JP2014236458A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は半導体装置に関し、例えばアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログフロントエンド回路に関する。 The present invention relates to a semiconductor device, for example, an analog front-end circuit that converts an analog signal into a digital signal.
センサなどのアナログ信号出力回路と、センサの測定結果を処理するデジタル回路との間に、センサの測定結果(アナログ信号)をデジタル信号に変換するためのアナログフロントエンド回路が必要である。このようなアナログフロントエンド回路の入力段として、演算増幅器がよく使用されている。 An analog front-end circuit for converting the sensor measurement result (analog signal) into a digital signal is required between an analog signal output circuit such as a sensor and a digital circuit that processes the sensor measurement result. An operational amplifier is often used as an input stage of such an analog front-end circuit.
演算増幅器は、通常、入力側に設けられた差動段と、出力側に設けられ、差動段の出力を増幅する出力段を備える。演算増幅器が対応可能な、該演算増幅器に入力されるアナログ信号の電圧範囲(以下「入力範囲」という)は、差動段の動作電源の電圧に制限される。 The operational amplifier usually includes a differential stage provided on the input side and an output stage provided on the output side for amplifying the output of the differential stage. The voltage range (hereinafter referred to as “input range”) of the analog signal input to the operational amplifier that can be supported by the operational amplifier is limited to the voltage of the operation power supply of the differential stage.
特許文献1(例えば請求項4、図4)に開示された演算増幅器は、入力電圧が所定の電源電圧近傍に達していない場合には、差動段に電源として上記所定の電源電圧を印加する一方、入力電圧が上記所定の電源電圧近傍に達している場合には、差動段に電源として上記所定の電源電圧よりも高い電圧を印加する。すなわち、該演算増幅器は、上記構成により対応可能な入力範囲の調整を行い、演算増幅器の消費電力を削減することができる。 The operational amplifier disclosed in Patent Document 1 (for example, claim 4, FIG. 4) applies the predetermined power supply voltage as a power source to the differential stage when the input voltage does not reach the vicinity of the predetermined power supply voltage. On the other hand, when the input voltage reaches the vicinity of the predetermined power supply voltage, a voltage higher than the predetermined power supply voltage is applied to the differential stage as a power source. That is, the operational amplifier can adjust the input range that can be handled by the above configuration, and can reduce the power consumption of the operational amplifier.
センサの種類が千差万別であり、センサから出力され、アナログフロントエンド回路の演算増幅器に入力されるアナログ信号の態様も多様である。 There are various types of sensors, and there are various modes of analog signals output from the sensors and input to the operational amplifier of the analog front-end circuit.
例えば、温度センサの場合、温度が急激に変化することが稀であるため、温度センサの出力電圧は、通常、DC電圧のように変動が小さい。一方、ブリッジセンサで流量のような変動する物理量を検出する場合には、その出力電圧は、AC電圧のように変動が大きい。 For example, in the case of a temperature sensor, since the temperature rarely changes rapidly, the output voltage of the temperature sensor usually has a small fluctuation like a DC voltage. On the other hand, when a fluctuating physical quantity such as a flow rate is detected by a bridge sensor, the output voltage varies greatly like an AC voltage.
特許文献1に記載の演算増幅器を、温度センサのような、出力電圧の変動が小さいアナログ信号出力回路用のアナログフロントエンド回路に設けた場合、演算増幅器の入力電圧の変動が小さいため、入力電圧に応じた演算増幅器の対応可能な入力範囲の調整を適切に行うことができる。
When the operational amplifier described in
一方、特許文献1に記載の演算増幅器を、ブリッジセンサを用いた流量センサのような、出力電圧の変動が大きいアナログフロントエンド回路用のアナログフロントエンド回路に設けた場合、A/D変換中に差動段の電源電圧が切り替えられる可能性が高く、アナログフロントエンド回路の安定した動作を実現できない恐れがある。
On the other hand, when the operational amplifier described in
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 Other problems and novel features will become apparent from the description of the specification and the accompanying drawings.
一実施の形態による半導体装置は、アナログ信号が入力される差動段と、該差動段の対応可能な入力範囲を制御する制御部を備える。 A semiconductor device according to an embodiment includes a differential stage to which an analog signal is input and a control unit that controls an input range that can be handled by the differential stage.
該制御部は、差動段の制御に際して、該差動段に入力されるアナログ信号の電圧に基づいた第1の制御方式と、該アナログ信号を差動段に出力するアナログ信号出力回路の動作電源電圧に基づいた第2の制御方式とを切替可能である。 When controlling the differential stage, the control unit controls the first control method based on the voltage of the analog signal input to the differential stage, and the operation of the analog signal output circuit that outputs the analog signal to the differential stage. The second control method based on the power supply voltage can be switched.
なお、上記実施の形態の半導体装置を方法やシステムに置き換えて表現したものや、該半導体装置を備えた電子機器なども、実施の形態としては有効である。 Note that a representation obtained by replacing the semiconductor device of the above embodiment with a method or a system, an electronic device including the semiconductor device, or the like is also effective as an embodiment.
前記一実施の形態の半導体装置によれば、アナログ信号出力回路の種類に関わらず、該アナログ信号出力回路の出力をデジタル信号に変換するためのアナログフロントエンド回路の消費電力の削減と、アナログフロントエンド回路の安定した動作を両立させることができる。 According to the semiconductor device of the embodiment, the power consumption of the analog front end circuit for converting the output of the analog signal output circuit into a digital signal is reduced regardless of the type of the analog signal output circuit, and the analog front It is possible to achieve both stable operation of the end circuit.
説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。 For clarity of explanation, the following description and drawings are omitted and simplified as appropriate. Moreover, in each drawing, the same code | symbol is attached | subjected to the same element and duplication description is abbreviate | omitted as needed.
<第1の実施の形態>
図1は、第1の実施の形態にかかる半導体装置100を示す。半導体装置100は、アナログフロントエンド回路110、制御部180、モニタ回路190を備える。
<First Embodiment>
FIG. 1 shows a
アナログフロントエンド回路110は、入力されるアナログ信号SIをデジタル信号に変換するための回路であり、演算増幅器120とA/D変換器(以下「ADC」という)160を備える。
The analog
演算増幅器120は、アナログ信号SIが入力される差動段130と、差動段130の出力を増幅してADC160に供する出力段150を備える。
The
制御部180は、差動段130に対して、その対応可能な入力範囲を制御する。
本実施の形態において、制御部180は、差動段130の制御に際して、2つの制御方式を切替可能である。
The
In the present embodiment, the
第1の制御方式は、アナログ信号SIの電圧に基づいた制御方式である。この場合、制御部180は、モニタ回路190により測定したアナログ信号SIの電圧に基づいて制御を行う。
The first control method is a control method based on the voltage of the analog signal SI. In this case, the
第2の制御方式は、アナログ信号SIを出力するアナログ信号出力回路(図示せず)の動作電源の電圧に基づいた制御方式である。この場合、制御部180は、モニタ回路190により測定したアナログ信号出力回路の電源電圧V0に基づいて制御を行う。
The second control method is a control method based on the voltage of the operating power supply of an analog signal output circuit (not shown) that outputs the analog signal SI. In this case, the
半導体装置100は、例えば、下記のような運用形態が考えられる。
制御部180は、アナログ信号SIを出力するアナログ信号出力回路の種類に基づいて、第1の制御方式と第2の制御方式のいずれを採用するかを決める。
For example, the
The
例えば、アナログフロントエンド回路を、その出力電圧の変動の大きさに応じて分類した場合、温度センサのような、出力電圧がDC電圧のように変動が小さいアナログ信号出力回路と、ブリッジセンサを用いた流量センサのような、出力電圧がAC電圧のように変動が大きいアナログ信号出力回路とが異なる種類に分類される。以下、前者と後者を夫々「第1種のアナログ信号出力回路」と「第2種のアナログ信号出力回路」という。 For example, when analog front-end circuits are classified according to the magnitude of fluctuations in the output voltage, an analog signal output circuit such as a temperature sensor whose output voltage is as small as a DC voltage and a bridge sensor are used. The analog signal output circuit having a large variation in output voltage such as an AC voltage, such as a flow rate sensor, is classified into a different type. Hereinafter, the former and the latter are referred to as a “first type analog signal output circuit” and a “second type analog signal output circuit”, respectively.
アナログ信号SIを出力するアナログ信号出力回路が第1種のアナログ信号出力回路であるときに、モニタ回路190は、アナログ信号SIの電圧を測定して制御部180に出力する。制御部180は、第1の制御方式を用い、モニタ回路190により測定されたアナログ信号SIの電圧に基づいて、差動段130の対応可能な入力範囲を制御する。
When the analog signal output circuit that outputs the analog signal SI is the first type analog signal output circuit, the
この際、アナログ信号SIの電圧が大きければ、制御部180は、差動段130の対応可能な入力範囲を拡大するように制御する。こうすることにより、アナログ信号SIの電圧が大きくても、アナログフロントエンド回路110がアナログ信号SIを適切に処理することができる。
At this time, if the voltage of the analog signal SI is large, the
また、アナログ信号SIの電圧が小さければ、制御部180は、差動段130の対応可能な入力範囲を縮小するように制御する。こうすることにより、アナログフロントエンド回路110がアナログ信号SIを適切に処理することができる前提下において、差動段130の消費電力を削減することができる。
If the voltage of the analog signal SI is small, the
アナログ信号SIの電圧の変動が小さいため、アナログ信号SIの電圧に応じて差動段130の対応可能な入力範囲を制御するようにしても、アナログ信号SIのA/D変換中に差動段130の対応可能な入力範囲が変更されないので、アナログフロントエンド回路110の安定した動作を確保することができる。
Since the variation of the voltage of the analog signal SI is small, even if the compatible input range of the differential stage 130 is controlled according to the voltage of the analog signal SI, the differential stage during the A / D conversion of the analog signal SI Since the 130 compatible input ranges are not changed, stable operation of the analog front-
一方、該アナログ信号出力回路が第2種のアナログ信号出力回路であるときに、モニタ回路190は、該アナログ信号出力回路の電源電圧V0を測定して制御部180に出力する。制御部180は、第2の制御方式を用い、モニタ回路190により測定された該アナログ信号出力回路の電源電圧V0に基づいて、差動段130の対応可能な入力範囲を制御する。
On the other hand, when the analog signal output circuit is the second type analog signal output circuit, the
この際、電源電圧V0が大きければ、制御部180は、差動段130の対応可能な入力範囲を拡大するように制御する。また、電源電圧V0が小さければ、制御部180は、差動段130の対応可能な入力範囲を縮小する。
At this time, if the power supply voltage V0 is large, the
センサなどのアナログ信号出力回路は、出力電圧がその動作電源電圧を超えることが無いため、電源電圧V0に基づいて差動段130の対応可能な入力範囲を制御することにより、出力電圧が大きく変動する第2種のアナログ信号出力回路の場合においても、アナログフロントエンド回路110によるアナログ信号SIの適切な処理と、差動段130の消費電力の削減を両立させることができる。
Since the output voltage of an analog signal output circuit such as a sensor does not exceed its operating power supply voltage, the output voltage varies greatly by controlling the input range that can be handled by the differential stage 130 based on the power supply voltage V0. Even in the case of the second type of analog signal output circuit, appropriate processing of the analog signal SI by the analog front-
さらに、電源電圧V0がアナログ信号SIに比べて変動が小さいため、アナログ信号SIのA/D変換中に差動段130の対応可能な入力範囲が変更されないので、アナログフロントエンド回路110の安定した動作を確保することができる。 Further, since the fluctuation of the power supply voltage V0 is smaller than that of the analog signal SI, the compatible input range of the differential stage 130 is not changed during the A / D conversion of the analog signal SI. Operation can be ensured.
差動段130の具体的な構成例や、制御部180によるアナログフロントエンド回路110の対応可能な入力範囲の具体的な制御手法などについては、後の実施の形態にて説明する。
A specific configuration example of the differential stage 130, a specific control method of the input range that can be handled by the analog
<第2の実施の形態>
図2は、第2の実施の形態にかかる半導体装置200を示す。半導体装置200は、第1の電源生成回路210、温度センサ212、ブリッジセンサ214、セレクタ216、第2の電源生成回路220、アナログフロントエンド回路230、MCU(MicroComputer Unit)280、モニタ回路290を備え、第1の電源が供給される。なお、第1の電源の電圧は、V1であり、以下「第1の電源電圧」という。
<Second Embodiment>
FIG. 2 shows a
第1の電源生成回路210は、上述した第1の電源が供給され、温度センサ212とブリッジセンサ214の動作電源を生成する。第1の電源生成回路210により生成された電源の電圧は、V0である。
The first power
なお、本実施の形態において、例として、温度センサ212とブリッジセンサ214は、第1の電源生成回路210から同一の電源電圧V0が供給されるが、温度センサ212とブリッジセンサ214の動作電源は、異なってもよい。
In this embodiment, as an example, the
温度センサ212とブリッジセンサ214の出力は、セレクタ216に入力される。
セレクタ216は、温度センサ212とブリッジセンサ214の出力のうちの片方をアナログ信号SIとして選択してアナログフロントエンド回路230に出力する。
Outputs from the
The
第2の電源生成回路220は、上述した第1の電源が供給され、第2の電源を生成してアナログフロントエンド回路230の後述する第2の差動回路244と出力段150、ADC160に供給する。第2の電源生成回路220により生成された第2の電源の電圧は、第1の電源電圧V1より低い第2の電源電圧V2である。
The second
アナログフロントエンド回路230は、アナログ信号SIが入力される差動段240、スイッチ252、スイッチ254、出力段150、ADC160を備える。差動段240、スイッチ252、スイッチ254、出力段150は、演算増幅器を構成する。
The analog
差動段240は、第1の差動回路242と第2の差動回路244を有する。
第1の差動回路242は、高耐圧のトランジスタにより構成され、第1の電源電圧V1が印加される。第1の差動回路242は、スイッチ252を介して出力段150と接続されている。スイッチ252が「閉」であるときに、第1の差動回路242の出力は、出力段150に入力される。
The
The first
第2の差動回路244は、第1の差動回路242を構成するトランジスタより低耐圧のトランジスタにより構成され、第1の電源電圧V1より低い第2の電源電圧V2が印加される。第2の差動回路244は、スイッチ254を介して出力段150と接続されている。スイッチ254が「閉」であるときに、第2の差動回路244の出力は、出力段150に入力される。
The second
スイッチ252とスイッチ254は、MCU280により制御され、排他的に「閉」にされる。すなわち、スイッチ252とスイッチ254は、片方が「閉」になっているときに、他方が必ず「開」になっている。
The
出力段150は、動作電源として第2の電源電圧V2が印加され、第1の差動回路242または第2の差動回路244の出力を増幅してADC160に出力する。ADC160は、動作電源として第2の電源電圧V2が印加されて、出力段150からの信号をデジタル信号に変換してMCU280に出力する。
The
図3は、差動段240、スイッチ252、スイッチ254、出力段150の具体的な回路構成例を示す。
FIG. 3 shows a specific circuit configuration example of the
図示のように、差動段240における第1の差動回路242は、動作電源として第1の電源が供給され、第1の電源電圧V1が印加されている。第1の差動回路242を構成する各トランジスタは、高耐圧のトランジスタである。
As shown in the drawing, the first
差動段240における第2の差動回路244は、動作電源として第2の電源が供給され、第2の電源電圧V2が印加されている点と、各トランジスタが低耐圧のトランジスタである点を除き、第1の差動回路242と同様の構成を有する。
The second
スイッチ252とスイッチ254は、トランスファーゲートである。
出力段150は、動作電源として第2の電源が供給され、第2の電源電圧V2が印加されている。
The
The
なお、図3は、あくまで例示であり、各回路ブロックの構成を限定するものではない。勿論、図中のN型トランジスタやP型トランジスタも、例示であり、トランジスタの導電型を限定するものではない。 FIG. 3 is merely an example, and the configuration of each circuit block is not limited. Of course, the N-type transistor and the P-type transistor in the drawing are also examples, and the conductivity type of the transistor is not limited.
図2に戻る。
モニタ回路290は、アナログ信号SIの電圧と、電源電圧V0とを監視し、監視結果をMCU280に出力する。
Returning to FIG.
The
MCU280は、ADC160の出力を処理すること以外に、モニタ回路290によるモニタ結果に基づいて、スイッチ252とスイッチ254の開/閉を制御する制御部の機能を有する。
In addition to processing the output of the
MCU280は、制御に際して、アナログ信号SIの電圧に基づいた第1の制御方式と、電源電圧V0の基づいた第2の制御方式とを切替可能である。具体的には、MCU280は、セレクタ216により温度センサ212が選択されたときには、第1の制御方式で制御を行う一方、セレクタ216によりブリッジセンサ214が選択されたときには、第2の制御方式で制御を行う。
In the control, the
またアナログフロントエンド回路230の対応可能な入力範囲は、一般的に電源電圧から、差動回路の入力PMOSの閾値電圧より低い値にする必要がある。そのため電源電圧が大きくなれば入力範囲が大きくなり、電源電圧が小さくなれば入力範囲は小さくなる。
Further, the input range that can be handled by the analog
スイッチ252が「開」に、スイッチ254が「閉」になっているときに、第2の差動回路244が動作せず、第1の差動回路242が動作する。また、第1の差動回路242の出力は、出力段150に入力される。第1の差動回路242は、動作電源が第1の電源であり、第1の電源電圧V1が印加されるため、この場合、アナログフロントエンド回路230の対応可能な入力範囲が大きい。
When the
一方、スイッチ252が「閉」に、スイッチ254が「開」になっているときに、スイッチ252が動作せず、第2の差動回路244が動作する。また、第2の差動回路244の出力は、出力段150に入力される。第2の差動回路244は、動作電源が第2の電源であり、第1の電源電圧V1より低い第2の電源電圧V2が印加されるため、この場合、アナログフロントエンド回路230の対応可能な入力範囲が小さい。
On the other hand, when the
すなわち、本実施の形態において、アナログフロントエンド回路230の差動段240は、高い電圧の第1の電源で動作する第1の差動回路242と、低い電圧の第2の電源で動作する第2の差動回路244を備え、MCU280は、該2つの差動回路を選択的に動作させることにより、アナログフロントエンド回路230の対応可能な入力範囲を制御している。
That is, in the present embodiment, the
半導体装置200は、半導体装置100をより具現化したものであり、半導体装置100の全ての効果を得ることができる。
The
<第3の実施の形態>
図4は、第3の実施の形態にかかる半導体装置300を示す。半導体装置300は、アナログフロントエンド回路230とMCU280の代りに、アナログフロントエンド回路330とMCU380が設けられている点を除き、半導体装置200と同様である。
<Third Embodiment>
FIG. 4 shows a
アナログフロントエンド回路330は、差動回路340、スイッチ352、スイッチ354、出力段150、ADC160を備える。
The analog
スイッチ352とスイッチ354は、MCU380により制御され、排他的に「閉」にされる。すなわち、スイッチ352とスイッチ354は、片方が「閉」になっているときに、他方が必ず「開」になっている。
The
MCU380は、ADC160の出力を処理すること以外に、モニタ回路290によるモニタ結果に基づいて、スイッチ352とスイッチ354の開/閉を制御する制御部の機能を有する。
In addition to processing the output of the
MCU380は、制御に際して、アナログ信号SIの電圧に基づいた第1の制御方式と、電源電圧V0の基づいた第2の制御方式とを切替可能である。具体的には、MCU380は、セレクタ216により温度センサ212が選択されたときには、第1の制御方式で制御を行う一方、セレクタ216によりブリッジセンサ214が選択されたときには、第2の制御方式で制御を行う。
In the control, the
スイッチ352が「閉」に、スイッチ354が「開」になっているときに、差動回路340は、動作電源が第1の電源であり、第1の電源電圧V1が印加される。この場合、アナログフロントエンド回路330の対応可能な入力範囲が大きい。
When the
一方、スイッチ352が「開」に、スイッチ354が「閉」になっているときに、差動回路340は、動作電源が第2の電源であり、第1の電源電圧V1より低い第2の電源電圧V2が印加される。この場合、アナログフロントエンド回路330の対応可能な入力範囲が小さい。
On the other hand, when the
すなわち、本実施の形態において、アナログフロントエンド回路330の差動段は、1つの差動回路(差動回路340)のみにより構成され、MCU380は、差動回路340に供給する電源を、電圧が異なる2つの電源間で切り替えることにより、アナログフロントエンド回路330の対応可能な入力範囲を制御している。
That is, in the present embodiment, the differential stage of the analog
半導体装置300は、半導体装置100をより具現化したものであり、半導体装置200と同様に、半導体装置100の全ての効果を得ることができる。
The
また、半導体装置300は、そのアナログフロントエンド回路330における差動段が1つの差動回路により構成されるため、2つの差動回路により差動段を構成する半導体装置200より、回路規模が小さい。
In addition, since the differential stage in the analog front-
<第4の実施の形態>
図5は、第4の実施の形態にかかる半導体装置400を示す。半導体装置400は、MCU280とモニタ回路290の代りに、MCU480とモニタ回路490が設けられた点を除き、半導体装置200と同様である。
<Fourth embodiment>
FIG. 5 shows a
モニタ回路490は、アナログ信号SIの電圧とセンサの動作電源電圧V0を監視することに加えて、第1の電源電圧V1も監視する。
In addition to monitoring the voltage of the analog signal SI and the sensor operating power supply voltage V0, the
MCU480は、第1の電源電圧V1が所定の閾値より大きく、第1の差動回路242を動作させることができる場合には、半導体装置200におけるMCU280と同様の制御を行う。すなわち、セレクタ216により温度センサ212に選択されたときに、第1の制御方式により、モニタ回路490が監視したアナログ信号SIの電圧に基づいてスイッチ252とスイッチ254の開/閉を制御する。また、セレクタ216によりブリッジセンサ214が選択されたときに、第2の制御方式により、モニタ回路490が監視した電源電圧V0に基づいてスイッチ252とスイッチ254の開/閉を制御する。
The
一方、第1の電源電圧V1が上記所定の閾値以下に低下して、、第1の差動回路242を動作させることができない場合には、MCU480は、モニタ回路490によるアナログ信号SIと電源電圧V0の監視結果に関わらず、第2の差動回路244を動作させる。
On the other hand, when the first power supply voltage V1 falls below the predetermined threshold value and the first
これは、第1の電源の不安定に起因する第1の電源電圧V1の低下により、第1の差動回路242が動作できず、ひいてはアナログフロントエンド回路230も安定した動作ができない問題を回避するためである。
This avoids the problem that the first
特に半導体装置200と半導体装置400のように、第1の電源生成回路210が第1の電源からセンサの動作電源を生成する場合、第1の電源電圧V1が低下すれば電源電圧V0及びアナログ信号SIも低下するため、第2の差動回路244を選択することによりアナログフロントエンド回路230の対応可能な入力範囲を小さくしても、問題が無い。
In particular, when the first power
<第5の実施の形態>
図6は、第5の実施の形態にかかる半導体装置500を示す。半導体装置500は、第1の差動回路242へ動作電源を供給する第3の電源生成回路520をさらに備える。また、モニタ回路590は、アナログ信号SIの電圧、電源電圧V0、第1の電源電圧V1を監視する。MCU580は、の監視結果に基づいて、スイッチ252、スイッチ254、及び第3の電源生成回路520を制御する。これらの点を除き、半導体装置500は、半導体装置200と同様である。
<Fifth embodiment>
FIG. 6 shows a
第3の電源生成回路520は、昇圧回路522、スイッチ524、スイッチ526を有する。
The third power
スイッチ524とスイッチ526は、MCU580により、排他的に「閉」にされる。すなわち、スイッチ524とスイッチ526の一方が「閉」になっているときには、他方が必ず「開」になっている。
The
また、スイッチ526が「開」になっているときに、昇圧回路522も、動作停止するようにMCU580により制御される。
Further, when the
すなわち、本実施の形態において、第1の差動回路242の動作電源は、第1の電源電圧V1ではなく、第3の電源生成回路520により生成された電源である。
That is, in the present embodiment, the operating power supply of the first
第3の電源生成回路520は、スイッチ524が「閉」であり、スイッチ526が「開」であるときに、第1の電源電圧V1をそのまま第1の差動回路242に供給する。
The third power
一方、スイッチ524が「開」であり、スイッチ526が「閉」であるときに、第3の電源生成回路520は、第1の電源電圧V1を昇圧して第1の差動回路242に供給する。
On the other hand, when the
なお、半導体装置500の電源投入直後では、第3の電源生成回路520は、第1の電源電圧V1そのまま動作電源として第1の差動回路242に供給するようになっている。
Note that immediately after the
MCU580は、第1の制御方式または第2の制御方式で制御を行い、第1の差動回路242を動作させるべきと判定した場合において、さらに、第1の電源電圧V1をそのまま第1の差動回路242への供給を維持するか、第1の電源電圧V1を昇圧して第1の差動回路242に供給するかを判定すると共に、判定結果に応じて第3の電源生成回路520を制御する。
When the
具体的には、第1の電源電圧V1が所定の閾値より大きく、第1の差動回路242を動作させることができる場合には、MCU580は、第1の電源電圧V1をそのまま第1の差動回路242への供給を維持する。
Specifically, when the first power supply voltage V1 is larger than a predetermined threshold value and the first
一方、第1の電源電圧V1が上記所定の閾値以下に低下して、、第1の差動回路242を動作させることができない場合には、MCU580は、第1の電源電圧V1を昇圧して第1の差動回路242に供給するよう、第3の電源生成回路520を制御する。
On the other hand, when the first power supply voltage V1 falls below the predetermined threshold value and the first
これは、半導体装置400のときと同様に、第1の電源の不安定に起因する第1の電源電圧V1の低下により、第1の差動回路242が動作できず、ひいてはアナログフロントエンド回路230も安定した動作ができない問題を回避するためである。
As in the case of the
<第6の実施の形態>
図7は、第6の実施の形態にかかる半導体装置600を示す。該半導体装置600は、第1の電源生成回路210、温度センサ212、ブリッジセンサ214、第2の電源生成回路220、アナログフロントエンド回路630、MCU680、モニタ回路290を備える。
<Sixth Embodiment>
FIG. 7 shows a
アナログフロントエンド回路630は、セレクタ610、差動段240、スイッチ252、スイッチ254、出力段150、ADC160、制御部640を有する。
The analog
セレクタ610は、温度センサ212の出力が入力されるスイッチSW1と、ブリッジセンサ214の出力が入力されるスイッチSW2を有し、該2つのスイッチは、排他的に「閉」にされる。
The
すなわち、スイッチSW1が選択されているときには、温度センサ212の出力がアナログ信号SIとしてアナログフロントエンド回路630に入力され、スイッチSW2が選択されているときには、ブリッジセンサ214の出力がアナログ信号SIとしてアナログフロントエンド回路630に入力される。
That is, when the switch SW1 is selected, the output of the
制御部640は、MCU680の後述する制御部682により制御される。具体的には、制御部682から受信した設定情報に従ってスイッチ252とスイッチ254の開/閉を制御する。
The
MCU680は、制御部682、レジスタ684、レジスタ686を有し、レジスタ684とレジスタ686は、セレクタ610におけるスイッチSW1とスイッチSW2に夫々対応した設定情報を格納するためのものである。なお、これらの設定情報は、制御部682により夫々のレジスタに書き込まれる。
The
まず、半導体装置600が初めて電源が投入され、レジスタ684とレジスタ686に何ら情報が格納されてない場合を説明する。
First, a case where the
この場合、制御部682は、セレクタ610における選択されたスイッチと、モニタ回路290の監視結果に基づいて、スイッチ252とスイッチ254を制御するための設定情報を生成する。制御部682は、生成した設定情報を制御部640に出力すると共に、セレクタ610における選択されたスイッチに対応するレジスタに書き込む。
In this case, the
例えば、温度センサ212に対応するスイッチSW1が選択されている場合、制御部682は、第1の制御方式で制御を行うべきであると判定し、モニタ回路290により監視したアナログ信号SIの電圧に基づいて、スイッチ252とスイッチ254の開/閉を示す設定情報を生成する。例として、スイッチ252を「開」に、スイッチ254を「閉」にすることを示す設定情報が生成されたとする。制御部682は、生成した設定情報を制御部640に出力すると共に、レジスタ684に書き込む。
For example, when the switch SW1 corresponding to the
制御部640は、制御部682からの設定情報に従って、スイッチ252を「開」に、スイッチ254を「閉」にする。
The
同様に、ブリッジセンサ214が選択された場合には、制御部682は、第2の制御方式で制御を行うべきであると判定し、モニタ回路290により監視した電源電圧V0に基づいて、スイッチ252とスイッチ254の開/閉を示す設定情報を生成する。例として、スイッチ252を「閉」に、スイッチ254を「開」にすることを示す設定情報が生成されたとする。制御部682は、生成した設定情報を制御部640に出力すると共に、レジスタ684に書き込む。
Similarly, when the
制御部640は、制御部682からの設定情報に従って、スイッチ252を「閉」に、スイッチ254を「開」にする。
The
このように、半導体装置600の使用に伴って、レジスタ684とレジスタ686に、セレクタ610における該当するスイッチに対応する設定情報が蓄積される。
Thus, setting information corresponding to the corresponding switch in the
レジスタ684とレジスタ686に設定情報が蓄積されている場合には、制御部682は、セレクタ610におけるスイッチの切換え、すなわちセンサの切替えが生じる度に、切替後のスイッチに対応するレジスタから設定情報を読み出して制御部640に出力する。
When the setting information is accumulated in the
半導体装置600は、このような構成により、アナログフロントエンド回路630に測定結果(アナログ信号SI)を出力するセンサが切り替わるときに、MCU680が、対応するレジスタから設定情報を読み出して制御部640に出力して、設定情報により規定された制御を制御部640に行わせるため、モニタ回路290によるモニタ結果の処理にかかる時間と計算量を削減することができる。
With such a configuration, when the sensor that outputs the measurement result (analog signal SI) is switched to the analog
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the embodiments already described, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. It goes without saying that it is possible.
例えば、図7に示す半導体装置600は、セレクタ610による各選択に夫々対応するレジスタにより、該選択時に行うべき制御を実現するための各設定を格納しておき、制御に際しては、セレクタの選択に応じて、選択に対応するレジスタに格納された各設定に従って制御を行うことを、図2に示す半導体装置200に対して適用している。このようなことは、図4に示す半導体装置300に対して適用してもよい。
For example, the
また、例えば、予め、シミュレータにより、図7に示すアナログフロントエンド回路630のシミュレーションを行い、シミュレーションの結果により得られた各設定情報をレジスタ684とレジスタ686に書き込むようにしてもよい。こうすることにより、半導体装置600は、初めての電源投入時から、レジスタを参照した制御ができる。
Further, for example, a simulation of the analog front-
100 半導体装置
110 アナログフロントエンド回路
120 演算増幅器
130 差動段
150 出力段
160 AD変換器(ADC)
180 制御部
190 モニタ回路
200 半導体装置
210 第1の電源生成回路
212 温度センサ
214 ブリッジセンサ
216 セレクタ
220 第2の電源生成回路
230 アナログフロントエンド回路
240 差動段
242 第1の差動回路
244 第2の差動回路
252、254 スイッチ
280 MCU(MicroComputer Unit)
290 モニタ回路
300 半導体装置
330 アナログフロントエンド回路
340 差動回路
352、354 スイッチ
380 MCU(MicroComputer Unit)
400 半導体装置
480 MCU(MicroComputer Unit)
490 モニタ回路
500 半導体装置
510 第1の電源生成回路
520 第3の電源生成回路
522 昇圧回路
524、526 スイッチ
580 MCU(MicroComputer Unit)
590 モニタ回路
600 半導体装置
610 セレクタ
630 アナログフロントエンド回路
640 制御部
680 MCU
682 制御部
684 レジスタ
686 レジスタ
SI アナログ信号
SW1、SW2 スイッチ
V0 センサの電源電圧
V1 第1の電源電圧
V2 第2の電源電圧
DESCRIPTION OF
180
290
400
490
590
Claims (10)
前記差動段に対して、該差動段の対応可能な前記アナログ信号の電圧範囲を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記差動段の制御に際して、前記アナログ信号の電圧に基づいた第1の制御方式と、前記アナログ信号を前記差動段に出力するアナログ信号出力回路の動作電源電圧に基づいた第2の制御方式とを切替可能である、
半導体装置。 A differential stage to which an analog signal is input;
A control unit for controlling the voltage range of the analog signal that can be supported by the differential stage with respect to the differential stage;
The controller is
When controlling the differential stage, a first control system based on the voltage of the analog signal and a second control system based on an operating power supply voltage of an analog signal output circuit that outputs the analog signal to the differential stage And can be switched,
Semiconductor device.
請求項1に記載の半導体装置。 The differential stage is an input stage of an analog front end circuit for converting an analog signal into a digital signal.
The semiconductor device according to claim 1.
前記アナログ信号出力回路の種類に応じて前記第1の制御方式と前記第2の制御方式の切替えを行う、
請求項1または2に記載の半導体装置。 The controller is
Switching between the first control method and the second control method according to the type of the analog signal output circuit,
The semiconductor device according to claim 1.
請求項3に記載の半導体装置。 The analog signal output circuit is classified according to the magnitude of the voltage fluctuation of the analog signal to be output.
The semiconductor device according to claim 3.
第1の電源が供給される第1の差動回路と、
前記第1の電源より電圧が低い第2の電源が供給される第2の差動回路とを有し、
前記制御部は、
前記第1の差動回路と前記第2の差動回路を選択的に動作させることにより、前記差動段の制御を行う、
請求項1から4のいずれか1項に記載の半導体装置。 The differential stage is:
A first differential circuit to which a first power supply is supplied;
A second differential circuit to which a second power source having a voltage lower than that of the first power source is supplied,
The controller is
Controlling the differential stage by selectively operating the first differential circuit and the second differential circuit;
The semiconductor device according to claim 1.
請求項5に記載の半導体装置。 The control unit does not perform control based on the voltage of the analog signal and the operating power supply voltage of the analog signal output circuit when the voltage of the first power supply becomes a predetermined threshold value or less. 2 differential circuits are operated,
The semiconductor device according to claim 5.
請求項6に記載の半導体装置。 The first power supply is further provided as an operation power supply, and further includes a first power supply generation circuit that generates an operation power supply for the analog signal output circuit.
The semiconductor device according to claim 6.
前記制御部は、さらに、
前記第1の差動回路を動作させる場合であって、前記第1の電源の電圧が所定の閾値以下になったときに、前記第1の電源を昇圧して前記第1の差動回路に供給するよう、前記第3の電源生成回路を制御する、
請求項5に記載の半導体装置。 A third power generation circuit that supplies the first power source as it is to the first differential circuit as an operating power source or boosts the first power source to supply the first differential circuit as an operating power source. In addition,
The control unit further includes:
In the case of operating the first differential circuit, when the voltage of the first power supply becomes equal to or lower than a predetermined threshold, the first power supply is boosted to the first differential circuit. Controlling the third power generation circuit to supply,
The semiconductor device according to claim 5.
前記制御部は、第1の電源と、該第1の電源より電圧が低い第2の電源を選択的に動作電源として前記差動回路に供給することにより、前記差動段の制御を行う、
請求項1から4のいずれか1項に記載の半導体装置。 The differential stage is composed of one differential circuit,
The control unit controls the differential stage by selectively supplying a first power source and a second power source having a lower voltage than the first power source as an operation power source to the differential circuit.
The semiconductor device according to claim 1.
前記セレクタによる各選択に夫々対応する複数の記憶部であって、該選択時に前記制御部が行う制御を実現するための各設定を格納する前記複数の記憶部をさらに備え、
前記制御部は、前記セレクタの選択に応じて、該選択に対応する前記記憶部に格納された前記各設定に従って制御を行う、
請求項1から9のいずれか1項に記載の半導体装置。 A selector that selects one of outputs from a plurality of analog signal output circuits as the analog signal and inputs the analog signal to the differential stage;
A plurality of storage units each corresponding to each selection by the selector, further comprising the plurality of storage units for storing each setting for realizing the control performed by the control unit at the time of the selection;
The control unit performs control according to each setting stored in the storage unit corresponding to the selection according to the selection of the selector.
The semiconductor device according to claim 1.
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-
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- 2013-06-05 JP JP2013118585A patent/JP2014236458A/en active Pending
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