專利名稱：用光電導(dǎo)采樣進(jìn)行的電壓測(cè)量的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用光電導(dǎo)采樣探頭得到電壓的測(cè)量值。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)采樣探頭具有接觸端和制造成底板上的電極結(jié)構(gòu)的高阻抗光電導(dǎo)門。為了對(duì)被測(cè)量設(shè)備(DUT)上導(dǎo)體上的電壓進(jìn)行采樣，將接觸端與導(dǎo)體接觸，并發(fā)出光探測(cè)激光束脈沖到門附近。參見J.KIM等人的文章《Photoconductive sampling probe with 2.3-ps temporal resolution and 4μVsensitivity》，APPL.PHYS.LETT.62(18)，1993年3月3日，2268-2270頁。Williamson的美國專利5,317,256(1996年5月31日)中描述了一個(gè)采用這種探頭的系統(tǒng)。同樣參見Ozaki等人的美國專利5,331,275(1994年7月19)和Nees等人的美國專利5,442,300(1995年8月15)。
在理想光電導(dǎo)(PC)開關(guān)中，暗電阻(激光脈沖關(guān)閉時(shí))為無窮大，因此，只有在激光脈沖開啟時(shí)，采樣電路的其他部分才與DUT電氣連接。對(duì)于這種理想PC開關(guān)，一種操作方法是將PC開關(guān)的輸出側(cè)保持在固定電壓(比如0V)，并測(cè)量在整個(gè)觸發(fā)周期內(nèi)通過開關(guān)的凈電荷，這里的觸發(fā)周期是輸入到DUT的重復(fù)激勵(lì)信號(hào)循環(huán)的長度與該循環(huán)的時(shí)鐘周期的乘積。簡單的標(biāo)準(zhǔn)允許將該凈電荷當(dāng)作電壓。
圖1是理想現(xiàn)有技術(shù)PC采樣系統(tǒng)的等效電路圖。用與PC開關(guān)105的輸入端相連的電壓源100來表示DUT，閉合時(shí)，PC開關(guān)105具有值為Ron的，例如50kΩ的電阻100。通過PC開關(guān)105和電阻100Ron的電流Ipc通過由差分放大器115和值為R的反饋電阻120組成的電流-電壓轉(zhuǎn)換器的輸入端輸入。轉(zhuǎn)換器的輸出電壓為Vout＝R·Ipc。
參見圖2。每當(dāng)輸入到DUT的激勵(lì)信號(hào)模式重復(fù)一次，便產(chǎn)生一個(gè)觸發(fā)脈沖，如線200所示。在觸發(fā)脈沖之后的某一時(shí)刻，產(chǎn)生激光采樣脈沖，如線205所示。理想PC開關(guān)響應(yīng)激光采樣脈沖，其電阻從Roff＝變化為Roff＝50kΩ，如線210所示。被采樣的DUT上導(dǎo)體的電壓如線215所示。響應(yīng)激光采樣脈沖，PC開關(guān)閉合，結(jié)果產(chǎn)生信號(hào)Vout，如線220所示。每個(gè)光學(xué)采樣脈沖的Vout之下的整數(shù)與DUT電壓的采樣值成正比。
實(shí)際中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，盡管PC開關(guān)的平均暗電阻Roff通常大于數(shù)百兆歐姆，但在激光脈沖之后，“暗電阻”Roff經(jīng)常馬上減小很多。在一個(gè)試驗(yàn)中，在激光脈沖之后，暗電阻Roff在幾微秒之內(nèi)變?yōu)?0MΩ。該“持續(xù)光電導(dǎo)”(PPC)效應(yīng)將使通過PC開關(guān)的凈電荷受到在激光脈沖之后的幾微秒內(nèi)作用在減小的暗電阻Roff兩端的DUT電壓污染，但是精確的測(cè)量需要在激光脈沖間隔期間內(nèi)通過PC開關(guān)的凈電荷只對(duì)DUT電壓敏感。
圖3給出了等效電路。當(dāng)激光脈沖重復(fù)速率為500KHz時(shí)，PC開關(guān)的暗電阻300為Roff＝50MΩ，而不是開啟時(shí)的無窮大電阻。參見圖4，每當(dāng)輸入到DUT的激勵(lì)信號(hào)模式重復(fù)一次，便產(chǎn)生一個(gè)觸發(fā)脈沖，如線400所示。在觸發(fā)脈沖之后的某一時(shí)刻，產(chǎn)生激光采樣脈沖，如線405所示。圖3中的非理想PC開關(guān)響應(yīng)激光采樣脈沖，電阻從Roff＝50MΩ變化為Roff＝50kΩ，如線410所示。
被采樣的DUT的導(dǎo)體上電壓VDUT1的第一個(gè)例子如線415所示，在本例中，在觸發(fā)脈沖間隔的大部分時(shí)間內(nèi)，除了在激光采樣脈沖440之前的反向脈沖435，該電壓都保持高電平。響應(yīng)激光采樣脈沖，閉合PC開關(guān)，產(chǎn)生信號(hào)Vout1，如線420所示。被采樣的DUT上導(dǎo)體電壓VDUT2的第二個(gè)例子如線425所示，在本例中，在觸發(fā)脈沖間隔時(shí)間內(nèi)，該電壓都保持低電平。響應(yīng)激光采樣脈沖，閉合PC開關(guān)，產(chǎn)生信號(hào)Vout2，如線430所示。圖中線420和430的區(qū)別示出了PC開關(guān)泄漏的問題。盡管在采樣點(diǎn)電壓VDUT1和VDUT2相同，但是電壓Vout1和Vout2的積分區(qū)域并不相同。
PC開關(guān)還具有其它能夠?qū)е聹y(cè)量誤差的非理想特征。這些特征包括非線性導(dǎo)通電阻(偏置電壓很大時(shí)，傳導(dǎo)電流飽和)和溫度靈敏度。當(dāng)可以忽略暗電阻效應(yīng)時(shí)，可以簡單地避免這種錯(cuò)誤保持電容通過PC開關(guān)充電，因此，無需考慮非線性導(dǎo)通電阻和溫度靈敏度，當(dāng)電容上的電壓達(dá)到平衡值時(shí)，電壓正好等于DUT電壓在激光脈沖時(shí)的值。
圖5所示為具有理想PC開關(guān)的、用于絕對(duì)電壓測(cè)量的保持電容器采樣系統(tǒng)的等效電路。用與PC開關(guān)505的輸入端相連的電壓源500來表示DUT，當(dāng)PC開關(guān)505閉合時(shí)，電阻510為Ron。通過PC開關(guān)505和電阻510Ron的電流Ipc被輸入到跨接在高阻抗放大器520的兩個(gè)輸入端的保持電容Chold上。理想情況下，如果可以忽略漏電流，在采樣點(diǎn)，Chold的電壓將會(huì)正好等于DUT電壓。保持電容器的行為可以被看作負(fù)反饋。當(dāng)暗電阻Roff效應(yīng)不能被忽略時(shí)，這樣的簡單系統(tǒng)將由于流經(jīng)暗電阻的電流而產(chǎn)生錯(cuò)誤的電壓測(cè)量值。
除了如上所述的局限性之外，高阻抗輸入級(jí)的工作電壓范圍也經(jīng)常受限。因此，需要改善的光電導(dǎo)電壓采樣方法和電路。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，探測(cè)電壓的方法包括在被探測(cè)的DUT導(dǎo)體和光電導(dǎo)開關(guān)之間建立電氣連接；在采樣間隔n內(nèi)，將激光脈沖輸入到光電導(dǎo)開關(guān)，而相應(yīng)于在前一采樣間隔n-1采集的電壓樣本，對(duì)向沒有連接到DUT的光電導(dǎo)開關(guān)端施加電壓，這樣流經(jīng)光電導(dǎo)開關(guān)的電流就依賴于DUT導(dǎo)體上的電壓和所施加電壓之間的差；將電流轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)；在選通間隔Telec內(nèi)傳導(dǎo)電壓信號(hào)；并對(duì)所通過的門控信號(hào)進(jìn)行采樣，以便產(chǎn)生采樣間隔n內(nèi)的電壓樣本。
對(duì)導(dǎo)體重復(fù)測(cè)試模式，并使采樣間隔與重復(fù)的測(cè)試模式同步。將電流轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)可以包括將電流施加給電流-電壓轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器的上升時(shí)間比選通間隔Telec小。只有在選通間隔期間才可以通過電壓信號(hào)，因此，電壓樣本不會(huì)受到選通間隔之外任何通過光電導(dǎo)開關(guān)的泄漏的影響。在選通間隔期間通過電壓信號(hào)可以包括將電壓信號(hào)施加給晶體管差分對(duì)Q1、Q2的第一晶體管Q1，將參考電壓信號(hào)輸入給晶體管差分對(duì)的第二晶體管Q2，并用電氣開關(guān)對(duì)晶體管差分對(duì)的公共發(fā)射極電流進(jìn)行控制，以便在電氣開關(guān)閉合時(shí)通過電壓信號(hào)。對(duì)電壓信號(hào)采樣包括將來自Q1、Q2的差分電壓信號(hào)輸入到模-數(shù)轉(zhuǎn)換器，并使模-數(shù)轉(zhuǎn)換器準(zhǔn)備表示導(dǎo)體上電壓信號(hào)的數(shù)字樣本。
還根據(jù)本發(fā)明中的實(shí)施例，用于探測(cè)導(dǎo)體上電壓的裝置包括能響應(yīng)激光脈沖的光電導(dǎo)開關(guān)；用于在被探測(cè)導(dǎo)體和光電導(dǎo)開關(guān)間建立電氣連接的探測(cè)端；用于在采樣間隔n期間向光電導(dǎo)開關(guān)提供激光脈沖的脈沖源；用于在采樣間隔n期間向光電導(dǎo)開關(guān)施加相應(yīng)于根據(jù)前幾次的采樣n-1、n-2、n-3等產(chǎn)生的電壓估計(jì)VOUT的電路，使得流經(jīng)光電導(dǎo)開關(guān)的電流依賴于導(dǎo)體電壓在采樣間隔n的值和電壓估計(jì)VOUTt之間的差；用于將電流轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)的電流-電壓轉(zhuǎn)換器；用于在選通間隔期間通過電壓信號(hào)的門；以及用于對(duì)所通過的信號(hào)進(jìn)行采樣的采樣電路，以便產(chǎn)生采樣間隔n的電壓差或電壓誤差樣本，該電壓誤差和樣本n的VOUT的電壓估計(jì)之和形成了樣本n+1的電壓估計(jì)VOUT。
該裝置還可以包括用于將采樣間隔與導(dǎo)體上重復(fù)信號(hào)模式同步的定時(shí)電路。電流-電壓轉(zhuǎn)換器的上升時(shí)間最好小于選通間隔。門最好只在選通間隔Telec期間內(nèi)通過電壓信號(hào)，使得電壓樣本不受任何在選通間隔之外通過光電導(dǎo)開關(guān)的泄漏的影響。門最好包括晶體管Q1、Q2組成的差分對(duì)，將電壓信號(hào)施加給第一晶體管Q1，將參考電壓信號(hào)輸入給晶體管差分對(duì)的第二晶體管Q2，差分對(duì)具有被電氣開關(guān)控制的公共發(fā)射極，使得當(dāng)電氣開關(guān)閉合時(shí)通過電壓信號(hào)。采樣電路最好包括模-數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于準(zhǔn)備表示在采樣間隔n-1的VOUT和在采樣間隔n的導(dǎo)體上的電壓之間的差的電壓信號(hào)的數(shù)字樣本。模-數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出被加到數(shù)字加法設(shè)備中，加法設(shè)備的輸出是在下一個(gè)采樣間隔n+1將要使用的VOUT的數(shù)字表示。加法設(shè)備的輸出被加到數(shù)-模轉(zhuǎn)換器，以便得到新的VOUT。
如上所述，PPC效應(yīng)引起被測(cè)量波形的失真。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例中的電子門控測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)該問題進(jìn)行了闡述。另一方面，本發(fā)明提供了用于提高輸入電壓范圍的技術(shù)。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，根據(jù)下面的描述和附圖，本發(fā)明的這些和其它特征將變得更加清楚。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)理想PC采樣系統(tǒng)的等效電路；圖2是圖1電路中PC門泄漏的時(shí)序圖；圖3是在PC采樣系統(tǒng)中的現(xiàn)有光電導(dǎo)的等效電路；圖4是圖3電路中現(xiàn)有光電導(dǎo)效應(yīng)的時(shí)序圖；圖5是具有理想PC門的絕對(duì)電壓測(cè)量方法；圖6是根據(jù)本發(fā)明的PC采樣標(biāo)準(zhǔn)電路的示意圖；圖7是圖6電路的工作時(shí)序圖；以及圖8是根據(jù)本發(fā)明的用于對(duì)DUT上的電壓進(jìn)行光電導(dǎo)采樣系統(tǒng)的示意圖。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，可以通過激光脈沖在PC開關(guān)開啟時(shí)，盡快測(cè)量流過的電荷來補(bǔ)償PPC效應(yīng)。換句話說，對(duì)電荷測(cè)量進(jìn)行門控以避免測(cè)量到由于暗電阻泄漏而引起的電荷流。如果門控測(cè)量的持續(xù)時(shí)間足夠短，暗電阻就不會(huì)有足夠的時(shí)間來顯著破壞測(cè)量。
假設(shè)，例如，激光采樣脈沖以時(shí)間Tsamp＝50ps開啟PC開關(guān)，導(dǎo)通電阻Ron＝50kΩ，暗電阻Roff＝50MΩ，觸發(fā)周期是Ttrig＝1μs，激光采樣脈沖時(shí)的DUT電壓為Vs，在觸發(fā)周期上的平均DUT電壓為Vav(假設(shè)VavVs)。
則誤差電荷與信號(hào)電荷的比是(Vav/Vs)*(Ron/Roff)*(Ttrig/Tsamp)＝2000％誤差！假設(shè)用電氣開關(guān)來對(duì)電荷測(cè)量進(jìn)行門控，電氣開關(guān)比PC開關(guān)要慢，且電氣開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間是Telec＝2.5ns。則誤差百分比由下式給出(Vav/Vs)*(Ron/Roff)*(Telec/Tsamp)＝5％誤差根據(jù)本發(fā)明，無論P(yáng)C開關(guān)電導(dǎo)效應(yīng)如何，都能夠得到精確的電壓測(cè)量值，PC開關(guān)電導(dǎo)效應(yīng)相應(yīng)于偏置電壓是非線性的，并且對(duì)溫度敏感。采用了應(yīng)用反饋的衡消(nulling)技術(shù)，在這種技術(shù)中，反饋電壓和被采樣的DUT電壓之間的誤差被檢測(cè)出來，并將該誤差應(yīng)用于糾正反饋電壓。這種衡消技術(shù)還具有其它減少探頭擴(kuò)散的優(yōu)點(diǎn)當(dāng)衡消電壓等于被采樣的DUT電壓，在PC開關(guān)的阻抗低時(shí)，在激光采樣脈沖期間將有最少的電荷流動(dòng)。在本發(fā)明的一個(gè)采用了隔直流、串聯(lián)電容器的實(shí)施例中，實(shí)現(xiàn)了這種反饋，其另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是工作電壓范圍可以比高速輸入放大器階段的工作范圍大很多。
圖6所示是根據(jù)本發(fā)明的PC采樣標(biāo)準(zhǔn)電路的示意圖。用包括理想開關(guān)602、PC開關(guān)導(dǎo)通電阻604 Ron和PC開關(guān)暗電阻606 Roff的等效電路來表示PC開關(guān)600。PC開關(guān)600向電流-電壓轉(zhuǎn)換器610饋電，電流-電壓轉(zhuǎn)換器包括具有低值并聯(lián)反饋電阻614(R3)的放大器612(A1)，這樣使得該電流-電壓轉(zhuǎn)換器具有大帶寬，因此，該電流-電壓轉(zhuǎn)換器610的上升時(shí)間小于Telec。還提供了電容器616(C1)和617，下面將對(duì)他們的作用進(jìn)行描述。PC開關(guān)600的導(dǎo)通時(shí)間只有幾十皮秒。
假設(shè)，在樣本n，DUT上的電壓在PC開關(guān)600的輸入端產(chǎn)生電壓Vn。前一樣本n-1在DAC 660的輸出產(chǎn)生電壓Vn-1，然后，通過電阻618和614作用在PC開關(guān)600上。假設(shè)電壓Vn-1并不等于Vn。在樣本n期間，信號(hào)電流流經(jīng)PC開關(guān)600，并產(chǎn)生出現(xiàn)在放大器612(A1)輸出的寬度為幾納秒的電壓脈沖715。脈沖的長度很短，因此，通過電容617和616的電壓在此期間并沒有實(shí)質(zhì)的改變。
來自電流-電壓轉(zhuǎn)換器610的信號(hào)被加到門電路620。用電氣開關(guān)626對(duì)晶體管差分對(duì)622(Q1)、624(Q2)的公共發(fā)射極進(jìn)行控制。在開關(guān)626閉合的短時(shí)間Telec內(nèi)，信號(hào)脈沖715出現(xiàn)在放大器612(A1)的輸出端。采用該裝置，使得任何后續(xù)信號(hào)檢測(cè)電路都不會(huì)受到當(dāng)電氣開關(guān)626開啟時(shí)通過PC開關(guān)600的暗電阻Roff的泄漏的影響。
用接通公共發(fā)射極電流來閉合電氣開關(guān)626會(huì)在晶體管差分對(duì)622(Q1)、624(Q2)的集電極產(chǎn)生大的反向脈沖。將這些反向脈沖分別施加到差分放大器628(A2)的輸入端。在差分放大器628(A2)輸出上的這些反向脈沖間的差，即信號(hào)脈沖725，是在放大器612(A1)輸出上的信號(hào)715的放大版本。差分放大器628(A2)拒絕共模脈沖，而只放大差分信號(hào)。電氣開關(guān)，如開關(guān)626的不可避免的電荷注入也將作為共模信號(hào)，并因此將被差分放大器628(A2)拒絕。用電位器630(R4)來平衡放大器電路，以補(bǔ)償晶體管失配和失調(diào)電壓。如圖中所示結(jié)構(gòu)，晶體管差分對(duì)622(Q1)、624(Q2)的集電極電路和差分放大器628(A2)電路并不需要大帶寬。
來自差分放大器628(A2)的信號(hào)脈沖725被提供給模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器640(ADC U1)。640(ADC U1)將信號(hào)脈沖725轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，直到下一個(gè)樣本之前，該數(shù)據(jù)都被保留在轉(zhuǎn)換器的輸出寄存器中。在環(huán)路增益控制器650中，來自640(ADC U1)的輸出數(shù)據(jù)被數(shù)字地乘以一個(gè)系數(shù)，即環(huán)路增益G。環(huán)路增益控制器650的數(shù)字輸出被施加到存儲(chǔ)了前面所有來自增益控制650的樣本之和的數(shù)字積分器655。來自積分器655的輸出被數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器660(DAC U2)轉(zhuǎn)換為電壓。規(guī)定可以調(diào)節(jié)增益G，因而在兩個(gè)連續(xù)樣本間DUT電壓的階躍變化會(huì)引起DAC 660的輸出電壓745中本質(zhì)上相同的階躍變化。輸出電壓745被反饋輸入到電流-電壓轉(zhuǎn)換器610，并通過隔直流電容器616(C1)。放大器612的輸入保持在地電位。這樣就能在不犧牲包括放大器612(A1)的關(guān)鍵高速輸入級(jí)的情況下，具有大的輸入電壓范圍。
圖7中的時(shí)序圖給出了圖6中電路的工作時(shí)序。線700所示為觸發(fā)脈沖發(fā)信令重復(fù)加在DUT上的激勵(lì)模式。線705所示為施加到PC開關(guān)600上的與觸發(fā)脈沖同步的激光采樣脈沖的時(shí)序。線710所示為DUT上導(dǎo)體的電壓VDUT，在每個(gè)激光采樣脈沖之前很近的地方有一個(gè)反向脈沖。線715所示為放大器612的輸出信號(hào)，由于DUT上的反向脈沖，在采樣脈沖750之前有一個(gè)下陷755，并有通過PC開關(guān)600的泄漏而引起的在脈沖750之后的高電壓的“基底平頂波”760。線720所示為電氣開關(guān)626閉合的時(shí)間間隔765(Telec)，允許采樣脈沖750被傳遞到門620。在選通間隔Telec之外的基底平頂波760部分不能通過門620，而且這樣對(duì)最終數(shù)據(jù)沒有影響。線725所示為相對(duì)慢的差分放大器628(A2)的輸出。線730所示為發(fā)信令給ADC 640(U1)以將放大器628輸出的信號(hào)脈沖轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的脈沖。ADC 640(U1)的數(shù)字輸出如線740所示；利用線730上的每個(gè)轉(zhuǎn)換脈沖更新輸出。例如，在轉(zhuǎn)換脈沖770的下降沿之前，ADC 640(U1)的輸出代表樣本n-1，然后，變?yōu)楸硎鞠乱粋€(gè)樣本n。如線745所示，DAC650(U2)的輸出電壓是從DUT采得的電壓樣本的近似值，并且被每個(gè)新樣本更新。例如，當(dāng)采集第n個(gè)樣本時(shí)，在745的信號(hào)是第n-1個(gè)樣本的近似值，然后，在采集第n+1個(gè)樣本之前，被更新為第n個(gè)樣本的近似值。
圖8所示為根據(jù)本發(fā)明的用于對(duì)DUT上的電壓進(jìn)行光電導(dǎo)采樣的系統(tǒng)的示意圖。DUT 800具有導(dǎo)體805，PC探頭815的接觸端810與其接觸。PC探頭815包括PC開關(guān)，如PC開關(guān)600。測(cè)試模式發(fā)生器820將重復(fù)激勵(lì)脈沖施加到DUT 800，以便在DUT的導(dǎo)體上產(chǎn)生電壓模式。測(cè)試模式發(fā)生器820還將觸發(fā)脈沖序列，如圖7中線700所示，提供給系統(tǒng)定時(shí)控制器825。定時(shí)控制器825保證激光采樣脈沖830與圖7中線705所示的激光源835、圖7中線720所示的門620和圖7中線730所示的ADC轉(zhuǎn)換器脈沖的時(shí)序同步。
DAC 660的信號(hào)輸出745變化緩慢，最多是一個(gè)樣本變化一次，因此在一段時(shí)期，如幾十微秒內(nèi)都保持恒定。信號(hào)輸出745通過電阻器618和614被施加到電流-電壓轉(zhuǎn)換器610的輸入端。門620對(duì)快速變化的脈沖750進(jìn)行采樣，脈沖750在很短的時(shí)間，如毫微秒內(nèi)變化。電容器616和617作為隔直流電容器工作；這樣，從745輸出的緩慢變化的信號(hào)并沒有被施加到放大器612的輸入或者輸出。來自PC開關(guān)600的、被施加到電流-電壓轉(zhuǎn)換器610的輸入端的電荷，通過電容器616被傳送給放大器612的輸入端，放大器612的快速變化輸出通過電容器617和電阻器614被反饋回去。
電流-電壓轉(zhuǎn)換器610的“上升時(shí)間”與其脈沖響應(yīng)的50％寬度相等。電流-電壓轉(zhuǎn)換器610的50％脈沖響應(yīng)最好小于選通間隔。這樣確保電流-電壓轉(zhuǎn)換器恰當(dāng)?shù)貙⒘鹘?jīng)PC開關(guān)的電流轉(zhuǎn)換為可以在選通間隔期間被傳送的電壓。在設(shè)定選通間隔的長度時(shí)要進(jìn)行折衷。如果選通間隔比電流-電壓轉(zhuǎn)換器610的50％脈沖響應(yīng)時(shí)間短，則會(huì)丟失一些需要的(樣本脈沖750的)信號(hào)。如果選通間隔比電流-電壓轉(zhuǎn)換器610的50％脈沖響應(yīng)時(shí)間長很多，則在樣本中就會(huì)包括更多的暗電阻泄漏。
根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例，用于探測(cè)電壓的方法和設(shè)備可以具有如下構(gòu)形1.一種探測(cè)電壓的方法包括a.在被探測(cè)的導(dǎo)體和光電導(dǎo)開關(guān)的第一接線端間建立電氣連接；b.在采樣間隔n內(nèi)，施加激光脈沖到光電導(dǎo)開關(guān)，而相應(yīng)于在前一采樣間隔n-1的電壓樣本，施加電壓到該光電導(dǎo)開關(guān)的第二接線端，這樣流經(jīng)光電導(dǎo)開關(guān)的電流就依賴于導(dǎo)體上的電壓和所輸入電壓之間的差，c.將電流轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，d.在選通間隔Telec內(nèi)傳遞電壓信號(hào)，以及e.對(duì)所傳遞的電壓信號(hào)進(jìn)行采樣，以便產(chǎn)生采樣間隔n內(nèi)的電壓樣本。
2.上述1中的方法還包括施加重復(fù)測(cè)試模式給導(dǎo)體并使采樣間隔與測(cè)試模式同步的步驟。
3.上述1中的方法，其中將電流轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)包括施加電流給電流-電壓轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器的上升時(shí)間比選通間隔Telec小。
4.上述1中的方法，其中只有在選通間隔Telec期間才可傳遞電壓信號(hào)，因此，電壓樣本不受選通間隔Telec之外任何通過光電導(dǎo)開關(guān)的泄漏的影響。
5.上述1中的方法，其中在選通間隔期間傳遞電壓信號(hào)包括將電壓信號(hào)提供給晶體管Q1、Q2差分對(duì)的第一晶體管Q1，將參考電壓信號(hào)提供給晶體管差分對(duì)的第二晶體管Q2，并用一個(gè)電氣開關(guān)對(duì)晶體管差分對(duì)的公共發(fā)射極電流進(jìn)行控制，以便在電氣開關(guān)閉合時(shí)傳遞電壓信號(hào)。
6.上述1中的方法，其中對(duì)電壓信號(hào)的采樣包括將電壓信號(hào)提供給模-數(shù)轉(zhuǎn)換器，并使模-數(shù)轉(zhuǎn)換器準(zhǔn)備表示導(dǎo)體上電壓信號(hào)的數(shù)字樣本。
7.一種用于探測(cè)導(dǎo)體上電壓的設(shè)備包括a.能響應(yīng)激光脈沖并具有第一和第二接線端的光電導(dǎo)開關(guān)，b.在被探測(cè)導(dǎo)體和光電導(dǎo)開關(guān)的第一接線端間建立電氣連接的探測(cè)端，c.在采樣間隔n期間向光電導(dǎo)開關(guān)提供激光脈沖的脈沖源，d.在采樣間隔n期間向第二接線端施加相應(yīng)于在上一采樣間隔n-1期間采集的電壓樣本的電壓的電路，使得流經(jīng)光電導(dǎo)開關(guān)的電流依賴于導(dǎo)體電壓和所輸入電壓之間的差，e.將電流轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)的電流-電壓轉(zhuǎn)換器，f.在選通間隔Telec期間傳遞電壓信號(hào)的門，以及g.對(duì)由門所傳遞的電壓信號(hào)進(jìn)行采樣的采樣電路，以便產(chǎn)生采樣間隔n的電壓樣本。
8.上述7中的裝置，還包括用于將采樣間隔與導(dǎo)體上重復(fù)信號(hào)模式同步的時(shí)序電路。
9.上述7中的裝置，其中電流-電壓轉(zhuǎn)換器的上升時(shí)間小于選通間隔Telec。
10.上述7中的裝置，其中門只在選通間隔Telec期間內(nèi)傳遞電壓信號(hào)，使得電壓樣本不受任何在選通間隔Telec之外通過光電導(dǎo)開關(guān)的泄漏的影響。
11.上述7中的裝置，其中門包括晶體管Q1、Q2組成的差分對(duì)，電壓信號(hào)被施加到第一晶體管Q1，參考電壓信號(hào)被施加到晶體管差分對(duì)的第二晶體管Q2，差分對(duì)具有被電氣開關(guān)控制的公共發(fā)射極，這樣，當(dāng)電氣開關(guān)閉合時(shí)傳遞電壓信號(hào)。
12.上述7中的裝置，其中采樣電路包括模-數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于準(zhǔn)備表示導(dǎo)體上電壓的電壓信號(hào)的數(shù)字樣本。
13.上述7中的裝置，其中電流-電壓轉(zhuǎn)換器具有通過隔直流電容接收來自光電導(dǎo)開關(guān)的電流的輸入。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，在本發(fā)明的權(quán)利要求定義的本發(fā)明的思想和范圍內(nèi)，能夠?qū)Ρ景l(fā)明進(jìn)行這些和其他的修改。
權(quán)利要求
1.一種探測(cè)電壓的方法，包括a.在被探測(cè)的導(dǎo)體(805)和光電導(dǎo)開關(guān)(600)的第一接線端之間建立電氣連接，b.在采樣間隔n內(nèi)，施加激光脈沖(705)到光電導(dǎo)開關(guān)(600)，而相應(yīng)于在前一采樣間隔n-1的電壓樣本，施加電壓到該光電導(dǎo)開關(guān)的第二接線端，c.將流經(jīng)光電導(dǎo)開關(guān)(600)的電流轉(zhuǎn)換(610)為電壓信號(hào)，d.在選通間隔Telec內(nèi)傳遞電壓信號(hào)(715)，以及e.對(duì)所傳遞的電壓(725)信號(hào)進(jìn)行采樣，以便得到采樣間隔n內(nèi)的電壓樣本。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法還包括將重復(fù)測(cè)試模式提供給導(dǎo)體并使采樣間隔與測(cè)試模式同步的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中將流經(jīng)光電導(dǎo)開關(guān)(600)的電流轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)包括將電流提供給電流-電壓轉(zhuǎn)換器(610)，該轉(zhuǎn)換器的上升時(shí)間比選通間隔Telec小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的一項(xiàng)的方法，其中只有在選通間隔Telec期間才可傳遞電壓信號(hào)(715)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的一項(xiàng)的方法，其中在選通間隔期間傳遞電壓信號(hào)(715)包括施加電壓信號(hào)給晶體管Q1、Q2(622、624)差分對(duì)的第一晶體管Q1(622)，施加參考電壓信號(hào)給晶體管差分對(duì)的第二晶體管Q2(624)，并用電氣開關(guān)(626)對(duì)晶體管差分對(duì)的公共發(fā)射極電流進(jìn)行控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的一項(xiàng)的方法，其中對(duì)傳遞的電壓信號(hào)(725)采樣包括將傳遞的電壓信號(hào)(725)提供給模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(640)，并使模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(640)準(zhǔn)備表示導(dǎo)體(805)上電壓信號(hào)的數(shù)字樣本。
7.一種用于探測(cè)導(dǎo)體(805)上電壓的裝置，包括a.能響應(yīng)激光脈沖并具有第一和第二接線端的光電導(dǎo)開關(guān)(600)，b.在被探測(cè)導(dǎo)體和第一接線端間建立電氣連接的探測(cè)端(810)，c.在采樣間隔n期間向光電導(dǎo)開關(guān)提供激光脈沖(705)的脈沖源，d.在采樣間隔n期間向第二接線端施加相應(yīng)于在上一采樣間隔n-1期間采集的電壓樣本的電壓的電路，e.將流經(jīng)光電導(dǎo)開關(guān)(600)的電流轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)(715)的電流-電壓轉(zhuǎn)換器(610)，f.在選通間隔Telec期間傳遞電壓信號(hào)(715)的門(620)，以及g.對(duì)所由門(620)傳遞的電壓信號(hào)(725)進(jìn)行采樣的采樣電路，該采樣電路產(chǎn)生采樣間隔n的電壓樣本。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的裝置還包括時(shí)序電路(825)，用于接收表示重復(fù)測(cè)試模式的信號(hào)，并將采樣間隔與所接收到的信號(hào)同步。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8的裝置，其中電流-電壓轉(zhuǎn)換器(610)的上升時(shí)間小于選通間隔Telec。
10.根據(jù)權(quán)利要求7、8或9的裝置，其中門(620)只有在選通間隔Telec期間內(nèi)傳遞電壓信號(hào)(715)。
11.根據(jù)權(quán)利要求7至10中的一項(xiàng)的裝置，其中門(620)包括晶體管Q1、Q2(622、624)組成的差分對(duì)，施加電壓信號(hào)給第一晶體管Q1(622)，施加參考電壓信號(hào)給晶體管差分對(duì)的第二晶體管Q2(624)，并用電氣開關(guān)(626)控制差分對(duì)(622、624)的公共發(fā)射極。
12.根據(jù)權(quán)利要求7至11中的一項(xiàng)的裝置，其中采樣電路包括模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(640)，用于準(zhǔn)備在表示導(dǎo)體上電壓的電壓信號(hào)(725)的數(shù)字樣本。
13.根據(jù)權(quán)利要求7至12中的一項(xiàng)的裝置，其中電流-電壓轉(zhuǎn)換器(610)具有通過隔直流電容(616)接收來自光電導(dǎo)開關(guān)的電流的輸入。
14.一種用于在導(dǎo)體(805)上進(jìn)行光電導(dǎo)探測(cè)的系統(tǒng)，包括根據(jù)權(quán)利要求8至13中的一項(xiàng)的裝置，以及用于產(chǎn)生重復(fù)激勵(lì)模式并提供代表這些重復(fù)激勵(lì)模式的測(cè)試模式發(fā)生器(820)，該信號(hào)與時(shí)序電路(825)相連。
全文摘要
一種探測(cè)電壓的方法，包括在被測(cè)導(dǎo)體和光電導(dǎo)開關(guān)的第一接線端之間建立電氣連接；在采樣間隔n內(nèi)，施加激光脈沖到光電導(dǎo)開關(guān)，而相應(yīng)于在前一采樣間隔n－1的電壓樣本，施加電壓到光電導(dǎo)開關(guān)的第二接線端輸入，這樣流經(jīng)光電導(dǎo)開關(guān)的電流依賴于導(dǎo)體上的電壓和所施加的電壓之間的差；將電流轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)；在選通間隔內(nèi)傳導(dǎo)電壓信號(hào)，并對(duì)所通過的電壓信號(hào)進(jìn)行采樣，以得到采樣間隔n內(nèi)的電壓樣本。輸入到導(dǎo)體的重復(fù)測(cè)試模式和采樣間隔與重復(fù)測(cè)試模式同步。將電流轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)包括施加電流輸入到其上升時(shí)間比選通間隔小的電流－電壓轉(zhuǎn)換器。只有在選通間隔期間，才可傳遞電壓信號(hào)，因此，電壓樣本不受選通間隔之外任何通過光電導(dǎo)開關(guān)的泄漏的影響。在選通間隔期間，傳遞電壓信號(hào)包括施加電壓信號(hào)給晶體管Q
文檔編號(hào)G01R19/00GK1564948SQ02819555
公開日2005年1月12日 申請(qǐng)日期2002年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月18日
發(fā)明者K·R·威爾希, F·霍 申請(qǐng)人:恩普泰斯特有限責(zé)任公司