JP7558424B2 - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents
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Description
本開示は、半導体集積回路装置に関する。 The present disclosure relates to a semiconductor integrated circuit device.
半導体集積回路に代表されるIC(Integrated Circuit)では、アナログ回路から内部ノードに対して電圧が正しく出ているかを確認することが、故障を検出するために重要な要素である。最もシンプルには、電圧モニタ用の外部端子を設けるとともに、測定対象の内部ノードと当該外部端子とを接続することによって、外部端子を介して、内部ノードの電圧を測定することができる。この際には、外部端子を、複数の内部ノードと順々に接続することで、外部端子を共有して複数の内部ノードの電圧を測定することができる。In ICs (Integrated Circuits), such as semiconductor integrated circuits, checking whether the correct voltage is being output from the analog circuit to the internal node is an important element in detecting faults. The simplest way to do this is to provide an external terminal for monitoring voltage, and connect the internal node to be measured to this external terminal, thereby measuring the voltage of the internal node via the external terminal. In this case, by connecting the external terminal to multiple internal nodes in sequence, the external terminal can be shared to measure the voltages of multiple internal nodes.
ICの大規模化に伴い、電圧を確認したい内部ノードが増大すると、内部ノードの電圧確認のためのテスト時間が増大する。この様なテストを効率化するための技術として、特開2006-234577号公報(特許文献1)には、IC内部に電圧比較器を設けて、アナログ集積回路のある特定の回路ノードのDC電圧が、ある範囲に入っているどうかを判定して、当該判定結果をIC外部に出力する構成が記載されている。As ICs become larger, the number of internal nodes whose voltages need to be checked increases, and so does the test time required to check the voltages of the internal nodes. As a technique for making such tests more efficient, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-234577 (Patent Document 1) describes a configuration in which a voltage comparator is provided inside an IC to determine whether the DC voltage of a specific circuit node of an analog integrated circuit is within a certain range and the result of this determination is output outside the IC.
特許文献1では、測定対象の内部ノード数が多い場合には、複数の内部ノードと電圧比較器との間に切替スイッチ(選択回路)を配置して、複数の内部ノードで電圧比較器を共有する構成がチップサイズの面から求められる。In
しかしながら、この構成では切替スイッチによって電圧比較器と接続される内部ノードを切り替えた場合に、電圧比較器への入力電圧が静定するまでの時間が、正確な判定結果を得るために必要となる。この結果、測定対象が多くなると、テスト時間が長くなることが懸念される。 However, in this configuration, when the internal node connected to the voltage comparator is switched by the changeover switch, it takes time for the input voltage to the voltage comparator to settle in order to obtain an accurate judgment result. As a result, there is a concern that the test time will be longer if there are many objects to be measured.
又、内部ノード毎に規格値、即ち、正常と判定すべきで電圧範囲が異なるため、電圧比較器側において、内部ノードの電圧と比較される基準電圧も切り替えることが必要になる。この結果、基準電圧を切替えるための構成を追加することによる回路規模の増大が懸念される他、基準電圧の切替についても静定時間が必要になることで、テスト時間が更に長くなることも懸念される。 In addition, because the standard value, i.e., the voltage range that should be judged as normal, differs for each internal node, it becomes necessary to switch the reference voltage that is compared with the voltage of the internal node on the voltage comparator side. As a result, there are concerns that the circuit size will increase due to the addition of a configuration for switching the reference voltage, and that the test time will be further extended because a settling time is required for switching the reference voltage.
本開示は、このような問題点を解決するためになされたものであって、本開示の目的は、半導体集積回路装置の内部ノードの電圧の正常判定を、簡易な回路構成で高速化することである。This disclosure has been made to solve these problems, and the purpose of this disclosure is to speed up the determination of whether the voltage of an internal node of a semiconductor integrated circuit device is normal using a simple circuit configuration.
本開示のある局面では、半導体集積回路装置が提供される。半導体集積回路装置は、複数の電圧電流変換回路と、基準電流源と、電流比較器とを備える。各電圧電流変換回路は、半導体集積回路装置の内部の少なくとも1つの測定ノードの電圧に従う測定電圧を第1変換ゲインに従って電圧電流変換して少なくとも1つの出力電流を生成する。基準電流源は、予め定められた基準電流を出力する。電流比較器は、複数の電圧電流変換回路のうちの選択された電圧電流変換回路から入力された少なくとも1つの出力電流のそれぞれと基準電流との比較結果に従う少なくとも1つの判定信号を出力する。In one aspect of the present disclosure, a semiconductor integrated circuit device is provided. The semiconductor integrated circuit device includes a plurality of voltage-current conversion circuits, a reference current source, and a current comparator. Each voltage-current conversion circuit performs voltage-to-current conversion on a measurement voltage according to a first conversion gain, the measurement voltage being in accordance with the voltage of at least one measurement node inside the semiconductor integrated circuit device, to generate at least one output current. The reference current source outputs a predetermined reference current. The current comparator outputs at least one determination signal in accordance with a comparison result between the reference current and each of at least one output current input from a voltage-to-current conversion circuit selected from the plurality of voltage-to-current conversion circuits.
本開示によれば、測定電圧を電圧電流変換した出力電流と基準電流とを電流比較器によって比較することで測定電圧を判定電圧と比較できる、複数の電圧電流変換器の選択の切替の際に、電流比較器に入力される出力電流の静定に要する時間を短くすることができる。この結果、半導体集積回路装置の内部ノードの電圧の正常判定を、簡易な回路構成で高速化することができる。According to the present disclosure, the measured voltage can be compared with a judgment voltage by using a current comparator to compare the output current obtained by voltage-current conversion of the measured voltage with a reference current, and when switching between multiple voltage-current converters, the time required for the output current input to the current comparator to settle can be shortened. As a result, the normality judgment of the voltage of an internal node of a semiconductor integrated circuit device can be accelerated with a simple circuit configuration.
以下に、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では、図中の同一又は相当部分には同一符号を付して、その説明は原則的に繰返さないものとする。Hereinafter, the embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. In the following, the same or corresponding parts in the drawings will be given the same reference numerals, and in principle, their description will not be repeated.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る半導体集積回路装置5aの構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a semiconductor integrated
図1を参照して、半導体集積回路装置5aは、N個(N:2以上の整数)の内部回路10と、N個の電圧電流変換回路20と、選択回路30と、基準電流源40と、電流比較器50とを備える。以下では、N=4の例を説明するので、半導体集積回路装置5aは、4個の内部回路10a~10dと、電圧電流変換回路20a~20dを備えている。
With reference to Figure 1, semiconductor
内部回路10a~10dは、内部ノードNTa~NTdに電圧を生成する。即ち、内部ノードNTa~NTdが「測定ノード」であり、電流比較器50からは、測定ノードの電圧(図1では、内部回路10aの出力電圧Vout)と、予め定められた判定電圧Vtoとの比較結果に従う、2値の判定信号Sjdが出力される。実施の形態1では、判定信号Sjdによって、出力電圧Voutが、予め定められた判定電圧よりも高い範囲及び低い範囲のいずれに含まれるか否かが示される。判定電圧Vtoは、出力電圧(測定電圧)Voutの正常範囲の境界値に設定することができる。The
図2には、図1に記載された各ブロックの内部構成を説明するための回路図が示される。内部回路10a~10d(内部ノードNTa~NTd)に対する測定構成は同様であるので、図2では、内部回路10a(内部ノードNTa)に対応する構成が添字aを付して代表的に示されるが、同様の構成が、内部回路10b~10dに対応して配置されている。
Figure 2 shows a circuit diagram to explain the internal configuration of each block shown in Figure 1. Since the measurement configurations for
又、以下では、内部回路10a~10dにそれぞれ対応する要素を区別せずに包括的に表記する場合には、添字a~dを省略して、例えば、内部回路10、内部ノードNT、電圧電流変換回路20の様に記載することとする。
Furthermore, in the following, when elements corresponding to the
図2では、電圧電流変換回路20a~20dのうちの電圧電流変換回路20aが選択されて、電圧電流変換回路20aによって生成された出力電流Ioutが電流比較器50に入力される例が示されている。このとき、測定ノードである内部ノードNTaには、内部回路10aからの出力電圧Voutが現れる。以下では、判定電圧と比較される電圧を測定電圧と称する。従って、出力電圧Voutについて、以下では、測定電圧Voutとも称する。
Figure 2 shows an example in which voltage-to-
電圧電流変換回路20aは、N型のMOS(Metal-oxide Semiconductor)トランジスタ(以下、NMOSトランジスタと表記する)201aと、抵抗素子202aとを含む。NMOSトランジスタ201aは、ノードN1a及び抵抗素子202aの間に接続される。抵抗素子202aは、NMOSトランジスタ201aと、接地電圧GNDを伝達する接地ラインNLとの間に接続される。抵抗素子202aは、電気抵抗値ROを有する。The voltage-
NMOSトランジスタ201aのゲートは、測定ノードである内部ノードNTaと接続される。即ち、NMOSトランジスタ201aのゲートには、測定電圧Voutが入力される。The gate of the
選択回路30は、スイッチ301a~301dを有する。スイッチ301a~301dは、ノードN1a~N1dと、電流比較器50のノードN2との間にそれぞれ接続される。ノードN1a~N1dは、図1に示される様に、電圧電流変換回路20a~20dを介して、内部ノードNTa~NTdとそれぞれ接続される。電圧電流変換回路20b~20dについても、電圧電流変換回路20aと同様に構成されており、ノードN1b~N1cと、接地ラインNLとの間に、NMOSトランジスタ及び抵抗素子の直列回路を有している。The
電流比較器50は、2組のカレントミラーを構成する、P型のMOSトランジスタ(以下、PMOSトランジスタと表記する)501,502と、NMOSトランジスタ503,504とを含む、PMOSトランジスタ501は、電源電圧VDDを伝達する電源ラインNPと、ノードN2の間に接続され、PMOSトランジスタ502は、電源ラインNP及びノードN3の間に接続される。PMOSトランジスタ501及び502は、ゲートがノードN2(即ち、PMOSトランジスタ501のドレイン)と共通接続されることでカレントミラーを構成する。当該カレントミラーの電流比は1:1であるものとする。The
NMOSトランジスタ503は、ノードN3及び接地ラインNLの間に接続され、NMOSトランジスタ504は、ノードN4及び接地ラインNLの間に接続される。NMOSトランジスタ503及び504は、ゲートがノードN4(即ち、NMOSトランジスタ504のドレイン)と共通接続されることでカレントミラーを構成する。以下では、当該カレントミラーの電流比は1:1であるものとする。
基準電流源40は、抵抗素子401,402,404と、NMOSトランジスタ403と、PMOSトランジスタ405,406とを有する。The reference
PMOSトランジスタ406は、電源ラインNP及びノードN4の間に接続され、PMOSトランジスタ405は、電源ラインNP及びノードN5の間に接続される。PMOSトランジスタ405及び406は、ゲートがノードN5(即ち、PMOSトランジスタ405のドレイン)と共通接続されることでカレントミラーを構成する。当該カレントミラーの電流比は1:1であるものとする。The
NMOSトランジスタ403は、ノードN5及びノードN7の間に接続され、抵抗素子404は、ノードN7及び接地ラインNLの間に接続される。抵抗素子404は、電気抵抗値RPを有する。The
抵抗素子401は、電源ラインNP及びノードN6の間に接続され、抵抗素子402は、接地ラインNL及びノードN6の間に接続される。従って、ノードN6には、電源電圧VDDを抵抗素子401及び402で分圧した基準電圧Vrefが発生する。
次に、図2に示された回路の動作を説明する。
選択回路30は、スイッチ301a~301dのうちの、測定対象の内部ノードに対応する1つのスイッチをオンする一方で、残りのスイッチをオフする。図2の例では、スイッチ301aがオンされる。これにより、電源ラインNPから接地ラインNLへ、PMOSトランジスタ501、スイッチ301a(ノードN1a)、NMOSトランジスタ201a、及び、抵抗素子202aを含む、出力電流Ioutの経路が生じる。
Next, the operation of the circuit shown in FIG. 2 will be described.
The
出力電流Ioutは、測定電圧Vout、抵抗素子202aの電気抵抗値RO、及び、NMOSトランジスタ201aのゲートソース間電圧Vgs2を用いて、下記の式(1)で示される。即ち、電圧電流変換回路20は、式(1)に従う変換ゲインに従って、測定電圧Voutを出力電流Ioutに変換する。式(1)では、(1/RO)が「第1変換ゲイン」の一実施例に相当する。The output current Iout is expressed by the following formula (1) using the measured voltage Vout, the electrical resistance value RO of the
Iout=(Vout-Vgs2)/RO …(1)
出力電流Ioutは、PMOSトランジスタ501及び502によるカレントミラー(電流比1:1)によってコピーされる。この結果、電流比較器50では、PMOSトランジスタ502によって、出力電流Iout相当の電流が、ノードN3に供給される。
Iout=(Vout-Vgs2)/RO...(1)
The output current Iout is copied by a current mirror (current ratio 1:1) formed by
これに対して、基準電流源40では、電源ラインNPから接地ラインNLへ、PMOSトランジスタ405、NMOSトランジスタ403、及び、抵抗素子404を含む、基準電流Irefの経路が生じる。In contrast, in the reference
基準電流Irefは、ノードN6の基準電圧Vref、抵抗素子404の電気抵抗値RP、及び、NMOSトランジスタ403のゲートソース間電圧Vgs4を用いて、下記の式(2)で示される。即ち、基準電流源40は、式(2)に従う変換ゲインに従って、基準電圧Vrefを基準電流Irefに変換する。式(2)では、(1/RP)が「第2変換ゲイン」の一実施例に相当する。The reference current Iref is expressed by the following equation (2) using the reference voltage Vref at node N6, the electrical resistance value RP of the
Iref=(Vref-Vgs4)/RP …(2)
基準電流Irefは、PMOSトランジスタ405及び406によるカレントミラー(電流比1:1)、及び、NMOSトランジスタ504及び503によるカレントミラー(電流比1:1)によってコピーされる。これにより、電流比較器50では、NMOSトランジスタ503によって、基準電流Iref相当の電流が、ノードN3から引き抜かれる。
Iref=(Vref-Vgs4)/RP...(2)
The reference current Iref is copied by a current mirror formed by
この結果、電流比較器50において、ノードN3には、出力電流Iout及び基準電流Irefの電流差を増幅した電圧V3が発生する。具体的には、Iout>Irefの場合には、電圧V3は、電源電圧VDD相当のハイレベル電圧(以下、単に「Hレベル」とも表記する)となる。一方で、Iout<Irefの場合には、電圧V3は、接地電圧GND相当のローレベル電圧(以下、単に「Lレベル」とも表記する)となる。ノードN3の電圧V3は、判定信号Sjdとして、半導体集積回路装置5aの外部からコンタクト可能な端子6に出力される。As a result, in the
この際に、測定電圧Voutと比較されるべき判定電圧Vtoを用いて、Vout=Vtoのときに、Iout=Irefとなる様に設計することで、判定を高速化することができる。In this case, the judgment can be made faster by using a judgment voltage Vto to be compared with the measured voltage Vout and designing it so that when Vout = Vto, Iout = Iref.
式(1),(2)より、この様な条件は、下記の式(3)を解くことで求めることができる。 From equations (1) and (2), such conditions can be obtained by solving the following equation (3).
(Vto-Vgs2)/RO=(Vref-Vgs4)/RP …(3)
従って、式(3)を変形した式(4)に従って、抵抗素子202aの電気抵抗値RO、を決めることで、Vout=Vtoのときに、Iout=Irefとすることができる。
(Vto-Vgs2)/RO=(Vref-Vgs4)/RP...(3)
Therefore, by determining the electrical resistance value RO of the
RO=(Vto-Vgs2)/(Vref-Vgs4)・RP …(4)
この様に、実施の形態1に係る半導体集積回路装置によれば、測定電圧Voutを電流変換した出力電流Ioutと、基準電流Irefとの比較によって、測定電圧Voutを判定電圧Vtoと比較することができる。
RO=(Vto-Vgs2)/(Vref-Vgs4)・RP...(4)
In this way, the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment can compare the measurement voltage Vout with the determination voltage Vto by comparing the output current Iout obtained by current-converting the measurement voltage Vout with the reference current Iref. can.
電流比較器50の入力は本質的に低インピーダンス特性を有するため、本実施の形態において、選択回路30による測定電圧Voutの切替の際における、ノードN3の電圧の静定時間は、特許文献1において電圧同士を比較する電圧比較回路の入力電圧の静定時間と比較して、大幅に短縮される。特に、電流比較器50を複数の内部ノード間で共有することで回路規模が抑制された構成において、テスト時間を短縮する効果が大きい。
Since the input of the
更に、式(4)から理解される通り、抵抗素子202aの電気抵抗値ROを変えることで、基準電流源40での固定された基準電流Irefを用いて、測定電圧Voutと比較される判定電圧Vtoを等価的に変化することができる。即ち、電圧電流変換回路20での、抵抗素子202aの電気抵抗値ROに従う変換ゲインを変えることで、基準電流Irefを固定した上で、各内部ノードNTでの測定電圧Voutの正常範囲に対応させて、判定電圧Vtoを自由に変えることができる。即ち、電圧電流変換回路20での電気抵抗値RO(即ち、変換ゲイン)は、少なくとも判定電圧Vtoを反映して決定され、好ましくは、式(4)に従って設定される。これにより、複数の測定電圧に対する判定電圧の切替えを簡素な構成で実現することができる。これらの結果、半導体集積回路装置の製造コストを低減することができる。
Furthermore, as can be understood from the formula (4), by changing the electric resistance value RO of the
尚、式(1)~(4)において、Vgs2及びVgs4は、NMOSトランジスタ201a及びNMOSトランジスタ403の間で、電流及びトランジスタサイズ(W/L)の比を合わせることで同等の値とすることができる。これにより、式(4)に従って電気抵抗値RO,RPが決定された下で、Iout=Irefのときに、Vgs2=Vgs4として、測定電圧Voutと上記判定電圧Vtoとの比較を行うことができる。In addition, in formulas (1) to (4), Vgs2 and Vgs4 can be made to have equivalent values by matching the ratio of the current and the transistor size (W/L) between
但し、トランジスタの製造ばらつき(主に、閾値電圧ばらつき)、及び、温度変化に伴って、Vgs2及びVgs4が変動すると、判定結果が影響を受けることが懸念される。従って、電圧電流変換回路20及び基準電流源40に使用するNMOSトランジスタ201a,403には、閾値電圧(Vth)が判定電圧Vto及び基準電圧Vrefよりも十分に小さな素子を適用することが好ましい。例えば、原理的にはVth=0(V)であるネイティブMOSを用いて、NMOSトランジスタ201a,403を構成することが好ましい。However, there is a concern that the judgment result may be affected if Vgs2 and Vgs4 fluctuate due to manufacturing variations in transistors (mainly threshold voltage variations) and temperature changes. Therefore, it is preferable to use elements whose threshold voltages (Vth) are sufficiently smaller than the judgment voltage Vto and the reference voltage Vref for the
図2では、NMOSトランジスタを用いて電圧電流変換回路20を構成する例を示したが、PMOSトランジスタを用いて電圧電流変換を行う構成とすることも可能である。特に、判定電圧Vtoが低い場合には、式(1)中でのVgs2の影響を軽減するために、抵抗素子202a(電気抵抗値RO)に印加される電圧を大きくことが好ましい。2 shows an example of configuring the voltage-current conversion circuit 20 using NMOS transistors, but it is also possible to configure the voltage-current conversion circuit 20 using PMOS transistors. In particular, when the determination voltage Vto is low, it is preferable to increase the voltage applied to the
(変形例1)
図3には、PMOSトランジスタを用いて電圧電流変換を行う変形例に係る、図1の各ブロックの内部構成を説明する回路図が示される。図3においても、内部回路10aに対応する構成が添字aを付して代表的に示されるが、同様の構成が、各内部回路10に対応して配置されている。
(Variation 1)
3 shows a circuit diagram illustrating the internal configuration of each block in FIG. 1 according to a modified example in which voltage-to-current conversion is performed using PMOS transistors. In FIG. 3, the configuration corresponding to the
図3を参照して、変形例1では、図2における電圧電流変換回路20a、電流比較器50、及び、基準電流源40が、電圧電流変換回路20pa、電流比較器50p、及び、基準電流源40pに置換される。
Referring to Figure 3, in variant example 1, the voltage-
電圧電流変換回路20paは、PMOSトランジスタ201paと、抵抗素子202aを有する。抵抗素子202a(電気抵抗値RO)は、電源ラインNPと、PMOSトランジスタ201paとの間に接続される。PMOSトランジスタ201paは、抵抗素子202a及びノードN1aの間に接続される。PMOSトランジスタ201paのゲートは、NMOSトランジスタ201(図2)と同様に、測定対象とされる内部ノードNTaと接続される。選択回路30の構成は、図2と同様である。The voltage-current conversion circuit 20pa has a PMOS transistor 201pa and a
電流比較器50pは、2組のカレントミラーを構成する、NMOSトランジスタ501p,502pと、PMOSトランジスタ503p,504pとを含む。NMOSトランジスタ501pは、ノードN2及び接地ラインNLの間に接続され、NMOSトランジスタ502pは、ノードN3及び接地ラインNLの間に接続される。NMOSトランジスタ501p及び501nは、PMOSトランジスタ501及び502(図2)と同様にカレントミラーを構成する。The
この結果、スイッチ301aのオンに応じて、電源ラインNPから接地ラインNLへ、抵抗素子202a、PMOSトランジスタ201pa、スイッチ301a(ノードN1a)、及び、NMOSトランジスタ501pを含む、出力電流Ioutの経路が生じる。出力電流Ioutは、図2での式(1)に代わる下記の式(5)に従って、測定電圧Voutを電圧電流変換したものである。式(5)より、電圧電流変換回路20paの変換ゲインも、(1/RO)である。As a result, when
Iout=(VDD-Vout-Vgs2)/RO …(5)
基準電流源40は、抵抗素子401,402,404と、POSトランジスタ403pと、NMOSトランジスタ405p,406pとを有する。NMOSトランジスタ406pは、接地ラインNL及びノードN4の間に接続され、NMOSトランジスタ405pは、接地ラインNL及びノードN7の間に接続される。NMOSトランジスタ405p及び406pは、PMOSトランジスタ405及び406(図2)と同様にカレントミラーを構成する。PMOSトランジスタ403pは、ノードN5及びノードN7の間に接続され、抵抗素子404(電気抵抗値RP)は、ノードN5及び電源ラインNPの間に接続される。
Iout=(VDD-Vout-Vgs2)/RO...(5)
The reference
この結果、基準電流源40pでは、電源ラインNPから接地ラインNLへ、抵抗素子404、PMOSトランジスタ403p、及び、NMOSトランジスタ405pを含む、基準電圧Vrefに応じた基準電流Irefの経路が生じる。As a result, in the reference
基準電流Irefは、図2での式(2)に代わる下記の式(6)によって示される。式(6)より、基準電流源40pでの変換ゲインも(1/RP)である。The reference current Iref is expressed by the following equation (6) instead of equation (2) in Figure 2. From equation (6), the conversion gain of the reference
Iref=(VDD-Vref-Vgs4)/RP …(6)
図3の電流比較器50pにおいて、基準電流Irefは、PMOSトランジスタ503p及び504pによるカレントミラー(電流比1:1)によってコピーされる。これにより、PMOSトランジスタ503pは、図2と反対に、基準電流Iref相当の電流を、ノードN3へ供給する。
Iref=(VDD-Vref-Vgs4)/RP...(6)
3, the reference current Iref is copied by a current mirror (current ratio 1:1) formed by
一方で、電圧電流変換回路20pに生じる出力電流Ioutは、NMOSトランジスタ501p及び502pによるカレントミラー(電流比1:1)によってコピーされる。この結果、電流比較器50pでは、NMOSトランジスタ502pによって、出力電流Iout相当の電流が、ノードN3から引き抜かれる。On the other hand, the output current Iout generated in the voltage-current conversion circuit 20p is copied by a current mirror (current ratio 1:1) formed by
従って、電流比較器50pにおいても、N3には、出力電流Iout及び基準電流Irefの電流差を増幅した電圧V3が発生する。具体的には、電流比較器50(図2)とは逆の極性で、Iref>Ioutの場合には、電圧V3は、Hレベル(VDD)となる。一方で、Iout>Irefの場合には、電圧V3は、Lレベル(GND)となる。ノードN3の電圧V3は、判定信号Sjdとして、電流比較器50pから出力される。Therefore, in the
尚、上述の式(5),(6)から理解される様に、図3の変形例では、測定電圧Voutに対する判定電圧Vtoを用いて、Vout=Vtoのときに、Iout=Irefとなる様に設計するためには、下記の式(7)に従って、抵抗素子202aの電気抵抗値RO、及び、抵抗素子404の電気抵抗値RPの比が決められる。
As can be understood from the above equations (5) and (6), in the modified example of Figure 3, in order to design Iout = Iref when Vout = Vto using the judgment voltage Vto relative to the measurement voltage Vout, the ratio of the electrical resistance value RO of
RO=(VDD-Vto-Vgs2)/(VDD-Vref-Vgs4)・RP …(7)
この様に、変形例1の構成では、図2の構成例に対して、電源ラインNP及び接地ラインNLの位置の入れ替え、並びに、NMOSトランジスタ及びPMOSトランジスタの入れ替えを行うことにより、PMOSトランジスタを用いて電圧電流変換を行うことが可能となる。
RO=(VDD-Vto-Vgs2)/(VDD-Vref-Vgs4)・RP...(7)
In this manner, in the configuration of the first modification, the positions of the power supply line NP and the ground line NL are swapped, and the NMOS transistors and PMOS transistors are swapped, so that the PMOS transistors are not used. This makes it possible to perform voltage-to-current conversion.
変形例1の構成によっても、図2の構成と同様に、測定電圧Voutを電流変換した出力電流Ioutと、基準電流Irefとの比較によって、測定電圧Voutを判定電圧Vtoと比較することができる。これにより、判定電圧Vtoが低い場合に図3の変形例を用いることで、図2で説明したのと同様の効果を得ることができる。 As with the configuration of Fig. 2, the configuration of the modified example 1 also makes it possible to compare the measurement voltage Vout with the judgment voltage Vto by comparing the output current Iout, which is a current conversion of the measurement voltage Vout, with the reference current Iref. As a result, when the judgment voltage Vto is low, the same effect as that described in Fig. 2 can be obtained by using the modified example of Fig. 3.
(変形例2)
更に、式(1),(2)等でのVgs2,Vgs4の影響をキャンセルするための変形例について説明する。
(Variation 2)
Furthermore, a modified example for canceling the influence of Vgs2 and Vgs4 in the expressions (1), (2) and the like will be described.
図4は、図2に示された電圧電流変換回路20aの変形例を説明する回路図である。
図4の変形例2に係る電圧電流変換回路20a♯は、電圧電流変換回路20a(図2)と同様のNMOSトランジスタ201a及び抵抗素子202aに加えて、オペアンプバッファ230aを更に含む。
FIG. 4 is a circuit diagram illustrating a modification of the voltage-
Voltage-to-
オペアンプバッファ230aは、PMOSトランジスタ2033a,2034aと、NMOSトランジスタ2031a,2032a,2035aと、電流源2036a,2037aとを有する。
The
PMOSトランジスタ2033a及び2034aは、電源ラインNPと、ノードN10及びノードN11の間にそれぞれ接続され、NMOSトランジスタ2031a及び2032aは、ノードN10及びノードN11と、ノードN12との間にそれぞれ接続される。電流源2036aは、ノードN12及び接地ラインNLの間に接続される。更に、PMOSトランジスタ2033a及び2034aのゲートがノードN10と接続される。The
この様に、PMOSトランジスタ2033a,2034aと、NMOSトランジスタ2031a,2032aと、電流源2036aとによって、カレントミラー型の差動アンプが構成される。NMOSトランジスタ2031aのゲートは、測定ノードに相当する内部ノードNTaと接続される。In this way, a current mirror type differential amplifier is configured by the
更に、NMOSトランジスタ2035aは、電源ラインNPと、NMOSトランジスタ2032aのゲートと接続されるノードN13との間に接続される。電流源2037aは、ノードN13及び接地ラインNLの間に接続される。NMOSトランジスタ2035aのゲートは、ノードN11と接続される。尚、NMOSトランジスタ2035a、NMOSトランジスタ201a、及び、NMOSトランジスタ403(基準電流源40)は、同じ特性(トランジスタサイズ)で設計される。
Furthermore,
これにより、オペアンプバッファ230aでは、NMOSトランジスタ2032aのゲート電圧は、NMOSトランジスタ2031aのゲート電圧、即ち、測定電圧Voutと同等となる。更に、電流源2037aの電流を基準電流Irefと同等すると、NMOSトランジスタ2035aのゲートソース間電圧は、図2でのVgs4と同等となる。従って、NMOSトランジスタ2035aのゲート電圧、即ち、ノードN11の電圧は、Vout+Vg4相当となる。
As a result, in the
一方で、NMOSトランジスタ201aには、図2と同様のゲートソース間電圧Vgs2が生じる。この結果、抵抗素子202aに印加される電圧は、Vout+Vgs4-Vg2となることが理解される。On the other hand, the
更に、変形例2では、基準電流源側にも同様のオペアンプバッファが配置される。
図5は、図2に示された基準電流源40の変形例を説明する回路図である。
Furthermore, in the second modification, a similar operational amplifier buffer is also disposed on the reference current source side.
FIG. 5 is a circuit diagram illustrating a modification of the reference
図5の変形例2に係る基準電流源40♯は、基準電流源40(図2)と比較すると、抵抗素子401及び402の接続点であるのノードN6と、NMOSトランジスタ403のゲートとの間に、オペアンプバッファ407を更に含む点で異なる。
The reference
オペアンプバッファ407は、図4のオペアンプバッファ230aと同様に構成されており、NMOSトランジスタ4071,4072,4075と、NMOSトランジスタ4073,4074と、電流源4076,4077とを有する。
The
NMOSトランジスタ4071のゲートは、基準電圧Vrefが生成されるノードN6と接続される。NMOSトランジスタ4075は、電源ラインNP及びノードN14の間に接続され、電流源4077は、ノードN14及び接地ラインNLの間に接続される。NMOSトランジスタ4075のゲートは、PMOSトランジスタ4074及びNMOSトランジスタ4072の接続点であるノードN15と接続される。NMOSトランジスタ403のゲートも、ノードN15と接続される。尚、NMOSトランジスタ4075は、NMOSトランジスタ403(基準電流源40)と同じ特性(トランジスタサイズ及び閾値電圧)で設計される。The gate of the
これにより、オペアンプバッファ407では、NMOSトランジスタ4072のゲート電圧は、NMOSトランジスタ4071のゲート電圧、即ち、基準電圧Vrefと同等となる。更に、電流源4077の電流を、抵抗素子404を流れる電流、即ち、基準電流Irefと同等すると、NMOSトランジスタ4075のゲートソース間電圧は、NMOSトランジスタ403のゲートソース間電圧Vgs4と同等となる。従って、NMOSトランジスタ4075のゲート電圧、即ち、ノードN15の電圧は、Vout+Vg4相当となる。As a result, in the
この結果、抵抗素子404に印加される電圧は、基準電圧Vrefと同等になることが理解される。従って、基準電流Irefは、Iref=Vref/RSで示される。As a result, it can be understood that the voltage applied to the
上述の様に、電圧電流変換回路20a♯において、抵抗素子202aに印加される電圧は、Vout+Vgs4-Vg2である。従って、測定電圧Voutが判定電圧Vtoであるとき(Vout=Vto)に、出力電流Ioutと基準電流Irefが等しくなる様に設計すると、Vgs4=Vgs2となるので、出力電流Ioutは、Iout=Vout/ROで示される。As described above, in the voltage-
従って、オペアンプバッファを含む電圧電流変換回路20a♯及び基準電流源40♯を適用した変形例では、測定電圧Voutに対する判定電圧Vtoを用いて、Vout=Vtoのときに、Iout=Irefとなる様に設計するためには、下記の式(8)に従って、抵抗素子202aの電気抵抗値RO、及び、抵抗素子404の電気抵抗値RPの比を決めることができる。尚、式(8)は、図2及び図3の電圧電流変換回路20,20pにおいても、Vgs2=Vgs4とすることで成立する。Therefore, in a modified example that uses a voltage-to-
RO=(Vto/Vref)・RP …(8)
式(8)から理解される様に、オペアンプバッファを用いることによって、トランジスタの製造ばらつき(主に、閾値電圧ばらつき)、及び、温度変化が生じても、式(4),(7)中でのVGs2,Vgs4の依存性をキャンセルすることができる。この結果、測定電圧Voutと判定電圧Vtoとの比較判定を高精度化することができる。
RO=(Vto/Vref)・RP...(8)
As can be seen from equation (8), by using an operational amplifier buffer, even if manufacturing variations in transistors (mainly threshold voltage variations) and temperature changes occur, As a result, the comparison between the measurement voltage Vout and the determination voltage Vto can be performed with high accuracy.
尚、オペアンプバッファ230a(図4)及びオペアンプバッファ407(図5)は、図3に示された変形例1での電圧電流変換回路20pa及び基準電流源40pに対しても、それぞれ適用することが可能である。この場合は、図2から図3へのアレンジと同様にして、オペアンプバッファ230a及びオペアンプバッファ407の各々において、電源ラインNP及び接地ラインNLの位置の入れ替え、並びに、NMOSトランジスタ及びPMOSトランジスタの入れ替えを行うことが必要である。
Note that the op-
実施の形態2.
図6は、実施の形態2に係る半導体集積回路装置5bの構成を示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a semiconductor integrated
図6に示される様に、半導体集積回路装置5bは、実施の形態1に係る半導体集積回路装置5aと比較して、N個の電圧電流変換回路20に代えてN個の電圧電流変換回路21を備える点と、選択回路30に代えて選択回路31とを備える点で異なる。図6でもN=4の場合の構成例が示される。
As shown in Figure 6, the semiconductor integrated
各選択回路21は、対応の内部回路10の測定ノードに相当する内部ノードNTでの測定電圧Voutに対する変換ゲインが異なる2つの出力電流を発生されるノードを有している。これに応じて、選択回路31は、N個の電圧電流変換回路21の(2×N)個のノードのうちの1個を選択して、電流比較器50と接続する様に構成される。Each selection circuit 21 has a node that generates two output currents with different conversion gains for the measurement voltage Vout at the internal node NT that corresponds to the measurement node of the corresponding internal circuit 10. In response to this, the
実施の形態2では、測定電圧Voutを、2種類の判定電圧と比較することができる。例えば、測定電圧Voutの正常範囲の下限値に相当する判定電圧Vtlと、当該正常範囲の上限値に相当する判定電圧Vtuとを測定電圧Voutと比較することで、測定電圧Voutが正常範囲内であるか否かの判定が可能となる。In the second embodiment, the measured voltage Vout can be compared with two types of judgment voltages. For example, by comparing the measured voltage Vout with a judgment voltage Vtl corresponding to the lower limit of the normal range of the measured voltage Vout and a judgment voltage Vtu corresponding to the upper limit of the normal range, it is possible to determine whether the measured voltage Vout is within the normal range.
図7には、図6に記載された各ブロックの内部構成を説明するための回路図が示される。図7においても、内部回路10aに対応する構成が添字aを付して代表的に示されるが、同様の構成が、各内部回路10に対応して配置されている。
Figure 7 shows a circuit diagram for explaining the internal configuration of each block shown in Figure 6. In Figure 7, the configuration corresponding to
図7を参照して、電圧電流変換回路21aは、NMOSトランジスタ203a,205aと、抵抗素子204a,206aとを含む。NMOSトランジスタ203a及び205aのゲートは、内部ノードNTaと共通に接続される。即ち、NMOSトランジスタ203a及び205aのゲート電圧は、測定電圧Voutである。7, the voltage-
NMOSトランジスタ203aは、ノードN1ax及び抵抗素子204aの間に接続され、抵抗素子204aは、NMOSトランジスタ203a及び接地ラインNLの間に接続される。抵抗素子204aは、電気抵抗値RUを有する。The
同様に、NMOSトランジスタ205aは、ノードN1ay及び抵抗素子206aの間に接続され、抵抗素子206aは、NMOSトランジスタ205a及び接地ラインNLの間に接続される。抵抗素子206aは、電気抵抗値RLを有する。Similarly, the
電圧電流変換回路21aでは、図2でのNMOSトランジスタ201a及び抵抗素子202aの直列回路に相当する「電圧電流変換ユニット」が2個設けられており、図2でのノードN1aに相当する、出力電流Ioutが生成されるノードが、ノードN1xa,N1yaの2個に増加する。抵抗素子204a及び206aの電気抵抗値が異なるので、2個の電圧電流変換ユニットは、共通の測定電圧Voutを、異なる変換ゲインで出力電流に変換する。In the voltage-
電圧電流変換回路21b~21dについても、電圧電流変換回路21aと同様に構成されており、各電圧電流変換回路21において、2個のノードと接地ラインNLとの間に、NMOSトランジスタ及び抵抗素子の直列回路(電圧電流変換ユニット)がそれぞれ配置される。The voltage-
選択回路31は、スイッチ302a~302d,303a~303dを有する。スイッチ303a~303dは、電圧電流変換回路21の2個のノードの一方(図7でのノードN1ax)と、ノードN2との間にそれぞれ接続される。スイッチ302a~302dは、電圧電流変換回路21の2個のノードの他方(図7でのノードN1ay)と、ノードN2との間にそれぞれ接続される。
The
実施の形態2において、ノードN2よりも後段の構成、即ち、電流比較器50及び基準電流源40の構成は、図2と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。In
実施の形態2に係る半導体集積回路装置5bにおいて、選択回路31は、スイッチ302a~302d,303a~303dのうちの1つをオンする一方で、残りのスイッチをオフする。測定対象の内部回路(内部ノード)に対応する2つのスイッチについて、一方ずつを順番にオンすることで、ノードN1axに生成される出力電流(Iou)と、ノードN1ayに生成される出力電流(Iol)とが、1つずつ順に電流比較器50に入力される。これにより、測定電圧Voutを、2個の判定電圧Vtu,Vtlと順番に比較することができる。In the semiconductor integrated
まず、スイッチ302aをオンする一方で、残りのスイッチをオフする。これにより、電源ラインNPから接地ラインNLへ、PMOSトランジスタ501、スイッチ302a(ノードN1ay)、NMOSトランジスタ205a、及び、抵抗素子206aを含む、出力電流Iolの経路が、図2での出力電流Ioutの経路と同様に生じる。このとき、電流比較器50では、PMOSトランジスタ501及び502によるカレントミラーによって、PMOSトランジスタ502がノードN3へ供給する出力電流Ioutが、出力電流Iolと同等となる(Iout=Iol)。First, switch 302a is turned on while the remaining switches are turned off. This creates a path for output current Iol from power supply line NP to ground line NL, including
次に、スイッチ303aをオンする一方で、残りのスイッチをオフする。電源ラインNPから接地ラインNLへ、PMOSトランジスタ501、スイッチ303a(ノードN1ax)、NMOSトランジスタ203a、及び、抵抗素子204aを含む、出力電流Iouの経路が、図2での出力電流Ioutの経路と同様に生じる。このとき、電流比較器50では、PMOSトランジスタ502がノードN3へ供給する出力電流Ioutが、出力電流Iouと同等となる(Iout=Iou)。Next,
この様に、電圧電流変換回路21は、共通の測定電圧Voutに対して、変換ゲインが異なる複数の出力電流Iol,Iouを生成することできる。測定電圧Voutに対する、出力電流Iol及びIouのそれぞれの変換ゲインは、電気抵抗値RL及びRLによって調整される。In this way, the voltage-current conversion circuit 21 can generate multiple output currents Iol and Iou with different conversion gains for a common measurement voltage Vout. The conversion gains of the output currents Iol and Iou for the measurement voltage Vout are adjusted by the electrical resistance values RL and RL.
上述した、測定電圧Voutの正常範囲の下限値に相当する判定電圧Vtlについて、Vout=Vtlのときに、Iout=Iol=Irefとするための電気抵抗値RUは、式(4)を変形した下記の式(9)によって示される。式(9)中のVgs22は、NMOSトランジスタ205aのゲートソース間電圧を示す。
For the judgment voltage Vtl corresponding to the lower limit of the normal range of the measurement voltage Vout described above, when Vout = Vtl, the electrical resistance value RU for making Iout = Iol = Iref is given by the following equation (9), which is a modification of equation (4). Vgs22 in equation (9) indicates the gate-source voltage of the
RO=(Vtl-Vgs22)/(Vref-Vgs4)・RP …(9)
測定電圧Voutの正常範囲の上限値に相当する判定電圧Vtuについて、Vout=Vtuのときに、Iout=Iou=Irefとするための電気抵抗値RUは、式(4)を変形した下記の式(10)によって示される。式(10)中のVgs21は、NMOSトランジスタ203aのゲートソース間電圧を示す。
RO=(Vtl-Vgs22)/(Vref-Vgs4)・RP...(9)
For a reference voltage Vtu corresponding to the upper limit of the normal range of the measured voltage Vout, when Vout=Vtu, the electrical resistance value RU for making Iout=Iou=Iref is given by the following equation (4) 10), where Vgs21 represents the gate-source voltage of the
RO=(Vtu-Vgs21)/(Vref-Vgs4)・RP …(10)
電流比較器50では、図2と同様に、基準電流Irefと同等の電流が、NMOSトランジスタ503によって、ノードN3から引き抜かれる。従って、ノードN3では、スイッチ302aのオン時には、出力電流Iolと基準電流Irefとの電流差を増幅した電圧V3が生じる一方で、スイッチ303aのオン時には、出力電流Iouと基準電流Irefとの電流差を増幅した電圧V3が生じることになる。即ち、Iou又はIolのいずれかに設定される出力電流Ioutと、基準電流Irefとの大小に応じて、ノードN3に生成される判定信号Sjdは、Hレベル又はLレベルに設定される。
RO=(Vtu-Vgs21)/(Vref-Vgs4)・RP...(10)
2, in the
従って、スイッチ302aのオン時には、Vout>Vtlのときには、Iout=Iou>Irefとなるので、判定信号SjdはHレベルに設定される。一方で、スイッチ303aのオン時には、Vout<Vtuのときには、Iout=Iol<Irefとなるので、判定信号SjdはLレベルに設定される。この様にして、測定電圧Voutが、予め定められた電圧範囲(正常範囲)Vtu<Vout<Vtlに含まれるか否かを判定することができる。Therefore, when switch 302a is on, if Vout>Vtl, Iout=Iou>Iref, and so the judgment signal Sjd is set to H level. On the other hand, when
以上説明した様に、実施の形態2に係る半導体集積回路装置によれば、実施の形態1で説明した効果に加えて、1組の基準電流源40及び電流比較器50を用いて、回路規模の増大を抑制して、測定電圧Voutを複数の判定電圧と比較することができる。これにより、正常範囲の下限値及び上限値との比較により、測定電圧Voutが正常範囲内であるか否かの判定を効率的に実行することができる。As described above, according to the semiconductor integrated circuit device of the second embodiment, in addition to the effects described in the first embodiment, the measurement voltage Vout can be compared with a plurality of determination voltages while suppressing an increase in the circuit size by using one set of the reference
尚、実施の形態2においても、実施の形態1で説明した変形例1及び変形例2を適用することが可能である。即ち、電圧電流変換回路21、電流比較器50,及び、基準電流源40において、電源ラインNP及び接地ラインNLの位置の入れ替え、並びに、NMOSトランジスタ及びPMOSトランジスタの入れ替えを行うことにより、PMOSトランジスタを用いて電圧電流変換を行うことが可能である。或いは、電圧電流変換回路21及び基準電流源40にオペアンプバッファ(図4、図5)を追加することで、MOSトランジスタのばらつき及び温度変動の影響を抑制して、判定の高精度化を図ることができる。
In addition, the first and second modifications described in the first embodiment can also be applied to the second embodiment. That is, in the voltage-current conversion circuit 21, the
実施の形態3.
実施の形態3では、実施の形態2と同様に、測定電圧Voutを複数の判定電圧と比較する構成の他の一例を説明する。
In the third embodiment, similarly to the second embodiment, another example of the configuration for comparing the measurement voltage Vout with a plurality of determination voltages will be described.
図8は、実施の形態3に係る半導体集積回路装置5cの構成を示すブロック図である。
図8に示される様に、半導体集積回路装置5cは、実施の形態1に係る半導体集積回路装置5aと比較して、N個の電圧電流変換回路20に代えてN個の電圧電流変換回路22を備える点が異なる。各電圧電流変換回路22には、変換ゲインを切替えるための制御信号Schgが入力される。
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a semiconductor integrated
8, the semiconductor integrated
一方で、選択回路30、基準電流源40、及び、電流比較器50については、実施の形態1と同様の構成である。図8でもN=4の場合の構成例が示される。実施の形態3においても、測定電圧Voutを、実施の形態2と同様の判定電圧Vtl,Vtuと比較するための構成について説明する。On the other hand, the
図9には、図8に記載された各ブロックの内部構成を説明するための回路図が示される。図9においても、内部回路10aに対応する構成が添字aを付して代表的に示されるが、同様の構成が、各内部回路10に対応して配置されている。
Figure 9 shows a circuit diagram for explaining the internal configuration of each block shown in Figure 8. In Figure 9, the configuration corresponding to
図9を参照して、電圧電流変換回路22aは、NMOSトランジスタ201aと、抵抗素子209a,210aと、トランジスタスイッチ208aとを有する。抵抗素子209aは、電気抵抗値RO1を有し、抵抗素子210aは、電気抵抗値RO2を有する。9, the voltage-
電圧電流変換回路22aは、図2の電圧電流変換回路20aと比較すると、抵抗素子202aに代えて、直列接続された抵抗素子209a及び201aが、NMOSトランジスタ201aのソースと接地ラインNLとの間に接続される構成を有する。トランジスタスイッチ208aは、抵抗素子210aに対して並列に接続される。トランジスタスイッチ208aは、制御信号SchgがHレベルのときにオンされる一方で、Lレベルのときにはオフされる。
Compared to the voltage-
実施の形態3において、ノードN1a~N1dよりも後段の構成、即ち、選択回路30、電流比較器50、及び、基準電流源40の構成は、図2と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。In
実施の形態3に係る半導体集積回路装置5cにおいて、選択回路30は、図2と同様に、測定ノードに対応するスイッチ301aをオンする。これにより、図2と同様に、電源ラインNPから接地ラインNLへ、PMOSトランジスタ501、スイッチ301a(ノードN1a)、及び、NMOSトランジスタ201aを含む、出力電流Ioutの経路が生じる。In the semiconductor integrated
電圧電流変換回路22aでは、出力電流Ioutの経路に含まれる、NMOSトランジスタ201aのソースと接地ラインNLの間の電気抵抗値が、制御信号Schgに応じて切替えられる。具体的には、制御信号SchgがHレベルのときには、出力電流Ioutが抵抗素子210aをバイパスするので、電気抵抗値はRO1となる。これに対して、制御信号SchgがLレベルのときには、出力電流Ioutが抵抗素子209a及び210aの両方を通過するので、電気抵抗値はRO1+RO2となる。In the voltage-
この結果、電圧電流変換回路22aでは、実施の形態2(図7)の電圧電流変換回路21aと同様に、測定電圧Voutに対する出力電流Ioutの変換ゲインを2段階に設定できる。それぞれの変換ゲインは、1/RO1及び1/(RO1+RO2)に相当する。電流比較器50では、PMOSトランジスタ502がノードN3へ供給する出力電流Ioutが、トランジスタスイッチ208aに入力される制御信号Schgに応じて切替えられることになる。即ち、トランジスタスイッチ208aによって「ゲイン切替機構」の一実施例を構成することができる。As a result, in the voltage-
実施の形態2と同様の判定電圧Vtl(下限値側)について、Vout=Vtlのときに、Iout=Irefとするための電気抵抗値RO1は、式(4)を変形した下記の式(11)によって示される。
For the same judgment voltage Vtl (lower limit side) as in
RO1=(Vtl-Vgs2)/(Vref-Vgs4)・RP …(11)
同様に、判定電圧Vtu(上限値側)について、Vout=Vtuのときに、Iout=Irefとするための電気抵抗値RO1+RO2は、式(4)を変形した下記の式(12)によって示される。
RO1=(Vtl-Vgs2)/(Vref-Vgs4)・RP...(11)
Similarly, for the determination voltage Vtu (upper limit side), when Vout=Vtu, the electrical resistance value RO1+RO2 for making Iout=Iref is given by the following equation (12), which is a modification of equation (4).
RO1+RO2=(Vtu-Vgs2)/(Vref-Vgs4)・RP …(12)
電流比較器50では、図2と同様に、基準電流Irefと同等の電流が、NMOSトランジスタ503によって、ノードN3から引き抜かれる。従って、ノードN3では、制御信号Schgに応じて変換ゲインが切り替えられる出力電流Ioutと、基準電流Irefの電流差を増幅した電圧V3が生じる。
RO1+RO2=(Vtu-Vgs2)/(Vref-Vgs4)・RP...(12)
2, in the
従って、制御信号SchgのHレベル時(トランジスタスイッチ208aのオン時)には、Vout<Vtlのときには、Iout>Irefとなって、判定信号SjdはHレベルに設定される。一方で、制御信号SchgのLレベル時(トランジスタスイッチ208aのオフ時)には、Vout<Vtuのときには、Iout<Irefとなって、判定信号SjdはLレベルに設定される。この様にして、測定電圧Voutが、予め定められた電圧範囲(正常範囲)Vtu<Vout<Vtlに含まれるか否かを判定することができる。Therefore, when the control signal Schg is at H level (when the
以上説明した様に、実施の形態3に係る半導体集積回路装置によれば、実施の形態2と同様に、1組の基準電流源40及び電流比較器50を用いて、回路規模の増大を抑制して、測定電圧Voutを複数の判定電圧と比較することができる。これにより、正常範囲の下限値及び上限値との比較により、測定電圧Voutが正常範囲内であるか否かの判定を効率的に実行することができる。As described above, according to the semiconductor integrated circuit device of the third embodiment, as in the second embodiment, the measurement voltage Vout can be compared with a plurality of determination voltages while suppressing an increase in the circuit size by using one set of the reference
更に、実施の形態3の構成によれば、スイッチ数が2倍となる選択回路31を用いることなく、実施の形態2と同様の測定電圧Voutの判定を実行することができる。即ち、実施の形態2と同様の効果が得られるとともに、実施の形態2と比較して、回路規模を抑制することが可能となる。Furthermore, according to the configuration of the third embodiment, it is possible to execute the same judgment of the measured voltage Vout as in the second embodiment without using the
尚、実施の形態3においても、実施の形態1で説明した変形例1及び変形例2を適用することが可能である。即ち、電圧電流変換回路22、電流比較器50,及び、基準電流源40において、電源ラインNP及び接地ラインNLの位置の入れ替え、並びに、NMOSトランジスタ及びPMOSトランジスタの入れ替えを行うことにより、PMOSトランジスタを用いて電圧電流変換を行うことが可能である。或いは、電圧電流変換回路22及び基準電流源40にオペアンプバッファ(図4、図5)を追加することで、MOSトランジスタのばらつき及び温度変動の影響を抑制して、判定の高精度化を図ることができる。
In addition, the first and second modifications described in the first embodiment can also be applied to the third embodiment. That is, in the voltage-current conversion circuit 22, the
実施の形態4.
実施の形態4では、実施の形態2及び3で説明した、測定電圧Voutと、複数の判定電圧(例えば、Vtu,Vtl)との比較を同時刻に実行可能な構成を説明する。
In the fourth embodiment, a configuration will be described in which the comparison of the measurement voltage Vout with a plurality of determination voltages (for example, Vtu, Vtl) described in the second and third embodiments can be performed at the same time.
図10は、実施の形態4に係る半導体集積回路装置5dの構成を示すブロック図である。
Figure 10 is a block diagram showing the configuration of a semiconductor integrated
図10に示される様に、半導体集積回路装置5dは、実施の形態2に係る半導体集積回路装置5b(図6)と比較して、選択回路31に代えて選択回路32が配置される点、電流比較器50に代えて電流比較器51が配置される点、及び、判定論理回路60が更に配置される点で異なる。一方で、電圧電流変換回路21及び基準電流源40は、実施の形態2(図6)と同様である。
As shown in Figure 10, the semiconductor integrated
図11には、図10に示された各ブロックの内部構成を説明するための回路図が示される。図11においても、内部回路10aに対応する構成が添字aを付して代表的に示されるが、同様の構成が、各内部回路10に対応して配置されている。
Figure 11 shows a circuit diagram for explaining the internal configuration of each block shown in Figure 10. In Figure 11, the configuration corresponding to
図11に示される様に、選択回路32は、スイッチ304a~304d,305a~305dを有する。又、電流比較器51は、ノードN2x及びN2xに出力電流Ioutx及びIoutyを同時に生成できる様に構成される。11, the
従って、電圧電流変換回路21aのノードN1axは、選択回路32のスイッチ305aを介して、電流比較器51のノードN2xと接続され、電圧電流変換回路21aのノードN1ayは、選択回路32のスイッチ304aを介して、電流比較器51のノードN2yと接続される。この様に、選択回路32は、電圧電流変換回路21a~21dのうちの1つの電圧電流変換回路21の2個のノード(Niax,N1ay相当)を、電流比較器51のノードN2x及びN2yとそれぞれ接続する様に制御される。Therefore, node N1ax of voltage-
電流比較器51は、4組のカレントミラーを構成する、PMOSトランジスタ505~508と、NMOSトランジスタ509~511とを有する。The
PMOSトランジスタ505及び506は、電源ラインNPと、ノードN2x及びN3xとの間にそれぞれ接続される。PMOSトランジスタ505及び506は、ゲートがノードN2x(即ち、PMOSトランジスタ505のドレイン)と共通接続されることでカレントミラー(電流比は1:1)を構成する。The
PMOSトランジスタ507及び508は、電源ラインNPと、ノードN2y及びN3yとの間にそれぞれ接続される。PMOSトランジスタ507及び508は、ゲートがノードN2y(即ち、PMOSトランジスタ507のドレイン)と共通接続されることでカレントミラー(電流比は1:1)を構成する。The
NMOSトランジスタ509は、ノードN3x及び接地ラインNLの間に接続され、NMOSトランジスタ510は、ノードN3y及び接地ラインNLの間に接続される。NMOSトランジスタ511は、図7のNMOSトランジスタ504と同様に、ノードN4と接地ラインNLとの間に接続される。ノードN4に対しては、図2と同様の基準電流源40から基準電流Irefが供給される。
NMOSトランジスタ509~511のゲートは、ノードN4(NMOSトランジスタ511のドレイン)と共通接続される。これにより、NMOSトランジスタ511及び509によるカレントミラー(電流比は1:1)、並びに、NMOSトランジスタ511及び510によるカレントミラー(電流比は1:1)が構成される。The gates of
次に、図11に示された回路の動作を説明する。図11の例では、内部回路10aの内部ノードNTaが選択されて、選択回路32において、スイッチ304a及び305aがオンされたときの動作を説明する。Next, the operation of the circuit shown in Fig. 11 will be described. In the example of Fig. 11, the operation will be described when the internal node NTa of the
スイッチ305aのオンにより、電源ラインNPから接地ラインNLへ、PMOSトランジスタ505、スイッチ305a(ノードN1ax)、NMOSトランジスタ203a、及び、抵抗素子204aを含む、出力電流Ioutxの経路が生じる。出力電流Ioutxは、図7における出力電流Iouと同等である。When the
同様に、スイッチ304aのオンにより、電源ラインNPから接地ラインNLへ、PMOSトランジスタ507、スイッチ304a(ノードN1ay)、NMOSトランジスタ205a、及び、抵抗素子206aを含む、出力電流Ioutyの経路が生じる。出力電流Ioutyは、図7における出力電流Iolと同等である。この様に、実施の形態4の電流比較器52では、図7での出力電流Iou及びIolにそれぞれ相当する出力電流Ioutx及びIoutyが同時に発生する。即ち、電流比較器50には、電圧電流変換回路22によって生成された、変換比が異なる複数の出力電流Ioutx,Ioutyが並列に入力される。Similarly, when the
出力電流Ioutxは、PMOSトランジスタ505及び506によるカレントミラー(電流比1:1)によってコピーされる。同様に、出力電流Ioutyは、PMOSトランジスタ507及び508によるカレントミラー(電流比1:1)によってコピーされる。この結果、電流比較器52では、PMOSトランジスタ506によって、出力電流Ioutx相当の電流が、ノードN3xに供給されるとともに、PMOSトランジスタ508によって、出力電流Iouty相当の電流が、ノードN3yに供給される。The output current Ioutx is copied by a current mirror (current ratio 1:1) formed by
一方で、基準電流源40からノードN4に供給される基準電流Irefが、NMOSトランジスタ511及び509によるカレントミラー(電流比1:1)、及び、NMOSトランジスタ511及び510によるカレントミラー(電流比1:1)によってコピーされる。これにより、ノードN3xから、PMOSトランジスタ509によって、基準電流Irefと同等の電流が引き抜かれる。同様に、ノードN3yから、PMOSトランジスタ510によって、基準電流Irefと同等の電流が引き抜かれる。On the other hand, the reference current Iref supplied from the reference
この結果、ノードN3xには、出力電流Ioutx(Ioutx=Iou)と基準電流Irefとの電流差を増幅した電圧V3xが生じる。これは、図7において、スイッチ303aのオン時にノードN3に生じる電圧V3と同等である。従って、電圧V3xは、測定電圧Voutと、判定電圧Vtu(上限値側)との比較結果を示す電圧レベルに設定される。図7と同様に、Vout<Vtuのときには、Iout<Irefとなるので、電圧V3xに相当する判定信号SidxはLレベルに設定される。As a result, a voltage V3x is generated at node N3x by amplifying the current difference between the output current Ioutx (Ioutx=Iou) and the reference current Iref. This is equivalent to the voltage V3 generated at node N3 when
一方で、ノードN3yには、出力電流Iouty(Iouty=Iou)と基準電流Irefとの電流差を増幅した電圧V3yが生じる。これは、図7において、スイッチ302aのオン時にノードN3に生じる電圧V3と同等である。従って、電圧V3yは、測定電圧Voutと、判定電圧Vtl(下限値側)との比較結果を示す電圧レベルに設定される。図7と同様に、Vout>Vtlのときには、Iout=Iol>Irefとなるので、電圧V3yに相当する判定信号SidyはHレベルに設定される。On the other hand, a voltage V3y is generated at node N3y by amplifying the current difference between the output current Iouty (Iouty=Iou) and the reference current Iref. This is equivalent to the voltage V3 generated at node N3 when switch 302a is on in FIG. 7. Therefore, voltage V3y is set to a voltage level indicating the comparison result between measurement voltage Vout and judgment voltage Vtl (lower limit side). As in FIG. 7, when Vout>Vtl, Iout=Iol>Iref, so the judgment signal Sidy corresponding to voltage V3y is set to H level.
判定論理回路60は、インバータ601及びNAND(否定論理積)ゲート602を有する。インバータ601は、判定信号Sidxを反転して出力する。NANDゲート602には、インバータ610の出力電圧と、判定信号Sidyとが入力されて、判定信号Sjdを出力する。図11の構成では、判定論理回路60からの判定信号Sjdを、半導体集積回路装置5fの外部からコンタクト可能な端子6に出力することができる。The
従って、上述した、Vout<Vtu(V3x=Lレベル)、及び、Vout>Vtl(V3y=Hレベル)の両方が成立して、測定電圧Voutが、Vtl<Vout<Vtuの電圧範囲(正常範囲)に含まれる場合には、判定信号Sjd=Lレベルに設定される。これに対して、測定電圧Voutが、Vtl<Vout<Vtuの電圧範囲(正常範囲)に含まれない場合には、Vout<Vtu、及び、Vout>Vtlのいずれが不成立になるので、判定信号Sjd=Hレベルに設定される。Therefore, when both Vout<Vtu (V3x=L level) and Vout>Vtl (V3y=H level) are satisfied and the measured voltage Vout is within the voltage range of Vtl<Vout<Vtu (normal range), the judgment signal Sjd is set to L level. On the other hand, when the measured voltage Vout is not within the voltage range of Vtl<Vout<Vtu (normal range), neither Vout<Vtu nor Vout>Vtl is satisfied, so the judgment signal Sjd is set to H level.
以上説明した様に、実施の形態4に係る半導体集積回路装置において、電流比較器52では、測定電圧Vout及び判定電圧Vtl(下限値側)の比較と、測定電圧Vout及び判定電圧Vtu(上限値側)との比較とを同時刻に行うことができる。As described above, in the semiconductor integrated circuit device of
これに対して、実施の形態2及び3の構成では、測定電圧Voutは、1個の判定電圧としか比較できないので、測定電圧Voutが、上限値及び下限値によって規定される正常範囲内に含まれるか否かの判定は、異なるタイミングでの判定信号Sjdを用いて実行することが必要になる。In contrast, in the configurations of
この結果、実施の形態4の構成によれば、実施の形態2と同様の測定電圧Voutと複数の判定電圧との比較、例えば、正常範囲の下限値及び上限値との比較による測定電圧Voutが正常範囲内であるか否かの判定を、実施の形態2よりも高速に行うことができる。即ち、実施の形態4に係る半導体集積回路装置では、実施の形態2で説明した効果に加えて、更なるテスト時間の短縮が可能となる。As a result, according to the configuration of the fourth embodiment, the comparison of the measured voltage Vout with a plurality of determination voltages, for example, the determination of whether the measured voltage Vout is within the normal range by comparing it with the lower and upper limits of the normal range, can be performed faster than in the second embodiment. That is, in the semiconductor integrated circuit device according to the fourth embodiment, in addition to the effects described in the second embodiment, the test time can be further shortened.
尚、実施の形態4においても、実施の形態1で説明した変形例1及び変形例2を適用することが可能である。即ち、電圧電流変換回路21、電流比較器51,及び、基準電流源40において、電源ラインNP及び接地ラインNLの位置の入れ替え、並びに、NMOSトランジスタ及びPMOSトランジスタの入れ替えを行うことにより、PMOSトランジスタを用いて電圧電流変換を行うことが可能である。或いは、電圧電流変換回路21及び基準電流源40にオペアンプバッファ(図4、図5)を追加することで、MOSトランジスタのばらつき及び温度変動の影響を抑制して、判定の高精度化を図ることができる。
In addition, the first and second modifications described in the first embodiment can also be applied to the fourth embodiment. That is, in the voltage-current conversion circuit 21, the
実施の形態5.
実施の形態5では、実施の形態4での選択回路32の配置を省略するための回路構成を説明する。
Embodiment 5.
In the fifth embodiment, a circuit configuration for omitting the placement of the
図12は、実施の形態5に係る半導体集積回路装置5eの構成を示すブロック図である。 Figure 12 is a block diagram showing the configuration of a semiconductor integrated circuit device 5e relating to embodiment 5.
図12に示される様に、半導体集積回路装置5eは、実施の形態4に係る半導体集積回路装置5d(図10)と比較して、選択回路32の配置が省略される点と、電圧電流変換回路21に代えて電圧電流変換回路23が配置される点が異なる。各電圧電流変換回路21には、イネーブル信号ENが入力される。図12においても、N=4の構成が示されており、内部回路10a~10dにそれぞれ対応して配置される電圧電流変換回路23a~23dに対して、個別のイネーブル信号ENa~ENdがそれぞれ入力される。イネーブル信号ENa~ENdのうちの1個は、内部回路10a~10dの内部ノードNTa~NTdを測定対象に選択するためにHレベルに設定される。一方で、イネーブル信号ENa~ENdの残りの3個はLレベルに設定される。
As shown in FIG. 12, the semiconductor integrated circuit device 5e differs from the semiconductor integrated
図13には、図12に示された各ブロックの内部構成を説明するための回路図が示される。図13においても、内部回路10aに対応する構成が添字aを付して代表的に示されるが、同様の構成が、各内部回路10に対応して配置されている。
Figure 13 shows a circuit diagram for explaining the internal configuration of each block shown in Figure 12. In Figure 13, the configuration corresponding to
図13に示される様に、電圧電流変換回路23aは、図11の電圧電流変換回路21aと比較して、抵抗素子204a及び206aと接地ラインNLとの間に、抵抗素子204a及び206aの各々に対して直列接続されたイネーブルスイッチ207aを更に含む。イネーブルスイッチ207aは、イネーブル信号ENaに応じてオンオフする。13, the voltage-
更に、実施の形態5では、図11での選択回路32が配置されないため、各電圧電流変換回路23の2個のノードは、電流比較器51のノードN2x及びN2yのそれぞれと、スイッチを介することなく接続される。例えば、電圧電流変換回路23aのノードN1ax及びN1ayは、スイッチを介することなく、電流比較器51のノードN2x及びN2yとそれぞれ接続される。
Furthermore, in the fifth embodiment, since the
イネーブル信号ENaがHレベルに設定されて、イネーブルスイッチ207aがオンすると、電圧電流変換回路23aは、電流比較器51のノードN2x及びN2yに対して、電圧電流変換回路21aと同様の回路状態で接続される。従って、電圧電流変換回路23aによって、図11と同様の出力電流Ioutx及びIoutyを、電流比較器51に入力することができる。これにより、実施の形態4と同様の、測定電圧Voutと、判定電圧Vlu及びVtlとの比較に基づく、判定信号Sjdを生成することができる。When the enable signal ENa is set to the H level and the enable
これに対して、イネーブル信号ENaがLレベルに設定されて、イネーブルスイッチ207aがオフすると、電圧電流変換回路23aにおいて、出力電流Ioutx及びIoutyの経路が遮断される。これにより、図11において、選択回路32のスイッチ304a及び305aがオフされた場合と同様に、電流比較器51において、内部ノードNTaの測定電圧Voutに従う出力電流Ioutx及びIoutyは生成されない。この場合は、他の電圧電流変換回路23(図12での電圧電流変換回路23b~23dのうちの1個が選択されて、対応するイネーブル信号ENがHレベルに設定される。そして、電流比較器51では、選択された電圧電流変換回路23に入力される測定電圧Voutに従った出力電流Ioutx及びIoutyが生成されて、基準電流Irefと比較されることになる。On the other hand, when the enable signal ENa is set to the L level and the enable
この様に、実施の形態5に係る半導体集積回路装置では、選択回路32の配置を省略して、実施の形態4に係る半導体装置と同様の測定電圧Voutと、複数の判定電圧Vtu,Vylとの比較による判定を実行することができる。従って、実施の形態4の半導体集積回路装置による効果に加えて、回路の小型化の効果を更に享受することができる。In this way, in the semiconductor integrated circuit device according to the fifth embodiment, the arrangement of the
尚、実施の形態5においても、実施の形態1で説明した変形例1及び変形例2を適用することが可能である。即ち、電圧電流変換回路22、電流比較器50,及び、基準電流源40において、電源ラインNP及び接地ラインNLの位置の入れ替え、並びに、NMOSトランジスタ及びPMOSトランジスタの入れ替えを行うことにより、PMOSトランジスタを用いて電圧電流変換を行うことが可能である。或いは、電圧電流変換回路22及び基準電流源40にオペアンプバッファ(図4、図5)を追加することで、MOSトランジスタのばらつき及び温度変動の影響を抑制して、判定の高精度化を図ることができる。
In addition, the first and second modifications described in the first embodiment can also be applied to the fifth embodiment. That is, in the voltage-current conversion circuit 22, the
更に、実施の形態5は、実施の形態1~3、並びに、実施の形態1~3に変形例1及び/又は変形例2を適用した構成と組み合わせることも可能である。具体的には、電圧電流変換回路20a(図2)及び電圧電流変換回路20a♯(図4)において抵抗素子202aと直列にイネーブルスイッチ207aを接続することで、実施の形態1又は変形例1が適用された実施の形態1と、実施の形態5とを組み合わせることができる。同様に、電圧電流変換回路20pa(図3)において抵抗素子202paと直列にイネーブルスイッチ207aを接続することで、変形例2が適用された実施の形態1と、実施の形態5とを組み合わせることができる。
Furthermore, the fifth embodiment can be combined with the first to third embodiments, and with a configuration in which the first to third embodiments are combined with the first and/or second variations. Specifically, the fifth embodiment can be combined with the first embodiment or the first variation, by connecting the enable
又、電圧電流変換回路21a(図7)において抵抗素子204a及び206aと接地ラインNLとの間に、図13と同じ態様でイネーブルスイッチ207aを接続することで、実施の形態2と、実施の形態5とを組み合わせることができる。又、電圧電流変換回路22a(図9)において、抵抗素子209a及び210aと直列に、かつ、トランジスタスイッチ208aによる短絡経路からは外れる様に、イネーブルスイッチ207aを接続することで、実施の形態3と、実施の形態5とを組み合わせることも可能である。In addition, in the voltage-
実施の形態6.
実施の形態6では、実施の形態4,5での判定結果を用いた異常対応構成について説明する。
In the sixth embodiment, a configuration for dealing with an abnormality using the determination results in the fourth and fifth embodiments will be described.
図14は、実施の形態6に係る半導体集積回路装置5fの構成を示すブロック図である。
Figure 14 is a block diagram showing the configuration of a semiconductor integrated
図14に示される様に、半導体集積回路装置5fは、N個の内部回路10の各々を、同一機能の内部回路(以下、「第1内部回路」とも称する)11及び内部回路(以下、「第2内部回路」とも称する)12によって構成するとともに、各内部回路10において、第1内部回路11に故障が検出されたときに第2内部回路12に切り替える異常対応構成を具備している。As shown in FIG. 14, the semiconductor integrated
図14においても、N=4の例が示される。即ち、内部回路10aは、第1内部回路11a及び第2内部回路12aを有し、内部回路10bは、第1内部回路11b及び第2内部回路12bを有し、内部回路10cは、第1内部回路11c及び第2内部回路12cを有し、内部回路10dは、第1内部回路11d及び第2内部回路12dを有する。
Figure 14 also shows an example where N = 4. That is, the
半導体集積回路装置5fは、半導体集積回路装置5d(図10)と同様の、電圧電流変換回路21a~21d、選択回路32,基準電流源40,電流比較器51,及び、判定論理回路60に加えて、上記異常対応構成のための、選択回路15a~15d、判定結果選択回路70、記録装置80a~80d、及び、制御論理回路9a~9dを更に備える。The semiconductor integrated
図15には、図14に記載された各ブロックの内部構成を説明するための回路図が示される。図15においても、内部回路10aに対応する構成が添字aを付して示されるが、同様の構成が、各内部回路10に対応して配置されている。
Figure 15 shows a circuit diagram for explaining the internal configuration of each block shown in Figure 14. In Figure 15, the configuration corresponding to
選択回路15は、スイッチ1001a~1004aを有する。スイッチ1001a及び1002aは、第1内部回路11a及び第2内部回路12aと、内部回路10aの出力電圧を入力とする、半導体集積回路装置5fに搭載される他の実回路(図示せず)との間に接続される。スイッチ1001aは、制御信号Aaに応じてオンオフされる一方で、スイッチ1001aは、制御信号/Aa(Aaの反転信号)に応じてオンオフされる。これにより、第1内部回路11a及び第2内部回路12aの一方の出力電圧が、実回路へ入力される。The selection circuit 15 has
スイッチ1003aは、第1内部回路11aの出力ノードに相当する内部ノードNT1aと、電圧電流変換回路21aとの間に接続される。スイッチ1004aは、第2内部回路12aの出力ノードに相当する内部ノードNT2aと、電圧電流変換回路21aとの間に接続される。The
スイッチ1003aのオン時には、内部ノードNT1aの電圧、即ち、第1内部回路11aの出力電圧が、測定電圧Voutとして、電圧電流変換回路21aに入力される。これに対して、スイッチ1004aのオン時には、内部ノードNT2aの電圧、即ち、第2内部回路12aの出力電圧が、測定電圧Voutとして、電圧電流変換回路21aに入力される。When the
スイッチ1003a,1004aの制御により、第1内部回路11aの出力電圧、及び、第2内部回路12aの出力電圧の各々について、実施の形態5で説明したのと同様に、第1内部回路11aの出力電圧(Vout)が、Vtl<Vout<Vtuの範囲(正常範囲)に含まれているかを示す判定信号SjdをノードN20に得ることができる。By controlling the
判定結果選択回路70は、スイッチ701a~701d,702a~702dを有する。内部回路10aに対応する記録装置80aは、第1ラッチ回路801aと、第2ラッチ回路802aと、NANDゲート803aとを有する。The judgment
スイッチ701aは、ノードN20と、第1ラッチ回路801aとの間に接続される。第1ラッチ回路801aは、内部回路10aに含まれる第1内部回路11aに対する判定信号Sjdを記憶するために配置される。従って、スイッチ701aは、スイッチ1003aと連動してオン期間が設けられる。The
同様に、スイッチ702aは、ノードN20と、第2ラッチ回路802aとの間に接続される。第2ラッチ回路802aは、内部回路10aに含まれる第2内部回路12aに対する判定信号Sjdを記憶するために配置される。従って、スイッチ702aは、スイッチ1004aと連動してオン期間が設けられる。Similarly, the
図示は省略しているが、内部回路10b~10dのそれぞれに対応して配置される記録装置80b~80dの各々にも、第1内部回路11の判定結果を記憶する第1ラッチ回路801、及び、第2内部回路12の判定結果を記憶する第2ラッチ回路802が含まれる。更に、判定結果選択回路70では、記録装置80b~80dと、判定論理回路60から判定信号Sjdが出力されるノードN20との間に、第1ラッチ回路に至るスイッチ701及び第2ラッチ回路に至るスイッチ702が配置される。Although not shown in the figure, each of the recording devices 80b to 80d arranged corresponding to the
NANDゲート803aは、第1ラッチ回路801aのラッチデータS11a及び第2ラッチ回路802aのラッチデータS12aを入力として、内部回路正常信号/Eaを出力する。
The
制御論理回路9aは、NANDゲート901aと、インバータ902aとを有する。NANDゲート901aは、ラッチデータS11aと、ラッチデータS12aの反転データとを入力として、スイッチ1001aの制御信号Aaを出力する。インバータ902aは、NANDゲート901aの出力信号を反転して、スイッチ1002aの制御信号/Aaを出力する。The
図16には、半導体集積回路装置5fの動作を説明するための信号波形図が示される。
図16を参照して、第1内部回路11a及び第2内部回路12aの出力電圧を判定するための内部回路10aのテストタイミングにおいて、選択回路32のスイッチ304a,305aがオンされて、内部回路10aに対応する電圧電流変換回路21aが電流比較器51と接続される。
FIG. 16 shows a signal waveform diagram for illustrating the operation of the semiconductor integrated
Referring to FIG. 16, at the test timing of the
内部回路10aのテストタイミングでは、第1内部回路11aの出力電圧と、第2内部回路12aの出力電圧とが順に判定される。まず、スイッチ1003a及び701aをオンすることで、第1内部回路11aの出力電圧(Vout)が、Vtl<Vout<Vtuの範囲(正常範囲)に含まれているかを示す判定信号Sjdが、第1ラッチ回路801aに入力される。第1内部回路11aの判定結果が正常であれば、第1ラッチ回路801aのラッチデータS11aはLレベルとなる。At the test timing of the
次に、スイッチ1004a及び702aをオンすることで、第2内部回路12aの出力電圧(Vout)が、Vtl<Vout<Vtuの範囲(正常範囲)に含まれているかを示す判定信号Sjdが、第2ラッチ回路802aに入力される。第1内部回路11aの判定結果が正常であれば、第2ラッチ回路802aのラッチデータS12aはLレベルとなる。Next, by turning on the
第1ラッチ回路801aは「第1記憶回路」の一実施例に対応し、ラッチデータS11aは「第1情報」の一実施例に対応する。第2ラッチ回路802aは「第2記憶回路」の一実施例に対応し、ラッチデータS12aは「第2情報」の一実施例に対応する。又、選択回路15aのうちの、スイッチ1003a,1004aによって、「測定選択回路」の一実施例を構成することができる。The
第1内部回路11a及び第2内部回路12aの出力電圧の判定が終了すると、内部回路10aのテストタイミングが終了されて、内部回路10bのテストタイミングが設けられる。内部回路10bのテストタイミングでは、第1内部回路11bの出力電圧と、第2内部回路12bの出力電圧とを順に判定する様に、内部回路10bに対応するスイッチ1003b,1004b,304b,305b,701b,702bが、内部回路10aのテストタイミングでのスイッチ1003a,1004a,304a,305a,701a,702aと同じ態様でオンオフされる。When the determination of the output voltages of the first
図17には、第1及び第2内部回路の判定結果に対する異常検出構成の動作を説明する図表が示される。図17に示される様に、第1及び第2内部回路の判定結果の組み合わせにはケース1~ケース4が存在する。
Figure 17 shows a diagram explaining the operation of the anomaly detection configuration for the judgment results of the first and second internal circuits. As shown in Figure 17, there are
ケース1では、第1内部回路11a及び第2内部回路12aとも出力電圧(Vout)が正常である(S11a=S12a=L)。このとき、制御信号AaがHレベルに設定される一方で、制御信号/AaはLレベルに設定される。即ち、第1内部回路11aの出力が、スイッチ1001aによって実回路へ伝達される。又、内部回路異常信号/Eaは、Hレベルに設定される。In
ケース2では、第1内部回路11aの出力電圧が正常(S11a=L)である一方で、第2内部回路12aの出力電圧が異常(S12a=H)であり、第2内部回路12aが故障している。この場合にも、ケース1と同様に、制御信号AaがHレベルに設定される一方で、制御信号/AaはLレベルに設定される。即ち、第1内部回路11aの出力が、スイッチ1001aによって実回路へ伝達される。又、内部回路異常信号/Eaは、Hレベルに設定される。In
ケース3では、ケース2と反対に、第2内部回路12aの出力電圧が正常(S12a=L)である一方で、第1内部回路11aの出力が異常(S11a=H)であり、第1内部回路11aが故障している。この場合には、制御信号AaがLレベルに設定される一方で、制御信号/AaはHレベルに設定される。即ち、第2内部回路12aの出力が、スイッチ1002aによって実回路へ伝達される。又、内部回路異常信号/Eaは、Hレベルに設定される。この様に、選択回路15aのうちの、スイッチ1001a,1002aによって、「出力択回路」の一実施例を構成することができる。In
ケース4では、第1内部回路11a及び第2内部回路12aともに出力電圧が異常であり(S11a=S12a=L)、第1内部回路11a及び第2内部回路12aの両方が故障している。この場合には、内部回路異常信号/Eaが、ケース1~ケース3とは異なり、Lレベルに設定される。制御信号Aa,/Aaについては、ケース1及びケース2と同様に設定される。In
この様に、第1内部回路11aを実使用のデフォルト回路とし、第1内部回路11aの故障時には、判定結果が正常であることを条件に予備用の第2内部回路12aを、実使用の回路に自動的に切替える異常対応構成が実現される。これにより、内部回路の故障発生時にも、半導体集積回路装置5eの動作を継続することが可能となる。In this way, the first
又、第1内部回路11a及び第2内部回路12aの両方が故障した場合には、内部回路異常信号/EaがLレベルに設定されることで、内部回路10aが使用不可であることを報知できる。
In addition, if both the first
図16に示された内部回路10のテストタイミングは、半導体集積回路装置5fの電源立ち上げ時、及び、回路動作に影響のない時刻に定期的に設けることができる。The test timing of the internal circuit 10 shown in Figure 16 can be set when the power supply of the semiconductor integrated
以上説明した様に、実施の形態6に係る半導体集積回路装置によれば、内部回路10の故障の検知、及び、故障発生時の予備回路への切替を自動的に行うことができるので、実施の形態4で説明した効果に加えて、回路動作継続の信頼性を高めることができる。又、制御信号Aa,/Aa及び内部回路異常信号/Eaを、半導体集積回路装置5fの外部からモニタすることで、各内部回路10の故障状態についても把握することができる。即ち、制御信号Aa,/Aa及び内部回路異常信号/Eaについては、端子6と同様に、半導体集積回路装置5fの外部からコンタクト可能な端子(図示せず)に出力することができる。As described above, the semiconductor integrated circuit device according to the sixth embodiment can automatically detect a failure in the internal circuit 10 and switch to a backup circuit when a failure occurs, thereby improving the reliability of continued circuit operation in addition to the effects described in the fourth embodiment. Also, by monitoring the control signals Aa, /Aa and the internal circuit abnormality signal /Ea from outside the semiconductor integrated
尚、図15では、実施の形態4に係る半導体集積回路装置に対して、実施の形態6での異常対応構成を適用する例を説明したが、他の実施の形態1~3,5に対しても同様に、変形例1,2の適用に加えて、実施の形態6を更に組み合わせることが可能である。この際に、必要に応じて、記録装置80のラッチ回路数、及び、制御論理回路9での論理演算内容を適宜変更することができる。
In addition, in Figure 15, an example is described in which the abnormality response configuration in
一例として、実施の形態1~3において、実施の形態4と同様の電圧範囲(Vtl<Vout<Vtu)に係る判定結果を用いて正常及び≧を判断するためには、判定電圧Vtl及びVtuのそれぞれとの比較における判定信号Sjdを保持するために、各記録装置80に4個のラッチ回路が必要となり、当該4個のラッチ回路のラッチデータを用いて、第1内部回路11a及び第2内部回路12aの正常及び異常の組み合わせ(ケース1~ケース4)に対して、図17と同様の制御信号Aa,/Aa及び内部回路異常信号/Eaが得られる様に、制御論理回路9での論理演算を変更することが必要である。As an example, in
実施の形態7.
実施の形態7では、内部回路の測定ノードに係る2個の電圧差(電圧差)を測定電圧、即ち、判定の対象とする構成について説明する。
Embodiment 7.
In the seventh embodiment, a configuration will be described in which the difference between two voltages (voltage difference) related to the measurement nodes of the internal circuit is used as the measurement voltage, that is, the subject of judgment.
図18は、実施の形態7に係る半導体集積回路装置5gの構成を示すブロック図である。
Figure 18 is a block diagram showing the configuration of a semiconductor integrated
図18に示される様に、半導体集積回路装置5gは、実施の形態4に係る半導体集積回路装置5b(図10)と比較して、内部回路10aから2個の第1電圧Vout1及び第2電圧Vout2が出力される点と、電圧電流変換回路21aに代えて、電圧電流変換回路24aが配置される点とで異なる。更に、「測定ノード」に相当する、内部回路10aの内部ノードNTa(出力電圧Vout)に対して、上側ピーク検波器13a及び下側ピーク検波器14aが設けられる。18, the semiconductor integrated
上側ピーク検波器13aは、出力電圧Voutの最大値(上側ピーク値)を抽出して、第1電圧Vout1として出力する。下側ピーク検波器14aは、出力電圧Voutの最小値(下側ピーク値)を抽出して、第2電圧Vout2として出力する。例えば、内部ノードNTaに交流電圧が出力される場合には、Vout1-Vout2は、当該交流電圧のピーク・トゥ・ピーク値を示す。The
電圧電流変換回路24aには、第1電圧Vout1及び第2電圧Vout2が入力される。電圧電流変換回路24aは、第1電圧Vout1及び第2電圧Vout2の電圧差(Vout1-Vout2)を、異なる変換ゲインで、図11での出力電流Ioutx,Ioutyに変換する。The first voltage Vout1 and the second voltage Vout2 are input to the voltage-
一方で、N個の内部回路10で共有される、選択回路32、電流比較器50、基準電流源40、及び、判定論理回路60は、実施の形態4(図10)と同様である。図18及び図19においても、内部回路10aに対応する構成が添字aを付して代表的に示されるが、同様の構成が、各内部回路10に対応して配置されている。On the other hand, the
図19には、実施の形態7に係る電圧電流変換回路、即ち、図18の電圧電流変換回路24aの構成を説明する回路図が示される。
Figure 19 shows a circuit diagram illustrating the configuration of a voltage-current conversion circuit related to embodiment 7, i.e., the voltage-
図19を参照して、電圧電流変換回路24aは、ノードN1ax及びN1ayを介して、選択回路32(図11)と接続される。電圧電流変換回路24aは、NMOSトランジスタ2031a,2035a,2308aと、PMOSトランジスタ2304a,2307a,2310aと、抵抗素子2306a,2309aと、電流源2302a,2303aとを有する。19, the voltage-
NMOSトランジスタ2301aは、電源ラインNP及びノードN31の間に接続され、電流源2302aは、ノードN31及び接地ラインNLの間に接続される。NMOSトランジスタ2301aのゲートには、第2電圧Vout2が入力される。The
電流源2303aは、電源ラインNP及びノードN32の間に接続され、PMOSトランジスタ2304aは、ノードN32及び接地ラインNLの間に接続される。PMOSトランジスタ2304aのゲートには、第1電圧Vout1が入力される。The
NMOSトランジスタ2305aは、ノードN1ax及びノードN33の間に接続される。抵抗素子2306aは、ノードN33及びPMOSトランジスタ2307aの間に接続され、PMOSトランジスタ2307aは、抵抗素子2306a及び接地ラインNLの間に接続される。抵抗素子2306aは、電気抵抗値RDUを有する。The
NMOSトランジスタ2308aは、ノードN1ay及びノードN34の間に接続される。抵抗素子2309aは、ノードN34及びPMOSトランジスタ2310aの間に接続され、PMOSトランジスタ2310aは、抵抗素子2309a及び接地ラインNLの間に接続される。抵抗素子2309aは、電気抵抗値RDLを有する。
The
NMOSトランジスタ2305a及び2038aのゲートは、ノードN32と共通に接続される。PMOSトランジスタ2307a及び2310aのゲートは、ノードN31と共通に接続される。The gates of
ノードN32の電圧V32は、PMOSトランジスタ2304aのゲートソース間電圧Vgs14を用いて、V32=Vout1+Vgs14と示される。同様に、ノードN31の電圧V31は、NMOSトランジスタ2301aのゲートソース間電圧Vgs11を用いて、V31=Vout2-Vgs11と示される。
The voltage V32 at node N32 is expressed as V32 = Vout1 + Vgs14 using the gate-source voltage Vgs14 of
従って、抵抗素子2306aの両端に印加される電圧差は、NMOSトランジスタ2305aのゲートソース間電圧Vgs15と、NMOSトランジスタ2307aのゲートソース間電圧Vgs17とを更に用いると、(V32-Vgs15)-(V31+Vgs17)で示される。この結果、出力電流Ioutxは、下記の式(13)で示される。Therefore, the voltage difference applied across the
Ioutx=((Vout1+Vgs14-Vgs15)-(Vout2-Vgs11+Vgs17))/RDU
=(Vout1-Vout2+Vgs14-Vgs15+Vgs11-Vgs17)/RDU …(13)
同様に、抵抗素子2309aの両端に印加される電圧差は、NMOSトランジスタ2308aのゲートソース間電圧Vgs18と、NMOSトランジスタ2310aのゲートソース間電圧Vgs20とを更に用いると、(V32-Vgs18)-(V31+Vgs20)で示される。この結果、出力電流Ioutyは、下記の式(14)で示される。
Ioutx=((Vout1+Vgs14-Vgs15)-(Vout2-Vgs11+Vgs17))/RDU
=(Vout1-Vout2+Vgs14-Vgs15+Vgs11-Vgs17)/RDU...(13)
Similarly, the voltage difference applied across the
Iouty=((Vout1+Vgs14-Vgs18)-(Vout2-Vgs11+Vgs20))/RDL
=(Vout1-Vout2+Vgs14-Vgs18+Vgs11-Vgs20)/RDL …(14)
この様に、出力電流Ioutx及びIoutyは、測定電圧(Vout1-Vout2)を異なる変換ゲインによって電圧電流変換して得られる。
Iouty=((Vout1+Vgs14-Vgs18)-(Vout2-Vgs11+Vgs20))/RDL
=(Vout1-Vout2+Vgs14-Vgs18+Vgs11-Vgs20)/RDL...(14)
In this way, the output currents Ioutx and Iouty are obtained by performing voltage-to-current conversion on the measurement voltage (Vout1-Vout2) using different conversion gains.
測定電圧Vout=Vout1-Vout2の正常範囲の下限値及び上限値に相当する判定電圧Vdu及びVdlを設定すると、当該判定電圧Vdu及びhVdlの各々と、電圧差(Vout1-Vout2)との比較により、電圧差(Vout1-Vout2)が正常範囲に含まれているか否かを判定することができる。 By setting judgment voltages Vdu and Vdl corresponding to the lower and upper limits of the normal range of the measured voltage Vout = Vout1 - Vout2, it is possible to determine whether the voltage difference (Vout1 - Vout2) is within the normal range by comparing each of the judgment voltages Vdu and hVdl with the voltage difference (Vout1 - Vout2).
実施の形態1と同様に、Vout=Vout1-Vout2=Vduのときに、Ioutx=Irefとするための、電気抵抗値RDUは、基準電流Irefを決める電気抵抗値RS(基準電流源40)を用いて、下記の式(15)によって示される。As in
RDU=(Vdu+Vgs14-Vgs15+Vgs11-Vgs17)/(Vref-Vgs4)・RP …(15)
同様に、Vout=Vout1-Vout2=Vdlのときに、Iouty=Irefとするための、電気抵抗値RDLは、電気抵抗値RS(基準電流源40)を用いて、下記の式(16)によって示される。
RDU=(Vdu+Vgs14-Vgs15+Vgs11-Vgs17)/(Vref-Vgs4)・RP...(15)
Similarly, when Vout=Vout1-Vout2=Vdl, the electric resistance value RDL for making Iouty=Iref is expressed by the following equation (16) using the electric resistance value RS (reference current source 40). can be.
RDL=(Vdl+Vgs14-Vgs18+Vgs11-Vgs20)/(Vref-Vgs4)・RP …(16)
式(15),(16)に従って、抵抗素子2306aの電気抵抗値RDU、及び、抵抗素子2309aの電気抵抗値RDLを定めることにより、固定された基準電流Irefを用いて、電圧差(Vout1-Vout2)を測定電圧Voutとして、判定電圧Vdu及びVdlの各々と比較することができる。この結果、内部回路の測定ノードに係る2つ電圧の電圧差が、判定電圧Vdu,Vdlによって定められる正常範囲に含まれるか否かを判定することができる。
RDL=(Vdl+Vgs14-Vgs18+Vgs11-Vgs20)/(Vref-Vgs4)・RP...(16)
By determining the electric resistance value RDU of the
尚、実施の形態1及び3と同様に、単一のノードN1aが、選択回路30(図2又は図9)を介して、電流比較器50と接続される構成においても、第1電圧Vout1及び第2電圧Vout2の電圧差を測定電圧Voutとして、単一の判定電圧Vdtとを比較することが可能である。この場合には、図19の電圧電流変換回路24aにおいて、NMOSトランジスタ2308a、抵抗素子2309a、及び、PMOSトランジスタ2310aの配置を省略して、NMOSトランジスタ2305aを、ノードN1a及びノードN33の間に接続することで、上記の電圧比較が実行できる。その際の抵抗素子2306aの電気抵抗値は、式(15)において、判定電圧Vtuを判定電圧Vdtに置換することで求めることができる。
As in the first and third embodiments, even in a configuration in which a single node N1a is connected to the
又、内部回路10の測定ノードに係る第1電圧Vout1及び第2電圧Vout2について、図18の例では、同一ノードの異なるタイミングでの2つの電圧としたが、内部回路10の異なる2つのノードの電圧を第1電圧Vout1及び第2電圧Vout2として、2つの内部ノード間の電圧差を測定電圧Voutとすることも可能である。 In addition, in the example of Figure 18, the first voltage Vout1 and the second voltage Vout2 related to the measurement node of the internal circuit 10 are two voltages at the same node at different times, but it is also possible to set the voltages of two different nodes of the internal circuit 10 as the first voltage Vout1 and the second voltage Vout2, and to set the voltage difference between the two internal nodes as the measurement voltage Vout.
実施の形態7の半導体集積回路装置では、ノードN1ax及びN1ay(又は、ノードN1a)の後段の回路は、実施の形態1~6のいずれかと同様とすることが可能である。これにより、内部回路10に係る2つの電圧の差(電圧差)について、実施の形態1~6と同様の判定、或いは、当該判定結果に基づく異常対応構成を行うことができる。In the semiconductor integrated circuit device of embodiment 7, the circuit downstream of nodes N1ax and N1ay (or node N1a) can be the same as any of
(変形例)
図18及び図19では、第1電圧Vout1及び第2電圧Vout2が、同一ノードの上限ピーク電圧及び下限ピーク電圧である例を説明したので、判定電圧Vtu(上限値側)及び判定電圧(下限値側)の両方が正電圧であることを想定した電圧電流変換回路24aの構成例を説明した。図20では、変形例として、判定電圧Vtu(上限値側)が正電圧である一方で、判定電圧(下限値側)が負電圧である場合に対応するための電圧電流変換回路25aの構成例を、図20を用いて説明する。
(Modification)
18 and 19, an example in which the first voltage Vout1 and the second voltage Vout2 are the upper limit peak voltage and the lower limit peak voltage of the same node has been described, and therefore an example configuration of the voltage-
図20に示される様に、電圧電流変換回路25aは、図19に示された、電圧電流変換回路24aと比較して、PMOSトランジスタ2312a、NMOSトランジスタ2313a、及び、電流源2311a,2314aを更に有する点と、NMOSトランジスタ2308a及びPMOSトランジスタ2310aのゲートの接続先が変更される点とで異なる。As shown in FIG. 20, the voltage-
電流源2311aは、電源ラインNP及びノードN35の間に接続され、PMOSトランジスタ2312aは、ノードN35及び接地ラインNLの間に接続される。PMOSトランジスタ2312aのゲートには、NMOSトランジスタ2301aのゲートと共通に、第2電圧Vout2が入力される。The current source 2311a is connected between the power supply line NP and the node N35, and the
NMOS2313aは、電源ラインNP及びノードN36の間に接続され、電流源2314aは、ノードN36及び接地ラインNLの間に接続される。NMOSトランジスタ2313aのゲートには、PMOSトランジスタ2304aのゲートと共通に、第1電圧Vout1が入力される。The
NMOSトランジスタ2308のゲートは、第2電圧Vout2に従う電圧が発生するノードN35と接続され、PMOSトランジスタ2310aのゲートは、第1電圧Vout1に従う電圧が発生するノードN36と接続される。従って、抵抗素子2309aの両端には、電圧差(Vout2-Vout1)に従う電圧が印加される。この結果、出力電流Ioutyは、電圧差(Vout2-Vout1)を電気抵抗値RDLに従う変換ゲインによって変換した電流となる。
The gate of NMOS transistor 2308 is connected to node N35 where a voltage according to the second voltage Vout2 is generated, and the gate of
即ち、図20の電圧電流変換回路25aでは、電圧電流変換回路24aに対して、出力電流Ioutyの変換ゲインの極性(正/負)が反転される。従って、全体としては、電圧電流変換回路24aを用いる場合に対して、判定電圧Vdlの極性(正/負)を反転して、電圧差(Vout1-Vout2)と比較できることが理解される。20, the polarity (positive/negative) of the conversion gain of the output current Iouty is inverted with respect to the voltage-
この様に、図20に示された電圧電流変換回路25aを用いることで、電圧差(Vout1-Vout2)の正常範囲の下限値が負電圧であっても、実施の形態1~6と同様に、第1電圧Vout1及び第2電圧Vout2の電圧差を測定電圧Voutとして、判定電圧と比較することができる。In this way, by using the voltage-
本開示には、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、1つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組合せで実施の形態に適用可能である。This disclosure describes various exemplary embodiments and examples, and the various features, aspects, and functions described in one or more embodiments are not limited to application to a particular embodiment, but may be applied to the embodiments alone or in various combinations.
従って、例示されていない無数の変形例が、本開示での技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも1つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組合せる場合が含まれるものとする。Therefore, countless variations not illustrated are contemplated within the scope of the technology of this disclosure. For example, this includes modifying, adding, or omitting at least one component, and further including extracting at least one component and combining it with a component of another embodiment.
又、実施の形態2以降では、測定電圧Voutを変換ゲインが異なる2個の出力電流に変換することで2個の判定電圧と比較する構成例を説明したが、変換ゲインが異なる3以上の出力電流を基準電流と比較することで、測定電圧Voutを3個以上の判定電圧と比較する構成とすることも、原理上は可能である。例えば、各電圧電流変換回路21,22において、図7等での並列配置される電圧電流変換ユニットの個数、又は、図9での抵抗素子及びスイッチ(ゲイン切替機構)の個数を増加することで、この様な構成を実現することができる。In addition, in the second and subsequent embodiments, a configuration example has been described in which the measurement voltage Vout is converted into two output currents with different conversion gains and compared with two judgment voltages, but in principle, it is also possible to configure the measurement voltage Vout to be compared with three or more judgment voltages by comparing three or more output currents with different conversion gains with a reference current. For example, in each voltage-current conversion circuit 21, 22, such a configuration can be realized by increasing the number of voltage-current conversion units arranged in parallel as in FIG. 7, or the number of resistor elements and switches (gain switching mechanisms) as in FIG. 9.
又、上記実施の形態では、各カレントミラーの電流比を1:1としたが、それ以外の電流比とすることも可能である。この場合には、電圧電流変換回路20等の出力電流Iout,Ioutx,Ioutyに対する、電流比較器50トランジスタ,51内(ノードN3,N3x,N3y)に生じる出力電流Ioutの電流比A、及び、基準電流源40での基準電流Irefに対する、電流比較器50~52,51内(ノードN4)に生じる基準電流Irefの電流比Bを用いて、式(4)等の電気抵抗値ROについて、(A/B)倍することが必要である。In addition, in the above embodiment, the current ratio of each current mirror is 1:1, but other current ratios are also possible. In this case, it is necessary to multiply the electric resistance value RO of the formula (4) by (A/B) using the current ratio A of the output current Iout generated in the
この場合には、更に、式(4)等中のVgs2及びVgs4を均衡させるために、例えば、トランジスタサイズの調整によって、図2中のNMOSトランジスタ201a及びNMOSトランジスタ403の間で、電流及びトランジスタサイズの比を揃えることが好ましい。一例として(A/B)=0.5である場合には、電気抵抗値ROが1/2倍とされて、NMOSトランジスタ201aを流れる電流が2倍になるので、NMOSトランジスタ201aのトランジスタサイズは、NMOSトランジスタ403の2倍とすることが好ましい。例えば、NMOSトランジスタ403と同等のトランジスタサイズを有するNMOSトランジスタを2個並列接続してNMOSトランジスタ201aを構成することで、NMOSトランジスタ201a及びNMOSトランジスタ403の間で、電流及びトランジスタサイズの比を揃えることができる。In this case, in order to balance Vgs2 and Vgs4 in equation (4), it is preferable to adjust the current and transistor size ratio between
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。The embodiments disclosed herein should be considered to be illustrative and not restrictive in all respects. The scope of the present disclosure is indicated by the claims, not the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.
5a~5g 半導体集積回路装置、9a~9d 制御論理回路、10a~10d 内部回路、11a~11d 第1内部回路、12a~12d 第2内部回路、13a 上側ピーク検波器、14a 下側ピーク検波器、15a~15d,21,30,31,32 選択回路、20a~20d,20pa,21a~21d,22a~22d,23a~23d,24a,25a 電圧電流変換回路、40,40p 基準電流源、50,50p,51,52 電流比較器、60 判定論理回路、70 判定結果選択回路、80a,80b,80d 記録装置、207a イネーブルスイッチ、208a トランジスタスイッチ、230a,407 オペアンプバッファ、801a 第1ラッチ回路、802a 第2ラッチ回路、Aa,/Aa,Schg 制御信号、ENa~ENd イネーブル信号、GND 接地電圧、Iol,Iou,Iout,Ioutx,Iouty 出力電流、Iref 基準電流、NL 接地ライン、NP 電源ライン、S11a,S12a ラッチデータ、Sjd 判定信号、VDD 電源電圧、Vout 測定電圧、Vout1 第1電圧、Vout2 第2電圧、Vref 基準電圧。5a to 5g semiconductor integrated circuit device, 9a to 9d control logic circuit, 10a to 10d internal circuit, 11a to 11d first internal circuit, 12a to 12d second internal circuit, 13a upper peak detector, 14a lower peak detector, 15a to 15d, 21, 30, 31, 32 selection circuit, 20a to 20d, 20pa, 21a to 21d, 22a to 22d, 23a to 23d, 24a, 25a voltage-current conversion circuit, 40, 40p reference current source, 50, 50p, 51, 52 current comparator, 60 decision logic circuit, 70 decision result selection circuit, 80a, 80b, 80d recording device, 207a enable switch, 208a transistor switch, 230a, 407 operational amplifier buffer, 801a first latch circuit, 802a second latch circuit, Aa, /Aa, Schg control signals, ENa to ENDd enable signals, GND ground voltage, Iol, Iou, Iout, Ioutx, Iouty output current, Iref reference current, NL ground line, NP power supply line, S11a, S12a latch data, Sjd judgment signal, VDD power supply voltage, Vout measurement voltage, Vout1 first voltage, Vout2 second voltage, Vref reference voltage.
Claims (14)
前記複数の電圧電流変換回路の各々は、半導体集積回路装置の内部の少なくとも1つの測定ノードの電圧に従う測定電圧を、前記測定電圧と比較されるべき判定電圧が反映された第1変換ゲインに従って電圧電流変換して少なくとも1つの出力電流を生成する様に構成され、
予め定められた基準電流を出力する基準電流源と、
前記複数の電圧電流変換回路のうちの選択された電圧電流変換回路から入力された前記少なくとも1つの出力電流のそれぞれと前記基準電流との比較結果に従う少なくとも1つの判定信号を出力する電流比較器とを更に備える、半導体集積回路装置。 A plurality of voltage-current conversion circuits are provided,
each of the plurality of voltage-current conversion circuits is configured to perform voltage-to-current conversion of a measurement voltage corresponding to a voltage of at least one measurement node inside the semiconductor integrated circuit device in accordance with a first conversion gain reflecting a determination voltage to be compared with the measurement voltage, to generate at least one output current;
A reference current source that outputs a predetermined reference current;
a current comparator that outputs at least one determination signal according to a comparison result between the at least one output current input from a voltage-to-current conversion circuit selected from the plurality of voltage-to-current conversion circuits and the reference current.
前記複数の電圧電流変換ユニットは、前記測定電圧をそれぞれの前記第1変換ゲインに従って変換して複数の前記出力電流を生成し、
前記選択された電圧電流変換回路の前記複数の電圧電流変換ユニットによって生成された前記複数の出力電流は、1つずつ順に前記電流比較器に入力され、
前記電流比較器は、前記選択された電圧電流変換回路から入力された前記複数の出力電流のうちの1つと、前記基準電流との比較結果に従う前記判定信号を出力するように構成される、請求項1記載の半導体集積回路装置。 Each of the voltage-current conversion circuits includes a plurality of voltage-current conversion units each having a different first conversion gain,
the plurality of voltage-to-current conversion units convert the measurement voltages according to the respective first conversion gains to generate the plurality of output currents;
The plurality of output currents generated by the plurality of voltage-to-current conversion units of the selected voltage-to-current conversion circuit are input one by one in sequence to the current comparator;
2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the current comparator is configured to output the determination signal according to a result of comparison between one of the plurality of output currents input from the selected voltage-to-current conversion circuit and the reference current.
前記第1変換ゲインを複数に切替えるためのゲイン切替機構を有し、
前記選択された電圧電流変換回路は、前記ゲイン切替機構によって切替えられた前記複数の第1変換ゲインにそれぞれ従う複数の前記出力電流を、1つずつ順に出力し、
前記電流比較器は、前記選択された電圧電流変換回路から入力された前記複数の出力電流のうちの1つと、前記基準電流との比較結果に従う前記判定信号を出力するように構成される、請求項1記載の半導体集積回路装置。 Each of the voltage-current conversion circuits includes:
a gain switching mechanism for switching the first conversion gain between a plurality of gains;
the selected voltage-current conversion circuit sequentially outputs the plurality of output currents, each of which corresponds to the plurality of first conversion gains switched by the gain switching mechanism, one by one;
2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the current comparator is configured to output the determination signal according to a result of comparison between one of the plurality of output currents input from the selected voltage-to-current conversion circuit and the reference current.
前記複数の電圧電流変換ユニットは、前記測定電圧をそれぞれの前記第1変換ゲインに従って変換して複数の前記出力電流を生成し、
前記複数の電圧電流変換ユニットによって生成された前記複数の出力電流は、並列に前記電流比較器に入力され、
前記電流比較器は、前記複数の電圧電流変換ユニットから入力された前記複数の出力電流のそれぞれと前記基準電流との比較結果に従う複数の前記判定信号を出力するように構成される、請求項1記載の半導体集積回路装置。 Each of the voltage-current conversion circuits includes a plurality of voltage-current conversion units each having a different first conversion gain,
the plurality of voltage-to-current conversion units convert the measurement voltages according to the respective first conversion gains to generate the plurality of output currents;
The output currents generated by the voltage-to-current conversion units are input in parallel to the current comparator;
2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein said current comparator is configured to output a plurality of said determination signals according to a result of comparing each of said plurality of output currents input from said plurality of voltage-to-current conversion units with said reference current.
各前記電圧電流変換回路における前記第1変換ゲインは、前記判定電圧及び前記基準電圧の比、並びに、前記第2変換ゲインを用いて定められる、請求項1~9のいずれか1項に記載の半導体集積回路装置。 the reference current source is configured to generate the reference current by performing voltage-to-current conversion on a predetermined reference voltage in accordance with a second predetermined conversion gain;
10. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the first conversion gain in each of the voltage-to-current conversion circuits is determined using a ratio between the determination voltage and the reference voltage, and the second conversion gain.
前記複数の電圧電流変換回路と前記電流比較器の間に接続された複数のスイッチを有する選択回路を更に備え、
前記選択回路において、前記複数のスイッチのうちの、前記選択された電圧電流変換回路と前記電流比較器の間に接続された一部のスイッチは選択的にオンされる、請求項1~11のいずれか1項に記載の半導体集積回路装置。 The semiconductor integrated circuit device is
a selection circuit having a plurality of switches connected between the plurality of voltage-to-current conversion circuits and the current comparator;
12. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein in the selection circuit, a part of the plurality of switches connected between the selected voltage-to-current conversion circuit and the current comparator is selectively turned on.
前記イネーブルスイッチは、前記選択された電圧電流変換回路においてオンされる、請求項1~11のいずれか1項に記載の半導体集積回路装置。 Each of the plurality of voltage-to-current conversion circuits has an enable switch connected in a path of the at least one output current,
12. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the enable switch is turned on in the selected voltage-to-current conversion circuit.
予め定められた機能を有する第1内部回路と、
前記第1内部回路と同一機能を有する第2内部回路と、
前記第1内部回路に係る前記測定電圧及び前記第2内部回路に係る前記測定電圧の一方を選択的に前記電圧電流変換回路に入力するための測定選択回路と、
前記測定選択回路によって前記第1内部回路に係る前記測定電圧が前記電圧電流変換回路に入力されているときに前記電流比較器から出力された前記判定信号に係る第1情報を記憶するための第1記憶回路と、
前記測定選択回路によって前記第2内部回路に係る前記測定電圧が前記電圧電流変換回路に入力されているときに前記電流比較器から出力された前記判定信号に係る第2情報を記憶するための第2記憶回路と、
前記第1記憶回路及び前記第2記憶回路に記憶された前記第1情報及び前記第2情報に基づき、前記第1内部回路に故障が生じているときは前記第2内部回路の出力を用いて前記半導体集積回路装置を動作させる一方で、前記第2内部回路に故障が生じているときは前記第1内部回路の出力を用いて前記半導体集積回路装置を動作させるための出力選択回路とを更に備える、請求項1~13のいずれか1項に記載の半導体集積回路装置。 The semiconductor integrated circuit device is
a first internal circuit having a predetermined function;
a second internal circuit having the same function as the first internal circuit;
a measurement selection circuit for selectively inputting one of the measurement voltage related to the first internal circuit and the measurement voltage related to the second internal circuit to the voltage-current conversion circuit;
a first storage circuit for storing first information related to the determination signal output from the current comparator when the measurement voltage related to the first internal circuit is input to the voltage-current conversion circuit by the measurement selection circuit;
a second storage circuit for storing second information related to the determination signal output from the current comparator when the measurement voltage related to the second internal circuit is input to the voltage-current conversion circuit by the measurement selection circuit;
The semiconductor integrated circuit device according to any one of claims 1 to 13, further comprising an output selection circuit for operating the semiconductor integrated circuit device using the output of the second internal circuit when a fault occurs in the first internal circuit, based on the first information and the second information stored in the first memory circuit and the second memory circuit, and for operating the semiconductor integrated circuit device using the output of the first internal circuit when a fault occurs in the second internal circuit.
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