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JP6989404B2 - Semiconductor integrated circuit - Google Patents
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Description

本発明は、半導体集積回路の保護回路に関する。 The present invention relates to a protection circuit of a semiconductor integrated circuit.

半導体集積回路の信頼性を高めるために、過電圧保護(OVP)回路、低電圧ロックアウト(UVLO)回路、過熱保護回路などが実装される。これらの保護回路は、監視対象の電圧や温度に応じたセンス信号を所定のしきい値と比較することにより、異常の有無を判定する。図1は、保護回路102を備える半導体集積回路100Rの回路図である。一般的に保護回路102は、センス回路104、コンパレータ106、ロジック回路108を備える。センス回路104は、監視対象の電圧、電流や温度に応じたセンス信号VSNSを生成する。コンパレータ106は、センス信号VSNSを所定のしきい値VTHと比較し、比較結果を示す判定信号SABNを生成する。 In order to improve the reliability of the semiconductor integrated circuit, an overvoltage protection (OVP) circuit, an undervoltage lockout (UVLO) circuit, an overheat protection circuit and the like are implemented. These protection circuits determine the presence or absence of an abnormality by comparing the sense signal according to the voltage and temperature to be monitored with a predetermined threshold value. FIG. 1 is a circuit diagram of a semiconductor integrated circuit 100R including a protection circuit 102. Generally, the protection circuit 102 includes a sense circuit 104, a comparator 106, and a logic circuit 108. The sense circuit 104 generates a sense signal V SNS according to the voltage, current and temperature to be monitored. The comparator 106 compares the sense signal V SNS with a predetermined threshold value V TH, and generates a determination signal S ABN indicating the comparison result.

図1の保護回路102は過電圧保護回路であり、監視対象は電源電圧VDDである。センス回路104は、電源電圧VDDを所定の分圧比Kで分圧する抵抗分圧回路である。
SNS=VDD×K
K=R/(R+R
コンパレータ106は、センス信号VSNSを過電圧しきい値VTHと比較し、VSNS>VTHのとき、判定信号SABNをアサート(たとえばハイレベル)する。ロジック回路108は、判定信号SABNのアサートに応答して、所定の保護処理を実行する。
The protection circuit 102 in FIG. 1 is an overvoltage protection circuit, and the monitoring target is the power supply voltage VDD . The sense circuit 104 is a resistance voltage dividing circuit that divides the power supply voltage VDD at a predetermined voltage dividing ratio K.
V SNS = V DD × K
K = R 2 / (R 1 + R 2 )
The comparator 106 compares the sense signal V SNS with the overvoltage threshold V TH and asserts (eg, high level) the determination signal S ABN when V SNS > V TH. The logic circuit 108 executes a predetermined protection process in response to the assertion of the determination signal SABN.

特開平9−224329号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-22439

本発明者は、図1の保護回路102について検討した結果、以下の課題を認識するに至った。保護回路102自体に故障や異常が生じていると、異常状態を正しく判定できない。たとえばセンス回路104の分圧比Kが設計値より大きい場合、電源電圧VDDが正常な電圧範囲に含まれる場合においても、過電圧異常と判定されるおそれがある。反対に、センス回路104の分圧比Kが設計値より小さい場合、電源電圧VDDが正常な電圧範囲より高い場合においても、過電圧異常を検出できないおそれがある。 As a result of examining the protection circuit 102 of FIG. 1, the present inventor has come to recognize the following problems. If the protection circuit 102 itself has a failure or abnormality, the abnormal state cannot be correctly determined. For example, when the voltage division ratio K of the sense circuit 104 is larger than the design value, it may be determined as an overvoltage abnormality even when the power supply voltage VDD is included in the normal voltage range. On the contrary, when the voltage division ratio K of the sense circuit 104 is smaller than the design value, the overvoltage abnormality may not be detected even when the power supply voltage VDD is higher than the normal voltage range.

またセンス回路104が正常であったとしても、コンパレータ106に異常があると、異常状態を正しく判定できない。 Even if the sense circuit 104 is normal, if there is an abnormality in the comparator 106, the abnormal state cannot be correctly determined.

本発明は係る状況に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、信頼性を高めた半導体集積回路の提供にある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and one of the exemplary purposes of the embodiment is to provide a semiconductor integrated circuit with improved reliability.

本発明のある態様は、半導体集積回路を備える。半導体集積回路は、監視対象を共通とする複数の異常検出回路と、複数の異常検出回路を検査するテスト回路と、を備える。複数の異常検出回路はそれぞれ、同じ回路形式を有し、監視対象に応じたセンス信号を生成するセンス回路と、センス信号を所定のしきい値と比較し、異常の有無を示す判定信号を生成するコンパレータと、を含む。テスト回路は、複数の異常検出回路において生成される複数のセンス信号にもとづいて、複数の異常検出回路の異常を検出する。 One aspect of the invention comprises a semiconductor integrated circuit. The semiconductor integrated circuit includes a plurality of abnormality detection circuits having a common monitoring target, and a test circuit for inspecting a plurality of abnormality detection circuits. Each of the plurality of abnormality detection circuits has the same circuit type, and the sense circuit that generates a sense signal according to the monitoring target and the sense signal are compared with a predetermined threshold value to generate a judgment signal indicating the presence or absence of an abnormality. Includes a comparator and. The test circuit detects an abnormality in a plurality of abnormality detection circuits based on a plurality of sense signals generated in the plurality of abnormality detection circuits.

複数のセンス回路は同じ回路形式を有しているため、複数のセンス回路が正常であるときに生成される複数のセンス信号は、期待される相対的な関係を有している。反対に、いずれかのセンス回路に異常が生じていると、複数のセンス信号の関係は期待されるそれから逸脱する。この態様によれば、複数のセンス回路の異常を検出でき、半導体集積回路の信頼性を高めることができる。 Since the plurality of sense circuits have the same circuit type, the plurality of sense signals generated when the plurality of sense circuits are normal have the expected relative relationship. On the contrary, if one of the sense circuits has an abnormality, the relationship between the plurality of sense signals deviates from the expected one. According to this aspect, an abnormality of a plurality of sense circuits can be detected, and the reliability of the semiconductor integrated circuit can be improved.

テスト回路は、実質的に同じ時刻における複数のセンス信号にもとづいて、複数の異常検出回路の異常を検出してもよい。監視対象が短い時間スケールで変動する場合には、複数のセンス信号の監視タイミングを揃えることにより、テスト回路の精度を高めることができる。「実質的に同じ時刻」とは、監視対象の経時変化が無視しうる程度に同じ時刻でありうる。 The test circuit may detect anomalies in a plurality of anomaly detection circuits based on a plurality of sense signals at substantially the same time. When the monitoring target fluctuates on a short time scale, the accuracy of the test circuit can be improved by aligning the monitoring timings of a plurality of sense signals. The “substantially the same time” may be the same time to the extent that the change over time of the monitored object is negligible.

テスト回路は、複数のセンス信号の比にもとづいて、複数のセンス回路の異常を検出してもよい。
複数のセンス回路が、監視対象の信号を増幅あるいは減衰するような場合には、複数の検出信号の比を、その期待値と比較することで、複数のセンス回路の異常を検出できる。
The test circuit may detect anomalies in the plurality of sense circuits based on the ratio of the plurality of sense signals.
When a plurality of sense circuits amplify or attenuate the signal to be monitored, the abnormality of the plurality of sense circuits can be detected by comparing the ratio of the plurality of detection signals with the expected value.

テスト回路は、複数のセンス信号の差分や和にもとづいて、複数の異常検出回路の異常を検出してもよい。 The test circuit may detect an abnormality in a plurality of abnormality detection circuits based on the difference or sum of the plurality of sense signals.

複数の異常検出回路それぞれのセンス回路は、監視対象である電圧を分圧し、センス信号を生成する分圧回路を含んでもよい。 The sense circuit of each of the plurality of abnormality detection circuits may include a voltage dividing circuit that divides the voltage to be monitored and generates a sense signal.

複数の異常検出回路のひとつは過電圧検出回路であり、別のひとつは低電圧検出回路であってもよい。 One of the plurality of abnormality detection circuits may be an overvoltage detection circuit, and the other may be an undervoltage detection circuit.

複数の異常検出回路は、同じ基準で異常の有無を判定してもよい。すなわち複数の異常検出回路は、同じ監視対象を同一基準で判定する冗長回路であってもよい。 The plurality of abnormality detection circuits may determine the presence or absence of an abnormality based on the same criteria. That is, the plurality of abnormality detection circuits may be redundant circuits that determine the same monitoring target based on the same criteria.

複数の異常検出回路は、温度異常検出回路であってもよい。 The plurality of abnormality detection circuits may be temperature abnormality detection circuits.

センス回路は、ダイオードと、ダイオードに定電流を供給する電流源と、を含み、ダイオードの電圧降下がセンス信号であってもよい。 The sense circuit includes a diode and a current source that supplies a constant current to the diode, and the voltage drop of the diode may be a sense signal.

テスト回路は、複数のセンス信号それぞれをデジタル値に変換するA/Dコンバータを含んでもよい。 The test circuit may include an A / D converter that converts each of the plurality of sense signals into digital values.

テスト回路は、複数の異常検出回路それぞれのセンス信号の発生ノードに、調節可能なテスト信号を供給可能に構成されてもよい。これにより複数の異常検出回路それぞれのコンパレータの異常の有無を判定できる。 The test circuit may be configured to be able to supply an adjustable test signal to the generation node of the sense signal of each of the plurality of abnormality detection circuits. This makes it possible to determine the presence or absence of an abnormality in the comparators of each of the plurality of abnormality detection circuits.

テスト回路は、複数のセンス信号それぞれをデジタル値に変換する逐次比較型のA/Dコンバータと、A/DコンバータのサブD/Aコンバータの出力信号を、複数の異常検出回路それぞれのセンス信号の発生ノードに供給するセレクタと、サブD/Aコンバータへの入力コードを制御するデジタル処理部と、を含んでもよい。逐次比較型A/DコンバータのサブD/Aコンバータをテスト信号の生成に流用することで、回路面積の増大を抑制できる。 The test circuit uses a sequential comparison type A / D converter that converts each of multiple sense signals into digital values, and an output signal of the sub-D / A converter of the A / D converter, which is the sense signal of each of the multiple abnormality detection circuits. It may include a selector supplied to the generation node and a digital processing unit that controls an input code to the sub-D / A converter. By diverting the sub-D / A converter of the sequential comparison type A / D converter to the generation of the test signal, the increase in the circuit area can be suppressed.

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。 It should be noted that any combination of the above components or components or expressions of the present invention that are mutually replaced between methods, devices, systems, etc. are also effective as aspects of the present invention.

本発明のある態様によれば、半導体集積回路の信頼性を高めることができる。 According to an aspect of the present invention, the reliability of a semiconductor integrated circuit can be enhanced.

保護回路を備える半導体集積回路の回路図である。It is a circuit diagram of a semiconductor integrated circuit provided with a protection circuit. 第1の実施の形態に係る半導体集積回路のブロック図である。It is a block diagram of the semiconductor integrated circuit which concerns on 1st Embodiment. 一実施例に係る半導体集積回路の回路図である。It is a circuit diagram of the semiconductor integrated circuit which concerns on one Example. 一実施例に係るセンス回路の回路図である。It is a circuit diagram of the sense circuit which concerns on one Example. 一実施例に係る異常検出回路の回路図である。It is a circuit diagram of the abnormality detection circuit which concerns on one Example. 一実施例に係るセンス回路の回路図である。It is a circuit diagram of the sense circuit which concerns on one Example. 第2の実施の形態に係る半導体集積回路のブロック図である。It is a block diagram of the semiconductor integrated circuit which concerns on 2nd Embodiment. 一実施例に係るテスト回路の回路図である。It is a circuit diagram of the test circuit which concerns on one Example. A/DコンバータおよびD/Aコンバータの構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of A / D converter and D / A converter.

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings based on the preferred embodiments. The same or equivalent components, members, and processes shown in the drawings shall be designated by the same reference numerals, and duplicate description thereof will be omitted as appropriate. Further, the embodiment is not limited to the invention, but is an example, and all the features and combinations thereof described in the embodiment are not necessarily essential to the invention.

本明細書において、「部材Aが、部材Bと接続された状態」とは、部材Aと部材Bが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Aと部材Bが、電気的な接続状態に影響を及ぼさず、あるいは機能を阻害しない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。 In the present specification, the "state in which the member A is connected to the member B" means that the member A and the member B are physically directly connected to each other, and the member A and the member B are electrically connected to each other. It also includes the case of being indirectly connected via other members that do not affect the connection state or impair the function.

同様に、「部材Cが、部材Aと部材Bの間に設けられた状態」とは、部材Aと部材C、あるいは部材Bと部材Cが直接的に接続される場合のほか、電気的な接続状態に影響を及ぼさず、あるいは機能を阻害しない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。 Similarly, "a state in which the member C is provided between the member A and the member B" means that the member A and the member C, or the member B and the member C are directly connected, and also electrically. It also includes the case of being indirectly connected via other members that do not affect the connection state or impair the function.

(第1の実施の形態)
図2は、第1の実施の形態に係る半導体集積回路100のブロック図である。図2には半導体集積回路100のうち、保護回路300に関連する部分のみが示される。
(First Embodiment)
FIG. 2 is a block diagram of the semiconductor integrated circuit 100 according to the first embodiment. FIG. 2 shows only the portion of the semiconductor integrated circuit 100 related to the protection circuit 300.

保護回路300は、複数の異常検出回路310と、ロジック回路320、テスト回路330を備える。複数の異常検出回路310は、監視対象301を共通とする。監視対象は、(i)あるノードやピンの電圧、(ii)ある経路に流れる電流、(iii)半導体集積回路100の内部あるいはその周辺の温度が例示されるが、その限りでない。ここでは理解の容易化と説明の簡潔のため、異常検出回路310が2個の場合を説明する。 The protection circuit 300 includes a plurality of abnormality detection circuits 310, a logic circuit 320, and a test circuit 330. The plurality of abnormality detection circuits 310 have a common monitoring target 301. The monitoring targets include, but are not limited to, (i) the voltage of a certain node or pin, (ii) the current flowing in a certain path, and (iii) the temperature inside or around the semiconductor integrated circuit 100. Here, the case where there are two abnormality detection circuits 310 will be described for ease of understanding and concise explanation.

複数の異常検出回路310における異常の判定基準は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。判定基準が同一の場合、複数の異常検出回路310は冗長な関係にあり、2重の異常検出が行われる。 The abnormality determination criteria in the plurality of abnormality detection circuits 310 may be the same or different. When the determination criteria are the same, the plurality of abnormality detection circuits 310 have a redundant relationship, and double abnormality detection is performed.

判定基準が異なる場合は、同じ監視対象の電圧について、過電圧検出と低電圧検出を行う場合や、同じ監視対象の温度について、高温異常(過熱異常)と低温異常を判定するような場合が例示される。あるピンに対して、天絡検出と地絡検出を行う場合にも適用可能である。 When the judgment criteria are different, there are cases where overvoltage detection and undervoltage detection are performed for the same monitored target voltage, and cases where high temperature abnormality (overheat abnormality) and low temperature abnormality are judged for the same monitored target temperature are exemplified. To. It can also be applied to detect a heavenly fault and a ground fault for a certain pin.

テスト回路330は、複数の異常検出回路310を検査する。第1の実施の形態において、テスト回路330の検査対象は、複数の異常検出回路310に含まれる複数のセンス回路312である。 The test circuit 330 inspects a plurality of abnormality detection circuits 310. In the first embodiment, the inspection target of the test circuit 330 is a plurality of sense circuits 312 included in the plurality of abnormality detection circuits 310.

複数の異常検出回路310は同様に構成される。異常検出回路310は、センス回路312およびコンパレータ314を含む。複数の異常検出回路310に含まれる複数のセンス回路312は、同じ回路形式を有する。 The plurality of abnormality detection circuits 310 are similarly configured. The anomaly detection circuit 310 includes a sense circuit 312 and a comparator 314. The plurality of sense circuits 312 included in the plurality of abnormality detection circuits 310 have the same circuit type.

言い換えると、複数のセンス回路312において、監視対象の値xからセンス信号の値yへの変換式(関数)が同一であってもよい。なお、「変換式が同一」には、変換式に含まれる係数や定数が完全に同一である場合はもちろんのこと、それらが異なる場合も含む。たとえば関数が1次式で表されるとき、複数のセンス回路312において、係数a、bは異なっていてもよい。
y=ax+b (ただしa≠0)
In other words, in the plurality of sense circuits 312, the conversion formula (function) from the value x to be monitored to the value y of the sense signal may be the same. In addition, "the conversion formula is the same" includes not only the case where the coefficients and constants included in the conversion formula are completely the same, but also the case where they are different. For example, when the function is expressed by a linear expression, the coefficients a and b may be different in the plurality of sense circuits 312.
y = ax + b (where a ≠ 0)

異常検出回路310_1のセンス回路312と、異常検出回路310_2のセンス回路312とは、一体に構成されてもよい。 The sense circuit 312 of the abnormality detection circuit 310_1 and the sense circuit 312 of the abnormality detection circuit 310_2 may be integrally configured.

コンパレータ314は、対応するセンス信号VSNSを所定のしきい値VTHと比較し、異常の有無を示す判定信号SABNを生成する。 The comparator 314 compares the corresponding sense signal V SNS with a predetermined threshold value V TH and generates a determination signal SABN indicating the presence or absence of an abnormality.

テスト回路330は、複数の異常検出回路310_1,310_2において生成される複数のセンス信号VSNS1,VSNS2にもとづいて、複数の異常検出回路310_1,310_2の異常を検出する。 The test circuit 330 detects the abnormality of the plurality of abnormality detection circuits 310_1 and 310_2 based on the plurality of sense signals V SNS1 and V SNS2 generated by the plurality of abnormality detection circuits 310_1 and 310_2.

以上が半導体集積回路100の構成である。続いて半導体集積回路100におけるセルフテストの動作を説明する。 The above is the configuration of the semiconductor integrated circuit 100. Subsequently, the operation of the self-test in the semiconductor integrated circuit 100 will be described.

一例として、異常検出回路310_1においてセンス信号VSNS1の値yと、監視対象の値xの間に式(1)が成り立つものとする。
=a×x …(1)
同様に、異常検出回路310_2においてセンス信号VSNS2の値yと、監視対象の値xの間に式(2)が成り立つものとする。
=a×x …(2)
As an example, the abnormal value y 1 of the sense signal V SNS1 the detection circuit 310_1, it is assumed that Equation (1) holds between the monitored value x.
y 1 = a 1 × x… (1)
Similarly, in the abnormality detection circuit 310_2, it is assumed that the equation (2) holds between the value y 2 of the sense signal V SNS 2 and the value x to be monitored.
y 2 = a 2 × x… (2)

テスト回路330は、セルフテストの期間中に、2つのセンス信号VSNS1,VSNS2の値を取得する。セルフテストは、半導体集積回路100の起動完了後に1回実行してもよいし、定期的に実行してもよい。2つのセンス信号VSNS1,VSNS2を取得する際に、監視対象の値xは同一であることが要求される。したがって監視対象の値xがセルフテスト期間中に変動する場合、テスト回路330は、実質的に同じ時刻における複数のセンス信号VSNS1,VSNS2を取得するとよい。なお、セルフテストの実行に際して、監視対象の値xは制御不能であることに留意されたい。 The test circuit 330 acquires the values of the two sense signals V SNS1 and V SNS2 during the self-test period. The self-test may be executed once after the start-up of the semiconductor integrated circuit 100 is completed, or may be executed periodically. When acquiring the two sense signals V SNS1 and V SNS2 , it is required that the values x to be monitored are the same. Therefore, when the value x to be monitored fluctuates during the self-test period, the test circuit 330 may acquire a plurality of sense signals V SNS1 and V SNS2 at substantially the same time. It should be noted that the value x to be monitored is uncontrollable when executing the self-test.

複数のセンス回路312は同じ回路形式を有しているため、複数のセンス回路312が正常であるときに生成される複数のセンス信号VSNS1,VSNS2は、期待される相対的な関係を有している。この例では、2つの異常検出回路310におけるセンス回路312が両方とも正常であるとき、2つのセンス信号VSNS1,VSNS2の値は、式(1)、(2)で表されるy,yとなる。もし、いずれかのセンス回路312に異常が生じていると、複数のセンス信号VSNS1,VSNS2の関係は期待されるそれから逸脱する。 Since the plurality of sense circuits 312 have the same circuit type, the plurality of sense signals V SNS1 and V SNS2 generated when the plurality of sense circuits 312 are normal have the expected relative relationship. is doing. In this example, when the sense circuits 312 in the two anomaly detection circuits 310 are both normal, the values of the two sense signals V SNS1 and V SNS2 are represented by equations (1) and (2), y 1 , It becomes y 2. If any of the sense circuits 312 has an abnormality , the relationship between the plurality of sense signals V SNS1 and V SNS2 deviates from the expected one.

相対的な関係として比r=y/yをとるとき、比rの期待値rEXPは式(3)で与えられる。
EXP=a/a
テスト回路330は、VSNS1,VSNS2の比VSNS1/VSNS2を計算し、期待値rEXPと比較する。そして、計算した比VSNS1/VSNS2が期待値rEXPと一致している(もしくは期待範囲に含まれる)ときに、複数のセンス回路312が正常であると判定することができる。反対に、計算した比VSNS1/VSNS2が期待値rEXPと不一致である(もしくは期待範囲から外れる)ときに、複数のセンス回路312の少なくとも一方が異常であると判定することができる。
When the ratio r = y 1 / y 2 is taken as a relative relationship, the expected value r EXP of the ratio r is given by the equation (3).
r EXP = a 1 / a 2
Test circuit 330 calculates the ratio V SNS1 / V SNS2 of V SNS1, V SNS2, compared with the expected value r EXP. Then, when the calculated ratio V SNS1 / V SNS2 matches (or is included in the expected range) the expected value r EXP , it can be determined that the plurality of sense circuits 312 are normal. Conversely, when the calculated ratio V SNS1 / V SNS2 does not match (or is out of the expected range) the expected value r EXP , it can be determined that at least one of the plurality of sense circuits 312 is abnormal.

相対的な関係は比には限定されない。たとえばa=aである場合、相対的な関係として差分をとってもよい。この場合、差の期待値はゼロとなる。 Relative relationships are not limited to ratios. For example, when a 1 = a 2 , the difference may be taken as a relative relationship. In this case, the expected value of the difference is zero.

セルフテストの結果Sは、ロジック回路320に入力される。ロジック回路320は、セルフテストの結果Sが正常を示すとき、判定信号SABN1,SABN2の信頼性が高いものとし、判定信号SABN1やSABN2のアサートに応答して、所定の保護処理を実行する。 As a result of the self-test, S 1 is input to the logic circuit 320. Logic circuit 320, when shown results S 1 is the normal self-test, and has high reliability of the determination signal S ABN1, S ABN2, in response to the assertion of the determination signal S ABN1 and S ABN2, predetermined protection process To execute.

反対に、セルフテストテストの結果Sが異常を示すとき、ロジック回路320は、それを外部のプロセッサに通知してもよい。 On the contrary, when the result of the self-test test S 1 shows an abnormality, the logic circuit 320 may notify the external processor.

以上が半導体集積回路100の動作である。この半導体集積回路100によれば、複数のセンス回路312の異常を検出でき、半導体集積回路100の信頼性を高めることができる。 The above is the operation of the semiconductor integrated circuit 100. According to the semiconductor integrated circuit 100, an abnormality of a plurality of sense circuits 312 can be detected, and the reliability of the semiconductor integrated circuit 100 can be improved.

本発明は、図2のブロック図や回路図として把握され、あるいは上述の説明から導かれるさまざまな装置、回路に及ぶものであり、特定の構成に限定されるものではない。以下、本発明の範囲を狭めるためではなく、発明の本質や回路動作の理解を助け、またそれらを明確化するために、より具体的な構成例や変形例を説明する。 The present invention extends to various devices and circuits grasped as the block diagram and circuit diagram of FIG. 2 or derived from the above description, and is not limited to a specific configuration. Hereinafter, more specific configuration examples and modification examples will be described in order to help understanding the essence of the invention and circuit operation, and to clarify them, not to narrow the scope of the present invention.

図3は、一実施例に係る半導体集積回路100Aの回路図である。この実施例において、監視対象は、任意のピンまたはノードの電圧である。たとえば、監視対象は半導体集積回路100Aの電源(VDD)ピンに供給される電源電圧VDDであってもよい。また異常検出回路310_1は過電圧検出回路であり、異常検出回路310_2は低電圧検出回路である。 FIG. 3 is a circuit diagram of the semiconductor integrated circuit 100A according to the embodiment. In this embodiment, the monitored object is the voltage of any pin or node. For example, the monitoring subject may be a power supply voltage V DD supplied to the power supply (VDD) pins of the semiconductor integrated circuit 100A. Further, the abnormality detection circuit 310_1 is an overvoltage detection circuit, and the abnormality detection circuit 310_2 is an undervoltage detection circuit.

複数の異常検出回路310_1,310_2それぞれのセンス回路312は、監視対象である電圧VDDを分圧し、センス信号VSNS_OV,VSNS_UVを生成する。異常検出回路310_1のセンス回路312_1は、抵抗R,Rを含む。分圧比R/(R+R)は、式(1)のaに相当する。コンパレータ314_1は、センス信号VSNS_OVをしきい値VTH_OVと比較し、VSNS_OV>VTH_OVのとき、判定信号SABN_OVをアサートする。 Each of the plurality of abnormality detection circuits 310_1 and 310_2 sense circuits 312 divides the voltage VDD to be monitored and generates sense signals V SNS_OV and V SNS_UV. Sense circuit 312_1 of the abnormality detection circuit 310_1 includes a resistor R 1, R 2. The voltage division ratio R 2 / (R 1 + R 2 ) corresponds to a 1 in the equation (1). The comparator 314_1 compares the sense signal V SNS_OV with the threshold value V TH_OV, and asserts the determination signal S ABN_OV when V SNS_OV > V TH_OV.

異常検出回路310_2のセンス回路312_2は、抵抗R,Rを含む。分圧比R/(R+R)は、式(2)のaに相当する。コンパレータ314_2は、センス信号VSNS_UVをしきい値VTH_UVと比較し、VSNS_UV<VTH_UVのとき、判定信号SABN_UVをアサートする。 The sense circuit 312_2 of the anomaly detection circuit 310_2 includes resistors R 3 and R 4 . The voltage division ratio R 4 / (R 3 + R 4 ) corresponds to a 2 of the equation (2). The comparator 314_2 compares the sense signal V SNS_UV with the threshold value V TH_UV, and asserts the determination signal S ABN_UV when V SNS_UV <V TH_UV.

テスト回路330は、セレクタ332、A/Dコンバータ334、デジタル処理部336を含む。セレクタ332は、デジタル処理部336が生成する選択信号SELに応じて、センス信号VSNS_OVとVSNS_UVの一方を選択する。たとえばデジタル処理部336は、センス信号VSNS_OVとVSNS_UVが順に選択されるように選択信号SELを生成してもよい。A/Dコンバータ334は、セレクタ332によって順に選択されるセンス信号VSNS_OV,VSNS_UVをデジタル信号DSNS_OV,DSNS_UVに変換する。実質的に同じ時刻の2つのセンス信号VSNS_OVとVSNS_UVを測定する場合、セレクタ332に、サンプルホールド機能を実行すればよい。 The test circuit 330 includes a selector 332, an A / D converter 334, and a digital processing unit 336. The selector 332 selects one of the sense signals V SNS_OV and V SNS_UV according to the selection signal SEL 1 generated by the digital processing unit 336. For example, the digital processing unit 336 may generate the selection signal SEL 1 so that the sense signals V SNS_OV and V SNS_UV are sequentially selected. The A / D converter 334 converts the sense signals V SNS_OV and V SNS_UV, which are sequentially selected by the selector 332, into the digital signals D SNS_OV and D SNS_UV . When measuring two sense signals V SNS_OV and V SNS_UV at substantially the same time, the sample hold function may be executed on the selector 332.

デジタル処理部336は、デジタル信号DSNS_OV,DSNS_UVにもとづいて、センス回路312_1,312_2の異常の有無を判定する。たとえばデジタル処理部336は、2つのデジタル信号DSNS_OVとDSNS_UVの比DSNS_OV/DSNS_UVを計算し、その期待値と一致するか否かを判定する。期待値は、{R/(R+R)}/{R/(R+R)}である。デジタル処理部336はロジック回路320の一部であってもよい。 The digital processing unit 336 determines whether or not there is an abnormality in the sense circuits 312_1 and 312_2 based on the digital signals D SNS_OV and D SNS_UV. For example, the digital processing unit 336 calculates the ratio D SNS_OV / D SNS_UV of the two digital signals D SNS_OV and D SNS_UV , and determines whether or not they match the expected value. The expected value is {R 2 / (R 1 + R 2 )} / {R 4 / (R 3 + R 4 )}. The digital processing unit 336 may be a part of the logic circuit 320.

この半導体集積回路100Aによれば、過電圧検出回路と低電圧検出回路の異常を検出できる。 According to this semiconductor integrated circuit 100A, it is possible to detect an abnormality in the overvoltage detection circuit and the undervoltage detection circuit.

図4は、一実施例に係るセンス回路312_1と312_2の回路図である。図4においてセンス回路312_1,312_2は一体に構成される。VINは監視対象の電圧を表す。
SNS1=(R+R)/(R+R+R)×VIN
SNS2=R/(R+R+R)×VIN
FIG. 4 is a circuit diagram of the sense circuits 312_1 and 312_2 according to the embodiment. In FIG. 4, the sense circuits 312_1 and 312_2 are integrally configured. VIN represents the voltage to be monitored.
V SNS1 = (R 2 + R 3 ) / (R 1 + R 2 + R 3 ) × V IN
V SNS2 = R 3 / (R 1 + R 2 + R 3 ) × V IN

図5は、一実施例に係る異常検出回路310_1,310_2の回路図である。この異常検出回路310_1の検出対象は温度であり、過熱異常を検出する。異常検出回路310_1は、ダイオード340、電流源342を含む。電流源342は、定電流Iをダイオード340に供給する。ダイオード340には、温度に応じた電圧降下(順電圧)Vが発生する。この順電圧が、センス信号VSNS1となる。 FIG. 5 is a circuit diagram of the abnormality detection circuits 310_1 and 310_2 according to the embodiment. The detection target of the abnormality detection circuit 310_1 is the temperature, and the overheat abnormality is detected. The anomaly detection circuit 310_1 includes a diode 340 and a current source 342. Current source 342 supplies a constant current I C in the diode 340. The diode 340, a voltage drop corresponding to the temperature (forward voltage) V F is generated. This forward voltage becomes the sense signal V SNS1 .

異常検出回路310_2は、異常検出回路310_1の完全なレプリカであり、センス回路312_1,312_2が正常な状態において、VSNS1=VSNS2が成り立つ。またVTH1=VTH2であり、異常検出回路310_,310_2は、同じ基準で過熱異常を検出する冗長回路である。 The abnormality detection circuit 310_2 is a perfect replica of the abnormality detection circuit 310_1, and V SNS1 = V SNS2 holds in the normal state of the sense circuits 312_1 and 312_2. Further, V TH1 = V TH2 , and the abnormality detection circuits 310_ and 310_2 are redundant circuits that detect an overheat abnormality based on the same reference.

図5の実施例によっても、監視対象である温度が実質的に同一であるときに取得される2つのセンス信号VSNS1,VSNS2の相対的な関係にもとづいて、センス回路312_1,312_2の異常を検出できる。 Also in the embodiment of FIG. 5, the abnormality of the sense circuits 312_1 and 312_2 is based on the relative relationship between the two sense signals V SNS1 and V SNS2 acquired when the temperatures to be monitored are substantially the same. Can be detected.

図6は、一実施例に係るセンス回路312の回路図である。センス回路312はアンプを含み、アンプのゲインが、式(1)、(2)の定数a,aに対応付けられる。たとえばセンス回路312の監視対象は電流であり、監視対象の電流の経路に設けられたセンス抵抗Rと、センス抵抗Rの電圧降下を増幅するアンプ313を含んでもよい。 FIG. 6 is a circuit diagram of the sense circuit 312 according to the embodiment. The sense circuit 312 includes an amplifier, and the gain of the amplifier is associated with the constants a 1 and a 2 of the equations (1) and (2). For example, the monitored object of the sense circuit 312 is a current, and may include a sense resistor RS provided in the path of the current to be monitored and an amplifier 313 that amplifies the voltage drop of the sense resistor RS.

(第2の実施の形態)
第1の実施の形態では、異常検出回路310のうち、複数のセンス回路312の異常を検出する構成を説明した。第2の実施の形態では、コンパレータ314の異常を検出する構成を説明する。図7は、第2の実施の形態に係る半導体集積回路200のブロック図である。図2には半導体集積回路200のうち、保護回路400に関連する部分のみが示される。
(Second embodiment)
In the first embodiment, the configuration for detecting the abnormality of the plurality of sense circuits 312 in the abnormality detection circuit 310 has been described. In the second embodiment, the configuration for detecting the abnormality of the comparator 314 will be described. FIG. 7 is a block diagram of the semiconductor integrated circuit 200 according to the second embodiment. FIG. 2 shows only the portion of the semiconductor integrated circuit 200 related to the protection circuit 400.

異常検出回路310、ロジック回路320については第1の実施の形態と同様であるから説明を省略する。第2の実施の形態においてテスト回路430は、複数の異常検出回路310_1,310_2それぞれのセンス信号VSNS1,VSNS2の発生ノードN,Nに、言い換えればコンパレータ314_1,314_2それぞれの一方の入力に、調節可能なテスト信号VTEST1,VTEST2を供給可能に構成される。テスト信号VTEST1,VTEST2の供給中、センス回路312は停止される。 Since the abnormality detection circuit 310 and the logic circuit 320 are the same as those in the first embodiment, the description thereof will be omitted. The test circuit in the second embodiment 430, the generating node N 1, N 2 of the plurality of abnormality detection circuit 310_1,310_2 respective sense signal V SNS1, V SNS2, in other words the comparator 314_1,314_2 respective one input The adjustable test signals V TEST1 and V TEST 2 can be supplied to the vehicle. While the test signals V TEST1 and V TEST2 are being supplied, the sense circuit 312 is stopped.

コンパレータ314_1が正常であるとき、しきい値VTH1より高いテスト信号VTEST1を与えると、判定信号SABN1は所定の第1レベルをとり、しきい値VTH1より低いテスト信号VTEST1を与えると、判定信号SABN1は所定の第2レベルをとる。もし、コンパレータ314が故障していたり、しきい値VTH1が正常値でない場合には、この関係が崩れることになる。 When the comparator 314_1 is normal, when a test signal V TEST1 higher than the threshold value V TH1 is given, the determination signal S ABN1 takes a predetermined first level and gives a test signal V TEST1 lower than the threshold value V TH1. , The determination signal S ABN1 takes a predetermined second level. If the comparator 314 is out of order or the threshold value VTH1 is not a normal value, this relationship is broken.

そこでテスト回路430は、所定レベルのテスト信号VTEST1を与え、そのときの判定信号SABN1が期待値と一致するか否かにもとづいて、コンパレータ314_1の異常を検出できる。テスト回路430は、結果Sをロジック回路320に出力する。 Therefore, the test circuit 430 gives a test signal V TEST1 of a predetermined level, and can detect an abnormality of the comparator 314_1 based on whether or not the determination signal SABN1 at that time matches the expected value. The test circuit 430 outputs the result S 2 to the logic circuit 320.

このましくはテスト回路430は、テスト信号VTEST1を、しきい値VTH1より大きい値と小さい値とで切りかえ、それぞれにおける判定信号SABN1を取得してもよい。そして、2つのテスト信号VTEST1の値に対応する判定信号SABN1が、それぞれの期待値と一致するときに、コンパレータ314_1が正常と判定してもよい。 Preferably the test circuit 430 includes a test signal V TEST1, switching between the smaller and greater than the threshold value V TH1, it may obtain a judgment signal S ABN1 in each. Then, when the determination signal SABN1 corresponding to the values of the two test signals V TEST1 matches the expected value of each, the comparator 314_1 may be determined to be normal.

コンパレータ314_2についても、同様にして正常か否かを判定できる。 It is possible to determine whether or not the comparator 314_2 is normal in the same manner.

図8は、一実施例に係るテスト回路430の回路図である。テスト回路430は、図3のセレクタ332、A/Dコンバータ334、デジタル処理部336に加えて、セレクタ432、D/Aコンバータ434、を備える。D/Aコンバータ434は、デジタル処理部336が生成するデジタルコードCODEを、アナログのテスト信号VTESTに変換する。セレクタ432は、デジタル処理部336が生成する選択信号SELに応じて、テスト信号VTESTを複数のノードN〜Nのうちひとつに供給する。 FIG. 8 is a circuit diagram of a test circuit 430 according to an embodiment. The test circuit 430 includes a selector 432 and a D / A converter 434 in addition to the selector 332, the A / D converter 334, and the digital processing unit 336 of FIG. The D / A converter 434 converts the digital code CODE generated by the digital processing unit 336 into an analog test signal V TEST . The selector 432 supplies the test signal V TEST to one of a plurality of nodes N 1 to N 2 according to the selection signal SEL 2 generated by the digital processing unit 336.

デジタル処理部336は、複数のノードN〜Nそれぞれに、適切なレベルのテスト信号VTESTが供給されるように、選択信号SELおよびコードCODEを生成する。そして、テスト信号VTEST1,VTEST2に対応して得られる判定信号SABN1,SABN2を期待値と比較し、コンパレータ314_1,314_2の正常・異常を判定する。 The digital processing unit 336 generates the selection signal SEL 2 and the code CODE so that the test signal V TEST of an appropriate level is supplied to each of the plurality of nodes N 1 to N 2. Then, the determination signals S ABN1 and S ABN2 obtained corresponding to the test signals V TEST1 and V TEST2 are compared with the expected values, and the normality / abnormality of the comparators 314_1 and 314_2 is determined.

図9は、A/Dコンバータ334およびD/Aコンバータ434の構成例を示す回路図である。A/Dコンバータ334は、複数のセンス信号VSNS1,VSNS2をデジタル値に変換する逐次比較型のA/Dコンバータである。逐次比較型A/Dコンバータの構成は公知であり、サンプルホールド回路350、コンパレータ352、逐次比較レジスタ(SAR)354、サブD/Aコンバータ356を含む。セレクタ332は、A/Dコンバータ334に組み込まれている。 FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration example of the A / D converter 334 and the D / A converter 434. The A / D converter 334 is a sequential comparison type A / D converter that converts a plurality of sense signals V SNS1 and V SNS2 into digital values. The configuration of the successive approximation type A / D converter is known and includes a sample hold circuit 350, a comparator 352, a sequential comparison register (SAR) 354, and a sub D / A converter 356. The selector 332 is incorporated in the A / D converter 334.

図9において、サブD/Aコンバータ356は、D/Aコンバータ434として機能する。すなわち、A/Dコンバータ334を動作させる際には、サブD/Aコンバータ356に、逐次比較レジスタ354の値が入力され、サブD/Aコンバータ356をD/Aコンバータ434として動作させる際には、デジタル処理部336からのコードCODEが入力される。ノードN,Nを駆動するために、バッファ436を設けてもよい。 In FIG. 9, the sub D / A converter 356 functions as a D / A converter 434. That is, when operating the A / D converter 334, the value of the sequential comparison register 354 is input to the sub D / A converter 356, and when operating the sub D / A converter 356 as the D / A converter 434, , The code CODE from the digital processing unit 336 is input. A buffer 436 may be provided to drive the nodes N 1 and N 2.

この構成によれば、逐次比較型のA/Dコンバータ334に設けられたサブD/Aコンバータ356を、D/Aコンバータ434としても利用することにより、回路面積の増加を抑制できる。 According to this configuration, the increase in the circuit area can be suppressed by using the sub-D / A converter 356 provided in the sequential comparison type A / D converter 334 also as the D / A converter 434.

実施の形態にもとづき、具体的な語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が可能である。 The present invention has been described using specific terms and phrases based on the embodiments, but the embodiments merely indicate the principles and applications of the present invention, and the embodiments are defined in the claims. Many modifications and arrangements can be changed without departing from the ideas of the present invention.

100…半導体集積回路、300…保護回路、310…異常検出回路、320…ロジック回路、312…センス回路、314…コンパレータ、330…テスト回路、332…セレクタ、334…A/Dコンバータ、336…デジタル処理部、340…ダイオード、342…電流源、350…サンプルホールド回路、352…コンパレータ、354…逐次比較レジスタ、356…サブD/Aコンバータ、200…半導体集積回路、400…保護回路、430…テスト回路、432…セレクタ、434…D/Aコンバータ。 100 ... semiconductor integrated circuit, 300 ... protection circuit, 310 ... abnormality detection circuit, 320 ... logic circuit, 312 ... sense circuit, 314 ... comparator, 330 ... test circuit, 332 ... selector, 334 ... A / D converter, 336 ... digital Processing unit, 340 ... diode, 342 ... current source, 350 ... sample hold circuit, 352 ... comparator, 354 ... sequential comparison register, 356 ... sub-D / A converter, 200 ... semiconductor integrated circuit, 400 ... protection circuit, 430 ... test Circuit, 432 ... Selector, 434 ... D / A converter.

Claims (11)

監視対象を共通とする複数の異常検出回路と、
前記複数の異常検出回路を検査するテスト回路と、
を備え、
前記複数の異常検出回路はそれぞれ、
同じ回路形式を有し、前記監視対象に応じたセンス信号を生成するセンス回路と、
前記センス信号を所定のしきい値と比較し、異常の有無を示す判定信号を生成するコンパレータと、
を含み、
前記テスト回路は、前記複数の異常検出回路において生成される複数のセンス信号にもとづいて、前記複数の異常検出回路の異常を検出することを特徴とする半導体集積回路。
Multiple anomaly detection circuits that share a common monitoring target,
A test circuit that inspects the plurality of abnormality detection circuits and
Equipped with
Each of the plurality of abnormality detection circuits
A sense circuit that has the same circuit type and generates a sense signal according to the monitoring target,
A comparator that compares the sense signal with a predetermined threshold value and generates a determination signal indicating the presence or absence of an abnormality.
Including
The test circuit is a semiconductor integrated circuit characterized by detecting an abnormality in the plurality of abnormality detection circuits based on a plurality of sense signals generated in the plurality of abnormality detection circuits.
前記テスト回路は、実質的に同じ時刻における前記複数のセンス信号にもとづいて、前記複数の異常検出回路の異常を検出することを特徴とする請求項1に記載の半導体集積回路。 The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the test circuit detects an abnormality in the plurality of abnormality detection circuits based on the plurality of sense signals at substantially the same time. 前記テスト回路は、前記複数のセンス信号の比にもとづいて、前記複数の異常検出回路の異常を検出することを特徴とする請求項1または2に記載の半導体集積回路。 The semiconductor integrated circuit according to claim 1 or 2, wherein the test circuit detects an abnormality in the plurality of abnormality detection circuits based on the ratio of the plurality of sense signals. 前記複数の異常検出回路それぞれの前記センス回路は、前記監視対象である電圧を分圧し、前記センス信号を生成する分圧回路を含むことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の半導体集積回路。 The invention according to any one of claims 1 to 3, wherein the sense circuit of each of the plurality of abnormality detection circuits includes a voltage dividing circuit that divides the voltage to be monitored and generates the sense signal. Semiconductor integrated circuit. 前記複数の異常検出回路のひとつは過電圧検出回路であり、別のひとつは低電圧検出回路であることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の半導体集積回路。 The semiconductor integrated circuit according to any one of claims 1 to 4, wherein one of the plurality of abnormality detection circuits is an overvoltage detection circuit, and the other is an undervoltage detection circuit. 前記複数の異常検出回路は、同じ基準で異常の有無を判定することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の半導体集積回路。 The semiconductor integrated circuit according to any one of claims 1 to 4, wherein the plurality of abnormality detection circuits determine the presence or absence of an abnormality based on the same criteria. 前記複数の異常検出回路は、温度異常検出回路であることを特徴とする請求項5に記載の半導体集積回路。 The semiconductor integrated circuit according to claim 5, wherein the plurality of abnormality detection circuits are temperature abnormality detection circuits. 前記センス回路は、
ダイオードと、
前記ダイオードに定電流を供給する電流源と、
を含み、前記ダイオードの電圧降下が前記センス信号であることを特徴とする請求項7に記載の半導体集積回路。
The sense circuit is
With a diode
A current source that supplies a constant current to the diode,
7. The semiconductor integrated circuit according to claim 7, wherein the voltage drop of the diode is the sense signal.
前記テスト回路は、
前記複数のセンス信号それぞれをデジタル値に変換するA/Dコンバータと、
前記複数のセンス信号に対応する複数のデジタル値を処理するデジタル処理部と、
を含むことを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の半導体集積回路。
The test circuit is
An A / D converter that converts each of the plurality of sense signals into a digital value,
A digital processing unit that processes a plurality of digital values corresponding to the plurality of sense signals, and a digital processing unit.
The semiconductor integrated circuit according to any one of claims 1 to 8, wherein the semiconductor integrated circuit comprises.
前記テスト回路は、前記複数の異常検出回路それぞれの前記センス信号の発生ノードに、調節可能なテスト信号を供給可能に構成されることを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載の半導体集積回路。 The semiconductor according to any one of claims 1 to 9, wherein the test circuit is configured to be configured to be able to supply an adjustable test signal to the generation node of the sense signal of each of the plurality of abnormality detection circuits. Integrated circuit. 前記テスト回路は、
前記複数のセンス信号それぞれをデジタル値に変換する逐次比較型のA/Dコンバータと、
前記A/DコンバータのサブD/Aコンバータの出力信号を、前記複数の異常検出回路それぞれの前記センス信号の発生ノードに供給するセレクタと、
前記サブD/Aコンバータへの入力コードを制御するデジタル処理部と、
を含むことを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の半導体集積回路。
The test circuit is
A successive approximation type A / D converter that converts each of the plurality of sense signals into a digital value, and
A selector that supplies the output signal of the sub-D / A converter of the A / D converter to the node that generates the sense signal of each of the plurality of abnormality detection circuits.
A digital processing unit that controls the input code to the sub-D / A converter,
The semiconductor integrated circuit according to any one of claims 1 to 8, wherein the semiconductor integrated circuit comprises.
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