁路电容160无法使用大容量的电容。因此，针对大的电流变化，要对负载130供应充分的电流是有困难的。
图2是将图1中的定电压电源电路100省去补偿电路1000、电感器件180、旁路电容160、电流检测电阻172与相位补偿电容164后的示意图。亦即，图2是由电源110通过运算放大器120将定电压施加于负载130的定电压电源电路(但电感器件180是电路线路的情况时，是实质具有电感的)。输出电压通过反馈电路140使之反馈至运算放大器的反转(负)输入端。因此，图2所示的电路便构成一负反馈电路。
图3是运算放大器120的频率特性的示意图。一般而言，在运算放大器中有电阻与电容。通过运算放大器中的电阻与电容，构成低通滤波器。此外，一般来说，运算放大器为了获得负反馈电路的稳定性，而做成具有接近一次延迟的特性。因此，如图3所示，运算放大器120的频率特性，由于在高频范围增益的衰减，在频率f0以上显示出近似一次延迟的特性。而在相当高频率的范围，增益以约-6dB/oct的斜率而衰减。
图4是以电流检测电阻172与旁路电容160而构成的RC电路。定电压电源电路100设置用来检测输出电流的电流检测电阻172。借此，电流检测电阻172与旁路电容160构成串联的RC电路。
图5是图4的RC电路的频率特性示意图。如图4所示，负载130与旁路电容160并联连接。如图5所示，电流检测电阻172与旁路电容160所构成的RC电路的频率特性，在频率f1以上显示出近似一次延迟的特性。而在相当高频率的范围，增益以约-6dB/oct的斜率而衰减。
图6是具有电流检测电阻172与旁路电容160所构成的RC电路，并且电源110通过运算放大器120将定电压施加于负载130的定电压电源电路。亦即，图6是图2与图4所组合而成的定电压电源电路。
图7是图6的定电压电源电路的频率特性示意图。因为图6的顶电压电源电路是由图2与图4所组合而成的定电压电源电路，因此图7的频率特性图也呈现出图3与图5两者的频率特性。在此，假设频率f1比频率f0来得大。依据负载130的运作频率，首先，在频率f0，通过运算放大器120的频率特性，增益以约-6dB/oct的斜率而衰减。接着，在频率f1时，通过电流检测电阻172与旁路电容160而构成的RC电路的频率特性，而具有接近二次延迟特性之故，此时增益以约-12dB/oct的斜率而衰减。
一般而言，在一次延迟的情形，亦即在频率特性的斜率为-6dB/oct的情形下，输出信号对输入信号的相位差不会落后90度。因此，输入信号与输出信号间的相位差是在90度以内。因此，从电源110的输入电压与由反馈电路140所反馈的输出电压的相位差，在仅有运算放大器120的频率特性的影响下，是在90度以内的。
另一方面，在二次延迟的情形，亦即在频率特性的斜率为-12dB/oct的情形下，一般而言，输出信号对输入信号的相位差落后180度为止。因此，输入信号与输出信号间的相位差在180度为止。因此，从电源110的输入电压与由反馈电路140所反馈的输出电压的相位差，在运算放大器120的频率特性与具有电流检测电阻172与旁路电容160而构成的RC电路的频率特性两者的重叠影响之下，是在180度为止。
反馈电路140将输出电压反馈到反转输入端的负反馈电路。因此，在从电源110的输入电压与由反馈电路140所反馈的输出电压的相位差是90度以下的情况时，相对于电源110的输入电压，由反馈电路140所反馈的输出电压仅具有延迟的响应时间差。亦即，由反馈电路140所反馈的输出电压会使输入电压的振幅减少。借此，对于输出电压的变化，因为运算放大器120与反馈电路140使输出电压收敛到一固定值，故而使其稳定。
另一方面，在从电源110的输入电压与由反馈电路140所反馈的输出电压的相位差超过90度以上的情况时，相对于电源110的输入电压，由反馈电路140所反馈的输出电压包含超前的响应时间差。亦即，由反馈电路140所反馈的输出电压会使输入电压的振幅增加。借此，对于输出电压的变化，因为运算放大器120与反馈电路140无法使输出电压收敛到一固定值，而产生不稳定。
一般而言，电路的稳定性是利用在0dB时的电路的频率特性曲线的斜率来加以判断的。亦即，当在输入信号与输出信号的振幅相等时，输入信号与输出信号的相位差在90度以内的情形下，输出信号会对输入信号进行相减的作用，借此判断电路为稳定。另一方面，当在输入信号与输出信号的振幅相等时，但输入信号与输出信号的相位差在90度以上的情形下，输出信号会对输入信号进行相加的作用，借此判断电路为不稳定。
但是，如图6所示的定电压电源电路，其包含电阻174(电阻值为R174)与电阻176(电阻值为R176)。据此，利用增益为-20×log(1/β)dB(在此，β为反馈率。β＝R176/(R174+R176))的频率特性曲线的斜率，判断定电压电源电路的稳定性。亦即，通过在图7的P点的频率特性曲线的斜率，来判断定电压电源电路的稳定性。若在点P的频率特性曲线的斜率为-6Db/oct的话，因为输入电压与从反馈电路140所反馈的输出电压的相位差在90度以下，所以电路为稳定。另一方面，若输入电压与从反馈电路140所反馈的输出电压的相位差在90度以上，则电路为不稳定。借此，图6的定电压电源电路为不稳定。
图8是在图6所示的定电压电源电路上再设置相位补偿电容160的定电压电源电路。相位补偿电容164与电流检测电阻172并联连接。据此，相位补偿电容164在高频范围内不会对电流检测电阻172产生影响，同时相位补偿电容164也不会对由电流检测电阻172与旁路电容160所构成的RC电路造成影响。相位补偿电容164的电容可以比旁路电容160的电容小。
图9是图8的定电压电源电路的频率特性的示意图。相位补偿电容164的电容比旁路电容160的电容小，所以在比频率f1还高的频率f2时开始呈现出相位补偿电容164的影响。亦即，如图7所做的说明，在比频率f1高的频率范围，定电压电源电路的频率特性的斜率是-12dB/oct。但是，由于设置了相位补偿电容164，在比频率f2高的范围下，定电压电源电路的频率特性的斜率回到-6dB/oct。如此，在P点的定电压电源电路的频率特性的斜率为-6dB/oct。故图8所示的定电压电源电路为稳定。
图10是与图8的定电压电源电路等效的定电压电源电路示意图。然而，实际上，在定电压电源电路中或定电压电源电路与负载130之间存在由线路所产生的电阻。因此，图10所示是此线路产生的线路电阻170。
图11与图12是图10的定电压电源电路的频率特性示意图。图11与图12呈现出因线路电阻170的存在所造成的影响。相位补偿电容164在高频范围中对电流检测电阻172与旁路电容160所构成的RC电路并无影响。但是，线路电阻170则有影响。线路电阻170远比电流检测电阻的电阻值低。为此，在比频率f1低的频率范围下，线路电阻170与旁路电容160的RC电路的频率特性不会出现，然而在比频率f1高的频率f3时，线路电阻170与旁路电容160的RC电路的频率特性影响便产生。
在负载130的运作频率远小于频率f3的情形时，如图11所示，在P点的频率特性的斜率是-6dB/oct。故图10所示的定电压电源电路为稳定。
但是，近年来，半导体集成电路日益地高速化，故半导体集成电路的测试电路也随着半导体集成电路的高速化，而必须要在高频下稳定地进行测试。此外，为了提高产率，半导体集成电路的测试装置也期望能够高速化。
在此，通过增加运算放大器120的增益，而可以在比频率f3更高的频率范围对负载130进行测试。但是，图10的定电压电源电路的频率特性便变为如图12所示。如图12所示，在P点的斜率是-12dB/oct，因此图10的定电压电源电路为不稳定。故而，由于线路电阻170的存在，无法在频率高于f3的频率范围进行稳定测试。
此外，旁路电容160的电容较小，频率f3为较高的频率。故通过使旁路电容的容量变小，而使线路电阻170与旁路电容160所构成的RC电路开始造成影响的频率提高。但是，旁路电容160的电容一旦变小，便无法对由负载130的运作的输出电压的变化进行补偿。因此，变希望要使旁路电容160的电容变大，并且稳定定电压电源电路。
在此，如图1所示，设置补偿电路1000。补偿电路1000包括电阻175、电感器件184与旁路电容162。各个电阻175、电感器件184与旁路电容162的其中一端彼此互相连接。电阻175的另一端连接到电感器件180的靠近定电压电源电路的一侧。电感器件184的另一端连接到电感器件180的靠近负载130的一侧。旁路电容162的另一端则连接到定电压器件150。
较佳而言，电感器件180与电感器件184是电路的配线线路。因此，电感器件180的电感值与电感器件184的电感值分别由从定电压施加电路101到负载130之间的电路配线长度来加以决定。从定电压施加电路101到负载130的配线长度比从旁路电容162到负载130的配线长度还长。因此，电感器件180的电感值比电感器件184的电感值还大。由于旁路电容160配置在负载130的附近，所以从旁路电容160到负载130的电感182为探针(probe)或端子等的电感。因此，相对于电感器件180的电感值与电感器件184的电感值来说，电感182是很小的。电感器件180与电感器件184也可以利用特定材料来制成所要的电感。
此外，由于旁路电容1650配置在负载130附近，其也决定于负载130的大小。因此，随着半导体集成电路的小型化的发展，要将旁路电容160的电容值加大，在实际上也是相当地困难的。另一方面，旁路电容162通过电感器件180连接到负载130。因此，旁路电容162可以配置在比旁路电容160更远离负载130的位置。故而，旁路电容162在实际上可以做得比旁路电容160的电容值更大。
以下将叙述如何以旁路电容160与旁路电容162来补偿由负载130的运作而造成输出电压的变化。例如，在负载130由待机状态进入到运作状态的情形，大电流将从定电压电源电路100流到负载130。因此，使得定电压电源电路100的输出电压下降。此时，首先，比较电感器件180与电感器件184，经过较小的电感182，旁路电容160供应电流给负载130。借此，可以立即地针对因负载130的运作所造成的输出电压下降进行补偿。但是，因为旁路电容160的电容值较小，无法充分地对输出电压的压降进行补偿。接着，旁路电容162经由电感器件184供应电流给负载130。借此，补偿输出电压的压降。接着，定电压施加电路通过反馈电路140与运算放大器120，经由电感器件180将修正的预定输出电压施加到负载130。据此，旁路电容160与旁路电容160以一特定时间差对输出电压进行补偿。借此，可以缓和由负载130的运作所造成的输出电压的电压降。因为旁路电容162在实际上可以做到相当大的电容量，故可以充分地补偿输出电压的压降。
另一方面，旁路电容160与旁路电容162彼此互相并联连接，因此，定电压电源电路100也可以设置单一的旁路电容160，而其电容值为旁路电容160的电容值C160与旁路电容162的电容值C162之和相等。如图11与图12所叙述的，通过使旁路电容160加大，频率f1与频率f3变小。故而，由于将旁路电容160的电容值变大，而无法在高频范围进行稳定测试。于是便在补偿电路1000配置电阻175。以下，配合图13来说明电阻175的作用。
图13是具有补偿电路1000，并利用电感器件180的图1中的定电压电源电路100的频率特性示意图。通过电阻175、电感器件180与电感器件184，旁路电容160与旁路电容162在某个频率f4以上不会对定电压施加电路101有影响。通过电感器件180比电感器件184大，电感器件180与旁路电容160及旁路电容162的共振频率比频率f4小。借此，在频率循序增加的情形时，首先由电感器件180的影响，定电压施加电路101经由电阻175，接着经由旁路电容162、电感器件184以及旁路电容160等持续运作。接着，在持续增加频率的情形下，旁路电容160与旁路电容162的电阻值随着频率的增加而下降，在频率到达f4以上的频率后，旁路电容160与旁路电容162的电阻值便比电阻175的电阻值小。定电压施加电路101便经由旁路电容160以及经由旁路电容162与电阻175连续作用。借此，在频率f4以上，旁路电容160与旁路电容162不会对定电压施加电路有影响，而电阻值为电阻175的电阻值。因此，线路电阻170与旁路电容160、162所构成的RC电路便不会有影响。故而，定电压电源电路100的频率特性曲线在频率f4以上的斜率为0dB/oct。然而，因为在P点的频率特性曲线的斜率为-6dB/oct，所以图1所示的定电压电源电路100在高频范围内也是稳定的。此外，即使提高运算放大器120的增益，定电压电源电路100也不会变得不稳定。
图14是本发明的定电压电源电路的另一实施例。本实施例的定电压电源电路200，在定电压电源电路100上在增加第二补偿电路2000。补偿电路2000具有分别其中一端彼此互相连接的电阻277、电感器件286与旁路电容266。电阻277的另一端连接到电感器件180靠近定电压电源电路的一侧，电感器件286连接到电感器件180靠近负载的一侧，而旁路电容266的另一端则连接到定电压电路150。
较佳而言，电感器件180、电感器件184与电感器件286是电路配线线路。借此，电感器件180的电感值可以由定电压施加电路101到负载130之间的配线线路长度来决定。电感器件184的电感值由旁路电容162到负载130之间的配线线路长度来决定。电感器件286由旁路电容266到负载130之间的配线线路长度来决定。旁路电容266到负载130之间的配线线路长度比旁路电容162到负载130之间的配线线路长度还长，故电感器件286的电感值比电感器件184还大。此外，定电压施加电路101到负载130之间的配线线路长度比旁路电容266到负载130之间的配线线路长度还长，故电感器件180的电感值比电感器件286还大。相对于电感器件180、电感器件184与电感器件286来说，电感182的电感值是相当小的。电感器件180、电感器件184与电感器件286也可以利用特定的材料来制造出所预定的电感。
此外，旁路电容266，经过电感器件286连接到负载130。据此，旁路电容266可以配置在比旁路电容160与旁路电容162更远的地方。因此，旁路电容266的电容在实际上可以做的比旁路电容160与旁路电容162的电容还大。
以下将叙述如何以旁路电容160、旁路电容162与旁路电容266来补偿由负载130的运作而造成输出电压的变化。例如，在负载130由待机状态进入到运作状态的情形时，大电流将从定电压电源电路100流到负载130。因此，使得定电压电源电路100的输出电压下降。此时，首先，相对于电感器件180、电感器件184与电感器件286之电感值，经过较小的电感182，旁路电容160供应电流给负载130。借此，可以立即地针对因负载130的运作所造成的输出电压下降进行补偿。但是，因为旁路电容160的电容值较小，无法充分地对输出电压的压降进行补偿。接着，旁路电容162经由电感器件184供应电流给负载130。借此，补偿输出电压的压降。但是，利用旁路电容162无法充分地补偿输出电压的压降的情形也会有。据此，接着旁路电容266通过电感器件286供应电流给负载130，借以补偿输出电压的压降。接着，定电压施加电路101通过反馈电路140与运算放大器120，经由电感器件180将修正的预定输出电压施加到负载130。据此，旁路电容160与旁路电容266以一特定的时间差对输出电压进行补偿。借此，可以缓和由负载130的运作所造成的输出电压的电压降。因为旁路电容266具有比旁路电容162还大的电容量，故可以充分地补偿输出电压的压降。
定电压电源电路200可以具有与补偿电路1000与补偿电路2000相同的额外的补偿电路。
因为定电压电源电路200的频率特性与图13所示近似，故在此省略。然而，由于增加了旁路电容266、电感器件286与电阻277，频率f1、f4与f5的频率数值为稍微移动。
图15到图17是本发明的定电压电源电路的另一种实施例。
图15是电感器件380配置在定电压施加电路101与负载130之间的定电压电源电路300。电感器件380使在高频率范围下旁路电容160不会影响定电压施加电路101。据此，配线线路电阻170与旁路电容160所构成的RC电路不会造成影响。据此，即使在加大旁路电容160的情形下，定电压电源电路300也可以对负载130施加稳定的输出电压。
图16是电感器件480配置在定电压施加电路101与负载130之间，并且电阻475与电感器件480并联连接的定电压电源电路400。电感器件480与电阻475使在高频率范围下旁路电容160不会影响定电压施加电路101。据此，配线线路电阻170与旁路电容160所构成的RC电路不会造成影响。据此，即使在加大旁路电容160的情形下，定电压电源电路400也可以对负载130施加稳定的输出电压。
图17是电感器件580配置在定电压施加电路101与负载130之间，并且电阻575与电感器件580并联连接，且具有一端连接到电阻575靠近负载130侧而另一端连接到定电压器件150的旁路电容560的定电压电源电路500。电感器件580与电阻575使在高频率范围下旁路电容160与旁路电容560不会影响定电压施加电路101。据此，配线线路电阻170与旁路电容160、560所构成的RC电路不会造成影响。据此，即使在加大旁路电容160的情形下，定电压电源电路500也可以对负载130施加稳定的输出电压。此与图1中配置在电路上的电感器件184的定电压电源电路是实质上相同的。
通过本发明的实施例，定电压电源电路可施加不会随着供应给负载电流变化且为预定的输出电压给负载。此外，在依据供应给负载的电流改变而产生输出电压发生变动的情形时，从反馈电路所反馈的输出电压可以追踪电压的变动，而使定电压电源电路可以充分地对输出电压进行补偿修正。再者，在随着半导体集成电路的高速化的高频运作范围内，定电压电源电路可以施加稳定的输出电压给负载。同时，随着半导体集成电路的高速化，可以实现在高频范围稳定地进行测试的半导体集成电路测试装置。此外，针对半导体集成电路测试装置的高速化，其生产能力也大为提高。
图18所示是负载130。负载130具有施加定电压电源200的输出电压的电源输入端183。例如，负载130为半导体基底电路用来进行电性运作的装置。然而，负载130是待测试对象，并非构成本发明的定电压电源电路或定电压电源电路基板。因此，在图中负载均以虚线表示。
图19所示是配置在负载外围的旁路电容160、162、266以及用来连接定电压施加电路101的输出端子190。旁路电容160、162与266围绕在负载130的周围，分别配置九个。但是，各个旁路电容的配置方法与个数并不加以限制。例如，旁路电容160、162与266可以是框型、U型、O型或L型等。此外，旁路电容160、162与266可以是重叠在负载130上的多层结构。为了缩小电感182，旁路电容160配置在电源端子183的附近。据此，负载130小的话，旁路电容160的大小会被限制。由于电极面积比例之故，而限制了旁路电容160的电容量。
在离负载130的距离比旁路电容160还远的位置上，配置旁路电容160。因为离负载130的距离比旁路电容160还远，所以旁路电容162的电极面积可以比旁路电容160还大。
再者，在离负载130的距离比旁路电容160、162还远的位置上，配置旁路电容266。因为离负载130的距离比旁路电容160、162还远，所以可以做出电极面积可以比旁路电容160、162还大的旁路电容266。在离负载130的距离比旁路电容266还更远的位置上，再配置额外的旁路电容也可以。
图20是图19中的旁路电路等从定电压施加电路到负载130形成的线路配线状态。依据本实施例，电感器件180是线路配线。此外，线路配线具有围绕在负载130的四周围且与旁路电容160的一电极连接的框型部以及从框型部的线路配线向端子190延伸的长型部。相对于长型部，线路配线的框型部是较小的电感。据此，电感器件180的电感是由从连接到定电压施加电路101的输出的端子190到线路配线的框型部为止的长型部的配线长度L1来决定。线路配线的形状并不限定于框型或长型。例如，线路配线的框型部分作成圆形框型也可以，亦或以四角型或圆形支配线披覆在负载130与旁路电容160的电极上也可以。然而，为确保电感器件180的电感，线路配线包含细长部分是较好的。此外，线路配线的框型部也可以重叠在旁路电容160的一个电极上，而与旁路电容160连接。
图21所示的补偿电路1000的旁路电容162、电感器件184与电阻175所形成的线路配线状态。依据本实施例，电感器件184是线路配线。此外，线路配线具有围绕在负载130的四周围的框型部以及从框型部的线路配线向端子190延伸的长型部。相对于长型部，线路配线的框型部是较小的电感。再者，线路配线的框型部也可以重叠在旁路电容160的一个电极上，而与旁路电容160连接。据此，电感器件184的电感是由从旁路电容162到线路配线的框型部为止的长型部的配线长度L2来决定。线路配线的形状并不限定于框型或长型。例如，线路配线的框型部分作成圆形框型也可以，亦或以四角型或圆形支配线披覆在负载130上也可以。然而，为确保电感器件184的电感，线路配线包含细长部分是较好的。此外，线路配线的框型部也可以重叠于图20所示线路配线的框型部上，而与旁路电容160连接。由于L2比L1短，电感器件184的电感值比电感器件180的电感值还小。
电阻177连接在旁路电容162与电源端子190之间。依据本实施例，低电阻器件177连接电阻175与旁路电容162。
图22所式的补偿电路2000的旁路电容266、电感器件286与电阻277所形成的线路配线状态。依据本实施例，电感器件286是线路配线。此外，线路配线围绕在负载130的四周围，其具有围绕在负载130周围的框型部以及从框型部的线路配线向端子190延伸的长型部。相对于长型部，线路配线的框型部是较小的电感。再者，线路配线的框型部也可以重叠在图21所示的线路配线的框型部，亦即，重叠在旁路电容160的一个电极上，而与旁路电容160连接。据此，电感器件286的电感是由从旁路电容162到线路配线的框型部为止的长型部的配线长度L3来决定。线路配线的形状并不限定于框型或长型。例如，线路配线的框型部分作成圆形框型也可以，亦或以四角型或圆形支配线披覆在负载130上也可以。然而，为确保电感器件286的电感，线路配线包含细长部分是较好的。此外，线路配线的框型部也可以重叠于图20所示线路配线的框型部上，而与旁路电容160连接。由于L3比L1短，但比L2长。故而电感器件286的电感值比电感器件180的电感值还小，而比电感器件180的电感值还大。
电阻277连接在旁路电容162与电源端子190之间。依据本实施例，补偿电路也可以重叠于线路配线上而形成。此外，补偿电路也可以在旁路电容上重叠形成线路配线。再者，补偿电路也可以在负载上重叠形成线路配线。此时，通过夹着绝缘器件使之重叠形成，线路配线、旁路电容或负载既可以电性隔离，而重叠形成。此外，通过不夹着绝缘器件使之重叠形成，线路配线、旁路电容或负载既可以电性连接，而重叠形成。再者，其它电路组成的补偿电路，熟悉此技术的人员均可以轻易思及而加以替换。
如本实施例所示，线路配线、旁路电容、负载或电阻也可以互相重叠构成。但是，线路配线、旁路电容、负载或电阻也可以不必以互相重叠方式构成，而以横向配置的方式形成。此外，线路配线可以使用单一材料构成，然而也可以利用多种材料来形成。例如，线路配线可以使用金属或多晶硅等。具体而言，可以使用如Al-Si、Al-Si-Cu、Cu、Au、Ag、Pt或掺杂的多晶硅等的材料。此外，绝缘器件的材料可以使用玻璃等材料。电阻并不限定特定的材料，只要可以做成预计的电阻值便可以。
以上仅是用以说明本发明的实施例，本发明的技术范围并非限制于上述的实施例的范围。任何熟悉该项技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内所作的各种更动与润饰，均属于本发明的保护范围。
从上述的说明可以了解，依据本发明的说明，定电压电源电路可施加不会随着供应给负载的电流变化且为预定的输出电压给负载。此外，在依据供应给负载的电流改变而产生输出电压发生变动的情形时，从反馈电路所反馈的输出电压可以追踪电压的变动，而使定电压电源电路可以充分地对输出电压进行补偿修正。再者，在随着半导体集成电路的高速化的高频运作范围内，定电压电源电路可以施加稳定的输出电压给负载。同时，随着半导体集成电路的高速化，可以实现在高频范围稳定地进行测试的半导体集成电路测试装置。此外，针对半导体集成电路测试装置的高速化，其生产能力也大为提高。
权利要求
1.一种定电压电源电路，其特征在于包括一定电压施加电路，包括一运算放大器，用以对一负载施加一输出电压，以及一反馈电路，用以将该输出电压反馈到该运算放大器；一第一电感器件，设置于该定电压施加电路与该负载之间；一第一旁路电容，其一端耦接于该第一电感器件与该负载之间，另一端耦接至一定电压器件。
2.根据权利要求1所述的定电压电源电路，其特征在于该第一旁路电容到该负载间的电感值比该定电压施加电路到该负载间的电感值小。
3.根据权利要求1所述的定电压电源电路，其特征在于还包括一第一电阻，与该第一电感器件并联连接。
4.根据权利要求1所述的定电压电源电路，其特征在于还包括一第二电阻、一第二电感器件与一第二旁路电容，其中各该第二电阻、该第二电感器件与该第二旁路电容的其中一端彼此互相连接，该第二电阻的另一端连接到该第一电感器件靠近该电压施加电路的一侧，该第二电感器件的另一端连接到该第一电感器件靠近该负载的一侧，该第二旁路电容的另一端连接到该定电压器件。
5.根据权利要求4所述的定电压电源电路，其特征在于该第二旁路电容到该负载的电感值比该第一旁路电容到该负载的电感值大。
6.根据权利要求4所述的定电压电源电路，其特征在于该第二旁路电容的电容量比该第一旁路电容的电容量大。
7.根据权利要求4所述的定电压电源电路，其特征在于该第二电感器件的电感值比该第一电感器件的电感值小。
8.根据权利要求4所述的定电压电源电路，其特征在于该第一旁路电容到该负载的电感值与该第二旁路电容到该负载的电感值至少一个是各该旁路电容到该负载的一线路配线的电感值。
9.根据权利要求4所述的定电压电源电路，其特征在于该第一电感器件与该第二电感器件至少一个是一线路配线的电感值。
10.根据权利要求8或9所述的定电压电源电路，其特征在于该第一旁路电容到该负载的电感值与该第二旁路电容到该负载的电感值分别是该第一旁路电容与该第二旁路电容到该负载的线路配线的电感值，且该第一电感器件与该第二电感器件是线路配线。
11.根据权利要求1所述的定电压电源电路，其特征在于还包括复数个补偿电路，该些补偿电路至少包括一第一补偿电路，具有一第二电阻、一第二电感器件与一第二旁路电容，其中各该第二电阻、该第二电感器件与该第二旁路电容的其中一端分别彼此连接，其中该第二电阻的另一端连接到该第一电感器件靠近该电压施加电路的一侧，该第二电感器件的另一端连接到该第一电感器件靠近该负载的一侧，该第二旁路电容的另一端连接到该定电压器件；一第二补偿电路，具有一第三电阻、一第三电感器件与一第三旁路电容，其中各该第三电阻、该第三电感器件与该第三旁路电容的其中一端分别彼此连接，其中该第三电阻的另一端连接到该第一电感器件靠近该电压施加电路的一侧，该第三电感器件的另一端连接到该第一电感器件靠近该负载的一侧，该第三旁路电容的另一端连接到该定电压器件。
12.根据权利要求11所述的定电压电源电路，其特征在于该第三旁路电容到该负载的电感值比该第二旁路电容到该负载的电感值大。
13.根据权利要求11所述的定电压电源电路，其特征在于该第二旁路电容的电容量比该第一旁路电容的电容量大，该第三旁路电容的电容量比该第二旁路电容的电容量大。
14.根据权利要求11所述的定电压电源电路，其特征在于该第二电感器件与该第三电感器件的电感值比该第一电感器件的电感值小，该第三电感器件的电感值比该第二电感器件的电感值大。
15.根据权利要求11所述的定电压电源电路，其特征在于该第三电阻比该第二电阻的电阻值大。
16.根据权利要求11所述的定电压电源电路，其特征在于该第二旁路电容到该负载的电感值与该第三旁路电容到该负载的电感值至少一个是各该旁路电容到该负载的一线路配线的电感值。
17.根据权利要求11所述的定电压电源电路，其特征在于该第二电感器件与该第三电感器件至少一个是一线路配线的电感值。
18.根据权利要求16或17所述的定电压电源电路，其特征在于该第一旁路电容到该负载的电感值、该第二旁路电容到该负载的电感值与该第三旁路电容到该负载的电感值分别是该第一旁路电容、该第二旁路电容与该第三旁路电容到该负载的线路配线的电感值，且该第一电感器件、该第二电感器件与该第三电感器件是线路配线。
19.一种定电压电源电路基板，其特征在于包括一定电压施加电路，包括一运算放大器，用以对一负载施加一输出电压，以及一反馈电路，用以将该输出电压反馈到该运算放大器；一第一电感器件，设置于该定电压施加电路与该负载之间；一第一旁路电容，其一端耦接于该第一电感器件与该负载之间，另一端耦接至一定电压器件，其中该第一旁路电容配置于比该定电压施加电路更接近该负载的位置。
20.根据权利要求19所述的定电压电源电路基板，其特征在于该第一电感器件是线路配线。
21.根据权利要求19所述的定电压电源电路基板，其特征在于还包括一第一补偿电路，具有一第二电阻、一第二电感器件与一第二旁路电容，其中各该第二电阻、该第二电感器件与该第二旁路电容的其中一端分别彼此连接，其中该第二电阻的另一端连接到该第一电感器件靠近该电压施加电路的一侧，该第二电感器件的另一端连接到该第一电感器件靠近该负载的一侧，该第二旁路电容的另一端连接到该定电压器件，其中该第二旁路电容配置于比该第一旁路电容更远离该负载的位置。
22.根据权利要求21所述的定电压电源电路基板，其特征在于该第一旁路电容到该负载的电感值与该第二旁路电容到该负载的电感值至少一个是各该旁路电容到该负载的一线路配线的电感值。
23.根据权利要求21所述的定电压电源电路基板，其特征在于该第一电感器件与该第二电感器件至少一个是一线路配线的电感值。
24.根据权利要求8或9所述的定电压电源电路基板，其特征在于该第一旁路电容到该负载的电感值与该第二旁路电容到该负载的电感值分别是该第一旁路电容与该第二旁路电容到该负载的线路配线的电感值，且该第一电感器件与该第二电感器件是线路配线。
25.根据权利要求21所述的定电压电源电路基板，其特征在于该第二旁路电容的电容量比该第一旁路电容的电容量大。
26.根据权利要求21所述的定电压电源电路基板，其特征在于该第二电感器件的电感值比该第一电感器件的电感值小。
27.根据权利要求21所述的定电压电源电路基板，其特征在于还包括一第二补偿电路，具有一第三电阻、一第三电感器件与一第三旁路电容，其中各该第三电阻、该第三电感器件与该第三旁路电容的其中一端分别彼此连接，其中该第三电阻的另一端连接到该第一电感器件靠近该电压施加电路的一侧，该第三电感器件的另一端连接到该第一电感器件靠近该负载的一侧，该第三旁路电容的另一端连接到该定电压器件，其中该第三旁路电容配置于比该第二旁路电容更远离该负载的位置。。
28.根据权利要求27所述的定电压电源电路基板，其特征在于该第一旁路电容到该负载的电感值、该第二旁路电容到该负载的电感值与该第三旁路电容到该负载的电感值至少一个是各该旁路电容到该负载的一线路配线的电感值。
29.根据权利要求27所述的定电压电源电路基板，其特征在于该第一电感器件、该第二电感器件与该第三电感器件至少一个是一线路配线。
30.根据权利要求27所述的定电压电源电路，其特征在于该第一旁路电容到该负载的电感值、该第二旁路电容到该负载的电感值与该第三旁路电容到该负载的电感值分别是该第一旁路电容、该第二旁路电容与该第三旁路电容到该负载的线路配线的电感值，且该第一电感器件、该第二电感器件与该第三电感器件是线路配线。
31.根据权利要求27所述的定电压电源电路基板，其特征在于该第二旁路电容的电容量比该第一旁路电容的电容量大，该第三旁路电容的电容量比该第二旁路电容的电容量大。
32.根据权利要求27所述的定电压电源电路基板，其特征在于该第三电感器件的电感值比该第二电感器件的电感值大，且该第一电感器件的电感值小。
33.根据权利要求19、21或27所述的定电压电源电路基板，其特征在于至少一个该第一、该第二与该第三旁路电容配置在该负载的周边。
34.根据权利要求22、23、24、28或30所述的定电压电源电路基板，其特征在于至少一个该线路配线配置在该负载周围。
35.根据权利要求22、23、24、28或30所述的定电压电源电路基板，其特征在于该第一旁路电容到该负载的一配线、该第二旁路电容到该负载的一配线或该第三旁路电容到该负载的一配线的一部分与一其它配线重叠形成。
36.根据权利要求35所述的定电压电源电路基板，其特征在于至少其中的一该配线与该其它配线电性连接。
37.根据权利要求22、23、24、28或30所述的定电压电源电路基板，其特征在于该第一旁路电容到该负载的一配线、该第二旁路电容到该负载的一配线或该第三旁路电容到该负载的一配线的一部分，至少与其中的一该第一、该第二与该第三旁路电容重叠形成。
38.根据权利要求37所述的定电压电源电路基板，其特征在于至少一该配线与至少其中的一该第一、该第二与该第三旁路电容的电极电性连接。
39.根据权利要求22、23、24、28或30所述的定电压电源电路基板，其特征在于至少一该第一旁路电容到该负载的一配线、该第二旁路电容到该负载的一配线或该第三旁路电容到该负载的一配线的一部分，与该负载重叠形成。
40.一种定电压施加方法，用以对一负载施加一预定电压，其特征在于包括产生一电压，该电压是使用一定电压施加电路产生的，该电压施加电路包括包括一运算放大器，用以对该负载施加该预定电压，以及一反馈电路，用以将一输出电压反馈到该运算放大器；经由一第一电感器件施加该电压给该负载，其中该第一电感器件耦接于该定电压施加电路与该负载之间；供应一电流给该负载，该电流是由一旁路电容所提供，其中该第一旁路电容的一端耦接于该第一电感器件与该负载之间，另一端耦接至一定电压器件；通过该第一电感器件对该第一旁路电容充电。
全文摘要
一种定电压电源电路,其包括定电压施加电路、第一电感器件与第一旁路电容。定电压施加电路具有运算放大器,用以对一负载施加输出电压,以及反馈电路,用以将输出电压反馈到运算放大器。第一电感器件设置于定电压施加电路与负载之间。第一旁路电容的一端耦接于第一电感器件与负载之间,另一端则耦接至定电压器件。
文档编号H03K3/00GK1358284SQ01800051
公开日2002年7月10日 申请日期2001年1月12日 优先权日2000年1月12日
发明者桥本好弘 申请人:爱德万测试株式会社