(57)【要約】【課題】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。【解決手段】アナログフロントエンド回路１１０における演算増幅器１２０は、アナログ信号ＳＩの入力側に設けられた差動段１３０を備える。制御部１８０は、差動段１３０に対して、その対応可能なアナログ信号ＳＩの電圧範囲を制御する。制御部１８０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、アナログ信号ＳＩを差動段１３０に出力するアナログ信号出力回路の電源電圧Ｖ０に基づいた第２の制御方式とを切替可能である。【選択図】図１
2014236458.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アナログ信号が入力される差動段と、
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。
【請求項２】
前記差動段は、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の入力段である、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記制御部は、
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。
【請求項４】
前記アナログ信号出力回路は、出力するアナログ信号の電圧の変動の大きさに応じて分類される、
請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記差動段は、
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。
【請求項６】
前記制御部は、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、前記アナログ信号の電圧と、前記アナログ信号出力回路の動作電源電圧とに基づいた制御をせず、前記第２の差動回路を動作させる、
請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第１の電源が動作電源として供給され、前記アナログ信号出力回路の動作電源を生成する第１の電源生成回路をさらに備える、
請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第１の電源そのまま動作電源として前記第１の差動回路に供給するか、前記第１の電源を昇圧して動作電源として前記第１の差動回路に供給する第３の電源生成回路をさらに備え、
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。
【請求項９】
前記差動段は、１つの差動回路により構成され、
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。
【請求項１０】
複数のアナログ信号出力回路の出力の１つを前記アナログ信号として選択して前記差動段に入力するセレクタと、
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３３５５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【発明の効果】
【００１４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施の形態にかかる半導体装置を示す図である。
【図２】第２の実施の形態にかかる半導体装置を示す図である。
【図３】図２に示す半導体装置におけるアナログフロントエンド回路の差動段と出力段の回路構成例を示す図である。
【図４】第３の実施の形態にかかる半導体装置を示す図である。
【図５】第４の実施の形態にかかる半導体装置を示す図である。
【図６】第５の実施の形態にかかる半導体装置を示す図である。
【図７】第６の実施の形態にかかる半導体装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
＜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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
＜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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
＜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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
＜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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
＜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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
＜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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【符号の説明】
【０１０３】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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