特許 7525088 試験測定装置用スイッチ・マトリクス及びその動作方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-22

(45)【発行日】2024-07-30

(54)【発明の名称】試験測定装置用スイッチ・マトリクス及びその動作方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/26 20200101AFI20240723BHJP

【ＦＩ】

G01R31/26 J

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020097210

(22)【出願日】2020-06-03

(65)【公開番号】P2020201255

(43)【公開日】2020-12-17

【審査請求日】2023-05-17

(31)【優先権主張番号】62/858,291

(32)【優先日】2019-06-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】16/886,229

(32)【優先日】2020-05-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】505436014

【氏名又は名称】ケースレー・インスツルメンツ・エルエルシー

【氏名又は名称原語表記】Ｋｅｉｔｈｌｅｙ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，ＬＬＣ

(74)【代理人】

【識別番号】100090033

【弁理士】

【氏名又は名称】荒船 博司

(74)【代理人】

【識別番号】100093045

【弁理士】

【氏名又は名称】荒船 良男

(74)【代理人】

【識別番号】110001209

【氏名又は名称】特許業務法人山口国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】グレゴリー・ソボレフスキ

【審査官】田口 孝明

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１３－５２０７７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－３００４９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１３３９５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－３２１３７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０８１０４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０５０６７８６３（ＣＮ，Ａ）

【文献】米国特許第０８４１０８０４（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／００１８５６５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００７／１８２４２９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

ＩＰＣ Ｇ０１Ｒ ３１／２６－３１／２７、

３１／２８－３１／３１９３、

Ｈ０１Ｌ ２１／６４－２１／６６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

試験測定装置の第１出力端子に接続された中心導体とガードとを有する第１ケーブルと、
上記試験測定装置の第２出力端子に接続された中心導体とガードとを有する第２ケーブルと、
上記第１ケーブルとスイッチを介して接続され、被試験デバイスに接続された中心導体とガードとを有する第３ケーブルと、
上記第２ケーブルとスイッチを介して接続され、上記被試験デバイスに接続された中心導体及びガードを有する第４ケーブルと、
上記第１ケーブルの上記ガードを上記第１出力端子又は第１ガード信号端子に選択的に接続する第１スイッチと、
上記第２ケーブルの上記ガードを上記第２出力端子又は第２ガード信号端子に接続する第２スイッチと
を具える試験測定装置用スイッチ・マトリクス。

【請求項2】

上記試験測定装置の上記第１出力端子からの信号がしきい値を超える場合に、上記第１スイッチは、上記第１ケーブルの上記ガードを上記第１出力端子に接続し、上記第２スイッチは、上記第２ケーブルの上記ガードを上記第２出力端子に接続する請求項１の試験測定装置用スイッチ・マトリクス。

【請求項3】

上記第１ケーブルの上記ガードが上記第１出力端子に接続される場合に、上記被試験デバイスの第１端子に上記第３ケーブルの上記ガードを接続する第３スイッチと、
上記第２ケーブルの上記ガードが上記第２出力端子に接続される場合に、上記被試験デバイスの第２端子に上記第４ケーブルの上記ガードを接続する第４スイッチと
を更に具える請求項１又は２の試験測定装置用スイッチ・マトリクス。

【請求項4】

上記第１ケーブルの上記ガードが上記第１ガード信号端子に接続される場合に、上記第１ケーブルの上記中心導体を上記試験測定装置の上記第１出力端子に接続する第５スイッチと、
上記第２ケーブルの上記ガードが上記第２ガード信号端子に接続される場合に、上記第２ケーブルの上記中心導体を上記試験測定装置の上記第２出力端子に接続する第６スイッチと
を更に具える請求項１から３のいずれかの試験測定装置用スイッチ・マトリクス。

【請求項5】

上記試験測定装置の第１入力端子に接続された中心導体と上記第１ケーブルの上記ガードに接続されたガードとを有する第５ケーブルと、
上記試験測定装置の第２入力端子に接続された中心導体と上記第２ケーブルの上記ガードに接続されたガードとを有する第６ケーブルと、
上記被試験デバイスに接続された中心導体と上記第３ケーブルの上記ガードに接続されたガードとを有する第７ケーブルと、
上記被試験デバイスに接続された中心導体と上記第４ケーブルの上記ガードに接続されたガードとを有する第８ケーブルと
を更に具える請求項１から４のいずれかの試験測定装置用スイッチ・マトリクス。

【請求項6】

試験測定装置と被試験デバイスに接続されたスイッチ・マトリクスを動作させる方法であって、
第１ケーブルの中心導体及びガードを通して上記被試験デバイスの第１端子に上記試験測定装置の第１出力信号を伝送する処理と、
第２ケーブルの中心導体及びガードを通して上記被試験デバイスの第２端子に上記試験測定装置の第２出力信号を伝送する処理と
を具え、
上記第１ケーブルの上記ガードに上記第１出力信号を供給すると共に上記第２ケーブルの上記ガードに上記第２出力信号を供給する処理か、又は、上記第１ケーブルの上記ガードに第１ガード信号を供給すると共に上記第２ケーブルの上記ガードに第２ガード信号を供給する処理のいずれか一方の処理を選択的に行うスイッチ・マトリクス動作方法。

【請求項7】

上記第１出力信号がしきい値を超える場合に、上記第１ケーブルの上記ガードに上記第１出力信号を供給すると共に上記第２ケーブルの上記ガードに上記第２出力信号を供給する処理を選択する請求項６のスイッチ・マトリクス動作方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、試験測定システムに関連するシステム及び方法、特に、ソース・メジャー・ユニット（ＳＭＵ）などの試験測定装置と被試験デバイス（ＤＵＴ）との間の相互に接続するシステム又はスイッチ・マトリクス（信号経路変更切替装置）に関する。

【背景技術】

【0002】

試験測定システムは、ＤＵＴからの信号を受け取り、試験するように設計されている。ＳＭＵなどを含むいくつかの試験測定システムでは、試験測定システムは、所定値の電圧又は電流信号をＤＵＴに供給して、そのときのＤＵＴの応答を試験する（例えば、電圧又は電流値を測定する）。システムによっては、スイッチング・デバイスを使用して、試験測定システムの差動入出力端子とＤＵＴとの間の接続関係を切り替える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１４－１４９２９８号公報

【非特許文献】

【0004】

【文献】「ソースメジャーユニット GS610 取扱説明書」、特に第４－４頁「4.2 接続方式(リモートセンス/ローカルセンス)」の４端子接続の回路図、横河電機株式会社、初版発行２００５年７月、第７版発行２０１９年８月、［online］、［２０２０年６月２日検索］、インターネット<https://tmi.yokogawa.com/jp/solutions/products/generators-sources/source-measure-units/gs610-source-measure-unit/#ダウンロード____downloads_9>

【文献】「ソースメジャーユニット GS610 カタログ」、特に第３頁の「発生および測定機能」の項の説明及び図、横河電機株式会社、２０１５年２月１３日、［online］、［２０２０年６月２日検索］、インターネット<https://tmi.yokogawa.com/jp/solutions/products/generators-sources/source-measure-units/gs610-source-measure-unit/#ダウンロード____downloads_9>

【文献】「ソースメータ／ソース・メジャー・ユニット（SMU） 製品カタログ」、ＳＭＵの使用方法を紹介、テクトロニクス／ケースレー、文書番号：KIZ-60344-1、２０１７年６月発行、［online］、［２０２０年６月２日検索］、インターネット<https://jp.tek.com/source_meter_catalog_kiz-60344-1>

【文献】「ケースレーのソース・メジャー・ユニット」の紹介サイト、テクトロニクス／ケースレー、［online］、［２０２０年６月２日検索］、インターネット<https://jp.tek.com/keithley-source-measure-units>

【文献】「Source measure unit」の記事、Wikipedia（英語版）、［オンライン］、［２０２０年５月３０日検索］、インターネット<https://en.wikipedia.org/wiki/Source_measure_unit>

【文献】「Triaxial cable（三軸ケーブル）」の記事、Wikipedia（英語版）、［オンライン］、［２０２０年６月２日検索］、インターネット<https://en.wikipedia.org/wiki/Triaxial_cable>

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

通常、このようなシステムでは、ＳＭＵとＤＵＴを接続するのに、三軸ケーブル（triaxial cable）を用いた配線が利用される。しかし、三軸ケーブルは、特に高電圧用途において、中心導体の抵抗が比較的高い場合が多い。その結果として、高電圧アプリケーションでは、スイッチング・デバイスを通過する最大電流が非常に限られてしまう。

【0006】

本発明の実施形態は、これら及び他の従来技術の欠陥に取り組むものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、ソース・メジャー・ユニット（ＳＭＵ）のような試験測定装置と、被試験デバイス（ＤＵＴ）との間を接続する複数の三軸ケーブルを用いた配線において、配線による接続関係を切り替える試験測定装置用スイッチ・マトリクスに関する。特に、ＳＭＵから高電流のフォース信号をＤＵＴに供給するのに、スイッチ・マトリクスの三軸ケーブルのガードを通して行う。これによって、抵抗値が低くなる（図示せずも、ガードに適切な抵抗を結合しても良い）ことから、最大電流を大きくすることができる。もしフォース信号が低電流の場合には、高電流の場合より、リークの影響が相対的に大きくなることから、本発明のスイッチ・マトリクスの実施形態によっては、スイッチの切り替えにより、三軸ケーブルの中心導体にフォース信号を流しつつ、ガードにガード信号を流す低電流モードに切り替えられるようにしても良い。また、スイッチを更に増加させた本発明のいくつかの実施形態では、センス専用の経路を無くしながら、高電流でリモートセンス測定が可能となる一方、スイッチの切り替えにより、その同じ経路で低電流に適した低リーク経路も実現できる。

【0008】

このように、本発明の実施形態の１つとしては、ＳＭＵからの高電流をＤＵＴに供給するのに適したスイッチ・マトリクスを提供できる。更に、別の実施形態では、スイッチを追加して、既存のスイッチ・マトリクスの基本構成を維持しながら、追加したスイッチの開閉（オン・オフ）状態の制御により、高電流供給に適したモードと、低電流供給に適した低リークのモードの２つモードの間で切り替え可能なスイッチ・マトリクスを実現できる。

【0009】

本開示の実施形態の態様の側面、特徴及び利点は、次のような追加図面を参照して実施形態の説明から明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本発明のいくつかの実施形態による例示的な試験システムのブロック図である。

【図2】図２は、本発明のいくつかの実施形態による図１のスイッチ・マトリクスの一例のブロック図である。

【図3】図３は、本発明のいくつかの実施形態による図１のスイッチ・マトリクスの別の例のブロック図である。

【図4】図４は、本発明のいくつかの実施形態による図１のスイッチ・マトリクスの別の例のブロック図である。

【0011】

試験測定システムの従来のスイッチ・マトリクスは、ＤＵＴを試験測定装置に接続するのに、多数のケーブル（通常は三軸ケーブル）を使用する。例えば、ＳＭＵをＤＵＴに接続するには、スイッチ・マトリクスが、１つのＨＩフォース（force）ケーブル及び１つのＬＯフォース・ケーブルを少なくとも有しており、加えて、測定する内容によっては、１つのＨＩセンス（sense：検出）ケーブル及び１つのＬＯセンス・ケーブルを有することになろう。ＳＭＵにおいては、フォース・ケーブルは、例えば、信号（例えば、電流）をＤＵＴに供給（又は印可）し、センス・ケーブルは、例えば、ＤＵＴからの測定値（例えば、電圧値）を試験測定装置に伝送する。

【0012】

三軸ケーブルには、中心導体に加えて、導電性の内部鎧装（sheath）又は内部シールドがあり、これは中心導体と同軸で、中心導体の周りを囲んでいる。導電性内部シールドは、ガードと呼ばれることもある。ガード信号は、中心導体を通るフォース信号及びセンス信号とともに、ガードを通って流れ、ケーブル配線とシステム中に存在するスイッチのエラー電流を最小限に抑える。三軸ケーブルには、導電性外部シールド（シェル又は外皮（casing）とも呼ぶ）があり、これは、中心導体及びガードの両方と同軸で、これらの周りを囲んでいる。しかし、三軸ケーブルは、特に三軸ケーブルが高電圧用途の場合に、中心導体の抵抗値が比較的高いという課題に苦しむことが多い。このような場合、三軸ケーブルを通る最大電流は非常に限定され、高電流のアプリケーションでは、こうしたスイッチング・デバイスを効果的に利用することができない。

【0013】

図１は、ＤＵＴ１０４と試験測定装置１０６とに接続されたスイッチ・マトリクス１０２を含む例示的な試験システム１００のブロック図の例を示す。スイッチ・マトリクス１０２は、試験測定装置１０６とＤＵＴ１０４との間で、試験信号を切り替えるよう構成される。スイッチ・マトリクス１０２には、スイッチ・マトリクス１０２内の複数のスイッチを制御する１つ以上のドライバ（駆動回路）１０８があっても良い。１つ以上のドライバ１０８には、１つ以上のコントローラ又はプロセッサがあっても良い。スイッチ・マトリクス１０２には、更に、１つ以上のドライバ又はプロセッサ１０８によって実行される命令を記憶するためのメモリ１１０があってもよい。実施形態によっては、１つ以上のドライバ１０８に対する指示は、試験測定装置１０６から送信される。

【0014】

当業者には理解されるように、スイッチ・マトリクス１０２は、試験測定装置１０６から独立して示されているが、実施形態によっては、スイッチ・マトリクス１０２が、試験測定装置１０６の構成要素として内部に含まれていても良い。

【0015】

図２は、本発明のいくつかの実施形態によるスイッチ・マトリクスの例を示し、スイッチ・マトリクス１０２として使用できる。図２に示すスイッチ・マトリクスは、ＳＭＵのような試験測定装置２００と、ＤＵＴ２０２とに接続される。図を簡潔にするため、図２のスイッチ・マトリクスは、抵抗器、演算増幅器（バッファを含む）、１つ以上のプロセッサ、ドライバ、メモリなど、スイッチ・マトリクスの中の他の様々な構成要素は示していない。

【0016】

当業者には理解されるように、ＳＭＵと共に利用されるスイッチ・マトリクスには、ＨＩ信号パスとＬＯ信号パスの区別があり、加えて、フォース・パス（forcing path）及びセンス・パス（sensing path）の区別もある。スイッチ・マトリクスには、複数のフォース（force）ケーブル２０４、２０６、２０８及び２１０と、複数のセンス（sense）ケーブル２１２、２１４、２１６及び２１８がある。各ケーブルには、中心導体２２０とガード２２２とがあり、ガード２２２は、内部シールドと呼ばれることもある。試験測定装置２００からのフォース信号（ＨＩ信号又はＬＯ信号）は、フォース・ケーブル２０４、２０６、２０８及び２１０を介してＤＵＴ２０２に送られる一方で、ＤＵＴ２０２からのセンス信号は、その値を測定するために、センス・ケーブル２１２、２１４、２１６及び２１８を介して試験測定装置２００に送られる。

【0017】

試験測定装置２００からのＨＩ信号（ＨＩフォース信号）は、フォース・ケーブル２０４及び２０６の中心導体２２０を通してＤＵＴ２０２に送られる。スイッチ２２４が、ケーブル２０４と２０６の間に設けられてもよい。フォース・ケーブル２０６の中心導体２２０は、ＤＵＴ２０２の第１端子２０１に接続されている。フォース・ケーブル２０４の中心導体２２０は、試験測定装置２００のＨＩ端子に接続されている。

【0018】

ＤＵＴ２０２からのＨＩ信号（ＨＩセンス信号）は、センス・ケーブル２１２及び２１４の中心導体２２０を通して試験測定装置２００のセンスＨＩ端子に送られる。スイッチ２２６が、センス・ケーブル２１２と２１４の間に設けられてもよい。センス・ケーブル２１４の中心導体２２０は、ＤＵＴ２０２の第１端子２０１に接続されている。センス・ケーブル２１２の中心導体２２０は、試験測定装置２００のセンスＨＩ端子に接続されている。

【0019】

試験測定装置２００からのＬＯ信号（ＬＯフォース信号）は、フォース・ケーブル２０８及び２１０の中心導体２２０を通してＤＵＴ２０２に送られる。スイッチ２２８は、フォース・ケーブル２０８と２１０の間に設けられてもよい。フォース・ケーブル２１０の中心導体２２０は、ＤＵＴ２０２の第２端子２０３に接続されている。フォース・ケーブル２０８の中心導体２２０は、試験測定装置２００のＬＯ端子に接続されている。

【0020】

ＤＵＴ２０２からのＬＯ信号（ＬＯセンス信号）は、センス・ケーブル２１６及び２１８の中心導体２２０を通して試験測定装置２００のセンスＬＯ端子に送られる。スイッチ２３０が、センス・ケーブル２１６と２１８の間に設けられても良い。センス・ケーブル２１８の中心導体２２０は、ＤＵＴ２０２の第２端子２０３に接続されている。センス・ケーブル２１６の中心導体２２０は、試験測定装置２００のセンスＬＯ端子に接続されている。

【0021】

また、スイッチ２３２、２３４、２３６及び２３８を、ＨＩフォース・ケーブル・ペア２０４及び２０６、ＨＩセンス・ケーブル・ペア２１２及び２１４、ＬＯセンス・ケーブル・ペア２１６及び２１８、並びに、ＬＯフォース・ケーブル・ペア２０８及び２１０の夫々の間に設けて、これらケーブル・ペア夫々のガード２２２を選択的に接続／切断できるようにしても良い。ケーブル２０４及び２１２のガード２２２は互いに結合され、また、ケーブル２０６及び２１４のガード２２２は互いに接続される。ケーブル２１６及び２０８のガード２２２は互いに結合され、ケーブル２１８及び２１０のガード２２２は互いに接続される。

【0022】

しかし、従来のスイッチ・マトリクスとは異なり、各種のフォース及びセンス・ケーブル２０４、２０６、２０８、２１０、２１２、２１４、２１６及び２１８のガード２２２に、別個のガード信号は伝送されない。むしろ、フォース・ケーブル２０４及びセンス・ケーブル２１２夫々のガード２２２は、フォース・ケーブル２０４の中心導体２２０に短絡又は電気的に接続され、このため、ＨＩフォース信号（HI force signal）は、ケーブル２０４及び２１２のガード２２２を通してＤＵＴに送られる。また、フォース・ケーブル２０８及びセンス・ケーブル２１６夫々のガード２２２は、フォース・ケーブル２０８の中心導体２２０に短絡され、このため、ＬＯフォース信号は、ケーブル２０８及び２１６のガード２２２を通してＤＵＴに送られる。ケーブル２０６、２１０、２１４、及び２１８のガード２２２は、それぞれ、ケーブル２０６、２１０、２１４及び２１８のそれぞれの中心導体２２０に接続され、更に、ＤＵＴ２０２にも接続される。

【0023】

また、ケーブル２０４、２０６、２０８、２１０、２１２、２１４、２１６及び２１８の夫々の外部シールド２４０は、図２に示すように、試験測定装置２００のＬＯ出力端子に１つにまとめて接続され、更に、ＤＵＴ２０２に近い位置で１つにまとめて接続される。ケーブル２０４、２０６、２０８、２１０、２１２、２１４、２１６及び２１８夫々の外部シールド２４０をこのように接続することで、全体的な接続インダクタンスを低く維持し、高速、高電流パルスを可能にできる。

【0024】

図２のスイッチ・マトリクスは、独立したガード信号を有する従来のスイッチ・マトリクスに比較して、ガード２２２を通るパスの抵抗値がはるかに低く、従って、ずっと大きな電流を伝送する能力を提供する。後述のように、図２の実施形態では、ガード信号を利用しないが、供給する電流が大きいので、リークの影響は、相対的に小さくなることに注意されたい。なお、ケーブル間スイッチ２２４、２２６、２２８、２３０、２３２、２３４、２３６及び２３８をオフにすれば、当然ながら、試験測定装置２００とＤＵＴ２０２間のフォース信号及びセンス信号の伝送を夫々切断でき、これは、スイッチ・マトリクスとしての基本的な機能の１つを提供する。また、図２に示されていないが、中心導体２２０に短絡されたガード２２２のないケーブルをシステムに追加しても良く、それでも、これら経路は、充分に低いリーク（漏れ）性能を提供できるであろう。

【0025】

図３は、本発明のいくつかの実施形態によるスイッチ・マトリクスの別の例を示し、図１のスイッチ・マトリクス１０２として使用できる。ここでも説明を簡潔にするため、図１の説明と同様に、図３のスイッチ・マトリクスの他の様々な構成要素は図３に示していない。また、図２に関して上述した構成要素で、図３のスイッチ・マトリクスにも含まれるものについては、同じ参照番号を付与し、図３に関して更に詳しい説明は行わない。

【0026】

図３のスイッチ・マトリクスでは、ＨＩガード信号に関するスイッチ３００が設けられ、ＨＩガード信号を、フォース・ケーブル２０４及びセンス・ケーブル２１２のガード２２２に、選択的に供給又は切断可能になっている。また、もう１つのスイッチ３０２が、試験測定装置２００のＨＩ信号端子と、フォース・ケーブル２０４及びセンス・ケーブル２１２のガード２２２との間に設けられても良い。同様に、ＬＯガード信号に関するスイッチ３０４が設けられ、ＬＯガード信号を、フォース・ケーブル２０８及びセンス・ケーブル２１６のガード２２２に、選択的に供給又は切断可能になっている。更に、スイッチ３０６が、試験測定装置２００のＬＯ信号端子と、フォース・ケーブル２０８及びセンス・ケーブル２１６のガード２２２との間に設けられても良い。

【0027】

ケーブル２０６及び２１４のガード２２２が互いに接続され、また、ケーブル２１０及び２１８のガード２２２が互いに接続されている。ケーブル２０６及び２１４のガード２２２をＤＵＴ２０２の第１端子２０１に選択的に接続又は切断するために、スイッチ３０８を設けても良く、また、ケーブル２１０及び２１８のガード２２２をＤＵＴ２０２の第２端子２０３に選択的に接続又は切断するために、スイッチ３１０を設けても良い。

【0028】

また、スイッチ３１２及び３１４を、スイッチ・マトリクスの試験測定装置２００側に設け、センス・ケーブル２１２及び２１６の中心導体２２０からのセンス（sensing）信号を、試験測定装置２００のセンスＨＩ端子及びセンスＬＯ端子に夫々選択的に供給又は切断できるようにしても良い。

【0029】

これらスイッチを使用することで、図３のスイッチ・マトリクス（信号経路選択装置）は、リモートセンスで高電流の信号経路と、ガードで保護された低電流の信号経路の両方を選択的に提供できるという信号経路選択機能を提供できる。即ち、試験測定装置２００から高電流を供給（フォース）する場合には、スイッチ３００及び３０４をオフとしてガード信号を遮断し、代わりに、スイッチ３０２及び３０６をオンにして、試験測定装置２０２からのフォース信号（ＨＩ信号及びＬＯ信号）が、フォース・ケーブルの夫々対応する中心導体２２０に加えて、フォース・ケーブル及びセンス・ケーブルの夫々対応するガード２２２にも供給される（図３に示す状態）。この場合、図２と同等の動作となることが理解できよう。一方、試験測定装置２００から低電流をＤＵＴ２０２に供給する場合は、スイッチ３００及び３０４をオンにして、ＨＩガード信号及びＬＯガード信号を夫々対応するガード２２２に供給する一方で、スイッチ３０２、３０６、３０８及び３１０は、オフにする。この低電流モードでは、低電流であるために、リークの影響が高電流の場合と比較して相対的に大きくなるが、ガード信号をガード２２２に供給することで、リークの影響を低下させることができる。

【0030】

図４は、本発明のいくつかの実施形態によるスイッチ・マトリクスの更に別の例を示し、図１のスイッチ・マトリクス１０２として使用しても良い。ここでも、説明を簡潔にするために、図４のスイッチ・マトリクスの様々な他の構成要素は、図１で示したように、図４では図示しない。更に、図２及び３に関して上述した構成要素で、図４のスイッチ・マトリクスに含まれるものには、同じ参照番号を付与し、図４に関して更に詳しい説明はしない。

【0031】

図４のスイッチ・マトリクスでは、スイッチの切り替えにより、ケーブル２０４、２０６、２０８、２１０は、フォース・ケーブルとセンス・ケーブルの両方のどちらかとして選択的に使用できる。スイッチ４００及び４０２を追加して、試験測定装置２００からのＨＩ信号及びＬＯ信号を、ケーブル２０４及び２０８の中心導体２２０に、選択的に供給／遮断できるようにしても良い。

【0032】

図４のスイッチ・マトリクスを使用すると、既存の基本構成を維持しながら、高電流で、リモートセンス測定が可能となり、スイッチを切り替えれば、その同じ経路で低リーク機能も実現できる。即ち、図４は、試験測定装置２００が高電流を供給する場合のスイッチの開閉（オン・オフ）状態を示し、試験測定装置２００のＨＩ端子及びＬＯ端子夫々からのフォース信号は、ケーブルの対応するガード２２２を通してＤＵＴに供給され、ＤＵＴからのセンス信号は、対応する中心導体２２０を通して試験測定装置２００のセンスＨＩ端子及びセンスＬＯ端子に伝送される。一方、試験測定装置２０２から低電流をＤＵＴに供給する場合は、スイッチ３００及び３０４をオンにして、ＨＩガード信号及びＬＯガード信号を夫々対応するガード２２２に供給しつつ、スイッチ３０２、３０６、３０８及び３１０はオフにすると同時に、スイッチ４００及び４０２をオンにして、中心導体２２０にフォース信号が供給される。なお、センスＨＩ端子及びセンスＬＯ端子は、周知のように、高入力インピーダンスであり、理想的には、これら端子には電流が流れ込まないことに注意されたい。図４のスイッチ・マトリクスによれば、センス専用の経路を無くすことで、スイッチ・マトリクスのシステム・コストが削減され、同時に、スイッチ・マトリクス内の構成要素の数が減るために、サイズが小さくなり、信頼性が向上する。

【0033】

図２～４の各スイッチ・マトリクスにおいて、試験測定装置２００のＨＩ又はＬＯ出力端子にガードを直接接続すると、より高い電流がスイッチ・マトリクスを通過でき、ＤＵＴ２０２のリモートセンス測定が可能になる。これは、三軸ケーブルの小さくて、高い抵抗値の中心導体を前提にすると、三軸ケーブルを使用する従来のスイッチ・マトリクスでは行うことができないことである。スイッチ・マトリクスの１つ以上のドライバ１０８は、図２～４のスイッチ・マトリクスの各種スイッチを操作でき、これにより、試験測定装置２００とＤＵＴ２０２との間で、フォース信号及びセンス信号を送信することが可能になる。いくつかの実施形態では、メモリ１１０が、１つ以上のドライバ１０８に関する命令を記憶する一方、別の実施形態では、命令が、試験測定装置２００から送信されてもよい。

【0034】

例えば、図３及び図４のスイッチ・マトリクスでは、試験測定装置２００は、上記で説明したような１つ以上のドライバ１０８を駆動するための命令を含んでもよい。例えば、低電流モードで動作しているときに、電流値がしきい値を超えたら、試験測定装置２００は、試験測定装置からのＨＩ又はＬＯフォース信号をケーブル２０４、２０８、２１２や２１６のガード２２２に接続するようにスイッチに指示し、自動で高電流モードにスイッチの設定状態を切り替えるようにしても良い。逆に、電流値がしきい値を下回ったら、自動で高電流モードから低電流モードにスイッチの設定状態を切り替えるようにしても良い。

【0035】

更に、スイッチ３００、３０２、３０４、３０６、３１２、３１４、４００及び４０２は、図３及び４のスイッチ・マトリクスの一部として示されているが、実施形態によっては、これらのスイッチは、試験測定装置２００内に直接含まれていて、試験測定装置２００内の１つ以上のプロセッサ又はドライバによって駆動されても良い。加えて、図３及び４において、スイッチ３００及び３０２は、別々のスイッチとして図示しているが、試験測定装置のＨＩ端子、ガードＨＩ信号端子及びオープンのいずれかを選択して、ケーブル２０４のガードに接続する単一のスイッチとしても良い。同様に、スイッチ３０４及び３０６は、別々のスイッチとして図示しているが、試験測定装置のＬＯ端子、ガードＬＯ信号端子及びオープンのいずれかを選択して、ケーブル２０８のガードに接続する単一のスイッチとしても良い。

【0036】

当業者であれば理解できるように、いくつかの実施形態では、ケーブル２０４、２０６、２０８、２１０、２１２、２１４、２１６及び２１８の夫々の外側シールド２４０は、スイッチを介して試験測定装置２００のＬＯ出力端子で１つにまとめて接続される。例えば、外部シールド２４０は、ＤＣ高電流が必要な場合にのみ、試験測定装置２００のＬＯ出力端子に接続されなくても良い。

【0037】

本発明の態様は、特別に作成されたハードウェア、ファームウェア、デジタル・シグナル・プロセッサ又はプログラムされた命令に従って動作するプロセッサを含む特別にプログラムされた汎用コンピュータ上で動作できる。本願における「コントローラ」又は「プロセッサ」という用語は、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＡＳＩＣ及び専用ハードウェア・コントローラ等を意図する。本発明の態様は、１つ又は複数のコンピュータ（モニタリング・モジュールを含む）その他のデバイスによって実行される、１つ又は複数のプログラム・モジュールなどのコンピュータ利用可能なデータ及びコンピュータ実行可能な命令で実現できる。概して、プログラム・モジュールとしては、ルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造などを含み、これらは、コンピュータその他のデバイス内のプロセッサによって実行されると、特定のタスクを実行するか、又は、特定の抽象データ形式を実現する。コンピュータ実行可能命令は、ハードディスク、光ディスク、リムーバブル記憶媒体、ソリッド・ステート・メモリ、ＲＡＭなどのコンピュータ可読記憶媒体に記憶しても良い。当業者には理解されるように、プログラム・モジュールの機能は、様々な実施例において必要に応じて組み合わせられるか又は分散されても良い。更に、こうした機能は、集積回路、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）などのようなファームウェア又はハードウェア同等物において全体又は一部を具体化できる。特定のデータ構造を使用して、本発明の１つ以上の態様をより効果的に実施することができ、そのようなデータ構造は、本願に記載されたコンピュータ実行可能命令及びコンピュータ使用可能データの範囲内と考えられる。

【0038】

開示された態様は、場合によっては、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア又はこれらの任意の組み合わせで実現されても良い。開示された態様は、１つ以上のプロセッサによって読み取られ、実行され得る１つ又は複数のコンピュータ可読媒体によって運搬されるか又は記憶される命令として実現されても良い。そのような命令は、コンピュータ・プログラム・プロダクトと呼ぶことができる。本願で説明するコンピュータ可読媒体は、コンピューティング装置によってアクセス可能な任意の媒体を意味する。限定するものではないが、一例としては、コンピュータ可読媒体は、コンピュータ記憶媒体及び通信媒体を含むことができる。

【0039】

コンピュータ記憶媒体は、コンピュータ読み取り可能な情報を記憶するために使用することができる任意の媒体を意味する。限定するものではないが、例としては、コンピュータ記憶媒体としては、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、電気消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリやその他のメモリ技術、コンパクト・ディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ-ＲＯＭ）、ＤＶＤ（Digital Video Disc）やその他の光ディスク記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置やその他の磁気記憶装置、及び任意の技術で実装された任意の他の揮発性又は不揮発性の取り外し可能又は取り外し不能の媒体を含んでいても良い。コンピュータ記憶媒体としては、信号そのもの及び信号伝送の一時的な形態は排除される。

【0040】

通信媒体とは、コンピュータ可読情報の通信に利用できる任意の媒体を意味する。限定するものではないが、例としては、通信媒体には、電気、光、無線周波数（ＲＦ）、赤外線、音又はその他の形式の信号の通信に適した同軸ケーブル、光ファイバ・ケーブル、空気又は任意の他の媒体を含むことができる。

【0041】

実施例
以下では、本願で開示される技術の理解に有益な実施例が提示される。この技術の実施形態は、以下で記述する実施例の１つ以上及び任意の組み合わせを含んでいても良い。

【0042】

実施例１は、試験測定装置用スイッチ・マトリクスであって、
試験測定装置の第１出力端子に接続された中心導体とガードとを有する第１ケーブルと、
上記試験測定装置の第２出力端子に接続された中心導体とガードとを有する第２ケーブルと、
上記第１ケーブルとスイッチを介して接続され、被試験デバイスに接続された中心導体とガードとを有する第３ケーブルと、
上記第２ケーブルとスイッチを介して接続され、上記被試験デバイスに接続された中心導体及びガードを有する第４ケーブルと
を具えている。

【0043】

実施例２は、実施例１の試験測定装置用スイッチ・マトリクスであって、第１ケーブル、第２ケーブル、第３ケーブル及び第４ケーブル夫々の外部シールドが互いに接続されると共に、試験測定装置の第２出力端子に接続されている。

【0044】

実施例３は、実施例１又は２の試験測定装置用スイッチ・マトリクスであって、
上記試験測定装置の第１入力端子に接続された中心導体と上記第１ケーブルの上記ガードに接続されたガードとを有する第５ケーブルと、
上記試験測定装置の第２入力端子に接続された中心導体と上記第２ケーブルの上記ガードに接続されたガードとを有する第６ケーブルと、
上記被試験デバイスに接続された中心導体と上記第３ケーブルの上記ガードに接続されたガードとを有する第７ケーブルと
上記被試験デバイスに接続された中心導体と上記第４ケーブルの上記ガードに接続されたガードとを有する第８ケーブルと
を更に具えている。

【0045】

実施例４は、実施例３の試験測定装置用スイッチ・マトリクスであって、このとき、第５ケーブルのガードは、試験測定装置の第１出力端子に接続され、第６ケーブルのガードは、試験測定装置の第２出力端子に接続されている。

【0046】

実施例５は、実施例４の試験測定装置用スイッチ・マトリクスであって、第５ケーブルのガードを試験測定装置の第１出力端子に接続する第１スイッチを更に具えている。また、第６ケーブルのガードを試験測定装置の第２出力端子に接続する第２スイッチを更に具えていても良い。

【0047】

実施例６は、実施例５の試験測定装置用スイッチ・マトリクスであって、第１ケーブルのガード及び第５ケーブルのガードを第１ガード信号に接続する第１スイッチを更に具えている。

【0048】

実施例７は、実施例６の試験測定装置用スイッチ・マトリクスであって、第２ケーブルのガード及び第６ケーブルのガードを第２ガード信号に接続する第２スイッチを更に具えている。

【0049】

実施例８は、実施例１の試験測定装置用スイッチ・マトリクスであって、
上記第１ケーブルの上記ガードを上記第１出力端子又は第１ガード信号端子に選択的に接続する第１スイッチと、
上記第２ケーブルの上記ガードを上記第２出力端子又は第２ガード信号端子に接続する第２スイッチと
を更に具えている。

【0050】

実施例９は、実施例１又は２の試験測定装置用スイッチ・マトリクスであって、上記第１ケーブルの上記ガードが上記第１ガード信号端子に接続される場合に、第１ケーブルの中心導体を試験測定装置の第１出力端子に接続する第５スイッチと、上記第２ケーブルの上記ガードが上記第２ガード信号端子に接続される場合に、第２ケーブルの中心導体を試験測定装置の第２出力端子に接続する第６スイッチとを更に具えている。

【0051】

実施例１０は、実施例９の試験測定装置用スイッチ・マトリクスであって、第１ケーブルの中心導体を試験測定装置の第１入力端子に接続する第７スイッチと、第２ケーブルの中心導体を試験測定装置の第２入力に接続する第８スイッチとを更に具えている。

【0052】

実施例１１は、実施例１又は２の試験測定装置用スイッチ・マトリクスであって、
上記第１ケーブルの上記ガードが上記第１出力端子に接続される場合に、上記被試験デバイスの第１端子に上記第３ケーブルの上記ガードを接続する第３スイッチと、
上記第２ケーブルの上記ガードが上記第２出力端子に接続される場合に、上記被試験デバイスの第２端子に上記第４ケーブルの上記ガードを接続する第４スイッチと
を更に具えている。

【0053】

実施例１２は、実施例１から１１のいずれかの試験測定装置用スイッチ・マトリクスであって、第１ケーブル、第２ケーブル、第３ケーブル及び第４ケーブルのそれぞれが三軸ケーブルである。

【0054】

実施例１３は、試験測定システムであって、実施例１の試験測定装置用スイッチ・マトリクスと、試験測定装置用スイッチ・マトリクスに接続された試験測定装置とを具え、上記試験測定装置が、上記第１ケーブルの上記ガードを上記第１出力端子又は第１ガード信号端子に選択的に接続する第１スイッチと、上記第２ケーブルの上記ガードを上記第２出力端子又は第２ガード信号端子に接続する第２スイッチとを有している。

【0055】

実施例１４は、実施例１３の試験測定システムであって、試験測定装置が、試験測定装置の第１出力端子に第１ケーブルの中心導体を接続する第５スイッチと、試験測定装置の第２出力端子に第２ケーブルの中心導体を接続する第６スイッチとを更に有している。

【0056】

実施例１５は、実施例１４の試験測定システムであって、試験測定装置が、第１ケーブルの中心導体を試験測定装置の第１入力端子に接続する第７スイッチと、第２ケーブルの中心導体を試験測定装置の第２入力端子に接続する第８スイッチとを更に有している。

【0057】

実施例１６は、実施例１３から１５のいずれかの試験測定システムであって、試験測定装置が、第１出力端子又は第２出力端子からの電流がしきい値を超えた場合に、上記第１スイッチによって、上記第１ケーブルの上記ガードを上記第１出力端子に接続させ、上記第２スイッチによって、上記第２ケーブルの上記ガードを上記第２出力端子に接続させるように構成される１つ以上のプロセッサを更に具えている。

【0058】

実施例１７は、試験測定装置と被試験デバイスに接続されたスイッチ・マトリクスを動作させる方法であって、第１ケーブルの中心導体及びガードを通して被試験デバイスの第１端子に試験測定装置の第１出力信号を送信する処理と、第２ケーブルの中心導体及びガードを通して被試験デバイスの第２端子に試験測定装置の第２出力信号を送信する処理とを具えている。

【0059】

実施例１８は、実施例１７の方法であって、第１ケーブルのガードに第１ガード信号を送信するようにスイッチを切り替える処理を更に具えている。

【0060】

実施例１９は、実施例１８の方法であって、第１ケーブルのガードに第１ガード信号を送信するようにスイッチを切り替える処理は、試験測定装置の第１出力端子からの電流がしきい値を下回った場合に、第１ケーブルのガードに第１ガード信号を伝送するようにスイッチを切り替える処理を含んでいる。

【0061】

実施例２０は、実施例１７～１９のいずれかの方法であって、第１ケーブルの中心導体を試験測定装置の第１入力端子に接続するようにスイッチを切り替える処理と、第２ケーブルの中心導体を試験測定装置の第２入力端子に接続するようにスイッチを切り替える処理とを更に具えている。

【0062】

開示された主題の上述のバージョンは、記述したか又は当業者には明らかであろう多くの効果を有する。それでも、開示された装置、システム又は方法のすべてのバージョンにおいて、これらの効果又は特徴のすべてが要求されるわけではない。

【0063】

加えて、本願の記述は、特定の特徴に言及している。本明細書における開示には、これらの特定の特徴の全ての可能な組み合わせが含まれると理解すべきである。ある特定の特徴が特定の態様又は実施例の状況において開示される場合、その特徴は、可能である限り、他の態様及び実施例の状況においても利用できる。

【0064】

また、本願において、２つ以上の定義されたステップ又は工程を有する方法に言及する場合、これら定義されたステップ又は工程は、状況的にそれらの可能性を排除しない限り、任意の順序で又は同時に実行しても良い。

【0065】

説明の都合上、本発明の具体的な実施例を図示し、説明してきたが、本発明の要旨と範囲から離れることなく、種々の変更が可能なことが理解できよう。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲を除いて限定されるべきではない。

【符号の説明】

【0066】

１００ 試験システム
１０２ スイッチ・マトリクス
１０４ ＤＵＴ
１０６ 試験測定装置
１０８ ドライバ
２００ 試験測定装置
２０１ 被試験デバイスの第１端子
２０２ 被試験デバイス（ＤＵＴ）
２０３ 被試験デバイスの第２端子
２０４ 第１ケーブル
２０６ 第３ケーブル
２０８ 第２ケーブル
２１０ 第４ケーブル
２１２ 第５ケーブル（センス・ケーブル）
２１４ 第７ケーブル（センス・ケーブル）
２１６ 第６ケーブル（センス・ケーブル）
２１８ 第８ケーブル（センス・ケーブル）
２２０ 中心導体
２２２ ガード（内部シールド）
２２４ ケーブル間スイッチ
２２６ ケーブル間スイッチ
２２８ ケーブル間スイッチ
２３０ ケーブル間スイッチ
２３２ ケーブル間スイッチ
２３４ ケーブル間スイッチ
２３６ ケーブル間スイッチ
２３８ ケーブル間スイッチ
２４０ 外部シールド
３００ 第１スイッチ
３０２ 第１スイッチ
３０４ 第２スイッチ
３０６ 第２スイッチ
３０８ 第３スイッチ
３１０ 第４スイッチ
３１２ 第７スイッチ
３１４ 第８スイッチ
４００ 第５スイッチ
４０２ 第６スイッチ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】