[发明专利]阻抗源量程调节设备和方法

说明书

技术领域

本发明总的涉及电测量，并且更具体地，涉及源测量单元。

背景技术

在包括半导体产品测试在内的很多领域中，源测量单元（SMU）用来进行精确的测量。例如，美国专利No. 5,039,034公开了一个这种装置，并且在美国专利No. 5,144,154中描述了这种装置中的量程变化，这两个专利都通过参引的方式全部并入本文。典型的SMU设计包括具有集成的电压和电流测量功能的电压源或电流源。被测试装置（DUT）耦合至SMU并且然后利用电压源或电流源激励。只要负载阻抗与选择的SMU提供方法相匹配，典型的SMU就将正常地工作。如果SMU构造成提供电压并且测量电流（SVMI），那么高阻抗负载是所希望的。如果SMU构造成提供电流并且测量电压（SIMV），那么低阻抗负载是所希望的。实际上负载阻抗可能不与SMU源阻抗相匹配。这能够导致减幅振荡（ring）和其他瞬态问题。当负载阻抗随频率变化时，出现其他问题，例如，用于DC的正确提供方法在较高频率下不是正确的方法。已有的SUM设计不改变其特性以适于随频率而改变DUT阻抗。提供解决这些问题的改进的源阻抗量程调节功能将是所希望的。

发明内容

公开了一种阻抗提供电路和方法，所述阻抗提供电路用于构造成对被测试装置（DUT）进行测量的测量装置。阻抗提供电路包括电耦合至DUT的电压/电流源。具有构造成调节可变电阻的控制输入的电控可变电阻耦合至DUT。回路增益控制器耦合至电控可变电阻的控制输入。回路增益控制器构造成驱动电控可变电阻的控制输入，以调节可变电阻使其与DUT的阻抗基本匹配。阻抗提供电路还可以包括构造成检测DUT两端的电压的电压检测器并且包括电压基准。回路增益控制器可以构造成基于在DUT的两端检测到的电压和电压基准来驱动电控可变电阻的控制输入。

回路增益控制器可以包括运算放大器（op-amp），该运算放大器构造成基于在DUT的两端检测到的电压和电压基准来驱动电控可变电阻的控制输入。电压基准电路可以被提供并构造成将由电压/电流源供给的电压分成两半。电压基准电路可以包括缓冲放大器，该缓冲放大器具有耦合至非反相输入的电阻分压器。电控可变电阻构造为电压受控电流源。

阻抗提供电路还可以包括外部回路，该外部回路构造成用于电流/电压的提供以及DUT的至少一个电气特性的测量。阻抗提供电路还可以包括增益压缩/扩展电路，该增益压缩/扩展电路构造成增大或减小电压/电流源的跨导（gm）。电压/电流源可以构造为电压源或电流源。

还公开了一种提供阻抗提供电路的方法，所述阻抗提供电路用于构造成对被测试装置（DUT）进行测量的测量装置。所述方法包括向DUT提供电压/电流源。提供电控可变电阻，该电控可变电阻具有构造成调节可变电阻的控制输入。电控可变电阻的控制输入被驱动，以调节可变电阻使其与DUT的阻抗基本匹配。所述方法还可以包括检测DUT两端的电压以及生成电压基准。所述方法还可以包括基于在DUT的两端检测到的电压和电压基准来驱动电控可变电阻的控制输入。

所述方法还可以包括提供运算放大器（op-amp），该运算放大器构造成基于在DUT的两端检测到的电压和电压基准来驱动电控可变电阻的控制输入。所述方法还可以包括提供电压基准电路，该电压基准电路构造成将由电压/电流源供给的电压分成两半，以生成电压基准。还可以提供电压基准电路，该电压基准电路具有缓冲放大器，该缓冲放大器具有耦合至非反相输入以生成电压基准的电阻分压器。电控可变电阻可以构造为电压受控电流源。

所述方法还可以包括提供外部回路，该外部回路构造成用于电流/电压的提供以及DUT的电气特性的测量。可以提供增益压缩/扩展电路，该增益压缩/扩展电路构造成增大电压/电流源的跨导（gm）。

附图说明

图1A是包括理想的阻抗源的电路的框图；

图1B是对于一定范围的源电阻，就44K欧姆电阻DUT而言的噪声计算； 

图1C是典型的反馈安培计的简化框图；

图2A是示出用于阻抗源拓扑的内部回路的基本框图；

图2B是示出用于阻抗源拓扑的内部回路的示意图；

图3A是SMU的框图，该SMU具有外部回路和实施在内部回路中的阻抗源；

图3B是SMU的框图，该SMU具有外部回路和实施在内部回路中的阻抗源；

图3C是阻抗源的基本内部回路的简化框图，图示了内部回路增益；以及

图3D是具有添加了增益压缩/扩展的阻抗源的SMU的框图。

具体实施方式