JP2010003751A - 集積回路の内部状態検出回路及び集積回路 - Google Patents

Abstract

【課題】集積回路の内部状態を、その内部の状態の数よりも少ない数の集積回路の端子によって外部に出力をする。
【解決手段】集積回路の内部の状態に応じた複数の状態検出信号を検出する複数の状態検出器を有する状態検出器部１２を備えるようにした。又、複数の状態検出器の各々から出力される複数個の状態の組み合わせからなる集積回路内部状態の各々に応じた相異なる電圧である集積回路内部状態電圧を発生する集積回路内部状態電圧発生回路１３を備えるようにした。さらに、集積回路内部状態電圧を外部に引き出すための出力端子４３を備える集積回路とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、集積回路の内部状態検出回路及び集積回路に関する。

近年は、集積回路（ＩＣ）が種々の電子装置に用いられている。この集積回路の動作状態を検出して集積回路の外部に出力する機能を採用することが考えられる。集積回路の動作状態、さらに広くは集積回路の内部の状態（内部状態）を集積回路の外部に出力することによって、集積回路の内部状態を知ることができる。又、集積回路の内部状態を知りたる後に、必要な場合には、集積回路に供給する電源を一時的に遮断する等の集積回路の動作を制御することが可能なる。このような回路では、外部に出力する集積回路の内部状態の数だけ集積回路の端子の数が必要とされていた。
特開２００４−２４７８７７号公報

しかしながら、集積回路（ＩＣ）の種々の内部の状態（内部状態）毎に集積回路の端子を割り付ける場合には、多数の端子が必要となってしまい、集積回路パッケージの小型化を阻害する要因となっている。又、集積回路の内部の状態の数が多くなり過ぎると必要な集積回路の端子が確保できずに集積回路化そのものが困難となる虞もある。

本発明は上述した課題に鑑み、集積回路の内部状態を、その内部状態の数よりも少ない数の集積回路の端子によって外部に出力をすることができるような集積回路の内部状態検出回路を提供するものである。又、本発明はこのような内部状態検出回路を備える集積回路を提供するものである。

本発明の集積回路の内部状態検出回路は、集積回路の内部の状態に応じた複数の状態検出信号を検出する複数の状態検出器と、複数の前記状態検出器から出力される複数個の状態の組み合わせからなる集積回路内部状態の各々に応じた相異なる電圧である集積回路内部状態電圧を発生する集積回路内部状態電圧発生回路と、を備える。

本発明の集積回路は、集積回路の内部の状態に応じた複数の状態検出信号を検出する複数の状態検出器と、複数の前記状態検出器から出力される複数個の状態の組み合わせからなる集積回路内部状態の各々に応じた相異なる電圧である集積回路内部状態電圧を発生する集積回路内部状態電圧発生回路と、前記集積回路内部状態電圧を外部に引き出すための出力端子と、を備える。

本発明によれば、集積回路の内部状態を、集積回路内部状態の各々に応じた相異なる電圧である集積回路内部状態電圧の大きさによって検知できる。よって、その内部状態の数よりも少ない数の集積回路の端子によって外部に内部の状態を知るための信号を出力することができるような集積回路の内部状態検出回路を提供できる。又、このような内部状態検出回路を備える集積回路を提供できる。

（実施形態の回路）
図１は実施形態の集積回路の内部状態検出回路を示す図である。図１では簡単のため、実施形態の要部の説明に必要な回路以外の回路及び実施形態の要部の説明に必要な端子以外の端子の記載は省略している。

集積回路（ＩＣ）１０は、図１に表された範囲の実施形態の要部である内部状態検出回路に加えて、その他の回路２０から構成されている。その他の回路２０は、集積回路１０が本来の目的とする機能を果たすために必要とされる回路である。例えば、この集積回路がフェーズ・ロックド・ループ（ＰＬＬ）の集積回路である場合には、ＰＬＬ回路であり、この集積回路がスイッチング電源の集積回路である場合には、スイッチング電源回路である。内部状態検出回路は、集積回路の本来の機能、例えば、フェーズ・ロックド・ループとしての機能、スイッチング電源としての機能を発揮できるように、集積回路の内部の状態（内部状態）を検出するための回路である。このような内部状態検出回路は、集積回路の本来の機能を良好に発揮できるようにするための、あらゆる種類の集積回路に適用できる補助回路である。

集積回路１０の内部状態検出回路は、集積回路の内部の状態に応じた複数の状態検出信号を検出する複数の状態検出器を有する状態検出器部１２を備えている。又、複数の状態検出器の各々から出力される複数個の状態の組み合わせからなる集積回路内部状態の各々に応じた相異なる電圧である集積回路内部状態電圧を発生する集積回路内部状態電圧発生回路１３を備えている。そして、集積回路１は、集積回路内部状態電圧を外部に引き出すための出力端子４３を備えている。ここで、上述したように、集積回路内部状態電圧は、複数個の状態の組み合わせにおいて、その複数個の状態がどのようなものであるかによって特定されるものである。集積回路内部状態電圧は、離散的な電圧（離散的電圧）として複数個が存在し、その各々が相異なる電圧とされており、この離散的電圧によって集積回路内部状態を表現できるようになされている。

状態検出器部１２は複数の状態検出器を具備して形成されており、状態検出器の各々は、コンパレータ２１〜コンパレータ２３とこれらのコンパレータの電圧比較端子の一方に基準電圧を供給する基準電源Vref1〜基準電源Vref3とを有している。又、集積回路内部状態電圧発生回路１３は、コンパレータ２１〜コンパレータ２３の各々の出力によって制御されるスイッチ素子ＳＷ１〜スイッチ素子ＳＷ１とこれらのスイッチ素子に接続される抵抗Ｒ１〜抵抗Ｒ３、抵抗Ｒとを有して形成されている。又、集積回路１０は、集積回路内部状態電圧発生回路１３によって発生される集積回路内部状態電圧を外部に引き出すための出力端子４３を有している。

内部状態検出回路が検出する内部状態は、種々の状態を対象とすることがでる。例えば、集積回路の内部の各部の電圧、集積回路内部の各部に流れる電流、動作中の集積回路の各部の温度のような、どの様な集積回路にも共通する一般的な内部状態を検出対象とすることができる。さらに、ＰＬＬの集積回路である場合には、位相ロック状態であるか否かを検出対象とし、スイッチング電源の集積回路である場合には、電力デバイスで取り扱う電力が所定範囲内であるか否かを検出対象とする等、適宜に検出対象を定めることができる。

図１に示す実施形態の内部状態検出回路では、検出対象（内部状態）を集積回路１０の内部の電圧と集積回路１０の内部の温度としているので、これについて以下に説明をする。具体的には、実施形態の内部状態検出回路が検出する集積回路１０の内部の電圧の状態については、２ビットで表される。又、温度検出回路３０が検出する集積回路１０の内部の温度の状態は、所定温度以上であるか、所定温度未満であるかのいずれであるかを検出するようにして１ビットで表される。集積回路１０の内部の電圧の状態と集積回路１０の内部の温度の状態とは独立の事象であるので、合わせて３ビットで内部状態が表される。すなわち、複数個の内部状態の組み合わせからなる複数個の集積回路内部状態として第１状態から第８状態までの８つの集積回路内部状態を表すことができるようにしている。

そして、集積回路１０の内部の電圧と集積回路１０の内部の温度とを３ビットで表される電圧出力として一個の端子である出力端子４３から出力するようにしている。すなわち、３ビットで表される電圧出力を得るために、実施形態の集積回路１０では３個のコンパレータであるコンパレータ２１、コンパレータ２２、コンパレータ２３を使用している。

３個のうち２個のコンパレータ(コンパレータ２１及びコンパレータ２２)は、集積回路１０の内部において電源から供給される電圧を検出するために用いられている。集積回路１０のＩＣ電源端子４１から供給される電源電圧Vccを直列抵抗群１１で分圧している。そして、直列抵抗群１１から得られる分圧電圧と基準電源Vref1からの電圧である基準電圧Vref1とをコンパレータ２１の２つの電圧比較端子に各々印加して比較している。又、直列抵抗群１１から得られる他の分圧電圧と基準電源Vref2からの電圧である基準電圧Vref2とをコンパレータ２２の２つの電圧比較端子に各々印加して比較している。基準電圧Vref1と基準電圧Vref2とを異なる電圧値とすることによって電源電圧Vccが変化する場合においてその電圧値の異なるレベルを上述した２つのコンパレータで検出して電圧値に応じた電圧値信号を出力端子４３に出力する構成としている。

つまり、集積回路１０の内部において電源から供給される電圧を検出するための状態検出器は、コンパレータ２１、コンパレータ２２、基準電源Vref1、及び基準電源Vref2で形成されている。又、電源から供給される電圧を検出するために、集積回路内部状態電圧を発生する集積回路内部状態電圧発生回路は、スイッチ素子ＳＷ１、スイッチ素子ＳＷ２、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、及び抵抗Ｒで形成されている。

他の一つのコンパレータであるコンパレータ２３は集積回路１０の内部の温度検出回路３０からの出力信号と基準電圧Vref3を比較している。集積回路１０の温度が所定温度以上であるか所定温度未満であるかを検出して集積回路１０の内部の温度に応じた温度検出信号を出力端子４３に出力する構成としている。つまり、集積回路１０の内部の温度を検出するための状態検出器は、コンパレータ２３、及び基準電源Vref3で形成されている。又、内部の温度を検出するために、集積回路内部状態電圧を発生する集積回路内部状態電圧発生回路は、スイッチ素子ＳＷ３、抵抗Ｒ３、及び抵抗Ｒで形成されている。

より具体的には、コンパレータ２１〜コンパレータ２３の電圧比較端子の他方に供給する電圧を発生する直列接続された複数個の抵抗からなる直列抵抗群１１を有している。そして、コンパレータ２１の正極性入力端子（＋の符号を付した入力端子）には、抵抗Ｒ１１と抵抗Ｒ１２との接続点が接続され、Vcc{(R12+R13)/(R11+R12+R13)}で与えられる電圧が供給されている。コンパレータ２１の負極性入力端子（−の符号を付した入力端子）には、基準電源Vref1が接続されている。又、コンパレータ２２の正極性入力端子（＋の符号を付した入力端子）には、抵抗Ｒ１２と抵抗Ｒ１３との接続点が接続され、Vcc{R13/(R11+R12+R13)}で与えられる電圧が供給されている。コンパレータ２２の負極性入力端子（−の符号を付した入力端子）には、基準電源Vref2が接続されている。ここで、R11は抵抗Ｒ１１の抵抗値、R12は抵抗Ｒ１１の抵抗値、R13は抵抗Ｒ１１の抵抗値である。又、直列抵抗群１１を構成する抵抗Ｒ１１と抵抗Ｒ１２と抵抗Ｒ１３は、この順で直列接続され、抵抗Ｒ１１はＩＣ電源端子４１及びその他の回路２０に接続され、抵抗Ｒ１３は接地端子４２に接続されている。

コンパレータ２１はスイッチ素子ＳＷ１を制御するようになされ、コンパレータ２１の出力がハイレベルである場合にスイッチ素子ＳＷ１は導通（オン）するようになされている。又、コンパレータ２１の出力がローレベルである場合にスイッチ素子ＳＷ１は切断（オフ）するようになされている。コンパレータ２２はスイッチ素子ＳＷ２を制御するようになされ、コンパレータ２２の出力がハイレベルである場合にスイッチ素子ＳＷ２は導通し、コンパレータ２２の出力がローレベルである場合にスイッチ素子ＳＷ２は切断するようになされている。コンパレータ２３はスイッチ素子ＳＷ３を制御するようになされ、コンパレータ２３の出力がハイレベルである場合にスイッチ素子ＳＷ３は導通するようになされている。又、コンパレータ２３の出力がローレベルである場合にスイッチ素子ＳＷ３は切断するようになされている。

スイッチ素子ＳＷ１、スイッチ素子ＳＷ２、スイッチ素子ＳＷ３の各々の一端は相互に接続されて、抵抗Ｒの一端に接続されている。そして、抵抗Ｒの他端は接地されている。一方、スイッチ素子ＳＷ１の他端は抵抗Ｒ１を介して基準電源Vrefに接続され、スイッチ素子ＳＷ２の他端は抵抗Ｒ２を介して基準電源Vrefに接続され、スイッチ素子ＳＷ３の他端は抵抗Ｒ３を介して基準電源Vrefに接続されている。ここで、基準電源Vrefからは電圧Vrefの大きさの電圧が発生する。このような接続態様によって、抵抗Ｒの両端には、スイッチ素子ＳＷ１、スイッチ素子ＳＷ２、スイッチ素子ＳＷ３の各々の状態に応じて電圧が発生する。そして、抵抗Ｒに接続される出力端子４３から種々の電圧値を得ることができるようになされている。

表１はこれらの８つの集積回路内部状態に対応した出力端子４３から得られる電圧値を示すものである。

表１について説明をする。状態１、状態２、状態３、状態４、状態５、状態６、状態７、及び状態８の各々は、集積回路内部状態の一つの状態である。状態１は、スイッチ素子ＳＷ１がオフ、スイッチ素子ＳＷ２がオフ、スイッチ素子ＳＷ３がオフの状態を示す。このとき出力端子４３から得られる出力端子電圧の値は０（Ｖ）となる。状態２は、スイッチ素子ＳＷ１がオン、スイッチ素子ＳＷ２がオフ、スイッチ素子ＳＷ３がオフの状態を示す。このとき出力端子４３から得られる出力端子電圧の値はVref{R/(R1+R)}（Ｖ）となる。状態３は、スイッチ素子ＳＷ１がオフ、スイッチ素子ＳＷ２がオン、スイッチ素子ＳＷ３がオフの状態を示す。このとき出力端子４３から得られる出力端子電圧の値はVref{R/(R2+R)}（Ｖ）となる。状態４は、スイッチ素子ＳＷ１がオフ、スイッチ素子ＳＷ２がオフ、スイッチ素子ＳＷ３がオンの状態を示す。このとき出力端子４３から得られる出力端子電圧の値はVref{R/(R3+R)}（Ｖ）となる。状態５は、スイッチ素子ＳＷ１がオン、スイッチ素子ＳＷ２がオン、スイッチ素子ＳＷ３がオフの状態を示す。このとき出力端子４３から得られる出力端子電圧の値はVref[R(R1+R2)/{R1R2+R(R1+R2)}]（Ｖ）となる。状態６は、スイッチ素子ＳＷ１がオン、スイッチ素子ＳＷ２がオフ、スイッチ素子ＳＷ３がオンの状態を示す。このとき出力端子４３から得られる出力端子電圧の値はVref[R(R1+R3)/{R1R3+R(R1+R3)}]（Ｖ）となる。状態７は、スイッチ素子ＳＷ１がオフ、スイッチ素子ＳＷ２がオン、スイッチ素子ＳＷ３がオンの状態を示す。このとき出力端子４３から得られる出力端子電圧の値はVref[R(R2+R3)/{R2R3+R(R2+R3)}]（Ｖ）となる。状態８は、スイッチ素子ＳＷ１がオン、スイッチ素子ＳＷ２がオン、スイッチ素子ＳＷ３がオンの状態を示す。このとき出力端子４３から得られる出力端子電圧の値はVref[R(R1R2+R1R3+R2R3)/{R1R2R3+R(R1R2+R1R3+R2R3)}]（Ｖ）となる。ここで、Rは抵抗Ｒの抵抗値、R1は抵抗Ｒ１の抵抗値、R2は抵抗Ｒ２の抵抗値、R3は抵抗Ｒ３の抵抗値を各々表すものである。ここで、表１に示す第１状態から第８状態までは取り得る状態を網羅したものである。しかしながら、基準電源Vref1と基準電源Vref2とが固定電圧である場合には、表１の（状態２、状態６）が成立する場合に（状態３、状態７）は成立せず、存在しない状態である。

ここで、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ３の値を適宜に設定する場合には上述した８つの状態のすべてにおいて、出力端子４３から得られる出力端子電圧の値を相互に分離できるように異なる電圧値とすることができる。例えば、R2=2×R1、R3=2×R2に設定するなどの設定値を採用することができる。

（比較回路例）
図２に比較例として、実施形態とは異なる他の集積回路の内部状態検出回路の回路例を示す。図２に示す集積回路１００において、図１におけると同一の符号を付した部分は図１におけると同様の構成を有している。実施形態の回路と異なり比較回路例では、図１に示すような回路集積回路内部状態電圧発生回路１３を備えていない。つまり、スイッチ素子ＳＷ１〜スイッチ素子ＳＷ３、抵抗Ｒ１〜抵抗Ｒ１、抵抗Ｒを備えていない。そして、図１においては出力端子４３のみを備えたのに対して、出力端子５１、出力端子５２、出力端子５３、の３つの出力端子を備えている。この３つの端子から得られる情報の量は、実施形態において出力端子４３から得られる情報量と同一である。すなわち、比較例の回路では、外部に出力する動作状態の数だけ集積回路の端子の数が必要とされる。一方、実施形態の回路（集積回路回路）では１個の少ない出力端子の数で比較回路と同様の機能を有している。

実施形態の集積回路（ＩＣ）では、集積回路からの複数の内部状態に対応する信号を組み合わせて集積回路内部状態として、離散的に相異なる整数個の集積回路内部状態を得てこれを出力する。これによって、少ない端子数で出力することが可能であるため、集積回路の端子数の削減が可能となる。又、これによって、集積回路パッケージの小型化が可能となる。さらに、集積回路の端子数が削減できることから、集積回路の周辺のプリント基板パターンを簡素化することが可能となる。

実施形態の説明においては、集積回路の入力電圧と温度を検出する場合を例として挙げているが、集積回路の他の状態を検出する場合や、外部の状態を集積回路で検出する場合であっても、同様にして少ない端子数で多くの状態の信号を出力することが可能である。又、内部状態検出回路は、集積回路の内部状態を検出する内部状態検出回路として実施形態においては説明をしたが、このような内部状態検出回路は、集積回路において用いる場合に限られずに、その効果を発揮するものである。例えば、コネクタに着脱するために端子の数が限られている基板にこのような内部状態検出回路を設けることによって、端子の数を有効に活用することができる。

実施形態の集積回路の内部状態検出回路を示す図である。 比較例としての集積回路の内部状態検出回を示す図である。

符号の説明

１０、１００ 集積回路、 １１ 直列抵抗群、 １２ 状態検出器部、 １３ 集積回路内部状態電圧発生回路、 ２０ その他の回路 ２１、２２、２３ コンパレータ、 ３０ 温度検出回路、 ４１ ＩＣ電源端子、 ４２ 接地端子、 ４３ 出力端子

Claims (4)

1. 集積回路の内部の状態に応じた複数の状態検出信号を検出する複数の状態検出器と、
   複数の前記状態検出器から出力される複数個の状態の組み合わせからなる集積回路内部状態の各々に応じた相異なる電圧である集積回路内部状態電圧を発生する集積回路内部状態電圧発生回路と、
   を備える集積回路の内部状態検出回路。
2. コンパレータと前記コンパレータの電圧比較端子の一方に基準電圧を供給する基準電源とを有して形成される前記状態検出器と、
   前記状態としての該集積回路に供給される電圧の大きさを検出するために、前記コンパレータの電圧比較端子の他方に供給する電圧を発生する直列接続された複数個の抵抗からなる直列抵抗群と、
   前記コンパレータの出力によって制御されるスイッチ素子と前記スイッチ素子に接続される抵抗とを有して形成される集積回路内部状態電圧発生回路と、を具備する請求項１に記載の集積回路の内部状態検出回路。
3. 前記状態としての該集積回路の温度に応じた電圧を検出する温度検出器と他のコンパレータと他の基準電源とを、さらに、具備し、
   前記他のコンパレータの電圧比較端子の一方に前記他の基準電源からの電圧を供給し、前記他のコンパレータの電圧比較端子の他方に該集積回路の温度に応じた電圧を供給するようにして形成される前記状態検出器を有する請求項２に記載の集積回路の内部状態検出回路。
4. 集積回路の内部の状態に応じた複数の状態検出信号を検出する複数の状態検出器と、
   前記複数の状態検出器から出力される複数個の状態の組み合わせからなる集積回路内部状態の各々に応じた相異なる電圧である集積回路内部状態電圧を発生する集積回路内部状態電圧発生回路と、
   前記集積回路内部状態電圧を外部に引き出すための出力端子と、
   を備える集積回路。

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