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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.

特開2006-234577号公報JP 2006-234577 A

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 Patent Document 1, when there are a large number of internal nodes to be measured, a configuration in which a changeover switch (selection circuit) is placed between multiple internal nodes and the voltage comparator, and the voltage comparator is shared by multiple internal nodes, is required in terms of chip size.

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.

実施の形態1に係る半導体集積回路装置の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration of a semiconductor integrated circuit device according to a first embodiment; 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である。FIG. 2 is a circuit diagram for explaining the internal configuration of each block shown in FIG. 1 . 図1に記載された各ブロックの実施の形態1の変形例1に係る内部構成を説明するための回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram for explaining an internal configuration of each block shown in FIG. 1 according to a first modification of the first embodiment. 実施の形態1の変形例1に係る電圧電流変換回路の構成を説明する回路図である。1 is a circuit diagram illustrating a configuration of a voltage-current conversion circuit according to a first modification of the first embodiment. FIG. 実施の形態1の変形例1に係る基準電流源の構成を説明する回路図である。FIG. 11 is a circuit diagram illustrating a configuration of a reference current source according to a first modification of the first embodiment. 実施の形態2に係る半導体集積回路装置の構成を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a semiconductor integrated circuit device according to a second embodiment. 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である。FIG. 7 is a circuit diagram for explaining the internal configuration of each block shown in FIG. 6. 実施の形態3に係る半導体集積回路装置の構成を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a semiconductor integrated circuit device according to a third embodiment. 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である。FIG. 9 is a circuit diagram for explaining the internal configuration of each block shown in FIG. 8 . 実施の形態4に係る半導体集積回路装置の構成を示すブロック図である。FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a semiconductor integrated circuit device according to a fourth embodiment. 図10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である。FIG. 11 is a circuit diagram for explaining the internal configuration of each block shown in FIG. 10 . 実施の形態5に係る半導体集積回路装置の構成を示すブロック図である。FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a semiconductor integrated circuit device according to a fifth embodiment. 図12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である。FIG. 13 is a circuit diagram for explaining the internal configuration of each block shown in FIG. 12 . 実施の形態6に係る半導体集積回路装置の構成を示すブロック図である。FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a semiconductor integrated circuit device according to a sixth embodiment. 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である。FIG. 15 is a circuit diagram for explaining the internal configuration of each block shown in FIG. 14. 実施の形態6に係る半導体集積回路装置の動作を説明するための信号波形図である。FIG. 23 is a signal waveform diagram for explaining the operation of a semiconductor integrated circuit device according to a sixth embodiment. 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である。11 is a table illustrating the operation of the abnormality detection configuration with respect to the determination results of the first and second internal circuits. 実施の形態7に係る半導体集積回路装置の構成を示すブロック図である。FIG. 23 is a block diagram showing a configuration of a semiconductor integrated circuit device according to a seventh embodiment. 実施の形態7に係る電圧電流変換回路の構成を説明する回路図である。FIG. 13 is a circuit diagram illustrating a configuration of a voltage-current conversion circuit according to a seventh embodiment. 実施の形態7の変形例に係る電圧電流変換回路の構成を説明する回路図である。FIG. 23 is a circuit diagram illustrating a configuration of a voltage-current conversion circuit according to a modification of the seventh embodiment.

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。
Embodiment 1.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a semiconductor integrated circuit device 5a according to a first embodiment.

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 integrated circuit device 5a includes N (N: an integer of 2 or more) internal circuits 10, N voltage-current conversion circuits 20, a selection circuit 30, a reference current source 40, and a current comparator 50. In the following, an example where N = 4 is described, so that semiconductor integrated circuit device 5a includes four internal circuits 10a to 10d and voltage-current conversion circuits 20a to 20d.

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 internal circuits 10a to 10d generate voltages at internal nodes NTa to NTd. That is, the internal nodes NTa to NTd are "measurement nodes," and the current comparator 50 outputs a binary judgment signal Sjd according to the comparison result between the voltage of the measurement node (in FIG. 1, the output voltage Vout of the internal circuit 10a) and a predetermined judgment voltage Vto. In the first embodiment, the judgment signal Sjd indicates whether the output voltage Vout is included in a range higher or lower than the predetermined judgment voltage. The judgment voltage Vto can be set to the boundary value of the normal range of the output voltage (measurement voltage) Vout.

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 internal circuits 10a to 10d (internal nodes NTa to NTd) are similar, in Figure 2, the configuration corresponding to internal circuit 10a (internal node NTa) is representatively shown with the subscript a, but similar configurations are arranged corresponding to internal circuits 10b to 10d.

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 internal circuits 10a to 10d are to be collectively described without distinction, the subscripts a to d will be omitted, and they will be described, for example, as internal circuit 10, internal node NT, and voltage-current conversion circuit 20.

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-current conversion circuit 20a is selected from voltage-to-current conversion circuits 20a to 20d, and the output current Iout generated by voltage-to-current conversion circuit 20a is input to current comparator 50. At this time, output voltage Vout from internal circuit 10a appears at internal node NTa, which is the measurement node. In the following, the voltage compared with the judgment voltage is referred to as the measurement voltage. Therefore, in the following, output voltage Vout is also referred to as the measurement voltage Vout.

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-current conversion circuit 20a includes an N-type MOS (Metal-oxide Semiconductor) transistor (hereinafter, referred to as an NMOS transistor) 201a and a resistive element 202a. The NMOS transistor 201a is connected between a node N1a and the resistive element 202a. The resistive element 202a is connected between the NMOS transistor 201a and a ground line NL that transmits a ground voltage GND. The resistive element 202a has an electrical resistance value RO.

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 NMOS transistor 201a is connected to the internal node NTa, which is the measurement node. That is, the measurement voltage Vout is input to the gate of the NMOS transistor 201a.

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 selection circuit 30 has switches 301a to 301d. The switches 301a to 301d are connected between the nodes N1a to N1d and the node N2 of the current comparator 50, respectively. The nodes N1a to N1d are connected to the internal nodes NTa to NTd via the voltage-current conversion circuits 20a to 20d, respectively, as shown in FIG. 1. The voltage-current conversion circuits 20b to 20d are also configured in the same manner as the voltage-current conversion circuit 20a, and have a series circuit of an NMOS transistor and a resistive element between the nodes N1b to N1c and the ground line NL.

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 current comparator 50 includes two pairs of current mirrors, P-type MOS transistors (hereinafter referred to as PMOS transistors) 501 and 502 and NMOS transistors 503 and 504. The PMOS transistor 501 is connected between a power supply line NP that transmits a power supply voltage VDD and a node N2, and the PMOS transistor 502 is connected between the power supply line NP and a node N3. The PMOS transistors 501 and 502 form a current mirror by commonly connecting their gates to the node N2 (i.e., the drain of the PMOS transistor 501). The current ratio of the current mirror is assumed to be 1:1.

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。 NMOS transistor 503 is connected between node N3 and the ground line NL, and NMOS transistor 504 is connected between node N4 and the ground line NL. NMOS transistors 503 and 504 configure a current mirror by having their gates commonly connected to node N4 (i.e., the drain of NMOS transistor 504). In the following, the current ratio of the current mirror is assumed to be 1:1.

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 current source 40 has resistive elements 401, 402, and 404, an NMOS transistor 403, and PMOS transistors 405 and 406.

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 PMOS transistor 406 is connected between the power supply line NP and node N4, and the PMOS transistor 405 is connected between the power supply line NP and node N5. The PMOS transistors 405 and 406 configure a current mirror by having their gates commonly connected to node N5 (i.e., the drain of the PMOS transistor 405). The current ratio of the current mirror is assumed to be 1:1.

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 NMOS transistor 403 is connected between the node N5 and the node N7, and the resistive element 404 is connected between the node N7 and the ground line NL. The resistive element 404 has an electrical resistance value RP.

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。Resistance element 401 is connected between the power supply line NP and node N6, and resistance element 402 is connected between the ground line NL and node N6. Therefore, a reference voltage Vref is generated at node N6 by dividing the power supply voltage VDD by resistance elements 401 and 402.

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 selection circuit 30 turns on one of the switches 301a to 301d that corresponds to the internal node to be measured, and turns off the remaining switches. In the example of Fig. 2, the switch 301a is turned on. This creates a path for the output current Iout from the power supply line NP to the ground line NL, including the PMOS transistor 501, the switch 301a (node N1a), the NMOS transistor 201a, and the resistor element 202a.

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 resistive element 202a, and the gate-source voltage Vgs2 of the NMOS transistor 201a. That is, the voltage-current conversion circuit 20 converts the measured voltage Vout into the output current Iout according to the conversion gain according to formula (1). In formula (1), (1/RO) corresponds to one example of the "first conversion gain".

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 PMOS transistors 501 and 502. As a result, in the current comparator 50, a current equivalent to the output current Iout is supplied to the node N3 by the PMOS transistor 502. Supplied.

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 current source 40, a path for the reference current Iref is generated from the power supply line NP to the ground line NL, the path including the PMOS transistor 405, the NMOS transistor 403, and the resistive element 404.

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 resistive element 404, and the gate-source voltage Vgs4 of the NMOS transistor 403. That is, the reference current source 40 converts the reference voltage Vref into the reference current Iref according to the conversion gain according to equation (2). In equation (2), (1/RP) corresponds to one example of the "second conversion gain".

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 PMOS transistors 405 and 406 (current ratio 1:1) and a current mirror formed by NMOS transistors 504 and 503 (current ratio 1:1). In this case, a current equivalent to the reference current Iref is drawn from the node N3 by the NMOS transistor 503.

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 current comparator 50, a voltage V3 is generated at node N3, which is the amplified current difference between the output current Iout and the reference current Iref. Specifically, when Iout>Iref, the voltage V3 becomes a high-level voltage (hereinafter also simply referred to as "H level") equivalent to the power supply voltage VDD. On the other hand, when Iout<Iref, the voltage V3 becomes a low-level voltage (hereinafter also simply referred to as "L level") equivalent to the ground voltage GND. The voltage V3 at node N3 is output as a judgment signal Sjd to a terminal 6 that can be contacted from outside the semiconductor integrated circuit device 5a.

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 resistive element 202a according to equation (4) obtained by modifying equation (3), it is possible to make Iout=Iref when Vout=Vto.

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 current comparator 50 has an inherently low impedance characteristic, in this embodiment, the settling time of the voltage at node N3 when the selection circuit 30 switches the measurement voltage Vout is significantly shortened compared to the settling time of the input voltage of the voltage comparator circuit that compares voltages in Patent Document 1. In particular, in a configuration in which the circuit size is suppressed by sharing the current comparator 50 between multiple internal nodes, the effect of shortening the test time is significant.

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 resistive element 202a, the fixed reference current Iref in the reference current source 40 can be used to equivalently change the judgment voltage Vto to be compared with the measured voltage Vout. That is, by changing the conversion gain according to the electric resistance value RO of the resistive element 202a in the voltage-current conversion circuit 20, the reference current Iref can be fixed, and the judgment voltage Vto can be freely changed in accordance with the normal range of the measured voltage Vout at each internal node NT. That is, the electric resistance value RO (i.e., the conversion gain) in the voltage-current conversion circuit 20 is determined to reflect at least the judgment voltage Vto, and is preferably set according to the formula (4). This makes it possible to realize switching of the judgment voltage for a plurality of measured voltages with a simple configuration. As a result, the manufacturing cost of the semiconductor integrated circuit device can be reduced.

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 NMOS transistor 201a and NMOS transistor 403. With this, when Iout = Iref, with electrical resistance values RO and RP determined according to formula (4), it is possible to compare the measured voltage Vout with the above-mentioned determination voltage Vto with Vgs2 = Vgs4.

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 NMOS transistors 201a and 403 used in the voltage-current conversion circuit 20 and the reference current source 40. For example, it is preferable to configure the NMOS transistors 201a and 403 using native MOSs, which in principle have Vth = 0 (V).

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 resistive element 202a (electrical resistance value RO) in order to reduce the effect of Vgs2 in equation (1).

(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 internal circuit 10a is representatively shown with the subscript a, but similar configurations are arranged corresponding to each internal circuit 10.

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-current conversion circuit 20a, current comparator 50, and reference current source 40 in Figure 2 are replaced with a voltage-current conversion circuit 20pa, a current comparator 50p, and a reference current source 40p.

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 resistive element 202a. The resistive element 202a (electrical resistance value RO) is connected between the power supply line NP and the PMOS transistor 201pa. The PMOS transistor 201pa is connected between the resistive element 202a and a node N1a. The gate of the PMOS transistor 201pa is connected to the internal node NTa to be measured, similar to the NMOS transistor 201 (Figure 2). The configuration of the selection circuit 30 is the same as that of Figure 2.

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 current comparator 50p includes two current mirrors, NMOS transistors 501p and 502p and PMOS transistors 503p and 504p. The NMOS transistor 501p is connected between the node N2 and the ground line NL, and the NMOS transistor 502p is connected between the node N3 and the ground line NL. The NMOS transistors 501p and 501n form a current mirror in the same way as the PMOS transistors 501 and 502 (FIG. 2).

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 switch 301a is turned on, a path for output current Iout is generated from power supply line NP to ground line NL, including resistor element 202a, PMOS transistor 201pa, switch 301a (node N1a), and NMOS transistor 501p. Output current Iout is obtained by converting measured voltage Vout into a voltage-current according to the following equation (5) instead of equation (1) in FIG. 2. From equation (5), the conversion gain of voltage-current conversion circuit 20pa is also (1/RO).

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 current source 40 includes resistance elements 401, 402, and 404, a POS transistor 403p, and NMOS transistors 405p and 406p. The NMOS transistor 406p is connected between the ground line NL and a node N4. , connected between the ground line NL and node N7. The NMOS transistors 405p and 406p form a current mirror in the same manner as the PMOS transistors 405 and 406 (FIG. 2). The PMOS transistor 403p is connected between the node N5 and the node N7. A resistor element 404 (with an electrical resistance value RP) is connected between the node N5 and the power supply line NP.

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 current source 40p, a path of the reference current Iref corresponding to the reference voltage Vref is generated from the power supply line NP to the ground line NL, including the resistive element 404, the PMOS transistor 403p, and the NMOS transistor 405p.

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 current source 40p is also (1/RP).

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 PMOS transistors 503p and 504p. As a result, the PMOS transistor 503p, contrary to FIG. A current equivalent to Iref is supplied to node N3.

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 NMOS transistors 501p and 502p. As a result, in the current comparator 50p, a current equivalent to the output current Iout is drawn from node N3 by NMOS transistor 502p.

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 current comparator 50p, a voltage V3 is generated at N3 by amplifying the current difference between the output current Iout and the reference current Iref. Specifically, the polarity is opposite to that of the current comparator 50 (Figure 2), and when Iref>Iout, the voltage V3 becomes H level (VDD). On the other hand, when Iout>Iref, the voltage V3 becomes L level (GND). The voltage V3 at node N3 is output from the current comparator 50p as a judgment signal Sjd.

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 resistor element 202a and the electrical resistance value RP of resistor element 404 is determined according to the following equation (7).

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-current conversion circuit 20a shown in FIG.
Voltage-to-current converter circuit 20a# according to the second modification in FIG. 4 further includes an operational amplifier buffer 230a in addition to an NMOS transistor 201a and a resistive element 202a similar to those in voltage-to-current converter circuit 20a (FIG. 2).

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 operational amplifier buffer 230a has PMOS transistors 2033a and 2034a, NMOS transistors 2031a, 2032a, and 2035a, and current sources 2036a and 2037a.

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 PMOS transistors 2033a and 2034a are connected between the power supply line NP and the node N10 and between the node N11 and the node N12, respectively. The current source 2036a is connected between the node N12 and the ground line NL. Furthermore, the gates of the PMOS transistors 2033a and 2034a are connected to the node N10.

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 PMOS transistors 2033a and 2034a, the NMOS transistors 2031a and 2032a, and the current source 2036a. The gate of the NMOS transistor 2031a is connected to the internal node NTa, which corresponds to the measurement node.

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, NMOS transistor 2035a is connected between the power supply line NP and node N13, which is connected to the gate of NMOS transistor 2032a. Current source 2037a is connected between node N13 and ground line NL. The gate of NMOS transistor 2035a is connected to node N11. Note that NMOS transistor 2035a, NMOS transistor 201a, and NMOS transistor 403 (reference current source 40) are designed to have the same characteristics (transistor size).

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 operational amplifier buffer 230a, the gate voltage of the NMOS transistor 2032a becomes equal to the gate voltage of the NMOS transistor 2031a, i.e., the measurement voltage Vout. Furthermore, when the current of the current source 2037a is set equal to the reference current Iref, the gate-source voltage of the NMOS transistor 2035a becomes equal to Vgs4 in FIG. 2. Therefore, the gate voltage of the NMOS transistor 2035a, i.e., the voltage of the node N11, becomes equal to Vout+Vg4.

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 NMOS transistor 201a generates a gate-source voltage Vgs2 similar to that in Figure 2. As a result, it can be understood that the voltage applied to the resistance element 202a is Vout + Vgs4 - Vg2.

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 current source 40 shown in FIG.

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 current source 40# of variant example 2 of Figure 5 differs from the reference current source 40 (Figure 2) in that it further includes an operational amplifier buffer 407 between node N6, which is the connection point of resistance elements 401 and 402, and the gate of NMOS transistor 403.

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 operational amplifier buffer 407 is configured similarly to the operational amplifier buffer 230a of FIG. 4, and has NMOS transistors 4071, 4072, and 4075, NMOS transistors 4073 and 4074, and current sources 4076 and 4077.

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 NMOS transistor 4071 is connected to a node N6 where a reference voltage Vref is generated. The NMOS transistor 4075 is connected between the power supply line NP and a node N14, and the current source 4077 is connected between the node N14 and a ground line NL. The gate of the NMOS transistor 4075 is connected to a node N15 which is the connection point of the PMOS transistor 4074 and the NMOS transistor 4072. The gate of the NMOS transistor 403 is also connected to the node N15. The NMOS transistor 4075 is designed to have the same characteristics (transistor size and threshold voltage) as the NMOS transistor 403 (reference current source 40).

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 operational amplifier buffer 407, the gate voltage of the NMOS transistor 4072 becomes equivalent to the gate voltage of the NMOS transistor 4071, i.e., the reference voltage Vref. Furthermore, if the current of the current source 4077 is made equivalent to the current flowing through the resistive element 404, i.e., the reference current Iref, the gate-source voltage of the NMOS transistor 4075 becomes equivalent to the gate-source voltage Vgs4 of the NMOS transistor 403. Therefore, the gate voltage of the NMOS transistor 4075, i.e., the voltage of the node N15, becomes equivalent to Vout+Vg4.

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 resistive element 404 is equivalent to the reference voltage Vref. Therefore, the reference current Iref is expressed as Iref = Vref/RS.

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-current conversion circuit 20a#, the voltage applied to the resistive element 202a is Vout + Vgs4 - Vg2. Therefore, if the output current Iout and the reference current Iref are designed to be equal when the measurement voltage Vout is the judgment voltage Vto (Vout = Vto), then Vgs4 = Vgs2, and the output current Iout is expressed as Iout = Vout / RO.

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-current conversion circuit 20a# including an operational amplifier buffer and a reference current source 40#, in order to design Iout=Iref when Vout=Vto using a judgment voltage Vto relative to a measurement voltage Vout, the ratio of the electrical resistance value RO of the resistive element 202a and the electrical resistance value RP of the resistive element 404 can be determined according to the following formula (8). Note that formula (8) also holds true in the voltage-to-current conversion circuits 20 and 20p of Figures 2 and 3 by setting Vgs2=Vgs4.

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-amp buffer 230a (FIG. 4) and the op-amp buffer 407 (FIG. 5) can also be applied to the voltage-to-current conversion circuit 20pa and the reference current source 40p in the modified example 1 shown in FIG. 3. In this case, it is necessary to swap the positions of the power supply line NP and the ground line NL, and to swap the NMOS transistors and PMOS transistors in each of the op-amp buffer 230a and the op-amp buffer 407, in the same manner as in the arrangement from FIG. 2 to FIG. 3.

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。
Embodiment 2.
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a semiconductor integrated circuit device 5b according to the second embodiment.

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 circuit device 5b differs from the semiconductor integrated circuit device 5a according to the first embodiment in that it has N voltage-current conversion circuits 21 instead of the N voltage-current conversion circuits 20, and in that it has a selection circuit 31 instead of the selection circuit 30. Figure 6 also shows an example configuration for N=4.

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 selection circuit 31 is configured to select one of the (2×N) nodes of the N voltage-current conversion circuits 21 and connect it to the current comparator 50.

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 internal circuit 10a is representatively shown with the subscript a, but similar configurations are arranged corresponding to each internal circuit 10.

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-current conversion circuit 21a includes NMOS transistors 203a and 205a and resistor elements 204a and 206a. The gates of the NMOS transistors 203a and 205a are commonly connected to the internal node NTa. That is, the gate voltages of the NMOS transistors 203a and 205a are the measurement voltage Vout.

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 NMOS transistor 203a is connected between the node N1ax and the resistive element 204a, and the resistive element 204a is connected between the NMOS transistor 203a and the ground line NL. The resistive element 204a has an electrical resistance value RU.

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 NMOS transistor 205a is connected between the node N1ay and the resistive element 206a, and the resistive element 206a is connected between the NMOS transistor 205a and the ground line NL. The resistive element 206a has an electrical resistance value RL.

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-current conversion circuit 21a, two "voltage-current conversion units" corresponding to the series circuit of the NMOS transistor 201a and the resistive element 202a in Fig. 2 are provided, and the number of nodes at which the output current Iout is generated, corresponding to the node N1a in Fig. 2, increases to two, nodes N1xa and N1ya. Since the electrical resistance values of the resistive elements 204a and 206a are different, the two voltage-current conversion units convert the common measurement voltage Vout into output currents with different conversion gains.

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-current conversion circuits 21b to 21d are configured in the same manner as the voltage-current conversion circuit 21a, and in each voltage-current conversion circuit 21, a series circuit (voltage-current conversion unit) of an NMOS transistor and a resistive element is arranged between two nodes and the ground line NL.

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 selection circuit 31 has switches 302a to 302d and 303a to 303d. The switches 303a to 303d are each connected between one of the two nodes of the voltage-current conversion circuit 21 (node N1ax in FIG. 7) and node N2. The switches 302a to 302d are each connected between the other of the two nodes of the voltage-current conversion circuit 21 (node N1ay in FIG. 7) and node N2.

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 embodiment 2, the configuration downstream of node N2, i.e., the current comparator 50 and the reference current source 40, is the same as that in Figure 2, so detailed description will not be repeated.

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 circuit device 5b according to the second embodiment, the selection circuit 31 turns on one of the switches 302a to 302d and 303a to 303d while turning off the remaining switches. By sequentially turning on one of the two switches corresponding to the internal circuit (internal node) to be measured, the output current (Iou) generated at the node N1ax and the output current (Iol) generated at the node N1ay are input one by one to the current comparator 50. This allows the measurement voltage Vout to be compared with the two determination voltages Vtu and Vtl in sequence.

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 PMOS transistor 501, switch 302a (node N1ay), NMOS transistor 205a, and resistive element 206a, similar to the path for output current Iout in FIG. 2. At this time, in current comparator 50, the current mirror formed by PMOS transistors 501 and 502 makes output current Iout supplied by PMOS transistor 502 to node N3 equal to output current Iol (Iout = Iol).

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, switch 303a is turned on while the remaining switches are turned off. A path of output current Iou including PMOS transistor 501, switch 303a (node N1ax), NMOS transistor 203a, and resistive element 204a from power supply line NP to ground line NL is generated in the same manner as the path of output current Iout in FIG. 2. At this time, in current comparator 50, output current Iout supplied to node N3 by PMOS transistor 502 becomes equal to output current Iou (Iout = Iou).

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 NMOS transistor 205a.

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 NMOS transistor 203a.

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 current comparator 50, a current equivalent to the reference current Iref is drawn from the node N3 by the NMOS transistor 503. Therefore, at the node N3, when the switch 302a is on, the output current Iol and the reference current On the other hand, when the switch 303a is on, a voltage V3 is generated by amplifying the current difference between the output current Iou and the reference current Iref. Depending on the magnitude of the set output current Iout and the reference current Iref, the determination signal Sjd generated at the node N3 is set to H level or L level.

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 switch 303a is on, if Vout<Vtu, Iout=Iol<Iref, and so the judgment signal Sjd is set to L level. In this way, it can be determined whether or not the measured voltage Vout is within a predetermined voltage range (normal range) Vtu<Vout<Vtl.

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 current source 40 and the current comparator 50. This makes it possible to efficiently determine whether the measurement voltage Vout is within the normal range by comparing it with the lower limit and upper limit of the normal range.

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 current comparator 50, and the reference current source 40, 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 voltage-current conversion can be performed using PMOS transistors. Alternatively, by adding an operational amplifier buffer (FIGS. 4 and 5) to the voltage-current conversion circuit 21 and the reference current source 40, the effects of MOS transistor variation and temperature fluctuations can be suppressed, and the accuracy of the judgment can be improved.

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。
Embodiment 3.
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 circuit device 5c according to the third embodiment.
8, the semiconductor integrated circuit device 5c differs from the semiconductor integrated circuit device 5a according to the first embodiment in that it includes N voltage-current conversion circuits 22 instead of the N voltage-current conversion circuits 20. A control signal Schg for switching the conversion gain is input to each voltage-current conversion circuit 22.

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 selection circuit 30, the reference current source 40, and the current comparator 50 have the same configuration as in the first embodiment. FIG. 8 also shows an example of the configuration when N=4. In the third embodiment, too, a configuration for comparing the measurement voltage Vout with the determination voltages Vtl and Vtu similar to those in the second embodiment will be described.

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 internal circuit 10a is representatively shown with the subscript a, but similar configurations are arranged corresponding to each internal circuit 10.

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-current conversion circuit 22a includes an NMOS transistor 201a, resistive elements 209a and 210a, and a transistor switch 208a. The resistive element 209a has an electrical resistance value RO1, and the resistive element 210a has an electrical resistance value RO2.

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-current conversion circuit 20a in Fig. 2, the voltage-current conversion circuit 22a has a configuration in which, instead of the resistance element 202a, series-connected resistance elements 209a and 201a are connected between the source of the NMOS transistor 201a and the ground line NL. The transistor switch 208a is connected in parallel to the resistance element 210a. The transistor switch 208a is turned on when the control signal Schg is at H level, and turned off when the control signal Schg is at L level.

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 embodiment 3, the configuration downstream of nodes N1a to N1d, i.e., the selection circuit 30, the current comparator 50, and the reference current source 40, are the same as those in Figure 2, so detailed description will not be repeated.

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 circuit device 5c according to the third embodiment, the selection circuit 30 turns on the switch 301a corresponding to the measurement node, as in Fig. 2. This creates a path for the output current Iout from the power supply line NP to the ground line NL, including the PMOS transistor 501, the switch 301a (node N1a), and the NMOS transistor 201a, as in Fig. 2.

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-current conversion circuit 22a, the electrical resistance between the source of the NMOS transistor 201a and the ground line NL, which are included in the path of the output current Iout, is switched according to the control signal Schg. Specifically, when the control signal Schg is at H level, the output current Iout bypasses the resistive element 210a, so the electrical resistance is RO1. On the other hand, when the control signal Schg is at L level, the output current Iout passes through both the resistive elements 209a and 210a, so the electrical resistance is RO1+RO2.

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-current conversion circuit 22a, similar to the voltage-current conversion circuit 21a of embodiment 2 (Figure 7), the conversion gain of the output current Iout relative to the measured voltage Vout can be set in two stages. The respective conversion gains correspond to 1/RO1 and 1/(RO1+RO2). In the current comparator 50, the output current Iout supplied to node N3 by the PMOS transistor 502 is switched according to the control signal Schg input to the transistor switch 208a. That is, one example of a "gain switching mechanism" can be configured by the transistor switch 208a.

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 embodiment 2, when Vout = Vtl, the electrical resistance value RO1 for making Iout = Iref is given by the following equation (11), which is a modification of equation (4).

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 current comparator 50, a current equivalent to the reference current Iref is drawn from the node N3 by the NMOS transistor 503. Therefore, at the node N3, an output whose conversion gain is switched in response to the control signal Schg is generated. A voltage V3 is generated by amplifying the current difference between the current Iout and the reference current Iref.

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 transistor switch 208a is on), if Vout<Vtl, then Iout>Iref, and the judgment signal Sjd is set to H level. On the other hand, when the control signal Schg is at L level (when the transistor switch 208a is off), if Vout<Vtu, then Iout<Iref, and the judgment signal Sjd is set to L level. In this way, it can be determined whether the measured voltage Vout is within a predetermined voltage range (normal range) Vtu<Vout<Vtl.

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 current source 40 and the current comparator 50. This makes it possible to efficiently determine whether the measurement voltage Vout is within the normal range by comparing it with the lower limit and upper limit of the normal range.

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 selection circuit 31, which has twice the number of switches. In other words, it is possible to obtain the same effect as in the second embodiment, and to reduce the circuit scale compared to the second embodiment.

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 current comparator 50, and the reference current source 40, 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 voltage-current conversion can be performed using PMOS transistors. Alternatively, by adding an operational amplifier buffer (FIGS. 4 and 5) to the voltage-current conversion circuit 22 and the reference current source 40, the effects of MOS transistor variation and temperature fluctuations can be suppressed, and the accuracy of the judgment can be improved.

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。
Embodiment 4.
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 circuit device 5d relating to embodiment 4.

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 circuit device 5d differs from the semiconductor integrated circuit device 5b (Figure 6) according to the second embodiment in that a selection circuit 32 is provided instead of the selection circuit 31, a current comparator 51 is provided instead of the current comparator 50, and a decision logic circuit 60 is further provided. On the other hand, the voltage-current conversion circuit 21 and the reference current source 40 are the same as those in the second embodiment (Figure 6).

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 internal circuit 10a is representatively shown with the subscript a, but similar configurations are arranged corresponding to each internal circuit 10.

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 selection circuit 32 has switches 304a to 304d and 305a to 305d. The current comparator 51 is configured to simultaneously generate output currents Ioutx and Iouty at nodes N2x and N2x.

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-current conversion circuit 21a is connected to node N2x of current comparator 51 via switch 305a of selection circuit 32, and node N1ay of voltage-current conversion circuit 21a is connected to node N2y of current comparator 51 via switch 304a of selection circuit 32. In this way, selection circuit 32 is controlled to connect two nodes (corresponding to Niax and N1ay) of one voltage-current conversion circuit 21 of voltage-current conversion circuits 21a to 21d to nodes N2x and N2y of current comparator 51, respectively.

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 current comparator 51 has four current mirrors: PMOS transistors 505 to 508 and NMOS transistors 509 to 511.

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 transistors 505 and 506 are connected between the power supply line NP and the nodes N2x and N3x, respectively. The PMOS transistors 505 and 506 are connected in common to the gates of the node N2x (i.e., the drain of the PMOS transistor 505), forming a current mirror (current ratio is 1:1).

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 PMOS transistors 507 and 508 are connected between the power supply line NP and the nodes N2y and N3y, respectively. The PMOS transistors 507 and 508 are connected in common to the gates of the node N2y (i.e., the drain of the PMOS transistor 507), forming a current mirror (current ratio is 1:1).

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 transistor 509 is connected between node N3x and the ground line NL, and NMOS transistor 510 is connected between node N3y and the ground line NL. NMOS transistor 511 is connected between node N4 and the ground line NL, similar to NMOS transistor 504 in Fig. 7. A reference current Iref is supplied to node N4 from a reference current source 40 similar to that in Fig. 2.

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 NMOS transistors 509 to 511 are commonly connected to node N4 (the drain of NMOS transistor 511). This forms a current mirror of NMOS transistors 511 and 509 (current ratio is 1:1), and a current mirror of NMOS transistors 511 and 510 (current ratio is 1:1).

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 internal circuit 10a is selected and the switches 304a and 305a are turned on in the selection circuit 32.

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 switch 305a is turned on, a path for the output current Ioutx is generated from the power supply line NP to the ground line NL, including the PMOS transistor 505, the switch 305a (node N1ax), the NMOS transistor 203a, and the resistive element 204a. The output current Ioutx is equal to the output current Iou in FIG.

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 switch 304a is turned on, a path for the output current Iouty is generated from the power supply line NP to the ground line NL, including the PMOS transistor 507, the switch 304a (node N1ay), the NMOS transistor 205a, and the resistive element 206a. The output current Iouty is equivalent to the output current Iol in FIG. 7. In this way, in the current comparator 52 of the fourth embodiment, the output currents Ioutx and Iouty corresponding to the output currents Iou and Iol in FIG. 7 are generated simultaneously. That is, the current comparator 50 receives in parallel a plurality of output currents Ioutx and Iouty having different conversion ratios generated by the voltage-current conversion circuit 22.

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 PMOS transistors 505 and 506. Similarly, the output current Iouty is copied by a current mirror (current ratio 1:1) formed by PMOS transistors 507 and 508. As a result, in the current comparator 52, a current equivalent to the output current Ioutx is supplied to node N3x by PMOS transistor 506, and a current equivalent to the output current Iouty is supplied to node N3y by PMOS transistor 508.

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 current source 40 to the node N4 is copied by a current mirror (current ratio 1:1) formed by NMOS transistors 511 and 509, and a current mirror (current ratio 1:1) formed by NMOS transistors 511 and 510. As a result, a current equivalent to the reference current Iref is drawn from the node N3x by the PMOS transistor 509. Similarly, a current equivalent to the reference current Iref is drawn from the node N3y by the PMOS transistor 510.

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 switch 303a is on in FIG. 7. Therefore, voltage V3x is set to a voltage level indicating the comparison result between the measurement voltage Vout and the judgment voltage Vtu (upper limit side). As in FIG. 7, when Vout<Vtu, Iout<Iref, so the judgment signal Sidx corresponding to voltage V3x is set to the L level.

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 decision logic circuit 60 has an inverter 601 and a NAND (negative AND) gate 602. The inverter 601 inverts and outputs the decision signal Sidx. The output voltage of the inverter 610 and the decision signal Sidy are input to the NAND gate 602, which outputs the decision signal Sjd. In the configuration of FIG. 11, the decision signal Sjd from the decision logic circuit 60 can be output to a terminal 6 that can be contacted from outside the semiconductor integrated circuit device 5f.

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 embodiment 4, the current comparator 52 can simultaneously compare the measured voltage Vout with the judgment voltage Vtl (lower limit side) and compare the measured voltage Vout with the judgment voltage Vtu (upper limit side).

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 embodiments 2 and 3, the measured voltage Vout can be compared with only one judgment voltage, so the judgment of whether the measured voltage Vout is within the normal range defined by the upper and lower limit values must be performed using the judgment signal Sjd at different timings.

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 current comparator 51, and the reference current source 40, 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 voltage-current conversion can be performed using PMOS transistors. Alternatively, by adding an operational amplifier buffer (FIGS. 4 and 5) to the voltage-current conversion circuit 21 and the reference current source 40, the effects of MOS transistor variation and temperature fluctuations can be suppressed, and the accuracy of the judgment can be improved.

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 selection circuit 32 in the fourth embodiment will be described.

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 circuit device 5d (FIG. 10) according to the fourth embodiment in that the selection circuit 32 is omitted and that a voltage-current conversion circuit 23 is arranged instead of the voltage-current conversion circuit 21. An enable signal EN is input to each voltage-current conversion circuit 21. FIG. 12 also shows a configuration of N=4, in which individual enable signals ENa-ENd are input to the voltage-current conversion circuits 23a-23d arranged corresponding to the internal circuits 10a-10d, respectively. One of the enable signals ENa-ENd is set to H level to select the internal nodes NTa-NTd of the internal circuits 10a-10d as the measurement target. On the other hand, the remaining three enable signals ENa-ENd are set to L level.

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 internal circuit 10a is representatively shown with the subscript a, but similar configurations are arranged corresponding to each internal circuit 10.

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-current conversion circuit 23a further includes an enable switch 207a connected in series to each of the resistive elements 204a and 206a between the resistive elements 204a and 206a and the ground line NL, in comparison with the voltage-current conversion circuit 21a of FIG. 11. The enable switch 207a is turned on and off in response to an enable signal ENa.

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 selection circuit 32 in FIG. 11 is not provided, the two nodes of each voltage-current conversion circuit 23 are connected to the nodes N2x and N2y of the current comparator 51, respectively, without a switch. For example, the nodes N1ax and N1ay of the voltage-current conversion circuit 23a are connected to the nodes N2x and N2y of the current comparator 51, respectively, without a switch.

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 switch 207a is turned on, the voltage-current conversion circuit 23a is connected to the nodes N2x and N2y of the current comparator 51 in the same circuit state as the voltage-current conversion circuit 21a. Therefore, the voltage-current conversion circuit 23a can input the output currents Ioutx and Iouty similar to those in FIG. 11 to the current comparator 51. This makes it possible to generate a judgment signal Sjd based on a comparison between the measurement voltage Vout and the judgment voltages Vlu and Vtl, similar to the fourth embodiment.

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 switch 207a is turned off, the paths of the output currents Ioutx and Iouty are cut off in the voltage-current conversion circuit 23a. As a result, in the same way as when the switches 304a and 305a of the selection circuit 32 are turned off in FIG. 11, the output currents Ioutx and Iouty according to the measurement voltage Vout of the internal node NTa are not generated in the current comparator 51. In this case, one of the other voltage-current conversion circuits 23 (voltage-current conversion circuits 23b to 23d in FIG. 12) is selected, and the corresponding enable signal EN is set to the H level. Then, in the current comparator 51, the output currents Ioutx and Iouty according to the measurement voltage Vout input to the selected voltage-current conversion circuit 23 are generated and compared with the reference current Iref.

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 selection circuit 32 can be omitted, and judgment can be performed by comparing the measurement voltage Vout with a plurality of judgment voltages Vtu and Vyl, similar to the semiconductor device according to the fourth embodiment. Therefore, in addition to the effect of the semiconductor integrated circuit device according to the fourth embodiment, the effect of miniaturization of the circuit can be further enjoyed.

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 current comparator 50, and the reference current source 40, 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 voltage-current conversion can be performed using PMOS transistors. Alternatively, by adding an operational amplifier buffer (FIGS. 4 and 5) to the voltage-current conversion circuit 22 and the reference current source 40, the effects of MOS transistor variation and temperature fluctuations can be suppressed, and the accuracy of the judgment can be improved.

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 switch 207a in series with the resistive element 202a in the voltage-current conversion circuit 20a (FIG. 2) and the voltage-current conversion circuit 20a# (FIG. 4). Similarly, the fifth embodiment can be combined with the first embodiment or the second variation, by connecting the enable switch 207a in series with the resistive element 202pa in the voltage-current conversion circuit 20pa (FIG. 3).

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-current conversion circuit 21a (FIG. 7), by connecting the enable switch 207a between the resistor elements 204a and 206a and the ground line NL in the same manner as in FIG. 13, it is possible to combine the second and fifth embodiments. In addition, in the voltage-current conversion circuit 22a (FIG. 9), by connecting the enable switch 207a in series with the resistor elements 209a and 210a and so as to be removed from the short-circuit path caused by the transistor switch 208a, it is also possible to combine the third and fifth embodiments.

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。
Embodiment 6.
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 circuit device 5f relating to embodiment 6.

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 circuit device 5f has N internal circuits 10 each configured with an internal circuit (hereinafter also referred to as a "first internal circuit") 11 and an internal circuit (hereinafter also referred to as a "second internal circuit") 12 having the same function, and each internal circuit 10 is equipped with an abnormality response configuration that switches to the second internal circuit 12 when a fault is detected in the first internal circuit 11.

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 internal circuit 10a has a first internal circuit 11a and a second internal circuit 12a, the internal circuit 10b has a first internal circuit 11b and a second internal circuit 12b, the internal circuit 10c has a first internal circuit 11c and a second internal circuit 12c, and the internal circuit 10d has a first internal circuit 11d and a second internal circuit 12d.

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 circuit device 5f includes, in addition to the voltage-current conversion circuits 21a-21d, selection circuit 32, reference current source 40, current comparator 51, and judgment logic circuit 60 similar to those of the semiconductor integrated circuit device 5d (Figure 10), selection circuits 15a-15d, judgment result selection circuit 70, recording devices 80a-80d, and control logic circuits 9a-9d for the above-mentioned abnormality response configuration.

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 internal circuit 10a is also shown with the subscript a, but similar configurations are arranged corresponding to each internal circuit 10.

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 switches 1001a to 1004a. The switches 1001a and 1002a are connected between the first internal circuit 11a and the second internal circuit 12a and another real circuit (not shown) mounted on the semiconductor integrated circuit device 5f, which receives the output voltage of the internal circuit 10a as an input. The switch 1001a is turned on and off in response to a control signal Aa, while the switch 1001a is turned on and off in response to a control signal /Aa (an inverted signal of Aa). As a result, the output voltage of one of the first internal circuit 11a and the second internal circuit 12a is input to the real circuit.

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 switch 1003a is connected between an internal node NT1a corresponding to the output node of the first internal circuit 11a and the voltage-current conversion circuit 21a. The switch 1004a is connected between an internal node NT2a corresponding to the output node of the second internal circuit 12a and the voltage-current conversion circuit 21a.

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 switch 1003a is on, the voltage of the internal node NT1a, i.e., the output voltage of the first internal circuit 11a, is input to the voltage-current conversion circuit 21a as the measurement voltage Vout. On the other hand, when the switch 1004a is on, the voltage of the internal node NT2a, i.e., the output voltage of the second internal circuit 12a, is input to the voltage-current conversion circuit 21a as the measurement voltage Vout.

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 switches 1003a and 1004a, a determination signal Sjd indicating whether the output voltage (Vout) of the first internal circuit 11a is within the range Vtl<Vout<Vtu (normal range) can be obtained at the node N20 for each of the output voltages of the first internal circuit 11a and the second internal circuit 12a, as described in the fifth embodiment.

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 result selection circuit 70 has switches 701a to 701d and 702a to 702d. The recording device 80a corresponding to the internal circuit 10a has a first latch circuit 801a, a second latch circuit 802a, and a NAND gate 803a.

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 switch 701a is connected between the node N20 and the first latch circuit 801a. The first latch circuit 801a is arranged to store the judgment signal Sjd for the first internal circuit 11a included in the internal circuit 10a. Therefore, the switch 701a is provided with an on period in conjunction with the switch 1003a.

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 switch 702a is connected between the node N20 and the second latch circuit 802a. The second latch circuit 802a is arranged to store the judgment signal Sjd for the second internal circuit 12a included in the internal circuit 10a. Therefore, the switch 702a is provided with an on period in conjunction with the switch 1004a.

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 internal circuits 10b to 10d includes a first latch circuit 801 that stores the judgment result of the first internal circuit 11, and a second latch circuit 802 that stores the judgment result of the second internal circuit 12. Furthermore, in the judgment result selection circuit 70, a switch 701 leading to the first latch circuit and a switch 702 leading to the second latch circuit are arranged between the recording devices 80b to 80d and node N20 at which the judgment signal Sjd is output from the judgment logic circuit 60.

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 NAND gate 803a receives the latch data S11a of the first latch circuit 801a and the latch data S12a of the second latch circuit 802a as inputs and outputs the internal circuit normal signal /Ea.

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 control logic circuit 9a has a NAND gate 901a and an inverter 902a. The NAND gate 901a receives latch data S11a and the inverted data of latch data S12a, and outputs a control signal Aa for the switch 1001a. The inverter 902a inverts the output signal of the NAND gate 901a and outputs a control signal /Aa for the switch 1002a.

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 circuit device 5f.
Referring to FIG. 16, at the test timing of the internal circuit 10a for determining the output voltages of the first internal circuit 11a and the second internal circuit 12a, the switches 304a, 305a of the selection circuit 32 are turned on, and the voltage-current conversion circuit 21a corresponding to the internal circuit 10a is connected to the current comparator 51.

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 internal circuit 10a, the output voltage of the first internal circuit 11a and the output voltage of the second internal circuit 12a are judged in sequence. First, by turning on the switches 1003a and 701a, a judgment signal Sjd indicating whether the output voltage (Vout) of the first internal circuit 11a is within the range Vtl<Vout<Vtu (normal range) is input to the first latch circuit 801a. If the judgment result of the first internal circuit 11a is normal, the latch data S11a of the first latch circuit 801a becomes L level.

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 switches 1004a and 702a, a judgment signal Sjd indicating whether the output voltage (Vout) of the second internal circuit 12a is within the range of Vtl<Vout<Vtu (normal range) is input to the second latch circuit 802a. If the judgment result of the first internal circuit 11a is normal, the latch data S12a of the second latch circuit 802a becomes L level.

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 first latch circuit 801a corresponds to an example of a "first memory circuit", and the latch data S11a corresponds to an example of "first information". The second latch circuit 802a corresponds to an example of a "second memory circuit", and the latch data S12a corresponds to an example of "second information". In addition, an example of a "measurement selection circuit" can be configured by the switches 1003a and 1004a of the selection circuit 15a.

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 internal circuit 11a and the second internal circuit 12a is completed, the test timing of the internal circuit 10a is terminated and the test timing of the internal circuit 10b is set. In the test timing of the internal circuit 10b, the switches 1003b, 1004b, 304b, 305b, 701b, and 702b corresponding to the internal circuit 10b are turned on and off in the same manner as the switches 1003a, 1004a, 304a, 305a, 701a, and 702a in the test timing of the internal circuit 10a so as to determine the output voltages of the first internal circuit 11b and the second internal circuit 12b in sequence.

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 Case 1 to Case 4 for combinations of the judgment results of the first and second internal circuits.

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 case 1, the output voltage (Vout) of both the first internal circuit 11a and the second internal circuit 12a is normal (S11a = S12a = L). At this time, the control signal Aa is set to H level, while the control signal /Aa is set to L level. That is, the output of the first internal circuit 11a is transmitted to the actual circuit by the switch 1001a. Also, the internal circuit abnormality signal /Ea is set to H level.

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 case 2, the output voltage of the first internal circuit 11a is normal (S11a=L), while the output voltage of the second internal circuit 12a is abnormal (S12a=H), and the second internal circuit 12a is faulty. In this case, as in case 1, the control signal Aa is set to H level, while the control signal /Aa is set to L level. That is, the output of the first internal circuit 11a is transmitted to the actual circuit by the switch 1001a. Also, the internal circuit abnormality signal /Ea is set to H level.

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 case 3, contrary to case 2, the output voltage of the second internal circuit 12a is normal (S12a=L), while the output of the first internal circuit 11a is abnormal (S11a=H), and the first internal circuit 11a is faulty. In this case, the control signal Aa is set to L level, while the control signal /Aa is set to H level. That is, the output of the second internal circuit 12a is transmitted to the actual circuit by the switch 1002a. Also, the internal circuit abnormality signal /Ea is set to H level. In this way, one embodiment of an "output selection circuit" can be configured by the switches 1001a and 1002a of the selection circuit 15a.

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 case 4, the output voltages of both the first internal circuit 11a and the second internal circuit 12a are abnormal (S11a = S12a = L), and both the first internal circuit 11a and the second internal circuit 12a are faulty. In this case, the internal circuit abnormality signal /Ea is set to the L level, unlike cases 1 to 3. The control signals Aa and /Aa are set in the same way as in cases 1 and 2.

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 internal circuit 11a is set as the default circuit for actual use, and when the first internal circuit 11a fails, the second internal circuit 12a for backup is automatically switched to the circuit for actual use, provided that the determination result is normal. This allows the semiconductor integrated circuit device 5e to continue operating even when an internal circuit fails.

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 internal circuit 11a and the second internal circuit 12a fail, the internal circuit abnormality signal /Ea is set to an L level to indicate that the internal circuit 10a is unusable.

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 circuit device 5f is turned on, and periodically at a time that does not affect the circuit operation.

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 circuit device 5f, the failure state of each internal circuit 10 can be grasped. That is, the control signals Aa, /Aa and the internal circuit abnormality signal /Ea can be output to a terminal (not shown) that can be contacted from outside the semiconductor integrated circuit device 5f, similar to the terminal 6.

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 embodiment 6 is applied to the semiconductor integrated circuit device of embodiment 4, but it is also possible to combine embodiment 6 with the other embodiments 1 to 3 and 5 in addition to applying modifications 1 and 2. In this case, the number of latch circuits in the recording device 80 and the contents of the logical operation in the control logic circuit 9 can be appropriately changed as necessary.

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 embodiments 1 to 3, in order to determine normality and ≧ using the judgment results relating to the same voltage range (Vtl<Vout<Vtu) as in embodiment 4, four latch circuits are required in each recording device 80 to hold the judgment signal Sjd in comparison with each of the judgment voltages Vtl and Vtu, and it is necessary to modify the logical operation in the control logic circuit 9 so that the latch data of the four latch circuits is used to obtain control signals Aa, /Aa and internal circuit abnormality signal /Ea similar to those in Figure 17 for normal and abnormal combinations (cases 1 to 4) of the first internal circuit 11a and the second internal circuit 12a.

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 circuit device 5g relating to embodiment 7.

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 circuit device 5g differs from the semiconductor integrated circuit device 5b (FIG. 10) according to the fourth embodiment in that two voltages, a first voltage Vout1 and a second voltage Vout2, are output from the internal circuit 10a, and that a voltage-current converter circuit 24a is provided instead of the voltage-current converter circuit 21a. Furthermore, an upper peak detector 13a and a lower peak detector 14a are provided for the internal node NTa (output voltage Vout) of the internal circuit 10a, which corresponds to the "measurement node."

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 upper peak detector 13a extracts the maximum value (upper peak value) of the output voltage Vout and outputs it as the first voltage Vout1. The lower peak detector 14a extracts the minimum value (lower peak value) of the output voltage Vout and outputs it as the second voltage Vout2. For example, when an AC voltage is output to the internal node NTa, Vout1-Vout2 indicates the peak-to-peak value of the AC voltage.

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-current conversion circuit 24a. The voltage-current conversion circuit 24a converts the voltage difference (Vout1-Vout2) between the first voltage Vout1 and the second voltage Vout2 into output currents Ioutx and Iouty in FIG. 11 with different conversion gains.

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 selection circuit 32, the current comparator 50, the reference current source 40, and the decision logic circuit 60 shared by the N internal circuits 10 are the same as those in the fourth embodiment (FIG. 10). In FIGS. 18 and 19, the configuration corresponding to the internal circuit 10a is representatively shown with the subscript a, but the same configuration is arranged corresponding to each internal circuit 10.

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-current conversion circuit 24a of Figure 18.

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-current conversion circuit 24a is connected to the selection circuit 32 (FIG. 11) via nodes N1ax and N1ay. The voltage-current conversion circuit 24a has NMOS transistors 2031a, 2035a, and 2308a, PMOS transistors 2304a, 2307a, and 2310a, resistive elements 2306a and 2309a, and current sources 2302a and 2303a.

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 NMOS transistor 2301a is connected between the power supply line NP and the node N31, and the current source 2302a is connected between the node N31 and the ground line NL. The second voltage Vout2 is input to the gate of the NMOS transistor 2301a.

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 current source 2303a is connected between the power supply line NP and the node N32, and the PMOS transistor 2304a is connected between the node N32 and the ground line NL. The first voltage Vout1 is input to the gate of the PMOS transistor 2304a.

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 transistor 2305a is connected between the node N1ax and the node N33. The resistive element 2306a is connected between the node N33 and the PMOS transistor 2307a, which is connected between the resistive element 2306a and the ground line NL. The resistive element 2306a has an electrical resistance value RDU.

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 transistor 2308a is connected between the node N1ay and the node N34. The resistive element 2309a is connected between the node N34 and the PMOS transistor 2310a, which is connected between the resistive element 2309a and the ground line NL. The resistive element 2309a has an electrical resistance value RDL.

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 NMOS transistors 2305a and 23038a are commonly connected to node N32. The gates of PMOS transistors 2307a and 2310a are commonly connected to node N31.

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 PMOS transistor 2304a. Similarly, the voltage V31 at node N31 is expressed as V31 = Vout2 - Vgs11 using the gate-source voltage Vgs11 of NMOS transistor 2301a.

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 resistor element 2306a is expressed as (V32-Vgs15)-(V31+Vgs17) by further using the gate-source voltage Vgs15 of the NMOS transistor 2305a and the gate-source voltage Vgs17 of the NMOS transistor 2307a. As a result, the output current Ioutx is expressed by the following equation (13).

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 resistor element 2309a is (V32-Vgs18)-(V31+Vgs20) by further using the gate-source voltage Vgs18 of the NMOS transistor 2308a and the gate-source voltage Vgs20 of the NMOS transistor 2310a. As a result, the output current Iouty is expressed by the following equation (14).

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 embodiment 1, when Vout = Vout1 - Vout2 = Vdu, the electrical resistance value RDU for making Ioutx = Iref is expressed by the following equation (15) using the electrical resistance value RS (reference current source 40) that determines the reference current Iref.

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 resistor element 2306a and the electric resistance value RDL of the resistor element 2309a according to the equations (15) and (16), the voltage difference (Vout1-Vout2 ) can be used as a measurement voltage Vout and compared with each of the determination voltages Vdu and Vdl. As a result, the voltage difference between the two voltages related to the measurement node of the internal circuit is within the normal range determined by the determination voltages Vdu and Vdl. It is possible to determine whether or not the information is included.

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 current comparator 50 via the selection circuit 30 (FIG. 2 or FIG. 9), it is possible to compare the voltage difference between the first voltage Vout1 and the second voltage Vout2 as the measurement voltage Vout with a single judgment voltage Vdt. In this case, in the voltage-current conversion circuit 24a of FIG. 19, the arrangement of the NMOS transistor 2308a, the resistive element 2309a, and the PMOS transistor 2310a is omitted, and the NMOS transistor 2305a is connected between the node N1a and the node N33, so that the above voltage comparison can be performed. The electrical resistance value of the resistive element 2306a in this case can be obtained by replacing the judgment voltage Vtu with the judgment voltage Vdt in the formula (15).

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 embodiments 1 to 6. This makes it possible to perform a determination of the difference between the two voltages (voltage difference) related to the internal circuit 10 in the same manner as embodiments 1 to 6, or to perform an abnormality response configuration based on the determination result.

(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-current conversion circuit 24a assuming that both the determination voltage Vtu (upper limit side) and the determination voltage (lower limit side) are positive voltages has been described. In FIG. 20, as a modified example, an example configuration of the voltage-current conversion circuit 25a for dealing with the case in which the determination voltage Vtu (upper limit side) is a positive voltage while the determination voltage (lower limit side) is a negative voltage will be described with reference to FIG.

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-current conversion circuit 25a differs from the voltage-current conversion circuit 24a shown in FIG. 19 in that it further includes a PMOS transistor 2312a, an NMOS transistor 2313a, and current sources 2311a and 2314a, and in that the connection destinations of the gates of the NMOS transistor 2308a and the PMOS transistor 2310a are changed.

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 PMOS transistor 2312a is connected between the node N35 and the ground line NL. The second voltage Vout2 is input to the gate of the PMOS transistor 2312a in common with the gate of the NMOS transistor 2301a.

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 transistor 2313a is connected between the power supply line NP and the node N36, and the current source 2314a is connected between the node N36 and the ground line NL. The first voltage Vout1 is input to the gate of the NMOS transistor 2313a in common with the gate of the PMOS transistor 2304a.

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 PMOS transistor 2310a is connected to node N36 where a voltage according to the first voltage Vout1 is generated. Therefore, a voltage according to the voltage difference (Vout2-Vout1) is applied to both ends of resistor element 2309a. As a result, output current Iouty becomes a current obtained by converting the voltage difference (Vout2-Vout1) by a conversion gain according to the electrical resistance value RDL.

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-current conversion circuit 24a. Therefore, overall, it can be understood that the polarity (positive/negative) of the judgment voltage Vdl can be inverted and compared with the voltage difference (Vout1-Vout2) compared to the case where the voltage-current conversion circuit 24a is used.

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-current conversion circuit 25a shown in Figure 20, even if the lower limit of the normal range of the voltage difference (Vout1-Vout2) is a negative voltage, the voltage difference between the first voltage Vout1 and the second voltage Vout2 can be used as the measurement voltage Vout and compared with the judgment voltage, as in embodiments 1 to 6.

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 current comparator 50 transistor, 51 (nodes N3, N3x, N3y) to the output currents Iout, Ioutx, Iouty of the voltage-current conversion circuit 20, etc., and the current ratio B of the reference current Iref generated in the current comparators 50 to 52, 51 (node N4) to the reference current Iref in the reference current source 40.

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 NMOS transistor 201a and NMOS transistor 403 in FIG. 2 by adjusting the transistor size. As an example, when (A/B) = 0.5, the electrical resistance value RO is halved and the current flowing through NMOS transistor 201a is doubled, so it is preferable that the transistor size of NMOS transistor 201a is twice that of NMOS transistor 403. For example, by connecting two NMOS transistors having the same transistor size as NMOS transistor 403 in parallel to configure NMOS transistor 201a, the current and transistor size ratio between NMOS transistor 201a and NMOS transistor 403 can be adjusted.

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)

複数の電圧電流変換回路を備え、
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.
各前記電圧電流変換回路は、前記第1変換ゲインが異なる複数の電圧電流変換ユニットを有し、
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.
各前記電圧電流変換回路は、
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.
各前記電圧電流変換回路は、前記第1変換ゲインがそれぞれ異なる複数の電圧電流変換ユニットを有し、
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.
前記複数の判定信号の論理演算結果を示す信号を生成する判定論理回路を更に備える、請求項4記載の半導体集積回路装置。 The semiconductor integrated circuit device of claim 4, further comprising a decision logic circuit that generates a signal indicating a logical operation result of the plurality of decision signals. 前記電圧電流変換回路は、1つの前記測定ノードの電圧を前記測定電圧として、前記少なくとも1つの出力電流を生成する、請求項1~5のいずれか1項に記載の半導体集積回路装置。 A semiconductor integrated circuit device according to any one of claims 1 to 5, wherein the voltage-to-current conversion circuit generates the at least one output current using the voltage of one of the measurement nodes as the measurement voltage. 前記電圧電流変換回路は、1つの前記測定ノードの異なるタイミングでの第1電圧及び第2電圧の電圧差を前記測定電圧として、前記少なくとも1つの出力電流を生成する、請求項1~5のいずれか1項に記載の半導体集積回路装置。A semiconductor integrated circuit device according to any one of claims 1 to 5, wherein the voltage-to-current conversion circuit generates the at least one output current using the voltage difference between a first voltage and a second voltage at one of the measurement nodes at different timings as the measurement voltage. 前記第1電圧及び前記第2電圧は、前記1つの測定ノードの電圧の最大ピーク値及び最小ピーク値である、請求項7記載の半導体集積回路装置。 The semiconductor integrated circuit device of claim 7, wherein the first voltage and the second voltage are a maximum peak value and a minimum peak value of the voltage of the one measurement node. 前記電圧電流変換回路は、2つの前記測定ノードの電圧差を前記測定電圧として、前記少なくとも1つの出力電流を生成する、請求項1~5のいずれか1項に記載の半導体集積回路装置。A semiconductor integrated circuit device according to any one of claims 1 to 5, wherein the voltage-current conversion circuit generates the at least one output current using the voltage difference between the two measurement nodes as the measurement voltage. 前記基準電流源は、予め定められた基準電圧を予め定められた第2変換ゲインに従って電圧電流変換することで前記基準電流を生成する様に構成され、
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.
前記第1変換ゲインは、前記測定電圧が前記判定電圧と同等であるときに、前記出力電流と前記基準電流とが同等となるように設定される、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。A semiconductor integrated circuit device according to any one of claims 1 to 9, wherein the first conversion gain is set so that the output current and the reference current are equivalent when the measurement voltage is equivalent to the determination voltage. 前記半導体集積回路装置は、
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.
前記複数の電圧電流変換回路の各々は、前記少なくとも1つの出力電流の経路に介挿接続されたイネーブルスイッチを有し、
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.
前記半導体集積回路装置は、
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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