时间数字转换器制造技术

本发明专利技术提供不需要ASIC和/或模拟电路设计就能够实现高精度、高分辨率、高速的时间数字转换器。测量输入波形中的第一时间点t1与第二时间点t2之间的时间间隔T的时间数字转换器具备：基准计数单元，其对主时间间隔TM进行计数而作为所输入的基准时钟的周期的整数倍；零数计数单元，其对零数时间间隔TF进行计数而作为主时间间隔TM相对于时间间隔T的富余量、不足量；以及计数/转换单元，其基于主时间间隔TM和零数时间间隔TF计算出时间间隔T，将其转换为数字值，零数计数单元具有：n个倍频单元，其分别生成成为基准时钟的m倍频的信号；相位偏移单元，其使n个倍频单元输出的信号各自的相位逐一偏移360

【技术实现步骤摘要】
时间数字转换器


[0001]本专利技术涉及时间数字转换器，特别涉及适合用于半导体检查装置(半导体测试仪)的时间数字转换器。

技术介绍

[0002]以往，公知在对被检查对象、例如IC、LSI等进行检查的半导体检查装置中，有进行信号的时间测定的装置(例如，参照专利文献1)。
[0003]另外，作为时间和/或频率的测定方法，迄今为止提出了各种方法，作为代表性的方法，可列举通用计数方式、时间扩展方式、时间电压转换方式、时间游标方式等。
[0004]其中，例如，在通用计数方式中，是通过对内置的基准时钟输入信号进行指定的时间测量从而进行时间测定的方法。另外，时间扩展方式是将时间转换为电压来进行测定的方式，是利用积分电路对零数时间的脉冲宽度进行充放电，并进行脉冲宽度扩展的方法。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1：日本特开2003
‑
139817号公报

技术实现思路

[0008]技术问题
[0009]然而，在作为半导体检查装置中的一个功能而进行时间测定的情况下，在以往的方法中存在限度。
[0010]即，在半导体检查装置中，虽然能够通过具备时间数字转换器来进行时间测定，但在该情况下，作为不需要ASIC(application specific integrated circuit：专用集成电路)和/或模拟电路设计的通用技术，通常采用使用了FPGA(field
‑
programmable gate array：现场可编程门阵列)的时间数字转换器。在此，在通常的FPGA中，时钟频率为几百MHz，能够测定的最小量被限制为nsec量级。
[0011]另一方面，在半导体检查装置所采用的时间数字转换器中，测定(测量)的分辨率的高度、测定动态范围的广度、以及测定的高速性很重要，在现状下，例如期望100ps左右的分辨率下的测定。在该情况下，作为基准时钟则需要10GHz，为了实现高精度、高分辨率、高速，结果需要制作ASIC或另外设计模拟电路，存在时间数字转换器的成本变高的问题。这不限于通用计数方式，在采用以往已知的其他方式的时间数字转换器中也是同样低存在该问题。
[0012]另外，虽然能够使用示波器和PC(个人计算机)进行高精度、高分辨率的测定，但是在该情况下，高速处理存在限度。
[0013]本专利技术鉴于该实际情况，提供一种不需要ASIC和/或模拟电路设计就能够实现高精度、高分辨率、高速的时间数字转换器。
[0014]技术方案
[0015]本专利技术涉及一种时间数字转换器，其特征在于，测量输入波形中的第一时间点与第二时间点之间的时间间隔，所述时间数字转换器具备：基准计数单元，其对相对于所述时间间隔的主时间间隔进行计数而作为基准时钟的周期的整数倍；零数计数单元，其对零数时间间隔进行计数而作为所述主时间间隔相对于所述时间间隔的富余量、不足量；以及计数/转换单元，其基于所述主时间间隔和所述零数时间间隔计算出所述时间间隔，并将其转换为数字值，所述零数计数单元具有：倍频单元组，其分别由n个(n为2以上的整数)倍频单元构成，所述n个倍频单元生成以所述基准时钟的m倍频(m为2以上的整数)对与所述零数时间间隔对应的信号进行采样的信号；以及相位偏移单元，其使所述n个倍频单元所生成的所述信号各自的相位逐一偏移360
°
/n。
[0016]技术效果
[0017]根据本专利技术，起到能够提供一种不需要ASIC和/或模拟电路设计就能够实现高精度、高分辨率、高速的时间数字转换器这样的优异的效果。
附图说明
[0018]图1是说明本实施方式的时间数字转换器的图，图1的(A)是示出时间数字转换器的电路构成的一例的概要框图，图1的(B)是时间数字转换器中的时间测定的概要图。
[0019]图2是本实施方式的时间数字转换器中的时间测定的概要图，是图1的(B)的局部放大图。
[0020]图3是示出本实施方式的运算单元的一例的电路块概要图。
[0021]图4是示出本实施方式的零数计数单元的一例的电路块概要图。
[0022]图5是示出本实施方式的采样电路的一例的电路块概要图。
[0023]图6是本实施方式的零数计数单元中的采样时钟的一例。
[0024]图7是拍摄从本实施方式中的信号发生单元起到倍频单元为止的布线的状态而得的图像。
[0025]图8是拍摄从本实施方式中的信号发生单元起到倍频单元为止的布线的状态而得的图像。
[0026]符号说明
[0027]10：时间数字转换器
[0028]11：衰减器
[0029]12：滤波电路
[0030]13：第一信号发生单元
[0031]14：第二信号发生单元
[0032]15：计数单元
[0033]16：基准计数单元
[0034]17：零数计数单元
[0035]19：计数/转换单元
[0036]20：运算单元
[0037]171、171A～171H：倍频单元；
[0038]172、172A～172H：相位偏移单元
[0039]TF、TF1、TF2：零数时间间隔
[0040]TM：主时间间隔
具体实施方式
[0041]以下，参照附图对本专利技术的实施方式进行说明。在本实施方式的各附图中标注相同的符号的部分表示相同的部件。
[0042]图1是示出本实施方式的时间数字转换器10的概要的图，该图的(A)是示出时间数字转换器10的电路构成的一例的概要框图，该图的(B)是本实施方式的时间数字转换器10中的时间测定的概要图。另外，图2是图1的(B)的局部(比较器A、比较器B的波形)放大图。
[0043]参照图1的(A)，本实施方式的时间数字转换器10例如具有衰减器11、滤波电路(例如低通滤波器)12、第一信号发生单元13、第二信号发生单元14、以及运算单元20。运算单元20具有计数单元15(基准计数单元16和零数计数单元17)、以及计数/转换单元19等。
[0044]参照图1的(B)，时间数字转换器10测量经由衰减器11和滤波电路12输入的输入波形中的第一时间点t1与第二时间点t2之间的时间间隔T。本实施方式的时间数字转换器10在例如衰减器11的上游与未图示的DUT(被测定对象，例如半导体元件)(根据需要经由缓冲电路)连接。即，输入波形在该例中是作为被测定对象的半导体元件所输出的例如电压波形。作为该情况下的时间测定的一例，是达到DUT所输出的电压(波形)的va％(例如20％)的第一时间点t1与达到DUT所输出的电压(波形)的vb％(例如80％)的第二时间点t2之间的时间间隔T的测定等。时间数字转换器10与例如其他信息处理装置(例如PC等)一起构成半导体检查装置。
[0045]第一时间点t1和第二时间点t2分别是以预定的信号(定时信号、触发信号)的产生为契机的时间点。作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种时间数字转换器，其特征在于，测量输入波形中的第一时间点与第二时间点之间的时间间隔，所述时间数字转换器具备：基准计数单元，其对相对于所述时间间隔的主时间间隔进行计数而作为基准时钟的周期的整数倍；零数计数单元，其对零数时间间隔进行计数而作为所述主时间间隔相对于所述时间间隔的富余量、不足量；计数/转换单元，其基于所述主时间间隔和所述零数时间间隔计算出所述时间间隔，并将其转换为数字值；第一信号发生单元，其产生成为所述第一时间点的契机的第一信号；以及第二信号发生单元，其产生成为所述第二时间点的契机的第二信号，所述零数计数单元具有：多个倍频单元组；以及相位偏移单元，所述多个倍频单元组分别由n个(n为2以上的整数)倍频单元构成，所述n个倍频单元分别生成以所述基准时钟的m倍频(m为2以上的整数)对与所述零数时间间隔对应的信号进行采样的信号，所述相位偏移单元使所述n个倍频单元所生成的所述信号各自的相位逐一偏移360
°
/n，所述第一信号发生单元与一个所述倍频单元组(以下，称为“第一倍频单元组”)连接，所述第二信号发生单元与另一所述倍频单元组(以下，称为“第二倍频单元组”)连接。2.根据权利要求1所述的时间数字转换器，其特征在于，所述第一信号发生单元通过第一布线与所述第一倍频单元组的所述n个倍频单元中的第一倍频单元连接，所述第二信号发生单元通过第二布线与所述第二倍频单元组的所述n个倍频单元中的第二倍频单元连接，所述第一布线与所述第二布线等长。3.根据权利要求1或2所述的时间数字转换器，其特征在于，所述第一信号发生单元通过第三布线与所述第一倍频单元组的所述n个倍频单元中的第三倍频单元连接，所述第二信号发生单元通过第四布线与所述第二倍频单元组的所述n个倍频单元中的第四倍频单元连接，所述第三布线与所述第四布线等长。4.根据权利要求1至3中任一项所述的时间数字转换器，其特征在于，所述第一信号发生单元和所述第二信号发生单元分别是比较器。5.根据权利要求1至4中任一项所述的时间数字转换器，其特征在于，所述输入波形是被测定元件所输出的电压波形。6.根据权利要求1至5中任一项所述的时间数字转换器，其特征在于，所述m为8。7.根据权利要求1至6中任一项所述的时间数字转换器，其特征在于，
所述n为8。8.一种时间数字转换器，其特征在于，测量输入波形中的第一时间点与第二时间点之间的时间间隔，所述时间数字转换器具备：基准计数单元，其对相对于所述时间间隔的主时间间隔进行计数而作为基准时钟的周期的整数倍；以及零数计数单元，其对零数时间间隔进行计数而作为所述主时间间隔相对于所述时间间隔的富余量、不足量，所述零数计数单元具有：第一倍频单元组，其接收成为所述第一时间点的契机的第一信号；第二倍频单元组，其接收成为所述第二时间点的契机的第二信号；以及相位偏移单元，第一倍频单元组和所述第二倍频单元组分别由n个(n为2以上的整数)倍频单元构成，所述n个倍频单元分别生成用于以所述基准时钟的m倍频(m为2以上的整数)对与所述零数时间间隔对应的信号进行采样的信号，所述相位偏移单元使所述n个倍频单元所生成的所述信号各自的相位逐一偏移360

【专利技术属性】
技术研发人员：猪鼻俊行，稲村友孝，田中雄也，
申请(专利权)人：天蓝科技有限公司，
类型：发明
国别省市：