(57)【要約】      （修正有）【課題】内部電圧を測定しつつ、パッド数を削減することが可能な電圧モニタ回路を提供する。【解決手段】電圧モニタ回路の制御回路は、第１の正側スイッチおよび第１の負側スイッチをオンし且つ第２の正側スイッチおよび第２の負側スイッチをオフするとともに、スイッチ回路を第１の接続状態(モニタ容量を直列接続)にし、その後、第１の正側スイッチおよび第１の負側スイッチをオフし、その後、スイッチ回路を第２の接続状態(モニタ容量を並列接続)にする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧をモニタし、モニタした結果に基づいたモニタ信号を出力する電圧モニタ回路であって、
第１の正電圧が供給される第１の正側ノードと、固定電位に接続された第１の負側ノードとの間に接続された第１の平滑化容量と、
第１の検出ノードと前記第１の正側ノードとの間に接続された第１の正側スイッチと、
第２の検出ノードと前記第１の負側ノードとの間に接続された第１の負側スイッチと、
複数のモニタ容量と、
前記第１の検出ノードと前記第２の検出ノードとの間で、前記モニタ容量が電気的に直列に接続された第１の接続状態と、第１の出力ノードと第２の出力ノードとの間で、前記モニタ容量が電気的に並列に接続された第２の接続状態と、を切り換え可能なスイッチ回路と、
前記第１の出力ノードと前記第２の出力ノードとの間の電位差に応じて、前記モニタ信号を出力する出力回路と、
前記第１の正側スイッチ、前記第１の負側スイッチ、および、前記スイッチ回路を制御する制御回路と、を備える
ことを特徴とする電圧モニタ回路。
【請求項２】
前記制御回路は、
前記第１の正側スイッチおよび前記第１の負側スイッチをオンするとともに、前記スイッチ回路を前記第１の接続状態にし、
その後、前記第１の正側スイッチおよび前記第１の負側スイッチをオフし、
その後、前記スイッチ回路を前記第２の接続状態にし、
前記出力回路は、
前記スイッチ回路が前記第２の接続状態の時の前記第１の出力ノードと前記第２の出力ノードとの間の電位差に基づいて、前記モニタ信号を出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の電圧モニタ回路。
【請求項３】
前記第１の接続状態において、前記第１の検出ノードと前記第２の検出ノードとの間で、    前記複数のモニタ容量のうちの少なくとも２つの前記モニタ容量を電気的に直列に接続し、
前記第２の接続状態において、前記第１の出力ノードと前記第２の出力ノードとの間で、    前記第１の接続状態において直列接続した前記モニタ容量を電気的に並列に接続する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電圧モニタ回路。
【請求項４】
第２の正電圧が供給される第２の正側ノードと、前記固定電位に接続された第２の負側ノードとの間に接続された第２の平滑化容量と、
前記第１の検出ノードと前記第２の正側ノードとの間に接続された第２の正側スイッチと、
前記第２の検出ノードと前記第２の負側ノードとの間に接続された第２の負側スイッチと、
を更に備え、
前記制御回路は、
前記第１の正側スイッチおよび前記第１の負側スイッチをオフし且つ前記第２の正側スイッチおよび前記第２の負側スイッチをオンするとともに、前記スイッチ回路を前記第１の接続状態にし、
その後、前記第２の正側スイッチおよび前記第２の負側スイッチをオフし、
その後、前記スイッチ回路を前記第２の接続状態にし、
前記出力回路は、
前記スイッチ回路が前記第２の接続状態の時の前記第１の出力ノードと前記第２の出力ノードとの間の電位差に基づいて、前記モニタ信号を出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の電圧モニタ回路。
【請求項５】
前記固定電位に接続された第３の正側ノードと、負電圧が供給される第３の負側ノードとの間に接続された第３の平滑化容量と、
前記第１の検出ノードと前記第３の正側ノードとの間に接続された第３の正側スイッチと、
前記第２の検出ノードと前記第３の負側ノードとの間に接続された第３の負側スイッチと、をさらに備える
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の電圧モニタ回路。
【請求項６】
前記制御回路は、
前記第３の正側スイッチおよび前記第３の負側スイッチをオンし且つ前記第１および第２の正側スイッチおよび前記第１および第２の負側スイッチをオフするとともに、前記スイッチ回路を前記第１の接続状態にし、
その後、前記第３の正側スイッチおよび前記第３の負側スイッチをオフし、
その後、前記スイッチ回路を前記第２の接続状態にし、
前記出力回路は、
前記スイッチ回路が前記第２の接続状態の時の前記第１の出力ノードと前記第２の出力ノードとの間の電位差に基づいて、前記モニタ信号を出力する
ことを特徴とする請求項５に記載の電圧モニタ回路。
【請求項７】
前記出力回路は、
一端が電源に接続され、他端が基準ノードに接続され、定電流を出力する定電流源と、
一端が前記基準ノードに接続され、他端が前記第２の出力ノードおよび固定電位に接続された出力容量と、
前記基準ノードと前記第２の出力ノードとの間で、前記出力容量と並列に接続され、前記制御回路により制御されるリセットスイッチと、  
前記第１の出力ノードの信号と前記基準ノードの信号とを比較した結果に基づいた比較結果信号を出力するコンパレータと、を備え、
前記比較結果信号に応じた前記モニタ信号を出力する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の電圧モニタ回路。
【請求項８】
前記コンパレータはイネーブル信号に応じて駆動し、
前記制御回路は、
前記スイッチ回路を前記第２の接続状態にした後、前記リセットスイッチをオンするとともに、前記イネーブル信号により前記コンパレータを駆動させ、
その後、前記リセットスイッチをオフさせた後、
前記基準ノードの信号と前記出力ノードの信号の電位の大小関係が反転するまでの期間を測定することを特徴とする請求項７に記載の電圧モニタ回路。
【請求項９】
出力が第１の正側ノードに接続され、前記第１の正電圧を出力する第１のチャージポンプと、
電圧をモニタし、モニタした結果に基づいたモニタ信号を出力する電圧モニタ回路と、を備え、
前記電圧モニタ回路は、
第１の正電圧が供給される第１の正側ノードと、固定電位に接続された第１の負側ノードとの間に接続された第１の平滑化容量と、
第１の検出ノードと前記第１の正側ノードとの間に接続された第１の正側スイッチと、
第２の検出ノードと前記第１の負側ノードとの間に接続された第１の負側スイッチと、
複数のモニタ容量と、
前記第１の検出ノードと前記第２の検出ノードとの間で、前記モニタ容量が電気的に直列に接続された第１の接続状態と、第１の出力ノードと第２の出力ノードとの間で、前記モニタ容量が電気的に並列に接続された第２の接続状態と、を切り換え可能なスイッチ回路と、
前記第１の出力ノードと前記第２の出力ノードとの間の電位差に応じて、前記モニタ信号を出力する出力回路と、
前記第１の正側スイッチ、前記第１の負側スイッチ、および、前記スイッチ回路を制御する制御回路と、を備える
ことを特徴とする半導体集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電圧モニタ回路、および、半導体集積回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、フラッシュメモリは、データの書き込み及び消去などで高電圧を発生させる複数の昇圧回路が必要となる。
【０００３】
そして、従来、この複数の昇圧回路による昇圧電圧が正しく出力されているかを確認するために、電圧測定モニタの専用のパッドが設けられている。
【０００４】
この専用パッドは、アナログの電圧を測定するためのものであるので、その他のデジタルパッドとは兼用できない。さらに、負電位の電圧測定モニタの専用パッドが必要となる。このため、パッド数が増加する。
【０００５】
さらに、上記構成においては、製品のパッケージのパッドには、電圧測定モニタ専用のパッドが含まれることが少なく、解析等で内部電圧を測定することは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平9-82895号公報
【特許文献２】特開2006-294123号公報
【特許文献３】特開2004-22067号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
内部電圧を測定しつつ、パッド数を削減することが可能な電圧モニタ回路、および半導体集積回路を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態に従った電圧モニタ回路は、電圧をモニタし、モニタした結果に基づいたモニタ信号を出力する電圧モニタ回路である。
【０００９】
電圧モニタ回路は、第１の正電圧が供給される第１の正側ノードと、固定電位に接続された第１の負側ノードとの間に接続された第１の平滑化容量を備える。電圧モニタ回路は、第１の検出ノードと前記第１の正側ノードとの間に接続された第１の正側スイッチを備える。電圧モニタ回路は、第２の検出ノードと前記第１の負側ノードとの間に接続された第１の負側スイッチを備える。電圧モニタ回路は、複数のモニタ容量を備える。電圧モニタ回路は、前記第１の検出ノードと前記第２の検出ノードとの間で、前記モニタ容量が電気的に直列に接続された第１の接続状態と、第１の出力ノードと第２の出力ノードとの間で、前記モニタ容量が電気的に並列に接続された第２の接続状態と、を切り換え可能なスイッチ回路を備える。電圧モニタ回路は、前記第１の出力ノードと前記第２の出力ノードとの間の電位差に応じて、前記モニタ信号を出力する出力回路を備える。電圧モニタ回路は、前記第１の正側スイッチ、前記第１の負側スイッチ、および、前記スイッチ回路を制御する制御回路を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る半導体集積回路１０００の構成の一例を示す回路図である。
【図２】図２は、図１のスイッチ回路ＳＷＣが第１の接続状態である接続関係の一例を示す図である。
【図３】図３は、図１のスイッチ回路ＳＷＣが第２の接続状態の一例を示す図である。
【図４】図４は、電圧モニタ回路１００のスイッチ回路ＳＷＣが第１の接続状態になった後、出力回路１０１のリセットスイッチＳＷＸをオンした状態の一例を示す図である。
【図５】図５は、図１の出力回路１０１が第１および第２の出力ノードＮａ、Ｎｂ間の電位差に応じたモニタ信号ＳＯＵＴを出力する状態の一例を示す図である。
【図６】図６は、第１のチャージポンプＶＣＰ１が出力する第１の正電圧をモニタする場合における電圧モニタ回路１００の各信号波形の一例を示す波形図である。
【図７】図７は、第２のチャージポンプＶＣＰ２が出力する第２の正電圧をモニタする場合における電圧モニタ回路１００の各信号波形の一例を示す波形図である。
【図８】図８は、図１のスイッチ回路ＳＷＣが第１の接続状態である接続関係の他の例を示す図である。
【図９】図９は、図１のスイッチ回路ＳＷＣが第２の接続状態の他の例を示す図である。
【図１０】図１０は、電圧モニタ回路１００のスイッチ回路ＳＷＣが第１の接続状態になった後、出力回路１０１のリセットスイッチＳＷＸをオンした状態の他の例を示す図である。
【図１１】図１１は、図１の出力回路１０１が第１および第２の出力ノードＮａ、Ｎｂ間の電位差に応じたモニタ信号ＳＯＵＴを出力する状態の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、各実施形態について図面に基づいて説明する。
【第１の実施形態】
【００１２】
図１は、第１の実施形態に係る半導体集積回路１０００の構成の一例を示す回路図である。
【００１３】
図１に示すように、半導体集積回路１０００は、第１のチャージポンプＶＣＰ１と、第２のチャージポンプＶＣＰ２と、第３のチャージポンプＶＮＣＰと、電圧モニタ回路１００と、パッド電極ＰＡＤと、を備える。
【００１４】
電圧モニタ回路１００は、複数の電圧をモニタし、モニタした結果に基づいたモニタ信号ＳＯＵＴをパッド電極ＰＡＤに出力する。
【００１５】
この電圧モニタ回路１００は、例えば、図１に示すように、第１の平滑化容量ＣＨ１と、第２の平滑化容量ＣＨ２と、第３の平滑化容量ＣＨ３と、第１の正側スイッチＳＷ１ａと、第１の負側スイッチＳＷ１ｂと、第２の正側スイッチＳＷ２ａと、第２の負側スイッチＳＷ２ｂと、第３の正側スイッチＳＷＮａと、第３の負側スイッチＳＷＮｂと、複数（第１から第４）のモニタ容量Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４と、スイッチ回路ＳＷＣと、出力回路１０１と、制御回路ＣＯＮと、を備える。なお、図１の例では、モニタ容量が４個の場合について示しているが、モニタ容量が２個以上であればよい。
【００１６】
第１の平滑化容量ＣＨ１は、第１の正電圧が供給される第１の正側ノードＮ１ａと、固定電位に接続された第１の負側ノードＮ１ｂとの間に接続されている。なお、第１の正側ノードＮ１ａは、第１の正電圧を出力する第１のチャージポンプＶＣＰ１の出力が接続されている。なお、ここでは、固定電位は、例えば、図１に示すように、接地電位である（以下、同様）。
【００１７】
第１の正側スイッチＳＷ１ａは、第１の検出ノードＮＤ１と第１の正側ノードＮ１ａとの間に接続されている。
【００１８】
第１の負側スイッチＳＷ１ｂは、第２の検出ノードＮＤ２と第１の負側ノードＮ１ｂとの間に接続されている。
【００１９】
第２の平滑化容量ＣＨ２は、第２の正電圧が供給される第２の正側ノードＮ２ａと、固定電位に接続された第２の負側ノードＮ２ｂとの間に接続されている。
【００２０】
第２の正側スイッチＳＷ２ａは、第１の検出ノードＮＤ１と第２の正側ノードＮ２ａとの間に接続されている。
【００２１】
第２の負側スイッチＳＷ２ｂは、第２の検出ノードＮＤ２と第２の負側ノードＮ２ｂとの間に接続されている。
【００２２】
第３の平滑化容量ＣＨ３は、固定電位に接続された第３の正側ノードＮ３ａと、負電圧が供給される第３の負側ノードＮ３ｂとの間に接続されている。
【００２３】
第３の正側スイッチＳＷＮａは、第１の検出ノードＮＤ１と第３の正側ノードＮ３ａとの間に接続されている。
【００２４】
第３の負側スイッチＳＷＮｂは、第２の検出ノードＮＤ２と第３の負側ノードＮ３ｂとの間に接続されている。
【００２５】
ここで、スイッチ回路ＳＷＣは、例えば、図１に示すように、第１の上スイッチ１ａと、第２の上スイッチ２ａと、第３の上スイッチ３ａと、第４の上スイッチ４ａと、第１の下スイッチ１ｂと、第２の下スイッチ２ｂと、第３の下スイッチ３ｂと、第４の下スイッチ４ｂと、第１の接続スイッチ１ｘと、第２の接続スイッチ２ｘと、第３の接続スイッチ３ｘと、を備えている。
【００２６】
第１の上スイッチ１ａは、一端が第１の出力ノードＮａに接続され、他端が第１の検出ノードＮＤ１に接続されている。
【００２７】
そして、第１のモニタ容量Ｃ１は、一端が第１の上スイッチ１ａの他端に接続されている。
【００２８】
第１の下スイッチ１ｂは、一端が第１のモニタ容量Ｃ１の他端に接続され、他端が第２の出力ノードＮｂに接続されている。なお、第２の出力ノードＮｂは、固定電位（接地電位）に接続されている。
【００２９】
また、第２の上スイッチ２ａは、一端が第１の出力ノードＮａに接続されている。
【００３０】
そして、第２のモニタ容量Ｃ２は、一端が第２の上スイッチ２ａの他端に接続されている。
【００３１】
第２の下スイッチ２ｂは、一端が第２のモニタ容量Ｃ２の他端に接続され、他端が第２の出力ノードＮｂに接続されている。
【００３２】
第１の接続スイッチ１ｘは、第１のモニタ容量Ｃ１の他端と第２のモニタ容量Ｃ２の一端との間に接続されている。
【００３３】
また、第３の上スイッチ３ａは、一端が第１の出力ノードＮａに接続されている。
【００３４】
そして、第３のモニタ容量Ｃ３は、一端が第３の上スイッチ３ａの他端に接続されている。
【００３５】
第３の下スイッチ３ｂは、一端が第２のモニタ容量Ｃ２の他端に接続され、他端が第２の出力ノードＮｂに接続されている。
【００３６】
第２の接続スイッチ２ｘは、第２のモニタ容量Ｃ２の他端と第３のモニタ容量Ｃ３の一端との間に接続されている。
【００３７】
また、第４の上スイッチ４ａは、一端が第１の出力ノードＮａに接続されている。
【００３８】
第４のモニタ容量Ｃ４は、一端が第４の上スイッチの他端に接続され、他端が第２の検出ノードＮＤ２に接続されている。
【００３９】
第４の下スイッチ４ｂは、一端が第４のモニタ容量Ｃ４の他端に接続され、他端が第２の出力ノードＮｂに接続されている。
【００４０】
第３の接続スイッチ３ｘは、第３のモニタ容量Ｃ３の他端と第４のモニタ容量Ｃ４の一端との間に接続されている。
【００４１】
このような構成を有するスイッチ回路ＳＷＣは、第１の検出ノードＮＤ１と第２の検出ノードＮＤ２との間で、第１から第４のモニタ容量Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４の何れかが電気的に直列に接続された第１の接続状態と、第１の出力ノードＮａと第２の出力ノードＮｂとの間で、第１から第４のモニタ容量Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４の何れかが電気的に並列に接続された第２の接続状態と、を切り換え可能になっている。
【００４２】
第１の接続状態は、例えば、第１の検出ノードＮＤ１と第２の検出ノードＮＤ２との間で、複数のモニタ容量Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４のうちの第１から第４のモニタ容量Ｃ１〜Ｃ４が電気的に直列に接続された状態になる。
【００４３】
なお、例えば、この第１の接続状態において、第１の検出ノードＮＤ１と第２の検出ノードＮＤ２との間で、複数のモニタ容量Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４のうちの第１のモニタ容量Ｃ１と第２のモニタ容量Ｃ２の２つのみが電気的に直列に接続されるようにしてもよい。すなわち、直列接続するモニタ容量の個数は適宜調整することが可能である。
【００４４】
また、第２の接続状態は、例えば、第１の出力ノードＮａと第２の出力ノードＮｂとの間で、複数のモニタ容量Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４のうちの第１から第４のモニタ容量Ｃ１〜Ｃ４が電気的に並列に接続された状態である。
【００４５】
なお、例えば、この第２の接続状態において、第１の出力ノードＮａと第２の出力ノードＮｂとの間で、第１のモニタ容量Ｃ１と第２のモニタ容量Ｃ２の２つのみが電気的に並列に接続されるようにしてもよい。すなわち、並列接続するモニタ容量の個数は適宜調整することが可能である。
【００４６】
また、出力回路１０１は、第１の出力ノードＮａと第２の出力ノードＮｂとの間の電位差に応じて、モニタ信号ＳＯＵＴをパッド電極ＰＡＤに出力する。
【００４７】
この出力回路１０１は、例えば、図１に示すように、定電流源Ｉｒｅｆと、出力容量ＣＸと、リセットスイッチＳＷＸと、コンパレータＣＯＭＰと、レベルシフト回路ＬＣと、を備える。
【００４８】
定電流源Ｉｒｅｆは、一端が電源に接続され、他端が基準ノードＮＸに接続され、定電流を出力する。
【００４９】
出力容量ＣＸは、一端が基準ノードＮＸに接続され、他端が第２の出力ノードＮｂに接続されている。
【００５０】
リセットスイッチＳＷＸは、基準ノードＮＸと第２の出力ノードＮｂとの間で、出力容量ＣＸと並列に接続されている。このリセットスイッチＳＷＸは、制御回路ＣＯＮによりオン／オフが制御される。
【００５１】
コンパレータＣＯＭＰは、イネーブル信号ＥＮに応じて駆動し、第１の出力ノードＮａの信号と基準ノードＮＸの信号とを比較した結果に基づいた比較結果信号ＣＯＵＴを出力する。
【００５２】
レベルシフト回路ＬＣは、比較結果信号ＣＯＵＴを波形整形するとともにその信号レベルをシフトさせて、得られた信号をモニタ信号ＳＯＵＴとしてパッド電極ＰＡＤに出力する。
【００５３】
このように、出力回路１０１は、第１の出力ノードＮａの信号と基準ノードＮＸの信号とを比較した結果に基づいた比較結果信号ＣＯＵＴを生成し、この比較結果信号ＣＯＵＴに応じたモニタ信号ＳＯＵＴを出力する。
【００５４】
また、制御回路ＣＯＮは、制御信号ＳＰ１〜ＳＰ４、ＳＱ１〜ＳＱ３、ＳＡ〜ＳＣ、ＳＲにより、第１の正側スイッチＳＷ１ａ、第２の正側スイッチＳＷ２ａ、第１の負側スイッチＳＷ１ｂ、第２の負側スイッチＳＷ２ｂ、第３の正側スイッチＳＷＮａ、第３の負側スイッチＳＷＮｂ、リセットスイッチＳＲ、および、スイッチ回路ＳＷＣを制御する。さらに、制御回路ＣＯＮは、イネーブル信号ＥＮにより、コンパレータＣＯＭＰを駆動させる。
【００５５】
ここで、以上のような構成・機能を有する電圧モニタ回路１００の動作の一例について説明する。
【００５６】
図２は、図１のスイッチ回路ＳＷＣが第１の接続状態である接続関係の一例を示す図である。また、図３は、図１のスイッチ回路ＳＷＣが第２の接続状態の一例を示す図である。また、図４は、電圧モニタ回路１００のスイッチ回路ＳＷＣが第１の接続状態になった後、出力回路１０１のリセットスイッチＳＷＸをオンした状態の一例を示す図である。また、図５は、図１の出力回路１０１が第１および第２の出力ノードＮａ、Ｎｂ間の電位差に応じたモニタ信号ＳＯＵＴを出力する状態の一例を示す図である。また、図６は、第１のチャージポンプＶＣＰ１が出力する第１の正電圧をモニタする場合における電圧モニタ回路１００の各信号波形の一例を示す波形図である。
【００５７】
ここでは、先ず、第１のチャージポンプＶＣＰ１が出力する第１の正電圧をモニタする場合について説明する。
【００５８】
図６に示すように、時刻ｔ１において、制御回路ＣＯＮは、制御信号ＳＡ、ＳＱ１〜ＳＱ３を“Ｈｉｇｈ”レベルにするとともに、制御信号ＳＰ１〜ＳＰ４、ＳＲを“Ｌｏｗ”レベルにする。なお、制御信号ＳＢ、ＳＣ（図示せず）は、“Ｌｏｗ”レベルに維持されている。なお、実施形態においては、各スイッチは制御信号が“Ｈｉｇｈ”の場合にオン、“Ｌｏｗ”の場合にオフになる。
【００５９】
これにより、図２に示すように、第１の正側スイッチＳＷ１ａおよび第１の負側スイッチＳＷ１ｂをオンし且つ第２、第３の正側スイッチＳＷ２ａ、ＳＷＮａおよび第２、第３の負側スイッチＳＷ２ｂ、ＳＷＮｂをオフする。
【００６０】
さらに、第１から第４の上スイッチ１ａ〜４ａおよび第１から第４の下スイッチ１ｂ〜４ｂがオフし、第１から第３の接続スイッチ１ｘ〜３ｘがオンする。
【００６１】
これにより、第１の検出ノードＮＤ１と第２の検出ノードＮＤ２との間で、複数のモニタ容量Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４のうちの第１から第４のモニタ容量Ｃ１〜Ｃ４が電気的に直列に接続された第１の接続状態になる（図２）。
【００６２】
すなわち、制御回路ＣＯＮは、第１の正側スイッチＳＷ１ａおよび第１の負側スイッチＳＷ１ｂをオンし、且つ第２、第３の正側スイッチＳＷ２ａ、ＳＷＮａおよび第２、第３の負側スイッチＳＷ２ｂ、ＳＷＮｂをオフするとともに、スイッチ回路ＳＷＣを第１の接続状態に制御する。
【００６３】
これにより、第１の平滑化容量ＣＨ１の電圧（第１の正電圧）と、直列に接続された第１から第４のモニタ容量Ｃ１〜Ｃ４における電圧が等しくなる。
【００６４】
その後、図６に示すように、制御回路ＣＯＮは、制御信号ＳＡ、ＳＱ１〜ＳＱ３を“Ｌｏｗ”レベルにする。
【００６５】
すなわち、制御回路ＣＯＮは、第１〜第３の正側スイッチＳＷ１ａ〜ＳＷＮａおよび第１〜第３の負側スイッチＳＷ１ｂ〜ＳＷＮｂをオフするとともに、第１から第３接続スイッチ１ｘ〜３ｘがオフする。
【００６６】
これにより、第１から第４のモニタ容量Ｃ１〜Ｃ４が個別に切り離された状態になる。
【００６７】
その後、図６に示すように、時刻ｔ２において、制御回路ＣＯＮは、制御信号ＳＰ１〜ＳＰ４を“Ｈｉｇｈ”レベルにする。
【００６８】
すなわち、制御回路ＣＯＮは、第１〜第４の上スイッチ１ａ〜４ａおよび第１〜第４の下スイッチ１ｂ〜４ｂをオンする。
【００６９】
これにより、第１の出力ノードＮａと第２の出力ノードＮｂとの間で、複数のモニタ容量第１から第４のモニタ容量Ｃ１〜Ｃ４が電気的に並列に接続された第２の接続状態になる（図３）。
【００７０】
その後、図６に示すように、時刻ｔ３において、制御回路ＣＯＮは、制御信号ＳＲを“Ｈｉｇｈ”レベルにする。このとき、各モニタ容量の電圧がＶｈｏｌｄになる。
【００７１】
これにより、リセットスイッチＳＷＸがオンして、出力容量ＣＸに充電されている電荷が放電される（図４）。
【００７２】
さらに、制御回路ＣＯＮは、イネーブル信号ＥＮを“Ｈｉｇｈ”レベルにする。これにより、コンパレータＣＯＭＰが駆動を開始する。
【００７３】
これにより、コンパレータＣＯＭＰは、第１の出力ノードＮａの信号（電圧Ｖｈｏｌｄ）と基準ノードＮＸの信号（電圧ＶＸ）とを比較した結果に基づいた比較結果信号ＣＯＵＴを出力する。このとき、電圧Ｖｈｏｌｄが電圧ＶＸ以上であるため、比較結果信号ＣＯＵＴは、“Ｌｏｗ”レベルである。
【００７４】
このように、制御回路ＣＯＮは、スイッチ回路ＳＷＣを第２の接続状態にした後、リセットスイッチＳＷＸをオンするとともに、イネーブル信号ＥＮによりコンパレータＣＯＭＰを駆動させる。
【００７５】
その後、図６に示すように、時刻ｔ４において、制御回路ＣＯＮは、制御信号ＳＲを“Ｌｏｗ”レベルにする。
【００７６】
これにより、リセットスイッチＳＷＸがオフして、定電流源Ｉｒｅｆによる出力容量ＣＸの定電流充電が開始される（図５）。
【００７７】
その後、図６に示すように、時刻ｔ５において、コンパレータＣＯＭＰは、電圧Ｖｈｏｌｄが電圧ＶＸ未満になると、比較結果信号ＣＯＵＴを“Ｈｉｇｈ”レベルにする（論理を反転させる）。すなわち、電圧Ｖｈｏｌｄと電圧ＶＸの大小関係が反転した場合に比較信号ＣＯＵＴは“Ｈｉｇｈ”レベルを出力する。
【００７８】
その後、図６に示すように、時刻ｔ６において、制御回路ＣＯＮは、制御信号ＳＲを“Ｈｉｇｈ”レベルにする。
【００７９】
これにより、リセットスイッチＳＷＸがオンして、出力容量ＣＸに充電されている電荷が放電される（図４）。
【００８０】
その後、図６に示すように、時刻ｔ７において、制御回路ＣＯＮは、制御信号ＳＲを“Ｌｏｗ”レベルにする。
【００８１】
これにより、リセットスイッチＳＷＸがオフして、定電流源Ｉｒｅｆによる出力容量ＣＸの定電流充電が開始される（図５）。
【００８２】
その後、図６に示すように、時刻ｔ８において、コンパレータＣＯＭＰは、電圧Ｖｈｏｌｄが電圧ＶＸ未満になると、比較結果信号ＣＯＵＴを“Ｈｉｇｈ”レベルにする（論理を反転させる）。
【００８３】
以降、同様の動作が繰り返される。
【００８４】
ここで、レベルシフト回路ＬＣは、既述のように、比較結果信号ＣＯＵＴを波形整形するとともにその信号レベルをシフトさせて、得られた信号をモニタ信号ＳＯＵＴとしてパッド電極ＰＡＤに出力する。
【００８５】
すなわち、出力回路１０１は、スイッチ回路ＳＷＣが第２の接続状態の時の第１の出力ノードＮａと第２の出力ノードＮｂとの間の電位差に基づいて、モニタ信号ＳＯＵＴを出力する。
【００８６】
なお、第２のチャージポンプＶＣＰ２が出力する第２の正電圧をモニタする場合も第１の正電圧をモニタする場合と同様に説明される。図７は、第２のチャージポンプＶＣＰ２が出力する第２の正電圧をモニタする場合における電圧モニタ回路１００の各信号波形の一例を示す波形図である。
【００８７】
図７に示すように、時刻ｔ１において、制御回路ＣＯＮは、制御信号ＳＢ、ＳＱ１〜ＳＱ３を“Ｈｉｇｈ”レベルにするとともに、制御信号ＳＰ１〜ＳＰ４、ＳＲを“Ｌｏｗ”レベルにする。なお、制御信号ＳＡ、ＳＣ（図示せず）は、“Ｌｏｗ”レベルに維持されている。
【００８８】
これにより、第２の正側スイッチＳＷ２ａおよび第２の負側スイッチＳＷ２ｂをオンし且つ第１、第３の正側スイッチＳＷ１ａ、ＳＷＮａおよび第１、第３の負側スイッチＳＷ１ｂ、ＳＷＮｂをオフする。
【００８９】
さらに、第１から第４の上スイッチ１ａ〜４ａおよび第１から第４の下スイッチ１ｂ〜４ｂがオフし、第１から第３の接続スイッチ１ｘ〜３ｘがオンする。
【００９０】
これにより、第１の検出ノードＮＤ１と第２の検出ノードＮＤ２との間で、複数のモニタ容量第１から第４のモニタ容量Ｃ１〜Ｃ４が電気的に直列に接続された第１の接続状態になる。
【００９１】
すなわち、制御回路ＣＯＮは、第２の正側スイッチＳＷ２ａおよび第２の負側スイッチＳＷ２ｂをオンし、且つ第１、第３の正側スイッチＳＷ１ａ、ＳＷＮａおよび第１、第３の負側スイッチＳＷ１ｂ、ＳＷＮｂをオフするとともに、スイッチ回路ＳＷＣを第１の接続状態に制御する。
【００９２】
これにより、第２の平滑化容量ＣＨ２の電圧（第２の正電圧）と、直列に接続された第１から第４のモニタ容量Ｃ１〜Ｃ４における電圧が等しくなる。
【００９３】
以降は、図６の説明と同様である。
【００９４】
また、第３のチャージポンプＶＮＣＰが出力する負電圧をモニタする場合も第１、第２の正電圧をモニタする場合と同様に説明される。
【００９５】
すなわち、第３のチャージポンプＶＮＣＰが出力する負電圧をモニタする場合、制御回路ＣＯＮは、第３の正側スイッチＳＷＮａおよび第３の負側スイッチＳＷＮｂをオンし且つ第１および第２の正側スイッチＳＷ１ａ、ＳＷ２ａおよび第１および第２の負側スイッチＳＷ２ａ、ＳＷ２ｂをオフするとともに、スイッチ回路ＳＷＣを第１の接続状態にする。
【００９６】
その後、制御回路ＣＯＮは、第３の正側スイッチＳＷＮａおよび第３の負側スイッチＳＷＮｂをオフする。
【００９７】
以降は、第１、第２の正電圧をモニタする場合と同様に、制御回路ＣＯＮは、スイッチ回路ＳＷＣを第２の接続状態にする。
【００９８】
そして、第１、第２の正電圧をモニタする場合と同様に、出力回路１０１は、スイッチ回路ＳＷＣが第２の接続状態の時の第１の出力ノードＮａと第２の出力ノードＮｂとの間の電位差に基づいて、モニタ信号ＳＯＵＴを出力する。
【００９９】
ここで、内部電圧（ここでは、第１の正電圧）を、モニタ信号ＳＯＵＴから算出する算出方法の一例について説明する。
【０１００】
ここでは、以下のように、求めたい内部電圧をリセットスイッチＳＷＸがオンからオフとなるタイミングからコンパレータＣＯＭＰ出力が反転する時間を計測することで求める。
【０１０１】
容量Ｃに電荷Ｑは、式（１）のように表される。なお、式（１）において、Ｖは容量Ｃの電圧であり、ｉは容量Ｃに供給される電流である。
Q=  CＶ = ∫idt ・・・（１）
【０１０２】
したがって、式（１）より、第１の正電圧の測定値となる電圧Ｖmeasは、式（２）のように表される。なお、式（２）において、Ｉｒｅｆは、定電流源（Ｉｒｅｆ）が出力する定電流であり、ｔｏｎは、リセットスイッチＳＷＸがオフしてからコンパレータＣＯＭＰの出力が反転するまでの期間（図６の時刻ｔ７〜ｔ８）である。
Vmeas= (Iref/Ctotal)*ｔon  ・・・（２）
Ctotal=1/(1/C1 + 1/C2 + .... + 1/Cn)  （なお、図１の例では、ｎ＝４である）
【０１０３】
ここで、例えば、Iref  = 1uA、C1=C2=C3=・・・＝Cn=1pF、Ton=2usecとする。この場合、電圧Ｖmeasは、式（２）を用いて、式（３）のように算出される。
Vmeas  = (Iref / Ctotal) * Ton
= (1uA / (1/n * 1pF) ) * 2usec ・・・（３）
【０１０４】
ここで、n=4とすると、電圧Vmeas=8V と測定値が求まる。
【０１０５】
なお、比較結果信号ＣＯＵＴが“Ｌｏｗ”レベルである期間は、期間ｔdisと期間ｔonに分離される（図６）。そして、期間ｔdisは、リセットスイッチＳＷＸの動作期間で既知の値である。このため比較結果信号ＣＯＵＴが“Ｌｏｗ”レベルの期間から期間ｔdisを差し引くことによって、期間tonを得ることができる。
【０１０６】
既述のように、出力回路１０１は、スイッチ回路ＳＷＣが第２の接続状態の時の第１の出力ノードＮａと第２の出力ノードＮｂとの間の電位差に基づいて、比較結果信号ＣＯＵＴ（モニタ信号ＳＯＵＴ）を出力する。そして、この比較結果信号ＣＯＵＴ（モニタ信号ＳＯＵＴ）をモニタすることで、結果として、第１の正電圧として電圧Vmeasを求めることができる。
【０１０７】
以上のように、本第１の実施形態に係る電圧モニタ回路では、内部にて各昇圧のアナログ電圧を分割可能な容量を直列接続として一度電荷を蓄積しその容量を並列接続にすることである電圧範囲内に収まるような電圧に変換する。
【０１０８】
さらに、定電流源Ｉｒｅｆとモニタ容量Ｃ１〜Ｃ４にて定電流充電を行い（時間に比例した電圧）とコンパレータＣＯＭＰにて比較することで内部の電圧を内部の定電流と容量とコンパレータＣＯＭＰ反転期間の情報をもとに内部電圧を計算にて測定している。
【０１０９】
この動作を繰り返すことにより、コンパレータＣＯＭＰの出力のデューティを読み取ることで、等価的に内部の電圧を測定している。
【０１１０】
これにより、パッド電極ＰＡＤを他のデジタルI/O端子と共用することが可能となり、専用パッドを必要とせず、製品パッケージ上でもアナログ電圧を変換されたデジタル出力の形で読み取ることで内部のアナログ電圧のモニタが可能となっている。
【０１１１】
また、モニタ容量の直列接続の個数は変更可能なため、対象測定出力電圧が高電圧であっても、並列接続時にコンパレータＣＯＭＰの判定電圧範囲に収めることができる。
【変形例】
【０１１２】
なお、既述の第１の接続状態において、例えば、第１の検出ノードＮＤ１と第２の検出ノードＮＤ２との間で、複数のモニタ容量Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４のうちの何れかが電気的に直列に接続され、第２の接続状態において、第１の出力ノードＮａと第２の出力ノードＮＤ２との間で、複数のモニタ容量Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４のうちの何れかが電気的に並列に接続されるようにしてもよい。
【０１１３】
これにより、充放電されるモニタ容量の容量値が小さくなるなめ、微少入力電源に対応して、電圧ＶｈｏｌｄをコンパレータＣＯＭＰの入力電圧の有効範囲に設定することができる。
【０１１４】
ここで、図８は、図１のスイッチ回路ＳＷＣが第１の接続状態である接続関係の他の例を示す図である。また、図９は、図１のスイッチ回路ＳＷＣが第２の接続状態の他の例を示す図である。また、図１０は、電圧モニタ回路１００のスイッチ回路ＳＷＣが第１の接続状態になった後、出力回路１０１のリセットスイッチＳＷＸをオンした状態の他の例を示す図である。また、図１１は、図１の出力回路１０１が第１および第２の出力ノードＮａ、Ｎｂ間の電位差に応じたモニタ信号ＳＯＵＴを出力する状態の他の例を示す図である。
【０１１５】
例えば、既述の第１の接続状態において、第１の検出ノードＮＤ１と第２の検出ノードＮＤ２との間で、複数のモニタ容量Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４のうちの第１のモニタ容量Ｃ１と第２のモニタ容量Ｃ２の２つのみが電気的に直列に接続されるようにしてもよい（図８）。
【０１１６】
この場合、第２の接続状態において、第１の出力ノードＮａと第２の出力ノードＮｂとの間で、第１のモニタ容量Ｃ１と第２のモニタ容量Ｃ２の２つのみが電気的に並列に接続される（図９）。
【０１１７】
そして、リセットスイッチＳＷＸをオンして、出力容量ＣＸに充電されている電荷が放電し（図１０）、リセットスイッチＳＷＸをオフして、定電流源Ｉｒｅｆによる出力容量ＣＸの定電流充電を開始させる。
【０１１８】
その他の動作は、図４から図７における電圧モニタ回路の動作と同様である。
【０１１９】
これにより、充放電されるモニタ容量は、第１、第２のモニタ容量Ｃ１、Ｃ２であり、小さくなるなめ、微少入力電源に対応して、電圧ＶｈｏｌｄをコンパレータＣＯＭＰの入力電圧の有効範囲に設定することができる。
【０１２０】
以上のように、本第１の実施形態に係る電圧モニタ回路によれば、内部電圧を測定しつつ、パッド数を削減することができる。
【０１２１】
なお、電圧モニタ回路が各チャージポンプの出力をモニタして得られた比較結果信号ＣＯＵＴ（又はモニタ信号ＳＯＵＴ）に基づいて、各チャージポンプの出力をトリミングするようにしてもよい。
【０１２２】
なお、実施形態は例示であり、発明の範囲はそれらに限定されない。
【符号の説明】
【０１２３】
１０００  半導体集積回路
１００  電圧モニタ回路
ＣＨ１  第１の平滑化容量
ＣＨ２  第２の平滑化容量
ＣＨ３  第３の平滑化容量
ＳＷ１ａ  第１の正側スイッチ
ＳＷ１ｂ  第１の負側スイッチ
ＳＷ２ａ  第２の正側スイッチ
ＳＷ２ｂ  第２の負側スイッチ
ＳＷＮａ  第３の正側スイッチ
ＳＷＮｂ  第３の負側スイッチ
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４  複数（第１から第４）のモニタ容量
ＳＷＣ  スイッチ回路
１０１  出力回路
ＣＯＮ  制御回路
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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