外加电压的电流测量装置及所用具有开关的电流缓存器制造方法及图纸

一种外加电压的电流检测装置，用于向负载装置施加规定电压并且测量流向此负载装置的电流，包括：电流范围转换部分，具有：串联连接多个电流缓存器的多对开关；具有能够响应所提供的控制信号使能电连接或脱离的输出级，和不同电阻值的电流测量电阻分别 连接到具有开关的电流缓存器的输出级，其中，由控制信号选择多对开关中的任何一对转换所述电流测量范围，具有所述被选择对开关的电流缓存器的所述输出级处于连接状态；直流电源部分，经过具有开关的电流缓存器和由电流范围转换装置所选择的电流测量电 阻的串联向负载装置提供规定的直流电压；以及位差测量装置，测量由于伴随在所述负载装置上的所述直流电压的施加并从具有所选择串联连接的开关的电流缓存器流向所述负载装置的电流而导致的在所述串联连接的电流测量电阻两端的位差，以作为对应于在所述 负载装置中流过的电流的值。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术属于半导体测试装置的外加电压电流测量装置及其所使用的具有开关的电流缓存器，为了小型化，模拟电路可设计成MCM(多芯片模块)，或者IC(集成电路)。
技术介绍
在日本专利申请Kokai公开No.5-119110中，公开了一种在IC测量装置的直流测试中使用的直流测量设备，该直流测量设备向负载(被测设备，DUT)和开关提供一置位恒流或者一恒压，根据所述负载电流范围，检测电阻检测所述负载中产生的电压或者那时流过所述负载的电流。在日本专利申请Kokai公开No.8-54424的中，公开了一种外加电压电流测量装置，其中去除了所述范围转换电路并且获得了更高的速度和更小的尺寸。在日本专利申请Kokai公开No.10-10162的中，公开了一种，即在一电流检测电路以及一外加电压电流测量电路和一使用所述电路的恒流源电路中，该电流检测电路中转换所述电流检测电阻的防漏继电器的数量已被减少。图1A简单地示出了在前述日本专利申请Kokai公开No.10-10162的中公开的所述常规外加电压电流测量电路的配置。此外，如通常对半导体测试装置所做的，图1A所示外加电压的电流测试电路分别被提供给与被测试设备半导体集成电路的多个终端端子对应的多个测量通道。该外加电压的电流测量电路具有一D/A(数/模)转换器10、电阻Ra和Rb、操作放大器A1、电流测量部分100和电缆5，将预期的测试电压Vs外加到所述待测设备(DUT)的终端，并且使用电流测量部分100测量流入相同终端的电流。D/A转换器10从外部接收将被外加到所述DUT上的预期设置数据DV，并且产生相应的直流参考电压Vr。此参考电压Vr通过电阻Ra被提供给运算放大器A1的反向输入终端。运算放大器A1是一功率运算放大器，用于将正或负直流电压提供给所述DUT，运算放大器接收参考电压Vr，并且，基于电阻Ra、Rb，经由反馈路径Als反馈控制DUT终端电压Vs为一指定的固定直流电压。此电压Vs例如可表示为Vs＝Rb*Vr/Ra。运算放大器A1的输出电压Va经由电流测量部分100被施加到所述DUT终端。而且，运算放大器A1的非反向输入终端与电路地GND相连。电流测量部分100是测量DUT负载电流的测量部分，通过测量串联插入的电阻的两端之间所产生的电压，检测流入DUT的电流量，将电压转换成数字值，并且将其作为测量数据提供给图中未示出的一测试装置。至于所述电流测量范围，需要从几微安到几十毫安这么宽的范围。因此，电流测量部分100提供有一范围转换部分110和一位差测量部分150，如图1B所示。如图1C所示，所述范围转换部分110被提供有n个串联电阻Rl至Rn和分别与这些电阻串联的开关SWl至SWn。由于范围转换部分110中的开关SWl至SWn是使用高输入输出绝缘实现的，所以它们可以由可以买到的分立元件光MOS继电器(使用在输出级具有MOS晶体管的光耦合器的半导体开关)组成并通过外部控制信号cntl至cntn控制转换ON/OFF。在使用光MOS继电器的情况下，所述范围转换时间范围从几百微秒至几个毫秒。而且，需要大约10mA的转换驱动电流。作为位差测量部分150的内部电路配置的一个例子，具有这样一种结构，其中，如图2所示，在由开关SWi选择的串联电阻Ri(i为整数，1＜i＜n)两端的电压Vc、Vd，是由运算放大器A55、A56使用高阻抗接收的，并且两端之间的位差Vx被转换成数字值。此电路，例如在US6,255,839的美国专利中所公开的，使得能够通过大致选择电阻R51至R54的值来设置Vx＝Ve。电压Ve通过一A/D转换器59被转换成数字值并被提供给图中未示出的测试装置。如上所解释的，由于在从几毫安至几十毫安的宽电流范围内转换测量的开关SWl至SWn由分立光MOS继电器组成，所以，如果它们基于在外加电压电流测量电路等中使用的现有技术的范围转换装置，则存在不可能最小化、或不可能将外加电压电流测量电路中的所有模拟电路设计成MCM(多芯片模块)或IC的缺陷。而且，也存在范围转换时间是在几百微秒至几毫秒范围内的缺陷。另外，还存在用于ON/OFF控制的驱动电流需要大约10毫安的缺陷。因此，本专利技术的目的就是提供一种外加电压的电流测量装置和其所使用的具有开关的电流缓存器，从而使得所述模拟电路小型化或设计成一MCM或IC成为可能。
技术实现思路
根据本专利技术，构造了一种外加电压电流测量装置，用于施加一规定电压并测量流向负载装置的电流，所述装置包括电流范围转换部分，具有串联连接多个电流缓存器的多对开关，缓存器具有能够响应所施加的控制信号使能电连接或电脱离的输出级，并利用开关将不同电阻值的电流测量电阻分别连接到电流缓存器的输出级，其中，可由控制信号选择多对开关之任何一对来转换所述电流测量范围，具有所述被选择对开关的电流缓存器的输出级处于连接状态；直流电源部分，通过具有开关的电流缓存器和所述电流范围转换装置所选择的电流测量电阻的串联向所述负载装置提供规定的直流电压；以及位差测量装置，测量由于伴随在所述负载装置上的所述直流电压的施加并从具有所选择串联连接的开关的电流缓存器流向所述负载装置的电流而导致的在所述串联连接的电流测量电阻两端的位差，以作为对应于在所述负载装置中流过的电流的值。根据本专利技术，具有多个开关的多个电流缓存器中的每一个具有一前级部分和一输出级，其中，所述输出级具有发射极相互连接的互补第一和第二晶体管，相同连接点的电压是具有开关的所述电流缓存器的输出电压，并且它们的集电极分别连接到一正电源和一负电源；和其中，所述前级部分中的每一个被配置成包括第一PNP晶体管和第一NPN晶体管，其中发射极被分别连接到第一和第二恒流源；集电极被分别连接到一负电源和一正电源，来自直流电源部分的电压被作为输入电压提供给各基极；和第一基极电压、加到输入电压上的基极-发射极电压和第二基极电压以及被从输入电压中减掉的基极-发射极电压被从各发射极提供给互补第一和第二晶体管的基极； 第二PNP晶体管，具有分别与所述互补第二晶体管的基极和所述正电源相连的集电极和发射极；第二NPN晶体管，具有分别与所述互补第一晶体管的基极和所述负电源相连的集电极和发射极；和控制装置，当响应所述控制信号不选择所述具有开关的电流缓存器时，该控制装置向所述第一和第二恒流源提供第一和第二OPEN信号，以便将所述第一和第二恒流源改变为OFF，向第二PNP晶体管和第二NPN晶体管的基极提供第三和第四OPEN信号，以便将这两个晶体管设置为ON状态，从而将所述输出级的互补第一和第二晶体管保持在OFF状态；并且当所述具有开关的电流缓存器被选择时，所述控制装置向所述第一和第二恒流源提供第一和第二OPEN信号，将所述第一和第二恒流源改变为ON，并且向所述第二PNP晶体管和所述第二NPN晶体管的基极提供第三和第四OPEN信号，将这两个晶体管设置为OFF状态，从而将所述输出级的互补第一和第二晶体管置为ON状态。附图说明图1A的框图示出了传统外加电压的电流测量电路的结构例；图1B的理论框图示出了图1A的电流测量部分100；图1C是表示图1B的范围转换部分110的具体配置实施例的图；图2是表示图1B的位差检测部分150的内部电路配置的图；图3是根据本专利技术的外加电压电流测量装置的实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：中原久晴，
申请(专利权)人：株式会社爱德万测试，
类型：发明
国别省市：