專(zhuān)利名稱(chēng)：測(cè)試裝置用電源裝置及利用它的測(cè)試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種向被測(cè)試設(shè)備供給電源電壓或電源電流的電源裝置。
背景技術(shù)：
測(cè)試裝置具備向被測(cè)試設(shè)備(DUT)供給電源電壓或電源電流(以下稱(chēng)電源電壓Vdd)的電源裝置。圖I是示意性表示以往電源裝置的框圖。電源裝置1100具備電源輸出部1026、控制電源輸出部1026的頻率控制器(以下稱(chēng)控制器)1024。電源輸出部1026例 如為運(yùn)算放大器(緩沖存儲(chǔ)器)、DC/DC轉(zhuǎn)換器、線性調(diào)節(jié)器或者恒流源，生成應(yīng)向DUTl供給的電源電壓或電源電流(輸出信號(hào)OUT)。在緊靠近DUTl的電源端子的位置，設(shè)置有去耦電容Cl，并且電源裝置1100的輸出端子和DUTl的電源端子之間通過(guò)電纜連接。電源裝置1100的控制對(duì)象不是電源輸出部1026的輸出信號(hào)0UT，而實(shí)際上是對(duì)DUTl的電源端子施加的電源電壓Vdd。以往，控制器1024輸出控制值，使得被反饋的測(cè)量值(控制對(duì)象)和規(guī)定的參考值(基準(zhǔn)值)之間的差分值成為零。作為測(cè)量值，例如有對(duì)應(yīng)于供給至DUTl的電源電壓或電源電流等的反饋信號(hào)。例如在圖I中用減法器符號(hào)示出的電路元件1022是誤差放大器(運(yùn)算放大器)，放大測(cè)量值和基準(zhǔn)值之間的誤差。模擬控制器1024生成控制值，使得誤差成為零。電源輸出部1026的狀態(tài)根據(jù)控制值被反饋控制，結(jié)果是，作為控制對(duì)象的電源電壓Vdd被穩(wěn)定在目標(biāo)值。在控制控制對(duì)象1010時(shí)需要考慮的參數(shù)示意地表示為寄生參數(shù)1030。寄生參數(shù)1030包括電源電纜或電源裝置1100內(nèi)部的寄生電阻、寄生電容、寄生電感等。

發(fā)明內(nèi)容
以往使用模擬電路構(gòu)成控制器1024。因此存在其綜合性能被構(gòu)成它的模擬元件的性能被固定地確定的問(wèn)題。即，對(duì)于假設(shè)某一控制對(duì)象1010及寄生參數(shù)1030而設(shè)計(jì)出的電源裝置1100而言，若控制對(duì)象1010或寄生參數(shù)1030與設(shè)計(jì)時(shí)的假設(shè)值不同，則無(wú)法按照設(shè)計(jì)發(fā)揮性能。而且以往采用與控制對(duì)象1010及寄生參數(shù)1030非常擬合的等效電路來(lái)接近對(duì)象1010及寄生參數(shù)1030，但這樣的接近無(wú)法期待高精確度。因此，以往將控制器1024的反饋頻帶設(shè)計(jì)得比較狹窄，無(wú)意間導(dǎo)致特性惡化，有必要實(shí)現(xiàn)電路動(dòng)作的穩(wěn)定化。本發(fā)明是鑒于所涉及的問(wèn)題而提出的，其某一實(shí)施方式的例示性目的之一是提供一種能夠根據(jù)負(fù)載和寄生阻抗進(jìn)行最佳控制的電源裝置。本發(fā)明的某一實(shí)施方式涉及一種測(cè)試裝置用電源裝置，該電源裝置通過(guò)電源線向被測(cè)試設(shè)備的電源端子提供電源信號(hào)。電源裝置具備第一 A/D轉(zhuǎn)換器，通過(guò)反饋線接收與向被測(cè)試設(shè)備的電源端子供給的電源信號(hào)對(duì)應(yīng)的模擬測(cè)量值，并對(duì)模擬測(cè)量值進(jìn)行模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換而生成數(shù)字測(cè)量值；數(shù)字信號(hào)處理電路，通過(guò)數(shù)字運(yùn)算處理生成為使得來(lái)自第一A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)字測(cè)量值與規(guī)定的基準(zhǔn)值一致而進(jìn)行調(diào)節(jié)的控制值；D/A轉(zhuǎn)換器，對(duì)控制值進(jìn)行數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換結(jié)果所獲得的模擬電源信號(hào)通過(guò)電源線供給至被測(cè)試設(shè)備的電源端子；以及負(fù)載估計(jì)部，生成包含規(guī)定的頻率成分的測(cè)試信號(hào)，通過(guò)電源線將該測(cè)試信號(hào)施加于供被測(cè)試設(shè)備的電源端子連接的節(jié)點(diǎn)，并且通過(guò)反饋線接收施加了測(cè)試信號(hào)的結(jié)果、即在節(jié)點(diǎn)上生成的觀測(cè)信號(hào)，并根據(jù)測(cè)試信號(hào)及觀測(cè)信號(hào)，生成數(shù)字信號(hào)處理電路的控制參數(shù)。測(cè)試信號(hào)通過(guò)由電源線、設(shè)置在被測(cè)試設(shè)備周邊的旁路電容器、安裝被測(cè)試設(shè)備的插座(性能板(performance board))等引起的寄生阻抗,作為觀測(cè)信號(hào)返回。S卩，從觀測(cè)信號(hào)和測(cè)試信號(hào)的關(guān)系能夠檢測(cè)寄生阻抗的特性，并通過(guò)將其特性反映到數(shù)字信號(hào)處理電路的信號(hào)處理中的控制參數(shù)，能夠進(jìn)行與寄生阻抗對(duì)應(yīng)的最佳控制。一種實(shí)施方式的電源裝置可進(jìn)一步具備第一選擇器，所述第一選擇器的輸出端子連接于電源線，其第一輸入端子接收來(lái)自D/A轉(zhuǎn)換器的電源信號(hào)，測(cè)試信號(hào)被輸入其第二輸入端子。
負(fù)載估計(jì)部可包括信號(hào)發(fā)生器，生成測(cè)試信號(hào)；第二 A/D轉(zhuǎn)換器，將觀測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字測(cè)量值；以及運(yùn)算部，根據(jù)第二 A/D轉(zhuǎn)換器的輸出值和與測(cè)試信號(hào)對(duì)應(yīng)的數(shù)字值生成控制參數(shù)。一種實(shí)施方式的電源裝置可進(jìn)一步具備第二選擇器，所述第二選擇器的輸入端子連接于反饋線，其第一輸出端子連接于第一 A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端子，其第二輸出端子連接于第二 A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端子。負(fù)載估計(jì)部可根據(jù)測(cè)試信號(hào)及觀測(cè)信號(hào)，計(jì)算包括電源線及反饋線的路徑的傳遞函數(shù)，并根據(jù)該傳遞函數(shù)生成控制參數(shù)。測(cè)試信號(hào)可以是偽隨機(jī)數(shù)二值信號(hào)(Pseudo Random Binary Sequence)、脈沖信號(hào)、頻率掃描信號(hào)中的任一種。一種實(shí)施方式的電源裝置可進(jìn)一步具備信號(hào)重疊部，將對(duì)應(yīng)于由負(fù)載估計(jì)部取得的傳遞函數(shù)的信號(hào)重疊于基準(zhǔn)值。一種實(shí)施方式的電源裝置可進(jìn)一步具備信號(hào)重疊部，將對(duì)應(yīng)于由負(fù)載估計(jì)部取得的傳遞函數(shù)的信號(hào)重疊于數(shù)字測(cè)量值和基準(zhǔn)值的差分值。一種實(shí)施方式的電源裝置可進(jìn)一步具備信號(hào)重疊部，將對(duì)應(yīng)于由負(fù)載估計(jì)部取得的所述傳遞函數(shù)的信號(hào)重疊于所述控制值。本發(fā)明的另一實(shí)施方式也是電源裝置。該電源裝置具備電源單元，通過(guò)反饋線接收與向被測(cè)試設(shè)備的電源端子供給的電源信號(hào)對(duì)應(yīng)的測(cè)量值，并生成為使得測(cè)量值與規(guī)定的基準(zhǔn)值一致而進(jìn)行調(diào)節(jié)的電源信號(hào)；及負(fù)載估計(jì)部，通過(guò)電源線將包含規(guī)定的頻率成分的測(cè)試信號(hào)施加于供被測(cè)試設(shè)備的電源端子連接的節(jié)點(diǎn)，并且通過(guò)反饋線接收施加了測(cè)試信號(hào)的結(jié)果、即在節(jié)點(diǎn)上生成的觀測(cè)信號(hào)，并根據(jù)測(cè)試信號(hào)及觀測(cè)信號(hào)設(shè)定由電源單元所進(jìn)行的信號(hào)處理。根據(jù)該實(shí)施方式，能夠進(jìn)行與寄生阻抗對(duì)應(yīng)的最佳控制。本發(fā)明的另一實(shí)施方式為測(cè)試裝置。該測(cè)試裝置具備對(duì)被測(cè)試設(shè)備供給電源的上述任一種實(shí)施方式的電源裝置。根據(jù)該形式，能夠抑制電源的影響，且能夠判斷被測(cè)試設(shè)備是否合格或不合格之處。另外，將以上結(jié)構(gòu)要素的任意組合或本發(fā)明的結(jié)構(gòu)要素或表現(xiàn)，在方法、裝置、系統(tǒng)等之間相互取代而獲得的方案作為本發(fā)明的實(shí)施方式也是有效的。根據(jù)本發(fā)明的某種實(shí)施方式，能夠提供可對(duì)應(yīng)于負(fù)載或寄生阻抗而進(jìn)行最佳控制的電源裝置。


圖I為示意地表示以往電源裝置的框圖。圖2為表示具備實(shí)施方式所涉及的電源裝置的測(cè)試裝置的框 圖。圖3(a)是表不離散時(shí)間型PRBS信號(hào)的模擬波形圖，圖3(b)表不將PRBS信號(hào)賦予由圖2所示的LCR型濾波器構(gòu)成的寄生參數(shù)時(shí)的測(cè)量值的模擬波形圖。圖4為表示變形例所涉及的電源裝置的框圖。圖5(a)為圖4的電源裝置的框圖，圖5 (b)和圖5(c)是表示變形例所涉及的電源裝置的框圖。符號(hào)說(shuō)明I. · · DUT,2. · ·測(cè)試裝置、4. · ·電源線、6. · ·反饋線、DR. · ·驅(qū)動(dòng)器、CP. · ·比較
器、100. .·電源裝置、10...控制對(duì)象、22...第一 A/D轉(zhuǎn)換器、24...數(shù)字信號(hào)處理電路、25...信號(hào)重疊部、60...加法器、62...信號(hào)發(fā)生器、26...第一 D/A轉(zhuǎn)換器、30...寄生參數(shù)、40...負(fù)載估計(jì)部、42...信號(hào)發(fā)生器、44...第二 A/D轉(zhuǎn)換器、46...第三A/D轉(zhuǎn)換器、48...運(yùn)算部、50...第一選擇器、52...第二選擇器、SI...控制值、S2...電源信號(hào)、S2’ ...模擬測(cè)量值、S3...數(shù)字測(cè)量值、S4...控制值、S7...測(cè)試信號(hào)、S8...控制參數(shù)。
具體實(shí)施例方式下面，在較佳實(shí)施方式的基礎(chǔ)上參照

本發(fā)明。對(duì)于各圖所示的相同或等同的結(jié)構(gòu)要素、部件和處理使用相同的附圖標(biāo)記，并適當(dāng)?shù)厥÷灾貜?fù)說(shuō)明。此外，實(shí)施方式并不限定發(fā)明，是一種示例，在實(shí)施方式中描述的全部特征及其組合不一定是發(fā)明的本質(zhì)內(nèi)容。 在本說(shuō)明書(shū)中，所謂“部件A與部件B連接的狀態(tài)”，不僅包括部件A和部件B物理性直接連接的情況，還包括部件A和部件B通過(guò)對(duì)其電連接狀態(tài)不產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的影響或者不損害通過(guò)其結(jié)合實(shí)現(xiàn)的功能或效果的其他部件間接連接的情況。同樣地，所謂“部件C設(shè)置在部件A和部件B之間的狀態(tài)”，不僅包括部件A和部件
C、或者部件B和部件C直接連接的情況，還包括通過(guò)對(duì)其電連接狀態(tài)不產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的影響或者不損害通過(guò)其結(jié)合實(shí)現(xiàn)的功能或效果的其他部件間接連接的情況。圖2是表示具備實(shí)施方式所涉及的電源裝置100的測(cè)試裝置2的框圖。測(cè)試裝置2對(duì)DUTl施加信號(hào)，并對(duì)來(lái)自DUTl的信號(hào)和期待值進(jìn)行比較，從而判斷DUTl是否合格或不合格之處。測(cè)試裝置2具備驅(qū)動(dòng)器DR、比較器(定時(shí)比較器)CP和電源裝置100等。驅(qū)動(dòng)器DR對(duì)DUTl輸出測(cè)試圖像信號(hào)。該測(cè)試圖像信號(hào)通過(guò)未圖示的定時(shí)發(fā)生器TG、圖像生成器PG及波形整形器FC(Format Controller,格式控制器)等而生成，并被輸入驅(qū)動(dòng)器DR。DUTl的輸出信號(hào)被輸入比較器CP。比較器CP將來(lái)自DUTl的信號(hào)與規(guī)定的閾值比較，并在適當(dāng)?shù)亩〞r(shí)鎖存比較結(jié)果。將比較器CP的輸出與其期待值比較。以上就是測(cè)試裝置2的概要。
電源裝置100生成針對(duì)于DUTl的電源電壓Vdd或電源電流(以下也稱(chēng)為電源信號(hào)SI)，并通過(guò)電源電纜(電源線)4等，向DUTl的電源端子Pl供給。被供給至DUTl的電源端子Pl的電源信號(hào)標(biāo)記為S2，以與SI區(qū)別。寄生參數(shù)30與圖I中的說(shuō)明同樣，示意地表示在控制控制對(duì)象10時(shí)需要考慮的參數(shù)。即寄生參數(shù)30并不作為明示的元件存在于實(shí)際電路中，而作為由電源線4或連接器(未圖示)產(chǎn)生的阻抗成分來(lái)把握。測(cè)試裝置2動(dòng)態(tài)地轉(zhuǎn)換DUTl的狀態(tài)，并測(cè)試DUTl。因此，DUTl的消費(fèi)電流即電源裝置100的負(fù)載動(dòng)態(tài)地變動(dòng)。在本實(shí)施方式中，電源信號(hào)SI為電源電壓Vdd。一般的電源裝置如果負(fù)載急劇變化，則基于反饋的電源信號(hào)的控制無(wú)法跟進(jìn)，輸出信號(hào)偏離目標(biāo)值。在測(cè)試裝置2中，若電源裝置的輸出信號(hào)變動(dòng)，則會(huì)影響DUTl的輸出信號(hào)。即無(wú)法區(qū)別通過(guò)比較器CP所判斷的不合格(Fail，失敗)是源于DUTl本身，還是源 于電源裝置。特別是，在測(cè)試工序中的DUTl的負(fù)載變動(dòng)大于DUTl在出廠后搭載在裝置(電子產(chǎn)品)中的狀態(tài)下的負(fù)載變動(dòng)。由此，被搭載在測(cè)試裝置2的電源裝置100嚴(yán)格要求其對(duì)負(fù)載變動(dòng)的跟進(jìn)性。下面說(shuō)明可在測(cè)試裝置2中應(yīng)用的較佳的電源裝置100的結(jié)構(gòu)。電源裝置100具備第一 A/D轉(zhuǎn)換器22、數(shù)字信號(hào)處理電路24、第一 D/A轉(zhuǎn)換器26、負(fù)載估計(jì)部40、第一選擇器50和第二選擇器52。第一 A/D轉(zhuǎn)換器22通過(guò)反饋線6接收與向DUTl的電源端子Pl供給的電源信號(hào)S2對(duì)應(yīng)的模擬測(cè)量值S2’，并對(duì)其進(jìn)行模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換，生成數(shù)字測(cè)量值S3。模擬測(cè)量值S2’可以是被供給至DUTl的電源電壓Vdd本身，也可以是通過(guò)分壓將電源電壓Vdd降壓后的電壓。數(shù)字信號(hào)處理電路24通過(guò)數(shù)字運(yùn)算處理生成數(shù)字控制值S4。調(diào)節(jié)數(shù)字控制值S4,使得來(lái)自第一 A/D轉(zhuǎn)換器22的數(shù)字測(cè)量值S3與規(guī)定的基準(zhǔn)值Ref —致。例如數(shù)字信號(hào)處理電路 24 可由 CPU (Central Processing Unit,中央處理器)、DSP (Digital SignalProcessor,數(shù)字信號(hào)處理器)或者FPGA(Field Programmable Gate Array,現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列)等構(gòu)成。數(shù)字信號(hào)處理電路24構(gòu)成為能夠改變其信號(hào)處理的內(nèi)容即控制特性。例如數(shù)字信號(hào)處理電路24也可以基于數(shù)字測(cè)量值S3和基準(zhǔn)值Ref的差分，進(jìn)行PID (比例、積分、微分)控制。此時(shí)，信號(hào)處理內(nèi)容的變更可以是PID控制中的各種參數(shù)(例如增益、濾波器的階數(shù)或截止頻率)的變更或者運(yùn)算式的變更?；蛘邤?shù)字信號(hào)處理電路24也可以進(jìn)行P控制、PI控制、H)控制中的任一種，以取代PID控制。此外，數(shù)字信號(hào)處理電路24也可以在變更信號(hào)處理內(nèi)容時(shí)，轉(zhuǎn)換PID、P、PI、H)等的控制方式本身。第一 D/A轉(zhuǎn)換器26對(duì)數(shù)字控制值S4進(jìn)行數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換，并通過(guò)電源線4將所獲得的模擬電源信號(hào)SI供給至DUTl的電源端子P1。電源裝置100構(gòu)成為能夠在正常模式和校準(zhǔn)模式之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。電源裝置100在測(cè)試DUTl時(shí)設(shè)定為正常模式，并對(duì)DUTl供給電源信號(hào)。電源裝置100在正常模式之前被設(shè)定為校準(zhǔn)模式。在校準(zhǔn)模式中，電源裝置100估計(jì)寄生參數(shù)30和控制對(duì)象10等的負(fù)載特性，并根據(jù)估計(jì)出的負(fù)載特性設(shè)置數(shù)字信號(hào)處理電路24的控制參數(shù)S8。對(duì)于第一選擇器50,其輸出端子與電源線4連接,其第一輸入端子O接收來(lái)自第一D/A轉(zhuǎn)換器26的電源信號(hào)SI,并將來(lái)自負(fù)載估計(jì)部40的測(cè)試信號(hào)S7輸入第二輸入端子I。對(duì)于第二選擇器52，其輸入端子與反饋線6連接，其第一輸出端子O與第一 A/D轉(zhuǎn)換器22的輸入端子連接，其第二輸出端子I與第二 A/D轉(zhuǎn)換器44的輸入端子連接。第一選擇器50及第二選擇器52分別在正常模式中接通于第一輸入端子O側(cè)，在校準(zhǔn)模式中接通于第二輸入端子I。負(fù)載估計(jì)部40在校準(zhǔn)模式中估計(jì)負(fù)載特性,并生成與所述負(fù)載特性相應(yīng)的控制參數(shù)S8。負(fù)載估計(jì)部40通過(guò)電源線4，將包含規(guī)定的頻率成分的測(cè)試信號(hào)S7施加于供DUTl的電源端子Pl連接的節(jié)點(diǎn)NI。然后通過(guò)反饋線6接收施加了測(cè)試信號(hào)S7的結(jié)果、即在節(jié)點(diǎn)NI上產(chǎn)生的觀測(cè)信號(hào)S2，并根據(jù)測(cè)試信號(hào)S7及觀測(cè)信號(hào)S2’，生成數(shù)字信號(hào)處理電路24 的控制參數(shù)并設(shè)置于數(shù)字信號(hào)處理電路24。具體來(lái)說(shuō)，負(fù)載估計(jì)部40具備信號(hào)發(fā)生器42、第二 A/D轉(zhuǎn)換器44、第三A/D轉(zhuǎn)換器46和運(yùn)算部48。信號(hào)發(fā)生器42產(chǎn)生預(yù)先設(shè)定的測(cè)試信號(hào)S7。測(cè)試信號(hào)S7優(yōu)選包含寬度較寬的頻率成分，例如，偽隨機(jī)數(shù)二值信號(hào)由于滿(mǎn)足該條件且容易生成，因此可以?xún)?yōu)選使用。也可以使用脈沖信號(hào)、頻率掃描信號(hào)或者同這些類(lèi)似的各種信號(hào)，以取代偽隨機(jī)數(shù)二值信號(hào)。由信號(hào)發(fā)生器42生成的測(cè)試信號(hào)S7通過(guò)電源線4到達(dá)節(jié)點(diǎn)NI，并通過(guò)反饋線6，被輸入負(fù)載估計(jì)部40以作為模擬測(cè)量值S2’。當(dāng)由電源線4、反饋線6及控制對(duì)象10形成的路徑無(wú)損失且不具有頻率依存性時(shí)，模擬測(cè)量值S2’會(huì)與測(cè)試信號(hào)S7相同。然而在現(xiàn)實(shí)的測(cè)試裝置2中，由于寄生參數(shù)30和控制對(duì)象10的阻抗的影響，模擬測(cè)量值S2’與測(cè)試信號(hào)S7不同。第二 A/D轉(zhuǎn)換器44將模擬測(cè)量值S2’轉(zhuǎn)換為數(shù)字測(cè)量值。運(yùn)算部48根據(jù)第二 A/D轉(zhuǎn)換器44的輸出值和與測(cè)試信號(hào)S7對(duì)應(yīng)的數(shù)字值生成控制參數(shù)S8。與測(cè)試信號(hào)S7對(duì)應(yīng)的數(shù)字值可通過(guò)利用第三A/D轉(zhuǎn)換器46將測(cè)試信號(hào)S7轉(zhuǎn)換為數(shù)字值而生成，也可以直接從信號(hào)發(fā)生器42接收數(shù)字值。負(fù)載估計(jì)部40的硬件資源也可以盡可能地與其他硬件資源共享。例如可以使一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器在正常模式中作為第一 A/D轉(zhuǎn)換器22來(lái)工作，在校準(zhǔn)模式中作為第二 A/D轉(zhuǎn)換器44來(lái)工作。此外，硬件資源也可以應(yīng)用設(shè)置在以往測(cè)試裝置的現(xiàn)有硬件資源。例如信號(hào)發(fā)生器42等也可以使用測(cè)試裝置的圖像生成器等而構(gòu)成。運(yùn)算部48根據(jù)測(cè)試信號(hào)S7及觀測(cè)信號(hào)S2’計(jì)算包括電源線4及反饋線6的路徑的傳遞函數(shù)G(Z)，并根據(jù)該傳遞函數(shù)G (z)生成控制參數(shù)S8。計(jì)算傳遞函數(shù)G (z)時(shí)可使用公知方法，例如可使用應(yīng)用ARX (Auto-Regressive exogenous,外源自回歸)模型的最小平方估計(jì)。另外，該方法不過(guò)是無(wú)數(shù)方法中的一個(gè)，也可以采用其他方法，例如傅立葉變化法、基于振幅/相位曲線圖的方法等，對(duì)此并不特別限定。此外，對(duì)于根據(jù)傳遞函數(shù)G(Z)確定最佳控制參數(shù)，也有各種方法。例如在PID控制系統(tǒng)中，可以采用作為階躍響應(yīng)法的CHR(Chein, Hrones and Reswick)法。或者也可以采用作為極限靈敏度法或階躍響應(yīng)法的ZN法(Ziegler Nichols)。以上是電源裝置100的結(jié)構(gòu)。接下來(lái)說(shuō)明電源裝置的工作方式。
首先電源裝置100被設(shè)定為校準(zhǔn)模式。然后負(fù)載估計(jì)部40產(chǎn)生測(cè)試信號(hào)S7，并檢測(cè)對(duì)應(yīng)于該測(cè)試信號(hào)的模擬測(cè)量值S2’，以估計(jì)包括電源線4及反饋線6的路徑的頻率特性即傳遞函數(shù)G(Z)。圖3 (a)、(b)分別為表示離散時(shí)間型PRBS信號(hào)和將其賦予由圖2所示LCR型濾波器構(gòu)成的寄生參數(shù)30時(shí)的測(cè)量值S2’的模擬波形圖。在模擬中，假設(shè)為L(zhǎng) = 200nH，C =6 μ F，R = O. I Ω 0LCR電路的離散時(shí)間傳遞函數(shù)G(z)可采用五個(gè)參數(shù) a2、b0 b2，用公式(I)表不。G(z) = O^b1 · z_1+b2 · T2) / (^a1 · z_1+a2 · T2) …(I)若通過(guò)基于ARX模型的最小平方估計(jì)，由1000個(gè)輸入輸出數(shù)據(jù)和與此對(duì)應(yīng)的1000個(gè)輸出數(shù)據(jù)計(jì)算各參數(shù)B1 a2、Idci b2，則得出

B1 = -I. 5976480388938801a2 = O. 778804285207282b0 = O. 000000003744685bi = O. 094373091781548b2 = O.086783120071316。另一方面，LCR電路的連續(xù)時(shí)間傳遞函數(shù)Grai(S)由公式⑵獲得。Glck(S) = (l/LC)/{s2+R/L · s+1/(LC)} …(2)當(dāng)L = 200nH，C = 6yF、R = O. 1Ω 時(shí)，若以 2Msps 使公式(2)的傳遞函數(shù) Glck (S)離散化，則得出B1 = -I. 598a2 = O. 7788b0 = Ob, = O. 09438b2 = O. 08678,并可知，與從測(cè)試信號(hào)S7及模擬測(cè)量值S2’估計(jì)出的參數(shù)高精度地一致。根據(jù)由此估計(jì)的傳遞函數(shù)G(Z)，負(fù)載估計(jì)部40優(yōu)化數(shù)字信號(hào)處理電路24的控制參數(shù)S8。該控制參數(shù)S8在考慮寄生參數(shù)30及控制對(duì)象10的實(shí)際阻抗的基礎(chǔ)上被優(yōu)化。接下來(lái)設(shè)定為正常模式。正常模式采用在校準(zhǔn)模式中優(yōu)化的控制參數(shù)S8進(jìn)行反饋控制，使電源信號(hào)S2 (Vdd)與基準(zhǔn)值Ref—致。由此，能夠使在電源端子Pl生成的電源信號(hào)S2比以往更加穩(wěn)定，且能夠在電源變動(dòng)少的環(huán)境中測(cè)試DUT1。以上為電源裝置100的動(dòng)作。寄生參數(shù)30或控制對(duì)象10根據(jù)測(cè)試裝置2所使用的環(huán)境而有很大不同。以往電源裝置100的設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)階段假設(shè)控制對(duì)象10及控制對(duì)象10的阻抗，并根據(jù)假設(shè)的阻抗確定電源裝置的控制特性。因此，若連接與假設(shè)不同的寄生參數(shù)30或控制對(duì)象10，則產(chǎn)生電源裝置100的性能變差的問(wèn)題。性能變差表現(xiàn)為阻尼振蕩增加或穩(wěn)定時(shí)間變長(zhǎng)。而根據(jù)實(shí)施方式所涉及的電源裝置100，由于采用針對(duì)每個(gè)測(cè)試裝置2的寄生參數(shù)30及控制對(duì)象10的阻抗進(jìn)行優(yōu)化的控制參數(shù)S8來(lái)生成電源信號(hào)S2，因此能夠比以往提高電源信號(hào)S2的穩(wěn)定性。
負(fù)載估計(jì)部40的結(jié)構(gòu)要素可以應(yīng)用測(cè)試裝置2的現(xiàn)有硬件，因此負(fù)載估計(jì)部40還具有對(duì)測(cè)試裝置2的成本的影響不那么大的優(yōu)點(diǎn)。以上，基于實(shí)施方式說(shuō)明了本發(fā)明。該實(shí)施方式是一種示例，其各結(jié)構(gòu)要素、各處理步驟或其組合可具有各種變形例。下面說(shuō)明這種變形例。圖4是表示變形例所涉及的電源裝置IOOa的框圖。一般的電源裝置需要使加到DUTl的電源端子Pl的電源信號(hào)S2穩(wěn)定在規(guī)定的目標(biāo)值，但圖4的電源裝置IOOa具有將隨機(jī)噪聲、正弦波、矩形波等任意波形ny重疊于電源信號(hào)S2的功能。在圖4中數(shù)字信號(hào)處理電路24a在圖2的數(shù)字信號(hào)處理電路24的基礎(chǔ)上進(jìn)一步具備信號(hào)重疊部25。信號(hào)重疊部25將與通過(guò)負(fù)載估計(jì)部40取得的傳遞函數(shù)G(Z)對(duì)應(yīng)的信號(hào)η重疊于基準(zhǔn)值Ref。信號(hào)重疊部25包括生成與傳遞函數(shù)G (z)對(duì)應(yīng)的信號(hào)η的信號(hào)發(fā)生器62和將信號(hào)η和基準(zhǔn)值Ref相加的加法器60。圖5(a)是圖4的電源裝置IOOa的框圖。y相當(dāng)于在電源端子Pl產(chǎn)生的電源信號(hào)S2，G。表示圖2的數(shù)字信號(hào)處理電路24的傳遞函數(shù)，Ge表示包括反饋線6或第一 A/D轉(zhuǎn)換器22等的反饋路徑的傳遞函數(shù)，Gp表示包括寄生參數(shù)30及控制對(duì)象10的傳遞函數(shù)。在圖5(a)中，公式(3)成立。y = Ref · GcGp/ (I+G0GcGp) +ny · GnGcGp/ (I+G0GcGp) · · · (3)因此，當(dāng)滿(mǎn)足Gn = Ge+ (GcX^r1 ···⑷時(shí)，y = Ref · GcGp/(I+G0GcGp) +ny · · · (5)成立。S卩，若將信號(hào)n = ny · Gn與基準(zhǔn)值Ref重疊，則能夠直接使控制量y產(chǎn)生信號(hào)ny，所述信號(hào)η是使由公式(4)獲得的傳遞函數(shù)Gn作用于應(yīng)與控制量y重疊的信號(hào)ny而獲得的。在此，Gc,Gp,G0中的任一個(gè)均可由設(shè)計(jì)值、由負(fù)載估計(jì)部40產(chǎn)生的估計(jì)值或者其組合計(jì)算出來(lái)，因此公式(4)的傳遞函數(shù)Gn能夠計(jì)算。例如也可以采用Ge =&這一近似計(jì)算?；蛘邚慕?jīng)驗(yàn)上看，反饋線的寄生參數(shù)不會(huì)對(duì)控制特性產(chǎn)生大的影響，因此對(duì)于Ge,也可以采用基于設(shè)計(jì)參數(shù)的計(jì)算值。圖5 (a)及圖4的信號(hào)發(fā)生器62只要能夠生成使?jié)M足公式⑷的傳遞函數(shù)Gn作用于應(yīng)與電源信號(hào)S2重疊的信號(hào)ny而獲得的信號(hào)η即可。如此，通過(guò)使用由負(fù)載估計(jì)部40估計(jì)的傳遞函數(shù)G(Z)生成信號(hào)η，能夠在電源信號(hào)S2上產(chǎn)生所希望的信號(hào)成分ny。圖5(b)是表示變形例所涉及的電源裝置IOOb的框圖。圖5(b)的電源裝置IOOb在信號(hào)重疊部25b配置在反饋環(huán)路內(nèi)這一點(diǎn)上與圖4和圖5(a)的電源裝置不同。即在該變形例中信號(hào)重疊部25b設(shè)置在控制器24的后端，且將對(duì)應(yīng)于由負(fù)載估計(jì)部40取得的傳遞函數(shù)Gn(Z)的信號(hào)n = Gn(Z) ^ny與數(shù)字信號(hào)處理電路24的輸出值(控制值S4)重疊。 在圖5(b)的電源裝置IOOb中，公式(6)成立。y = Ref · GcGp/ (I+G0GcGp) +ny · Gn Gp/ (I+G0GcGp) · · · (6)因此，當(dāng)滿(mǎn)足Gn = +G0Gc · · · (7)時(shí)，公式(5)成立，能夠在控制量y上直接產(chǎn)生信號(hào)ny。圖5(c)是表示其他變形例所涉及的電源裝置IOOc的框圖。圖5(c)的電源裝置IOOc在圖5(b)的電源裝置IOOb的基礎(chǔ)上還具備信號(hào)重疊部25c。信號(hào)重疊部25c將對(duì)應(yīng)于由負(fù)載估計(jì)部40取得的傳遞函數(shù)Gnl (z)的信號(hào)Ii1 = Gnl (z) · ny與數(shù)字測(cè)量值Ge · y和基準(zhǔn)值Ref的差分值(Ge · y-Ref)重疊。信號(hào)重疊部25b將對(duì)應(yīng)于由負(fù)載估計(jì)部40取得的傳遞函數(shù)Gn2(Z)的信號(hào)n2 = Gn2 · ny與數(shù)字信號(hào)處理電路24的輸出值(控制值S4)重疊。在圖5(c)的電源裝置IOOc中，公式⑶成立。y = Ref · GcGp/ (I+G0GcGp) +ny · (Gn2Gp+GnlGcGp) / (I+G0GcGp) · · · (8)在圖5 (c)中，當(dāng)滿(mǎn)足Gnl = Ge、Gn2 = G；1時(shí)，公式(5)成立，能夠在控制量y上直接產(chǎn)生信號(hào)ny。在圖5(c)中，省略信號(hào)重疊部25b的變形例也有效。此時(shí)，在公式⑶中代入Gn2=O的公式(9)成立。
y = Ref · GcGp/ (I+G0GcGp) +ny · (GnlGcGp) / (I+G0GcGp) · · · (9)因此，當(dāng)滿(mǎn)足Gnl= (I+Ge GeGp)/(GeGp) ... (10)時(shí)，公式(5)成立，能夠使控制量y直接產(chǎn)生信號(hào)ny。在實(shí)施方式中，說(shuō)明了切換正常模式和校準(zhǔn)模式的情況，但本發(fā)明并不限于此。例如在以正常模式使DUTl運(yùn)行的狀態(tài)(聯(lián)機(jī))下，也可以操作負(fù)載估計(jì)部40估計(jì)負(fù)載，并根據(jù)所估計(jì)出的負(fù)載設(shè)定數(shù)字信號(hào)處理電路24的控制參數(shù)。此時(shí)，可以設(shè)置將控制值SI和測(cè)試信號(hào)S7合成的電路來(lái)取代選擇器50，并設(shè)置對(duì)兩個(gè)路徑分配信號(hào)的分配器來(lái)取代第二選擇器52。在實(shí)施方式中，說(shuō)明了電源裝置100主要由數(shù)字電路構(gòu)成的情況，但也可以將其全部由模擬電路構(gòu)成。此時(shí)，取代圖2的由數(shù)字信號(hào)處理電路24、第一 D/A轉(zhuǎn)換器26、第一A/D轉(zhuǎn)換器22構(gòu)成的電源單元，設(shè)置模擬電源單元。電源單元通過(guò)反饋線接收與向DUTl的電源端子Pl供給的電源信號(hào)S2對(duì)應(yīng)的測(cè)量值S2’，并生成以測(cè)量值S2’與規(guī)定的基準(zhǔn)值Ref 一致的方式被調(diào)節(jié)的電源信號(hào)SI。而且負(fù)載估計(jì)部40生成包括規(guī)定的頻率成分的測(cè)試信號(hào)S7,并通過(guò)電源線4將測(cè)試信號(hào)S7施加于供DUTl的電源端子Pl連接的節(jié)點(diǎn)NI，同時(shí)，通過(guò)反饋線6接收施加了測(cè)試信號(hào)S7的結(jié)果即在節(jié)點(diǎn)NI上生成的觀測(cè)信號(hào)S2’，并根據(jù)測(cè)試信號(hào)S7及觀測(cè)信號(hào)S2’設(shè)定電源單元所進(jìn)行的信號(hào)處理。雖然在實(shí)施方式的基礎(chǔ)上說(shuō)明了本發(fā)明，但實(shí)施方式只不過(guò)表示本發(fā)明的原理及應(yīng)用，在不脫離權(quán)利要求書(shū)所記載的本發(fā)明思想的范圍內(nèi)，實(shí)施方式應(yīng)有很多變形例和配置的變更。
權(quán)利要求
1.一種電源裝置，是通過(guò)電源線向被測(cè)試設(shè)備的電源端子供給電源信號(hào)的測(cè)試裝置用電源裝置，其特征在于，具備 第一 A/D轉(zhuǎn)換器，通過(guò)反饋線接收與向所述被測(cè)試設(shè)備的所述電源端子供給的所述電源信號(hào)對(duì)應(yīng)的模擬測(cè)量值，并對(duì)所述模擬測(cè)量值進(jìn)行模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換而生成數(shù)字測(cè)量值； 數(shù)字信號(hào)處理電路，通過(guò)數(shù)字運(yùn)算處理生成為使得來(lái)自所述第一 A/D轉(zhuǎn)換器的所述數(shù)字測(cè)量值與規(guī)定的基準(zhǔn)值一致而進(jìn)行調(diào)節(jié)的控制值； D/A轉(zhuǎn)換器，對(duì)所述控制值進(jìn)行數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換結(jié)果所獲得的模擬電源信號(hào)通過(guò)所述電源線供給至所述被測(cè)試設(shè)備的電源端子；以及 負(fù)載估計(jì)部，通過(guò)所述電源線，將包含預(yù)定的頻率成分的測(cè)試信號(hào)施加于供所述被測(cè)試設(shè)備的電源端子連接的節(jié)點(diǎn)，并且通過(guò)所述反饋線接收施加了所述測(cè)試信號(hào)的結(jié)果、即在所述節(jié)點(diǎn)上生成的觀測(cè)信號(hào)，并根據(jù)所述測(cè)試信號(hào)及所述觀測(cè)信號(hào)，生成所述數(shù)字信號(hào)處理電路的控制參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電源裝置，其特征在于，進(jìn)ー步具備第一選擇器，所述第一選擇器的輸出端子連接于所述電源線，其第一輸入端子接收來(lái)自所述D/A轉(zhuǎn)換器的所述電源信號(hào)，所述測(cè)試信號(hào)被輸入其第二輸入端子。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的電源裝置，其特征在于，所述負(fù)載估計(jì)部包括 信號(hào)發(fā)生器，生成所述測(cè)試信號(hào)； 第二 A/D轉(zhuǎn)換器，將所述觀測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字測(cè)量值；以及 運(yùn)算部，根據(jù)所述第二 A/D轉(zhuǎn)換器的輸出值和與所述測(cè)試信號(hào)對(duì)應(yīng)的數(shù)字值生成所述控制參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要3所述的電源裝置，其特征在干，進(jìn)ー步具備第二選擇器，所述第二選擇器的輸入端子連接于所述反饋線，其第一輸出端子連接于所述第一 A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端子，其第二輸出端子連接于所述第二 A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端子。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的電源裝置，其特征在于，所述負(fù)載估計(jì)部根據(jù)所述測(cè)試信號(hào)及所述觀測(cè)信號(hào)，計(jì)算包括所述電源線及所述反饋線的路徑的傳遞函數(shù)，并根據(jù)該傳遞函數(shù)生成所述控制參數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的電源裝置，其特征在于，所述測(cè)試信號(hào)為偽隨機(jī)數(shù)ニ值信號(hào)、脈沖信號(hào)和頻率掃描信號(hào)中的任ー種。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電源裝置，其特征在于，進(jìn)ー步具備信號(hào)重疊部，將對(duì)應(yīng)于由所述負(fù)載估計(jì)部取得的所述傳遞函數(shù)的信號(hào)重疊于所述基準(zhǔn)值。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電源裝置，其特征在于，進(jìn)ー步具備信號(hào)重疊部，將對(duì)應(yīng)于由所述負(fù)載估計(jì)部取得的所述傳遞函數(shù)的信號(hào)重疊于所述數(shù)字測(cè)量值和所述基準(zhǔn)值的差分值。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電源裝置，其特征在于，進(jìn)ー步具備信號(hào)重疊部，將對(duì)應(yīng)于由所述負(fù)載估計(jì)部取得的所述傳遞函數(shù)的信號(hào)重疊于所述控制值。
10.一種電源裝置，是通過(guò)電源線向被測(cè)試設(shè)備的電源端子供給電源信號(hào)的測(cè)試裝置用電源裝置，其特征在于，具備 電源單元，通過(guò)反饋線接收與向所述被測(cè)試設(shè)備的所述電源端子供給的所述電源信號(hào)對(duì)應(yīng)的測(cè)量值，并生成為使得所述測(cè)量值與規(guī)定的基準(zhǔn)值一致而進(jìn)行調(diào)節(jié)的所述電源信號(hào)；及 負(fù)載估計(jì)部，生成包含預(yù)定的頻率成分的測(cè)試信號(hào)，通過(guò)電源線將該測(cè)試信號(hào)施加于供被測(cè)試設(shè)備的電源端子連接的節(jié)點(diǎn)，并且通過(guò)反饋線接收施加了所述測(cè)試信號(hào)的結(jié)果、即在節(jié)點(diǎn)上生成的觀測(cè)信號(hào)，并根據(jù)所述測(cè)試信號(hào)及所述觀測(cè)信號(hào)設(shè)定基于所述電源單元的信號(hào)處理。
11.一種測(cè)試裝置，其特征在于，具備權(quán)利要求1、2及10中的任一項(xiàng)所述的電源裝置，所述電源裝置對(duì)被測(cè)試設(shè)備供給電源。
全文摘要
本發(fā)明提供一種測(cè)試裝置用電源裝置及利用它的測(cè)試裝置，所述電源裝置能夠?qū)?yīng)于負(fù)載和寄生阻抗而進(jìn)行最佳控制。第一A/D轉(zhuǎn)換器將與向DUT1的電源端子供給的電源信號(hào)對(duì)應(yīng)的模擬測(cè)量值轉(zhuǎn)換為數(shù)字測(cè)量值。數(shù)字信號(hào)處理電路通過(guò)數(shù)字運(yùn)算處理生成為使得數(shù)字測(cè)量值與規(guī)定的基準(zhǔn)值一致而進(jìn)行調(diào)節(jié)的控制值。第一D/A轉(zhuǎn)換器通過(guò)電源線向DUT1的電源端子供給對(duì)控制值進(jìn)行數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換而獲得的模擬電源信號(hào)。負(fù)載估計(jì)部通過(guò)電源線對(duì)供電源端子連接的節(jié)點(diǎn)施加包含預(yù)定的頻率成分的測(cè)試信號(hào)，并根據(jù)測(cè)試信號(hào)及觀測(cè)信號(hào)生成數(shù)字信號(hào)處理電路的控制參數(shù)。
文檔編號(hào)G01R1/28GK102650651SQ20121004467
公開(kāi)日2012年8月29日 申請(qǐng)日期2012年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月24日
發(fā)明者出川勝?gòu)? 清水貴彥 申請(qǐng)人:株式會(huì)社愛(ài)德萬(wàn)測(cè)試