JP3431053B2 - タイミング発生装置 - Google Patents

タイミング発生装置

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JP3431053B2 JP24461796A JP24461796A JP3431053B2 JP 3431053 B2 JP3431053 B2 JP 3431053B2 JP 24461796 A JP24461796 A JP 24461796A JP 24461796 A JP24461796 A JP 24461796A JP 3431053 B2 JP3431053 B2 JP 3431053B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は例えばIC試験装
置に利用することができるタイミング発生装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】ICが正常に動作するか否かを試験する
場合、試験項目の1つに被試験ICに与える信号のタイ
ミングをわずかづつずらし、正常に動作するタイミング
の範囲を測定する試験がある。このような試験を行なう
ためにIC試験装置にはクロックの発生タイミングをわ
ずかづつずらして発生させることができるタイミング発
生装置が備えられている。
【0003】図4に従来のタイミング発生装置の構成を
示す。このタイミング発生装置は微小遅延回路10と、
微小遅延回路10でわずかづつ遅延されたパルスの何れ
かを選択して取り出す選択回路20と、選択回路20の
選択条件を設定するデコーダ30と、クロックの遅延時
間をクロックの1周期を単位に変化させる計数手段40
とによって構成される。
【0004】微小遅延回路10は半導体能動素子を含む
単一回路で構成される遅延素子DYを多段縦続接続した
遅延回路11と、この遅延回路11に入力されるパルス
と遅延回路11を通過したパルスの位相を比較する位相
比較器12と、位相比較器12の位相比較結果が常に所
定値(一般に0)に収束するように各遅延素子DYの遅
延量を制御するための制御電圧を発生する制御電圧発生
器14と、遅延回路11、位相比較器12、制御電圧発
生器14によって構成される閉ループを安定に動作させ
るための周波数特性を決めるフィルタ13とによって構
成される。
【0005】遅延回路11は一般にCMOS構造のIC
で構成され、IC内に形成したバッファ増幅器又はイン
バータ等の単一回路を遅延素子DYとして利用する。I
C内部に形成されたバッファ増幅器或はインバータ等の
回路を遅延素子として利用する場合、温度変動によって
遅延時間が変動する欠点がある。このために位相比較器
12と、フィルタ13、制御電圧発生器14が設けられ
るものである。これらの回路によって閉ループを構成
し、遅延時間が常に一定値を維持するように構成したも
のである。
【0006】つまり、図5に示すように遅延回路11の
遅延時間τを、入力端子INに入力するクロックCLK
の1周期分に相当する遅延時間に設定する。従って位相
比較器12に入力されるクロックは一方が1周期分遅れ
て入力されるため、両方の入力端子にはほぼ同位相で入
力される。遅延回路11の遅延時間がクロックCLKの
1周期相当時間に安定していれば位相比較器12の位相
比較結果はゼロの状態に維持されるが、温度が変化する
と各遅延素子DYの遅延時間が変化する。遅延時間が変
化することにより位相比較器12に入力される2つのパ
ルスの位相がずれるから、その位相差に対応した位相比
較出力を得、その位相比較出力を制御電圧発生器14に
与えて電圧信号に変換し、その電圧信号を遅延回路11
を構成する各遅延素子DYの電源電圧として与えること
により、各遅延素子DYの遅延時間を制御し、位相差が
常にゼロの状態に保つことができることになる。例えば
温度が上昇して遅延回路11の遅延時間が遅くなる方向
に変化した場合には、遅延回路11に与える電源電圧を
上昇方向に変化させて遅延時間を短かくする方向に制御
する。
【0007】このようにして、遅延素子DYとしてIC
(温度変動に対して遅延時間が変化する)を用いなが
ら、遅延時間を安定に維持し、各段間から取り出す遅延
パルスの遅延時間を安定に維持させるように構成してい
る。選択回路20は遅延回路11の各段間から取り出し
た遅延パルスの何れか一つを選択し、入力されたクロッ
クCLKから1個の遅延素子DYの遅延時間Tを最小分
解能とするピッチで、クロックCLKの1周期の間を遅
延素子DYの段数nで分割した任意の時間Tn 遅延した
パルスを取り出す。
【0008】デコーダ30は目的とする遅延時間を与え
ることにより選択回路20を構成するゲートG1 〜Gn
の何れか一つにH論理信号を入力し、H論理を与えたゲ
ートからタイミングパルスを出力させるために設けられ
ている。また計数手段40は例えばダウンカウンタを用
いることができる。遅延時間に相当する設定値をダウン
カウンタにセットする。ダウンカウンタはセットされた
数値分のクロックCLKを計数するとその出力がH論理
となる。このH論理信号をゲートG1 〜Gn に与えるこ
とにより、設定されたクロックCLKの周期分遅延した
タイミングでゲートG1 〜Gn にH論理を与えることが
でき、そのタイミング以後にデコーダ30によって選択
されているゲートG1 〜Gn の何れかに遅延パルスが供
給されると、そのゲートから遅延パルスが取り出され、
出力端子21に任意の時間遅延されたパルスを出力させ
ることができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上述の説明では位相比
較器12の位相比較結果が常にゼロの状態に収束するも
のとして説明したが、現実には位相比較器12の出力側
に何等かのオフセット(誤差電圧)が発生する。このオ
フセットは例えば位相比較器12の入力側の配線の長さ
の違い、或は配線の断面積の違い、或は位相比較器に使
用している能動素子の動作速度の違い等によってオフセ
ットが発生する。
【0010】その様子を図6を用いて説明する。図6は
位相比較器12の具体的な回路構成を簡素に示したもの
である。位相比較器12は2個のフリップフロップFF
1 とFF2 及びこのフリップフロップFF1 、FF2
よってオン、オフ制御されるスイッチ素子SW1 、SW
2 と、フリップフロップFF1 、FF2 をリセットさせ
るゲート12A及び遅延素子12Bとによって構成され
る。
【0011】フリップフロップFF1 とFF2 はD型フ
リップフロップが用いられ、そのデータ入力端子Dには
H論理が与えられる。また各クロック入力端子が位相比
較入力端子IN1 とIN2 に接続され、位相比較すべき
パルスP1 とP2 が与えられる。スイッチ素子SW1
SW2 は常時はオンの状態で待機している。フリップフ
ロップFF1 とFF2 にパルスP1 、P2 が与えられる
と、フリップフロップFF1 とFF2 は共にH論理を読
み込み、出力端子QがH論理に反転する。このH論理信
号によってスイッチ素子SW1 とSW2 がオフの状態に
切替られる。フリップフロップFF1 とFF2 が共にH
論理を出力した状態に揃うと、ゲート12Aがその状態
を検出し、遅延回路12Bを通じてフリップフロップF
1 とFF2 にリセット信号を与える。
【0012】このようにして、入力されるパルスP1
2 の何れか一方が他方より早く立上がると、その時間
差分だけスイッチ素子SW1 又はSW2 がオフになって
いる時間が長くなり、出力端子TA とTB に出力される
パルスP11又はP22のパルス幅に差が生じ、出力端子T
A とTB に出力されるパルスP11とP22を加算し、その
加算結果を平滑回路12Cで平滑して取り出すことによ
り、出力端子TAAとT BBに直流電圧を得ることができ
る。
【0013】この直流電圧の極性は図示する接続関係の
場合に入力パルスP2 が入力パルスP1 より遅れた場合
は出力端子TAAに出力されるパルスP11のパルス幅がP
22より長くなるため、出力端子TAA側の電位がTBB側の
電位より高くなって、正極性となる。入力パルスP2
入力パルスP1 より進み位相の場合は出力端子TBB側の
電位がTAA側の電位より高くなって負極性となる。
【0014】上述したように位相比較器12にはフリッ
プフロップFF1 とFF2 及びスイッチ素子SW1 とS
2 が用いられているから、これらフリップフロップF
1とFF2 及びスイッチ素子SW1 とSW2 に動作速
度(反転に要する時間)に差が存在すると、その動作速
度の差によってオフセットが発生する。例えば、フリッ
プフロップFF2 の反転に要する時間がFF1 の反転に
要する時間よりΔφだけ長かった(Δφだけ遅れる)場
合には、図7に示すように出力端子TB に出力するパル
スP22は出力端子TAAに出力されるパルスP11よりパル
ス幅がΔφだけ狭くなる方向の位相誤差が発生する。こ
の位相誤差Δφは制御電圧VC 対遅延時間TDYに対して
図8に示すように遅延時間のオフセット誤差ΔT Pdとし
て表われる。加えて、これらスイッチ素子、フリップフ
ロップ、IN1 、IN2 の相互配線の配線容量の微小な
差によって同様の誤差を生じる。
【0015】この遅延時間のオフセット誤差ΔTPdは遅
延回路11を構成する1個の遅延素子DYに配分する
と、その値はΔTPd/nとなり極めて小さい。然し乍ら
n個の遅延素子DYが直列接続されるとその誤差の総和
はn個となる。被試験ICに与える信号の位相を漸次ず
らしていく過程で遅延素子DYの遅延時間を1個分ずつ
増加させた場合、最大直列値に達した状態で計数手段4
0に1個分のパルスの遅延時間に桁上げした後に、遅延
素子DYの1個分の遅延時間に戻る際に、その誤差値は
最大値ΔTPdからΔTPd/nに急変することになる。
【0016】この様子を図9に拡大して示す。図9に示
すように、タイミング発生装置に設定する遅延設定時間
がクロックCLKの周期τに相当する遅延時間を越える
毎に、誤差値がΔTPdからΔTPd/nに急変するから、
誤差が鋸歯状に変化しリニアリティが悪くなる不都合が
ある。特に高速ICを試験する場合に、そのリニアリテ
ィの悪化に伴なって試験の信頼性が低下する不都合が生
じる。
【0017】この発明の目的は遅延時間のオフセット誤
差をゼロの状態に設定することができるタイミング発生
装置を提供しようとするものである。
【0018】
【課題を解決するための手段】この発明では遅延回路の
遅延時間を位相比較器で位相比較し、その位相比較結果
により遅延時間の変動を検出し、その遅延時間の変動を
相殺する方向に遅延時間を制御して遅延時間を安定化
し、安定したタイミング信号を発生させるタイミング発
生装置において、位相比較器の出力側にオフセット調整
手段を設け、このオフセット調整手段によりオフセット
誤差を0の状態に設定できるように構成したものであ
る。
【0019】この発明の構成によれば、オフセット調整
手段を設けたことにより、位相比較器等で発生するオフ
セット誤差を0の状態に設定することができる。従って
タイミングの設定時間と実際の遅延時間の関係を直線上
に揃えることができる。つまり、遅延時間の変化特性の
リニアリティを向上することができる。これにより、高
速ICであっても信頼性よく試験を行なうことができる
利点が得られる。
【0020】
【発明の実施の形態】図1にこの発明の一実施例を示
す。図4と対応する部分には同一符号を付して示す。こ
の発明では位相比較器12の出力側にオフセット調整手
段15を設ける。このオフセット調整手段15を調整す
ることにより、位相比較器12に入力されるパルスP1
とP2 の位相差が0の状態であれば位相比較器12の出
力端子T A とTB に出力される位相比較結果も0の状態
に設定することができる。
【0021】図2及び図3にオフセット調整手段15の
具体的な実施例を示す。図2に示す実施例では位相比較
器に設けられる平滑回路12Cの入力側の端子TA とT
B の間にスライド抵抗器VRを接続し、その摺動子を負
極電源−Vに接続して構成した場合を示す。摺動子の位
置を摺動させることにより出力端子TA とTB 間の正と
負のバランス点を調整することができる。従って位相比
較結果にオフセット誤差が発生した場合は、そのオフセ
ット誤差を相殺するようにオフセット調整手段15を調
整すればよい。
【0022】図3の例ではマイクロコンピュータ等の制
御器によって自動的にオフセット誤差を0に調整できる
ように構成した場合を示す。このためには端子TA 又は
Bの何れか一方に固定抵抗器Rを介して負電圧源に接
続すると共に、他方に電流吸引回路15Aを接続し、こ
の電流吸引回路15Aに付随して設けたデジタル−アナ
ログ変換器DAに電流吸引値を与えることにより、電流
吸引回路15Aの電流値を設定し、この電流値を制御し
て出力端子TA とTB 間のゼロバランスを調整するよう
に構成した場合を示す。
【0023】図2又は図3の何れの場合も、位相比較結
果にオフセット誤差が発生しても、そのオフセット誤差
を0の状態に調整することができる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
位相比較器を用いて遅延回路の遅延時間の変動を検出
し、その遅延時間の変動を打消す方向に遅延回路の遅延
時間を制御して安定したタイミング信号を発生させる構
成のタイミング発生装置において、位相比較器の出力側
にオフセット調整手段15を設けたから、位相比較器1
2の出力側にオフセット誤差が発生しても、このオフセ
ット調整手段15によって、そのオフセット誤差をゼロ
の状態に調整することができる。
【0025】よって、タイミング発生装置から出力する
タイミング信号のタイミングをわずかずつずらして発生
させても、タイミングのズレの量が途中で大きく急変す
るような不都合が発生することがない。よって高速IC
を試験する場合でも、信頼性IC試験を行なうことがで
きる利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施形態を説明するためのブロック
図。
【図2】この発明の要部の具体的な実施例を説明するた
めの接続図。
【図3】図2と同様の接続図。
【図4】従来のタイミング発生装置を説明するためのブ
ロック図。
【図5】図4の動作を説明するための波形図。
【図6】図4に示したタイミング発生装置に用いる位相
比較器の構成を詳しく説明するための接続図。
【図7】図6に示した位相比較器で発生する不都合を説
明するための波形図。
【図8】図7で説明した不都合によって発生する遅延時
間のオフセット誤差を説明するためのグラフ。
【図9】図8に示した遅延時間のオフセット誤差によっ
て発生する遅延時間のリニアリティを説明するためのグ
ラフ。
【符号の説明】
10 微小遅延回路 11 遅延回路 12 位相比較器 13 フィルタ 14 制御電圧発生器 15 オフセット調整手段 20 選択回路 30 デコーダ 40 計数手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03K 5/135 G01R 31/3183 G06F 1/04 301

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 A.半導体能動素子を含む単一回路によ
    って構成される遅延素子を縦続接続して構成した遅延回
    路と、 B.この遅延回路に与えられる入力クロックと、遅延回
    路から出力される出力パルスの位相差を検出する位相比
    較器と、 C.この位相比較器から出力される位相比較結果が常に
    に収束するように上記遅延素子に与える電源電圧を制
    御し、遅延素子の遅延時間を一定値に維持させる制御電
    圧発生器と、 D.上記位相比較器の出力が入力され、上記位相比較器
    へ入力される上記入力クロックと出力パルスとの位相差
    が0の状態であれば、位相比較結果が0の状態を上記制
    御電圧発生器側に出力するオフセット調整手段と、 E.上記遅延回路を構成する遅延素子の各段間から取り
    出され、遅延回路の入力クロックのタイミングからわず
    かずつ遅延されたパルスの何れかを選択して取り出す選
    択回路と、 によって構成したことを特徴とするタイミング発生装
    置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のタイミング発生装置にお
    いて、上記オフセット調整手段は上記位相比較器に設け
    られる平滑回路の入力側の端子間に接続したスライド抵
    抗器と、このスライド抵抗器のスライド端子を負極電位
    に偏位させる負極電源とによって構成したことを特徴と
    するタイミング発生装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載のタイミング発生装置にお
    いて、上記オフセット調整手段は上記位相比較器に設け
    られる平滑回路の入力側の端子の一方に接続した固定抵
    抗器と、この固定抵抗器の他端を負極電位に偏位させる
    負極電源と、他方の端子に接続した電流吸引回路とこの
    電流吸引回路の吸引電流値を設定するデジタル−アナロ
    グ変換器とによって構成したことを特徴とするタイミン
    グ発生装置。
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