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JP2006030112A - Measurement method for device characteristic - Google Patents

Measurement method for device characteristic Download PDF

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JP2006030112A
JP2006030112A JP2004212599A JP2004212599A JP2006030112A JP 2006030112 A JP2006030112 A JP 2006030112A JP 2004212599 A JP2004212599 A JP 2004212599A JP 2004212599 A JP2004212599 A JP 2004212599A JP 2006030112 A JP2006030112 A JP 2006030112A
Authority
JP
Japan
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measurement
frequency
characteristic
data
device characteristic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2004212599A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahito Yamazaki
正日登 山崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renesas Technology Corp
Original Assignee
Renesas Technology Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renesas Technology Corp filed Critical Renesas Technology Corp
Priority to JP2004212599A priority Critical patent/JP2006030112A/en
Publication of JP2006030112A publication Critical patent/JP2006030112A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a measurement method for device characteristics to enhance measurement accuracy by reducing the effect of external noises. <P>SOLUTION: All of data obtained by n-times of measurement under the same measurement conditions, are not integrated at one time, but are divided into m and put to repetitive integration of rather short time period. The results thereof are statistically processed to calculate the mean and standard deviation σ on the integrated data. When dispersion is found equal to or more than a prescribed value, it is determined that external noises have come in to delete data widely deviating from the mean. Lacking data corresponding to the deleted data are supplemented by performing additional measurement. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、デバイス特性の測定方法に関し、特に外来ノイズの影響を受けやすい測定などに適用して有効な技術に関するものである。   The present invention relates to a device characteristic measurement method, and more particularly to a technique that is effective when applied to measurement that is easily influenced by external noise.

本発明者が検討した技術として、例えば、MOS(Metal Oxide Semiconductor)デバイスの1/fノイズ測定システムやソフトウェアにより制御される測定装置(スペクトルアナライザなど)においては、微弱な信号を測定する際に、長時間の積分を行い、その平均を求めることにより精度を確保する手法が用いられている。   As a technique studied by the present inventor, for example, in a 1 / f noise measurement system of a MOS (Metal Oxide Semiconductor) device or a measurement apparatus (spectrum analyzer or the like) controlled by software, when measuring a weak signal, A technique is used in which accuracy is obtained by performing integration over a long period of time and obtaining an average thereof.

ところで、前記のような測定技術について、本発明者が検討した結果、以下のようなことが明らかとなった。   By the way, as a result of examination of the measurement technique as described above by the present inventors, the following has been clarified.

前述のように、通常のデジタル測定装置では、測定精度の向上のために長時間積分を行う機能がついている。   As described above, a normal digital measurement apparatus has a function of performing long-time integration in order to improve measurement accuracy.

ところが、積分時間が長くなると、その間に、外部の電力機器の接点のオン/オフなどによる短時間の瞬間的なノイズが侵入し、測定結果に誤差(ピーク)が生じる。電磁シールドが十分でなく、測定システムの近くに大電流回路のオン/オフスイッチなどが存在する場合、このスイッチから発生する電磁ノイズが侵入する。これらのノイズは、短時間ではあるが、S/N比を劣化させるのに十分なレベルである。特に微弱信号測定では、測定値が意味を持たないレベルに達することがある。これらのノイズは、突発的に短時間発生することが多いため、積分時間が長くなれば、それだけ影響を受けやすいことになる。その結果、測定精度向上のために積分時間を長く設定しても効果が相殺されてしまう。   However, as the integration time becomes longer, short-term instantaneous noise due to ON / OFF of the contact point of the external power device enters during that time, and an error (peak) occurs in the measurement result. When the electromagnetic shield is insufficient and there is an on / off switch of a large current circuit near the measurement system, electromagnetic noise generated from this switch enters. These noises are at a level sufficient to degrade the S / N ratio for a short time. Especially in weak signal measurement, the measured value may reach a meaningless level. Since these noises often occur suddenly for a short time, the longer the integration time, the more likely they are affected. As a result, the effect is offset even if the integration time is set longer to improve the measurement accuracy.

また、長時間の測定を行っている間に、被測定デバイスの特性が変化してしまい、測定結果(特性曲線)の形が変わってしまう。   In addition, while performing measurement for a long time, the characteristics of the device under measurement change, and the shape of the measurement result (characteristic curve) changes.

また、スペクトルアナライザなどは、測定する周波数帯域により、最適な測定条件設定が異なるが、従来のシステムでは、掃引の際の条件は一定に固定されていたため、最適なスペクトルの取得が困難であった。   In addition, spectrum analyzers, etc., have different optimum measurement condition settings depending on the frequency band to be measured. However, in conventional systems, the conditions for sweeping were fixed, so it was difficult to obtain the optimum spectrum. .

そこで、本発明の目的は、外来ノイズの影響を軽減し、測定精度を向上することができるデバイス特性の測定方法を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide a device characteristic measurement method that can reduce the influence of external noise and improve the measurement accuracy.

また、本発明の他の目的は、デバイスの特性変動の発生を認識することができるデバイス特性の測定方法を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a device characteristic measuring method capable of recognizing the occurrence of device characteristic variation.

また、本発明の他の目的は、測定精度を確保しつつ、測定時間を短縮することができるデバイス特性の測定方法を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a device characteristic measurement method capable of reducing measurement time while ensuring measurement accuracy.

本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。   The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
(1)本発明によるデバイス特性の測定方法は、同一測定条件によるすべての測定データを一度に積分するのではなく、何回かに分けて、ある程度短い時間の積分を繰り返し行い、その結果について統計処理を行い、所定以上のばらつきがある場合には、外来ノイズが侵入したものと判断し、平均から大きく外れているデータを削除し、削除した分の不足データは追加測定を行うことで補完するものである。
(2)本発明によるデバイス特性の測定方法は、電圧などの測定条件の掃引を、一方向、あるいは往復で行うのではなく、数個おきに粗い(ラフに)測定を行い、その測定を、1点ずつずらして繰り返し行い、全体の掃引を完成させるものである。
(3)本発明によるデバイス特性の測定方法は、外来ノイズの周波数分布を予め測定し、外来ノイズが存在する周波数をデータベースに登録し、測定の際に、外来ノイズが存在する周波数での測定を行わないようにするものである。
(4)本発明によるデバイス特性の測定方法は、スペクトルアナライザの測定条件(分解能帯域幅(RBW)、積分時間(ビデオフィルタ)など)を測定周波数ごとに最適に設定するものである。
Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
(1) The device characteristic measurement method according to the present invention does not integrate all measurement data under the same measurement conditions at once, but repeatedly performs integration for a short period of time in several times, and statistically analyzes the results. If there is more than a predetermined variation, it is determined that external noise has entered, data that deviates significantly from the average is deleted, and the missing data for the deleted amount is supplemented by additional measurements. Is.
(2) The method for measuring device characteristics according to the present invention is not to sweep a measurement condition such as voltage in one direction or in a reciprocal manner, but to make rough (rough) measurements every few, This is repeated by shifting one point at a time to complete the entire sweep.
(3) In the device characteristic measurement method according to the present invention, the frequency distribution of the external noise is measured in advance, the frequency at which the external noise exists is registered in the database, and the measurement at the frequency at which the external noise exists is performed at the time of measurement. Do not do it.
(4) The method for measuring device characteristics according to the present invention is to optimally set the measurement conditions (resolution bandwidth (RBW), integration time (video filter), etc.) of the spectrum analyzer for each measurement frequency.

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。   Of the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.

(1)大電流回路のオン/オフなどによる、瞬間的な外来ノイズの影響を除去することが可能になる。   (1) It is possible to eliminate the influence of instantaneous external noise due to on / off of a large current circuit.

(2)長時間の掃引測定を行った場合、測定中にデバイスの特性変動が起こっても、データ上に明確に変動があったことが示されると共に、初期特性、変動後の特性が推定できる。   (2) When sweep measurement is performed for a long time, even if device characteristics change during the measurement, it is shown that there is a clear change in the data, and the initial characteristics and the characteristics after change can be estimated. .

(3)主に人工的な電波などによる外来ノイズの影響を除去できるため、シールドボックスなどの耐ノイズ対策が十分でなくても、スペクトル測定が可能になる。   (3) Since it is possible to eliminate the influence of external noise mainly due to artificial radio waves, spectrum measurement is possible even if noise resistance measures such as a shield box are not sufficient.

(4)広い周波数範囲のスペクトル測定が、ほぼ均一な精度で、しかも最短時間で行うことができる。   (4) Spectrum measurement in a wide frequency range can be performed with almost uniform accuracy and in the shortest time.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1によるデバイス特性の測定方法を示すフローチャートである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a flowchart showing a device characteristic measurement method according to Embodiment 1 of the present invention.

図1により、本実施の形態1によるデバイス特性の測定方法の一例を説明する。本実施の形態1のデバイス特性の測定方法は、例えば、MOSデバイスの1/fノイズ測定システムにおけるソフトウェアとして実現され、次の手順に従い、プログラムにより自動で実行される。   An example of a device characteristic measuring method according to the first embodiment will be described with reference to FIG. The device characteristic measurement method according to the first embodiment is realized, for example, as software in a 1 / f noise measurement system of a MOS device, and is automatically executed by a program according to the following procedure.

通常のデジタル測定器では、測定精度向上のため、同一測定条件の下、複数回(n回)の測定を行い、その値を積分し、その平均を求めている。   In an ordinary digital measuring instrument, in order to improve measurement accuracy, measurement is performed a plurality of times (n times) under the same measurement conditions, the values are integrated, and the average is obtained.

本実施の形態1では、同一測定条件によるn回の測定データを一度に積分するのではなく、全測定回数をある程度短い時間に分割して測定し、n/m回分の測定データの積分をm回に分けて行うように変更する。なお、n,mは自然数であり、nはmの倍数である。   In the first embodiment, n measurement data under the same measurement conditions are not integrated at a time, but the total number of measurements is divided into a relatively short time for measurement, and the integration of the measurement data for n / m times is m. Change to be done in batches. Note that n and m are natural numbers, and n is a multiple of m.

すなわち、全測定回数がn回の場合、それをm分割し、n/m回測定し(ステップS110)、その測定データを積分し(ステップS111)、その積分をm回行う(ステップS112)。   That is, if the total number of measurements is n times, it is divided into m, measured n / m times (step S110), the measurement data is integrated (step S111), and the integration is performed m times (step S112).

m回の積分終了後に、統計処理を行い、m個の積分データの平均と標準偏差σを求める(ステップS113)。   After completion of m integrations, statistical processing is performed to obtain an average of m pieces of integration data and a standard deviation σ (step S113).

標準偏差σが指定された値以下であれば(ステップS114)、これは、データのばらつきが小さいので、外来ノイズの侵入はなかったものを判断し、m個の積分データの平均を測定値とする(ステップS115)。   If the standard deviation σ is less than or equal to the specified value (step S114), since the data variation is small, it is determined that no external noise has entered, and the average of m pieces of integrated data is taken as the measured value. (Step S115).

もし、標準偏差σが指定された値より大きく、ばらつきが大きい場合には(ステップS114)、外来ノイズ等の原因により、平均より大きく外れたデータがあったと判断し、平均から最も外れている積分データを削除する(ステップS116)。   If the standard deviation σ is greater than the specified value and the variation is large (step S114), it is determined that there is data that is significantly larger than the average due to external noise or the like, and the integration that is most deviated from the average. Data is deleted (step S116).

さらに、平均より3σ以上離れている積分データがある場合(ステップS117)、このデータも削除する(ステップS118)。   Further, if there is integration data that is 3σ or more away from the average (step S117), this data is also deleted (step S118).

そして、削除した積分データの回数分だけ、追加測定・積分を行う(ステップS119)。   Then, additional measurement / integration is performed as many times as the number of deleted integration data (step S119).

追加測定・積分完了後に、ステップS113に戻り、再びデータの検証を行う。   After completion of the additional measurement / integration, the process returns to step S113 to verify the data again.

したがって、本実施の形態1のデバイス特性の測定方法によれば、外来ノイズが発生しやすい環境下で、微弱信号(1/fノイズ等)の測定が可能になる。   Therefore, according to the device characteristic measuring method of the first embodiment, it is possible to measure a weak signal (1 / f noise or the like) in an environment where external noise is likely to occur.

(実施の形態2)
本発明の実施の形態2によるデバイス特性の測定方法は、測定中の特性変動が明確に示されるものである。
(Embodiment 2)
In the device characteristic measuring method according to the second embodiment of the present invention, the characteristic variation during the measurement is clearly shown.

従来の測定では、測定条件を変えてn点の測定を行う場合は
V(1),V(2),V(3),…,V(n−2),V(n−1),V(n)
ただし、V(k)=V(k−1)+ΔV
のように、一定の方向(単調増加、あるいは単調減少)へ測定条件を掃引して行っていた。
In the conventional measurement, when measuring at n points by changing measurement conditions, V (1), V (2), V (3), ..., V (n-2), V (n-1), V (N)
However, V (k) = V (k−1) + ΔV
In this way, the measurement conditions are swept in a certain direction (monotonic increase or monotonic decrease).

本実施の形態2では、掃引の全領域について、m個おきに測定し、それをm回繰り返す測定に変更する。なお、n,mは自然数であり、nはmの倍数である。   In the second embodiment, the entire sweep region is measured every m times, and is changed to measurement that is repeated m times. Note that n and m are natural numbers, and n is a multiple of m.

すなわち
V(1),V(1+m),V(1+2m),…,V(n−m),V(2),V(2+m),V(2+2m),…,V(n−m+1),…,V(m),V(m+1),V(m+2),…,V(n)
のように、m個おきの粗い(ラフな)測定を、1点ずつずらしてm回繰り返し、全体の掃引を完成させる。
That is, V (1), V (1 + m), V (1 + 2m), ..., V (nm), V (2), V (2 + m), V (2 + 2m), ..., V (n-m + 1), ... , V (m), V (m + 1), V (m + 2), ..., V (n)
Thus, every m coarse (rough) measurements are shifted one point at a time and repeated m times to complete the entire sweep.

このような測定を行うと、次の効果が現れる。   When such a measurement is performed, the following effects appear.

図2は、本実施の形態2によるデバイス特性の測定方法において、測定中のデバイス特性変動を示す図である。図2は、例えば、Vd−VG特性、または、ノイズレベル−周波数特性などの測定結果をグラフ化したものである。Vd−VG特性の場合は、Vgを掃引してVgを測定したものである。ノイズレベル−周波数特性の場合は、周波数を掃引してVgを測定したものである。図2において、21は測定結果、22は特性変動前の特性(初期特性)、23は特性変動後の特性、24はm個分のデータである。   FIG. 2 is a diagram illustrating device characteristic variation during measurement in the device characteristic measurement method according to the second embodiment. FIG. 2 is a graph of measurement results such as Vd-VG characteristics or noise level-frequency characteristics. In the case of the Vd-VG characteristic, Vg is measured by sweeping Vg. In the case of the noise level-frequency characteristic, Vg is measured by sweeping the frequency. In FIG. 2, 21 is a measurement result, 22 is a characteristic before characteristic change (initial characteristic), 23 is a characteristic after characteristic change, and 24 is data for m pieces.

測定中にデバイスの特性変動があった場合、図2に示すように、測定結果21は、鋸刃状の曲線になり、特性変動・特性劣化があったことが明確に示される。また、測定結果21の上限と下限の包絡線を求めれば、特性変動前と変動後のおおまかな特性を知ることができる。   When there is a device characteristic variation during the measurement, as shown in FIG. 2, the measurement result 21 becomes a saw-toothed curve, which clearly shows that there was a characteristic variation / characteristic deterioration. Further, if the envelopes of the upper limit and the lower limit of the measurement result 21 are obtained, the rough characteristics before and after the characteristic change can be known.

測定終了後は、デバイス自体の特性が変動し、初期特性22を再測定することができないが、m個おきに掃引を行っているため、1回の掃引は比較的短時間で終了するため、測定データの包絡線(V(1),V(1+m),V(1+2m),…,V(n−m)のデータ)を見れば、初期特性22のアウトラインを推定することが可能である。さらに、データ処理により、特性劣化によると思われるデータ変動を補正することで初期特性22を推定することが可能になる。同様にして、変動後の特性23のアウトラインを推定することも可能となる。   After the measurement is completed, the characteristics of the device itself change, and the initial characteristics 22 cannot be measured again. However, since sweeping is performed every m times, one sweep is completed in a relatively short time. The outline of the initial characteristic 22 can be estimated by looking at the envelope of the measurement data (V (1), V (1 + m), V (1 + 2m),..., V (nm) data). Furthermore, it is possible to estimate the initial characteristic 22 by correcting data fluctuations that may be caused by characteristic deterioration by data processing. Similarly, the outline of the characteristic 23 after the fluctuation can be estimated.

以上の測定方法は、1/fノイズ測定システム、DC特性測定プログラムなどに適用可能である。   The above measurement method can be applied to a 1 / f noise measurement system, a DC characteristic measurement program, and the like.

したがって、本実施の形態2のデバイス特性の測定方法によれば、測定中にデバイスの特性変動があった場合、測定結果に、鋸刃状の変動が見えるために、測定中に変動があったことが明確に示される。また、数点おきに掃引を行うために、測定結果の包絡線を見ることで、初期特性と特性変動後の特性を予想することができる。   Therefore, according to the device characteristic measurement method of the second embodiment, when there is a device characteristic variation during measurement, a saw-tooth variation is seen in the measurement result, and therefore there is a variation during measurement. Is clearly shown. In addition, since sweeping is performed every several points, the initial characteristic and the characteristic after characteristic variation can be predicted by looking at the envelope of the measurement result.

(実施の形態3)
本発明の実施の形態3によるデバイス特性の測定方法は、発生周波数が固定されている外来ノイズを除去するものである。
(Embodiment 3)
The method for measuring device characteristics according to the third embodiment of the present invention is to remove external noise whose generation frequency is fixed.

外部から連続的に侵入してくるノイズは、大半が人工的な電波であり、電源、通信用電波など、周波数が正確に固定されている。また、周波数の広がり(サイドバンド)も限られているものが多い。   Most of the noise that continuously enters from the outside is an artificial radio wave, and the frequency of the power source, the radio wave for communication, etc. is fixed accurately. In many cases, the frequency spread (sideband) is limited.

例えば、外来の電波の周波数は、電源ノイズは関東50Hz、関西60Hzなどと、測定装置が置かれている環境によって異なるが、基本的には、あまり変化はしない。それは、無線局などが固定されているからである。   For example, the frequency of external radio waves varies depending on the environment in which the measurement device is placed, such as power supply noise of 50 Hz in Kanto, 60 Hz in Kansai, etc., but basically does not change much. This is because radio stations and the like are fixed.

図3は、本発明の実施の形態3によるデバイス特性の測定方法において、バックグランドノイズを示す図である。図3において、横軸は周波数、縦軸はノイズレベルを示す。   FIG. 3 is a diagram showing background noise in the device characteristic measurement method according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 3, the horizontal axis indicates the frequency, and the vertical axis indicates the noise level.

図3に示すように、バックグランドノイズを測定してみると、ある周波数において規則的に外来ノイズピーク31が現れる。   As shown in FIG. 3, when background noise is measured, external noise peaks 31 appear regularly at a certain frequency.

したがって、スペクトル測定を行うまえに、ダミーアンテナを用いてバックグランドノイズに現れる外来ノイズピーク31の周波数および幅を事前に測定し、データベースとして登録しておけば、どの周波数の測定結果が、外来ノイズの影響を受けているかを知ることができる。   Therefore, before the spectrum measurement, if the frequency and width of the external noise peak 31 appearing in the background noise are measured in advance using a dummy antenna and registered as a database, the measurement result of which frequency is the external noise. You can know if you are affected by.

一般に、スペクトル測定のS/N比は、dB(デシベル)で表わされるように、ノイズと信号のレベルの差は非常に大きく、バックグランドノイズの強度が判っても、そこからレベルを補正することは困難である。   In general, the S / N ratio of spectrum measurement, as expressed in dB (decibel), the difference between noise and signal level is very large, and even if the background noise intensity is known, the level should be corrected therefrom. It is difficult.

そこで、スペクトル測定の測定周波数が、予め測定してデータベースに登録してある外来ノイズピーク31の周波数と一致する周波数を避けて測定を行う。すなわち、外来ノイズピーク31の存在する周波数での測定を行わず、外来ノイズピーク31のある周波数に対して外側の2点の周波数における信号レベルを測定し、そこから、信号レベルを内挿することで、外来ノイズの影響を受けない信号レベルを補間により求めることができる。なお、信号強度が、バックノイズレベルより十分に大きい場合は、補間は行わない。   Therefore, the measurement is performed while avoiding the frequency where the measurement frequency of the spectrum measurement coincides with the frequency of the external noise peak 31 measured and registered in the database in advance. That is, without measuring at the frequency where the external noise peak 31 exists, measure the signal level at two frequencies outside the frequency where the external noise peak 31 exists, and then interpolate the signal level therefrom. Thus, a signal level that is not affected by external noise can be obtained by interpolation. If the signal intensity is sufficiently larger than the back noise level, no interpolation is performed.

この様子を図4に示す。図4は、内挿による測定データの補間方法を示す図である。横軸は測定周波数、縦軸は測定結果としての信号レベルである。   This is shown in FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating an interpolation method of measurement data by interpolation. The horizontal axis is the measurement frequency, and the vertical axis is the signal level as the measurement result.

図4に示すように、信号レベルには外来ノイズの影響41を含むため、この外来ノイズの影響41の受ける周波数を避けて測定を行う。そして、その周波数の両側の外来ノイズの影響を受けない2点の測定点42から内挿により補間データ43を作成する。   As shown in FIG. 4, since the signal level includes the influence 41 of the external noise, measurement is performed while avoiding the frequency affected by the influence 41 of the external noise. Then, interpolation data 43 is created by interpolation from two measurement points 42 that are not affected by external noise on both sides of the frequency.

また、予めバックグランドノイズを測定してデータベースに登録する代わりに、スペクトルアナライザの空いているチャンネルで、リアルタイムにバックグランドノイズを測定し、このバックグランドノイズにより、測定を避けるべき周波数を求めてもよい。この方法だと、バックグランドノイズの周波数分布が変化しても対応できる。   Also, instead of measuring the background noise in advance and registering it in the database, you can measure the background noise in real time on the free channel of the spectrum analyzer and use this background noise to determine the frequency that should be avoided. Good. This method can cope with changes in the frequency distribution of background noise.

したがって、本実施の形態3のデバイス特性の測定方法によれば、電波などの外来ノイズが存在する周波数を事前に登録し、その周波数帯を避けて測定を行うため、外来ノイズピークが現われない。   Therefore, according to the device characteristic measuring method of the third embodiment, since a frequency in which external noise such as radio waves exists is registered in advance and measurement is performed while avoiding the frequency band, no external noise peak appears.

(実施の形態4)
本発明の実施の形態4によるデバイス特性の測定方法は、広い周波数範囲のスペクトル測定を均一な精度で行うものである。
(Embodiment 4)
The device characteristic measurement method according to the fourth embodiment of the present invention performs spectrum measurement in a wide frequency range with uniform accuracy.

スペクトルアナライザで連続スペクトルを測定する時、一般的には分解能帯域幅(RBW)、積分時間(ビデオフィルタ)を一定として測定を行う。しかし、高周波領域の測定時間を短縮するように条件を設定すると(RBW:大、積分時間:小)、低周波領域の測定が不安定になる。逆に、低周波領域の測定を安定させるように条件を設定すると(RBW:小、積分時間:大)、測定時間が長くなってしまう。この様子を図5に示す。   When measuring a continuous spectrum with a spectrum analyzer, measurement is generally performed with a fixed resolution bandwidth (RBW) and integration time (video filter). However, if conditions are set so as to shorten the measurement time in the high frequency region (RBW: large, integration time: small), the measurement in the low frequency region becomes unstable. Conversely, if the conditions are set so as to stabilize the measurement in the low frequency region (RBW: small, integration time: large), the measurement time becomes long. This is shown in FIG.

図5は、本実施の形態4において、1/fノイズの周波数特性を示す図である。図5(a)は測定時間を短く設定した場合の測定結果(RBW:大、積分時間:小)、図5(b)は低周波領域の安定性を優先させた場合の測定結果(RBW:小、積分時間:大)であり、横軸は周波数(通常、1〜100kHz)、縦軸はノイズレベル(dB)を示す。   FIG. 5 is a diagram showing the frequency characteristics of 1 / f noise in the fourth embodiment. FIG. 5A shows a measurement result when the measurement time is set short (RBW: large, integration time: small), and FIG. 5B shows a measurement result when priority is given to stability in the low frequency region (RBW: Small, integration time: large), the horizontal axis represents frequency (usually 1 to 100 kHz), and the vertical axis represents noise level (dB).

図5(a)の測定結果では、低周波領域にフィードスルーによる異常ピーク51が発生し、低周波領域ではスペクトルが不安定である。一方、高周波領域ではスペクトルが安定している。   In the measurement result of FIG. 5A, an abnormal peak 51 due to feedthrough occurs in the low frequency region, and the spectrum is unstable in the low frequency region. On the other hand, the spectrum is stable in the high frequency region.

図5(b)の測定結果では、低周波領域、高周波領域共にスペクトルが安定しているが、高周波領域の測定に長時間を要する。   In the measurement result of FIG. 5B, the spectrum is stable in both the low frequency region and the high frequency region, but it takes a long time to measure in the high frequency region.

すなわち、低周波領域のスペクトルを安定して測定するには、RBWを小さくする必要がある。また、低周波領域では、長時間積分を行う必要がある。しかし、この条件を設定すると、高周波領域の測定では必要以上に測定精度が向上する反面、測定時間が大幅に伸びてしまう。高周波領域の測定時間を短縮するには、RBWを長くとり、積分時間も短く設定するとよい。しかし、この条件では、低周波領域の安定性が悪く精度がとれない。   That is, in order to stably measure the spectrum in the low frequency region, it is necessary to reduce the RBW. In the low frequency region, it is necessary to perform integration for a long time. However, when this condition is set, the measurement accuracy is improved more than necessary in the measurement in the high frequency region, but the measurement time is greatly increased. In order to shorten the measurement time in the high frequency region, it is preferable to set the RBW longer and the integration time shorter. However, under these conditions, the stability in the low frequency region is poor and accuracy cannot be obtained.

そこで、上記の背反する問題を解決するために、図6に示すように、測定する周波数ごとに、RBWおよび積分時間を可変とし、最適な値にすることで、全周波数帯域で十分な精度のデータを短時間で得ることが可能になる。   Therefore, in order to solve the above contradictory problem, as shown in FIG. 6, by making the RBW and the integration time variable for each frequency to be measured and setting them to optimum values, sufficient accuracy can be obtained in all frequency bands. Data can be obtained in a short time.

図6は、スペクトル測定の測定条件の設定値を示す図である。図6(a)はRBWの設定値、図6(b)は積分時間の設定値を示し、横軸は周波数(通常1〜100kHz)、縦軸は、それぞれ、RBW、積分時間を示す。   FIG. 6 is a diagram illustrating set values of measurement conditions for spectrum measurement. 6A shows the set value of RBW, FIG. 6B shows the set value of integration time, the horizontal axis shows frequency (usually 1 to 100 kHz), and the vertical axis shows RBW and integration time, respectively.

図6(a)に示すように、周波数が低くなるに従って、RBWを狭く設定する。また、図6(b)に示すように、周波数が低くなるに従って、積分時間を長く設定する。どの程度、RBW、積分時間を変化させるかは、用途に応じ、利用者が設定する。   As shown in FIG. 6A, the RBW is set narrower as the frequency becomes lower. Further, as shown in FIG. 6B, the integration time is set longer as the frequency becomes lower. The degree to which the RBW and the integration time are changed is set by the user according to the application.

したがって、本実施の形態4のデバイス特性の測定方法によれば、データ掃引の際に、測定条件を、測定ポイントごとに設定するので、最適なスペクトルが得られる。   Therefore, according to the device characteristic measurement method of the fourth embodiment, the measurement condition is set for each measurement point during the data sweep, so that an optimum spectrum can be obtained.

前記実施の形態1〜4の測定方法は、測定システムまたは測定装置(スペクトルアナライザなど)における制御用ソフトウェアの改良により実現することができる。そのため、従来の測定装置でも、外部からの制御方式を改良することで実現可能である。また、測定装置自体に組み込めば、測定装置自体の能力を向上させることが可能になる。また、微弱信号測定の場合に、外来ノイズの侵入を防ぐために必要とされた、シールドボックスなどを簡略化することが可能になる。   The measurement methods of the first to fourth embodiments can be realized by improving control software in a measurement system or a measurement apparatus (such as a spectrum analyzer). Therefore, even a conventional measuring apparatus can be realized by improving the control method from the outside. Moreover, if it is incorporated in the measuring device itself, the capability of the measuring device itself can be improved. In addition, in the case of weak signal measurement, it is possible to simplify a shield box or the like that is required to prevent intrusion of external noise.

以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。   As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.

例えば、前記実施の形態においては、1/fノイズ測定に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、他の測定についても適用可能である。   For example, in the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to 1 / f noise measurement has been described. However, the present invention is not limited to this and can be applied to other measurements.

本願において開示される発明は、スペクトルアナライザなどの測定装置について適用可能である。   The invention disclosed in the present application can be applied to a measuring apparatus such as a spectrum analyzer.

本発明の実施の形態1によるデバイス特性の測定方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the measuring method of the device characteristic by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2によるデバイス特性の測定方法において、測定中のデバイス特性変動を示す図である。It is a figure which shows the device characteristic fluctuation | variation during a measurement in the device characteristic measuring method by Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3によるデバイス特性の測定方法において、バックグランドノイズを示す図である。It is a figure which shows a background noise in the measuring method of the device characteristic by Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3によるデバイス特性の測定方法において、内挿による測定データの補間方法を示す図である。It is a figure which shows the interpolation method of the measurement data by interpolation in the device characteristic measurement method by Embodiment 3 of this invention. (a),(b)は、本発明の実施の形態4において、1/fノイズの周波数特性を示す図である。(A), (b) is a figure which shows the frequency characteristic of 1 / f noise in Embodiment 4 of this invention. (a),(b)は、本発明の実施の形態4において、スペクトル測定の測定条件の設定値を示す図である。(A), (b) is a figure which shows the setting value of the measurement conditions of spectrum measurement in Embodiment 4 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

21 測定結果
22 初期特性
23 変動後の特性
24 m個分のデータ
31 外来ノイズピーク
41 外来ノイズの影響
42 測定点
43 補間データ
51 フィールドスルーによる異常ピーク
21 Measurement result 22 Initial characteristic 23 Characteristic after fluctuation 24 Data for m 31 External noise peak 41 Effect of external noise 42 Measurement point 43 Interpolated data 51 Abnormal peak due to field-through

Claims (5)

デバイスを同一測定条件で複数回測定し、その測定データを積分して平均を求めるデバイス特性の測定方法であって、
全測定回数を分割して測定および積分を行い、前記積分のデータについて統計処理を行い、前記統計処理の結果、ばらつきが大きい場合は、前記ばらつきの原因となっている前記積分のデータを削除し、削除した回数分だけ追加測定を行うことを特徴とするデバイス特性の測定方法。
A device characteristic measurement method that measures a device multiple times under the same measurement conditions and integrates the measurement data to obtain an average.
Divide the total number of measurements, perform measurement and integration, perform statistical processing on the integration data, and if the statistical processing results in large variations, delete the integration data that caused the variation , A device characteristic measuring method, wherein additional measurement is performed as many times as the number of deleted times.
請求項1記載のデバイス特性の測定方法であって、
前記統計処理において、前記積分のデータの平均および標準偏差を求め、前記標準偏差が指定の値よりも大きい場合は、前記平均から最も外れている前記積分のデータを削除することを特徴とするデバイス特性の測定方法。
A device characteristic measuring method according to claim 1,
In the statistical processing, an average and a standard deviation of the integration data are obtained, and when the standard deviation is larger than a specified value, the integration data that is most deviated from the average is deleted. How to measure characteristics.
測定条件を掃引してデバイスの測定を行うデバイス特性の測定方法であって、
前記掃引の全領域について、m個おきに粗い測定を行い、前記m個おきの測定を1点ずつずらしてm回繰り返し測定し、全体の掃引を完成させることを特徴とするデバイス特性の測定方法。
A device characteristic measurement method for measuring a device by sweeping measurement conditions,
A device characteristic measurement method comprising: performing rough measurement for every m of the entire region of the sweep, repeating the measurement every m times by repeating the measurement every m times, and completing the entire sweep. .
外来ノイズの周波数分布を予め測定し、前記外来ノイズが存在する周波数をデータベースに登録し、前記データベースに登録された前記外来ノイズが存在する周波数を避けてデバイスの周波数特性の測定を行うことを特徴とするデバイス特性の測定方法。   The frequency distribution of the external noise is measured in advance, the frequency at which the external noise exists is registered in a database, and the frequency characteristic of the device is measured while avoiding the frequency at which the external noise is registered in the database. A method for measuring device characteristics. スペクトルアナライザを用いてデバイスの周波数特性を測定するデバイス特性の測定方法であって、
前記スペクトルアナライザの測定条件を測定周波数ごとに最適に設定し、前記設定された測定条件に従い周波数ごとに測定条件を変えて前記デバイスの周波数特性を測定することを特徴とするデバイス特性の測定方法。
A device characteristic measurement method for measuring a frequency characteristic of a device using a spectrum analyzer,
A device characteristic measurement method, wherein the measurement condition of the spectrum analyzer is optimally set for each measurement frequency, and the frequency characteristic of the device is measured by changing the measurement condition for each frequency according to the set measurement condition.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009168791A (en) * 2008-01-18 2009-07-30 King Yuan Electronics Co Ltd Inspection device for inspecting circuit inspection environment, and inspection method

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