CN117476037A - 半导体装置和电子设备 - Google Patents

Abstract

半导体装置和电子设备。半导体装置具有：脉冲宽度调制电路，其对基于作为声源信号的第1脉冲编码调制信号的信号进行脉冲宽度调制而输出第1脉冲宽度调制信号；第1转换电路，其将基于所述第1脉冲宽度调制信号的第2脉冲宽度调制信号转换为第2脉冲编码调制信号；以及比较电路，其通过能够进行逆转换的转换方法将所述第1脉冲编码调制信号转换为第1比较对象信号，通过所述转换方法将所述第2脉冲编码调制信号转换为第2比较对象信号，并对所述第1比较对象信号和所述第2比较对象信号进行比较。

Description

半导体装置和电子设备

技术领域

本发明涉及半导体装置和电子设备。

背景技术

在专利文献1中记载了一种声音输出装置，该声音输出装置包含：声源再现部，其对声源进行再现并输出再现信号；放大部，其对再现信号进行放大并输出到扬声器；以及故障检测部，其检测放大部的故障，故障检测部对将再现信号转换为2值或3值而得到的转换再现信号和将输出信号转换为2值或3值而得到的转换输出信号进行比较，根据比较结果来判定放大部的故障。

专利文献1：日本特开2020-41953号公报

在专利文献1所记载的声音输出装置中，转换再现信号和转换输出信号为2值或3值，再现信号和输出信号的一部分信息缺失，因此故障判定的精度有可能降低。

发明内容

本发明的半导体装置的一个方式具有：脉冲宽度调制电路，其对基于作为声源信号的第1脉冲编码调制信号的信号进行脉冲宽度调制而输出第1脉冲宽度调制信号；第1转换电路，其将基于所述第1脉冲宽度调制信号的第2脉冲宽度调制信号转换为第2脉冲编码调制信号；以及比较电路，其通过能够进行逆转换的转换方法将所述第1脉冲编码调制信号转换为第1比较对象信号，通过所述转换方法将所述第2脉冲编码调制信号转换为第2比较对象信号，并对所述第1比较对象信号和所述第2比较对象信号进行比较。

本发明的电子设备的一个方式具有：所述半导体装置的一个方式；以及声音再现装置，所述半导体装置包含放大电路，所述放大电路将放大所述第1脉冲宽度调制信号而得到的放大信号输出到所述声音再现装置。

附图说明

图1是表示第1实施方式的半导体装置的结构例的图。

图2是表示用于生成脉冲宽度调制信号DOP的脉冲宽度调制的一例的图。

图3是表示用于生成脉冲宽度调制信号DON的脉冲宽度调制的一例的图。

图4是表示脉冲宽度调制信号DOP与脉冲宽度调制信号DON的差分的一例的图。

图5是用于说明2值化电路的动作的图。

图6是用于说明PCM转换电路的动作的图。

图7是表示通过小波包分解将声源信号转换为比较对象信号的一例的图。

图8是表示第2实施方式的半导体装置的结构例的图。

图9是表示第3实施方式的半导体装置的结构例的图。

图10是表示变形例的半导体装置的结构例的图。

图11是表示用于生成脉冲宽度调制信号DON的脉冲宽度调制的另一例的图。

图12是表示脉冲宽度调制信号DOP与脉冲宽度调制信号DON的差分的另一例的图。

图13是本实施方式的电子设备的功能框图。

图14是表示作为电子设备的一例的警告装置的结构例的图。

标号说明

1：半导体装置；2：微控制单元；3、3a、3-1～3-m：声音再现装置；10：通信接口电路；20：存储器；21-1～21-n：声源数据；30：调制电路；31：数字滤波器；32：∑-Δ调制电路；40：调制电路；41：脉冲宽度调制电路；50：放大电路；51P、51N：D类放大器；60：转换电路；61P、61N：2值化电路；70：转换电路；71：PCM转换电路；80：比较电路；90：故障检测电路；92：开关；100、100a：声源再现电路；110：检查电路；300：电子设备；300A：警告装置；310：处理部；320：操作部；330：存储部；340：显示部；400：车辆。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。另外，以下说明的实施方式不对权利要求所记载的本发明的内容进行不合理限定。并且，以下说明的所有结构并非都是本发明必需的结构要件。

1.半导体装置

1-1.第1实施方式

图1是表示第1实施方式的半导体装置的结构例的图。如图1所示，第1实施方式的半导体装置1具有通信接口电路10、存储器20、声源再现电路100以及检查电路110。半导体装置1可以是单芯片的半导体集成电路装置，也可以由多芯片的半导体集成电路装置构成，还可以是至少一部分由半导体集成电路装置以外的电子部件构成。

在存储器20中存储有n个声源数据21-1～21-n。n为1以上的整数。存储器20例如也可以是闪存。声源数据21-1～21-n分别例如可以是进行了脉冲编码调制的声音数据，也可以是进行了自适应差分脉冲编码调制的声音数据。声源数据21-1～21-n例如也可以是成为模仿人讲话时语音的声音、机械的警告声、效果声等各种声音的基础的数据。

通信接口电路10是与微控制单元2进行数据通信的电路。通信接口电路10例如可以是SPI接口电路，也可以是I2C接口电路。SPI是Serial Peripheral Interface(串行外设接口)的缩写，I2C是Inter-Integrated Circuit(内部集成电路)的缩写。

通信接口电路10接收从微控制单元2发送的各种命令，并且根据接收到的命令生成各种控制信号。例如，通信接口电路10在接收到针对作为存储于存储器20的声源数据21-1～21-n的任意1个的声源数据21-i的声源再现命令的情况下，从存储器20读出声源数据21-i并作为声源信号DI输入到声源再现电路100，并且对声源再现电路100指示再现。并且例如，通信接口电路10在接收到针对再现中的声源数据21-i的声源停止命令的情况下，对声源再现电路100指示再现的停止。并且例如，通信接口电路10在接收到与声源再现相关的各种设定命令的情况下，对声源再现电路100进行各种设定。

在本实施方式中，输入到声源再现电路100的声源信号DI是脉冲编码调制信号。在声源数据21-1～21-n是压缩后的声音数据的情况下或是自适应差分脉冲编码调制后的声音数据的情况下，作为再现对象的声源数据21-i通过未图示的解码器被转换为作为脉冲编码调制信号的声源信号DI。

声源再现电路100将声源信号DI转换为作为声音信号的放大信号DOXP、DOXN，并输出到与半导体装置1连接的声音再现装置3。由此，从声音再现装置3输出与放大信号DOXP、DOXN对应的声音。例如，声音再现装置3可以是扬声器，也可以是蜂鸣器。另外，从声音再现装置3输出的声音例如可以是模仿人讲话时语音的声音，也可以是机械的警告声、效果声等各种声音。

如图1所示，在本实施方式中，声源再现电路100包含调制电路30、调制电路40以及放大电路50。

调制电路30被输入声源信号DI，对基于声源信号DI的信号进行∑-Δ调制而输出∑-Δ调制信号DS。基于声源信号DI的信号可以是声源信号DI本身，也可以是对声源信号DI实施了某种处理的信号。在本实施方式中，调制电路30包含数字滤波器31和∑-Δ调制电路32。

数字滤波器31是被输入声源信号DI并输出使声源信号DI所包含的高频噪声降低后的信号DF的低通滤波器。∑-Δ调制电路32从数字滤波器31被输入信号DF，以n倍的采样比对信号DF进行过采样并进行∑-Δ调制，由此输出噪声偏向高频带的∑-Δ调制信号DS。n为2以上的整数。因此，在将声源信号DI的采样频率设为fs时，从数字滤波器31输出的信号DF的采样频率为fs，∑-Δ调制信号DS的采样频率为n×fs。数字滤波器31作为使由于∑-Δ调制电路32的过采样而向信号频带折返的高频噪声降低的抗混叠滤波器发挥功能。

这样，调制电路30对将声源信号DI进行数字滤波处理后的信号进行∑-Δ调制而输出∑-Δ调制信号DS。

调制电路40被输入∑-Δ调制信号DS，对基于∑-Δ调制信号DS的信号进行脉冲宽度调制而输出脉冲宽度调制信号DOP、DON。基于∑-Δ调制信号DS的信号可以是∑-Δ调制信号DS本身，也可以是对∑-Δ调制信号DS实施了某种处理的信号。在本实施方式中，调制电路40包含脉冲宽度调制电路41。

脉冲宽度调制电路41对作为基于声源信号DI的信号的∑-Δ调制信号DS进行脉冲宽度调制并输出脉冲宽度调制信号DOP、DON。脉冲宽度调制信号DOP、DON分别是1比特的数字信号。在设∑-Δ调制信号DS的采样频率为n×fs时，脉冲宽度调制信号DOP、DON的采样频率为n×m×fs。这里，在设∑-Δ调制信号DS的比特数为M时，m＝2^M。

用于生成脉冲宽度调制信号DOP的脉冲宽度调制和用于生成脉冲宽度调制信号DON的脉冲宽度调制的方式不同。图2是表示用于生成脉冲宽度调制信号DOP的脉冲宽度调制的一例的图。另外，图3是表示用于生成脉冲宽度调制信号DON的脉冲宽度调制的一例的图。图2和图3是∑-Δ调制信号DS的比特数M为4的情况下的例子。在图2和图3中，∑-Δ调制信号DS以期间T为周期而被更新，脉冲宽度调制信号DOP、DON在期间T被分割的16个区间T1～T16的各个区间中成为高电平或者低电平。即，期间T的长度为1/(n×fs)，区间T1～T16各自的长度为1/(n×m×fs)。

如图2所示，∑-Δ调制信号DS的值越大，脉冲宽度调制信号DOP的高电平的时间越长。例如，在∑-Δ调制信号DS为10进制的“-7”、即2进制的“1001”时，脉冲宽度调制信号DOP的1个区间T1为高电平，15个区间T2～T16为低电平。并且例如，在∑-Δ调制信号DS为10进制的“0”、即2进制的“0000”时，脉冲宽度调制信号DOP的8个区间T1～T8为高电平，8个区间T9～T16为低电平。并且例如，在∑-Δ调制信号DS为10进制的“7”、即2进制的“0111”时，脉冲宽度调制信号DOP的15个区间T1～T15为高电平，1个区间T16为低电平。

如图3所示，∑-Δ调制信号DS的值越大，脉冲宽度调制信号DON的高电平的时间越短。例如，在∑-Δ调制信号DS为10进制的“-7”、即2进制的“1001”时，脉冲宽度调制信号DON的15个区间T1～T15为高电平，1个区间T16为低电平。并且例如，在∑-Δ调制信号DS为10进制的“0”、即2进制的“0000”时，脉冲宽度调制信号DON的8个区间T1～T8为高电平，8个区间T9～T16为低电平。并且例如，在∑-Δ调制信号DS为10进制的“7”、即2进制的“0111”时，脉冲宽度调制信号DON的1个区间T1为高电平，15个区间T2～T16为低电平。

因此例如，∑-Δ调制信号DS为10进制的“-7”、“0”、“7”时的脉冲宽度调制信号DOP与脉冲宽度调制信号DON的差分如图4所示。

返回到图1的说明，放大电路50被输入脉冲宽度调制信号DOP、DON，将对脉冲宽度调制信号DOP、DON进行放大后的放大信号DOXP、DOXN输出到声音再现装置3。在本实施方式中，放大电路50包含2个D类放大器51P、51N。D类放大器51P输出对脉冲宽度调制信号DOP进行D类放大后的放大信号DOXP。D类放大器51N输出对脉冲宽度调制信号DON进行D类放大后的放大信号DOXN。声音再现装置3再现大小与放大信号DOXP和放大信号DOXN之间的电压差对应的声音。

检查电路110是检查声源再现电路100的电路。如图1所示，在本实施方式中，检查电路110包含转换电路60、转换电路70以及比较电路80。

转换电路60从放大电路50被输入放大信号DOXP、DOXN，将放大信号DOXP、DOXN转换为脉冲宽度调制信号DBP、DBN。在本实施方式中，转换电路60包含2个2值化电路61P、61N。2值化电路61P通过对放大信号DOXP进行2值化而生成脉冲宽度调制信号DBP。2值化电路61N通过对放大信号DOXN进行2值化而生成脉冲宽度调制信号DBN。

如图5所示，放大信号DOXP、DOXN在上升沿产生过冲，在下降沿产生下冲。2值化电路61P例如是将放大信号DOXP的电压与阈值电压Vt进行比较的比较器，输出在放大信号DOXP的电压比阈值电压Vt高时成为高电平、在放大信号DOXP的电压比阈值电压Vt低时成为低电平的脉冲宽度调制信号DBP。同样地，2值化电路61N例如是将放大信号DOXN的电压与阈值电压Vt进行比较的比较器，输出在放大信号DOXN的电压比阈值电压Vt高时成为高电平、在放大信号DOXN的电压比阈值电压Vt低时成为低电平的脉冲宽度调制信号DBN。通过2值化电路61P、61N，得到放大信号DOXP、DOXN的过冲或下冲被去除并且高电平移位到逻辑电路的电源电压的脉冲宽度调制信号DBP、DBN。

返回到图1的说明，转换电路70被输入基于脉冲宽度调制信号DOP、DON的脉冲宽度调制信号DBP、DBN，将脉冲宽度调制信号DBP、DBN转换为脉冲编码调制信号DX。在本实施方式中，转换电路70包含PCM转换电路71。PCM是Pulse Code Modulation(脉冲编码调制)的缩写。

PCM转换电路71基于频率为fs的未图示的时钟信号CLK1和频率为n×m×fs的未图示的时钟信号CLK2，将脉冲宽度调制信号DBP、DBN转换为脉冲编码调制信号DX。具体而言，如图6所示，PCM转换电路71在时钟信号CLK1的1个周期Ta中，利用时钟信号CLK2对脉冲宽度调制信号DBP、DBN各自的高电平进行计数。即，PCM转换电路71以周期Ta对脉冲宽度调制信号DBP、DBN分别进行累计。然后，PCM转换电路71基于脉冲宽度调制信号DBP、DBN各自的累计值生成脉冲编码调制信号DX。从脉冲宽度调制信号DBP、DBN向脉冲编码调制信号DX的转换相当于从信号DF向脉冲宽度调制信号DOP、DON的转换的逆转换。

这样，转换电路70以规定周期对脉冲宽度调制信号DBP、DBN进行积分而生成脉冲编码调制信号DX。

比较电路80被输入作为脉冲编码调制信号的声源信号DI和脉冲编码调制信号DX，通过能够进行逆转换的转换方法将声源信号DI转换为比较对象信号DI_R，通过该转换方法将脉冲编码调制信号DX转换为比较对象信号DX_R，对比较对象信号DI_R和比较对象信号DX_R进行比较。实际上，从声源信号DI被输入到调制电路30起到生成与该声源信号DI对应的脉冲编码调制信号DX为止需要规定时间，因此比较电路80使声源信号DI延迟该规定时间而转换为比较对象信号DI_R。

在本实施方式中，比较电路80将声源信号DI以及脉冲编码调制信号DX分别转换为比较对象信号DI_R以及比较对象信号DX_R的能够进行逆转换的转换方法是小波包分解。图7表示通过小波包分解将声源信号DI转换为比较对象信号DI_R的一例。在图7的例子中，声源信号DI的连续的8个样本DI(0)～DI(7)被转换为比较对象信号DI_R的8个样本DI_R(0)～DI_R(7)。DI(0)～DI(7)的值分别为a0～a7。

在图7中，s0＝a0+a1，s1＝a2+a3，s2＝a4+a5，s3＝a6+a7，d0＝a0-a1，s1＝a2-a3，s2＝a4-a5，s3＝a6-a7。此外，ss0＝s0+s1，ss1＝s2+s3，ds0＝s0-s1，ds1＝s2-s3，sd0＝d0+d1，sd1＝d2+d3，dd0＝d0-d1，dd1＝d2-d3。此外，sss0＝ss0+ss1，ssd0＝ss0-ss1，dss0＝ds0+ds1，dsd0＝ds0-ds1，sds0＝sd0+sd1，sdd0＝sd0-sd1，dds0＝dd0+dd1，ddd0＝dd0-dd1。并且，DI_R(0)～DI_R(7)的值分别是sss0、ssd0、dss0、dsd0、sds0、sdd0、dds0、ddd0。

这里，a0＝(s0+d0)/2，a1＝(s0-d0)/2，s0＝(ss0+ds0)/2，d0＝(sd0+dd0)/2。并且，ss0＝(sss0+ssd0)/2，ds0＝(dss0+dsd0)/2，sd0＝(sds0+sdd0)/2，dd0＝(dds0+ddd0)/2。因此，能够从DI_R(0)～DI_R(7)复原DI(0)、DI(1)。同样，DI(2)～DI(7)也能够从DI_R(0)～DI_R(7)复原。即，小波包分解是能够进行逆转换的转换方法。

此外，通过小波包分解将脉冲编码调制信号DX转换为比较对象信号DX_R的例子也与图7相同，因此省略其图示以及说明。

返回到图1的说明，比较电路80也可以通过计算比较对象信号DI_R与比较对象信号DX_R的相关值RREM，对比较对象信号DI_R与比较对象信号DX_R进行比较。例如，相关值RREM通过式(1)计算，比较对象信号DI_R与比较对象信号DX_R之差越小，则相关值RREM成为越大的值。

当从微控制单元2接收到读出相关值RREM的命令时，通信接口电路10从比较电路80取得相关值RREM，并将相关值RREM发送到微控制单元2。例如，微控制单元2可以基于相关值RREM判定声源再现电路100的故障有无。

在此，在声源再现电路100发生故障的情况下，声源信号DI与脉冲编码调制信号DX之差不是零，但即使在声源再现电路100正常的情况下，也可能存在由于噪声等的影响而使声源信号DI与脉冲编码调制信号DX之差不是零的情况。在本实施方式中，检查电路110利用具有使误差分散的特征的小波包分解来计算相关值RREM，因此微控制单元2即使在声源再现电路100正常且声源信号DI与脉冲编码调制信号DX之差不是零的情况下，也能够基于相关值RREM正确地进行判定。因此，在声源再现电路100正常的情况下，微控制单元2误判定为声源再现电路100发生故障的可能性降低。

另外，在第1实施方式中，声源信号DI是“第1脉冲编码调制信号”的一例，脉冲编码调制信号DX是“第2脉冲编码调制信号”的一例。另外，脉冲宽度调制信号DOP、DON是“第1脉冲宽度调制信号”的一例，脉冲宽度调制信号DBP、DBN是“第2脉冲宽度调制信号”的一例。此外，转换电路70是“第1转换电路”的一例，转换电路60是“第2转换电路”的一例。另外，比较对象信号DI_R是“第1比较对象信号”的一例，比较对象信号DX_R是“第2比较对象信号”的一例。

第1实施方式的半导体装置1是能够使1个声音再现装置3输出声音的结构，但也可以是能够使多个声音输出装置输出声音的结构。

如以上说明的那样，在第1实施方式的半导体装置1中，脉冲宽度调制电路41对基于作为脉冲编码调制信号的声源信号DI的∑-Δ调制信号DS进行脉冲宽度调制而输出脉冲宽度调制信号DOP、DON，转换电路60将脉冲宽度调制信号DOP、DON被放大后的放大信号DOXP、DOXN进行2值化而输出脉冲宽度调制信号DBP、DBN。进而，转换电路70将脉冲宽度调制信号DBP、DBN转换为脉冲编码调制信号DX，比较电路80通过小波包分解将声源信号DI转换为比较对象信号DI_R，通过小波包分解将脉冲编码调制信号DX转换为比较对象信号DX_R，对比较对象信号DI_R和比较对象信号DX_R进行比较来计算相关值RREM。

在此，转换电路60去除在脉冲宽度调制后的放大信号DOXP、DOXN中产生的过冲或下冲，在从放大信号DOXP、DOXN向脉冲宽度调制信号DBP、DBN的转换中不会产生有益的信息缺失。另外，转换电路70通过以规定周期对脉冲宽度调制信号DBP、DBN进行积分，能够不使信息缺失地转换为脉冲编码调制信号DX。进而，由于小波包分解是能够进行逆转换的转换方法，所以能够从比较对象信号DI_R和比较对象信号DX_R分别复原声源信号DI和脉冲编码调制信号DX。换言之，在比较电路80将声源信号DI和脉冲编码调制信号DX分别转换为比较对象信号DI_R和比较对象信号DX_R时也没有信息的缺失。

因此，根据第1实施方式的半导体装置1，比较电路80通过对没有信息缺失的比较对象信号DI_R和比较对象信号DX_R进行比较，能够高精度地计算表示声源信号DI和脉冲编码调制信号DX的相关的相关值RREM。因此，微控制单元2能够基于从比较电路80输出的相关值RREM，高精度地进行声源再现电路100的故障检测。

此外，根据第1实施方式的半导体装置1，由于比较电路80利用具有分散误差的特征的小波包分解来计算相关值RREM，所以微控制单元2基于相关值RREM减少了在声源再现电路100正常的情况下错误地判定为故障的可能性。

另外，根据第1实施方式的半导体装置1，由于在检查电路110中不需要A/D转换器、数字滤波器等尺寸大的电路，所以能够减少由检查电路110的追加引起的电路面积的增加量。

1-2.第2实施方式

以下，关于第2实施方式的半导体装置1，对与第1实施方式相同的结构标注相同的标号，省略或简化与第1实施方式相同的说明，主要对与第1实施方式不同的内容进行说明。

图8是表示第2实施方式的半导体装置1的结构例的图。如图8所示，第2实施方式的半导体装置1与图1所示的第1实施方式的半导体装置1相比，不同点在于，检查电路110不包含转换电路60，而对转换电路70输入脉冲宽度调制信号DOP、DON。即，在第2实施方式中，转换电路70被输入脉冲宽度调制信号DOP、DON，将脉冲宽度调制信号DOP、DON转换为脉冲编码调制信号DX。

在本实施方式中，转换电路70所包含的PCM转换电路71基于频率为fs的未图示的时钟信号CLK1和频率为n×m×fs的未图示的时钟信号CLK2，将脉冲宽度调制信号DOP、DON转换为脉冲编码调制信号DX。具体而言，如图6所示同样，PCM转换电路71在时钟信号CLK1的1个周期Ta中，利用时钟信号CLK2对脉冲宽度调制信号DOP、DON各自的高电平进行计数。即，PCM转换电路71以周期Ta对脉冲宽度调制信号DOP、DON分别进行累计。然后，PCM转换电路71基于脉冲宽度调制信号DOP、DON各自的累计值生成脉冲编码调制信号DX。从脉冲宽度调制信号DOP、DON向脉冲编码调制信号DX的转换相当于从信号DF向脉冲宽度调制信号DOP、DON的转换的逆转换。

这样，转换电路70以规定周期对脉冲宽度调制信号DOP、DON进行积分而生成脉冲编码调制信号DX。

第2实施方式的半导体装置1的其他结构与图1相同，因此省略其说明。

另外，在第2实施方式中，声源信号DI是“第1脉冲编码调制信号”的一例，脉冲编码调制信号DX是“第2脉冲编码调制信号”的一例。另外，脉冲宽度调制信号DOP、DON是“第1脉冲宽度调制信号”的一例，且是“第2脉冲宽度调制信号”的一例。转换电路70是“第1转换电路”的一例。另外，比较对象信号DI_R是“第1比较对象信号”的一例，比较对象信号DX_R是“第2比较对象信号”的一例。

第2实施方式的半导体装置1是能够使1个声音再现装置3输出声音的结构，但也可以是能够使多个声音输出装置输出声音的结构。

根据以上说明的第2实施方式的半导体装置1，起到与第1实施方式的半导体装置1同样的效果。进而，根据第2实施方式的半导体装置1，放大电路50的故障有无未反映于相关值RREM，因此微控制单元2的故障检测精度降低，但在检查电路110中不需要转换电路60，因此进一步减少由检查电路110的追加引起的电路面积的增加量。

1-3.第3实施方式

以下，关于第3实施方式的半导体装置1，对与第1实施方式或第2实施方式相同的结构标注相同的标号，省略或简化与第1实施方式或第2实施方式相同的说明，主要对与第1实施方式以及第2实施方式不同的内容进行说明。

图9是表示第3实施方式的半导体装置1的结构例的图。如图9所示，第3实施方式的半导体装置1与图1所示的第1实施方式的半导体装置1相比，在具有故障检测电路90、开关92以及声源再现电路100a这一点上不同。

开关92根据从故障检测电路90输出的控制信号，将声源信号DI输出到声源再现电路100和声源再现电路100a中的任意一方。

故障检测电路90基于比较电路80的比较结果来检测声源再现电路100的故障。具体而言，故障检测电路90将作为比较电路80的比较结果的相关值RREM与规定的阈值进行比较，在相关值RREM小于规定的阈值的情况下，检测出声源再现电路100的故障。例如，通信接口电路10可以接收从微控制单元2发送的用于设定该阈值的命令，并设定该阈值。

并且，故障检测电路90在检测到声源再现电路100的故障的情况下，使与声音再现装置3不同的声音再现装置3a输出基于声源信号DI的信号。基于声源信号DI的信号可以是声源信号DI本身，也可以是对声源信号DI实施了某种处理的信号。具体而言，故障检测电路90在检测到声源再现电路100的故障的情况下，切换开关92以将声源信号DI输入到声源再现电路100a。然后，声源再现电路100a将声源信号DI转换成声音信号，并将声音信号DI输出到与半导体装置1连接的声音再现装置3a。由此，来自声音再现装置3的声音的输出停止，并且从声音再现装置3a输出与声音信号对应的声音。例如，声源再现电路100a可以是与声源再现电路100同样的结构，也可以是更简易的结构。并且例如，声音再现装置3a可以是扬声器，也可以是蜂鸣器。另外，从声音再现装置3a输出的声音例如可以是模仿人讲话时语音的声音，也可以是机械的警告声、效果声等各种声音。

第3实施方式的半导体装置1的其他结构与图1相同，因此省略其说明。

另外，在第3实施方式中，声源信号DI是“第1脉冲编码调制信号”的一例，脉冲编码调制信号DX是“第2脉冲编码调制信号”的一例。另外，脉冲宽度调制信号DOP、DON是“第1脉冲宽度调制信号”的一例，脉冲宽度调制信号DBP、DBN是“第2脉冲宽度调制信号”的一例。此外，转换电路70是“第1转换电路”的一例，转换电路60是“第2转换电路”的一例。另外，比较对象信号DI_R是“第1比较对象信号”的一例，比较对象信号DX_R是“第2比较对象信号”的一例。此外，声音再现装置3是“第1声音再现装置”的一例，并且声音再现装置3a是“第2声音再现装置”的一例。

第3实施方式的半导体装置1是能够使2个声音再现装置3、3a输出声音的结构，但也可以是能够使3个以上的声音输出装置输出声音的结构。

根据以上说明的第3实施方式的半导体装置1，起到与第1实施方式或第2实施方式的半导体装置1同样的效果。进而，第3实施方式的半导体装置1中，故障检测电路90基于从比较电路80输出的精度高的相关值RREM，高精度地进行声源再现电路100的故障检测，在声源再现电路100发生了故障的情况下，声音再现装置3不会产生异常的声音，声音再现装置3a能够产生正常的声音。

1-4.变形例

本发明不限于本实施方式，能够在本发明的主旨范围内实施各种变形。

例如，在上述的各实施方式中，比较电路80将声源信号DI和脉冲编码调制信号DX分别转换为比较对象信号DI_R和比较对象信号DX_R的能够进行逆转换的转换方法是小波包分解，但也可以是小波转换。

并且例如，在上述的各实施方式中，存储有声源数据21-1～21-n的存储器20内置于半导体装置1，但也可以代替存储器20而将存储有声源数据21-1～21-n的外部存储器与半导体装置1连接，半导体装置1从该外部存储器读出作为声源信号DI的声源数据21-i。或者，也可以代替存储器20，而由微控制单元2内置存储有声源数据21-1～21-n的存储器，微控制单元2从该存储器读出声源数据21-i并作为声源信号DI发送到半导体装置1。

并且例如，上述的第3实施方式的半导体装置1相对于第1实施方式的半导体装置1追加了故障检测电路90、开关92以及声源再现电路100a，但如图10所示，也可以是对第2实施方式的半导体装置1追加了这些电路的结构。

并且例如，在上述的各实施方式中，作为脉冲宽度调制电路41的调制方式，列举了图2～图4的例子，但也可以是其他的调制方式。例如，用于生成脉冲宽度调制信号DOP的脉冲宽度调制可以是与图2相同的方式，用于生成脉冲宽度调制信号DON的脉冲宽度调制可以是图11所示的方式。在图11的例子中，脉冲宽度调制信号DON是将图2所示的脉冲宽度调制信号DOP的逻辑电平反转后的信号，∑-Δ调制信号DS的值越大，高电平的时间越短。例如，在∑-Δ调制信号DS为10进制的“-7”、即2进制的“1001”时，脉冲宽度调制信号DON的1个区间T1为低电平，15个区间T2～T16为高电平。并且例如，在∑-Δ调制信号DS为10进制的“0”、即2进制的“0000”时，脉冲宽度调制信号DON的8个区间T1～T8为低电平，8个区间T9～T16为高电平。并且例如，在∑-Δ调制信号DS为10进制的“7”、即2进制的“0111”时，脉冲宽度调制信号DON的15个区间T1～T15为低电平，1个区间T16为高电平。因此例如，∑-Δ调制信号DS为10进制的“-7”、“0”、“7”时的脉冲宽度调制信号DOP与脉冲宽度调制信号DON的差分如图12所示。

2.电子设备

图13是表示使用了本实施方式的半导体装置1的本实施方式的电子设备的结构的一例的功能框图。

如图13所示，本实施方式的电子设备300具有半导体装置1、m个声音再现装置3-1～3-m、处理部310、操作部320、存储部330以及显示部340。另外，本实施方式的电子设备300也可以构成为省略或变更图13的结构要素的一部分，或者附加其它结构要素。

处理部310进行电子设备300的各部分的控制处理和各种数据处理。例如，处理部310向半导体装置1发送各种命令，控制半导体装置1的动作。此外，处理部310进行与来自操作部320的操作信号对应的各种处理、对用于使显示部340显示各种信息的显示信号进行发送的处理等。例如，处理部310也可以是前述的微控制单元2。

操作部320是由操作键或按钮开关等构成的输入装置，将与用户操作对应的操作信号输出到处理部310。

存储部330存储处理部310进行各种计算处理和控制处理用的程序和数据等。存储部330例如由硬盘、软盘、MO、MT、各种存储器、CD-ROM或DVD-ROM等实现。

显示部340是由LCD等构成的显示装置，根据输入的显示信号显示各种信息。LCD是Liquid Crystal Display(液晶显示器)的缩写。可以在显示部340上设置作为操作部320发挥功能的触摸面板。

半导体装置1基于从处理部310发送的各种命令生成声音信号并输出到声音再现装置3-1。声音再现装置3-1对应于上述声音再现装置3。另外，半导体装置1也可以检查上述声源再现电路100并将检查结果发送到处理部310，处理部310判定声源再现电路100的故障有无。或者，当检测到声源再现电路100的故障时，半导体装置1可以将声音信号的输出目的地从声音再现装置3-1切换到声音再现装置3-2。声音再现装置3-2对应于上述声音再现装置3a。

半导体装置1能够生成高精度地进行声源再现电路100的故障检测所需的信号，因此能够实现可靠性高的电子设备300。

作为这样的电子设备300，可以考虑各种电子设备，例如可以举出：警告装置、煮饭器、IH烹饪加热器、吸尘器、洗衣机等各种家庭用电气产品、电子钟表、移动型、膝上型、平板型等的个人计算机、智能手机、移动电话机等移动终端、数码相机、喷墨打印机等喷墨式排出装置、路由器、交换机等存储区域网络设备、局域网设备、移动终端基站用设备、电视机、摄像机、录像机、汽车导航装置、实时时钟装置、寻呼机、电子记事本、电子辞典、计算器、电子游戏设备、游戏用控制器、文字处理器、工作站、可视电话、防盗用电视监视器、电子双筒望远镜、POS终端、电子体温计、血压计、血糖计、心电图计测装置、超声波诊断装置、电子内窥镜等医疗设备、鱼群探测器、各种测量设备、车辆、飞机、船舶等计量仪器类、飞行模拟器、头戴式显示器、运动跟踪器、运动追踪器、运动控制器、步行者自主导航装置等。

图14是表示作为电子设备300的一例的警告装置300A的结构例的图。在图14中，对与图13相同的结构要素标注相同的标号。图14所示的警告装置300A搭载于车辆400。声音再现装置3-1是扬声器，声音再现装置3-2～3-5分别是蜂鸣器。

处理部310基于来自未图示的各种传感器的信号，将各种声音的再现命令等发送到半导体装置1。各种声音包含例如用于通知制动器、发动机油、动力转向装置、制动优先系统等的异常、半门行驶、摇晃行驶、未松开驻车制动器的行驶、未系安全带、接近前方车辆等的模仿人语音的声音或者警告声、用于通知方向指示灯、危险警告、倒车等的效果声等。

半导体装置1基于来自处理部310的命令，基于与各种声音对应的多个声源数据的一部分生成声音信号并输出到声音再现装置3-1。另外，半导体装置1也可以检查上述声源再现电路100并将检查结果发送到处理部310，处理部310判定声源再现电路100的故障有无。或者，当检测到声源再现电路100的故障时，半导体装置1可以将声音信号的输出目的地从声音再现装置3-1切换到声音再现装置3-2。

半导体装置1能够生成高精度地进行声源再现电路100的故障检测所需的信号，因此能够实现可靠性高的警告装置300A。

本发明不限于本实施方式，能够在本发明的主旨范围内实施各种变形。

上述实施方式和变形例是一个例子，并非限定于此。例如，还能够适当组合各实施方式和各变形例。

本发明包含与在实施方式中说明的结构实质相同的结构(例如，功能、方法和结果相同的结构，或者目的和效果相同的结构)。此外，本发明包含对在实施方式中说明的结构的非本质部分进行置换后的结构。此外，本发明包含能够起到与在实施方式中说明的结构相同作用效果的结构或达到相同目的的结构。此外，本发明包含对在实施方式中说明的结构附加了公知技术后的结构。

根据上述的实施方式以及变形例，导出以下的内容。

半导体装置的一个方式具有：脉冲宽度调制电路，其对基于作为声源信号的第1脉冲编码调制信号的信号进行脉冲宽度调制而输出第1脉冲宽度调制信号；第1转换电路，其将基于所述第1脉冲宽度调制信号的第2脉冲宽度调制信号转换为第2脉冲编码调制信号；以及比较电路，其通过能够进行逆转换的转换方法将所述第1脉冲编码调制信号转换为第1比较对象信号，通过所述转换方法将所述第2脉冲编码调制信号转换为第2比较对象信号，并对所述第1比较对象信号和所述第2比较对象信号进行比较。

在该半导体装置中，比较电路通过能够进行逆转换的转换方法将作为声源信号的第1脉冲编码调制信号转换为第1比较对象信号，因此能够从第1比较对象信号复原声源信号。另外，比较电路通过该能够进行逆转换的转换方法将基于对声源信号进行了脉冲宽度调制的第1脉冲宽度调制信号的第2脉冲编码调制信号转换为第2比较对象信号，所以能够从第2比较对象信号复原第2脉冲编码调制信号。即，在将声源信号和第2脉冲编码调制信号分别转换为第1比较对象信号和第2比较对象信号时，没有信息的缺失。因此，比较电路通过比较第1比较对象信号和第2比较对象信号，能够高精度地生成表示声源信号和第2脉冲编码调制信号的相关的信号。因此例如，外部装置能够基于从比较电路输出的信号，高精度地进行包含脉冲宽度调制电路的声源再现电路的故障检测。

所述半导体装置的一个方式也可以具有故障检测电路，所述故障检测电路基于所述比较电路的比较结果，检测包含所述脉冲宽度调制电路的声源再现电路的故障。

根据该半导体装置，故障检测电路能够基于从比较电路输出的精度高的信号，高精度地进行声源再现电路的故障检测。

所述半导体装置的一个方式也可以具有放大电路，所述放大电路将放大所述第1脉冲宽度调制信号而得到的放大信号输出到第1声音再现装置，

所述故障检测电路在检测到所述声源再现电路的故障的情况下，使不同于所述第1声音再现装置的第2声音再现装置输出基于所述第1脉冲编码调制信号的信号。

根据该半导体装置，在声源再现电路发生了故障的情况下，第1声音再现装置不会产生异常的声音，第2声音再现装置能够产生正常的声音。

在所述半导体装置的一个方式中，也可以是，所述转换方法是小波包分解。

根据该半导体装置，比较电路利用具有使误差分散的特征的小波包分解来生成表示声源信号与第2脉冲编码调制信号的相关的信号，因此，例如外部装置基于从比较电路输出的信号，在包含脉冲宽度调制电路的声源再现电路正常的情况下，能够降低误判定为发生了故障的可能性。

在所述半导体装置的一个方式中，也可以是，所述第1转换电路以规定周期对所述第2脉冲宽度调制信号进行积分而生成所述第2脉冲编码调制信号。

根据该半导体装置，能够在不缺失信息的情况下将第2脉冲宽度调制信号转换为第2脉冲编码调制信号。

所述半导体装置的一个方式也可以具有：放大电路，其输出放大所述第1脉冲宽度调制信号而得到的放大信号；以及第2转换电路，其将所述放大信号转换为所述第2脉冲宽度调制信号。

根据该半导体装置，例如外部装置能够基于从比较电路输出的信号，高精度地进行包含脉冲宽度调制电路和放大电路的声源再现电路的故障检测。

在所述半导体装置的一个方式中，也可以是，所述第2脉冲宽度调制信号是所述第1脉冲宽度调制信号。

电子设备的一个方式具有：所述半导体装置的一个方式；以及声音再现装置，所述半导体装置包含放大电路，所述放大电路将放大所述第1脉冲宽度调制信号而得到的放大信号输出到所述声音再现装置。

根据该电子设备，由于具有能够生成为了高精度地进行声源再现电路的故障检测所需的信号的半导体装置，因此能够提高可靠性。

Claims (8)

1.一种半导体装置，其中，该半导体装置具有：

脉冲宽度调制电路，其对基于作为声源信号的第1脉冲编码调制信号的信号进行脉冲宽度调制而输出第1脉冲宽度调制信号；

第1转换电路，其将基于所述第1脉冲宽度调制信号的第2脉冲宽度调制信号转换为第2脉冲编码调制信号；以及

比较电路，其通过能够进行逆转换的转换方法将所述第1脉冲编码调制信号转换为第1比较对象信号，通过所述转换方法将所述第2脉冲编码调制信号转换为第2比较对象信号，并对所述第1比较对象信号和所述第2比较对象信号进行比较。

2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，

该半导体装置具有故障检测电路，所述故障检测电路基于所述比较电路的比较结果，检测包含所述脉冲宽度调制电路的声源再现电路的故障。

3.根据权利要求2所述的半导体装置，其中，

该半导体装置具有放大电路，所述放大电路将放大所述第1脉冲宽度调制信号而得到的放大信号输出到第1声音再现装置，

所述故障检测电路在检测到所述声源再现电路的故障的情况下，使不同于所述第1声音再现装置的第2声音再现装置输出基于所述第1脉冲编码调制信号的信号。

4.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，

所述转换方法是小波包分解。

5.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，

所述第1转换电路以规定周期对所述第2脉冲宽度调制信号进行积分而生成所述第2脉冲编码调制信号。

6.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，该半导体装置具有：

放大电路，其输出放大所述第1脉冲宽度调制信号而得到的放大信号；以及

第2转换电路，其将所述放大信号转换为所述第2脉冲宽度调制信号。

7.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，

所述第2脉冲宽度调制信号是所述第1脉冲宽度调制信号。

8.一种电子设备，其中，该电子设备具有：

权利要求1所述的半导体装置；以及

声音再现装置，

所述半导体装置包含放大电路，所述放大电路将放大所述第1脉冲宽度调制信号而得到的放大信号输出到所述声音再现装置。