Keysight Technologies CX3300シリーズ デバイス電流波形アナライザ

Keysight Technologies
CX3300シリーズ デバイス電流波形アナライザ
従来の電流プローブでは対応できなかった電流波形を視覚化できる
画期的な電流測定
Technical Overview
はじめに
コンピューティングテクノロジーとインターネットによって私たちの生活は大きく変化し、新しいテクノロジーである
モノのインターネット(IoT)の普及により、ウェアラブルデバイス、センサ、ワイヤレスネットワーク、家電機器、電気
自動車など、インターネットに接続されるデバイスの範囲がますます拡大しています。このような新しいデバイスやア
プリケーションの電源はバッテリーや各種エナジーハーベスティングから供給され制限されるため、これらのデバイス
は低レベル信号で長時間動作することが求められます。このように多様化するデバイスに対して、電流プロファイル解
析を行ってロー・パワー・デバイス／回路を研究、開発、デバッグする必要性が高まっています。
このようなダイナミックな電流動作の測定には、一般的に、電流プローブとオシロスコープが使用されています。しかし、
次世代のロー・パワー・デバイスを流れるμ A以下の低電流を測定するのは、しだいに困難になっています。
キーサイトのCX3300 デバイス電流波形アナライザは、より精密に電流波形を測定できる新しいソリューションです。
低ノイズデザインと独自の超広帯域小電流検出テクノロジーにより、これまで確認できなかった電流波形を、表示を調
整しながら短時間で視覚化することができます。CX3300のメインフレーム
（2チャネルまたは4チャネル）
は、1 GSa/sの
サンプリングレート、200 MHzの帯域幅、14ビットまたは16ビットのダイナミックレンジ、256 Mポイントのメモリ容
量を備え、電流センサは100 pA ∼ 10 Aという広いレンジに対応しています。
CX3300Aを使用すれば、従来の電流プローブでは測定が困難だったさまざまな精密電流波形の測定が可能になります。
これにより、以下のような多くのアプリケーションを対象に、研究、開発、デバッグ、電流プロファイル測定を高速に
実行できます。
– バッテリー動作のモバイルデバイスやウェアラブルデバイス
– ローパワーのワイヤレス／通信/IoTチップ
– MCU/SoC/IPコア
– ESD
（静電放電）テスト
– 不揮発性メモリ(NVM)の特性評価
– 材料やデバイスの時間変動パラメータの特性評価
図1. CX3300A デバイス電流波形アナライザ
03 | Keysight | CX3300シリーズ デバイス電流波形アナライザ - Technical Overview
精密電流波形測定の要件
最近の電子デバイスの多くは、下の図2の例に示すように、さまざまな種類のチップから構成されています。
電子デバイスはますます高度になっていますが、電力を供給しているのはバッテリーのような制限のある
電源です。このため、省電力と効率的な電源管理が重要になり、ロー・パワー・デバイスは通常、スリー
プモードとアクティブモードを間欠的に切り替えて動作します。電流プロファイルは動作モードによって
変わり、スリープモードでは1 mA未満の電流プロファイルの解析が必要になることがあります。
ダイナミック電流の測定には、電流プローブとオシロスコープが一般的に使用されますが、ロー・パワー・
デバイスの増加に伴って、以下のような能力を持つアナライザが求められています。
– スリープモードの電流も測定できる高感度
– スリープモードとアクティブモードの間の遷移を測定できるダイナミックレンジ
– DCを下限とする広い周波数レンジ
– 電流プローブコアの飽和効果の影響を受けない正確で信頼できる測定
– 平均電流でなく電流波形の視覚化機能
Keysight CX3300Aは、このような高い要求を満たす精密電流測定向けに設計されています。CX3300Aを
使用すれば、実際の電流波形を解析して、電源管理を改善できます。電流波形の視覚化により、電圧測定
だけでは検出できない現象を明らかにして、新世代のデバイスの開発、評価、デバッグの時間を短縮でき
ます。
ダイナミック電流波形プロファイル
電流プロファイルの検証と
シミュレーションとの
比較による最適化
電流
デバイス動作の過渡電流の
正確な測定
デバッグに必要な小信号や
スパイクの確実な検出
スリープ消費電流の
評価と削減
時間
ロー・パワー・
デバイスの
サンプル・
チップ・
セット構成
電源からICへ
RF
OSC
バッテリー
PMIC
MCU
I/F
AFE
アクチュエーター／
Actuator/
ディスプレイ
is la
センサ
デジタル
図2. ロー・パワー・デバイスと測定要件の例
04 | Keysight | CX3300シリーズ デバイス電流波形アナライザ - Technical Overview
CX3300による、これまで表示できなかった電流波形の視覚化
以下に示すのは、CX3300Aによる測定の例です。CX3300Aは、電流プローブよりもクリアで精密な電流波形測定の視覚化が可能です。
例-1：ロー・パワー・デバイスの測定
これはBLE(Bluetooth Low Energy)デバイスのアドバタイジングイベントの測定の例です。従来の電流プローブでも電流波形の形状を表示すること
はできますが、CX3300を使用すれば、回路内のこれまで観察できなかった電流波形をさらに正確に表示できます。CX3300ではCX1101Aセンサを
使用しています。帯域幅が電流プローブと近く、比較に適しているためです。
電流プローブ（DC∼100 MHz、最小1 mA）
＋オシロスコープ（12ビット、350 MHz帯域幅、2.5 GSa/s）
CX3300A＋CX1101A 電流センサ
（DC∼100 MHz、40 MHz帯域幅、20 mAレンジ）
全体
“
全体
2 mA/div
2 mA/div
1 ms /div
スリープとウェイクアップ
下の(1)
アクティブ
下の(2)
スリープ
(1)スリープモードとウェイクアップモードのズーム
1 ms /div
スリープとウェイクアップ
下の(1)
アクティブ
下の(2)
(1)スリープモードとウェイクアップモードのズーム
実際のデバイスの動作を
クリアに視覚化
表示される電流はノイズのみ。
さらに詳細な電流表示は不可能。
(2)アクティブモードのズーム
さまざまな周波数の小信号を
観察可能
(2)アクティブモードのズーム
ノイズ抑圧により信号だけを表示可能
電流にはスパイクが見えるが、
信号かノイズかの判別は困難
図3. ロー・パワー・デバイス測定の例
スリープ
05 | Keysight | CX3300シリーズ デバイス電流波形アナライザ - Technical Overview
例-2：パルスドI/V測定
CX3300Aの電流測定機能は、回路基板アプリケーションだけでなく、あらゆる電流波形測定アプリケーションに利用できます。
アプリケーション例として、パルスドI/V測定があります。自己加熱の防止、不揮発性メモリの動作の確認、時間変動パラメータの評価による材料／
デバイスの特性評価は重要です。半導体テクノロジーの進化により、より高速で高感度な測定が要求されています。
このパルスドI/V測定の例では、パルスステップを1 kΩに印加して、以下のように電流波形を測定します。
パルスステップに対する電流応答
電流プローバーまたは
パルス
ジェネレーター
CX3300A
1 kΩ
50 Ω終端
2V
500 mV
100 mV
幅＝100 ns
1V
DUTに印加するパルスステップ
Tr =30 ns
電流プローブ（DC ∼ 100 MHz、
最小 1 mA）＋オシロスコープ
（12 ビット、350 MHz 帯域幅、
2.5 GSa/s）
CX3300A＋CX1101A 電流センサ
（DC ∼ 100 MHz、40 MHz 帯域幅、
20 mA レンジ）
図4. パルスドI/V測定のセットアップと測定結果の比較
100 ns/div
1 mA/div
100 ns/div
1 mA/div
06 | Keysight | CX3300シリーズ デバイス電流波形アナライザ - Technical Overview
精密電流波形測定用の画期的なソリューション
測定例に示したように、CX3300Aの低ノイズ設計と超広帯域幅の小電流検出テクノロジーを使用すれば、これまで表示できなかった電流波形を精密
かつ正確に視覚化できます。CX3300Aの測定機能によって、既存の測定ソリューションを補完／拡張でき、以下のような特長を広範囲のアプリケー
ションに活用できます。
利点：
– これまで表示できなかった電流波形の精密な視覚化
– 電流プローブコアの飽和効果の影響を受けない正確で信頼できる測定
– 最大電流と周波数ディレーティングの制限がない
– プローブの消磁操作による時間のロスがない
– オシロスコープと同様の操作で調整しながら測定／デバッグを実行可能
主な特長：
– 電流センサ(CX1101A、CX1102A、CX1103A)をベースにした超広帯域低電流検出テクノロジー
– 最大200 MHzの帯域幅（50 MHz、100 MHz、200 MHzのオプション）
– 最大1 GSa/sのサンプリングレート
– 最大256 Mポイントのメモリ長（16 M、64 M、256 Mのオプション）
– 2チャネルまたは4チャネルのメインフレームモデル（デジタルチャネルは4チャネルモデルのみで使用可能）
– 手動調整による測定／デバッグが容易な、マルチ・タッチ・スクリーン機能搭載のWGXA 14.1インチLCD
CX3300 メインフレーム
CX1101A シングル
チャネル電流センサ
センサコネクタ入力（2 チャネルまたは 4 チャネル）
CX1103A ローサイド
電流センサ
20 μA ∼ 10 A レンジ
25 kHz ∼ 100 MHz
最大 40 V
200 nA ∼ 20 mA レンジ
100 kHz ∼ 200 MHz
最大 0.5 V/1 V
CX1102A デュアル
CX1151A パッシブ・プローブ・
チャネル
（レンジ）
電流センサ
20 μA ∼ 1 A レンジ
25 kHz ∼ 100 MHz
最大 12 V
図5. CX3300製品概要
インタフェース・アダプター
（電圧モニター用）
最大 80 V
（1/10 プローブ使用時）
（1/10 プローブ不使用時）
最大 8 V
07 | Keysight | CX3300シリーズ デバイス電流波形アナライザ - Technical Overview
オーダー情報
カテゴリー
2チャネル
メインフレーム
4チャネル
メインフレーム
センサ／
アクセサリ
1.
2.
3.
モデル番号
概要
CX3322A
デバイス電流波形アナライザ、1 GSa/s、14/16ビット、2チャネル
CX3322A-B05
帯域幅：50 MHz
CX3322A-B10
帯域幅：100 MHz
CX3322A-B20
帯域幅：200 MHz
CX3322A-016
メモリ：16 Mポイント／チャネル
CX3322A-064
メモリ：64 Mポイント／チャネル
CX3322A-256
メモリ：256 Mポイント／チャネル
CX3300A-KBD
ミニキーボードと光学式マウス
CX3322A-A6J
ANZI Z540-1-1994校正
CX3322A-UK6
テストデータ付き校正証明書
CX3324A
デバイス電流波形アナライザ、1 GSa/s、14/16ビット、4チャネル
CX3324A-B05
帯域幅：50 MHz
CX3324A-B10
帯域幅：100 MHz
CX3324A-B20
帯域幅：200 MHz
CX3324A-016
メモリ：16 Mポイント／チャネル
CX3324A-064
メモリ：64 Mポイント／チャネル
CX3324A-256
メモリ：256 Mポイント／チャネル
CX3300A-KBD
ミニキーボードと光学式マウス
CX3324A-A6J
ANZI Z540-1-1994校正
CX3324A-UK6
テストデータ付き校正証明書
CX1101A
シングルチャネル電流センサ、±40 V、100 MHz、40 nA ∼ 1 A
CX1102A
デュアルチャネル電流センサ、±12 V、100 MHz、40 nA ∼ 1 A
CX1103A
ローサイド電流センサ、200 MHz、100 pA ∼ 20 mA
CX1151A1
パッシブ・プローブ・インタフェース・アダプター
CX1152A
デジタルチャネル、10 MΩ入力、±25 V、8チャネル
CX1201A
同軸貫通タイプセンサヘッド
CX1202A
同軸貫通タイプセンサヘッド 電圧モニター端子付き
CX1203A
同軸終端タイプセンサヘッド
CX1204A
より線付きセンサヘッド
CX1205A
テストリード用センサヘッド
CX1206A
大電流タイプセンサヘッド 10 A拡張ボックス付き
CX1903A
CX3300シリーズ用ラック・マウント・キット
CX1905A3
3次元プローブポジショナー用アタッチメント
2
推奨するパッシブプローブ：Keysight N2843A
CX1203Aは、CX1101AおよびCX1102Aに付属しています。
推奨する3次元ポジショナー：Keysight N2787A
08 | Keysight | CX3300シリーズ デバイス電流波形アナライザ - Technical Overview
進化
キーサイト独自のハードウェア、ソフトウェア、スペシャリストが、お客様の次のブレークスルー
を実現します。キーサイトが未来のテクノロジーを解明します。
ヒューレット・パッカードからアジレント、そしてキーサイトへ
myKeysight
www.keysight.co.jp/find/mykeysight
ご使用製品の管理に必要な情報を即座に手に入れることができます。
www.keysight.com/go/quality
DEKRA Certified
ISO9001 Quality Management System
Keysight Technologies, Inc.
DEKRA Certified ISO 9001:2015
Quality Management System
Keysight Infoline
www.keysight.com/find/service
測定器を効率よく管理するためのオンラインサービスです。無料登録により、
保有製品リストや修理・校正の作業履歴、校正証明書などをオンラインで確認
できます。
KEYSIGHT
SERVICES
Keysight Services
www.keysight.co.jp/find/service
私達は、計測器業界をリードする専門エンジニア、プロセス、ツールにて、設
計、試験、計測サービスにおける様々な提案をし、新しいテクノロジーの導入
やプロセス改善によるコスト削減をお手伝いします。
Keysight Assurance Plans
www.keysight.com/find/AssurancePlans
Up to ten years of protection and no budgetary surprises to ensure your
instruments are operating to specification, so you can rely on accurate
measurements.
契約販売店
www.keysight.co.jp/find/channelpartners
キーサイト契約販売店からもご購入頂けます。
お気軽にお問い合わせください。
キーサイト・テクノロジー合同会社
本社〒192-8550 東京都八王子市高倉町9-1
受付時間 9：00-18：00（土・日・祭日を除く）
www.keysight.co.jp/find/cx3300
TEL
0120-421-345 (042-656-7832)
FAX
0120-421-678 (042-656-7840)
Email [email protected]
www.keysight.co.jp
© Keysight Technologies, 2016
Published in Japan, August 23, 2016
5992-1740JAJP
0000-00DEP
www.keysight.co.jp