专利名称：测试装置以及电源电路的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种测试电子元件的测试装置，以及测试装置等中所使用的电源电路。
背景技术：
先前，在对电子元件进行测试的测试装置中，设置有用于向该电子元件供给电力的电源电路。例如，电源电路具有用于生成向电子元件施加电源电压及电源电流的功率元件(power device)、及用于驱动该功率元件的电源。
例如，功率元件具有放大所施加的输入电压并作为电源电压输出的放大电路、依据输入电压向电子元件供给源电流的源极侧电路、依据输入电压从电子元件引入吸收电流(sink current)的吸收侧电路。源极侧电路及吸收侧电路具有在电源和电子元件之间所设置的CMOS，且在该CMOS的栅极终端上施加对应于输入电压的电压，并依据输入电压，控制从电源向电子元件供给的电源电流，或控制从电子元件向电源引入的电源电流。
相关的专利文献等现在还未发现，所以省略其说明。
但是，在现有习知的电源电路中，从电源向功率元件上所施加的驱动电压是一定的。而且，在源极侧电路及吸收侧电路上，施加有驱动电压和电源电压的差分。此时，例如在电源电压非常小的情况下，在源极侧电路及吸收侧电路上施加有与驱动电压大致相等的电压，而使功率元件的电力消耗增大。
对借由文献的参照而认为可组入的指定国，将下述日本专利申请中所记述的内容借由参照而组入本申请中，以作为本申请的记述的一部分。
日本专利特愿2004-347659申请日2004年11月30日。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种能够解决上述课题的测试装置以及电源电路。该目的利用权利要求中的独立项所记述的特征的组合而达成。而且，从属项规定本发明的更加有利的具体例子。
为了解决上述课题，本发明的第1形态提供一种测试装置，为一种测试电子元件的测试装置，此测试装置包括生成用于供给到电子元件的测试图案的图案生成部、用于对电子元件供给电源电力的电源电路、根据电子元件输出的输出信号而判定电子元件的好坏的判定部；其中电源电路包括用于生成应施加在电子元件上的设定的输入电压的电压源、根据电压源所生成的输入电压，向电子元件供给电源电力的功率元件、用于供给功率元件的驱动电力的电源、根据功率元件所输出的电源电力而控制电源在功率元件上所施加的驱动电压的电压控制部。
也可使功率元件包括将对应输入电压的电压在电子元件上进行施加的放大电路、依据输入电压对电子元件供给源电流的源极侧电路、依据输入电压从电子元件引入上述吸收电流的吸收侧电路；电压控制部包括对电源在源极侧电路上所施加的源极侧驱动电压，根据功率元件所输出的电源电力而进行控制的正电压控制部、对电源在吸收侧电路上所施加的吸收侧驱动电压，根据功率元件所输出的电源电力进行控制的负电压控制部。
也可使电压控制部检测功率元件所输出的电源电压，当电源电压增大时，则使驱动电压增大；当电源电压减小时，则使驱动电压减小。也可使电压控制部对驱动电压进行控制，以使电源电压和驱动电压的差分大致一定。
也可使电压控制部对功率元件所输出的电源电流进行检测，当电源电流减小时使驱动电压增加，当电源电流增加时使驱动电压减少。也可使电压控制部还对功率元件所输出的电源电压进行检测，并对驱动电压进行控制，以使从驱动电压去除电源电压的值不小于预先所确定的值。
也可使功率元件输出与输入电压大致相等的电源电压；电压控制部对输入电压进行检测，并控制驱动电压，以使电源电压和输入电压的差分大致一定。也可使电压控制部包括预先被给予应控制的电源电压和驱动电压的差分，并在所检测的电源电压上加上差分的补偿电路、根据预先所确定的基准电压和补偿电路所输出的电源电压的差分，对驱动电压进行控制的驱动器。也可使上述电压控制部还包括将所检测的电源电压在设定的电压范围内进行电平固定的防饱和电路。
本发明的第2形态提供一种电源电路，为一种输出定电压的电源电路，此电源电路包括用于生成与应输出的电压相对应的输入电压的电压源、根据电压源生成的输入电压而向外部供给电源电力的功率元件、供给功率元件的驱动电力的电源、根据功率元件所输出的电源电力而控制电源在功率元件上所施加的驱动电压的电压控制部。
另外，上述发明的概要并未列举出本发明的必要特征的全部，且它们的特征群的子集合也可又形成发明。
如利用本发明，可提供降低消耗电力的电源电路。
图1所示为关于本发明的实施形态的测试装置100的构成的一个例子。
图2所示为电源电路20的构成的一个例子。
图3所示为正电压控制部24在源极侧电路42上所施加的源极侧驱动电压Vpps的波形的一个例子。
图4所示为正电压控制部24及负电压控制部26的构成的一个例子。
图5所示为补偿电路74的构成的一个例子。
图6所示为电源电路20的构成的另一例子。
图7所示为源极侧驱动电压Vpps的波形的另一例子。
图8所示为电源电路20的构成的又一另外的例子。
图9所示为电源电路20的构成的又一另外的例子。
10图案生成部 12波形成形部14判定部 20电源电路22电源 24正电压控制部26负电压控制部 28数字模拟转换器30差动放大器 32电流控制部34电流检测部 36负载38电流检测电阻 40功率元件42源极侧电路 44吸收侧电路46放大电路 50信号发生器52电压源 54电容器56感应元件 58、60开关62驱动器 64脉冲宽度控制器66放大器 68、70加法部72防饱和电路 74补偿电路75限制电路 76、78、80电阻84保护电路 86放大器88、90、92电阻 96限制电路100测试装置 200电子元件具体实施方式
下面，对用于实施本发明的最佳形态的数字模拟转换器(digital toanalog converter，DA converter)的测试方法、数字模拟转换器的测试装置及数字模拟转换器进行说明。
图1所示为关于本发明的实施形态的测试装置100的构成的一个例子。测试装置100为用于测试半导体电路等电子元件200的装置，其包括图案生成部10、波形成形部12、判定部14及电源电路20。
图案生成部10生成用于供给到电子元件200的测试图案。例如，图案生成部10生成用于将应供给到电子元件200的信号以1或0的数据值的排列进行表示的图案，以及用于表示应将与该数据值对应的信号供给到电子元件200的时序(timing)的图案等。
波形成形部12根据图案生成部10所生成的测试图案，生成应供给到电子元件200的测试信号。而且，电源电路20供给用于驱动电子元件200的电源电力。
而且，判定部14将电子元件200所输出的输出信号，和图案生成部10所生成的期待值信号进行比较，以判定电子元件200的好坏。在本例中，测试装置100根据输出信号来判定电子元件200的好坏，但在其它例子中，测试装置100也可为对从电源电路20供给到电子元件200的电源电流进行检测，并根据该电源电流来判定电子元件200好坏的装置。
图2所示为电源电路20的构成的一个例子。电源电路20具有作为电压源功能的数字模拟转换器28(以下称作D/A 28)、电源22、正电压控制部24、负电压控制部26、差动放大器30、电流控制部32、功率元件40、电流检测电阻38、电流检测部34及负载36。
D/A 28被供给用于表示在电子元件200上应施加的电压值的数字资料(digital data)，并生成与该数字资料对应的输入电压。功率元件40通过差动放大器30以接收输入电压，并根据该输入电压，向电子元件200供给电源电力。电源22为用于供给功率元件40的驱动电力的电源。
而且，差动放大器30将从输出终端被供给到电子元件200的电源电压进行反馈(feedback)，且对供给到功率元件40的电压进行控制，以使该电源电压与D/A 28所输出的输入电压相等。利用这种构成，电源电路20向电子元件200供给精度良好的电源电压。
电流检测电阻38被设置在与电子元件200连接的输出终端以及功率元件40之间。电流检测部34检测电流检测电阻38的两端的电位差，并将所检测的值供给到电流控制部32。电流控制部32控制差动放大器30所输出的电压，以使电流检测部34所检测的电位差不大于等于预先所确定的值。利用这种构成，电源电路20防止向电子元件200供给过量电流。
而且，正电压控制部24及负电压控制部26为对从电源22在功率元件40上所施加的驱动电压进行控制的电压控制部，且该电压控制部根据功率元件40所输出的电源电压，而控制电源22在功率元件40上所施加的驱动电压。在本例中，电压控制部检测功率元件40所输出的电源电压，并在电源电压增大的情况下，使在功率元件40上所施加的驱动电压增大，并在电源电压减小的情况下，使在功率元件40上所施加的驱动电压减小。而且，电压控制部为了使该电源电压和该驱动电压的差分大致一定，而对驱动电压进行控制为较佳。即，借由追随功率元件40所输出的电源电压，使在功率元件40上所施加的驱动电压进行变动。利用该控制，在功率元件40上可降低不必要的电力消耗。
功率元件40具有放大电路46、源极侧电路42(source side circuit)及吸收侧电路44(sink side circuit)。放大电路46生成与所供给的输入电压相对应的电源电压，并通过电流检测电阻38以施加在电子元件200上。在本例中，放大电路46生成与所供给的输入电压大致相等的电源电压。
源极侧电路42依据输入电压，通过电流检测电阻38向电子元件200供给源电流(source current)。在本例中，源极侧电路42被设置在电源22和电子元件200之间，并具有对栅极终端供给与输入电压相对应的电压的P型的CMOS。该CMOS在输入电压大于等于设定值的情况下形成接通状态，并将来自电源22的源极电流供给到电子元件200。
吸收侧电路44依据输入电压，通过电流检测电阻38从电子元件200引入吸收电流(sink current)。在本例中，源极侧电路44被设置在电源22和电子元件200之间，并具有对栅极终端供给与输入电压相对应的电压的N型的CMOS。该CMOS在输入电压小于等于设定值的情况下形成接通状态，从电子元件200向电源22引入该吸收电流。
正电压控制部24被设置于电源22和源极侧电路42之间，并对电源22在源极侧电路42上所施加的源极侧驱动电压，根据功率元件40输出的电源电力进行控制。例如，正电压控制部24对源极侧驱动电压进行控制，以如前述那样使电源电压和源极侧驱动电压的差分大致形成一定值。
负电压控制部26被设置于电源22和吸收侧电路44之间，并对电源22在吸收侧电路44上所施加的吸收侧驱动电压，根据功率元件40输出的电源电力进行控制。例如，负电压控制部26对吸收侧驱动电压进行控制，以如前述那样使电源电压和源极侧驱动电压的差分大致形成一定值。
在现有习知的电源电路中，对功率元件的源极侧电路及吸收侧电路，分别另外设置电源。如利用本例中的电源电路20，因为对源极侧电路42及吸收侧电路44设置有共同的电源22，所以可使电源22的容量为大致一半。在本例的电源电路20中，当功率元件40输出大电流时，功率元件40的源极侧电路42及吸收侧电路44只是一侧进行动作，所以即使在使电源22共用的情况下，也不会产生问题。
图3所示为正电压控制部24在源极侧电路42上所施加的源极侧驱动电压VPPS的波形的一个例子。如前所述，正电压控制部24以使电源电压Vb和源极侧驱动电压VPPS的差分形成大致一定的电压VOS的形态，对源极侧驱动电压VPPS进行控制。而且，在本例中，只是对源极侧驱动电压VPPS进行了说明，但负电压控制部26也同样地，对吸收侧驱动电压VMPS进行控制。例如，从电源电压Vb减去设定的电压值VOS，而对吸收侧驱动电压VMPS进行控制。
利用这种控制，可防止在源极侧电路42及吸收侧电路44上施加超出必要的电压。因此，能够降低在源极侧电路42及吸收侧电路44上的不必要的电力消耗。
图4所示为正电压控制部24及负电压控制部26的构成的一个例子。正电压控制部24及负电压控制部26具有大致相同的构成，并分别具有驱动器62、脉冲宽度控制器64、放大器66、限制电路75、开关(58、60)、感应元件56及电容器54。而且，正电压控制部24及负电压控制部26共有信号发生器50及电压源52。信号发生器50为生成设定的频率周期信号的电路，电压源52输出设定的基准电压。
下面，以正电压控制部24的动作作为例子进行说明。放大器66从限制电路75接收与电源电压Vb对应的电压，并将该电压与基准电压的差分进行放大并输出。脉冲宽度控制器64根据放大器66所输出的电压，对周期信号的脉冲宽度进行控制。
驱动器62根据脉冲宽度控制器64所控制的脉冲宽度的周期信号，对源极侧驱动电压VPPS进行控制。在本例中，驱动器62在周期信号呈现高电平(Hlevel)的情况下，使开关58为接通状态，并使开关60为断开状态。而且，在周期信号呈现低电平(Llevel)的情况下，使开关58为断开状态，并使开关60为接通状态。开关58及开关60在电源22和接地电位之间串联设置着，并利用开关58及开关60的连接点上的电位，通过感应元件56将电容器54进行充放电。
即，借由控制被供给到驱动器62的周期信号的作用比(duty ratio)，可控制源极侧驱动电压VPPS。在本例中，由于是依据电源电压Vb对周期信号的脉冲宽度进行控制，所以可依据电源电压Vb，对源极侧驱动电压VPPS进行控制。
而且，限制电路75具有加法部(68、70)、防饱和电路72及补偿电路74(offset circuit)。补偿电路74被预先供给应控制在一定值的电源电压Vb和源极侧驱动电压VPPS的差分VOS，并输出与该差分对应的补偿电压。加法部70接收功率元件40所输出的电源电压Vb和该补偿电压，并进行加法运算。利用这种构成，可将电源电压Vb和源极侧驱动电压VPPS的差控制在所需的电压值VOS。
而且，防饱和电路72将加法部70所接收的电源电压Vb，在设定的电压范围内进行电平固定(clamp)。即，当电源电压Vb在设定的电压范围外时，将电源电压Vb转换为该电压范围的上限值。利用这种构成，可防止在源极侧电路42上施加过量电压。而且，加法部68在加法部70所输出的电压上，加上正电压控制部24在源极侧电路42上所施加的源极侧驱动电压VPPS，并输出到放大器66。而且，负电压控制部26的动作与正电压控制部24的动作大致相同，所以省略其说明。
图5所示为限制电路75的构成的一个例子。限制电路75具有多个电阻(76、78、80、88、90、92)、防饱和电路72、补偿电路74、放大器86及保护电路84。
放大器86为在负输入终端上通过电阻90以接收电源电压Vb，并使正输入终端接地的差动放大器。即，放大器86将输入到负输入终端的电压进行反相并输出。
补偿电路74为输出所设定的补偿电压的电压源，通过电阻92而被连接在放大器86的负输入终端上。即，补偿电路74在电源电压Vb上加上补偿电压Voffset，并供给到放大器86的负输入终端。
电阻88被设置在放大器86的负输入终端和输出终端之间。而且，防饱和电路72将放大器86的负输入终端和输出终端的电位差，在设定的范围内进行电平固定。防饱和电路72也可被设置在放大器86的负输入终端和输出终端之间，并具有极性不同的多个齐纳二极管(Zener diode)。
而且，保护电路84为一种在放大器86的负输入终端上施加大于等于设定值的绝对值的电压时，将负输入终端进行接地的电路。例如，也可使保护电路84设置于放大器86的负输入终端和接地电位之间，并具有并列配置的极性不同的2个二极管。
通常，放大器86输出的电压为-(Vb+Voffset)。放大器86的输出终端通过电阻80，与放大器66的负输入终端连接。而且，放大器66的负输入终端通过电阻78而与接地电位连接，而且通过电阻76接收在功率元件40上所施加的驱动电压(例如源极侧驱动电压VPSS)。
放大器66以在负输入终端上所施加的电压，与电压源52所生成的基准电压Vref相等的形态，对驱动电压VPPS进行控制，所以可依据电源电压Vb，对驱动电压进行控制。
例如，在电阻(76、78、80、88、90、92)的电阻值完全相等的情况下，驱动电压VPPS由下式表示。
VPPS＝3Vref+Voffset+Vb而且，在防饱和电路72将正的电源电压Vb进行电平固定的情况下，驱动电压VPPS由下式表示。
VPPS＝3×Vref+Vz1+Vd但是，Vz1表示防饱和电路72所具有的正向的齐纳二极管的击穿电压(breakdown voltage)，Vd表示该齐纳二极管的下降电压。
而且，在防饱和电路72对负的电源电压Vb进行电平固定的情况下，驱动电压VPPS由下式表示。
VPPS＝3×Vref-Vz2-Vd但是，Vz2表示防饱和电路72所具有的反向的齐纳二极管的击穿电压，Vd表示该齐纳二极管的下降电压。
这样，如利用本例的补偿电路74，则在设定的电压范围内，可使电源电压和驱动电压的差分一定，并使驱动电压追随电源电压。因此，能够降低功率元件40的剩余消耗电力。
图6所示为电源电路20的构成的另一例子。本例中的电源电路20具有与图2至图5中所说明的电源电路20相同的构成要素。在图6中，赋予与图2相同的符号的构成要素，也可以是与图2相关说明的构成要素具有相同的机能及构成。
本例的电源电路20对与图2相关而说明的电源电路20的动作的不同点在于根据电流检测部34所检测的电源电流对驱动电压进行控制。本例中的各个电压控制部对功率元件40所输出的电源电流进行检测，当电源电流减少时，使驱动电压增加，当电源电流增加时，使驱动电压减少。
利用这种控制，在电源电流大的情况下，可使驱动电压减小，所以能够减小功率元件40上的消耗电流。而且，需要使例如功率元件40的供给到源极侧电路42上的源极侧驱动电压，较功率元件40所输出的电源电压大于等于一设定值。因此，正电压控制部24还对功率元件40输出的电源电压进行检测，并对源极侧驱动电压进行控制，以使从源极侧驱动电压去除电源电压的值不小于预先所设定的值。
图7为源极侧驱动电压VPPS的波形的一个例子。如前所述，正电压控制部24依据电源电流I0的变化，对源极侧驱动电压VPPS进行控制。此时，正电压控制部24对源极侧驱动电压VPPS进行控制，以使从源极侧驱动电压VPPS去除电源电压Vb的值不小于预先所设定的电压值VOS。利用这种控制，可对功率元件40供给必要的电压，且使功率元件40中的消耗电力减小。
这种控制在例如图4所示的电压控制部的电路中，可借由在补偿电路74上，取代电源电压Vb，以施加电流检测部34的输出电压而进行。此时，借由根据电源电压Vb规定例如脉冲宽度控制器64所生成的脉冲宽度的下限，而可防止源极侧驱动电压VPPS低于电源电压Vb加上了设定值VOS的值。而且，借由将防饱和电路72的设定值利用电源电压Vb进行调整，也可同样地防止源极侧驱动电压VPPS低于电源电压Vb加上了设定值VOS的值。
图8所示为电源电路20的构成的又一例子。本例的电源电路20除了与图2相关说明的电源电路20的构成以外，还具有限制电路96。在图8中赋予与图2相同的符号的构成要素，也可与图2相关说明的构成要素具有相同的机能及构成。而且，本例中的电源电路20与图6相关而说明的电源电路20同样地，根据功率元件40所输出的电源电流，对在功率元件40上所施加的驱动电压进行控制。
本例中的正电压控制部24及负电压控制部26借由缩小在图4中已说明的放大器66的放大率，而使驱动电压不追随电源电压Vb的变动。而且，利用从电源22向功率元件40传送电源电流的传送线路中的线路阻抗(lineimpedance)，而依据电源电流使驱动电压进行变动。而且，限制电路96对各个电压控制部进行控制，以使在功率元件40上所施加的驱动电压，不小于在电源电压上加上了设定值的电压。
例如，限制电路96对驱动电压及电源电压进行检测，并在驱动电压较电源电压加上了设定值的电压还小的情况下，使脉冲宽度控制器64中的脉冲宽度增大。
利用这种构成，可与在图6中已说明的电源电路20同样地，对功率元件40供给必要的电压，且使功率元件40的消耗电力减小。
图9所示为电源电路20的构成的又一例子。本例中的电源电路20，和与图2相关而说明的电源电路20具有大致相同的构成。在图9中，赋予与图2相同的符号的构成要素，也可与图2相关而说明的构成要素具有相同的机能及构成。
本例中的电源电路20对与图2相关而说明的电源电路20的动作的不同点在于对在功率元件40上所施加的输入电压进行检测，并对功率元件40上所施加的驱动电压进行控制，以使功率元件40所输出的电源电压与该输入电压的差分大致一定。本例中的放大电路46，为输出与输入电压大致相等的电源电压的电路。
这种控制在图4所示的电压控制部的电路中，可借由在补偿电路74上，取代电源电压Vb，以施加该输入电压而进行。利用本例中的电源电路20，也可与在图2中说明的电源电路20同样地，减小功率元件40上的消耗电力。
由以上说明可知，如利用本发明，可提供一种减小消耗电力的电源电路。
权利要求
1.一种测试装置，为一种测试电子元件的测试装置，其特征在于该测试装置包括一图案生成部，生成用于供给到前述电子元件的测试图案；一电源电路，用于对前述电子元件供给电源电力；一判定部，根据前述电子元件输出的输出信号而判定前述电子元件的好坏；其中，前述电源电路包括一电压源，用于生成应施加在前述电子元件上的设定的输入电压；一功率元件，根据前述电压源所生成的前述输入电压，向前述电子元件供给前述电源电力；一电源，用于供给前述功率元件的驱动电力；以及一电压控制部，根据前述功率元件所输出的前述电源电力，控制前述电源在前述功率元件上所施加的驱动电压。
2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于前述功率元件包括一放大电路，将对应前述输入电压的电压施加在前述电子元件上；一源极侧电路，依据前述输入电压对前述电子元件供给源电流；一吸收侧电路，依据前述输入电压从前述电子元件引入吸收电流；前述电压控制部包括一正电压控制部，对前述电源在前述源极侧电路上所施加的源极侧驱动电压，根据前述功率元件所输出的前述电源电力而进行控制；以及一负电压控制部，对前述电源在前述吸收侧电路上所施加的吸收侧驱动电压，根据前述功率元件所输出的前述电源电力来进行控制。
3.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于前述电压控制部检测前述功率元件所输出的电源电压，当前述电源电压增大时，则使前述驱动电压增大；当前述电源电压减小时，则使前述驱动电压减小。
4.根据权利要求3所述的测试装置，其特征在于前述电压控制部对前述驱动电压进行控制，以使前述电源电压和前述驱动电压的差分大致一定。
5.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于前述电压控制部对前述功率元件所输出的电源电流进行检测，当前述电源电流减小时使前述驱动电压增加；当前述电源电流增加时，使前述驱动电压减少。
6.根据权利要求5所述的测试装置，其特征在于前述电压控制部还对前述功率元件所输出的电源电压进行检测，并对前述驱动电压进行控制，以使从前述驱动电压去除前述电源电压的值不小于预先所设定的值。
7.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于前述功率元件输出与前述输入电压大致相等的电源电压；前述电压控制部对前述输入电压进行检测，并控制前述驱动电压，以使前述电源电压和前述输入电压的差分大致一定。
8.根据权利要求4所述的测试装置，其特征在于前述电压控制部包括一补偿电路，预先被给予应控制的前述电源电压和前述驱动电压的前述差分，并在所检测的前述电源电压上加上前述差分；以及一驱动器，根据预先所确定的基准电压和前述补偿电路所输出的前述电源电压的差分，对前述驱动电压进行控制。
9.根据权利要求8所述的测试装置，其特征在于前述电压控制部还包括一防饱和电路，将所检测的前述电源电压在设定的电压范围内进行电平固定。
10.一种电源电路，为一种输出定电压的电源电路，其特征在于该电源电路包括一电压源，用于生成与应输出的电压相对应的输入电压；一功率元件，根据前述电压源生成的前述输入电压而向外部供给电源电力；一电源，供给前述功率元件的驱动电力；以及一电压控制部，根据前述功率元件所输出的前述电源电力，而控制前述电源在前述功率元件上所施加的驱动电压。
全文摘要
一种测试装置，为一种测试电子元件的测试装置。该测试装置包括图案生成部，生成用于供给到电子元件的测试图案；电源电路，用于对电子元件供给电源电力；判定部，根据电子元件输出的输出信号而判定电子元件的好坏；其中，电源电路包括电压源，用于生成应施加在电子元件上的设定的输入电压；功率元件，根据电压源所生成的输入电压，向电子元件供给电源电力；电源，用于供给功率元件的驱动电力，以及电压控制部，根据功率元件所输出的电源电力而控制电源在功率元件上所施加的驱动电压。
文档编号G01M99/00GK101057198SQ200580038529
公开日2007年10月17日 申请日期2005年11月29日 优先权日2004年11月30日
发明者小寺悟司 申请人:爱德万测试株式会社