CN108089051A - 半导体器件和测量方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及半导体器件和测量方法。需要高阶频率测量而不大幅增加消耗电流和芯片管芯尺寸。一种半导体器件包括：电功率测量部，执行电功率测量；高阶频率测量部，执行高阶频率测量；以及时钟控制器，向电功率测量部提供第一采样频率下的第一时钟信号，并且向高阶频率测量部提供第二采样频率下的第二时钟信号。第二采样频率高于第一采样频率。

Description

半导体器件和测量方法

相关申请的交叉参考

2016年11月22日提交的日本专利申请第2016-226397号、包括说明书、附图和摘要的公开结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及一种半导体器件和一种测量方法，更具体地，涉及一种半导体器件及其测量方法，以测量例如电功率和高阶频率。

背景技术

已知增量总和(ΔΣ)A/D转换器作为AD转换器的一种形式。专利文献1公开了一种包括多个增量总和A/D转换器的半导体器件。

还已知通过使用增量总和A/D转换器进行功率测量。例如，通过使用增量总和A/D转换器进行的功率测量可以针对增量总和A/D转换器使用3.9kHz的采样频率，以确保低功耗。

当前，高阶频率测量在日本符合IEC标准。IEC标准要求达到第五阶频率。达到第五阶频率的测量可以使用增量总和A/D转换器来用于测量，而不会大幅增加消耗电流和芯片管芯尺寸。因此，目前在日本，通过使用增量总和A/D转换器进行电功率测量和高阶频率测量是没有障碍的。

专利文献1：日本未审查专利公开第2014-86892号

非专利文献1：OIML R 46-1/-2Edition 2012(E)

发明内容

然而，高于第五阶的阶处的频率测量需要符合作为法制计量的国际组织的OIML的R46国际标准。非专利文献公开了对多达第40阶处的高阶频率测量的需求。

当对于电功率测量将采样频率设置为3.9kHz时，需要235kHz的采样频率来测量第40阶高阶频率信号。因此，发明人发现了在考虑符合OIML的R46国际标准的情况下通过使用增量总和A/D转换器执行电功率测量和高阶频率测量的配置大幅增加了消耗电流和芯片管芯尺寸的问题。

通过参考本说明书和附图的以下描述，可以容易地确定这些和其他目标和新颖特征。

根据一个实施例，一种半导体器件包括时钟控制器，其为电功率测量部提供使用第一采样频率的第一时钟信号，并且为高阶频率测量部提供使用第二采样频率的第二时钟信号，其中第二采样频率高于第一采样频率。

第一实施例可以执行高阶频率测量，而不会大幅增加消耗电路和芯片管芯尺寸。

附图说明

图1是示出根据一个实施例的半导体器件的示例性配置的框图；

图2是示出根据该实施例的半导体器件的示例性操作的流程图；

图3是示出根据第一实施例的半导体器件的示例性配置的框图；

图4是示出根据第二实施例的半导体器件的示例性配置的框图；

图5是示出根据第二实施例的第一变化例的时钟控制器的示例性操作的流程图；

图6是示出根据第二实施例的第二变化例的半导体器件的示例性配置的框图；

图7是示出根据第三实施例的半导体器件的示例性配置的框图；以及

图8是示出根据第三实施例的变化例的半导体器件的高阶频率测量部的示例性配置的框图。

具体实施方式

以下描述可以根据需要将实施例划分为多个部分或者实施例。除非另有指定，否则这些划分部分相互之间相关。一个实施例提供了关于其他实施例的所有或部分的修改、应用、详细说明或补充解释。在以下实施例中提到的元件数量(包括项目数量、值、量和范围)不限于具体值，并且可以大于或小于或等于具体值，除了明确指定元件数量或者原理上明显限于该具体值。

除非明确指定或者原理上明显要求，否则不要求以下实施例的组成元件(包括操作步骤)。

将参照附图描述实施例。为了使说明清晰化，根据需要省略或简化以下描述和附图。在附图中，通过相同的参考符号表示相互对应的元件，并且根据需要省略重复说明。

实施例概述

在实施例的说明之前将描述实施例概述。图1是示出根据一个实施例的半导体器件100的示例性配置的框图。半导体器件100包括电功率测量部1、高阶频率测量部2和时钟控制器3。

电功率测量部1提供执行电功率测量的功能块。电功率测量部1可以包括或者可以不包括增量总和A/D转换器。包括在电功率测量部1中的AD转换器可以使用任何类型，诸如满足电功率测量所要求的测量精度(例如，SNDR(信噪失真比))的循环AD转换器。

高阶频率测量部2提供执行高阶频率测量的功能块。高阶频率测量部2可以满足高阶频率测量所要求的测量精度，并且精度可以小于电功率测量部1。

时钟控制器3提供了为电功率测量部1提供第一采样频率下的第一时钟信号(CLK1)并为高阶频率测量部2提供第二采样频率下的第二时钟信号(CLK2)的功能块。第二采样频率高于第一采样频率。例如，第一采样频率可以设置为3.9kHz，并且第二采样频率可以被设置为235kHz。在这种情况下，高阶频率测量部2可以测量第40阶高阶频率信号。

根据图1所示的示例，一个时钟控制器3将时钟信号提供给电功率测量部1和高阶频率测量部2，但是不限于此。半导体器件100可以包括用于电功率测量部1的时钟控制器和用于高阶频率测量部2的时钟控制器。

以下描述参照图2的流程图解释了根据该实施例的半导体器件100的示例性操作。

时钟控制器3将第二时钟的第二采样频率设置为高于第一时钟的第一采样频率(步骤S101)。

电功率测量部1通过使用第一时钟执行电功率测量，并且高阶频率测量部2通过使用第二时钟执行高阶频率测量(步骤S102)。

如上所述，根据该实施例的半导体器件100被配置为包括电功率测量部1、高阶频率测量部2和时钟控制器3。时钟控制器3被配置为为电功率测量部1提供第一采样频率下的第一时钟信号，并且为高阶频率测量部2提供第二采样频率下的第二时钟信号，其中，第二采样频率高于第一采样频率。从而，半导体器件100可以允许高阶频率测量部2与电功率测量部1进行不同地配置，以通过使用第二采样频率下的第二时钟信号执行高阶频率测量。即，半导体器件100可以执行高阶频率测量而不会大幅增加消耗电路和芯片管芯尺寸。

第一实施例

将描述第一实施例。图3是示出根据第一实施例的半导体器件100A的示例性配置的框图。半导体器件100A包括电功率测量部1A_1至电功率测量部1A_7、高阶频率测量部2A、时钟控制器3A和总线4。电功率测量部1A_2至电功率测量部1A_7被配置为等效于电功率测量部1A_1，并且为了说明而省略。第一实施例解释了包括在半导体器件100A中的七个电功率测量部1A(1A_1至1A_7)的示例。然而，包括在半导体器件100A中的电功率测量部1A的数量不限于七个。包括在半导体器件100A中的电功率测量部1A的数量可以是两个或任何更大的值。

时钟控制器3A为电功率测量部1A_1至电功率测量部1A_7提供第一采样频率下的第一时钟信号。时钟控制器3A向高阶频率测量部2A提供第二采样频率下的第二时钟信号。以下描述假设第一采样频率被设置为3.9kHz，并且第二采样频率被设置为235kHz。

将描述电功率测量部1A_1至电功率测量部1A_7。电功率测量部1A_1至电功率测量部1A_7提供了对对应通道执行电功率测量的功能块。即，半导体器件100A可以通过使用电功率测量部1A_1至电功率测量部1A_7对七个通道执行电功率测量。

除了被测量的通道不同以外，电功率测量部1A_1至电功率测量部1A_7彼此相同。因此，将仅代表性地描述电功率测量部1A_1。电功率测量部1A_1包括放大器11_1、增量总和A/D转换器12_1和数字滤波器13_1。

放大器11_1提供PGA(可编程增益放大器)，其例如基于从未示出的控制部提供的设置信息提供增益。放大器11_1在非反相输入端子处接收来自第一通道的非反相模拟输入信号，并且在反相输入端子处接收来自第一通道的反相模拟输入信号，从而放大输入信号。放大器11_1将来自第一通道的放大模拟信号输出至增量总和A/D转换器12_1和高阶频率测量部2A。

增量总和A/D转换器12_1对从时钟控制器3A接收的3.9kHz第一时钟信号进行操作。增量总和A/D转换器12_1使用第一时钟信号，以将从放大器11_1接收的第一通道模拟信号转换为数字信号。增量总和A/D转换器12_1将第一通道数字信号输出至数字滤波器13_1。

数字滤波器13_1包括抽选滤波器14_1、低通滤波器15_1和高通滤波器16_1。

抽选滤波器14_1对从增量总和A/D转换器12_1接收的第一通道数字信号执行抽选处理，以将采样频率降低到预期频率。抽选滤波器14_1将采样频率降低的第一通道数字信号输出至低通滤波器15_1。

低通滤波器15_1对从抽选滤波器14_1接收的第一通道数字信号执行低通滤波器处理，以在高频区域中抑制量化噪声。低通滤波器15_1将由低通滤波器处理进行处理后的第一通道数字信号输出至高通滤波器16_1。

高通滤波器16_1对从低通滤波器15_1接收的第一通道数字信号执行高通滤波器处理，以在低频区域中抑制信号。高通滤波器16_1将由高通滤波器处理进行处理后的第一通道数字信号输出至总线4。

将描述高阶频率测量部2A。高阶频率测量部2A提供了对由包括在高阶频率测量部2A中的复用器(MUX)选择的通道执行高阶频率测量的功能块，同时电功率测量部1A_1至电功率测量部1A_7对通道执行电功率测量。

高阶频率测量部2A包括复用器21、放大器22和SAR(逐次逼近寄存器)A/D转换器23。

复用器21包括七个输入端子和一个输出端子。包括在复用器21中的输入端子的数量不限于七个。根据第一实施例，包括在复用器21中的输入端子的数量有利地等于包括在半导体器件100A中的电功率测量部1A的数量。

复用器21使用七个输入端子接收从分别对应于电功率测量部1A_1至电功率测量部1A_7的放大器11_1至放大器11_7输出的模拟信号。复用器21例如基于切换信号或者从未示出的控制部提供的时钟信号顺序地选择在七个输入端子处接收的模拟信号，并且将模拟信号输出至放大器22。即，复用器21顺序地选择从放大器11_1至放大器11_7接收的模拟信号，并且将模拟信号输出至放大器22。由复用器21进行的转换(即，所接收模拟信号的顺序选择)可以是循环的或者非循环的。

放大器22提供PGA，其增益例如基于从未示出的控制部提供的设置信号来进行安排。放大器22放大从复用器21接收的模拟信号，并且将模拟信号输出至SAR A/D转换器23。

SAR A/D转换器23对从时钟控制器3A接收的235kHz第二时钟信号进行操作。SARA/D转换器23使用第二时钟信号，以将从放大器22接收的模拟信号转换为数字信号。SAR A/D转换器23将数字信号输出至总线4。

如上所述，根据第一实施例的半导体器件100A被配置为使得电功率测量部1A_1至电功率测量部1A_7分别包括增量总和A/D转换器12_1至增量总和A/D转换器12_7。半导体器件100A被配置为使得高阶频率测量部2A包括复用器21和SAR A/D转换器23。从而，半导体器件100A可以允许电功率测量部1A_1至电功率测量部1A_7对不同的通道执行电功率测量。在半导体器件100A中，高阶频率测量部2A可以使用用于切换的复用器21，以对电功率测量部1A_至电功率测量部1A_7执行电功率测量的通道执行高阶频率测量。即，半导体器件100A可以执行高阶频率测量，而不显著增加消耗电流和芯片管芯尺寸，因为一个高阶频率测量部2A可以对七个通道中的每一个执行高阶频率测量。

第二实施例

然后将描述第二实施例。图4是示出根据第二实施例的半导体器件100B的示例性配置的框图。半导体器件100B包括电功率测量部1B、高阶频率测量部2B、时钟控制器3B和总线4。

电功率测量部1B包括放大器11B、增量总和A/D转换器12B和数字滤波器13B(第一数字滤波器)。数字滤波器13B包括抽选滤波器14B、低通滤波器15B和高通滤波器16B。放大器11B、低通滤波器15B和高通滤波器16B分别等于放大器11_1、低通滤波器15_1和高通滤波器16_1，并且省略描述。

增量总和A/D转换器12B对1.5MHz时钟信号进行操作。增量总和A/D转换器12B可以接收来自时钟控制器3B的1.5MHz时钟信号，但是不限于此。增量总和A/D转换器12B使用1.5MHz时钟信号，以将从放大器11B接收的模拟信号转换为具有1.5MHz的采样频率的数字信号。增量总和A/D转换器12B将具有1.5MHz的采样频率的数字信号输出至抽选滤波器14B和高阶频率测量部2B。

抽选滤波器14B对从时钟控制器13B接收的3.9kHz第一时钟信号进行操作。抽选滤波器14B接收来自增量总和A/D转换器12B的、具有1.5MHz的采样频率的数字信号。抽选滤波器14B使用第一时钟信号以对接收到的数字信号执行抽选处理。从而，数字信号的采样频率从1.5MHz降至3.9kHz。抽选滤波器14B将采样频率降至3.9kHz的数字信号输出至低通滤波器15B。

将描述高阶频率测量部2B。高阶频率测量部2B包括数字滤波器24(第二数字滤波器)。数字滤波器24包括抽选滤波器25、低通滤波器26和高通滤波器27。

抽选滤波器25对从时钟控制器3B接收的235kHz的第二时钟信号进行操作。抽选滤波器25接收来自增量总和A/D转换器12B的具有1.5MHz的采样频率的数字信号。抽选滤波器25使用第二时钟信号，以对接收到的数字信号执行抽选处理。从而，数字信号的采样频率从1.5MHz降低235kHz。抽选滤波器25将采样频率降至235kHz的数字信号输出至低通滤波器26。

低通滤波器26对从抽选滤波器25接收的数字信号执行低通滤波器处理，以抑制高频区域中的量化噪声。低通滤波器26将通过低通滤波器处理进行处理后的数字信号输出至高通滤波器27。

高通滤波器27对从低通滤波器26接收的数字信号执行高通滤波器处理，以抑制低频区域中的信号。高频滤波器27将通过高通滤波器处理进行处理后的数字信号输出至总线4。

如上所述，根据第二实施例的半导体器件100B使用数字滤波器24来配置高阶频率测量部2B。因此，半导体器件100B可以通过仅使用数字电路来配置高阶频率测量部2B。例如，假设半导体器件100B被配置为包括七个电功率测量部1B和七个高阶频率测量部2B。在这种情况下，与根据第一实施例的半导体器件100A相比，半导体器件100B可以进一步降低消耗电路和芯片管芯尺寸。

第二实施例的第一变化例

以下说明将解释根据第二实施例的第一变化例的半导体器件100C。第一变化例涉及到以下功能：当不需要高阶频率测量时，禁用根据第二实施例的数字滤波器24执行高阶频率测量。

根据第二实施例的第一变化例的半导体器件100C包括电功率测量部1B、高阶频率测量部2B、时钟控制器3C和总线4。半导体器件100C的配置与根据第二实施例的半导体器件100B的配置的不同之处仅在于：时钟控制器3C与时钟控制器3B不同地作用。因此，省略半导体器件100C的说明。

时钟控制器3C包括当不需要高阶频率测量时禁用数字滤波器24执行高阶频率测量的功能。具体地，当不需要高阶频率测量时，时钟控制器3C提供控制以禁用数字滤波器24。即，当不需要高阶频率测量时，时钟控制器3C停止将第二时钟信号提供给数字滤波器24。从而，与根据第二实施例的半导体器件100B相比，半导体器件100C可以进一步降低消耗电流。

当时钟控制器3C停止向数字滤波器24提供第二时钟信号时，需要直到可以开始高阶频率测量(如果执行的话)为止的特定时间。当不需要高阶频率测量时，对于将被提供给数字滤波器24的第二时钟信号，时钟控制器3C由此可以将采样频率从235kHz变为3.9MHz，来代替停止向数字滤波器24提供第二时钟信号。在这种情况下，当不需要高阶频率测量时，与根据第二实施例的半导体器件100B相比，半导体器件100C可以进一步降低消耗电流，并且与停止向数字滤波器24提供第二时钟信号的情况相比，可以缩短开始高阶频率测量的时间。

时钟控制器3C还可以根据图5中的流程图执行关于高阶频率测量的处理。

以下描述解释关于由图5中的流程图示出的高阶频率测量的处理。时钟控制器3C确定是否需要高阶频率测量(步骤201)。例如，基于从未示出的控制部提供的信息，执行步骤S201处的确定。

高阶频率测量可以是必要的(步骤S201中为否)。在这种情况下，第二时钟信号的采样频率被设置为235kHz，并且第二时钟信号被提供给数字滤波器24(步骤S202)。

高阶频率测量可以是不需要的(步骤S201中为是)。在这种情况下，处理确定用于消除对高阶频率测量的需求的周期是否短于特定周期(步骤S203)。该特定周期可以是用户可指定的。

用于消除对高阶频率测量的需求的周期可以短于指定周期(步骤S203中为是)。在这种情况下，第二时钟信号的采样频率被设置为3.9kHz，并且第二时钟信号被提供给数字滤波器24(步骤S204)。

用于消除对高阶频率测量的需求的周期可以长于或等于指定周期(步骤S203中为否)。在这种情况下，处理停止向数字滤波器24提供第二时钟信号(步骤S205)。

假设时钟控制器3C根据图5中的流程图执行关于高阶频率测量的处理。然后，当用于消除对高阶频率测量的需求的周期长于或等于特定周期时，半导体器件100C可以停止提供第二时钟信号。当相同的周期短于特定周期时，半导体器件100C可以将第二时钟信号的采样频率设置为3.9kHz。即，根据用于消除对高阶频率测量的需求的周期的长度，可以有效地降低消耗电流。

第二实施例的第二变化例

以下描述解释根据第二实施例的第二变化例的半导体器件100D。第二变化例涉及半导体器件100D，其包括多个根据第二实施例的电功率测量部1B以及根据第二实施例的一个高阶频率测量部2B。

图6是示出根据第二实施例的第二变化例的半导体器件100D的示例性配置的框图。半导体器件100D包括电功率测量部1B_1至电功率测量部1B_7、高阶频率测量部2B、时钟控制器3B和总线4。电功率测量部1B_2至电功率测量部1B_7被与电功率测量部1B_1相同地配置，并且省略说明。半导体器件100D可以通过使用电功率测量部1B_1至电功率测量部1B_7对七个通道执行电功率测量。第二变化例解释了包括在半导体器件100B中的七个电功率测量部1B(1B_1至1B_7)的示例。然而，包括在半导体器件100D中的电功率测量部1B的数量不限于七个。包括在半导体器件100D中的电功率测量部1B的数量可以为两个或任何更大的值。

抽选滤波器25的输入端子耦合至分别与电功率测量部1B_1至电功率测量部1B_7相对应的增量总和A/D转换器12B_1至增量总和A/D转换器12B_7的输出端子。抽选滤波器25接收从增量总和A/D转换器12B_1至增量总和A/D转换器12B_7顺序输出的数字信号。任何技术可用于顺序地输出来自增量总和A/D转换器12B_1至增量总和A/D转换器12B_7的数字信号。来自增量总和A/D转换器12B_1至增量总和A/D转换器12B_7的数字信号的顺序输出可以是循环的或者非循环的。

抽选滤波器25使用第二时钟信号来对从增量总和A/D转换器12B_1至增量总和A/D转换器12B_7顺序接收的数字信号执行抽选处理。根据第二实施例的第二变化例的半导体器件100D从而可以允许一个高阶频率测量部2B对七个通道中的每一个执行高阶频率测量。与根据第二实施例的半导体器件100B包括七个电功率测量部1B和七个高阶频率测量部2B的配置相比，半导体器件100D可以进一步降低消耗电流和芯片管芯尺寸。

半导体器件100D可以包括时钟控制器3C来代替时钟控制器3B。在这种情况下，当不需要高阶频率测量时，半导体器件100D可以禁用使用数字滤波器24的高阶频率测量。可以进一步降低消耗电流。

第三实施例

以下描述解释根据第三实施例的半导体器件100E。图7是示出根据第三实施例的半导体器件100E的示例性配置的框图。半导体器件100E包括电功率测量部1A_1、高阶频率测量部2E、时钟控制器3A和总线4。半导体器件100E被配置为使得电功率测量部1A_1可以执行电功率测量，并且高阶频率测量部2E可以执行电压测量和高阶频率测量。

电功率测量部1A_1对用于第一通道的电流信号(I1)执行电流测量，同时电流信号被输入至放大器11_1(第一放大器)的非反相输入端子和反相输入端子。

高阶频率测量部2E包括放大器28(第二放大器)、放大器29(第三放大器)、复用器21、SAR A/D转换器23和数字滤波器24E。数字滤波器24E包括低通滤波器26和高通滤波器27。

放大器28提供PGA，其增益例如基于从未示出的控制部提供的设置信息来安排。放大器28的非反相输入端子耦合至放大器11_1的非反相输入端子。放大器28的反相输入端子耦合至放大器11_1的反相输入端子。即，放大器28的输入端子耦合至放大器11_的输入端子。因此，放大器28接收与输入至放大器11_1的信号相同的信号。即，放大器28接收用于第一通道的电流信号，并且放大输入至放大器11_1的电流信号。放大器28将用于第一通道的放大电流信号输出至复用器21。

放大器29提供PGA，其增益例如基于从未示出的控制部提供的设置信号来安排。放大器29在非反相输入端子和反相输入端子处接收用于第一通道的电压信号(V1)。放大器29放大用于第一通道的接收电压信号(V1)，并将电压信号输出至复用器21。

放大器28的输出端子和放大器29的输出端子中的每一个均耦合至复用器21的不同输入端子。

复用器21接收从放大器28和放大器29输出的模拟信号。即，复用器21接收从放大器28输出的用于第一通道的电流信号以及从放大器29输出的用于第一通道的电压信号。复用器21例如基于从未示出的控制部提供的切换信号或时钟信号顺序地选择用于第一通道的接收电流信号和用于第一通道的接收电压信号，并且将信号输出至SAR A/D转换器23。由复用器21进行的切换，即，用于第一通道的接收电流信号和用于第一通道的接收电压信号的顺序选择可以是循环的或者非循环的。

SAR A/D转换器23使用第二时钟信号，以将从放大器22接收的模拟信号转换为数字信号。即，SAR A/D转换器23使用第二时钟信号，以将用于第一通道的电流信号和用于第一通道的电压信号转换为数字信号。SAR A/D转换器23将数字信号输出至低通滤波器26。

低通滤波器26对从SAR A/D转换器23接收的数字信号执行低通滤波器处理，以抑制高频区域中的量化噪声。低通滤波器26将由低通滤波器处理进行处理后的数字信号输出至高通滤波器27。

高通滤波器27对从低通滤波器26接收的数字信号执行高通滤波器处理，以抑制低频区域中的信号。高通滤波器27将由高通滤波器处理进行处理后的数字信号输出至总线4。

如上所述，根据第三实施例的半导体器件100E被配置为使得放大器28的输入端子耦合至放大器11_1的输入端子。半导体器件100E被配置为使得电流信号被输入至放大器11_1的输入端子，并且电压信号被输入至放大器20的输入端子。半导体器件100E被进一步配置为使得复用器21接收来自放大器28和放大器29的输出信号，顺序地选择输出信号，并且将它们输出至SAR A/D转换器23。从而，半导体器件100E可以允许电功率测量部1A_1对电流信号执行电流测量。在半导体器件100E中，高阶频率测量部2E可以使用用于切换的复用器21，以对电流信号执行高阶频率测量，并且对电压信号执行电压测量以及对电压信号执行高阶频率测量。具体地，当复用器21选择来自放大器28的输出信号并将信号输出至SARA/D转换器23时，半导体器件100E可以对用于第一通道的电流信号执行高阶频率测量。当复用器21选择来自放大器29的输出信号并将信号输出至SAR A/D转换器23时，半导体器件100E可以对用于第一通道的电压信号执行电压测量，并且对用于第一通道的电压信号执行高阶频率测量。

与根据第一实施例的半导体器件100A相比，根据上述配置的半导体器件100E可以降低增量总和A/D转换器12_1和SAR A/D转换器23之间的噪声干扰。

第三实施例的变化例

以下描述解释根据第三实施例的变化例的半导体器件100F。该变化例涉及包括根据第三实施例的多个电功率测量部1A和一个高阶频率测量部2F的半导体器件100F。

半导体器件100F包括电功率测量部1A_1至电功率测量部1A_4、高阶频率测量部2F、时钟控制器3A和总线4。电功率测量部1A_2至电功率测量部1A_4被配置为与电功率测量部1A_1相同，并且省略说明。包括在半导体器件100F中的电功率测量部1A的数量不限于四个。

例如，半导体器件100F可以测量三相四线AC电源。在这种情况下，电功率测量部1A_1至电功率测量部1A_4对用于四个通道的电流信号(I1-I4)执行电流测量。即，电功率测量部1A_1至电功率测量部1A_4可以执行4线电流测量。高阶频率测量部2F对用于三个通道的电压信号(V1至V3)执行电压测量，并且对七个通道执行高阶频率测量。即，高阶频率测量部2F可以执行三相电压测量和三相四线高阶频率测量。

图8是示出半导体器件100F的高阶频率测量部2F的示例性配置的框图。高阶频率测量部2F包括放大器28_1至放大器28_4、放大器29_1至放大器29_3、复用器21、SAR A/D转换器23和数字滤波器24E。

放大器28_1至放大器28_4的非反相输入端子耦合至对应放大器11的非反相输入端子。即，放大器28_1的非反相输入端子耦合至放大器11_1的非反相输入端子。放大器28_2的非反相输入端子耦合至放大器11_2的非反相输入端子。放大器28_3的非反相输入端子耦合至放大器11_3的非反相输入端子。放大器28_4的非反相输入端子耦合至放大器11_4的非反相输入端子。放大器28_1至放大器28_4的反相输入端子耦合至对应放大器11的反相输入端子。

放大器28_1至放大器28_4放大用于对应通道的电流信号(I1至I4)，并且将放大的电流信号输出至复用器21。

放大器29_1至放大器29_3放大用于对应通道的电压信号(V1至V3)。并且将放大的电压信号输出至复用器21。

复用器使用七个输出端子来接收从放大器28_1至放大器28_4和放大器29_1至放大器29_3输出的模拟信号。复用器21例如基于从未示出的控制部提供的切换信号或时钟信号顺序地选择接收到的模拟信号，并且将信号输出至SAR A/D转换器23。即，复用器21顺序地选择从放大器28_1至放大器28_4和放大器29_1至放大器29_3接收的模拟信号，并且将模拟信号输出至SAR A/D转换器23。由复用器21进行的切换，即，所接收模拟信号的顺序选择可以是循环的或者非循环的。

由SAR A/D转换器23、低通滤波器26和高通滤波器27进行的处理等效于根据第三实施例的半导体器件100E，并且省略描述。

如上所述，根据第三实施例的变化例的半导体器件100F被配置为包括电功率测量部1A_1至电功率测量部1A_4。在半导体器件100F中，高阶频率测量部2F被配置为包括放大器28_1至放大器28_4、放大器29_1至放大器29_3、复用器21和SAR A/D转换器23。因此，半导体器件100F可允许电功率测量部1A_1至电功率测量部1A_4对用于四个通道的电流信号执行电流测量。在半导体器件100F中，高阶频率测量部2F可以使用用于切换的复用器21，以对用于四个通道的电流信号执行高阶频率测量，对用于三个通道的电压信号执行电压测量，并且对用于三个通道的电压信号执行高阶频率测量。此外，与根据第一实施例的半导体器件100A相比，半导体器件100F包括更少的增量总和A/D转换器，因此可以与半导体器件100A相比进一步降低消耗电流和芯片管芯尺寸。

虽然已经描述了由发明人做出的本发明的具体实施例，但应该理解，本发明不限于上述实施例，而是可以在不背离本发明的精神和范围的情况下以各种修改来实施。

Claims (20)

1.一种半导体器件，包括：

电功率测量部，执行电功率测量；

高阶频率测量部，执行高阶频率测量；以及

时钟控制器，向所述电功率测量部提供第一采样频率下的第一时钟信号，并且向所述高阶频率测量部提供第二采样频率下的第二时钟信号，

其中所述第二采样频率高于所述第一采样频率。

2.根据权利要求1所述的半导体器件，

其中所述电功率测量部包括增量总和A/D转换器；

其中所述高阶频率测量部包括SAR(逐次逼近寄存器)A/D转换器；并且

其中所述时钟控制器将所述第一时钟信号提供给所述增量总和A/D转换器，并且将所述第二时钟信号提供给所述SAR A/D转换器。

3.根据权利要求2所述的半导体器件，包括：

多个电功率测量部；

其中所述高阶频率测量部还包括复用器，

其中所述电功率测量部对不同的通道执行电功率测量，并且

其中所述高阶频率测量部使用所述复用器，以对所述电功率测量部执行电功率测量的每个通道执行高阶频率测量。

4.根据权利要求2所述的半导体器件，

其中所述电功率测量部还包括第一放大器，

其中所述第一放大器的输出端子耦合至所述增量总和A/D转换器的输入端子，并且被配置为对提供给所述第一放大器的输入端子的电流信号执行电流测量，

其中所述高阶频率测量部进一步包括：

第二放大器；

第三放大器；和

复用器；

其中所述第二放大器的输入端子耦合至所述第一放大器的输入端子，

其中所述第二放大器的输出端子和所述第三放大器的输出端子耦合至所述复用器的不同输入端子，

其中所述复用器的输出端子耦合至所述SAR A/D转换器的输入端子，并且

其中所述高阶频率测量部被配置为使用所述复用器，以对提供给所述第二放大器的输入端子的电流信号执行高阶频率测量，对提供给所述第三放大器的输入端子的电压信号执行电压测量，并且对所述电压信号执行高阶频率测量。

5.根据权利要求4所述的半导体器件，包括：

多个电功率测量部；

其中所述高阶频率测量部包括多个所述第二放大器和多个所述第三放大器，

其中所述电功率测量部对用于不同通道的电流信号执行电流测量，并且

其中所述高阶频率测量部使用所述复用器，以对每个通道的电流信号执行高阶频率测量，对提供给所述第三放大器的输入端子的不同通道的电压信号执行电压测量，并且对每个通道的电压信号执行所述高阶频率测量。

6.根据权利要求5所述的半导体器件，

其中所述电功率测量部的数量为四个，

其中所述第二放大器的数量为四个，并且

其中所述第三放大器的数量为三个。

7.根据权利要求1所述的半导体器件，

其中所述电功率测量部包括增量总和A/D转换器和第一数字滤波器；

其中所述高阶频率测量部包括第二数字滤波器，并且

其中所述时钟控制器将所述第一时钟信号提供给所述第一数字滤波器，并且将所述第二时钟信号提供给所述第二数字滤波器。

8.根据权利要求7所述的半导体器件，

其中当不需要高阶频率测量时，所述时钟控制器禁用使用所述第二数字滤波器的高阶频率测量。

9.根据权利要求8所述的半导体器件，

其中禁用使用所述第二数字滤波器的高阶频率测量表示：将提供给所述第二数字滤波器的所述第二时钟信号的采样频率变为所述第一采样频率。

10.根据权利要求8所述的半导体器件，

其中禁用使用所述第二数字滤波器的高阶频率测量表示：停止向所述第二数字滤波器提供所述第二时钟信号。

11.根据权利要求8所述的半导体器件，

其中禁用使用所述第二数字滤波器的高阶频率测量表示：

当用于消除对高阶频率测量的需求的周期短于指定周期时，将待提供给所述第二数字滤波器的所述第二时钟信号的采样频率变为所述第一采样频率，并且

当用于消除对高阶频率测量的需求的周期长于或等于所述指定周期时，停止向所述第二数字滤波器提供所述第二时钟信号。

12.根据权利要求7所述的半导体器件，包括：

多个电功率测量部，

其中所述电功率测量部对不同的通道执行电功率测量，以及

其中所述高阶频率测量部对所述电功率测量部执行电功率测量的每个通道执行高阶频率测量。

13.一种测量方法，包括以下步骤：

将第二时钟信号的第二采样频率设置为高于第一时钟信号的第一采样频率；以及

使用所述第一时钟信号执行电功率测量，并且使用所述第二时钟信号执行高阶频率测量。

14.根据权利要求13所述的测量方法，

其中通过向增量总和A/D转换器提供所述第一时钟信号来执行所述电功率测量，并且

其中通过向SAR(逐次逼近寄存器)A/D转换器提供所述第二时钟信号来执行所述高阶频率测量。

15.根据权利要求14所述的测量方法，

其中通过使用所述增量总和A/D转换器，对不同的通道执行所述电功率测量，并且

其中通过使用复用器以及通过使用一个SAR A/D转换器，对不同的通道执行所述高阶频率测量。

16.根据权利要求13所述的测量方法，

其中通过向第一数字滤波器提供所述第一时钟信号，执行所述电功率测量，并且

其中通过向第二数字滤波器提供所述第二时钟信号，执行所述高阶频率测量。

17.根据权利要求16所述的测量方法，

其中当不需要高阶频率测量时，禁用使用所述第二数字滤波器的高阶频率测量。

18.根据权利要求17所述的测量方法，

其中禁用使用所述第二数字滤波器的高阶频率测量表示：将待提供给所述第二数字滤波器的所述第二时钟信号的采样频率变为所述第一采样频率。

19.根据权利要求17所述的测量方法，

其中禁用使用所述第二数字滤波器的高阶频率测量表示：停止向所述第二数字滤波器提供所述第二时钟信号。

20.根据权利要求17所述的测量方法，

其中禁用使用所述第二数字滤波器的高阶频率测量表示：

当用于消除对高阶频率测量的需求的周期短于指定周期时，将待提供给所述第二数字滤波器的所述第二时钟信号的采样频率变为所述第一采样频率，并且

当消除对高阶频率测量的需求的周期长于或等于所述指定周期时，停止向所述第二数字滤波器提供所述第二时钟信号。