CN103532549A - 半导体器件和故障诊断系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供半导体器件和故障诊断系统，在AD转换操作期间，能够对执行AD转换操作的电路进行故障检测。该半导体器件包括：模数转换单元，其将第二模拟信号转换成第一数字信号，其中第二模拟信号是通过将第一模拟信号和具有与第一模拟信号不同信号频带的偏移信号相加获得的；信号提取单元，其从第一数字信号提取第二数字信号，第二数字信号对应于偏移信号的信号频带；以及故障检测单元，其基于第二数字信号和设置值检测模数转换单元中的故障，设置值在生成偏移信号时设置的。

Description

半导体器件和故障诊断系统

相关申请的交叉引用

本申请基于2012年7月5日提交的日本专利申请No.2012-150986，并要求其优先权，其公开作为参考全部包含在这里。

技术领域

本发明涉及一种半导体器件，例如，优选用于包括模数转换器的半导体器件。

背景技术

当AD（模拟至数字）转换器用于需要功能安全的用途时，要求对AD转换器进行故障检测，以验证转换数据。还要求对用于高精度测量用途的Δ-ΣAD转换器进行故障检测。

日本未审查专利申请公布No.2007-300469公开了：在比较单元执行AD转换的比较期间，利用从作为布置在比较单元的前级中的电路的采样放大器输出的信号对AD转换器件进行故障检测，这里AD转换的循环被分为初始化周期、采样周期和比较周期。初始化周期指的是从AD转换启动时刻到初始化结束时刻的周期。采样周期指的是从初始化结束时刻到采样结束时刻的周期。比较周期指的是从采样结束时刻到下一个AD转换处理的启动时刻的周期。

日本未审查专利申请公布No.2003-177161公开了一种测试器件的配置，包括信号处理单元，用来将与抖动信号相加的信号转换成数字信号，并通过比较从信号处理单元输出的数字信号与预期值来评估电子器件的正常性。抖动信号用于降低AD转换中的量化误差。

日本未审查专利申请公布No.2008-252520公开了一种抖动生成电路的配置，其生成多个每个都具有不同频率的方波。

发明内容

日本未审查专利申请公布No.2007-300469中公开的关于AD转换器件的故障检测是利用从采样放大器输出的信号进行的，其是布置在比较单元的前级中的电路。也就是说，在日本未审查专利申请公布No.2007-300469中公开的技术在AD转换器件中在采样结束时刻和下一个AD转换处理的启动时刻之间的周期内仅进行采样放大器的故障检测。因此，本发明人在日本未审查专利申请公布No.2007-300469中公开的对AD转换器件的故障检测中发现问题，即在AD转换操作期间，不能对进行AD转换处理的比较单元进行故障检测。然而，为了确保AD转换器件的高可靠性，希望对在AD转换操作期间对应执行AD转换处理的比较单元的电路进行故障检测。专利文献2或3都没有公开解决这种问题的方法。其它问题和新特征将在本说明书和附图的描述中提到。

本发明的一个方面是一种半导体器件，包括：模数转换单元，其将与偏移信号相加的模拟信号转换成数字信号；信号提取单元，其从数字信号提取偏移信号分量；以及故障检测单元，基于提取的偏移信号分量检测模数转换单元中的故障。

根据上述实施例，能够对在AD转换操作期间进行AD转换处理的电路进行故障检测。

附图说明

结合附图，通过下面某些实施例的描述，上述的和其它的方面、优点和特征将变得更明显，其中：

图1是根据第一实施例的半导体器件的方框图；

图2是根据第一实施例的半导体器件的方框图；

图3是根据第一实施例的模拟输入信号的波形图；

图4是根据第一实施例的DC抖动信号的波形图；

图5是根据第一实施例的相加的模拟信号的波形图；

图6是示出根据第一实施例的数字脉冲的压缩波的图；

图7是示出根据第一实施例的从抽取滤波器输出的信号的图；

图8是根据第二实施例的半导体器件的方框图；

图9是根据第三实施例的半导体器件的方框图；

图10是示出量化器的输出被反转的时刻的图；

图11是示出根据第三实施例的故障诊断过程的流程的图；以及

图12是根据第四实施例的半导体器件的方框图。

具体实施方式

第一实施例

在下文中，参考附图，说明本发明的实施例。利用图1说明根据第一实施例的半导体器件的配置示例。该半导体器件包括AD转换单元1、信号提取单元3、故障检测单元5和偏移信号生成单元7。

AD转换单元1将模拟输入信号转换成数字信号。AD转换单元1接收模拟输入信号和偏移信号。例如，模拟输入信号是从其它半导体器件或模拟处理电路输出的。可选地，模拟输入信号可以是经由天线等接收的无线信号。偏移信号生成单元7生成偏移信号。偏移信号用来降低AD转换单元1中的量化误差。例如，抖动信号、具有固定振幅的固定信号或伪随机信号，可以用作偏移信号。抖动信号通常用作解决闲音问题的措施。而且，偏移信号具有与输入到AD转换单元1的模拟输入信号不同的信号频带（signal band）。换句话说，向偏移信号设置与模拟输入信号不同的频带。

AD转换单元1将相加的模拟信号转换成数字信号，相加的模拟信号是通过将模拟输入信号和偏移信号相加获得的。

信号提取单元3从AD转换单元1生成的数字信号中提取对应于偏移信号的信号频带的偏移数字信号。例如，信号提取单元3可以利用仅通过偏移信号在其中操作的频带的数字滤波器，来提取偏移数字信号。例如，低通滤波器（LPF）或高通滤波器（HPF）可以用作该数字滤波器。

故障检测单元5基于偏移数字信号和用于生成输入到AD转换单元1的偏移信号的设置值，评估AD转换单元1中是否存在故障。用于故障评估的偏移数字信号是通过信号提取单元3提取的信号。用于生成该偏移信号的设置值是由偏移信号生成单元7使用的设置值。例如，该设置值是预定时刻上的振幅值。偏移信号生成单元7利用该设置值生成偏移信号，其是模拟信号。

例如，故障检测单元5比较偏移数字信号与设置值。此外，当比较结果表明匹配时，故障检测单元5可以评估为不存在故障，而当比较结果表明不匹配时，故障检测单元5可以评估为存在故障。即使当比较结果表明不匹配时，如果偏移信号和设置值之间的差在预定的范围内，则故障检测单元5仍可以评估为不存在故障。

如上所述，图1的半导体器件可以从由AD转换单元1输出的数字信号提取对应于偏移信号的信号频带的偏移数字信号。偏移数字信号的提取是与AD转换操作并行进行的。因此，故障检测单元5在AD转换操作期间可以进行关于AD转换单元1的故障评估。

接下来，利用图2说明半导体器件的具体配置示例。图2的半导体器件包括：加法器11、Δ-ΣAD转换器16、抽取滤波器17、DC抖动设置单元18、DC抖动生成单元19、LPF20、电压比较单元21和故障检测单元22。Δ-ΣAD转换器16包括减法器12、积分器13、量化器14和DA转换器15。

加法器11将模拟输入信号和DC抖动信号相加，并且生成相加的模拟信号。图3示出了提供到加法器11的模拟输入信号的示例。图3的模拟信号是交流信号。正弦波可以用于交流信号，如图3所示。图4示出了输入到加法器11的DC抖动信号的示例。图4的DC抖动信号是直流信号。该DC抖动信号是表示某一电压值的直流信号。设置给DC抖动信号的电压值是通过DC抖动设置单元18确定的。此外，DC抖动生成单元19利用由DC抖动设置单元18确定的设置值，生成DC抖动信号。DC抖动生成单元19向加法器11输出生成的DC抖动信号。

图5示出了由加法器11生成的相加的模拟信号的示例。图5的相加的模拟信号表示某一值加到图3的模拟输入信号上。加法器11向Δ-ΣAD转换器16输出相加的模拟信号。

Δ-ΣAD转换器16将从加法器11输出的相加的模拟信号转换成数字信号。当具有小振幅的小信号输入到Δ-ΣAD转换器16时，通过加法器11相加的DC抖动信号用于增加视在输入信号。将DC抖动信号加到小信号上可以抑制转换数字信号的噪声谱集中在特定频率上的现象。在下文中，说明Δ-ΣAD转换器16的配置示例。

积分器13将基于模拟输入信号采样的电荷存储到电容器。基于模拟输入信号采样的电荷从减法器12输出到积分器13。积分器13利用存储电荷的电容器向量化器14输出积分结果。

量化器14具有预定的阈值。量化器14输出数字信号，其确定从积分器13输出的积分结果的值是否超过或低于该阈值。例如，当所以一个阈值时，量化器14生成1比特数字信号。量化器14将基于积分结果确定的数字信号输出到抽取滤波器17，同时向DA转换器15反馈该数字信号。图6示出了从量化器14输出的信号的示例。图6所示的信号是数字脉冲的压缩波的图示说明，水平轴表示时间，纵轴表示数字值。

DA转换器15将从量化器14输出的数字信号转换成模拟信号，并向减法器12输出该模拟信号。减法器12从由加法器11输出的相加的模拟信号减去从DA转换器15输出的模拟信号。反馈从量化器14输出的信号和将该信号输出到减法器12，可以减少量化器14的量化误差。

下面说明抽取滤波器17，其对从Δ-ΣAD转换器16输出的数字信号进行信号处理。抽取滤波器17将采样频率转换成期望的数据率，并生成具有该期望数据率的数字信号。采样频率被量化器14用来生成数字信号。例如，抽取滤波器17可以抽取该采样频率，并生成具有已经转换的期望数据率的数字信号。

此外，抽取滤波器17可以利用HPF滤波具有已经转换的期望数据率的数字信号。DC抖动信号分量也包括在由抽取滤波器17生成的数字信号中。DC抖动信号分量的频率比模拟输入信号的频率低。因此，为了移除DC抖动信号分量，抽取滤波器17利用HPF滤波该数字信号。然后，抽取滤波器17可以仅提取模拟输入信号的分量。图7示出了从抽取滤波器17输出的信号的示例。图7示出了具有与模拟输入信号的频率相同的频率的数字信号。

LPF20从由Δ-ΣAD转换器16输出的数字信号提取DC抖动信号分量。由于DC抖动信号是直流信号，所以时钟频率是零，或者是具有最可能接近低频的频率的信号。从而，利用LPF20提取低频信号能够提取DC抖动信号分量。换句话说，LPF20可以从由Δ-ΣAD转换器16输出的数字信号移除对应于模拟输入信号的信号分量。

电压比较单元21比较由DC抖动信号分量表示的电压值和由DC抖动设置单元18设置的电压值。电压比较单元21向故障检测单元22输出比较结果。

当由DC抖动信号分量表示的电压值和由DC抖动设置单元18设置的电压值匹配时，故障检测单元22评估为加法器11、Δ-ΣAD转换器16和LPF20工作正常。当由DC抖动信号分量表示的电压值和由DC抖动设置单元18设置的电压值不匹配时，故障检测单元22评估为加法器11、Δ-ΣAD转换器16和LPF20中至少一个工作不正常。即使当由DC抖动信号分量表示的电压值和由DC抖动设置单元18设置的电压值不匹配时，如果由DC抖动信号分量表示的电压值和由DC抖动设置单元18设置的电压值之间的差在预定的范围内，则故障检测单元22仍可以评估为加法器11、Δ-ΣAD转换器16和LPF20工作正常。

如上所述，通过从数字信号提取在输入到Δ-ΣAD转换器16之前加入的DC抖动信号分量，能够进行对半导体器件的故障评估。为了抑制转换数字信号的噪声谱集中在特定频率上的现象，DC抖动信号是加入的已知信号。因此，加入DC抖动信号不会损害AD转换的特性。

而且，故障检测单元22可以利用与从量化器14向抽取滤波器17输出的数字信号相同的信号来进行故障评估。因此，在AD转换操作期间，通过Δ-ΣAD转换器16和抽取滤波器17，故障检测单元22可以对整个半导体器件进行故障检测。例如，整个半导体器件指的是包括加法器11、Δ-ΣAD转换器16和LPF20的配置。

第二实施例

接下来，利用图8说明根据第二实施例的半导体器件的配置示例。在下面的说明中，与图2相同的部件用相同的附图标记表示。图8中示出的半导体器件包括加法器11、Δ-ΣAD转换器16、抽取滤波器17、HPF30、AC抖动设置单元31、AC抖动生成单元32、频率比较单元33和故障检测单元34。下面利用图8的半导体器件说明DC模拟信号的AD转换。

加法器11将DC模拟信号和AC抖动信号相加，并生成相加的模拟信号。DC模拟信号是表示某一电压值的直流信号。AC抖动信号是交流信号。AC抖动信号是根据由AC抖动设置单元31确定的交流周期生成的。AC抖动设置单元31可以进一步与交流周期一起确定AC抖动信号的振幅。利用设置值，如由AC抖动设置单元31确定的交流周期，AC抖动生成单元32生成AC抖动信号。AC抖动生成单元32向加法器11输出生成的AC抖动信号。加法器11将相加的模拟信号输出到Δ-ΣAD转换器16。

由于Δ-ΣAD转换器16具有与图2所示的Δ-ΣAD转换器16相似的配置和相似的操作，所以在这里将不再具体说明。

抽取滤波器17将从Δ-ΣAD转换器16输出的数字信号的采样频率转换成期望的数据率，并生成具有已经转换的期望数据率的数字信号。该采样频率被量化器14用来生成数字信号。例如，抽取滤波器17可以抽取该采样频率，并生成具有已经转换的期望数据率的数字信号。

此外，抽取滤波器17可以利用LPF滤波具有已经转换的期望数据率的数字信号。AC抖动信号分量也包括在由抽取滤波器17生成的数字信号中。AC抖动信号分量的频率比DC模拟信号的频率大。因此，为了移除AC抖动信号分量，抽取滤波器17利用LPF滤波数字信号。然后，抽取滤波器17可以仅提取对应于DC模拟信号的信号分量的数字信号。

HPF30从由Δ-ΣAD转换器16输出的数字信号抽取AC抖动信号分量。AC抖动信号是根据设置频率工作的信号。AC抖动信号具有比DC模拟输入信号大的时钟频率，其是时钟频率为零的信号，或者是频率尽可能接近低频的信号。利用HPF30提取高频信号能够提取AC抖动信号分量。换句话说，HPF30可以从由Δ-ΣAD转换器16输出的数字信号移除对应于DC模拟输入信号的信号分量。

频率比较单元33计数分离的AC抖动信号分量的数字数据的正值和负值两者。频率比较单元33利用计数值计算AC抖动信号分量的交流周期。频率比较单元33比较分离的AC抖动信号分量的交流周期和由AC抖动设置单元31设置的交流周期。频率比较单元33向故障检测单元34输出比较结果。

当AC抖动信号分量的交流周期和由AC抖动设置单元31设置的交流周期匹配时，故障检测单元34评估为加法器11、Δ-ΣAD转换器16和HPF30操作正常。当AC抖动信号分量的交流周期和由AC抖动设置单元31设置的交流周期不匹配时，故障检测单元34评估为加法器11、Δ-ΣAD转换器16和HPF30中至少一个操作不正常。即使当AC抖动信号分量的交流周期和由AC抖动设置单元31设置的交流周期不匹配时，如果AC抖动信号分量的交流周期和由AC抖动设置单元31设置的交流周期之间的差在预定的范围内，那么故障检测单元34仍可以评估为加法器11、Δ-ΣAD转换器16和HPF30操作正常。

如上所述，提取在输入到Δ-ΣAD转换器16之前加入的AC抖动信号分量，能够对半导体器件进行故障评估。为了抑制转换数字信号的噪声谱集中在特定频率上的现象，AC抖动信号是加入的已知信号。因此，加入AC抖动信号不会损害AD转换的特性。

而且，故障检测单元34可以利用与从量化器14向抽取滤波器17输出的数字信号相同的信号来进行故障评估。因此，在AD转换操作期间，通过Δ-ΣAD转换器16和抽取滤波器17，故障检测单元34可以对整个半导体器件进行故障检测。例如，整个半导体器件指的是包括加法器11、Δ-ΣAD转换器16和HPF30的配置。

第三实施例

接下来，利用图9说明根据第三示例性实施例的半导体器件的配置示例。图9的半导体器件具有图2的配置，进一步包括故障诊断控制单元41、SW51、SW52和加法器53。故障诊断控制单元41包括测试电压生成单元42、模拟电路故障评估单元43、数字电路故障评估单元44、控制单元45、模拟电路故障评估结果保持单元46和数字电路故障评估结果保持单元47。在图9中，说明关注于与图2不同的部件上。在下面的说明中，与图2相同的部件用相同的附图标记表示。

加法器53经由SW51接收模拟输入信号。SW51响应于从控制单元45输出的控制信号而打开和关闭。加法器53向加法器11输出模拟输入信号或者从测试电压生成单元42输出的测试模拟输入信号。

量化器14经由SW52向DA转换器15反馈数字信号。SW52响应于从控制单元45输出的控制信号而打开和关闭。

接下来，说明故障诊断控制单元41的配置示例。当被用表示从故障检测单元22检测到故障的信息通知时，控制单元45控制SW51和SW52从打开转为关闭。

响应于表示故障检测单元22检测到故障的通知，数字电路故障评估单元44测试执行数字信号处理的数字单元。该数字单元包括抽取滤波器17、DC抖动设置单元18、LPF20、电压比较单元21和故障检测单元22。例如，数字电路故障评估单元44向数字单元提供测试模式，并进行扫描测试。基于从数字单元中每个部件输出的输出值，数字电路故障评估单元44评估在数字单元中是否存在故障。数字电路故障评估单元44将测试结果存储到数字电路故障评估结果保持单元47。数字电路故障评估结果保持单元47可以利用寄存器来配置。

测试电压生成单元42向加法器53输出测试电压信号。SW51通过控制单元45的控制关闭。由此，加法器53向加法器11输出从测试电压生成单元42输出的测试电压信号。将与DC抖动信号相加的测试电压信号输入到积分器13。此时，通过控制单元45，使SW52关闭。因此，没有反馈信号输出到DA转换器15和加减法器12。积分器13积分与DC抖动信号相加的测试电压信号。积分器13将积分结果输出到量化器14。

量化器14接收积分结果。如图10所示，量化器14接收积分结果某一段时间，当积分结果超过预定的阈值时，来自积分器14的输出信号被反转。模拟电路故障评估单元43测量直到来自量化器14的输出被反转的时间t。当直到来自量化器14的输出被反转的时间t与设置为期望值的时间不同时，模拟电路故障评估单元43评估为至少在积分器13和量化器14中的一个中存在故障。当直到来自量化器14的输出被反转的时间t与设置为期望值的时间相同时，模拟电路故障评估单元43评估为在积分器13和量化器14中不存在故障。

模拟电路故障评估单元43可以进行下面的评估，即使当直到来自量化器14的输出被反转的时间t与设置为期望值的时间不同时。具体地，当直到来自量化器14的输出被反转的时间t与设置为期望值的时间之间的差在预定的范围内时，模拟电路故障评估单元43可以评估为在积分器13和量化器14中不存在故障。

模拟电路故障评估单元43将测试结果存储到模拟电路故障评估结果保持单元46中。模拟电路故障评估单元43可以利用寄存器加以配置。

随后，利用图11说明故障诊断控制单元41中故障诊断处理的流程。首先，控制单元45评估是否从故障检测单元22通知了表示检测到故障的信息（S11）。当控制单元45评估为没有从故障检测单元22通知表示检测到故障的信息时，控制单元45重复S11的处理。当控制单元45评估为从故障检测单元22通知了表示检测到故障的信息时，控制单元45停止Δ-ΣAD转换器16的AD转换操作（S12）。例如，控制单元45控制SW51和SW52关闭。当SW51关闭时，模拟输入信号不提供给Δ-ΣAD转换器16。

接下来，数字电路故障评估单元44测试数字单元（S13）。例如，数字电路故障评估单元44可以通过扫描测试来测试数字单元。接下来，数字电路故障评估单元44评估数字单元中是否存在故障（S14）。一旦作为测试的结果检测到故障，数字电路故障评估单元44评估为在组成数字单元的至少一个功能块中存在故障（S15）。当数字电路故障评估单元44没有检测到故障时，测试电压生成单元42向加法器53输出测试电压信号（S16）。

接下来，模拟电路故障评估单元43评估直到来自量化器14的输出被反转时的时间t是否与接收到测试电压之后的期望值相同（S17）。当直到来自量化器14的输出被反转时的时间t与期望值不同时，模拟电路故障评估单元43评估为在积分器13和量化器14的至少一个中存在故障（S18）。当直到来自量化器14的输出被反转时的时间t与期望值相同时，模拟电路故障评估单元43评估为在Δ-ΣAD转换器16中不存在故障（S19）。换句话说，模拟电路故障评估单元43评估为在除了Δ-ΣAD转换器16之外的模块中存在故障。

如上所述，故障诊断控制单元41能够识别数字单元和Δ-ΣAD转换器16中的一个的故障位置。

此外，可以利用与上面提到的配置不同的配置，识别故障的位置。例如，测试电压生成单元42可以向DA转换器15输出测试电压。在这种情况下，测试电压生成单元42将数字信号输出到DA转换器15。基于从DA转换器15输出的测试电压信号，量化器14向模拟电路故障评估单元43输出量化结果。除了积分器13和量化器14中的故障之外，这种配置还能够使模拟电路故障评估单元43检测DA转换器15中的故障。

利用进一步与上面提到的配置不同的配置，可以识别故障的位置。例如，控制单元45可以仅控制SW51关闭并且保留SW52为打开。然后，利用从测试电压生成单元42输出的测试电压信号，抽取滤波器17输出AD转换结果。通过比较从抽取滤波器17输出的AD转换结果和从测试电压生成单元42输出的测试电压信号，模拟电路故障评估单元43或控制单元45可以评估AD转换是否正常地执行。

在确定数字单元中不存在故障之后（在步骤S14时和之后：图11中的否），从抽取滤波器17输出的AD转换结果可以与从测试电压生成单元42输出的测试电压信号相比较。在这种情况下，由于已经评估了在抽取滤波器17中不存在故障，抽取滤波器17可以从故障的位置提取。也就是，故障的位置可以评估为Δ-ΣAD转换器16或其它模块。

第四实施例

接下来，利用图12说明根据第四实施例的半导体器件的配置示例。图12的半导体器件接收由外部器件（如不同的半导体器件或图9的到半导体器件中的故障诊断控制单元41的控制单元45的外部电路）输出的外部控制信号。

例如，当根据第四实施例的半导体器件用于汽车时，该外部控制信号可以用来通知控制单元45发动机操作已停止。当发动机以这种方式停止操作时，由通过Δ-ΣAD转换器16和抽取滤波器17的AD转换操作也停止。可选地，一旦接收到外部控制信号，控制单元45可以控制AD转换操作停止。当AD转换操作停止通过故障检测单元22、故障检测单元34等的故障检测时，将不再通过故障诊断控制单元41进行故障的位置识别。

在这点上，下面的说明是在AD转换操作停止时，对Δ-ΣAD转换器16和数字单元的故障检测的控制。例如，一旦接收到表明发动机操作停止的外部控制信号，在AD转换停止的同时，控制单元45可过渡到用于进行故障检测的测试模式。在测试模式中，测试电压生成单元42周期性地生成测试电压并将测试电压输出到加法器53。这能够使Δ-ΣAD转换器16和数字单元周期性操作，从而进行AD转换操作。通过这种方式，故障诊断控制单元41可以检测在Δ-ΣAD转换器16和数字单元中是否存在故障。

如上所述，当AD转换操作停止时，通过过渡到测试模式，故障诊断控制单元41可以周期性地对Δ-ΣAD转换器16和数字单元进行故障检测。因此，在启动发动机操作之前，可以预先检测有关AD转换操作的单元中的故障。

在上面的说明中，虽然外部控制信号描述为用来通知发动机操作已经停止的信号，但是外部控制信号并不限于此。例如，当电子器件或电子设备例如在某一时间段内连续拒绝来自用户的操作时，外部控制信号可以用来通知电子器件等没有在操作。

虽然基于实施例已经详细说明了本发明人作出的发明，但是很显然，本发明并不限于上述实施例，在本发明的范围内可以进行各种修改。

上面公开的实施例的整个或部分可以描述为，但不限于，下面的补充说明。

（补充说明1）一种半导体器件，包括：

模拟电路故障评估单元，其向模数转换单元输出测试模拟信号并检测模数转换单元中的故障，模数转换单元将第二模拟信号转换成第一数字信号，第二模拟信号是通过将第一模拟信号和具有与第一模拟信号不同的信号频带的偏移信号相加获得的；以及

数字电路故障评估单元，其向信号提取单元和故障检测单元输出测试数字信号，并检测信号提取单元和故障检测单元中的故障，信号提取单元从第一数字信号中提取对应于偏移信号的信号频带的第二数字信号，并且故障检测单元基于第二数字信号和基于生成的偏移信号设置的设置值检测模数转换单元中的故障。

虽然依据几个实施例已经描述了本发明，但是本领域的技术人员将认识到，在所附权利要求的精神和范围内，本发明可以用各种修改实施，并且本发明并不限于上述示例。

此外，权利要求的范围不受上述实施例的限制。

此外，应该注意，申请人的意图是包括所有权利要求元素的等效，即使是审查期间后修改的。

第一至第四实施例可以像本领域的普通技术人员希望的那样组合。

Claims (19)

1.一种半导体器件，包括：

模数转换单元，所述模数转换单元将第二模拟信号转换成第一数字信号，所述第二模拟信号是通过将第一模拟信号和具有与所述第一模拟信号不同的信号频带的偏移信号相加而获得的；

信号提取单元，所述信号提取单元从所述第一数字信号提取第二数字信号，所述第二数字信号对应于所述偏移信号的信号频带；以及

故障检测单元，所述故障检测单元基于所述第二数字信号和设置值，检测所述模数转换单元中的故障，所述设置值是在生成所述偏移信号时设置的。

2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述模数转换单元将通过把所述第一数字信号转换成模拟信号而获得的信号作为反馈信号，与所述第二模拟信号相加。

3.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述故障检测单元根据下述比较结果检测所述模数转换单元中的故障，所述比较结果表示对所述第二数字信号和在生成所述偏移信号时设置的所述设置值进行比较的结果。

4.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述模数转换单元包括：

加法器，所述加法器将所述第一模拟信号和所述偏移信号相加，并且生成所述第二模拟信号；

Δ-Σ模数转换单元，所述Δ-Σ模数转换单元量化所述第二模拟信号，并且生成所述第一数字信号；以及

抽取滤波器，所述抽取滤波器从所述第一数字信号提取对应于所述第一模拟信号的信号频带的第三数字信号。

5.根据权利要求1所述的半导体器件，其中当所述第一模拟信号是交流信号并且所述偏移信号是直流信号时，低通滤波器作为所述信号提取单元提取所述第二数字信号。

6.根据权利要求5所述的半导体器件，其中所述故障检测单元对所述第二数字信号的电压值和在生成所述偏移信号时设置的电压值进行比较，并且根据比较结果检测所述模数转换单元中的故障。

7.根据权利要求1所述的半导体器件，其中当所述第一模拟信号是直流信号并且所述偏移信号是交流信号时，高通滤波器作为所述信号提取单元提取所述第二数字信号。

8.根据权利要求7所述的半导体器件，其中所述故障检测单元对所述第二数字信号的周期和在生成所述偏移信号时设置的周期进行比较，并且根据比较结果检测所述模数转换单元中的故障。

9.根据权利要求1所述的半导体器件，进一步包括生成抖动信号的抖动信号生成单元，其中所述偏移信号是所述抖动信号。

10.根据权利要求4所述的半导体器件，进一步包括：

数字信号测试单元，所述数字信号测试单元向数字信号处理单元提供测试图案并且进行测试，所述数字信号处理单元包括所述抽取滤波器、所述信号提取单元和所述故障检测单元；以及

数字信号测试结果保持单元，所述数字信号测试结果保持单元保持所述数字信号处理单元的测试结果。

11.根据权利要求4所述的半导体器件，进一步包括：

模拟信号测试单元，所述模拟信号测试单元向模拟信号处理单元提供测试信号并且进行测试，所述模拟信号处理单元包括所述加法器和所述Δ-Σ模数转换单元；以及

模拟信号测试结果保持单元，所述模拟信号测试结果保持单元保持所述模拟信号处理单元的测试结果。

12.根据权利要求11所述的半导体器件，其中

在接收到表示所述模数转换单元的操作停止的外部控制信号时，所述模拟信号测试单元周期性地向所述模拟信号处理单元提供所述测试信号并且进行测试。

13.一种半导体器件，包括：

信号提取单元，所述信号提取单元从第一数字信号提取第二数字信号，所述第一数字信号是由第二模拟信号转换的，所述第二模拟信号是通过将第一模拟信号和具有与所述第一模拟信号不同的信号频带的偏移信号相加而获得的，并且所述第二数字信号对应于所述偏移信号的信号频带；以及

故障检测单元，所述故障检测单元基于所述第二数字信号和在生成所述偏移信号时设置的设置值检测模数转换单元中的故障，所述模数转换单元将所述第二模拟信号转换成所述第一数字信号。

14.根据权利要求13所述的半导体器件，其中所述故障检测单元根据下述比较结果检测所述模数转换单元中的故障，所述比较结果表示对所述第二数字信号和在生成所述偏移信号时设置的设置值进行比较的结果。

15.根据权利要求13所述的半导体器件，其中当所述第一模拟信号是交流信号并且所述偏移信号是直流信号时，低通滤波器作为所述信号提取单元提取所述第二数字信号。

16.根据权利要求15所述的半导体器件，其中所述故障检测单元对所述第二数字信号的电压值和在生成所述偏移信号时设置的电压值进行比较，并且根据比较结果检测所述模数转换单元中的故障。

17.根据权利要求13所述的半导体器件，其中当所述第一模拟信号是直流信号并且所述偏移信号是交流信号时，高通滤波器作为所述信号提取单元提取所述第二数字信号。

18.根据权利要求17所述的半导体器件，其中所述故障检测单元对所述第二数字信号的周期和在生成所述偏移信号时设置的周期进行比较，并且根据比较结果检测所述模数转换单元中的故障。

19.一种故障诊断系统，包括：

半导体器件，所述半导体器件包括：

模数转换单元，所述模数转换单元将第二模拟信号转换成第一数字信号，所述第二模拟信号是通过将第一模拟信号和具有与所述第一模拟信号不同的信号频带的偏移信号相加而获得的；

信号提取单元，所述信号提取单元从所述第一数字信号提取第二数字信号，所述第二数字信号对应于所述偏移信号的信号频带；以及

故障检测单元，所述故障检测单元基于所述第二数字信号和设置值检测所述模数转换单元中的故障，所述设置值是在生成所述偏移信号时设置的；以及

故障诊断控制单元，所述故障诊断控制单元包括：

模拟电路故障评估单元，所述模拟电路故障评估单元向所述模数转换单元输出测试模拟信号，并且检测所述模数转换单元中的故障；以及

数字电路故障评估单元，所述数字电路故障评估单元向所述信号提取单元和所述故障检测单元输出测试数字信号，并且检测所述信号提取单元和所述故障检测单元中的故障。

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