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JP3776731B2 - A/d変換器、a/d変換器測定システム及び半導体装置 - Google Patents
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A/d変換器、a/d変換器測定システム及び半導体装置 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置に係り、特にA/D変換器及びこのA/D変換器のリニアリティを測定するA/D変換器測定システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、テレビジョンやVCRなどの電子機器に搭載するIC回路にはA/D変換器が搭載され、アナログ信号をデジタル信号に変換している。このようなA/D変換器に対して、その特性(リニアリティ)を検査する事が従来から図4に示すような構成で行われている。
【0003】
図4にて、アナログテスター31のアナログ電圧発生器311より三角波状のアナログ電圧を発生し、これを端子PINを介して被測定対象のA/D変換器32に入力する。A/D変換器32は入力されるアナログ電圧をデジタル値に変換し、それを端子PINを介して前記アナログテスター31に出力する。アナログテスター31は入力されたデジタル値を内部でD/A変換して、アナログ電圧に変換し、このアナログ電圧のリニアリティをヒストグラム法などにより判定する。
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のようにA/D変換の特性(リニアリティ)をアナログテスター31にて測定する際、外部からアナログ信号を入力して測定する必要があるため、量子化bit数の多いA/D変換器32では伝送線路からのNoise1,2などのノイズが混入し、この混入ノイズの影響により、A/D変換器32の特性を精密に測定するのは難しく、測定精度が悪くなるという不具合があった。また、アナログ信号を入力するためアナログテスター31が必要となり、ICのロジック部分をテストするデジタルテスターの他に、アナログテスターがないと、A/D変換器32の特性測定を行う事ができず、測定機器が多くいるという問題があった。
【0004】
本発明は、上述の如き従来の課題を解決するためになされたもので、その目的は、量子化ビット数が多いものでもノイズの影響を受けることなく、且つ精度良くA/D変換特性を測定することができるA/D変換器、A/D変換器測定システム及び前記A/D変換器を有する半導体装置を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、課題を解決する第1の手段は、入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換回路と、前記A/D変換回路を初期化する初期値設定回路と、前記A/D変換回路の外部入力端子に接続されたコンデンサを充放電して三角波を前記外部入力端子に発生させる電流を発生する三角波発生回路と、前記三角波発生回路に前記コンデンサを充電するための電流を発生させるか、或いは放電させるための電流を発生させるかを前記A/D変換回路の出力デジタル信号の値により制御する三角波制御回路とを具備し、前記三角波制御回路は、前記A/D変換回路の出力デジタル信号が全て0になると、前記三角波発生回路に前記コンデンサを充電する電流を発生させ、前記出力デジタル信号が全て1になると、前記コンデンサを放電させる電流を発生させることを特徴とするA/D変換器。
【0006】
第2の手段は、第1の手段のA/D変換器と、前記A/D変換器の外部入力端子に接続されたコンデンサと、前記A/D変換器のデジタル出力信号のリニアリティーを測定するデジタルテスターとを具備することを特徴とする。
【0007】
第3の手段は、第1の手段のA/D変換器及び論理回路をひとつの基板上に集積化して構成されることを特徴とする。
【0010】
上記発明は、A/D変換器のリニアリティ測定をテスターにて行う際、A/D変換器に搭載されたテスト回路によって、IC内部で測定に必要なアナログ信号を発生させるというものである。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明のA/D変換器の一実施形態に係る構成を示したブロック図である。本例のA/D変換器はテスト回路搭載型で、アナログ電圧をデジタル電圧に変換するA/D変換回路11、テスト時の初期値をA/D変換回路11に設定する初期値設定回路12、テスト信号である三角波を作り出す三角波発生回路13及び三角波発生回路13を制御する三角波制御回路14を有している。尚、テスト回路は、初期値設定回路12、三角波発生回路13及び三角波制御回路14により構成されている。
【0012】
また、テスト時には入力端子PINにコンデンサC1が接続されると共に、その出力側に端子PINを介してデジタルテスター2が接続されることによって、本発明のA/D変換器測定システムが構成される。
【0013】
次に本実施形態の動作について図2のタイミングチャートを参照して説明する。A/D変換器1の入力端子PINの電位は始めは不定であるので、まず、図2(B)のTESTX信号をローレベルにすることによって、図2(C)に示すように初期値設定回路12の中のスイッチ(TESTINI)121をオンする。これにより、A/D変換回路11から供給される初期化電圧ViniがA/D変換回路11の入力に供給される。この電圧Viniはデジタル出力が全て“0”になる電圧VRBよりも低い(VRB−α)電圧となる。この時、αは回路のオフセット電圧Vosよりも大きいものとする。これにより、図2(D)に示すようにA/D変換部11の入力電圧Vinが下降し、A/D変換回路11のデジタル出力Doutが全て“0”になってA/D変換回路11が初期化される。
【0014】
デジタル出力Doutが全て“0”になると、三角波制御回路14がUP信号50を出力して三角波発生回路13を制御してスイッチ131をオンにする。この時、スイッチ132はオフである。これにより、三角波発生回路13内の電流源Iup133が動作し始め、電流IupがA/D変換器11の入力端子PINの方向へ流れ始める。電流が流れ続けることによって、A/D変換器1の入力端子PINに接続されたコンデンサC1は充電されていき、入力端子PINの電圧が上がっていく。
【0015】
この電圧がA/D変換回路11への入力電圧VinとなってA/D変換され、出力Doutを得る。この出力Doutはデジタルテスター(ロジックテスター)2に入力される。同時に、このデジタル出力信号は常に三角波制御回路14へ入力される。
【0016】
入力端子PINの電圧が上がり、図2(D)に示すように入力電圧Vinが上昇して電圧VRTを超えると、A/D変換回路11のデジタル出力Doutが全て“1”になる。デジタル出力Doutが全て“1”になり、三角波制御回路14によって全て“1”がある回数続いたことが検出されると、三角波制御回路14から出力されるDOWN信号60によりスイッチ132がオンになり、スイッチ131がオフになるため、三角波発生回路13の電流源Idown134が動作し始める。
【0017】
これにより、電流IdownがIupとは逆に流れ始めるため、充電されたコンデンサC1は放電を始め、A/D変換回路11に入力される電圧Vinは図2(D)に示すように低くなっていき、A/D変換された出力Doutを得る。このデジタル出力信号は同時に三角波制御回路14へ入力される。電圧Vinが電圧VRB以下になると、A/D変換回路11のデジタル出力信号が全て“0”になる。三角波制御回路14によって全て“0”がある回数続いたことが検出されると、三角波制御回路14から出力されるUP信号50によりスイッチ131がオンになり、スイッチ132がオフになるため、三角波発生回路13の電流源Iup133が動作し始め、再度入力電圧が上がっていく。
【0018】
A/D変換回路11から出力されるデジタル信号は端子PINを介してデジタルテスター2に入力される。デジタルテスター2は入力されたデジタル信号のLSBを見ていて、それが1ビットずつ変化していればリニアリティーが良く、この変化に飛びがあったり、或いは停滞があると、リニアリティーが悪いと判定する。
【0019】
ここで、図2(B)のTESTX信号をハイレベルにすると、三角波制御回路14は三角波発生回路13のスイッチ131、132をオフにして、電流を入力端子PINに出入力しなくなると共に、初期値設定回路12のスイッチ121をオフにして、初期値設定回路12を入力端子PINから切り離す。また、別途、コンデンサC1とデジタルテスター2を外す。これにより、A/D変換回路11は入力端子PINから入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して出力する通常動作モードになる。
【0020】
本実施形態によれば、テスト回路として初期値設定回路12、三角波発生回路13及び三角波制御回路14をA/D変換器のIC内に内蔵しているため、入力アナログ信号を内部で作り出し、且つ、電源も内部アナログ電源から直接供給されることにより、外部からのノイズの混入を大幅に抑えることができる。これにより、A/D変換回路11の量子化ビット数が多くとも、従来よりも大幅に高精度の測定ができるようになり、不良のA/D変換器を確実にチェックでき、不良品の流出を抑えることができる。
【0021】
またアナログ信号を入力する必要がなくなるため、アナログテスターを必要とせず、デジタルテスター2のみでリニアリテイのテストを行うことができ、テスト時の測定機器を減らすことができる。
【0022】
更に、接続するコンデンサC1の容量値と、図2(A)に示したクロックの周期によって、デジタルテスター2へ入力されるデジタル信号のLSBの変化率を変えて、その測定精度を容易に変更することができる。
【0023】
図3は本発明の半導体装置の一実施形態を示したブロック図である。半導体装置は、図1に示したテスト回路内蔵型のA/D変換器21と論理回路22が同一基板上に集積化されて構成されている。A/D変換器21のテスト精度が高いため、不良の半導体装置を確実にチェックでき、不良品が市中に出回ることを抑えることができる。
【0024】
尚、本発明は上記実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲において、具体的な構成、機能、作用、効果において、他の種々の形態によっても実施することができる。
【0025】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、テスト回路を内蔵し、入力アナログ信号を内部で作り出すと共に、電源も内部アナログ電源から直接供給することにより、量子化ビット数が多いものでもノイズの影響を受けることなく精度良くA/D変換特性(リニアリティ)を測定することができる。
【0026】
また、従来よりも大幅に高精度での測定ができるようになり、不良品の流出を抑えることができる。
【0027】
また、アナログ信号を入力する必要がなくなるため、アナログテスターがなくてもデジタルテスターのみでリニアリテイのテストを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のA/D変換器の一実施形態に係る構成を示したブロック図である。
【図2】図1に示したA/D変換器のテストモード時の動作を説明するタイミングチャートである。
【図3】本発明の半導体装置の一実施形態を示したブロック図である。
【図4】従来のA/D変換器のテスト時の構成を示したブロック図である。
【符号の説明】
1 A/D変換器
2 デジタルテスター
11 A/D変換回路
12 初期値設定回路
13 三角波発生回路
14 三角波制御回路
121 スイッチ(TESTINI)
131、132 スイッチ
133 電流源Iup
134 電流源Idown
C1 コンデンサ
PIN 入力端子

Claims (3)

  1. 入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換回路と、
    前記A/D変換回路を初期化する初期値設定回路と、
    前記A/D変換回路の外部入力端子に接続されたコンデンサを充放電して三角波を前記外部入力端子に発生させる電流を発生する三角波発生回路と、
    前記三角波発生回路に前記コンデンサを充電するための電流を発生させるか、或いは放電させるための電流を発生させるかを前記A/D変換回路の出力デジタル信号の値により制御する三角波制御回路とを具備し、
    前記三角波制御回路は、前記A/D変換回路の出力デジタル信号が全て0になると、前記三角波発生回路に前記コンデンサを充電する電流を発生させ、前記出力デジタル信号が全て1になると、前記コンデンサを放電させる電流を発生させる
    ことを特徴とするA/D変換器。
  2. 請求項1記載のA/D変換器と、
    前記A/D変換器の外部入力端子に接続されたコンデンサと、
    前記A/D変換器のデジタル出力信号のリニアリティーを測定するデジタルテスターと、
    を具備することを特徴とするA/D変換器測定システム。
  3. 請求項1記載のA/D変換器及び論理回路をひとつの基板上に集積化して構成されることを特徴とする半導体装置。
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