(57)【要約】【課題】高品質な半導体装置を提供する。【解決手段】実施形態の半導体装置は、反転入力端子において第１電圧を受け取るコンパレータＣＭＰ＿１と、第１時間期間において単調増加または単調減少する大きさの第２電圧であって、前記第１時間期間内の第１タイミングにおいて前記第１電圧と同じ大きさになる第２電圧を、前記コンパレータの非反転入力端子に印加するように構成された第１回路２０と、前記コンパレータからの出力信号がＨレベルとＬレベルとで切り替わる第２タイミングが、前記第１タイミングを含む第２時間期間内にあるか否かを判定するように構成された第２回路３０とを含む。【選択図】図２
2020046210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１入力端子において第１電圧を受け取るコンパレータと、
第１時間期間において単調増加または単調減少する大きさの第２電圧であって、前記第１時間期間内の第１タイミングにおいて前記第１電圧と同じ大きさになる第２電圧を、前記コンパレータの第２入力端子に印加するように構成された第１回路と、
前記コンパレータからの出力信号が第１レベルと第２レベルとで切り替わる第２タイミングが、前記第１タイミングを含む第２時間期間内にあるか否かを判定するように構成された第２回路と、
を備える半導体装置。
【請求項２】
前記第２入力端子は、第３回路と選択的に接続され、
前記コンパレータからの前記出力信号を受け取り、前記第３回路を制御するシステムに接続された出力端子を有するＡＮＤ回路をさらに備える、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１入力端子に印加する電圧を、前記第２タイミングにおいて、前記第１電圧より低い第３電圧に切り替えるように構成された第４回路をさらに備え、
前記第２電圧は、前記第１時間期間において単調増加し、前記第１時間期間に続く第３時間期間において単調減少し、前記第３時間期間内の第３タイミングにおいて前記第３電圧と同じ大きさになり、
前記第２回路は、前記コンパレータからの前記出力信号が第１レベルと第２レベルとで切り替わる、前記第２タイミングとは異なる第４タイミングが、前記第３タイミングを含む第４時間期間内にあるか否かを判定するように構成される、
請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
第１入力端子において第４電圧を受け取る第２コンパレータをさらに備え、
前記第１回路は、前記第１時間期間において単調増加または単調減少する大きさの第５電圧であって、前記第１時間期間内の前記第１タイミングにおいて前記第４電圧と同じ大きさになる第５電圧を、前記第２コンパレータの第２入力端子に印加するように構成され、
前記第２回路は、前記第２コンパレータからの出力信号が第１レベルと第２レベルとで切り替わる第５タイミングが、前記第１タイミングを含む第５時間期間内にあるか否かを判定するように構成される、
請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項５】
第１入力端子において第１電圧を受け取るコンパレータと、
第１時間期間において単調増加または単調減少する大きさの第２電圧を、前記コンパレータの第２入力端子に印加するように構成された第１回路と、
前記コンパレータからの出力信号が第１レベルと第２レベルとで切り替わるタイミングに基づいて、前記第１電圧の大きさを判定するように構成された第２回路と、
を備える半導体装置。
【請求項６】
前記第２回路は、クロック信号の周期の計数に基づいて前記判定を実行する、請求項１乃至５のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第２電圧の波形は三角波形である、請求項１乃至６のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第２電圧の波形はＣＲ充電波形である、請求項１乃至６のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項９】
前記第２回路は、前記判定の結果を示す信号を出力するように構成される、請求項１乃至８のいずれかに記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施形態は、半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
機能安全を要求する製品において、内蔵されている監視対象の機能の故障を検出する診断を行うためにコンパレータが利用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１２１１８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
高品質な半導体装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の半導体装置は、第１入力端子において第１電圧を受け取るコンパレータと、第１時間期間において単調増加または単調減少する大きさの第２電圧であって、前記第１時間期間内の第１タイミングにおいて前記第１電圧と同じ大きさになる第２電圧を、前記コンパレータの第２入力端子に印加するように構成された第１回路と、前記コンパレータからの出力信号が第１レベルと第２レベルとで切り替わる第２タイミングが、前記第１タイミングを含む第２時間期間内にあるか否かを判定するように構成された第２回路とを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１実施形態に係る半導体装置の全体構成の一例を示すブロック図。
【図２】第１実施形態に係る半導体装置の回路構成の一例を示す図。
【図３Ａ】第１実施形態に係る半導体装置の動作において使用される種々の信号の時間変化の一例を示すタイミングチャート。
【図３Ｂ】第１実施形態に係る半導体装置の動作において使用される種々の信号の時間変化の一例を示すタイミングチャート。
【図４Ａ】第１実施形態に係る半導体装置の動作において使用される種々の信号の時間変化の一例を示すタイミングチャート。
【図４Ｂ】第１実施形態に係る半導体装置の動作において使用される種々の信号の時間変化の一例を示すタイミングチャート。
【図５】第１実施形態の比較例に係る半導体装置の回路構成の一例を示す図。
【図６Ａ】第１実施形態の比較例に係る半導体装置の動作において使用される種々の信号の時間変化の一例を示すタイミングチャート。
【図６Ｂ】第１実施形態の比較例に係る半導体装置の動作において使用される種々の信号の時間変化の一例を示すタイミングチャート。
【図７】第２実施形態に係る半導体装置の回路構成の一例を示す図。
【図８】第３実施形態に係る半導体装置の回路構成の一例を示す図。
【図９Ａ】第３実施形態に係る半導体装置の動作において使用される種々の信号の時間変化の一例を示すタイミングチャート。
【図９Ｂ】第３実施形態に係る半導体装置の動作において使用される種々の信号の時間変化の一例を示すタイミングチャート。
【図１０】第４実施形態に係る半導体装置の回路構成の一例を示す図。
【図１１】第５実施形態に係る半導体装置の回路構成の一例を示す図。
【図１２】第５実施形態に係る半導体装置の動作において使用される種々の信号の時間変化の一例を示すタイミングチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照して実施形態について説明する。なお、以下の説明において、同一の機能および構成を有する構成要素については、共通する参照符号を付す。また、共通する参照符号を有する複数の構成要素を区別する場合、当該共通する参照符号に添え字を付して区別する。なお、複数の構成要素について特に区別を要さない場合、当該複数の構成要素には、共通する参照符号のみが付され、添え字は付さない。
【０００８】
［第１実施形態］
上述した監視対象の機能の診断では、コンパレータを利用して、予め設定された電圧範囲内で監視対象の機能が動作しているか否かが検知される。このために、コンパレータの第１入力端子に監視対象の機能を接続し、当該コンパレータの第２入力端子にしきい値の電圧を印加し、当該コンパレータから出力される、これら２つの入力端子に印加される電圧の比較の結果を示す出力信号をモニタする。このとき、上記第１入力端子に印加される電圧が上記しきい値の電圧より高いまたは低いにもかかわらず、上記出力信号がハイ（Ｈ）レベルとロー（Ｌ）レベルとの間で切り替わる、「しきい値故障」が生じる可能性がある。
【０００９】
第１実施形態は、コンパレータのこのようなしきい値故障を検出可能な半導体装置に関する。
【００１０】
＜１−１＞構成
図１は、第１実施形態に係る半導体装置１の全体構成の一例を示すブロック図である。
半導体装置１は、コンパレータを含む検出部１０、比較電圧発生部２０、および故障診断部３０を含む。
【００１１】
検出部１０は、上記監視対象の機能を含む駆動回路２に接続される。半導体装置１によると、検出部１０を利用して、予め設定された電圧範囲内で駆動回路２内の監視対象の機能が動作しているか否かを検知することが可能であり、これにより、監視対象の機能の故障を検出することが可能である。例えば、検出部１０から出力される信号は、故障診断部３０を介して、例えば駆動回路２を制御する制御システム３に転送される。
【００１２】
また、検出部１０は、比較電圧発生部２０から電圧を受け取り可能であり、受け取った電圧を用いて動作可能である。故障診断部３０は、検出部１０から出力される信号に基づいて、検出部１０中のコンパレータのしきい値故障の診断を行う。
【００１３】
図２は、第１実施形態に係る半導体装置１の回路構成の一例を示す図である。図２では、半導体装置１が、検出部１０の一例として１以上の検出部１０＿１，・・・，および１０＿ｎを含む場合の例を示している。
【００１４】
先ず、比較電圧発生部２０の構成について説明する。
【００１５】
比較電圧発生部２０は、電圧発生回路２０１、バッファアンプＡＭＰ１、スイッチＳＷ１＿１，・・・，およびＳＷ１＿ｎ、ならびに、抵抗Ｒ１＿１，・・・，およびＲ１＿ｎを含む。
【００１６】
電圧発生回路２０１は、三角波形の電圧を発生させて、発生された三角波形の電圧を、出力端子上で出力する。電圧発生回路２０１の出力端子はノードＮ１に接続される。三角波形の電圧は、電圧がある時間上昇した後にある時間下降することを繰り返すＶＴ比例波形の電圧である。
【００１７】
バッファアンプＡＭＰ１の入力端子はノードＮ１に接続される。バッファアンプＡＭＰ１は、ノードＮ１を介して上記三角波形の電圧を受け取り、受け取った三角波形の電圧を増幅させて、増幅後の三角波形の電圧を出力端子上で出力する。バッファアンプＡＭＰ１の出力端子はノードＮ２に接続される。
【００１８】
スイッチＳＷ１＿１，・・・，およびＳＷ１＿ｎの各スイッチの第１端子はノードＮ２に接続される。スイッチＳＷ１＿１，・・・，およびＳＷ１＿ｎの各スイッチは、検出部１０＿１，・・・，および１０＿ｎの各検出部に１対１に対応付けられている。抵抗Ｒ１＿１，・・・，およびＲ１＿ｎの各抵抗も、検出部１０＿１，・・・，および１０＿ｎの各検出部に１対１に対応付けられている。例えば、スイッチＳＷ１＿１は、検出部１０＿１に対応付けられており、抵抗Ｒ１＿１も、検出部１０＿１に対応付けられている。
【００１９】
スイッチＳＷ１＿１，・・・，およびＳＷ１＿ｎの各スイッチの第２端子は、抵抗Ｒ１＿１，・・・，およびＲ１＿ｎのうち、同一の検出部に対応付けられている抵抗の第１端子に接続される。抵抗Ｒ１＿１，・・・，およびＲ１＿ｎの各抵抗の第２端子は、検出部１０＿１，・・・，および１０＿ｎのうち対応付けられている検出部に接続される。例えば、スイッチＳＷ１＿１の第２端子は抵抗Ｒ１＿１の第１端子に接続され、抵抗Ｒ１＿１の第２端子は、検出部１０＿１中のコンパレータＣＭＰ＿１の非反転入力端子が接続されるノードＮ３に接続される。
【００２０】
スイッチＳＷ１＿１，・・・，およびＳＷ１＿ｎの各スイッチは、例えばトランジスタであり、各スイッチのゲートに入力される制御信号ＳｅｌｆＴｅｓｔ＿１，・・・，およびＳｅｌｆＴｅｓｔ＿ｎによりオン状態とオフ状態との切り替えが制御される。スイッチＳＷ１＿１，・・・，およびＳＷ１＿ｎの各スイッチは、対応付けられている検出部に三角波形の電圧を供給するか否かを選択するスイッチとして機能する。例えば、スイッチＳＷ１＿１がオン状態のとき、ノードＮ２に印加される上記三角波形の電圧が、抵抗Ｒ１＿１により電圧降下された後に上記ノードＮ３に印加される。スイッチＳＷ１＿１がオフ状態のとき、ノードＮ２と抵抗Ｒ１＿１との間が開放しており、ゆえに上記三角波形の電圧は上記ノードＮ３に印加されない。
【００２１】
スイッチＳＷ１＿１，・・・，およびＳＷ１＿ｎの各スイッチのオンおよびオフにより、当該スイッチに対応付けられている検出部が、後述する機能監視モードとコンパレータ診断モードとの間で切り替えられる。
【００２２】
次に、検出部１０＿１，・・・，および１０＿ｎの構成について詳細に説明する。  
以下では、検出部１０＿１を例に挙げて説明を行うが、他の検出部も検出部１０＿１と同様の構成である。
【００２３】
検出部１０＿１は、コンパレータＣＭＰ＿１、抵抗Ｒ２＿１，Ｒ３＿１，Ｒ４＿１，Ｒ５＿１，およびＲ６＿１、ならびにスイッチＳＷ２＿１を含む。
【００２４】
抵抗Ｒ２＿１の第１端子はモニタノードｍ１に接続され、抵抗Ｒ２＿１の第２端子は上記ノードＮ３に接続される。モニタノードｍ１は、駆動回路２中の監視対象の機能に選択的に接続される。
【００２５】
抵抗Ｒ３＿１の第１端子はノードＮ３に接続され、抵抗Ｒ３＿１の第２端子は接地される。
【００２６】
抵抗Ｒ４＿１の第１端子は電圧源ＶＢＧに接続され、抵抗Ｒ４＿１の第２端子はノードＮ４に接続される。
【００２７】
抵抗Ｒ５＿１の第１端子はノードＮ４に接続され、抵抗Ｒ５＿１の第２端子は接地される。
【００２８】
抵抗Ｒ６＿１の第１端子はノードＮ４に接続され、抵抗Ｒ６＿１の第２端子はスイッチＳＷ２＿１の第１端子に接続される。スイッチＳＷ２＿１の第２端子は接地され、スイッチＳＷ２＿１のゲートはノードＮ５＿１に接続される。スイッチＳＷ２＿１は、例えばトランジスタである。
【００２９】
コンパレータＣＭＰ＿１の非反転入力端子（＋）はノードＮ３に接続され、コンパレータＣＭＰ＿１の反転入力端子（−）はノードＮ４に接続され、さらに、コンパレータＣＭＰ＿１の出力端子はノードＮ５＿１に接続される。例えば、検出部１０＿１，・・・，および１０＿ｎの各検出部の出力端子は異なるノードに接続される。
【００３０】
コンパレータＣＭＰ＿１は、非反転入力端子に印加される電圧と、反転入力端子に印加される電圧との比較を行い、コンパレータＣＭＰ＿１の上記出力端子から、当該比較の結果を示す出力信号ＣｏｍｐＯｕｔ１を出力する。例えば、出力信号ＣｏｍｐＯｕｔ１がＬレベルであることは、非反転入力端子に印加される電圧が、反転入力端子に印加される電圧より低いことを示す。一方、例えば、出力信号ＣｏｍｐＯｕｔ１がＨレベルであることは、非反転入力端子に印加される電圧が、反転入力端子に印加される電圧より高いことを示す。なお、コンパレータＣＭＰ＿１において上記しきい値故障が生じている場合には、出力信号ＣｏｍｐＯｕｔ１が示す上記大小関係は、必ずしも、非反転入力端子に印加される電圧と反転入力端子に印加される電圧との大小関係に一致しない。
【００３１】
最後に、故障診断部３０の構成について説明する。故障診断部３０により、上記コンパレータ診断モードにある検出部中のコンパレータについて、上述したしきい値故障の診断が実行可能である。
【００３２】
故障診断部３０は、矩形波変換回路３０１、合否判定回路３０２、データレジスタ３０３、ならびに、ＡＮＤ回路ＡＮＤ＿１，・・・，およびＡＮＤ＿ｎを含む。
【００３３】
矩形波変換回路３０１の入力端子は上記ノードＮ１に接続され、矩形波変換回路３０１の出力端子はノードＮ６に接続される。
【００３４】
合否判定回路３０２の第１入力端子はノードＮ６に接続され、合否判定回路３０２の第２入力端子は、検出部からの出力信号を反映可能なｎビットの信号線に接続される。当該ｎビットの信号線では、各１つのビットの信号線が、検出部１０＿１，・・・，および１０＿ｎのうち１つの検出部中のコンパレータからの出力信号を反映する。合否判定回路３０２の第１出力端子はデータレジスタ３０３に接続される。合否判定回路３０２は、タイマーカウンタＣＴを含む。
【００３５】
ＡＮＤ回路ＡＮＤ＿１，・・・，およびＡＮＤ＿ｎの各ＡＮＤ回路は、検出部１０＿１，・・・，および１０＿ｎの各検出部に１対１に対応付けられている。ＡＮＤ回路ＡＮＤ＿１，・・・，およびＡＮＤ＿ｎの各ＡＮＤ回路の第１入力端子は、検出部１０＿１，・・・，および１０＿ｎのうち対応付けられている検出部に接続される。例えば、ＡＮＤ回路ＡＮＤ＿１の第１入力端子は、検出部１０＿１中のコンパレータＣＭＰ＿１の出力端子が接続される上記ノードＮ５＿１に接続される。ＡＮＤ回路ＡＮＤ＿１，・・・，およびＡＮＤ＿ｎの各ＡＮＤ回路の第２入力端子にはそれぞれ、制御信号ＳｅｌｆＴｅｓｔ＿１ａ，・・・，およびＳｅｌｆＴｅｓｔ＿ｎａが入力される。ＡＮＤ回路ＡＮＤ＿１，・・・，およびＡＮＤ＿ｎの各ＡＮＤ回路の出力端子は、例えば制御システム３に接続される。
【００３６】
矩形波変換回路３０１には、ノードＮ１を介して、電圧発生回路２０１により発生される三角波形の電圧が供給される。矩形波変換回路３０１は、供給される三角波形の電圧を矩形波信号に変換し、変換後の矩形波信号を合否判定回路３０２に供給する。当該矩形波信号は、例えば、上記三角波形の電圧が最小となる時刻に、ＨレベルからＬレベルに立ち下がり、上記三角波形の電圧が最大となる時刻に、ＬレベルからＨレベルに立ち上がる。以下では、矩形波信号がこのように振る舞う場合を例に挙げて説明するが、矩形波信号が立ち上がるときの上記三角波形の条件と、矩形波信号が立ち下がるときの上記三角波形の条件とを、上述したものと異なるものにしてもよい。上記矩形波信号は、合否判定回路３０２中のタイマーカウンタＣＴに供給される。
【００３７】
合否判定回路３０２中のタイマーカウンタＣＴは、クロック信号を生成し、クロック信号の周期を計数して、計数結果をタイマーカウンタ値として保持する。合否判定回路３０２はまた、上記ｎビットの信号線を介して、検出部１０＿１，・・・、および１０＿ｎから出力信号ＣｏｍｐＯｕｔ１，・・・、およびＣｏｍｐＯｕｔｎを受け取る。合否判定回路３０２は、タイマーカウンタ値と、出力信号ＣｏｍｐＯｕｔ１，・・・、およびＣｏｍｐＯｕｔｎとを用いて、検出部１０＿１，・・・、および１０＿ｎ中のコンパレータの合否を判定する。当該コンパレータの合否判定では、コンパレータにしきい値故障が生じているか否かの判定が行われる。
【００３８】
また、合否判定回路３０２は、ラッチされたタイマーカウンタ値をデータレジスタ３０３に転送し、データレジスタ３０３は、当該転送されたタイマーカウンタ値を取り込む。
【００３９】
＜１−２＞動作
次に、半導体装置１の動作について説明する。
【００４０】
検出部１０＿１，・・・，および１０＿ｎの各々は、上述した２つのモードで動作することができる。一方のモードは、機能監視モードであり、他方のモードはコンパレータ診断モードである。以下の説明では、検出部１０＿１を例に挙げて説明するが、他の検出部についても同様である。
【００４１】
検出部１０＿１は、機能監視モードでは、対応するモニタノードｍ１に印加される監視対象の機能が動作している電圧が監視されるように動作する。検出部１０＿１は、コンパレータ診断モードでは、検出部１０＿１中のコンパレータＣＭＰ＿１が診断されるように動作する。検出部１０＿１のモードは、対応付けられているスイッチＳＷ１＿１のオンおよびオフにより切り替えられる。スイッチＳＷ１＿１がオフであると、検出部１０＿１は機能監視モードにある。スイッチＳＷ１＿１がオンであると、検出部１０＿１はコンパレータ診断モードにある。他の検出部についても同様である。
【００４２】
＜１−２−１＞機能監視モードでの動作
機能監視モードでは、上述したようにスイッチＳＷ１＿１がオフ状態である。このため、コンパレータＣＭＰ＿１の非反転入力端子には、モニタノードｍ１に印加される監視対象の機能が動作している電圧を、抵抗Ｒ２＿１と抵抗Ｒ３＿１とで分圧した電圧Ｔｉｎが印加される。
【００４３】
また、上述したように、コンパレータＣＭＰ＿１の出力端子はノードＮ５＿１に接続され、ノードＮ５＿１にはスイッチＳＷ２＿１が接続される。したがって、例えば、出力信号ＣｏｍｐＯｕｔ１がＬレベルのとき、スイッチＳＷ２＿１はオフ状態であり、出力信号ＣｏｍｐＯｕｔ１がＨレベルのとき、スイッチＳＷ２＿１はオン状態である。
【００４４】
出力信号ＣｏｍｐＯｕｔ１がＬレベル、すなわち、スイッチＳＷ２＿１がオフ状態のとき、コンパレータＣＭＰ＿１の反転入力端子には、電圧源ＶＢＧにより印加される電圧を抵抗Ｒ４＿１と抵抗Ｒ５＿１とで分圧した電圧が印加される。
【００４５】
出力信号ＣｏｍｐＯｕｔ１がＨレベル、すなわち、スイッチＳＷ２＿１がオン状態のとき、コンパレータＣＭＰ＿１の反転入力端子には、電圧源ＶＢＧにより印加される電圧を、抵抗Ｒ４＿１と、抵抗Ｒ５＿１およびＲ６＿１の合成抵抗とで分圧した電圧が印加される。抵抗Ｒ５＿１およびＲ６＿１の合成抵抗は抵抗Ｒ５＿１より小さいので、スイッチＳＷ２＿１がオフ状態のときと比較して、コンパレータＣＭＰ＿１の反転入力端子に印加される電圧が低くなる。
【００４６】
以上まとめると、非反転入力端子に印加される電圧が、反転入力端子に印加される電圧より低く、ゆえに出力信号ＣｏｍｐＯｕｔ１がＬレベルであるときには、反転入力端子にはより高い電圧（Ｈレベルしきい値の電圧）が印加されている。一方、非反転入力端子に印加される電圧が、反転入力端子に印加される電圧より高く、ゆえに出力信号ＣｏｍｐＯｕｔ１がＨレベルであるときには、反転入力端子にはより低い電圧（Ｌレベルしきい値の電圧）が印加されている。
【００４７】
したがって、出力信号ＣｏｍｐＯｕｔ１がＬレベルからＨレベルに立ち上がるのは、上記非反転入力端子に印加される電圧が、Ｈレベルしきい値の電圧より高くなるときである。一方、出力信号ＣｏｍｐＯｕｔ１がＨレベルからＬレベルに立ち下がるのは、上記非反転入力端子に印加される電圧が、Ｌレベルしきい値の電圧より低くなるときである。このため、半導体装置１によると、上記非反転入力端子に印加される電圧がＨレベルしきい値の電圧より高くなったりＬレベルしきい値の電圧より低くなったりすることを検知することが可能となる。
【００４８】
こうして、機能監視モードでは、出力信号ＣｏｍｐＯｕｔ１により、上記Ｈレベルしきい値の電圧とＬレベルしきい値の電圧とに対応する予め設定された電圧範囲内で監視対象の機能が動作しているか否かを検知することが可能となる。これにより、監視対象の機能が当該電圧範囲内で動作していない故障を検出することが可能となる。
【００４９】
＜１−２−２＞コンパレータ診断モードでの動作
コンパレータ診断モードでは、上述したようにスイッチＳＷ１＿１がオン状態である。このため、コンパレータＣＭＰ＿１の非反転入力端子には、バッファアンプＡＭＰ１によりノードＮ２に印加される三角波形の電圧と、抵抗Ｒ１＿１，Ｒ２＿１，およびＲ３＿１とで決まる電圧Ｔｉｎが印加される。
【００５０】
タイマーカウンタＣＴは、矩形波変換回路３０１から供給される上記矩形波信号がＨレベルからＬレベルに立ち下がる時刻を第１計測開始時刻として、タイマーカウンタ値に基づいて時間の計測を開始する。その後、タイマーカウンタＣＴは、電圧Ｔｉｎが徐々に上昇して出力信号ＣｏｍｐＯｕｔ１がＬレベルからＨレベルに立ち上がる時刻のタイマーカウンタ値をラッチする。また、タイマーカウンタＣＴは、例えば、上記矩形波信号がＬレベルからＨレベルに立ち上がる時刻を第２計測開始時刻として、タイマーカウンタ値に基づいて時間の計測を開始する。その後、タイマーカウンタＣＴは、電圧Ｔｉｎが徐々に下降して出力信号ＣｏｍｐＯｕｔ１がＨレベルからＬレベルに立ち下がる時刻のタイマーカウンタ値をラッチする。
【００５１】
次に、合否判定回路３０２は、上記ラッチされたタイマーカウンタ値に基づいて上記合否判定を実行する。具体的には、合否判定回路３０２は、上記第１計測開始時刻を基準にラッチされたタイマーカウンタ値が第１ＯＫ範囲内にあるか否かを判定する。第１ＯＫ範囲は、電圧Ｔｉｎが徐々に上昇して上記Ｈレベルしきい値の電圧と同じ大きさになるタイミングを含む、例えばコンパレータＣＭＰ＿１がしきい値故障をしていないと判定するのに許容される時間期間に相当する。また、合否判定回路３０２は、上記第２計測開始時刻を基準にラッチされたタイマーカウンタ値が第２ＯＫ範囲内にあるか否かを判定する。第２ＯＫ範囲は、電圧Ｔｉｎが徐々に下降して上記Ｌレベルしきい値の電圧と同じ大きさになるタイミングを含む、例えばコンパレータＣＭＰ＿１がしきい値故障をしていないと判定するのに許容される時間期間に相当する。
【００５２】
上記第１計測開始時刻から第１ＯＫ範囲の下限および上限までの時間と、上記第２計測開始時刻から第２ＯＫ範囲の下限および上限の時間は、例えば、電圧発生回路２０１により発生される三角波形の電圧と、バッファアンプＡＭＰ１の増幅の度合いと、抵抗Ｒ１＿１，Ｒ２＿１，およびＲ３＿１と、コンパレータＣＭＰ＿１の上記Ｈレベルしきい値の電圧およびＬレベルしきい値の電圧とに基づいて、合否判定回路３０２において予め設定されている。
【００５３】
合否判定回路３０２は、上記第１計測開始時刻を基準にラッチされたタイマーカウンタ値が第１ＯＫ範囲内にあると判定した場合、あるいは、上記第２計測開始時刻を基準にラッチされたタイマーカウンタ値が第２ＯＫ範囲内にあると判定した場合、合否判定回路３０２の第２出力端子から、信号ＥｒｒｏｒをＬレベルで出力する。一方、合否判定回路３０２は、上記第１計測開始時刻を基準にラッチされたタイマーカウンタ値が第１ＯＫ範囲内にないと判定した場合、あるいは、上記第２計測開始時刻を基準にラッチされたタイマーカウンタ値が第２ＯＫ範囲内にないと判定した場合、上記第２出力端子から、信号ＥｒｒｏｒをＨレベルで出力する。信号ＥｒｒｏｒがＨレベルであることは、コンパレータＣＭＰ＿１において実際に比較されているとみなし得る電圧が上述した許容の範囲外であり、コンパレータＣＭＰ＿１がしきい値故障していると判定されたことを示す。
【００５４】
なお、合否判定回路３０２における上記第１ＯＫ範囲および第２ＯＫ範囲の選択は、例えば、検出部に対応付けられているスイッチの制御信号と、上記矩形波信号が立ち下がったか立ち上がったかとに基づくものである。例えば、合否判定回路３０２は、検出部１０＿１に対応付けられているスイッチＳＷ１＿１の制御信号ＳｅｌｆＴｅｓｔ＿１がＨレベルであることと、上記矩形波信号のＨレベルからＬレベルへの立ち下がりとを検知することに基づいて、検出部１０＿１のコンパレータＣＭＰ＿１のしきい値故障の診断に用いるように設定されている第１ＯＫ範囲を選択する。また、合否判定回路３０２は、制御信号ＳｅｌｆＴｅｓｔ＿１がＨレベルであることと、上記矩形波信号のＬレベルからＨレベルへの立ち上がりとを検知することに基づいて、検出部１０＿１のコンパレータＣＭＰ＿１のしきい値故障の診断に用いるように設定されている第２ＯＫ範囲を選択する。
【００５５】
なお、各検出部中のコンパレータ間で、上記Ｈレベルしきい値の電圧および／またはＬレベルしきい値の電圧は異なる値に設定されていてもよい。この場合、各コンパレータについての、当該コンパレータの非反転入力端子への入力電圧が徐々に上昇してＨレベルしきい値の電圧と同じ大きさになるタイミングと、当該入力電圧が徐々に下降してＬレベルしきい値の電圧と同じ大きさになるタイミングとのうちの少なくとも一方が一致するように、上記抵抗Ｒ１＿１，・・・，Ｒ１＿ｎのうちの各検出部に対応付けられている抵抗の値を設計してもよい。また、各コンパレータについて、上記第１ＯＫ範囲および／または第２ＯＫ範囲を一致するように設計してもよい。
【００５６】
さらに、合否判定回路３０２は、上記第１計測開始時刻または第２計測開始時刻を基準にラッチされたタイマーカウンタ値に基づいて、コンパレータＣＭＰ＿１において実際に比較されているとみなし得る電圧、コンパレータＣＭＰ＿１において実際に比較されているとみなし得る電圧と上記Ｈレベルしきい値の電圧またはＬレベルしきい値の電圧との差異、コンパレータＣＭＰ＿１において実際に比較されているとみなし得る電圧と上記第１ＯＫ範囲または第２ＯＫ範囲との差異を算出するようにしてもよい。
【００５７】
上記のように、タイマーカウンタ値は、データレジスタ３０３に取り込まれる。このため、（図示していない）通信装置を通じて、コンパレータＣＭＰ＿１において実際に比較されているとみなし得る電圧をモニタすることも可能になり、半導体装置１の外部の装置において判断を行うことも可能となる。
【００５８】
また、検出部１０＿１中のコンパレータＣＭＰ＿１のしきい値故障の診断を行う場合に、制御システム３への通知を行うか否かを制御することが可能である。例えば、制御信号ＳｅｌｆＴｅｓｔ＿１ａがＨレベルの場合、ＡＮＤ回路ＡＮＤ＿１の出力端子から、コンパレータＣＭＰ＿１からの出力信号ＣｏｍｐＯｕｔ１と同じ論理レベルで出力信号ＣｏｍｐＯｕｔ＿１が出力される。一方、制御信号ＳｅｌｆＴｅｓｔ＿１ａがＬレベルの場合、ＡＮＤ回路ＡＮＤ＿１の出力端子から、出力信号ＣｏｍｐＯｕｔ＿１がＬレベルで出力される。
【００５９】
上記の動作を、タイミングチャートを用いながら時間に沿って説明する。  
図３Ａおよび図３Ｂは、第１実施形態に係る半導体装置１の動作において使用される種々の信号の時間変化の一例を示すタイミングチャートである。なお、図３Ａおよび図３Ｂに示すタイミングチャートは、スイッチＳＷ１＿１をオン状態にして、検出部１０＿１中のコンパレータＣＭＰ＿１からの出力信号ＣｏｍｐＯｕｔ１に基づいてコンパレータＣＭＰ＿１のしきい値故障の診断を行う際のタイミングチャートの一例である。検出部１０＿１に対応付けられているＡＮＤ回路ＡＮＤ＿１において上記制御信号ＳｅｌｆＴｅｓｔ＿１ａをＨレベルで入力することにより、ＡＮＤ回路ＡＮＤ＿１の出力端子から、上記出力信号ＣｏｍｐＯｕｔ１と同じ論理レベルで出力信号ＣｏｍｐＯｕｔ＿１が、例えば制御システム３に出力されるようにしている。
【００６０】
コンパレータＣＭＰ＿１の非反転入力端子に印加される電圧Ｔｉｎは三角波形であり、時刻ｔ１１から時刻ｔ１４までの間、電圧Ｔｉｎは単調増加する。矩形波変換回路３０１から合否判定回路３０２に供給される矩形波信号は、時刻ｔ１１においてＨレベルからＬレベルに立ち下がり、Ｌレベルを時刻ｔ１４まで維持する。
【００６１】
合否判定回路３０２において、タイマーカウンタＣＴが、時刻ｔ１１を第１計測開始時刻として、タイマーカウンタ値に基づいて時間の計測を開始する。ここで、時刻ｔ１１から時刻ｔ１４までの間に、電圧Ｔｉｎが徐々に上昇して、合否判定回路３０２に入力されるコンパレータＣＭＰ＿１からの出力信号ＣｏｍｐＯｕｔ１が、時刻ｔａにおいてＬレベルからＨレベルに立ち上がる。タイマーカウンタＣＴは、この時刻ｔａのタイマーカウンタ値をラッチする。
【００６２】
合否判定回路３０２は、時刻ｔ１１を基準にラッチされたタイマーカウンタ値に基づいて上記合否判定を実行する。具体的には、合否判定回路３０２は、時刻ｔ１１を基準にラッチされたタイマーカウンタ値が第１ＯＫ範囲内にあるか否かを判定する。第１ＯＫ範囲は、電圧Ｔｉｎが徐々に上昇して上記Ｈレベルしきい値の電圧と同じ大きさになるタイミングを含む、例えばコンパレータＣＭＰ＿１がしきい値故障をしていないと判定するのに許容される時刻ｔ１２から時刻ｔ１３までの時間期間に相当する。時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの時間、および、時刻ｔ１１から時刻ｔ１３までの時間が、合否判定回路３０２において予め設定されている。すなわち、時刻ｔ１１からカウントを開始したときの時刻ｔ１２およびｔ１３のときにタイマーカウンタ値が有するはずの値が予め合否判定回路３０２において保持されている。そして、合否判定回路３０２は、時刻ｔ１２およびｔ１３に対応するカウンタ値の間に、時刻ｔａでラッチされたタイマーカウンタ値が収まっているか否かを判定する。
【００６３】
図３Ａの例では、時刻ｔ１１を基準にラッチされたタイマーカウンタ値が第１ＯＫ範囲内にある。したがって、合否判定回路３０２は、時刻ｔ１１を基準にラッチされたタイマーカウンタ値が第１ＯＫ範囲内にあるとの判定に応じて、合否判定回路３０２の第２出力端子から、信号ＥｒｒｏｒをＬレベルで出力する。
【００６４】
時刻ｔ１４から時刻ｔ１７までの間、電圧Ｔｉｎは単調減少する。上記矩形波信号は、時刻ｔ１４においてＬレベルからＨレベルに立ち上がり、Ｈレベルを時刻ｔ１７まで維持する。
【００６５】
合否判定回路３０２において、タイマーカウンタＣＴが、時刻ｔ１４を第２計測開始時刻として、タイマーカウンタ値に基づいて時間の計測を開始する。ここで、時刻ｔ１４から時刻ｔ１７までの間に、電圧Ｔｉｎが徐々に下降して、上記出力信号ＣｏｍｐＯｕｔ１が、時刻ｔｂにおいてＨレベルからＬレベルに立ち下がる。タイマーカウンタＣＴは、この時刻ｔｂのタイマーカウンタ値をラッチする。
【００６６】
合否判定回路３０２は、時刻ｔ１４を基準にラッチされたタイマーカウンタ値に基づいて上記合否判定を実行する。具体的には、合否判定回路３０２は、時刻ｔ１４を基準にラッチされたタイマーカウンタ値が第２ＯＫ範囲内にあるか否かを判定する。第２ＯＫ範囲は、電圧Ｔｉｎが徐々に下降して上記Ｌレベルしきい値の電圧と同じ大きさになるタイミングを含む、例えばコンパレータＣＭＰ＿１がしきい値故障をしていないと判定するのに許容される時刻ｔ１５から時刻ｔ１６までの時間期間に相当する。時刻ｔ１４から時刻ｔ１５までの時間、および、時刻ｔ１４から時刻ｔ１６までの時間が、合否判定回路３０２において予め設定されている。すなわち、時刻ｔ１４からカウントを開始したときの時刻ｔ１５およびｔ１６のときにタイマーカウンタ値が有するはずの値が予め合否判定回路３０２において保持されている。そして、合否判定回路３０２は、時刻ｔ１５およびｔ１６に対応するカウンタ値の間に、時刻ｔｂでラッチされたタイマーカウンタ値が収まっているか否かを判定する。
【００６７】
図３Ａの例では、時刻ｔ１４を基準にラッチされたタイマーカウンタ値が第２ＯＫ範囲内にある。したがって、合否判定回路３０２は、時刻ｔ１４を基準にラッチされたタイマーカウンタ値が第２ＯＫ範囲内にあるとの判定に応じて、合否判定回路３０２の第２出力端子から、信号ＥｒｒｏｒをＬレベルで出力する。
【００６８】
一方、図３Ｂの例では、時刻ｔ１１を基準にラッチされたタイマーカウンタ値が第１ＯＫ範囲内にない。したがって、合否判定回路３０２は、時刻ｔ１１を基準にラッチされたタイマーカウンタ値が第１ＯＫ範囲内にないとの判定に応じて、合否判定回路３０２の第２出力端子から、信号ＥｒｒｏｒをＨレベルで、上記矩形波信号がＬレベルからＨレベルに立ち上がる時刻ｔ１４まで出力する。
【００６９】
また、図３Ｂの例では、時刻ｔ１４を基準にラッチされたタイマーカウンタ値が第２ＯＫ範囲内にない。したがって、合否判定回路３０２は、時刻ｔ１４を基準にラッチされたタイマーカウンタ値が第２ＯＫ範囲内にないとの判定に応じて、合否判定回路３０２の第２出力端子から、信号ＥｒｒｏｒをＨレベルで、上記矩形波信号がＨレベルからＬレベルに立ち下がる時刻ｔ１７まで出力する。
【００７０】
図４Ａおよび図４Ｂは、第１実施形態に係る半導体装置１の動作において使用される種々の信号の時間変化の別の例を示すタイミングチャートである。なお、図４Ａおよび図４Ｂに示すタイミングチャートは、図３Ａおよび図３Ｂと同様に、スイッチＳＷ１＿１をオン状態にして、検出部１０＿１中のコンパレータＣＭＰ＿１からの出力信号ＣｏｍｐＯｕｔ１に基づいてコンパレータＣＭＰ＿１のしきい値故障の診断を行う際のタイミングチャートの一例である。検出部１０＿１に対応付けられているＡＮＤ回路ＡＮＤ＿１において上記制御信号ＳｅｌｆＴｅｓｔ＿１ａをＬレベルで入力することにより、ＡＮＤ回路ＡＮＤ＿１からの出力信号ＣｏｍｐＯｕｔ＿１を、例えば制御システム３に常にＬレベルで出力するようにしている。このような制御は、例えば、半導体装置１を含むシステムが通常動作中、コンパレータによる機能監視が不要なタイミングがある場合に制御システム３に異常通知しないでコンパレータの故障診断を行うために行ってもよい。
【００７１】
制御信号ＳｅｌｆＴｅｓｔ１ａが常にＬレベルであることと、出力信号ＣｏｍｐＯｕｔ＿１が常にＬレベルであることとを除いて、図４Ａに示すタイミングチャートは図３Ａに示したタイミングチャートと同一であり、図４Ｂに示すタイミングチャートは図３Ｂに示したタイミングチャートと同一である。
【００７２】
＜１−３＞効果
図５は、第１実施形態の比較例に係る半導体装置４の回路構成の一例を示す図である。
半導体装置４は、コンパレータＣＭＰを含む検出部１０、ならびに、診断部４０および５０を含む。半導体装置４は、診断部４０および５０を利用してコンパレータの故障を検出可能である。
【００７３】
検出部１０は、以下で説明するように、上記で詳細に説明した検出部１０＿１と同様の構成である。
【００７４】
検出部１０は、コンパレータＣＭＰ、抵抗Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，およびＲ６、ならびにスイッチＳＷ２を含む。
【００７５】
抵抗Ｒ２の第１端子はモニタノードｍ０に接続され、抵抗Ｒ２の第２端子はノードＮ７に接続される。モニタノードｍ０は、監視対象の機能に選択的に接続される。
【００７６】
抵抗Ｒ３の第１端子はノードＮ７に接続され、抵抗Ｒ３の第２端子は接地される。
【００７７】
抵抗Ｒ４の第１端子は電圧源ＶＢＧに接続され、抵抗Ｒ４の第２端子はノードＮ８に接続される。
【００７８】
抵抗Ｒ５の第１端子はノードＮ８に接続され、抵抗Ｒ５の第２端子は接地される。
【００７９】
抵抗Ｒ６の第１端子はノードＮ８に接続され、抵抗Ｒ６の第２端子はスイッチＳＷ２の第１端子に接続される。スイッチＳＷ２の第２端子は接地され、スイッチＳＷ２のゲートはノードＮ９に接続される。スイッチＳＷ２は、例えばトランジスタである。
【００８０】
コンパレータＣＭＰの非反転入力端子はノードＮ７に接続され、コンパレータＣＭＰの反転入力端子はノードＮ８に接続され、さらに、コンパレータＣＭＰの出力端子はノードＮ９に接続される。
【００８１】
コンパレータＣＭＰは、非反転入力端子に印加される電圧と、反転入力端子に印加される電圧との比較を行い、コンパレータＣＭＰの上記出力端子から、当該比較の結果を示す出力信号ＣｏｍｐＯｕｔを出力する。
【００８２】
上記で検出部１０＿１について詳細に説明したように、コンパレータＣＭＰの反転入力端子に印加される電圧は、Ｈレベルしきい値の電圧とＬレベルしきい値の電圧とのいずれかになり、半導体装置４では、上記非反転入力端子に印加される電圧がＨレベルしきい値の電圧より高くなったりＬレベルしきい値の電圧より低くなったりすることを検知することが可能となる。
【００８３】
診断部４０は、上記非反転入力端子に印加される電圧に影響する回路であり、電圧源Ｖ１、抵抗Ｒ７およびＲ８、ならびに、スイッチＳＷ３およびＳＷ４を含む。
【００８４】
電圧源Ｖ１は、スイッチＳＷ３の第１端子に接続され、スイッチＳＷ３の第２端子は、抵抗Ｒ７の第１端子に接続される。抵抗Ｒ７の第２端子は上記ノードＮ７に接続される。スイッチＳＷ３は例えばトランジスタであり、スイッチＳＷ３のゲートに入力される制御信号Ｔ１によりオン状態とオフ状態との間の切り替えが制御される。例えば、制御信号Ｔ１がＬレベルのときスイッチＳＷ３はオフ状態であり、制御信号Ｔ１がＨレベルのときスイッチＳＷ３はオン状態である。
【００８５】
抵抗Ｒ８の第１端子は上記ノードＮ７に接続され、抵抗Ｒ８の第２端子は、スイッチＳＷ４の第１端子に接続される。スイッチＳＷ４の第２端子は接地される。スイッチＳＷ４は例えばトランジスタであり、スイッチＳＷ４のゲートに入力される制御信号Ｔ２によりオン状態とオフ状態との間の切り替えが制御される。例えば、制御信号Ｔ２がＬレベルのときスイッチＳＷ４はオフ状態であり、制御信号Ｔ２がＨレベルのときスイッチＳＷ４はオン状態である。
【００８６】
スイッチＳＷ３およびＳＷ４がオフ状態のとき、コンパレータＣＭＰの非反転入力端子には、モニタノードｍ０に印加される監視対象の機能が動作している電圧を、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３とで分圧した電圧Ｔｉｎが印加される。この場合、上記で検出部１０＿１について詳細に説明したのと同様に、出力信号ＣｏｍｐＯｕｔにより、上記Ｈレベルしきい値の電圧とＬレベルしきい値の電圧とに対応する予め設定された範囲内で監視対象の機能が動作しているか否かを検知することが可能となる。これにより、監視対象の機能が当該電圧範囲内で動作していない故障を検出することが可能となる。例えば、このときに印加される電圧Ｔｉｎが、監視対象の機能が正常動作している場合に上記Ｌレベルしきい値の電圧より高く上記Ｈレベルしきい値の電圧より低くなるように、抵抗Ｒ２およびＲ３を設計する。
【００８７】
スイッチＳＷ３がオン状態かつスイッチＳＷ４がオフ状態のとき、コンパレータＣＭＰの非反転入力端子には、電圧源Ｖ１により印加される電圧と、抵抗Ｒ２，Ｒ３，およびＲ７とで決まる電圧Ｔｉｎが印加される。例えば、このときに印加される電圧Ｔｉｎが上記Ｈレベルしきい値の電圧より高くなるように、電圧源Ｖ１および抵抗Ｒ７を設計する。
【００８８】
スイッチＳＷ３およびＳＷ４がオン状態のとき、コンパレータＣＭＰの非反転入力端子には、電圧源Ｖ１により印加される電圧と、抵抗Ｒ２，Ｒ３，Ｒ７，およびＲ８とで決まる電圧Ｔｉｎが印加される。例えば、このときに印加される電圧Ｔｉｎが上記Ｌレベルしきい値の電圧より低くなるように、電圧源Ｖ１、ならびに、抵抗Ｒ７およびＲ８を設計する。
【００８９】
診断部５０は、しきい値合否判定回路５０１およびトリガ回路５０２を含む。
【００９０】
しきい値合否判定回路５０１の第１入力端子は、上記ノードＮ９に接続される。
【００９１】
トリガ回路５０２の第１入力端子には、上記制御信号Ｔ１が入力され、トリガ回路５０２の第２入力端子には、上記制御信号Ｔ２が入力される。トリガ回路５０２の出力端子は、しきい値合否判定回路５０１の第２入力端子に接続される。
【００９２】
しきい値合否判定回路５０１は、ノードＮ９を介して、コンパレータＣＭＰからの出力信号ＣｏｍｐＯｕｔを受け取る。また、しきい値合否判定回路５０１は、トリガ回路５０２からの出力信号を受け取る。
【００９３】
診断部４０および５０を用いて行うコンパレータの故障の診断では、例えば、先ず制御信号Ｔ１およびＴ２をともにＬレベルにした状態から、制御信号Ｔ２をＬレベルに維持したまま制御信号Ｔ１をＬレベルからＨレベルにした際に第１診断を行い、次に、制御信号Ｔ１をＨレベルに維持したまま制御信号Ｔ２をＬレベルからＨレベルにした際に第２診断を行う。
【００９４】
トリガ回路５０２は、制御信号Ｔ１がＬレベルからＨレベルに立ち上がった際に、トリガ回路５０２の出力端子から、制御信号Ｔ１の立ち上がりを示す第１トリガ信号を出力する。トリガ回路５０２は、制御信号Ｔ２がＬレベルからＨレベルに立ち上がった際に、トリガ回路５０２の出力端子から、制御信号Ｔ２の立ち上がりを示す第２トリガ信号を出力する。
【００９５】
上記第１診断において、上述したように制御信号Ｔ１をＬレベルからＨレベルにした際に、トリガ回路５０２から上記第１トリガ信号が出力される。しきい値合否判定回路５０１は、当該第１トリガ信号に応じて、コンパレータＣＭＰからの出力信号ＣｏｍｐＯｕｔに基づくしきい値合否判定を行う。当該しきい値合否判定では、しきい値合否判定回路５０１は、出力信号ＣｏｍｐＯｕｔがＬレベルからＨレベルに立ち上がることを検知するか否かを判定する。しきい値合否判定回路５０１は、出力信号ＣｏｍｐＯｕｔのこのようなＬレベルとＨレベルとでの切り替わりを検知することに応じて、しきい値合否判定の結果として、信号ＥｒｒｏｒをＬレベルで出力する。一方、しきい値合否判定回路５０１は、出力信号ＣｏｍｐＯｕｔがこのようにＬレベルとＨレベルとで切り替わることを検知しないことに応じて、しきい値合否判定の結果として、信号ＥｒｒｏｒをＨレベルで出力する。
【００９６】
上記第２診断において、上述したように制御信号Ｔ１をＨレベルに維持したまま制御信号Ｔ２をＬレベルからＨレベルにした際に、トリガ回路５０２から上記第２トリガ信号が出力される。しきい値合否判定回路５０１は、当該第２トリガ信号に応じて、出力信号ＣｏｍｐＯｕｔに基づくしきい値合否判定を行う。当該しきい値合否判定では、しきい値合否判定回路５０１は、出力信号ＣｏｍｐＯｕｔがＨレベルからＬレベルに立ち下がることを検知するか否かを判定する。しきい値合否判定回路５０１は、出力信号ＣｏｍｐＯｕｔのこのようなＬレベルとＨレベルとでの切り替わりを検知することに応じて、しきい値合否判定の結果として、信号ＥｒｒｏｒをＬレベルで出力する。一方、しきい値合否判定回路５０１は、出力信号ＣｏｍｐＯｕｔがこのようにＬレベルとＨレベルとで切り替わることを検知しないことに応じて、しきい値合否判定の結果として、信号ＥｒｒｏｒをＨレベルで出力する。
【００９７】
上記の動作を、タイミングチャートを用いながら時間に沿って説明する。  
図６Ａおよび図６Ｂは、第１実施形態の比較例に係る半導体装置４の動作において使用される種々の信号の時間変化の一例を示すタイミングチャートである。
【００９８】
時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間、制御信号Ｔ１およびＴ２はＬレベルを維持する。このとき、スイッチＳＷ３およびＳＷ４はオフ状態であり、上述したように、コンパレータＣＭＰの非反転入力端子に印加される電圧Ｔｉｎは、上記Ｌレベルしきい値の電圧より高く上記Ｈレベルしきい値の電圧より低い。
【００９９】
時刻ｔ２において、制御信号Ｔ２をＬレベルに維持したまま、制御信号Ｔ１をＬレベルからＨレベルにする。このとき、スイッチＳＷ３はオン状態かつスイッチＳＷ４はオフ状態であり、上述したように、電圧Ｔｉｎは、Ｈレベルしきい値の電圧より高くなる。また、制御信号Ｔ１をＬレベルからＨレベルにしたとき、しきい値合否判定回路５０１の第２入力端子に、トリガ回路５０２から出力される第１トリガ信号が入力される。しきい値合否判定回路５０１は、当該第１トリガ信号に応じて、コンパレータＣＭＰからの出力信号ＣｏｍｐＯｕｔに基づくしきい値合否判定を行う。
【０１００】
図６Ａの例では、しきい値合否判定回路５０１は、時刻ｔ２において、コンパレータＣＭＰからの出力信号ＣｏｍｐＯｕｔがＬレベルからＨレベルに立ち上がることを検知する。しきい値合否判定回路５０１は、出力信号ＣｏｍｐＯｕｔのこのようなＬレベルとＨレベルとでの切り替わりを検知することに応じて、しきい値合否判定の結果として、信号ＥｒｒｏｒをＬレベルで出力する。
【０１０１】
時刻ｔ３において、制御信号Ｔ１をＨレベルに維持したまま、制御信号Ｔ２をＬレベルからＨレベルにする。このとき、スイッチＳＷ３およびＳＷ４はオン状態であり、上述したように、電圧Ｔｉｎは、Ｌレベルしきい値の電圧より低くなる。また、このとき、しきい値合否判定回路５０１の第２入力端子に、トリガ回路５０２から出力される第２トリガ信号が入力される。しきい値合否判定回路５０１は、当該第２トリガ信号に応じて、出力信号ＣｏｍｐＯｕｔに基づくしきい値合否判定を行う。
【０１０２】
図６Ａの例では、しきい値合否判定回路５０１は、時刻ｔ３において、出力信号ＣｏｍｐＯｕｔがＨレベルからＬレベルに立ち下がることを検知する。しきい値合否判定回路５０１は、出力信号ＣｏｍｐＯｕｔのこのようなＬレベルとＨレベルとでの切り替わりを検知することに応じて、しきい値合否判定の結果として、信号ＥｒｒｏｒをＬレベルで出力する。
【０１０３】
一方、図６Ｂの例では、しきい値合否判定回路５０１は、時刻ｔ２において、出力信号ＣｏｍｐＯｕｔがＬレベルとＨレベルとで切り替わることを検知しない。しきい値合否判定回路５０１は、出力信号ＣｏｍｐＯｕｔがＬレベルとＨレベルとで切り替わることを検知しないことに応じて、しきい値合否判定の結果として、信号ＥｒｒｏｒをＨレベルで出力する。
【０１０４】
また、図６Ｂの例では、しきい値合否判定回路５０１は、時刻ｔ３において、出力信号ＣｏｍｐＯｕｔがＬレベルとＨレベルとで切り替わることを検知しない。しきい値合否判定回路５０１は、出力信号ＣｏｍｐＯｕｔがＬレベルとＨレベルとで切り替わることを検知しないことに応じて、しきい値合否判定の結果として、信号ＥｒｒｏｒをＨレベルで出力する。
【０１０５】
このように、図５に示した半導体装置４は、コンパレータＣＭＰの第１入力端子にしきい値の電圧を印加させる一方で、コンパレータＣＭＰの第２入力端子に印加させる電圧が上記Ｈレベルしきい値の電圧より高くなるように、あるいは、上記Ｌレベルしきい値の電圧より低くなるように制御する。半導体装置４は、このように上記第２入力端子に印加させる電圧の制御をしたときに、コンパレータＣＭＰからの出力信号ＣｏｍｐＯｕｔがＬレベルとＨレベルとで切り替わることを検知するか否かに基づいて、コンパレータの１／０切り替え動作が正常に行われているか否かを診断可能である。半導体装置４は、出力信号ＣｏｍｐＯｕｔの上記切り替えを検知しなかった場合、コンパレータＣＭＰの１／０切り替え動作が故障していると判定可能である。
【０１０６】
しかし、半導体装置４では、コンパレータＣＭＰの出力が反転するべき条件のときに反転するかしないかの判定しかできない。このため、コンパレータＣＭＰのしきい値の電圧がどうなっているのかを判断することができない。すなわち、半導体装置４でのしきい値故障診断では、コンパレータＣＭＰが設計されたＨレベルしきい値および／またはＬレベルしきい値を有するか否かの判定しかできない。
【０１０７】
これに対して、上記第１実施形態に係る半導体装置１は、コンパレータの第１入力端子にしきい値の電圧を印加させ、当該コンパレータの第２入力端子に三角波形の電圧を印加させる。三角波形の電圧では、電圧が単調増加する時間期間と、電圧が単調減少する時間期間とがあり、任意の時刻を基準にしてその電圧の大きさが定まる。このため、コンパレータは、種々の相違する大きさの電圧を、コンパレータにおいて実際に比較されているとみなし得る電圧と比較し、当該比較の結果を示す出力信号を出力する。
【０１０８】
例えば、半導体装置１は、上記出力信号がＨレベルとＬレベルとで切り替わるタイミングが、コンパレータへの第２入力端子に印加される上記三角波形の電圧が上記しきい値の電圧と同じ大きさになるタイミングを含むＯＫ範囲内にあるか否かを判定する。上記タイミングがＯＫ範囲内にない場合、上記コンパレータにおいて実際に比較されているとみなし得る電圧が、予め設計されたしきい値の電圧と許容範囲を超えて異なっており、ゆえに、半導体装置１は、例えば回路内のリーク電流や回路オープンに由来するしきい値故障が生じていると判定可能である。このように、半導体装置１では、しきい値電圧が或る範囲内にあるかどうかに基づくコンパレータのしきい値故障判定を行うことが可能となる。半導体装置１では、検出されたしきい値故障を、半導体装置１が接続される制御システム３に通知すること、および／または、通信装置を通じて外部装置に通知することが可能である。
【０１０９】
さらに、上記第１実施形態に係る半導体装置１では、以下に述べるような効果も奏せられる。
【０１１０】
一般的に、コンパレータは、上述した機能監視モードにおける場合のように、システム的な異常検出を行ったりシステムの動作モード等が移行するための検出を行ったりする、機能監視を行う回路として使用される。システムが通常動作している間には、コンパレータは通常このような動作をしており、ゆえに、コンパレータの故障診断を行うことはできない。このため、コンパレータの故障診断は通常、システムが一回起動して動作する毎に一度だけ、システム全体がリセット中であるシステム起動前に行われる。
【０１１１】
ここで、半導体装置１は、制御システム３への信号の伝送経路に設けられたＡＮＤ回路ＡＮＤ＿１，・・・，およびＡＮＤ＿ｎを含む。例えば、半導体装置１を含むシステムが通常動作中、コンパレータによる機能監視が不要なタイミングがある場合に、ＡＮＤ回路の一方の入力端子に入力される制御信号をＬレベルにするように制御する。これにより、半導体装置１においてコンパレータの故障診断を行ったとしても、当該コンパレータからの異常通知等を示す出力信号が制御システム３に伝送されることがない。したがって、システムの通常動作中に、制御システム３の負荷を増大させることなく、半導体装置１によるコンパレータの故障診断を実行することが可能となる。このように、半導体装置１では、システム動作中にもコンパレータの故障診断を実行することが可能となり、当該コンパレータの故障診断は、上述したように制御システムの負荷を増大させることがないため繰り返し実行可能である。このように、半導体装置１では、コンパレータの故障診断の頻度を上げることが可能となり、これにより、例えばシステムの通常動作中にもコンパレータの信頼性を保持し続けることが可能となる。
【０１１２】
また、半導体装置１は、上記三角波形の電圧が印加されるノードにスイッチを介して接続された、コンパレータを含む１以上の検出部１０＿１，・・・，および１０＿ｎを含み、さらに、当該１以上の検出部１０＿１，・・・，および１０＿ｎの各々が接続された、上記しきい値故障の診断を行う合否判定回路３０２を含む。このため、半導体装置１では、上記しきい値故障の診断を行いたいコンパレータを含む検出部に接続されるスイッチのみをオン状態にすることにより、任意のコンパレータのしきい値故障の診断を行うことが可能となる。また、スイッチの制御をシーケンシャルに行うことにより、各コンパレータのしきい値故障の診断をシーケンシャルに実行することが可能となる。
【０１１３】
［第２実施形態］
図７は、第２実施形態に係る半導体装置１ａの回路構成の一例を示す図である。  
半導体装置１ａは、コンパレータを含む１以上の検出部１０＿１，・・・，および１０＿ｎ、比較電圧発生部２０、ならびに故障診断部３０ａを含む。半導体装置１ａも、検出部１０＿１，・・・，および１０＿ｎの各々に含まれるコンパレータのしきい値故障を検出可能である。
【０１１４】
比較電圧発生部２０の構成は、上記第１実施形態に係る半導体装置１において説明した通りであり、ここではその詳細は省略する。なお、半導体装置１ａでは、比較電圧発生部２０は、図示されているスイッチＳＷ１＿１，・・・，およびＳＷ１＿ｎを含んでいなくてもよい。
【０１１５】
検出部１０＿１，・・・，および１０＿ｎの構成も、上記第１実施形態において説明した通りであり、ここではその詳細は省略する。なお、半導体装置１ａでは、検出部１０＿１中のコンパレータＣＭＰ＿１の出力端子が接続されるノードを、ノードＮ１０＿１とする。例えば、半導体装置１ａにおいても、検出部１０＿１，・・・，および１０＿ｎの各検出部の出力端子は異なるノードに接続される。
【０１１６】
次に、故障診断部３０ａの構成について説明する。
【０１１７】
故障診断部３０ａは、矩形波変換回路３０１、合否判定回路３０２＿１，・・・，および３０２＿ｎ、データレジスタ３０３＿１，・・・，および３０３＿ｎ、ならびに、ＡＮＤ回路ＡＮＤ＿１，・・・，およびＡＮＤ＿ｎを含む。
【０１１８】
矩形波変換回路３０１の入力端子はノードＮ１に接続され、矩形波変換回路３０１の出力端子はノードＮ１１に接続される。
【０１１９】
合否判定回路３０２＿１，・・・，および３０２＿ｎの各合否判定回路の第１入力端子は、上記ノードＮ１１に接続される。合否判定回路３０２＿１，・・・，および３０２＿ｎの各合否判定回路は、検出部１０＿１，・・・，および１０＿ｎの各検出部に１対１に対応付けられている。合否判定回路３０２＿１，・・・，および３０２＿ｎの各合否判定回路の第２入力端子は、検出部１０＿１，・・・，および１０＿ｎのうち対応付けられている検出部中のコンパレータの出力端子に接続される。例えば、合否判定回路３０２＿１の第２入力端子は、検出部１０＿１中のコンパレータＣＭＰ＿１の出力端子が接続される上記ノードＮ１０＿１に接続される。合否判定回路３０２＿１，・・・，および３０２＿ｎの各合否判定回路は、データレジスタ３０３＿１，・・・，および３０３＿ｎの各データレジスタに１対１に対応付けられている。合否判定回路３０２＿１，・・・，および３０２＿ｎの各合否判定回路の第１出力端子は、データレジスタ３０３＿１，・・・，および３０３＿ｎのうち対応付けられているデータレジスタに接続される。例えば、合否判定回路３０２＿１の第１出力端子はデータレジスタ３０３＿１に接続される。合否判定回路３０２＿１，・・・，および３０２＿ｎの各合否判定回路は、タイマーカウンタＣＴを含む。
【０１２０】
ＡＮＤ回路ＡＮＤ＿１，・・・，およびＡＮＤ＿ｎの各ＡＮＤ回路は、検出部１０＿１，・・・，および１０＿ｎの各検出部に１対１に対応付けられている。ＡＮＤ回路ＡＮＤ＿１，・・・，およびＡＮＤ＿ｎの各ＡＮＤ回路の第１入力端子は、検出部１０＿１，・・・，および１０＿ｎのうち対応付けられている検出部に接続される。例えば、ＡＮＤ回路ＡＮＤ＿１の第１入力端子は、上記ノードＮ１０＿１に接続される。ＡＮＤ回路ＡＮＤ＿１，・・・，およびＡＮＤ＿ｎの各ＡＮＤ回路の第２入力端子にはそれぞれ、制御信号ＳｅｌｆＴｅｓｔ＿１ａ，・・・，およびＳｅｌｆＴｅｓｔ＿ｎａが入力される。ＡＮＤ回路ＡＮＤ＿１，・・・，およびＡＮＤ＿ｎの各ＡＮＤ回路の出力端子は、例えば制御システム３に接続される。
【０１２１】
矩形波変換回路３０１には、ノードＮ１を介して、電圧発生回路２０１により発生された三角波形の電圧が供給される。矩形波変換回路３０１は、供給される三角波形の電圧を矩形波信号に変換し、変換後の矩形波信号を合否判定回路３０２＿１，・・・，および３０２＿ｎの各合否判定回路に供給する。当該矩形波信号は、例えば、上記三角波形の電圧が最小となる時刻に、ＨレベルからＬレベルに立ち下がり、上記三角波形の電圧が最大となる時刻に、ＬレベルからＨレベルに立ち上がる。以下では、矩形波信号がこのように振る舞う場合を例に挙げて説明するが、矩形波信号が立ち上がるときの上記三角波形の条件と、矩形波信号が立ち下がるときの上記三角波形の条件とを、上述したものと異なるものにしてもよい。上記矩形波信号は、合否判定回路３０２＿１，・・・，および３０２＿ｎの各合否判定回路中のタイマーカウンタＣＴに供給される。
【０１２２】
合否判定回路３０２＿１，・・・，および３０２＿ｎの各合否判定回路中のタイマーカウンタは、上記第１実施形態において合否判定回路３０２について説明したのと同様に、クロック信号を生成し、クロック信号の周期を計数して、計数結果をタイマーカウンタ値として保持する。合否判定回路３０２＿１，・・・，および３０２＿ｎの各合否判定回路は、対応付けられている検出部中のコンパレータから出力信号を受け取る。例えば、合否判定回路３０２＿１は、検出部１０＿１中のコンパレータＣＭＰ＿１から出力信号ＣｏｍｐＯｕｔ１を受け取る。合否判定回路３０２＿１，・・・，および３０２＿ｎの各合否判定回路は、上記第１実施形態において合否判定回路３０２について説明したのと同様に、タイマーカウンタ値と、対応付けられている検出部中のコンパレータからの出力信号とを用いて、対応付けられている検出部中のコンパレータの合否を判定する。例えば、各合否判定回路において、対応付けられている検出部についての上述した第１ＯＫ範囲および第２ＯＫ範囲が設定されている。
【０１２３】
また、合否判定回路３０２＿１，・・・，および３０２＿ｎの各合否判定回路は、ラッチされたタイマーカウンタ値を、データレジスタ３０３＿１，・・・，および３０３＿ｎのうち対応付けられているデータレジスタに転送し、データレジスタ３０３＿１，・・・，および３０３＿ｎの各データレジスタは、上記第１実施形態においてデータレジスタ３０３について説明したのと同様に、当該転送されたタイマーカウンタ値を取り込む。
【０１２４】
さらに、ＡＮＤ回路ＡＮＤ＿１，・・・，およびＡＮＤ＿ｎの各ＡＮＤ回路は、上記第１実施形態において説明したのと同様の処理を行う。
【０１２５】
以上、上記第２実施形態に係る半導体装置１ａも、上記第１実施形態に係る半導体装置１と同様に、コンパレータの第１入力端子にしきい値の電圧を印加させ、当該コンパレータの第２入力端子に三角波形の電圧を印加させる。したがって、半導体装置１ａにおいても、上記第１実施形態において説明したのと同様に、コンパレータのしきい値故障判定を行うことが可能となる。
【０１２６】
さらに、半導体装置１ａも、上記第１実施形態に係る半導体装置１と同様に、制御システム３への信号の伝送経路に設けられたＡＮＤ回路ＡＮＤ＿１，・・・，およびＡＮＤ＿ｎを含む。したがって、半導体装置１ａにおいても、上記第１実施形態において説明したのと同様に、システム動作中にもコンパレータの故障診断を繰り返し実行することが可能となり、ゆえに、コンパレータの故障診断の頻度を上げることが可能となる。
【０１２７】
さらに、半導体装置１ａは、上記三角波形の電圧が印加されるノードに接続された、コンパレータを含む１以上の検出部１０＿１，・・・，および１０＿ｎを含み、さらに、検出部１０＿１，・・・，および１０＿ｎの各検出部に１対１に対応付けて接続された、上記しきい値故障の診断を行う合否判定回路３０２＿１，・・・，および３０２＿ｎを含む。上記三角波形の電圧は検出部１０＿１，・・・，および１０＿ｎのすべてに同時に印加可能であり、合否判定回路３０２＿１，・・・，および３０２＿ｎの各合否判定回路に、対応付けられている検出部中のコンパレータからの出力信号がそれぞれ供給される。このため、合否判定回路３０２＿１，・・・，および３０２＿ｎの各合否判定回路は、対応付けられている検出部中のコンパレータのしきい値故障の診断を独立して同時にも実行可能である。
【０１２８】
［第３実施形態］
＜３−１＞構成
図８は、第３実施形態に係る半導体装置１ｂの回路構成の一例を示す図である。  
半導体装置１ｂは、コンパレータを含む１以上の検出部１０＿１，・・・，および１０＿ｎ、比較電圧発生部２０ｂ、ならびに故障診断部３０ｂを含む。半導体装置１ｂも、検出部１０＿１，・・・，および１０＿ｎの各々に含まれるコンパレータのしきい値故障を検出可能である。
【０１２９】
先ず、比較電圧発生部２０ｂの構成について説明する。
【０１３０】
比較電圧発生部２０ｂは、電圧発生回路２０１ｂ、バッファアンプＡＭＰ２、抵抗Ｒ９、キャパシタＣ１、ならびに、スイッチＳＷ１＿１，・・・，およびＳＷ１＿ｎを含む。
【０１３１】
電圧発生回路２０１ｂは、矩形波信号を発生させて、発生された矩形波信号を、出力端子上で出力する。電圧発生回路２０１ｂの出力端子はノードＮ１２に接続される。
【０１３２】
バッファアンプＡＭＰ２の入力端子はノードＮ１２に接続される。バッファアンプＡＭＰ２は、ノードＮ１２を介して上記矩形波信号を受け取り、受け取った矩形波信号を増幅させて、増幅後の矩形波信号を出力端子上で出力する。
【０１３３】
抵抗Ｒ９の第１端子は、バッファアンプＡＭＰ２の出力端子に接続され、抵抗Ｒ９の第２端子はノードＮ１３に接続される。キャパシタＣ１の第１端子はノードＮ１３に接続され、キャパシタＣ１の第２端子は接地される。電圧発生回路２０１ｂから出力される矩形波信号から、バッファアンプＡＭＰ２、抵抗Ｒ９、およびキャパシタＣ１によりＣＲ充電波形の電圧が発生され、当該ＣＲ充電波形の電圧がノードＮ１３に印加される。当該ＣＲ充電波形の電圧では、例えば、電圧発生回路２０１ｂから出力される矩形波信号がＨレベルのときに電圧が単調増加し、当該矩形波信号がＬレベルのときに電圧が単調減少する。以下では、ＣＲ充電波形の電圧がこのように振る舞う場合を例に挙げて説明するが、ＣＲ充電波形において、電圧が単調増加するときの上記矩形波信号の条件と、電圧が単調減少するときの上記矩形波信号の条件とを、上述したものと異なるものにしてもよい。
【０１３４】
スイッチＳＷ１＿１，・・・，およびＳＷ１＿ｎの各スイッチの第１端子はノードＮ１３に接続される。スイッチＳＷ１＿１，・・・，およびＳＷ１＿ｎの各スイッチは、検出部１０＿１，・・・，および１０＿ｎの各検出部に１対１に対応付けられている。スイッチＳＷ１＿１，・・・，およびＳＷ１＿ｎの各スイッチの第２端子は、検出部１０＿１，・・・，および１０＿ｎのうち対応付けられている検出部に接続される。例えば、スイッチＳＷ１＿１の第２端子は、検出部１０＿１中のコンパレータＣＭＰ＿１の非反転入力端子が接続されるノードＮ３に接続される。
【０１３５】
スイッチＳＷ１＿１，・・・，およびＳＷ１＿ｎの各スイッチは、例えばトランジスタであり、各スイッチのゲートに入力される制御信号ＳｅｌｆＴｅｓｔ＿１，・・・，およびＳｅｌｆＴｅｓｔ＿ｎによりオン状態とオフ状態との切り替えが制御される。スイッチＳＷ１＿１，・・・，およびＳＷ１＿ｎの各スイッチは、上記第１実施形態において説明したのと同様に、対応付けられている検出部にＣＲ充電波形の電圧を供給するか否かを選択するスイッチとして機能する。例えば、スイッチＳＷ１＿１がオン状態のとき、ノードＮ１３に印加される上記ＣＲ充電波形の電圧が上記ノードＮ３に印加される。スイッチＳＷ１＿１がオフ状態のとき、ノードＮ１３と上記ノードＮ３との間が開放しており、ゆえに上記ＣＲ充電波形の電圧は上記ノードＮ３に印加されない。
【０１３６】
上記第１実施形態において説明したのと同様に、スイッチＳＷ１＿１，・・・，およびＳＷ１＿ｎの各スイッチのオンおよびオフにより、当該スイッチに対応付けられている検出部が、機能監視モードとコンパレータ診断モードとの間で切り替えられる。
【０１３７】
次に、検出部１０＿１，・・・，および１０＿ｎの構成について説明する。
【０１３８】
検出部１０＿１，・・・，および１０＿ｎの構成は、上記第１実施形態において説明した通りであり、ここではその詳細は省略する。なお、半導体装置１ｂでは、上記第１実施形態と同様、検出部１０＿１中のコンパレータＣＭＰ＿１の出力端子はノードＮ５＿１に接続される。例えば、半導体装置１ｂにおいても、検出部１０＿１，・・・，および１０＿ｎの各検出部の出力端子は異なるノードに接続される。
【０１３９】
最後に、故障診断部３０ｂの構成について説明する。故障診断部３０ｂにより、上記コンパレータ診断モードにある検出部中のコンパレータについて、上述したしきい値故障の診断が実行可能である。
【０１４０】
故障診断部３０ｂは、合否判定回路３０２、データレジスタ３０３、ならびに、ＡＮＤ回路ＡＮＤ＿１，・・・，およびＡＮＤ＿ｎを含む。
【０１４１】
合否判定回路３０２の第１入力端子が上記ノードＮ１２に接続される以外は、合否判定回路３０２、データレジスタ３０３、ならびに、ＡＮＤ回路ＡＮＤ＿１，・・・，およびＡＮＤ＿ｎの接続関係は、上記第１実施形態において説明したのと同様である。
【０１４２】
合否判定回路３０２には、ノードＮ１２を介して、電圧発生回路２０１ｂにより発生される矩形波信号が供給される。合否判定回路３０２は、この矩形波信号を、第１実施形態において利用していた矩形波変換回路３０１からの矩形波信号の代わりに用いて、第１実施形態において説明したのと同様の処理を行う。
【０１４３】
データレジスタ３０３、ならびに、ＡＮＤ回路ＡＮＤ＿１，・・・，およびＡＮＤ＿ｎも、第１実施形態において説明したのと同様の処理を行う。
【０１４４】
＜３−２＞動作
次に、半導体装置１ｂの動作について説明する。
【０１４５】
機能監視モードでの動作は、上記第１実施形態において説明したのと同様である。コンパレータ診断モードの動作について、以下の説明では、検出部１０＿１がコンパレータ診断モードで動作する場合を例に挙げて説明するが、他の検出部についても同様である。
【０１４６】
コンパレータ診断モードでは、上述したようにスイッチＳＷ１＿１がオン状態である。このため、コンパレータＣＭＰ＿１の非反転入力端子には、バッファアンプＡＭＰ２、抵抗Ｒ９、およびキャパシタＣ１によりノードＮ１３に印加されるＣＲ充電波形の電圧と、抵抗Ｒ２＿１およびＲ３＿１とで決まる電圧Ｔｉｎが印加される。
【０１４７】
タイマーカウンタＣＴは、電圧発生回路２０１ｂから供給される上記矩形波信号がＬレベルからＨレベルに立ち上がる時刻を第１計測開始時刻として、タイマーカウンタ値に基づいて時間の計測を開始する。その後、タイマーカウンタＣＴは、電圧Ｔｉｎが徐々に上昇して出力信号ＣｏｍｐＯｕｔ１がＬレベルからＨレベルに立ち上がる時刻のタイマーカウンタ値をラッチする。また、タイマーカウンタＣＴは、例えば、電圧発生回路２０１ｂから供給される上記矩形波信号がＨレベルからＬレベルに立ち下がる時刻を第２計測開始時刻として、タイマーカウンタ値に基づいて時間の計測を開始する。その後、タイマーカウンタＣＴは、電圧Ｔｉｎが徐々に下降して出力信号ＣｏｍｐＯｕｔ１がＨレベルからＬレベルに立ち下がる時刻のタイマーカウンタ値をラッチする。
【０１４８】
次に、合否判定回路３０２は、上記第１実施形態において説明したのと同様に、上記ラッチされたタイマーカウンタ値に基づいて上記合否判定を実行する。
【０１４９】
上記の動作を、タイミングチャートを用いながら時間に沿って説明する。  
図９Ａおよび図９Ｂは、第３実施形態に係る半導体装置１ｂの動作において使用される種々の信号の時間変化の一例を示すタイミングチャートである。なお、図９Ａおよび図９Ｂに示すタイミングチャートは、スイッチＳＷ１＿１をオン状態にして、検出部１０＿１中のコンパレータＣＭＰ＿１からの出力信号ＣｏｍｐＯｕｔ１に基づいてコンパレータＣＭＰ＿１のしきい値故障の診断を行う際のタイミングチャートの一例である。検出部１０＿１に対応付けられているＡＮＤ回路ＡＮＤ＿１において上記制御信号ＳｅｌｆＴｅｓｔ＿１ａをＨレベルで入力することにより、ＡＮＤ回路ＡＮＤ＿１の出力端子から、上記出力信号ＣｏｍｐＯｕｔ１と同じ論理レベルで出力信号ＣｏｍｐＯｕｔ＿１が、例えば制御システム３に出力されるようにしている。
【０１５０】
電圧発生回路２０１ｂから合否判定回路３０２に供給される矩形波信号は、時刻ｔ２１においてＬレベルからＨレベルに立ち上がり、Ｈレベルを時刻ｔ２４まで維持する。コンパレータＣＭＰ＿１の非反転入力端子に印加される電圧ＴｉｎはＣＲ充電波形であり、時刻ｔ２１から時刻ｔ２４までの間、電圧Ｔｉｎは単調増加する。
【０１５１】
合否判定回路３０２において、タイマーカウンタＣＴが、時刻ｔ２１を第１計測開始時刻として、タイマーカウンタ値に基づいて時間の計測を開始する。ここで、時刻ｔ２１から時刻ｔ２４までの間に、電圧Ｔｉｎが徐々に上昇して、合否判定回路３０２に入力されるコンパレータＣＭＰ＿１からの出力信号ＣｏｍｐＯｕｔ１が、時刻ｔｃにおいてＬレベルからＨレベルに立ち上がる。タイマーカウンタＣＴは、この時刻ｔｃのタイマーカウンタ値をラッチする。
【０１５２】
合否判定回路３０２は、時刻ｔ２１を基準にラッチされたタイマーカウンタ値に基づいて上記合否判定を実行する。具体的には、合否判定回路３０２は、時刻ｔ２１を基準にラッチされたタイマーカウンタ値が第１ＯＫ範囲内にあるか否かを判定する。第１ＯＫ範囲は、電圧Ｔｉｎが徐々に上昇して上記Ｈレベルしきい値の電圧と同じ大きさになるタイミングを含む、例えばコンパレータＣＭＰ＿１がしきい値故障をしていないと判定するのに許容される時刻ｔ２２から時刻ｔ２３までの時間期間に相当する。時刻ｔ２１から時刻ｔ２２までの時間、および、時刻ｔ２１から時刻ｔ２３までの時間が、合否判定回路３０２において予め設定されている。すなわち、時刻ｔ２１からカウントを開始したときの時刻ｔ２２およびｔ２３のときにタイマーカウンタ値が有するはずの値が予め合否判定回路３０２において保持されている。そして、合否判定回路３０２は、時刻ｔ２２およびｔ２３に対応するカウンタ値の間に、時刻ｔｃでラッチされたタイマーカウンタ値が収まっているか否かを判定する。
【０１５３】
図９Ａの例では、時刻ｔ２１を基準にラッチされたタイマーカウンタ値が第１ＯＫ範囲内にある。したがって、合否判定回路３０２は、時刻ｔ２１を基準にラッチされたタイマーカウンタ値が第１ＯＫ範囲内にあるとの判定に応じて、合否判定回路３０２の第２出力端子から、信号ＥｒｒｏｒをＬレベルで出力する。
【０１５４】
上記矩形波信号は、時刻ｔ２４においてＨレベルからＬレベルに立ち下がり、Ｌレベルを時刻ｔ２７まで維持する。時刻ｔ２４から時刻ｔ２７までの間、電圧Ｔｉｎは単調減少する。
【０１５５】
合否判定回路３０２において、タイマーカウンタＣＴが、時刻ｔ２４を第２計測開始時刻として、タイマーカウンタ値に基づいて時間の計測を開始する。ここで、時刻ｔ２４から時刻ｔ２７までの間に、電圧Ｔｉｎが徐々に下降して、上記出力信号ＣｏｍｐＯｕｔ１が、時刻ｔｄにおいてＨレベルからＬレベルに立ち下がる。タイマーカウンタＣＴは、この時刻ｔｄのタイマーカウンタ値をラッチする。
【０１５６】
合否判定回路３０２は、時刻ｔ２４を基準にラッチされたタイマーカウンタ値に基づいて上記合否判定を実行する。具体的には、合否判定回路３０２は、時刻ｔ２４を基準にラッチされたタイマーカウンタ値が第２ＯＫ範囲内にあるか否かを判定する。第２ＯＫ範囲は、電圧Ｔｉｎが徐々に下降して上記Ｌレベルしきい値の電圧と同じ大きさになるタイミングを含む、例えばコンパレータＣＭＰ＿１がしきい値故障をしていないと判定するのに許容される時刻ｔ２５から時刻ｔ２６までの時間期間に相当する。時刻ｔ２４から時刻ｔ２５までの時間、および、時刻ｔ２４から時刻ｔ２６までの時間が、合否判定回路３０２において予め設定されている。すなわち、時刻ｔ２４からカウントを開始したときの時刻ｔ２５およびｔ２６のときにタイマーカウンタ値が有するはずの値が予め合否判定回路３０２において保持されている。そして、合否判定回路３０２は、時刻ｔ２５およびｔ２６に対応するカウンタ値の間に、時刻ｔｄでラッチされたタイマーカウンタ値が収まっているか否かを判定する。
【０１５７】
図９Ａの例では、時刻ｔ２４を基準にラッチされたタイマーカウンタ値が第２ＯＫ範囲内にある。したがって、合否判定回路３０２は、時刻ｔ２４を基準にラッチされたタイマーカウンタ値が第２ＯＫ範囲内にあるとの判定に応じて、合否判定回路３０２の第２出力端子から、信号ＥｒｒｏｒをＬレベルで出力する。
【０１５８】
一方、図９Ｂの例では、時刻ｔ２１を基準にラッチされたタイマーカウンタ値が第１ＯＫ範囲内にない。したがって、合否判定回路３０２は、時刻ｔ２１を基準にラッチされたタイマーカウンタ値が第１ＯＫ範囲内にないとの判定に応じて、合否判定回路３０２の第２出力端子から、信号ＥｒｒｏｒをＨレベルで、上記矩形波信号がＨレベルからＬレベルに立ち下がる時刻ｔ２４まで出力する。
【０１５９】
また、図９Ｂの例では、時刻ｔ２４を基準にラッチされたタイマーカウンタ値が第２ＯＫ範囲内にない。したがって、合否判定回路３０２は、時刻ｔ２４を基準にラッチされたタイマーカウンタ値が第２ＯＫ範囲内にないとの判定に応じて、合否判定回路３０２の第２出力端子から、信号ＥｒｒｏｒをＨレベルで、上記矩形波信号がＬレベルからＨレベルに立ち上がる時刻ｔ２７まで出力する。
【０１６０】
＜３−３＞効果
上記第３実施形態に係る半導体装置１ｂは、コンパレータの第１入力端子にしきい値の電圧を印加させ、当該コンパレータの第２入力端子にＣＲ充電波形の電圧を印加させる。ＣＲ充電波形の電圧においても、上記第１実施形態において利用する三角波形の電圧と同様に、電圧が単調増加する時間期間と、電圧が単調減少する時間期間とがあり、任意の時刻を基準にしてその電圧の大きさが定まる。このため、コンパレータは、種々の相違する大きさの電圧を、コンパレータにおいて実際に比較されているとみなし得る電圧と比較し、当該比較の結果を示す出力信号を出力する。
【０１６１】
例えば、半導体装置１ｂは、上記出力信号がＨレベルとＬレベルとで切り替わるタイミングが、コンパレータへの第２入力端子に印加される上記ＣＲ充電波形の電圧が上記しきい値の電圧と同じ大きさになるタイミングを含むＯＫ範囲内にあるか否かを判定する。上記タイミングがＯＫ範囲内にない場合、半導体装置１ｂは、上記コンパレータにおいて実際に比較されているとみなし得る電圧が、予め設計されたしきい値の電圧と許容範囲を超えて異なっており、ゆえに、しきい値故障が生じていると判定可能である。このように、半導体装置１ｂにおいても、上記第１実施形態に係る半導体装置１と同様に、しきい値電圧が或る範囲内にあるかどうかに基づくコンパレータのしきい値故障判定を行うことが可能となる。
【０１６２】
さらに、半導体装置１ｂも、上記第１実施形態に係る半導体装置１と同様に、制御システム３への信号の伝送経路に設けられたＡＮＤ回路ＡＮＤ＿１，・・・，およびＡＮＤ＿ｎを含む。したがって、半導体装置１ｂにおいても、上記第１実施形態において説明したのと同様に、システム動作中にもコンパレータの故障診断を繰り返し実行することが可能となり、ゆえに、コンパレータの故障診断の頻度を上げることが可能となる。
【０１６３】
また、半導体装置１ｂは、上記ＣＲ充電波形の電圧が印加されるノードにスイッチを介して接続された、コンパレータを含む１以上の検出部１０＿１，・・・，および１０＿ｎを含み、さらに、当該１以上の検出部１０＿１，・・・，および１０＿ｎの各々が接続された、上記しきい値故障の診断を行う合否判定回路３０２を含む。このため、半導体装置１ｂでは、上記第１実施形態において説明したのと同様に、上記しきい値故障の診断を行いたいコンパレータを含む検出部に接続されるスイッチのみをオン状態にすることにより、任意のコンパレータのしきい値故障の診断を行うことが可能となる。また、上記第１実施形態において説明したのと同様に、スイッチの制御をシーケンシャルに行うことにより、各コンパレータのしきい値故障の診断をシーケンシャルに実行することが可能となる。
【０１６４】
［第４実施形態］
図１０は、第４実施形態に係る半導体装置１ｃの回路構成の一例を示す図である。  
半導体装置１ｃは、コンパレータを含む１以上の検出部１０＿１，・・・，および１０＿ｎ、比較電圧発生部２０ｂ、ならびに故障診断部３０ｃを含む。半導体装置１ｃも、検出部１０＿１，・・・，および１０＿ｎの各々に含まれるコンパレータのしきい値故障を検出可能である。
【０１６５】
比較電圧発生部２０ｂの構成は、電圧発生回路２０１ｂの出力端子およびバッファアンプＡＭＰ２の入力端子が接続されるノードをノードＮ１４としている以外は、上記第３実施形態において説明したのと同様であり、ここではその詳細は省略する。なお、半導体装置１ｃでは、比較電圧発生部２０ｂは、図示されているスイッチＳＷ１＿１，・・・，およびＳＷ１＿ｎを含んでいなくてもよい。
【０１６６】
検出部１０＿１，・・・，および１０＿ｎの構成は、上記第１実施形態において説明した通りであり、ここではその詳細は省略する。なお、半導体装置１ｃでは、上記第２実施形態と同様に、検出部１０＿１中のコンパレータＣＭＰ＿１の出力端子が接続されるノードを、ノードＮ１０＿１とする。例えば、半導体装置１ｃにおいても、検出部１０＿１，・・・，および１０＿ｎの各検出部の出力端子は異なるノードに接続される。
【０１６７】
次に、故障診断部３０ｃの構成について説明する。
【０１６８】
故障診断部３０ｃは、合否判定回路３０２＿１，・・・，および３０２＿ｎ、データレジスタ３０３＿１，・・・，および３０３＿ｎ、ならびに、ＡＮＤ回路ＡＮＤ＿１，・・・，およびＡＮＤ＿ｎを含む。
【０１６９】
合否判定回路３０２＿１，・・・，および３０２＿ｎの各合否判定回路の第１入力端子が上記ノードＮ１４に接続される以外は、合否判定回路３０２＿１，・・・，および３０２＿ｎ、データレジスタ３０３＿１，・・・，および３０３＿ｎ、ならびに、ＡＮＤ回路ＡＮＤ＿１，・・・，およびＡＮＤ＿ｎの接続関係は、上記第２実施形態において説明したのと同様である。
【０１７０】
合否判定回路３０２＿１，・・・，および３０２＿ｎの各合否判定回路には、ノードＮ１４を介して、電圧発生回路２０１ｂにより発生される矩形波信号が供給される。合否判定回路３０２＿１，・・・，および３０２＿ｎは、この矩形波信号を、第１実施形態において利用していた矩形波変換回路３０１からの矩形波信号の代わりに用いて、第３実施形態において合否判定回路３０２について説明したのと同様の処理を行う。
【０１７１】
データレジスタ３０３＿１，・・・，および３０３＿ｎの各データレジスタは、上記第１実施形態においてデータレジスタ３０３について説明したのと同様の処理を行う。さらに、ＡＮＤ回路ＡＮＤ＿１，・・・，およびＡＮＤ＿ｎの各ＡＮＤ回路も、上記第１実施形態において説明したのと同様の処理を行う。
【０１７２】
以上、上記第４実施形態に係る半導体装置１ｃも、上記第３実施形態に係る半導体装置１ｂと同様に、コンパレータの第１入力端子にしきい値の電圧を印加させ、当該コンパレータの第２入力端子にＣＲ充電波形の電圧を印加させる。したがって、半導体装置１ｃにおいても、上記第１実施形態において説明したのと同様に、コンパレータのしきい値故障判定を行うことが可能となる。
【０１７３】
さらに、半導体装置１ｃも、上記第１実施形態に係る半導体装置１と同様に、制御システム３への信号の伝送経路に設けられたＡＮＤ回路ＡＮＤ＿１，・・・，およびＡＮＤ＿ｎを含む。したがって、半導体装置１ｃにおいても、上記第１実施形態において説明したのと同様に、システム動作中にもコンパレータの故障診断を繰り返し実行することが可能となり、ゆえに、コンパレータの故障診断の頻度を上げることが可能となる。
【０１７４】
さらに、半導体装置１ｃは、上記ＣＲ充電波形の電圧が印加されるノードに接続された、コンパレータを含む１以上の検出部１０＿１，・・・，および１０＿ｎを含み、さらに、検出部１０＿１，・・・，および１０＿ｎの各検出部に１対１に対応付けて接続された、上記しきい値故障の診断を行う合否判定回路３０２＿１，・・・，および３０２＿ｎを含む。上記ＣＲ充電波形の電圧は検出部１０＿１，・・・，および１０＿ｎのすべてに同時に印加可能であり、合否判定回路３０２＿１，・・・，および３０２＿ｎの各合否判定回路に、対応付けられている検出部中のコンパレータからの出力信号がそれぞれ供給される。このため、合否判定回路３０２＿１，・・・，および３０２＿ｎの各合否判定回路は、対応付けられている検出部中のコンパレータのしきい値故障の診断を独立して同時にも実行可能である。
【０１７５】
［第５実施形態］
＜５−１＞構成
図１１は、第５実施形態に係る半導体装置１ｄの回路構成の一例を示す図である。
【０１７６】
半導体装置１ｄは、コンパレータを含む１以上の検出部１０＿１ｄ，・・・，および１０＿ｎｄ、比較電圧発生部２０ｄ、ならびに電圧判定部６０を含む。半導体装置１ｄは、検出部１０＿１ｄ，・・・，および１０＿ｎｄの各検出部の監視対象の機能が動作している電圧の大きさを判定可能である。
【０１７７】
先ず、比較電圧発生部２０ｄの構成について説明する。
【０１７８】
比較電圧発生部２０ｄは、電圧発生回路２０１、バッファアンプＡＭＰ１、ならびに、スイッチＳＷ１＿１，・・・，およびＳＷ１＿ｎを含む。
【０１７９】
スイッチＳＷ１＿１，・・・，およびＳＷ１＿ｎの各スイッチは、検出部１０＿１ｄ，・・・，および１０＿ｎｄの各検出部に１対１に対応付けられている。スイッチＳＷ１＿１，・・・，およびＳＷ１＿ｎの各スイッチの第２端子は、検出部１０＿１ｄ，・・・，および１０＿ｎｄのうち対応付けられている検出部に接続される。例えば、スイッチＳＷ１＿１の第２端子は、検出部１０＿１ｄ中のコンパレータＣＭＰ＿１ｄの反転入力端子が接続されるノードＮ１６に接続される。このようなスイッチＳＷ１＿１，・・・，およびＳＷ１＿ｎの各スイッチの第２端子の接続先以外は、電圧発生回路２０１、バッファアンプＡＭＰ１、ならびに、スイッチＳＷ１＿１，・・・，およびＳＷ１＿ｎの接続関係は、上記第１実施形態において説明したのと同様である。
【０１８０】
したがって、例えば、スイッチＳＷ１＿１がオン状態のとき、バッファアンプＡＭＰ１によりノードＮ２に印加される三角波形の電圧が、上記ノードＮ１６に印加される。
【０１８１】
次に、検出部１０＿１ｄ，・・・，および１０＿ｎｄの構成について説明する。  
以下では、検出部１０＿１ｄを例に挙げて説明を行うが、他の検出部も検出部１０＿１ｄと同様の構成である。
【０１８２】
検出部１０＿１ｄは、コンパレータＣＭＰ＿１ｄ、ならびに、抵抗Ｒ２＿１ｄ，Ｒ３＿１ｄ，Ｒ４＿１ｄ，およびＲ５＿１ｄを含む。
【０１８３】
抵抗Ｒ２＿１ｄの第１端子はモニタノードｍ１ｄに接続され、抵抗Ｒ２＿１ｄの第２端子はノードＮ１５に接続される。モニタノードｍ１ｄは、駆動回路２中の監視対象の機能に接続される。
【０１８４】
抵抗Ｒ３＿１ｄの第１端子はノードＮ１５に接続され、抵抗Ｒ３＿１ｄの第２端子は接地される。
【０１８５】
抵抗Ｒ４＿１ｄの第１端子は電圧源ＶＢＧに接続され、抵抗Ｒ４＿１ｄの第２端子は上記ノードＮ１６に接続される。
【０１８６】
抵抗Ｒ５＿１ｄの第１端子は上記ノードＮ１６に接続され、抵抗Ｒ５＿１ｄの第２端子は接地される。
【０１８７】
コンパレータＣＭＰ＿１ｄの非反転入力端子はノードＮ１５に接続され、コンパレータＣＭＰ＿１ｄの反転入力端子は上記ノードＮ１６に接続され、さらに、コンパレータＣＭＰ＿１ｄの出力端子はノードＮ１７＿１に接続される。例えば、検出部１０＿１ｄ，・・・，および１０＿ｎｄの各検出部の出力端子は異なるノードに接続される。
【０１８８】
コンパレータＣＭＰ＿１ｄは、非反転入力端子に印加される電圧と、反転入力端子に印加される電圧との比較を行い、コンパレータＣＭＰ＿１ｄの上記出力端子から、当該比較の結果を示す出力信号ＣｏｍｐＯｕｔ１ｄを出力する。例えば、出力信号ＣｏｍｐＯｕｔ１ｄがＬレベルであることは、非反転入力端子に印加される電圧が、反転入力端子に印加される電圧より低いことを示す。一方、例えば、出力信号ＣｏｍｐＯｕｔ１ｄがＨレベルであることは、非反転入力端子に印加される電圧が、反転入力端子に印加される電圧より高いことを示す。
【０１８９】
最後に、電圧判定部６０の構成について説明する。電圧判定部６０により、上述したように対応付けられているスイッチがオン状態になっている検出部の監視対象の機能について、上述した電圧の判定が実行可能である。
【０１９０】
電圧判定部６０は、矩形波変換回路３０１、電圧判定回路６０２、データレジスタ３０３、フィルタ６０４、ならびに、ＡＮＤ回路ＡＮＤ＿１ｄ，・・・，およびＡＮＤ＿ｎｄを含む。
【０１９１】
矩形波変換回路３０１の入力端子は、電圧発生回路２０１の出力端子が接続されるノードＮ１に接続され、矩形波変換回路３０１の出力端子はノードＮ１８に接続される。
【０１９２】
フィルタ６０４の入力端子は、検出部からの出力信号を反映可能なｎビットの信号線に接続される。当該ｎビットの信号線では、各１つのビットの信号線が、検出部１０＿１ｄ，・・・，および１０＿ｎｄのうち１つの検出部中のコンパレータからの出力信号を反映する。フィルタ６０４の出力端子は電圧判定回路６０２の第１入力端子に接続される。
【０１９３】
電圧判定回路６０２の第２入力端子はノードＮ１８に接続される。電圧判定回路６０２の第１出力端子はデータレジスタ３０３に接続される。電圧判定回路６０２は、タイマーカウンタＣＴを含む。
【０１９４】
ＡＮＤ回路ＡＮＤ＿１ｄ，・・・，およびＡＮＤ＿ｎｄの各ＡＮＤ回路は、検出部１０＿１ｄ，・・・，および１０＿ｎｄの各検出部に１対１に対応付けられている。ＡＮＤ回路ＡＮＤ＿１ｄ，・・・，およびＡＮＤ＿ｎｄの各ＡＮＤ回路の第１入力端子は、検出部１０＿１ｄ，・・・，および１０＿ｎｄのうち対応付けられている検出部に接続される。例えば、ＡＮＤ回路ＡＮＤ＿１ｄの第１入力端子は、検出部１０＿１ｄ中のコンパレータＣＭＰ＿１ｄの出力端子が接続される上記ノードＮ１７＿１に接続される。ＡＮＤ回路ＡＮＤ＿１ｄ，・・・，およびＡＮＤ＿ｎｄの各ＡＮＤ回路の第２入力端子にはそれぞれ、制御信号ＳｅｌｆＴｅｓｔ＿１ａ，・・・，およびＳｅｌｆＴｅｓｔ＿ｎａが反転入力される。例えば、制御信号ＳｅｌｆＴｅｓｔ＿１ａ，・・・，およびＳｅｌｆＴｅｓｔ＿ｎａは各々、制御信号ＳｅｌｆＴｅｓｔ＿１，・・・，およびＳｅｌｆＴｅｓｔ＿ｎのうち対応する制御信号と連動可能な信号であってもよい。ＡＮＤ回路ＡＮＤ＿１ｄ，・・・，およびＡＮＤ＿ｎｄの各ＡＮＤ回路の出力端子は、例えば制御システム３に接続される。
【０１９５】
矩形波変換回路３０１には、ノードＮ１を介して、電圧発生回路２０１により発生される三角波形の電圧が供給される。矩形波変換回路３０１は、供給される三角波形の電圧を矩形波信号に変換し、変換後の矩形波信号を電圧判定回路６０２に供給する。当該矩形波信号は、例えば、上記三角波形の電圧が最小となる時刻に、ＨレベルからＬレベルに立ち下がり、上記三角波形の電圧が最大となる時刻に、ＬレベルからＨレベルに立ち上がる。以下では、矩形波信号がこのように振る舞う場合を例に挙げて説明するが、矩形波信号が立ち上がるときの上記三角波形の条件と、矩形波信号が立ち下がるときの上記三角波形の条件とを、上述したものと異なるものにしてもよい。上記矩形波信号は、電圧判定回路６０２中のタイマーカウンタＣＴに供給される。
【０１９６】
電圧判定回路６０２中のタイマーカウンタＣＴは、クロック信号を生成し、クロック信号の周期を計数して、計数結果をタイマーカウンタ値として保持する。電圧判定回路６０２はまた、フィルタ６０４を介して、検出部１０＿１ｄ，・・・、および１０＿ｎｄ中のコンパレータから出力信号ＣｏｍｐＯｕｔ１ｄ，・・・、およびＣｏｍｐＯｕｔｎｄを受け取る。電圧判定回路６０２は、タイマーカウンタ値と、出力信号ＣｏｍｐＯｕｔ１ｄ，・・・、およびＣｏｍｐＯｕｔｎｄとを用いて、検出部１０＿１ｄ，・・・、および１０＿ｎｄの各検出部の監視対象の機能が動作している電圧を判定する。
【０１９７】
また、電圧判定回路６０２は、例えば、当該判定された電圧の大きさを示すデータをデータレジスタ３０３に転送し、データレジスタ３０３は、当該転送されたデータを取り込む。
【０１９８】
＜５−２＞動作
次に、半導体装置１ｄの動作について説明する。
【０１９９】
以下の説明では、検出部１０＿１ｄの監視対象の機能が動作している電圧が判定される場合を例に挙げて説明するが、他の検出部についても同様である。
【０２００】
このような場合、上述したようにスイッチＳＷ１＿１がオン状態である。このため、コンパレータＣＭＰ＿１ｄの反転入力端子には、バッファアンプＡＭＰ１によりノードＮ２に印加される三角波形の電圧と、抵抗Ｒ４＿１ｄおよびＲ５＿１ｄとで決まる電圧Ｔｉｎが印加される。一方、コンパレータＣＭＰ＿１ｄの非反転入力端子には、モニタノードｍ１ｄに印加される監視対象の機能が動作している電圧を、抵抗Ｒ２＿１ｄと抵抗Ｒ３＿１ｄとで分圧した電圧が印加される。
【０２０１】
タイマーカウンタＣＴは、矩形波変換回路３０１から供給される上記矩形波信号がＨレベルからＬレベルに立ち下がる時刻を第１計測開始時刻として、タイマーカウンタ値に基づいて時間の計測を開始する。その後、タイマーカウンタＣＴは、電圧Ｔｉｎが徐々に上昇して出力信号ＣｏｍｐＯｕｔ１ｄがＨレベルからＬレベルに立ち下がる時刻のタイマーカウンタ値をラッチする。また、タイマーカウンタＣＴは、例えば、上記矩形波信号がＬレベルからＨレベルに立ち上がる時刻を第２計測開始時刻として、タイマーカウンタ値に基づいて時間の計測を開始する。その後、タイマーカウンタＣＴは、電圧Ｔｉｎが徐々に下降して出力信号ＣｏｍｐＯｕｔ１ｄがＬレベルからＨレベルに立ち上がる時刻のタイマーカウンタ値をラッチする。
【０２０２】
次に、電圧判定回路６０２は、上記ラッチされたタイマーカウンタ値に基づいて上記電圧判定を実行する。具体的には、電圧判定回路６０２は、上記第１計測開始時刻または第２計測開始時刻を基準にラッチされたタイマーカウンタ値に基づいて、検出部１０＿１ｄの監視対象の機能が動作している電圧の大きさを判定する。
【０２０３】
上記のように、当該判定された電圧の大きさを示すデータは、データレジスタ３０３に取り込まれる。このため、（図示していない）通信装置を通じて、検出部１０＿１ｄの監視対象の機能が動作している電圧をモニタすることも可能になり、半導体装置１ｄの外部の装置において判断を行うことも可能となる。
【０２０４】
また、検出部１０＿１ｄの監視対象の機能が動作している電圧の大きさの判定を行う場合に、制御システム３への通知を行うか否かを制御することが可能である。例えば、制御信号ＳｅｌｆＴｅｓｔ＿１ａがＬレベルの場合、ＡＮＤ回路ＡＮＤ＿１ｄの出力端子から、コンパレータＣＭＰ＿１ｄからの出力信号ＣｏｍｐＯｕｔ１ｄと同じ論理レベルで出力信号ＣｏｍｐＯｕｔ＿１ｄが出力される。一方、制御信号ＳｅｌｆＴｅｓｔ＿１ａがＨレベルの場合、ＡＮＤ回路ＡＮＤ＿１ｄの出力端子から、出力信号ＣｏｍｐＯｕｔ＿１ｄがＬレベルで出力される。
【０２０５】
上記の動作を、タイミングチャートを用いながら時間に沿って説明する。  
図１２は、第５実施形態に係る半導体装置１ｄの動作において使用される種々の信号の時間変化の一例を示すタイミングチャートである。なお、図１２に示すタイミングチャートは、スイッチＳＷ１＿１をオン状態にして、検出部１０＿１ｄ中のコンパレータＣＭＰ＿１ｄからの出力信号ＣｏｍｐＯｕｔ１ｄに基づいて検出部１０＿１ｄの監視対象の機能が動作している電圧の大きさを判定する際のタイミングチャートの一例である。検出部１０＿１ｄに対応付けられているＡＮＤ回路ＡＮＤ＿１ｄにおいて上記制御信号ＳｅｌｆＴｅｓｔ＿１ａをＬレベルで入力することにより、ＡＮＤ回路ＡＮＤ＿１ｄの出力端子から、上記出力信号ＣｏｍｐＯｕｔ１ｄと同じ論理レベルで出力信号ＣｏｍｐＯｕｔ＿１ｄが、例えば制御システム３に出力されるようにしている。
【０２０６】
コンパレータＣＭＰ＿１ｄの反転入力端子に印加される電圧Ｔｉｎは三角波形であり、時刻ｔ３１から時刻ｔ３２までの間、電圧Ｔｉｎは単調増加する。矩形波変換回路３０１から電圧判定回路６０２に供給される矩形波信号は、時刻ｔ３１においてＨレベルからＬレベルに立ち下がり、Ｌレベルを時刻ｔ３２まで維持する。
【０２０７】
電圧判定回路６０２において、タイマーカウンタＣＴが、時刻ｔ３１を第１計測開始時刻として、タイマーカウンタ値に基づいて時間の計測を開始する。ここで、時刻ｔ３１から時刻ｔ３２までの間に、電圧Ｔｉｎが徐々に上昇して、電圧判定回路６０２に入力されるコンパレータＣＭＰ＿１ｄからの出力信号ＣｏｍｐＯｕｔ１ｄが、時刻ｔｅにおいてＨレベルからＬレベルに立ち下がる。タイマーカウンタＣＴは、この時刻ｔｅのタイマーカウンタ値をラッチする。
【０２０８】
電圧判定回路６０２は、時刻ｔ３１を基準にラッチされたタイマーカウンタ値に基づいて、検出部１０＿１ｄの監視対象の機能が動作している電圧の大きさを判定する。例えば、電圧判定回路６０２は、当該判定された電圧の大きさを示すデータＡを、データレジスタ３０３に出力する。
【０２０９】
時刻ｔ３２から時刻ｔ３３までの間、電圧Ｔｉｎは単調減少する。上記矩形波信号は、時刻ｔ３２においてＬレベルからＨレベルに立ち上がり、Ｈレベルを時刻ｔ３３まで維持する。
【０２１０】
電圧判定回路６０２において、タイマーカウンタＣＴが、時刻ｔ３２を第２計測開始時刻として、タイマーカウンタ値に基づいて時間の計測を開始する。ここで、時刻ｔ３２から時刻ｔ３３までの間に、電圧Ｔｉｎが徐々に下降して、上記出力信号ＣｏｍｐＯｕｔ１ｄが、時刻ｔｆにおいてＬレベルからＨレベルに立ち上がる。タイマーカウンタＣＴは、この時刻ｔｆのタイマーカウンタ値をラッチする。
【０２１１】
電圧判定回路６０２は、時刻ｔ３２を基準にラッチされたタイマーカウンタ値に基づいて、検出部１０＿１ｄの監視対象の機能が動作している電圧の大きさを判定する。例えば、電圧判定回路６０２は、当該判定された電圧の大きさを示すデータＢを、データレジスタ３０３に出力する。
【０２１２】
＜５−３＞効果
上記第５実施形態に係る半導体装置１ｄは、コンパレータの第１入力端子に三角波形の電圧を印加させ、当該コンパレータの第２入力端子に監視対象の機能が動作している電圧に基づく電圧を印加させる。三角波形の電圧では、電圧が単調増加する時間期間と、電圧が単調減少する時間期間とがあり、任意の時刻を基準にしてその電圧の大きさが定まる。このため、コンパレータは、種々の相違する大きさの電圧を、監視対象の機能が動作している電圧と比較し、当該比較の結果を示す出力信号を出力する。半導体装置１ｄでは、当該出力信号がＨレベルとＬレベルとで切り替わるタイミングに基づいて、上記監視対象の機能が動作している電圧の大きさを判定することが可能である。半導体装置１ｄでは、当該判定された電圧を、半導体装置１ｄが接続される制御システム３に通知すること、および／または、通信装置を通じて外部装置に通知することが可能である。このため、例えば、半導体装置１ｄにより、監視対象の機能が動作するように設定された電圧の大きさと実際に動作している電圧の大きさとの差異を算出して、当該差異をシステム全体の動作に反映させることが可能となる。
【０２１３】
［他の実施形態］
上記各実施形態において、各半導体装置について、当該半導体装置が含むコンパレータと、当該コンパレータの２つの入力端子それぞれに印加される電圧との具体例を示した。しかしながら、半導体装置は、上記で詳細に説明した構成に限定されるものではない。例えば、コンパレータの入力端子に印加される電圧を、当該コンパレータの入力端子のうち上記で説明したのとは異なる入力端子に印加するように、半導体装置を構成してもよい。このような場合、合否判定回路および電圧判定回路において実行される、信号の論理レベルに基づく各種処理を、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更してもよい。このように、例えばコンパレータは、上記で詳細に説明したような２種類の電圧がそれぞれ入力端子に印加され、当該２種類の電圧の比較に基づく出力信号を出力するものである限り、任意の構成が可能である。
【０２１４】
また、上記第１実施形態および第２実施形態では、半導体装置が三角波形の電圧を利用する場合の例について説明し、上記第３実施形態および第４実施形態では、半導体装置がＣＲ充電波形の電圧を利用する場合の例について説明した。しかしながら、半導体装置では、三角波形の電圧およびＣＲ充電波形の電圧の代わりに、任意の時間期間において単調増加または単調減少する任意の電圧を用いるようにしてもよい。
【０２１５】
上記第５実施形態では、半導体装置において、三角波形の電圧を利用して監視対象の機能が動作している電圧の大きさを判定する場合の構成および動作について説明した。しかしながら、半導体装置は、例えば、上記第３実施形態および第４実施形態等において説明したように、三角波形の電圧の代わりにＣＲ充電波形の電圧等を利用して上述した電圧の判定を行う構成にしてもよい。
【０２１６】
さらに、上記第５実施形態では、半導体装置において、１以上の検出部に対して１つの電圧判定回路を接続して当該電圧判定回路により上記１以上の検出部中の任意の検出部の監視対象の機能が動作している電圧の大きさを判定する場合の構成および動作について説明した。しかしながら、半導体装置では、例えば、上記第２実施形態および第４実施形態において説明したように、検出部と電圧判定回路とを１対１に対応付けて用意して、各電圧判定回路が、対応付けられている検出部の監視対象の機能について上述した電圧の判定を行う構成にしてもよい。
【０２１７】
本明細書において“接続”とは、電気的に接続されている事を示し、例えば間に別の素子を介することを除外しない。また、上記に示した各装置の回路構成および／または動作は、例として提示したものに過ぎない。例えば、半導体装置および／または検出部の回路構成等について、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能である。
【０２１８】
上記ではいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態およびその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０２１９】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ…半導体装置、１０，１０＿１，・・・，１０＿ｎ，１０＿１ｄ，・・・，１０＿ｎｄ…検出部、２０，２０ｂ，２０ｄ…比較電圧発生部、２０１，２０１ｂ…電圧発生回路、３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ…故障診断部、３０１…矩形波変換回路、３０２，３０２＿１，・・・，３０２＿ｎ…合否判定回路、３０３，３０３＿１，・・・，３０３＿ｎ…データレジスタ、４０，５０…診断部、５０１…しきい値合否判定回路、５０２…トリガ回路、６０…電圧判定部、６０２…電圧判定回路、６０４…フィルタ、ＡＭＰ１，ＡＭＰ２…バッファアンプ、ＣＭＰ＿１，ＣＭＰ，ＣＭＰ＿１ｄ…コンパレータ、ＡＮＤ＿１，・・・，ＡＮＤ＿ｎ，ＡＮＤ＿１ｄ，・・・，ＡＮＤ＿ｎｄ…ＡＮＤ回路、ＣＴ…タイマーカウンタ、ＳＷ１＿１，・・・，ＳＷ１＿ｎ，ＳＷ２＿１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４…スイッチ、Ｒ１＿１，・・・，Ｒ１＿ｎ，Ｒ２＿１，Ｒ３＿１，Ｒ４＿１，Ｒ５＿１，Ｒ６＿１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９，Ｒ２＿１ｄ，Ｒ３＿１ｄ，Ｒ４＿１ｄ，Ｒ５＿１ｄ…抵抗、Ｃ１…キャパシタ、Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４，Ｎ５＿１，・・・，Ｎ５＿ｎ，Ｎ６，Ｎ７，Ｎ８，Ｎ９，Ｎ１０＿１，・・・，Ｎ１０＿ｎ，Ｎ１１，Ｎ１２，Ｎ１３，Ｎ１４，Ｎ１５，Ｎ１６，Ｎ１７＿１，・・・，Ｎ１７＿ｎ，Ｎ１８…ノード、ｍ１，・・・，ｍｎ，ｍ０，ｍ１ｄ，・・・，ｍｎｄ…モニタノード、ＶＢＧ，Ｖ１…電圧源、２…駆動回路、３…制御システム
【図１】
2020046210.tif 000003
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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