JP2024024629A - 故障診断回路、電子回路、物理量検出回路、物理量センサー、電子機器、及び移動体 - Google Patents
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Abstract
【課題】基準電圧が一時的に変動しても基準電圧を生成する回路が故障したと誤判断するおそれを低減することが可能な物理量検出回路を提供すること。
【解決手段】物理量を検出する物理量検出素子の出力信号に基づいて、前記物理量に応じた検出信号を生成する検出信号生成回路と、前記検出信号をデジタル信号に変換するアナログ/デジタル変換回路と、前記アナログ/デジタル変換回路に供給する基準電圧を生成する基準電圧生成回路と、前記基準電圧を監視して前記基準電圧生成回路の故障診断を行い、前記故障診断の結果を示す故障診断信号を出力する故障診断回路と、を備え、前記故障診断回路は、前記アナログ/デジタル変換回路の動作に伴って前記基準電圧が一時的に変動するタイミングとは異なる所定のタイミングで前記故障診断を行う、物理量検出回路。
【選択図】図1
【解決手段】物理量を検出する物理量検出素子の出力信号に基づいて、前記物理量に応じた検出信号を生成する検出信号生成回路と、前記検出信号をデジタル信号に変換するアナログ/デジタル変換回路と、前記アナログ/デジタル変換回路に供給する基準電圧を生成する基準電圧生成回路と、前記基準電圧を監視して前記基準電圧生成回路の故障診断を行い、前記故障診断の結果を示す故障診断信号を出力する故障診断回路と、を備え、前記故障診断回路は、前記アナログ/デジタル変換回路の動作に伴って前記基準電圧が一時的に変動するタイミングとは異なる所定のタイミングで前記故障診断を行う、物理量検出回路。
【選択図】図1
Description
本発明は、物理量検出回路、物理量センサー、電子機器、移動体及び物理量センサーの故障診断方法に関する。
現在、様々なシステムや電子機器において、角速度を検出するジャイロセンサーや加速度を検出する加速度センサー等、各種の物理量を検出可能な物理量センサーが広く利用されている。近年、例えば、車両に搭載されるシステム等の高い信頼性が要求されるシステムを構築するために、物理量センサーに自己の故障を診断する機能が要求される場合がある。また、近年、信頼性の高いシステムを構築するために、物理量の検出情報をノイズ耐性の高いデジタルデータとして出力する物理量センサーが用いられている。一般に、このような物理量センサーは、物理量検出素子と、物理量検出素子から出力される信号に基づいて、検出された物理量に応じたアナログ信号を生成し、A/D変換回路によってデジタル信号に変換した後にデジタル信号処理を行う物理量検出回路とを備えている。
特許文献1には、電源回路の出力電圧を監視し、当該出力電圧が所定の範囲を外れたときに電源故障信号を出力する車両用電子回路の電源監視装置が記載されている。また、特許文献2には、複数のセンサーと、複数のセンサーの出力電圧をデジタル値に変換するADコンバーターと、複数のセンサーとADコンバーターとに基準電圧を供給する基準電圧供給手段と、複数のセンサーの出力電圧のAD変換値の少なくとも2つが所定範囲外になったことを検出した時、基準電圧供給手段が故障したと判断する手段と、を備えた故障検出装置が記載されている。
例えば、特許文献1に記載の電源監視装置や特許文献2に記載の故障検出装置を適用することで、自己の故障を診断する物理量センサーが実現される。
しかしながら、特許文献1に記載の電源監視装置や特許文献2に記載の故障検出装置を適用した物理量センサーでは、物理量検出素子から出力される信号を処理する信号処理回路や、当該信号処理回路の出力信号をデジタル信号に変換するアナログ/デジタル変換回路の動作によって、基準電圧が一時的に変動して所定範囲外となった場合、基準電圧を生成する回路が故障したと誤判断するおそれがある。
本発明に係る物理量検出回路の一態様は、
物理量を検出する物理量検出素子の出力信号に基づいて、前記物理量に応じた検出信号を生成する検出信号生成回路と、
前記検出信号をデジタル信号に変換するアナログ/デジタル変換回路と、
前記アナログ/デジタル変換回路に供給する基準電圧を生成する基準電圧生成回路と、 前記基準電圧を監視して前記基準電圧生成回路の故障診断を行い、前記故障診断の結果を示す故障診断信号を出力する故障診断回路と、を備え、
前記故障診断回路は、前記アナログ/デジタル変換回路の動作に伴って前記基準電圧が一時的に変動するタイミングとは異なる所定のタイミングで前記故障診断を行う。
物理量を検出する物理量検出素子の出力信号に基づいて、前記物理量に応じた検出信号を生成する検出信号生成回路と、
前記検出信号をデジタル信号に変換するアナログ/デジタル変換回路と、
前記アナログ/デジタル変換回路に供給する基準電圧を生成する基準電圧生成回路と、 前記基準電圧を監視して前記基準電圧生成回路の故障診断を行い、前記故障診断の結果を示す故障診断信号を出力する故障診断回路と、を備え、
前記故障診断回路は、前記アナログ/デジタル変換回路の動作に伴って前記基準電圧が一時的に変動するタイミングとは異なる所定のタイミングで前記故障診断を行う。
本発明に係る物理量検出回路の一態様は、
物理量を検出する物理量検出素子を駆動する駆動信号を出力し、前記物理量検出素子の出力信号に基づいて前記物理量に応じた検出信号を生成する物理量信号処理回路と、
前記物理量信号処理回路に供給する基準電圧を生成する基準電圧生成回路と、
前記基準電圧を監視して前記基準電圧生成回路の故障診断を行い、前記故障診断の結果を示す故障診断信号を出力する故障診断回路と、を備え、
前記故障診断回路は、前記物理量信号処理回路の動作に伴って前記基準電圧が一時的に変動するタイミングとは異なる所定のタイミングで前記故障診断を行う。
物理量を検出する物理量検出素子を駆動する駆動信号を出力し、前記物理量検出素子の出力信号に基づいて前記物理量に応じた検出信号を生成する物理量信号処理回路と、
前記物理量信号処理回路に供給する基準電圧を生成する基準電圧生成回路と、
前記基準電圧を監視して前記基準電圧生成回路の故障診断を行い、前記故障診断の結果を示す故障診断信号を出力する故障診断回路と、を備え、
前記故障診断回路は、前記物理量信号処理回路の動作に伴って前記基準電圧が一時的に変動するタイミングとは異なる所定のタイミングで前記故障診断を行う。
本発明に係る物理量センサーの一態様は、
前記物理量検出回路の一態様と、
前記物理量検出素子と、を備える。
前記物理量検出回路の一態様と、
前記物理量検出素子と、を備える。
本発明に係る電子機器の一態様は、
前記物理量センサーの一態様と、
前記物理量センサーの出力信号に基づく処理を行う処理回路と、を備える。
前記物理量センサーの一態様と、
前記物理量センサーの出力信号に基づく処理を行う処理回路と、を備える。
本発明に係る移動体の一態様は、
前記物理量センサーの一態様と、
前記物理量センサーの出力信号に基づく処理を行う処理回路と、を備える。
前記物理量センサーの一態様と、
前記物理量センサーの出力信号に基づく処理を行う処理回路と、を備える。
本発明に係る物理量センサーの故障診断方法の一態様は、
物理量を検出する物理量検出素子と、前記物理量検出素子の出力信号に基づいて、前記物理量に応じた検出信号を生成する検出回路と、前記検出信号をデジタル信号に変換するアナログ/デジタル変換回路と、前記アナログ/デジタル変換回路に供給する基準電圧を生成する基準電圧生成回路と、を含む物理量センサーの故障診断方法であって、
前記基準電圧を監視して前記基準電圧生成回路の故障診断を行い、前記故障診断の結果を示す故障診断信号を出力する故障診断工程を含み、
前記故障診断工程において、前記アナログ/デジタル変換回路の動作に伴って前記基準電圧が一時的に変動するタイミングとは異なる所定のタイミングで前記故障診断を行う。
物理量を検出する物理量検出素子と、前記物理量検出素子の出力信号に基づいて、前記物理量に応じた検出信号を生成する検出回路と、前記検出信号をデジタル信号に変換するアナログ/デジタル変換回路と、前記アナログ/デジタル変換回路に供給する基準電圧を生成する基準電圧生成回路と、を含む物理量センサーの故障診断方法であって、
前記基準電圧を監視して前記基準電圧生成回路の故障診断を行い、前記故障診断の結果を示す故障診断信号を出力する故障診断工程を含み、
前記故障診断工程において、前記アナログ/デジタル変換回路の動作に伴って前記基準電圧が一時的に変動するタイミングとは異なる所定のタイミングで前記故障診断を行う。
本発明に係る物理量センサーの故障診断方法の一態様は、
物理量を検出する物理量検出素子と、前記物理量検出素子を駆動する駆動信号を出力し、前記物理量検出素子の出力信号に基づいて前記物理量に応じた検出信号を生成する物理量信号処理回路と、前記物理量信号処理回路に供給する基準電圧を生成する基準電圧生成回路と、を含む物理量センサーの故障診断方法であって、
前記基準電圧を監視して前記基準電圧生成回路の故障診断を行い、前記故障診断の結果を示す故障診断信号を出力する故障診断工程を含み、
前記故障診断工程において、前記物理量信号処理回路の動作に伴って前記基準電圧が一時的に変動するタイミングとは異なる所定のタイミングで前記故障診断を行う。
物理量を検出する物理量検出素子と、前記物理量検出素子を駆動する駆動信号を出力し、前記物理量検出素子の出力信号に基づいて前記物理量に応じた検出信号を生成する物理量信号処理回路と、前記物理量信号処理回路に供給する基準電圧を生成する基準電圧生成回路と、を含む物理量センサーの故障診断方法であって、
前記基準電圧を監視して前記基準電圧生成回路の故障診断を行い、前記故障診断の結果を示す故障診断信号を出力する故障診断工程を含み、
前記故障診断工程において、前記物理量信号処理回路の動作に伴って前記基準電圧が一時的に変動するタイミングとは異なる所定のタイミングで前記故障診断を行う。
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
以下では、物理量として角速度と加速度を検出する物理量センサーを例にとり説明する。
1.物理量センサー
1-1.第1実施形態
1-1-1.物理量センサーの構成
図1は、第1実施形態の物理量センサーの機能ブロック図である。第1実施形態の物理量センサー1は、物理量検出回路2と、角速度検出素子3と、加速度検出素子4Xと、加速度検出素子4Yとを備えている。
1-1.第1実施形態
1-1-1.物理量センサーの構成
図1は、第1実施形態の物理量センサーの機能ブロック図である。第1実施形態の物理量センサー1は、物理量検出回路2と、角速度検出素子3と、加速度検出素子4Xと、加速度検出素子4Yとを備えている。
加速度検出素子4X,4Yは、物理量として加速度を検出する物理量検出素子である。
加速度検出素子4XはX軸の方向の加速度を検出し、加速度検出素子4YはX軸と直交するY軸の方向の加速度を検出する。例えば、加速度検出素子4X,4Yは、不図示の駆動電極と検出電極が配置された静電容量を有し、加速度に応じて静電容量の電荷量が変化し、当該電荷量に応じた信号を出力する素子であってもよい。加速度検出素子4X,4Yは、例えば、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)素子であってもよい。
加速度検出素子4XはX軸の方向の加速度を検出し、加速度検出素子4YはX軸と直交するY軸の方向の加速度を検出する。例えば、加速度検出素子4X,4Yは、不図示の駆動電極と検出電極が配置された静電容量を有し、加速度に応じて静電容量の電荷量が変化し、当該電荷量に応じた信号を出力する素子であってもよい。加速度検出素子4X,4Yは、例えば、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)素子であってもよい。
角速度検出素子3は、物理量として角速度を検出する物理量検出素子である。本実施形態では、角速度検出素子3は、X軸及びY軸と直交するZ軸のまわりの角速度を検出する。例えば、角速度検出素子3は、不図示の駆動電極と検出電極が配置された振動片を有し、角速度に応じて振動片の振動の大きさが変化し、当該振動の大きさに応じた信号を出力する素子であってもよい。角速度検出素子3は、例えば、T型の2つの駆動振動腕を有するいわゆるダブルT型の水晶振動片を有する素子であってもよい。
物理量検出回路2は、角速度信号処理回路10、加速度信号処理回路20、温度センサー30、基準電圧生成回路40、選択回路50、アナログ/デジタル変換回路60、デジタル信号処理回路70、故障診断回路80、制御回路90、記憶部100、インターフェース回路110及び発振回路120を含む。物理量検出回路2は、例えば、1チップの集積回路(Integrated Circuit)で実現されてもよい。なお、物理量検出回路2は、これらの要素の一部を省略又は変更し、あるいは他の要素を追加した構成であってもよい。
基準電圧生成回路40は、物理量検出回路2の外部から供給される電源電圧VDD及びグラウンド電圧VSSに基づいて、各種の基準電圧を生成する。本実施形態では、基準電圧生成回路40は、角速度信号処理回路10に供給する基準電圧として、電源電圧VGR及びコモン電圧VCMGRを生成する。また、基準電圧生成回路40は、加速度信号処理回路20に供給する基準電圧として、電源電圧VACC及びコモン電圧VCMACCを生成する。また、基準電圧生成回路40は、アナログ/デジタル変換回路60に供給する基準電圧として、フルスケール電圧VFSAD及びコモン電圧VCMADを生成する。また、基準電圧生成回路40は、温度センサー30に供給する基準電圧として、電源電圧VTS及びコモン電圧VCMTSを生成する。また、基準電圧生成回路40は、ロジック回路200に供給する基準電圧として、電源電圧VLGCを生成する。また、基準電圧生成回路40は、発振回路120に供給する基準電圧として、電源電圧VOSCを生成する。
発振回路120は、基準電圧生成回路40から供給される電源電圧VOSCに基づいて動作し、クロック信号MCKを発生させる。発振回路120は、例えば、リングオシレーターやCR発振回路として構成されてもよい。
角速度信号処理回路10は、駆動回路11と、検出回路12とを含み、基準電圧生成回路40から供給される電源電圧VGR及びコモン電圧VCMGRに基づいて動作する。
駆動回路11は、角速度検出素子3を励振振動させるための駆動信号DRVGRを生成し、角速度検出素子3に供給する。例えば、駆動信号DRVGRは、電源電圧VGRをハイレベル、グラウンド電圧VSSをローレベルとする矩形波信号である。また、駆動回路11は、角速度検出素子3の励振振動により発生する発振電流が入力され、この発振電流の振幅が一定に保持されるように駆動信号の振幅レベルをフィードバック制御する。角速度検出素子3は、励振振動している状態でZ軸まわりの角速度が加わると、当該角速度を検出して当該角速度に応じた信号を出力する。本実施形態では、角速度検出素子3から出力される信号は差動信号である。
検出回路12は、角速度検出素子3の出力信号に基づいて、Z軸まわりの角速度に応じた検出信号を生成する検出信号生成回路である。具体的には、検出回路12は、角速度検出素子3から出力される信号に含まれる角速度成分を検出し、当該角速度成分の大きさに応じた電圧レベルの角速度検出信号GRO1を生成して出力する。また、検出回路12は、角速度検出素子3から出力される信号に含まれる振動漏れ成分を検出し、振動漏れ成分の大きさに応じた電圧レベルの振動漏れ信号GRO2を生成して出力する。本実施形態では、角速度検出信号GRO1及び振動漏れ信号GRO2は、それぞれコモン電圧VCMGRを基準とする差動信号である。
このように、角速度信号処理回路10は、角速度検出素子3を駆動する駆動信号DRVGRを出力し、角速度検出素子3の出力信号に基づいて物理量の1つであるZ軸まわりの角速度に応じた検出信号を生成する物理量信号処理回路である。
加速度信号処理回路20は、駆動回路21と、検出回路22Xと、検出回路22Yとを含み、基準電圧生成回路40から供給される電源電圧VACC及びコモン電圧VCMACCに基づいて動作する。また、加速度信号処理回路20は、制御回路90から供給されるn個の制御信号CTL1~CTLnに基づいて制御される。nは1以上の整数である。
駆動回路21は、駆動信号DRVACCを生成して加速度検出素子4X,4Yに出力し、加速度検出素子4X,4Yを駆動する。例えば、駆動信号DRVACCは、電源電圧VACCをハイレベル、グラウンド電圧VSSをローレベルとする矩形波信号である。この状態でX軸方向の加速度が加わると、加速度検出素子4Xは、当該加速度を検出して当該加速度に応じた信号を出力する。また、Y軸方向の加速度が加わると、加速度検出素子4Yは、当該加速度を検出して当該加速度に応じた信号を出力する。本実施形態では、加速度検出素子4X,4Yからそれぞれ出力される信号は差動信号である。
検出回路22Xは、加速度検出素子4Xの出力信号に基づいて、X軸方向の加速度に応じた検出信号を生成する検出信号生成回路である。具体的には、検出回路22Xは、加速度検出素子4Xから出力される信号に含まれる加速度成分を検出し、当該加速度成分の大きさに応じた電圧レベルのX軸加速度検出信号AXOを生成して出力する。本実施形態では、X軸加速度検出信号AXOは、コモン電圧VCMACCを基準とする差動信号である。
検出回路22Yは、加速度検出素子4Yの出力信号に基づいて、Y軸方向の加速度に応じた検出信号を生成する検出信号生成回路である。具体的には、検出回路22Yは、加速度検出素子4Yから出力される信号に含まれる加速度成分を検出し、当該加速度成分の大きさに応じた電圧レベルのY軸加速度検出信号AYOを生成して出力する。本実施形態では、Y軸加速度検出信号AYOは、コモン電圧VCMACCを基準とする差動信号である。
このように、加速度信号処理回路20は、加速度検出素子4X,4Yを駆動する駆動信号DRVACCを出力し、加速度検出素子4Xの出力信号に基づいて物理量の1つであるX軸方向の加速度に応じた検出信号を生成し、加速度検出素子4Yの出力信号に基づいて物理量の1つであるY軸方向の加速度に応じた検出信号を生成する物理量信号処理回路である。
温度センサー30は、基準電圧生成回路40から供給される電源電圧VTS及びコモン電圧VCMTSに基づいて、温度を検出し、当該温度に応じた電圧レベルの温度検出信号TSOを出力する。温度センサー30は、例えば、バンドギャップリファレンス回路の温度特性を利用した回路であってもよい。本実施形態では、温度検出信号TSOは、コモン電圧VCMTSを基準とする差動信号である。
選択回路50は、制御回路90からの選択信号SELに基づいて、角速度検出信号GRO1、振動漏れ信号GRO2、X軸加速度検出信号AXO、Y軸加速度検出信号AYO及び温度検出信号TSOのいずれかを選択して出力する。本実施形態では、選択回路50の出力信号MXOは差動信号である。
アナログ/デジタル変換回路60は、基準電圧生成回路40から供給されるフルスケール電圧VFSAD及びコモン電圧VCMADに基づいて動作する。アナログ/デジタル変換回路60は、制御回路90から供給される各種の制御信号に基づいて、選択回路50の出力信号MXOをデジタル信号ADOに変換して出力する。具体的には、アナログ/デジタル変換回路60は、フルスケール電圧VFSADとグラウンド電圧VSSとの電圧差をフルスケールとして、差動信号である信号MXOをデジタル信号ADOに変換する。
デジタル信号処理回路70は、制御回路90から供給される各種の制御信号に基づいて、アナログ/デジタル変換回路60から出力されるデジタル信号ADOを処理する。例えば、デジタル信号処理回路70は、デジタル信号ADOに対して、デジタルフィルター処理や補正演算処理したデジタル信号DSPOを出力する。
故障診断回路80は、コモン電圧VCMADを監視して基準電圧生成回路40の故障診断を行い、故障診断の結果を示す故障診断信号FLG2を出力する。特に、本実施形態では、故障診断回路80は、アナログ/デジタル変換回路60の動作に伴ってコモン電圧VCMADが一時的に変動するタイミングとは異なる所定のタイミングで基準電圧生成回路40の故障診断を行う。
例えば、コモン電圧VCMADが一時的に変動するタイミングは、アナログ/デジタル変換回路60が選択回路50の出力信号MXOのサンプリングを開始するタイミングであり、故障診断回路80は、当該タイミングとは異なる所定のタイミングで故障診断を行ってもよい。また、例えば、コモン電圧VCMADが一時的に変動するタイミングは、アナログ/デジタル変換回路60が選択回路50の出力信号MXOのサンプリングを終了するタイミングであり、故障診断回路80は、当該タイミングとは異なる所定のタイミングで故障診断を行ってもよい。
本実施形態では、故障診断回路80は、異常判定回路81と故障診断信号出力回路82とを含む。
異常判定回路81は、コモン電圧VCMADが異常であるか否かを判定し、判定結果を示す異常判定信号FLG1を出力する。例えば、異常判定信号FLG1は、コモン電圧VCMADが異常である場合にハイレベル、コモン電圧VCMADが正常である場合にローレベルとなるフラグ信号であってもよい。
故障診断信号出力回路82は、所定のタイミングで異常判定信号FLG1を取り込んで故障診断信号FLG2を出力する。例えば、故障診断信号FLG2は、基準電圧生成回路40が故障している場合にハイレベル、基準電圧生成回路40が故障していない場合にローレベルとなるフラグ信号であってもよい。本実施形態では、故障診断信号出力回路82は、制御回路90から供給されるクロック信号WCKの立ち上がりエッジのタイミングで異常判定信号FLG1を取り込んで故障診断信号FLG2を出力する。後述するように、クロック信号WCKの立ち上がりエッジのタイミングは、アナログ/デジタル変換回路60の動作に伴ってコモン電圧VCMADが一時的に変動するタイミングとは異なる所定のタイミングである。
制御回路90は、アナログ/デジタル変換回路60、デジタル信号処理回路70等の動作を制御するための各種の制御信号、クロック信号WCK、選択信号SEL、加速度信号処理回路20を制御する制御信号CTL1~CTLnを生成して出力する。
記憶部100は、不図示の不揮発性メモリーを有し、当該不揮発性メモリーには、角速度信号処理回路10や加速度信号処理回路20等に対する各種のトリミングデータや、デジタル信号処理回路70による処理に用いられる係数データ等が記憶されている。不揮発性メモリーは、例えば、MONOS(Metal Oxide Nitride Oxide Silicon)型メモリーやEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)として構成されてもよい。さらに、記憶部100は、不図示のレジスターを有し、物理量検出回路2の電源投入時に、すなわち、VDD端子の電圧が0Vから所望の電圧まで立ち上がる時に、不揮発性メモリーに記憶されている各種のデータがレジスターに転送されて保持され、レジスターに保持された各種のデータが各回路に供給されるように構成されてもよい。
インターフェース回路110は、外部装置からの要求に応じて、デジタル信号DSPOや故障診断信号FLG2を出力する処理を行う。また、インターフェース回路110は、物理量検出回路2の外部装置からの要求に応じて記憶部100の不揮発性メモリーやレジスターに記憶されているデータを読み出して出力する処理や、外部装置から入力されたデータを記憶部100の不揮発性メモリーやレジスターに書き込む処理等を行う。インターフェース回路110は、例えば、SPI(Serial Peripheral Interface)バスのインターフェース回路や、I2C(Inter-Integrated Circuit)バスのインターフェース回路であってもよい。
デジタル信号処理回路70、故障診断信号出力回路82、制御回路90、記憶部100及びインターフェース回路110は、ロジック回路200を構成する。ロジック回路200は、基準電圧生成回路40から供給される電源電圧VLGCに基づいて、クロック信号MCKによって動作する。
1-1-2.選択回路及びアナログ/デジタル変換回路の構成
図2は、選択回路50及びアナログ/デジタル変換回路60の構成例を示す図である。
図2の例では、選択回路50は、10個のローパスフィルター51p,51n,52p,52n,53p,53n,54p,54n,55p,55n及びマルチプレクサー56を含む。
図2は、選択回路50及びアナログ/デジタル変換回路60の構成例を示す図である。
図2の例では、選択回路50は、10個のローパスフィルター51p,51n,52p,52n,53p,53n,54p,54n,55p,55n及びマルチプレクサー56を含む。
角速度検出信号GRO1を構成する差動信号GRO1_P,GRO1_Nは、それぞれ、ローパスフィルター51p,51nによってローパスフィルター処理されてマルチプレクサー56に入力される。
振動漏れ信号GRO2を構成する差動信号GRO2_P,GRO2_Nは、それぞれ、ローパスフィルター52p,52nによってローパスフィルター処理されてマルチプレクサー56に入力される。
X軸加速度検出信号AXOを構成する差動信号AXO_P,AXO_Nは、それぞれ、ローパスフィルター53p,53nによってローパスフィルター処理されてマルチプレクサー56に入力される。
Y軸加速度検出信号AYOを構成する差動信号AYO_P,AYO_Nは、それぞれ、ローパスフィルター54p,54nによってローパスフィルター処理されてマルチプレクサー56に入力される。
温度検出信号TSOを構成する差動信号TSO_P,TSO_Nは、それぞれ、ローパスフィルター55p,55nによってローパスフィルター処理されてマルチプレクサー56に入力される。
マルチプレクサー56は、選択信号SELに応じて、ローパスフィルター処理された差動信号GRO1_P,GRO1_N、ローパスフィルター処理された差動信号GRO2_P,GRO2_N、ローパスフィルター処理された差動信号AXO_P,AXO_N、ローパスフィルター処理された差動信号AYO_P,AYO_N、及び、ローパスフィルター処理された差動信号TSO_P,TSO_Nのうちのいずれかの差動信号を選択し、差動信号MXO_P,MXO_Nとして出力する。
図2の例では、アナログ/デジタル変換回路60は、プリチャージ回路61、プログラマブルゲインアンプ62、逐次比較(SAR:Successive Approximation Register)型アナログ/デジタル変換器63及びSAR制御回路64を含む。
プリチャージ回路61は、制御回路90から供給される制御信号に応じて、逐次比較型アナログ/デジタル変換器63による変換処理が開始される前にプログラマブルゲインアンプ62の入力ノードをチャージすることにより、差動信号MXO_P,MXO_Nによるチャージを補助する。
プログラマブルゲインアンプ62は、差動信号MXO_P,MXO_Nを増幅した差動信号PO_P,PO_Nを出力する。プログラマブルゲインアンプ62の利得は、制御回路90から供給される制御信号に応じて、差動信号MXO_P,MXO_Nとして選択された差動信号の種類に応じて可変に設定される。
逐次比較型アナログ/デジタル変換器63は、フルスケール電圧VFSADとグラウンド電圧VSSとの電圧差をフルスケールとして、差動信号PO_P,PO_Nの電圧差をデジタル信号ADOに変換して出力する。
SAR制御回路64は、クロック信号MCKによって動作し、逐次比較型アナログ/デジタル変換器63による逐次比較のタイミングや比較結果に応じて比較の基準となる電圧を選択する処理等を行う。
1-1-3.時分割処理のチャンネル構成
上述したように、アナログ/デジタル変換回路60は、選択回路50が選択信号SELに基づいて選択した差動信号をデジタル信号ADOに変換して出力する。すなわち、アナログ/デジタル変換回路60は、角速度検出信号GRO1、振動漏れ信号GRO2、X軸加速度検出信号AXO、Y軸加速度検出信号AYO及び温度検出信号TSOを時分割に処理してそれぞれデジタル信号に変換する。
上述したように、アナログ/デジタル変換回路60は、選択回路50が選択信号SELに基づいて選択した差動信号をデジタル信号ADOに変換して出力する。すなわち、アナログ/デジタル変換回路60は、角速度検出信号GRO1、振動漏れ信号GRO2、X軸加速度検出信号AXO、Y軸加速度検出信号AYO及び温度検出信号TSOを時分割に処理してそれぞれデジタル信号に変換する。
図3は、アナログ/デジタル変換回路60による時分割処理のチャンネル構成の一例を示す図である。
図3に示すように、第1チャンネルでは、3ビットの選択信号SELが“000”であり、選択回路50によってアナログ/デジタル変換回路60の入力信号として、角速度検出信号GRO1が選択される。したがって、アナログ/デジタル変換回路60は、第1チャンネルの期間において、角速度検出信号GRO1、具体的には差動信号GRO1_P,GRO1_Nの電圧差をデジタル信号ADOに変換する。このように、第1チャンネルでは、角速度検出信号GRO1に対する処理が行われる。
第1チャンネルに続く第2チャンネルでは、3ビットの選択信号SELが“001”であり、選択回路50によってアナログ/デジタル変換回路60の入力信号として振動漏れ信号GRO2が選択される。したがって、アナログ/デジタル変換回路60は、第2チャンネルの期間において、振動漏れ信号GRO2、具体的には差動信号GRO2_P,GRO2_Nの電圧差をデジタル信号ADOに変換する。このように、第2チャンネルでは、振動漏れ信号GRO2に対する処理が行われる。
第2チャンネルに続く第3チャンネルでは、3ビットの選択信号SELが“010”であり、選択回路50によってアナログ/デジタル変換回路60の入力信号としてX軸加速度検出信号AXOが選択される。したがって、アナログ/デジタル変換回路60は、第3チャンネルの期間において、X軸加速度検出信号AXO、具体的には差動信号AXO_P,AXO_Nの電圧差をデジタル信号ADOに変換する。このように、第3チャンネルでは、X軸加速度検出信号AXOに対する処理が行われる。
第3チャンネルに続く第4チャンネルでは、3ビットの選択信号SELが“011”であり、選択回路50によってアナログ/デジタル変換回路60の入力信号としてY軸加速度検出信号AYOが選択される。したがって、アナログ/デジタル変換回路60は、第4チャンネルの期間において、Y軸加速度検出信号AYO、具体的には差動信号AYO_P,AYO_Nの電圧差をデジタル信号ADOに変換する。このように、第4チャンネルでは、Y軸加速度検出信号AYOに対する処理が行われる。
第4チャンネルに続く第5チャンネルでは、3ビットの選択信号SELが“100”であり、選択回路50によってアナログ/デジタル変換回路60の入力信号として温度検出信号TSOが選択される。したがって、アナログ/デジタル変換回路60は、第5チャンネルの期間において、温度検出信号TSO、具体的には差動信号TSO_P,TSO_Nの電圧差をデジタル信号ADOに変換する。このように、第5チャンネルでは、温度検出信号TSOに対する処理が行われる。
第5チャンネルの次は第1チャンネルに戻る。すなわち、第1チャンネル~第5チャンネルの複数の期間が順番に繰り返される。デジタル信号処理回路70において、デジタルフィルターの次数や係数値、補正演算の種類や係数値等は、チャンネル毎に、処理対象の信号に合わせて変更される。
1-1-4.故障診断回路の構成
図4は、基準電圧生成回路40の一部及び故障診断回路80の構成例を示す図である。
図4の例では、基準電圧生成回路40は、バンドギャップリファレンス回路141、抵抗142,143及び演算増幅器144を含む。
図4は、基準電圧生成回路40の一部及び故障診断回路80の構成例を示す図である。
図4の例では、基準電圧生成回路40は、バンドギャップリファレンス回路141、抵抗142,143及び演算増幅器144を含む。
バンドギャップリファレンス回路141は、半導体素子のバンドギャップ電圧を利用して、温度や電源電圧VDDの変動に対して安定した一定のフルスケール電圧VFSADを生成する回路である。バンドギャップリファレンス回路の構成は周知であるので、その図示及び説明を省略する。
抵抗142,143は同じ抵抗値Rを有しており、抵抗142,143によってフルスケール電圧VFSADが1/2に分圧された電圧が、演算増幅器144の非反転入力端子に供給される。
演算増幅器144の反転入力端子は、演算増幅器144の出力端子と接続されており、演算増幅器144は、ボルテージフォロワーとして機能する。したがって、演算増幅器144の出力端子はフルスケール電圧VFSADの1/2の電圧であり、この電圧がコモン電圧VCMADとして基準電圧生成回路40から出力される。
故障診断回路80は、比較器181,182、論理和回路183及びD型フリップフロップ184を含む。
比較器181の反転入力端子にはコモン電圧VCMADが供給され、比較器181の非反転入力端子には所定の閾値電圧VLが供給される。比較器181の出力端子は、コモン電圧VCMADが閾値電圧VL以上であるときにローレベルとなり、コモン電圧VCMADが閾値電圧VLよりも低いときにハイレベルとなる。
比較器182の非反転入力端子にはコモン電圧VCMADが供給され、比較器182の反転入力端子には閾値電圧VLよりも高い所定の閾値電圧VHが供給される。比較器182の出力端子は、コモン電圧VCMADが閾値電圧VH以下であるときにローレベルとなり、コモン電圧VCMADが閾値電圧VHよりも高いときにハイレベルとなる。
論理和回路183は、比較器181の出力信号と比較器182の出力信号とが入力され、これらの信号の論理和信号を出力する。すなわち、論理和回路183の出力信号は、比較器181の出力信号及び比較器182の出力信号がともにローレベルのときにローレベルとなり、比較器181の出力信号及び比較器182の出力信号の少なくとも一方がハイレベルのときにハイレベルとなる。
したがって、論理和回路183の出力信号は、コモン電圧VCMADが閾値電圧VL以上閾値電圧VH以下であるときにローレベルとなり、コモン電圧VCMADが閾値電圧VLよりも低いか閾値電圧VHよりも高いときにハイレベルとなる。比較器181,182及び論理和回路183によって異常判定回路81が構成され、論理和回路183の出力信号が異常判定信号FLG1となる。すなわち、異常判定回路81は、コモン電圧VCMADが閾値電圧VL以上閾値電圧VH以下である場合はコモン電圧VCMADが正常であると判定し、コモン電圧VCMADが閾値電圧VLよりも低いか閾値電圧VHよりも高い場合はコモン電圧VCMADが異常であると判定し、判定結果を示す異常判定信号FLG1を出力する。
なお、閾値電圧VL,VHは固定値でもよいし、記憶部100に可変に設定されてもよい。
D型フリップフロップ184は、データ入力端子Dに異常判定信号FLG1が入力され、クロック入力端子にクロック信号WCKが入力される。D型フリップフロップ184は、クロック信号WCKの立ち上がりエッジのタイミングで、異常判定信号FLG1を取り込んで故障診断信号FLG2を出力する。
図4の例では、コモン電圧VCMADは、抵抗142,143によってフルスケール電圧VFSADが1/2に分圧された電圧であるので、フルスケール電圧VFSADが常時異常であればコモン電圧VCMADも常時異常となり、異常判定信号FLG1が常時ハイレベルとなる。したがって、演算増幅器144が故障してコモン電圧VCMADが常時異常となった場合も、バンドギャップリファレンス回路141が故障してフルスケール電圧VFSADが常時異常となった場合も、故障診断信号FLG2がハイレベルとなり、故障診断回路80は、基準電圧生成回路40が故障していると診断することができる。
図5は、基準電圧生成回路40が故障していないときの、コモン電圧VCMAD、異常判定信号FLG1及び故障診断信号FLG2を含む各種信号の波形の一例を示す図である。また、図6は、基準電圧生成回路40が故障しているときの、コモン電圧VCMAD、異常判定信号FLG1及び故障診断信号FLG2を含む各種信号の波形の一例を示す図である。
図5及び図6の例では、アナログ/デジタル変換回路60が選択回路50の出力信号MXOの電圧をサンプリングするサンプリング期間において状態信号CONVがローレベルとなり、アナログ/デジタル変換回路60がサンプリングした電圧をホールドしてデジタル信号ADOに変換する変換期間において状態信号CONVがハイレベルである。図5及び図6に示すように、第1チャンネル~第5チャンネルの繰り返しと同期して、アナログ/デジタル変換回路60はサンプリング期間と変換期間とを交互に繰り返す。なお、前出の図1及び図2では、状態信号CONVの図示は省略されている。
本実施形態では、基準電圧生成回路40の面積を低減させるために、アナログ/デジタル変換回路60に対するフルスケール電圧VFSADの供給能力が必ずしも十分ではないものとする。そのため、アナログ/デジタル変換回路60のサンプリング期間と変換期間との切り替わりにおいて、フルスケール電圧VFSADが大きく変動し、これに伴い、図5及び図6に示すように、コモン電圧VCMADも大きく変動する。変換期間からサンプリング期間へ切り替わるタイミングは、アナログ/デジタル変換回路60が選択回路50の出力信号MXOのサンプリングを開始するタイミングである。また、サンプリング期間から変換期間へ切り替わるタイミングは、アナログ/デジタル変換回路60が選択回路50の出力信号MXOのサンプリングを終了するタイミングである。
図5の例では、周期的に到来するサンプリング期間と変換期間とが切り替わるタイミングにおいてコモン電圧VCMADが閾値電圧VLよりも低くなり、その結果、異常判定信号FLG1がクロック信号MCKの1周期の期間だけハイレベルになる現象が周期的に繰り返される。サンプリング期間と変換期間とが切り替わるタイミングにおいて一時的にコモン電圧VCMADが閾値電圧VLよりも低くなっても、アナログ/デジタル変換回路60の動作に影響はないため、基準電圧生成回路40が故障しているわけではない。しかしながら、仮に、コモン電圧VCMADが一時的に変動し、異常判定信号FLG1が一時的にハイレベルとなるタイミングで故障診断信号出力回路82が異常判定信号FLG1を取り込んでしまうと、ハイレベルの故障診断信号FLG2を出力することになる。そして、外部装置がインターフェース回路110を介して、ハイレベルの故障診断信号FLG2を読み出してしまうと、外部装置は基準電圧生成回路40が故障していると誤判定してしまう。
また、図6の例では、基準電圧生成回路40が故障し、コモン電圧VCMADが閾値電圧VHよりも高くなっている。実際には、図5の例と同様、アナログ/デジタル変換回路60のサンプリング期間と変換期間との切り替わりにおいてコモン電圧VCMADが大きく変動するため、コモン電圧VCMADは一時的に閾値電圧VL以上閾値電圧VH以下の範囲となる。そのため、図6の例では、図5の例とは逆に、サンプリング期間と変換期間とが切り替わるタイミングにおいて、異常判定信号FLG1が一時的にローレベルとなっている。したがって、仮に、異常判定信号FLG1が一時的にローレベルとなるタイミングで故障診断信号出力回路82が異常判定信号FLG1を取り込んでしまうと、ローレベルの故障診断信号FLG2を出力することになる。そして、外部装置がインターフェース回路110を介して、ローレベルの故障診断信号FLG2を読み出してしまうと、外部装置は基準電圧生成回路40が故障していないと誤判定してしまう。
これに対して、本実施形態では、故障診断信号出力回路82が異常判定信号FLG1を取り込むタイミング、すなわち、クロック信号WCKの立ち上がりエッジのタイミングが、コモン電圧VCMADが一時的に変動するタイミングと重ならないようにしている。本実施形態では、制御回路90は、不図示のカウンターを有し、当該カウンターのカウント値CNTに基づいて、アナログ/デジタル変換回路60を制御する制御信号を生成する。
図5及び図6の例では、カウント値CNTは各チャンネルにおいて0に初期化された後、0からNまで1ずつ増加し、アナログ/デジタル変換回路60の動作はカウント値CNTに基づいて制御されている。そして、アナログ/デジタル変換回路60のサンプリング期間と変換期間とが切り替わるタイミング、すなわち、コモン電圧VCMADが一時的に変動するタイミングと重ならないタイミングである、カウント値CNTがk-1からkに変化するタイミングを、クロック信号WCKの立ち上がりエッジのタイミングとしている。
図5及び図6の例では、カウント値CNTは各チャンネルにおいて0に初期化された後、0からNまで1ずつ増加し、アナログ/デジタル変換回路60の動作はカウント値CNTに基づいて制御されている。そして、アナログ/デジタル変換回路60のサンプリング期間と変換期間とが切り替わるタイミング、すなわち、コモン電圧VCMADが一時的に変動するタイミングと重ならないタイミングである、カウント値CNTがk-1からkに変化するタイミングを、クロック信号WCKの立ち上がりエッジのタイミングとしている。
そのため、図5の例では、故障診断信号出力回路82は、異常判定信号FLG1が一時的にハイレベルとなるタイミングで異常判定信号FLG1を取り込むことがなく、故障診断信号FLG2はローレベルを維持しつづける。したがって、外部装置は、任意のタイミングでインターフェース回路110を介して故障診断信号FLG2を読み出しても、基準電圧生成回路40が故障していないと正しい判定を行うことができる。
また、図6の例では、故障診断信号出力回路82は、異常判定信号FLG1が一時的にローレベルとなるタイミングで異常判定信号FLG1を取り込むことがなく、故障診断信号FLG2はハイレベルを維持しつづける。したがって、外部装置は、任意のタイミングでインターフェース回路110を介して故障診断信号FLG2を読み出しても、基準電圧生成回路40が故障していると正しい判定を行うことができる。
1-1-5.故障診断方法の手順
第1実施形態の物理量センサー1の故障診断方法は、基準電圧の1つであるコモン電圧VCMADを監視して基準電圧生成回路40の故障診断を行い、故障診断の結果を示す故障診断信号FLG2を出力する故障診断工程を含み、故障診断工程において、アナログ/デジタル変換回路60の動作に伴ってコモン電圧VCMADが一時的に変動するタイミングとは異なる所定のタイミングで故障診断を行う。
第1実施形態の物理量センサー1の故障診断方法は、基準電圧の1つであるコモン電圧VCMADを監視して基準電圧生成回路40の故障診断を行い、故障診断の結果を示す故障診断信号FLG2を出力する故障診断工程を含み、故障診断工程において、アナログ/デジタル変換回路60の動作に伴ってコモン電圧VCMADが一時的に変動するタイミングとは異なる所定のタイミングで故障診断を行う。
図7は、第1実施形態の物理量センサー1の故障診断方法の手順の一例を示すフローチャート図である。なお、図7のフローチャートにおいて、各ステップの処理を適宜入れ替えてもよい。
図7に示すように、コモン電圧VCMADが所定の電圧範囲内である場合(ステップS1のY)、すなわち、コモン電圧VCMADが閾値電圧VL以上閾値電圧VH以下である場合、物理量センサー1の異常判定回路81は、異常判定信号FLG1を異常なしに設定する(ステップS2)。具体的には、異常判定回路81は、異常判定信号FLG1をローレベルに設定する。
一方、コモン電圧VCMADが所定の電圧範囲内でない場合(ステップS1のN)、すなわち、コモン電圧VCMADが閾値電圧VLよりも低いか閾値電圧VHよりも高い場合、物理量センサー1の異常判定回路81は、異常判定信号FLG1を異常ありに設定する(ステップS3)。具体的には、異常判定回路81は、異常判定信号FLG1をハイレベルに設定する。
所定のタイミングである故障診断タイミングが到来するまで(ステップS4のN)、異常判定回路81はステップS1,S2及びS3の処理を繰り返す。そして、故障診断タイミングが到来すると(ステップS4のY)、物理量センサー1の故障診断信号出力回路82は、異常判定信号FLG1を取り込んで故障診断信号FLG2を出力し(ステップS5)、異常判定回路81は再びステップS1,S2及びS3の処理を繰り返す。
なお、図7のステップS1~S5が故障診断工程に相当する。そして、ステップS1,S2及びS3は、異常判定回路81が基準電圧の1つであるコモン電圧VCMADが異常であるか否かを判定し、判定結果を示す異常判定信号FLG1を出力する異常判定工程である。また、ステップS4及びS5は、故障診断信号出力回路82が所定のタイミングで異常判定信号FLG1を取り込んで故障診断信号FLG2を出力する故障診断信号出力工程である。
1-1-6.作用効果
以上に説明した第1実施形態では、物理量検出回路2は、基準電圧生成回路40が生成してアナログ/デジタル変換回路60に供給するコモン電圧VCMADを監視して基準電圧生成回路40の故障診断を行い、故障診断の結果を示す故障診断信号FLG2を出力する故障診断回路80を備え、故障診断回路80は、アナログ/デジタル変換回路60の動作に伴ってコモン電圧VCMADが一時的に変動するタイミングとは異なる所定のタイミングで故障診断を行う。本実施形態によれば、故障診断回路80は、アナログ/デジタル変換回路60の動作に伴ってコモン電圧VCMADが一時的に変動するタイミングとは異なる所定のタイミングで故障診断を行うので、コモン電圧VCMADが一時的に変動しても基準電圧生成回路40が故障したと誤判断するおそれを低減することができる。例えば、基準電圧生成回路40によるコモン電圧VCMADの供給能力が比較的低くても故障診断回路80が誤判断するおそれが低減されるので、基準電圧生成回路40のサイズを小さくすることが可能であり、コストダウンに有利である。
以上に説明した第1実施形態では、物理量検出回路2は、基準電圧生成回路40が生成してアナログ/デジタル変換回路60に供給するコモン電圧VCMADを監視して基準電圧生成回路40の故障診断を行い、故障診断の結果を示す故障診断信号FLG2を出力する故障診断回路80を備え、故障診断回路80は、アナログ/デジタル変換回路60の動作に伴ってコモン電圧VCMADが一時的に変動するタイミングとは異なる所定のタイミングで故障診断を行う。本実施形態によれば、故障診断回路80は、アナログ/デジタル変換回路60の動作に伴ってコモン電圧VCMADが一時的に変動するタイミングとは異なる所定のタイミングで故障診断を行うので、コモン電圧VCMADが一時的に変動しても基準電圧生成回路40が故障したと誤判断するおそれを低減することができる。例えば、基準電圧生成回路40によるコモン電圧VCMADの供給能力が比較的低くても故障診断回路80が誤判断するおそれが低減されるので、基準電圧生成回路40のサイズを小さくすることが可能であり、コストダウンに有利である。
特に、本実施形態では、故障診断回路80は、コモン電圧VCMADが一時的に変動する、アナログ/デジタル変換回路60がサンプリングを開始するタイミングやサンプリングを終了するタイミングとは異なる所定のタイミングで故障診断を行うので、コモン電圧VCMADが一時的に変動しても基準電圧生成回路40が故障したと誤判断するおそれを低減することができる。
また、本実施形態では、故障診断回路80は、コモン電圧VCMADが異常であるか否かを判定し、判定結果を示す異常判定信号FLG1を出力する異常判定回路81と、アナログ/デジタル変換回路60の動作に伴ってコモン電圧VCMADが一時的に変動するタイミングとは異なる所定のタイミングで異常判定信号FLG1を取り込んで故障診断信号FLG2を出力する故障診断信号出力回路82と、を含む。したがって、本実施形態によれば、コモン電圧VCMADが一時的に変動した場合、仮に、異常判定回路81が、コモン電圧VCMADが異常であることを示す異常判定信号FLG1を一時的に出力しても、故障診断信号出力回路82が、コモン電圧VCMADが異常であることを示す異常判定信号FLG1を取り込んで基準電圧生成回路40が故障していることを示す故障診断信号FLG2を誤って出力するおそれを低減することができる。
このように、本実施形態によれば、基準電圧生成回路40が故障していると誤判断するおそれを低減することができるので、物理量検出回路2及び物理量センサー1の故障診断の信頼性を高めることができる。
1-2.第2実施形態
以下では、第2実施形態の物理量センサーについて、第1実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付し、第1実施形態と重複する内容については説明を省略又は簡略し、主に第1実施形態と異なる内容について説明する。
以下では、第2実施形態の物理量センサーについて、第1実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付し、第1実施形態と重複する内容については説明を省略又は簡略し、主に第1実施形態と異なる内容について説明する。
1-2-1.物理量センサーの構成
図8は、第2実施形態の物理量センサーの機能ブロック図である。第2実施形態の物理量センサー1は、第1実施形態と同様、物理量検出回路2と、角速度検出素子3と、加速度検出素子4Xと、加速度検出素子4Yとを備えている。
図8は、第2実施形態の物理量センサーの機能ブロック図である。第2実施形態の物理量センサー1は、第1実施形態と同様、物理量検出回路2と、角速度検出素子3と、加速度検出素子4Xと、加速度検出素子4Yとを備えている。
角速度検出素子3、加速度検出素子4X及び加速度検出素子4Yの機能は第1実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
第1実施形態と同様、物理量検出回路2は、角速度信号処理回路10、加速度信号処理回路20、温度センサー30、基準電圧生成回路40、選択回路50、アナログ/デジタル変換回路60、デジタル信号処理回路70、制御回路90、記憶部100、インターフェース回路110、発振回路120及び故障診断回路130を含み、例えば、1チップの集積回路で実現されてもよい。なお、物理量検出回路2は、これらの要素の一部を省略又は変更し、あるいは他の要素を追加した構成であってもよい。
角速度信号処理回路10、加速度信号処理回路20、温度センサー30、基準電圧生成回路40、選択回路50、アナログ/デジタル変換回路60、デジタル信号処理回路70、制御回路90、記憶部100、インターフェース回路110及び発振回路120の機能は第1実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
故障診断回路130は、基準電圧の1つであるコモン電圧VCMACCを監視して基準電圧生成回路40の故障診断を行い、故障診断の結果を示す故障診断信号FLG2を出力する。特に、本実施形態では、故障診断回路130は、物理量信号処理回路の1つである加速度信号処理回路20の動作に伴ってコモン電圧VCMACCが一時的に変動するタイミングとは異なる所定のタイミングで基準電圧生成回路40の故障診断を行う。
例えば、コモン電圧VCMACCが一時的に変動するタイミングは、駆動信号DRVACCの立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの少なくとも一方のタイミングであり、故障診断回路130は、当該タイミングとは異なる所定のタイミングで故障診断を行ってもよい。また、例えば、コモン電圧VCMACCが一時的に変動するタイミングは、制御回路90が生成する制御信号CTL1~CTLnの各々の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの少なくとも一方のタイミングであり、故障診断回路130は、当該タイミングとは異なる所定のタイミングで故障診断を行ってもよい。
本実施形態では、故障診断回路130は、異常判定回路131と故障診断信号出力回路132とを含む。
異常判定回路131は、コモン電圧VCMACCが異常であるか否かを判定し、判定結果を示す異常判定信号FLG1を出力する。例えば、異常判定信号FLG1は、コモン電圧VCMACCが異常である場合にハイレベル、コモン電圧VCMACCが正常である場合にローレベルとなるフラグ信号であってもよい。
故障診断信号出力回路132は、所定のタイミングで異常判定信号FLG1を取り込んで故障診断信号FLG2を出力する。例えば、故障診断信号FLG2は、基準電圧生成回路40が故障している場合にハイレベル、基準電圧生成回路40が故障していない場合にローレベルとなるフラグ信号であってもよい。本実施形態では、故障診断信号出力回路132は、制御回路90から供給されるクロック信号WCKの立ち上がりエッジのタイミングで異常判定信号FLG1を取り込んで故障診断信号FLG2を出力する。後述するように、クロック信号WCKの立ち上がりエッジのタイミングは、加速度信号処理回路20の動作に伴ってコモン電圧VCMACCが一時的に変動するタイミングとは異なる所定のタイミングである。
1-2-2.故障診断回路の構成
図9は、基準電圧生成回路40の一部及び故障診断回路130の構成例を示す図である。図9の例では、基準電圧生成回路40は、バンドギャップリファレンス回路145、抵抗146,147及び演算増幅器148を含む。
図9は、基準電圧生成回路40の一部及び故障診断回路130の構成例を示す図である。図9の例では、基準電圧生成回路40は、バンドギャップリファレンス回路145、抵抗146,147及び演算増幅器148を含む。
バンドギャップリファレンス回路145は、半導体素子のバンドギャップ電圧を利用して、温度や電源電圧VDDの変動に対して安定した一定の電源電圧VACCを生成する回路である。バンドギャップリファレンス回路の構成は周知であるので、その図示及び説明を省略する。
抵抗146,147は同じ抵抗値Rを有しており、抵抗146,147によって電源電圧VACCが1/2に分圧された電圧が、演算増幅器148の非反転入力端子に供給される。
演算増幅器148の反転入力端子は、演算増幅器148の出力端子と接続されており、演算増幅器148は、ボルテージフォロワーとして機能する。したがって、演算増幅器148の出力端子は電源電圧VACCの1/2の電圧であり、この電圧がコモン電圧VCMACCとして基準電圧生成回路40から出力される。
故障診断回路130は、比較器231,232、論理和回路233及びD型フリップフロップ234を含む。
比較器231の反転入力端子にはコモン電圧VCMACCが供給され、比較器231の非反転入力端子には所定の閾値電圧VLが供給される。比較器231の出力端子は、コモン電圧VCMACCが閾値電圧VL以上であるときにローレベルとなり、コモン電圧VCMACCが閾値電圧VLよりも低いときにハイレベルとなる。
比較器232の非反転入力端子にはコモン電圧VCMACCが供給され、比較器232の反転入力端子には閾値電圧VLよりも高い所定の閾値電圧VHが供給される。比較器232の出力端子は、コモン電圧VCMACCが閾値電圧VH以下であるときにローレベルとなり、コモン電圧VCMACCが閾値電圧VHよりも高いときにハイレベルとなる。
論理和回路233は、比較器231の出力信号と比較器232の出力信号とが入力され、これらの信号の論理和信号を出力する。すなわち、論理和回路233の出力信号は、比較器231の出力信号及び比較器232の出力信号がともにローレベルのときにローレベルとなり、比較器231の出力信号及び比較器232の出力信号の少なくとも一方がハイレベルのときにハイレベルとなる。
したがって、論理和回路233の出力信号は、コモン電圧VCMADが閾値電圧VL以上閾値電圧VH以下であるときにローレベルとなり、コモン電圧VCMADが閾値電圧VLよりも低いか閾値電圧VHよりも高いときにハイレベルとなる。比較器231,232及び論理和回路233によって異常判定回路131が構成され、論理和回路233の出力信号が異常判定信号FLG1となる。すなわち、異常判定回路131は、コモン電圧VCMACCが閾値電圧VL以上閾値電圧VH以下である場合はコモン電圧VCMACCが正常であると判定し、コモン電圧VCMACCが閾値電圧VLよりも低いか閾値電圧VHよりも高い場合はコモン電圧VCMACCが異常であると判定し、判定結果を示す異常判定信号FLG1を出力する。
なお、閾値電圧VL,VHは固定値でもよいし、記憶部100に可変に設定されてもよい。
D型フリップフロップ234は、データ入力端子Dに異常判定信号FLG1が入力され、クロック入力端子にクロック信号WCKが入力される。D型フリップフロップ234は、クロック信号WCKの立ち上がりエッジのタイミングで、異常判定信号FLG1を取り込んで故障診断信号FLG2を出力する。
図9の例では、コモン電圧VCMACCは、抵抗146,147によって電源電圧VACCが1/2に分圧された電圧であるので、電源電圧VACCが常時異常であればコモン電圧VCMACCも常時異常となり、異常判定信号FLG1が常時ハイレベルとなる。したがって、演算増幅器148が故障してコモン電圧VCMACCが常時異常となった場合も、バンドギャップリファレンス回路145が故障して電源電圧VACCが常時異常となった場合も、故障診断信号FLG2がハイレベルとなり、故障診断回路130は、基準電圧生成回路40が故障していると診断することができる。
図10は、基準電圧生成回路40が故障していないときの、コモン電圧VCMACC、異常判定信号FLG1及び故障診断信号FLG2を含む各種信号の波形の一例を示す図である。また、図11は、基準電圧生成回路40が故障しているときの、コモン電圧VCMACC、異常判定信号FLG1及び故障診断信号FLG2を含む各種信号の波形の一例を示す図である。
本実施形態では、基準電圧生成回路40の面積を低減させるために、加速度信号処理回路20に対する電源電圧VACCの供給能力が必ずしも十分ではないものとする。駆動信号DRVACCのハイレベルは電源電圧VACCであるため、駆動信号DRVACCの立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジのタイミングにおいて、電源電圧VACCが大きく変動し、これに伴い、図10及び図11に示すように、コモン電圧VCMACCも大きく変動する。同様に、制御信号CTL1~CTLnのハイレベルは電源電圧VACCであるため、制御信号CTL1~CTLnの各々の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジのタイミングにおいて、電源電圧VACCが大きく変動し、これに伴い、図10及び図11に示すように、コモン電圧VCMACCも大きく変動する。
図10の例では、駆動信号DRVACCの立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジのタイミングと、制御信号CTL1~CTLnの各々の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジのタイミングとにおいて、コモン電圧VCMACCが閾値電圧VLよりも低くなり、その結果、異常判定信号FLG1がクロック信号MCKの1周期の期間だけハイレベルになる現象が周期的に繰り返される。これらのエッジのタイミングにおいて一時的にコモン電圧VCMACCが閾値電圧VLよりも低くなっても、加速度信号処理回路20の動作に影響はないため、基準電圧生成回路40が故障しているわけではない。しかしながら、仮に、コモン電圧VCMACCが一時的に変動し、異常判定信号FLG1が一時的にハイレベルとなるタイミングで故障診断信号出力回路132が異常判定信号FLG1を取り込んでしまうと、ハイレベルの故障診断信号FLG2を出力することになる。そして、外部装置がインターフェース回路110を介して、ハイレベルの故障診断信号FLG2を読み出してしまうと、外部装置は基準電圧生成回路40が故障していると誤判定してしまう。
また、図11の例では、基準電圧生成回路40が故障し、コモン電圧VCMACCが閾値電圧VHよりも高くなっている。実際には、図10の例と同様、駆動信号DRVACCの立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジのタイミングと、制御信号CTL1~CTLnの各々の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジのタイミングとにおいてコモン電圧VCMACCが大きく変動するため、コモン電圧VCMACCは一時的に閾値電圧VL以上閾値電圧VH以下の範囲となる。そのため、図11の例では、図10の例とは逆に、これらのエッジのタイミングにおいて、異常判定信号FLG1が一時的にローレベルとなっている。したがって、仮に、異常判定信号FLG1が一時的にローレベルとなるタイミングで故障診断信号出力回路132が異常判定信号FLG1を取り込んでしまうと、ローレベルの故障診断信号FLG2を出力することになる。そして、外部装置がインターフェース回路110を介して、ローレベルの故障診断信号FLG2を読み出してしまうと、外部装置は基準電圧生成回路40が故障していないと誤判定してしまう。
これに対して、本実施形態では、故障診断信号出力回路132が異常判定信号FLG1を取り込むタイミング、すなわち、クロック信号WCKの立ち上がりエッジのタイミングが、コモン電圧VCMACCが一時的に変動するタイミングと重ならないようにしている。本実施形態では、制御回路90は、不図示のカウンターを有し、当該カウンターのカウント値CNTに基づいて、加速度信号処理回路20を制御する制御信号CTL1~CTLnを生成する。そして、加速度信号処理回路20は、制御信号CTL1~CTLnの少なくとも一部に基づいて、駆動信号DRVACCを生成する。図10及び図11の例では、カウント値CNTは、駆動信号DRVACCがローレベルの各期間及び駆動信号DRVACCがハイレベルの各期間において、0に初期化された後、0からNまで1ずつ増加し、加速度信号処理回路20の動作はカウント値CNTに基づいて制御されている。そして、駆動信号DRVACCの立ち上がりエッジ又は立ち下がりエッジのタイミング、及び、制御信号CTL1~CTLnの各々の立ち上がりエッジ又は立ち下がりエッジのタイミング、すなわち、コモン電圧VCMACCが一時的に変動するタイミングと重ならないタイミングである、カウント値CNTが2から3に変化するタイミングを、クロック信号WCKの立ち上がりエッジのタイミングとしている。
そのため、図10の例では、故障診断信号出力回路132は、異常判定信号FLG1が一時的にハイレベルとなるタイミングで異常判定信号FLG1を取り込むことがなく、故障診断信号FLG2はローレベルを維持しつづける。したがって、外部装置は、任意のタイミングでインターフェース回路110を介して故障診断信号FLG2を読み出しても、基準電圧生成回路40が故障していないと正しい判定を行うことができる。
また、図11の例では、故障診断信号出力回路132は、異常判定信号FLG1が一時的にローレベルとなるタイミングで異常判定信号FLG1を取り込むことがなく、故障診断信号FLG2はハイレベルを維持しつづける。したがって、外部装置は、任意のタイミングでインターフェース回路110を介して故障診断信号FLG2を読み出しても、基準電圧生成回路40が故障していると正しい判定を行うことができる。
1-2-3.故障診断方法の手順
第2実施形態の物理量センサー1の故障診断方法は、基準電圧の1つであるコモン電圧VCMACCを監視して基準電圧生成回路40の故障診断を行い、故障診断の結果を示す故障診断信号FLG2を出力する故障診断工程を含み、故障診断工程において、加速度信号処理回路20の動作に伴ってコモン電圧VCMACCが一時的に変動するタイミングとは異なる所定のタイミングで故障診断を行う。
第2実施形態の物理量センサー1の故障診断方法は、基準電圧の1つであるコモン電圧VCMACCを監視して基準電圧生成回路40の故障診断を行い、故障診断の結果を示す故障診断信号FLG2を出力する故障診断工程を含み、故障診断工程において、加速度信号処理回路20の動作に伴ってコモン電圧VCMACCが一時的に変動するタイミングとは異なる所定のタイミングで故障診断を行う。
図12は、第2実施形態の物理量センサー1の故障診断方法の手順の一例を示すフローチャート図である。なお、図12のフローチャートにおいて、各ステップの処理を適宜入れ替えてもよい。
図12に示すように、コモン電圧VCMACCが所定の電圧範囲内である場合(ステップS11のY)、すなわち、コモン電圧VCMACCが閾値電圧VL以上閾値電圧VH以下である場合、物理量センサー1の異常判定回路131は、異常判定信号FLG1を異常なしに設定する(ステップS12)。具体的には、異常判定回路131は、異常判定信号FLG1をローレベルに設定する。
一方、コモン電圧VCMACCが所定の電圧範囲内でない場合(ステップS11のN)、すなわち、コモン電圧VCMACCが閾値電圧VLよりも低いか閾値電圧VHよりも高い場合、物理量センサー1の異常判定回路131は、異常判定信号FLG1を異常ありに設定する(ステップS13)。具体的には、異常判定回路131は、異常判定信号FLG1をハイレベルに設定する。
所定のタイミングである故障診断タイミングが到来するまで(ステップS14のN)、異常判定回路131はステップS11,S12及びS13の処理を繰り返す。そして、故障診断タイミングが到来すると(ステップS14のY)、物理量センサー1の故障診断信号出力回路132は、異常判定信号FLG1を取り込んで故障診断信号FLG2を出力し(ステップS15)、異常判定回路131は再びステップS11,S12及びS13の処理を繰り返す。
なお、図12のステップS11~S15が故障診断工程に相当する。そして、ステップS11,S12及びS13は、異常判定回路131が基準電圧の1つであるコモン電圧VCMACCが異常であるか否かを判定し、判定結果を示す異常判定信号FLG1を出力する異常判定工程である。また、ステップS14及びS15は、故障診断信号出力回路132が所定のタイミングで異常判定信号FLG1を取り込んで故障診断信号FLG2を出力する故障診断信号出力工程である。
以上に説明した第2実施形態では、物理量検出回路2は、基準電圧生成回路40が生成して加速度信号処理回路20に供給するコモン電圧VCMACCを監視して基準電圧生成回路40の故障診断を行い、故障診断の結果を示す故障診断信号FLG2を出力する故障診断回路130を備え、故障診断回路130は、加速度信号処理回路20の動作に伴ってコモン電圧VCMACCが一時的に変動するタイミングとは異なる所定のタイミングで故障診断を行う。本実施形態によれば、故障診断回路130は、加速度信号処理回路20の動作に伴ってコモン電圧VCMACCが一時的に変動するタイミングとは異なる所定のタイミングで故障診断を行うので、コモン電圧VCMACCが一時的に変動しても基準電圧生成回路40が故障したと誤判断するおそれを低減することができる。例えば、基準電圧生成回路40によるコモン電圧VCMACCの供給能力が比較的低くても故障診断回路130が誤判断するおそれが低減されるので、基準電圧生成回路40のサイズを小さくすることが可能であり、コストダウンに有利である。
特に、本実施形態では、故障診断回路130は、コモン電圧VCMACCが一時的に変動する、加速度検出素子4X,4Yを駆動する駆動信号DRVACCの立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジや、加速度信号処理回路20を制御する制御信号CTL1~CTLnの各々の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジとは異なる所定のタイミングで故障診断を行うので、コモン電圧VCMACCが一時的に変動しても基準電圧生成回路40が故障したと誤判断するおそれを低減することができる。
また、本実施形態では、故障診断回路130は、コモン電圧VCMACCが異常であるか否かを判定し、判定結果を示す異常判定信号FLG1を出力する異常判定回路131と、アナログ/デジタル変換回路60の動作に伴ってコモン電圧VCMADが一時的に変動するタイミングとは異なる所定のタイミングで異常判定信号FLG1を取り込んで故障診断信号FLG2を出力する故障診断信号出力回路132と、を含む。したがって、本実施形態によれば、コモン電圧VCMACCが一時的に変動した場合、仮に、異常判定回路131が、コモン電圧VCMACCが異常であることを示す異常判定信号FLG1を一時的に出力しても、故障診断信号出力回路132が、コモン電圧VCMACCが異常であることを示す異常判定信号FLG1を取り込んで基準電圧生成回路40が故障していることを示す故障診断信号FLG2を誤って出力するおそれを低減することができる。
このように、本実施形態によれば、基準電圧生成回路40が故障していると誤判断するおそれを低減することができるので、物理量検出回路2及び物理量センサー1の故障診断の信頼性を高めることができる。
1-3.変形例
例えば、上記の第1実施形態では、故障診断回路80はコモン電圧VCMADを監視し、上記の第2実施形態では、故障診断回路130はコモン電圧VCMACCを監視しているが、故障診断回路は、コモン電圧VCMADとコモン電圧VCMACCの両方を監視してもよい。すなわち、物理量センサー1は、第1実施形態と第2実施形態を組み合わせた構成であってもよい。
例えば、上記の第1実施形態では、故障診断回路80はコモン電圧VCMADを監視し、上記の第2実施形態では、故障診断回路130はコモン電圧VCMACCを監視しているが、故障診断回路は、コモン電圧VCMADとコモン電圧VCMACCの両方を監視してもよい。すなわち、物理量センサー1は、第1実施形態と第2実施形態を組み合わせた構成であってもよい。
また、上記の第1実施形態では、故障診断回路80は、コモン電圧VCMADを監視しているが、フルスケール電圧VFSADを監視してもよいし、フルスケール電圧VFSADの変動に伴って変動する任意の電圧を監視してもよい。また、上記の第2実施形態では、故障診断回路130は、コモン電圧VCMACCを監視しているが、電源電圧VACCを監視してもよいし、電源電圧VACCの変動に伴って変動する任意の電圧を監視してもよい。あるいは、故障診断回路は、コモン電圧VCMGR等の電源電圧VGRの変動に伴って変動する任意の電圧を監視してもよいし、電源電圧VGRを監視してもよい。
また、上記の各実施形態において、物理量センサー1は、物理量として角速度と加速度の両方を検出しているが、角速度と加速度のいずれか一方を検出してもよい。また、物理量センサー1は、物理量として、角速度及び加速度以外の物理量を検出してもよい。
また、上記の各実施形態では、アナログ/デジタル変換回路60は、差動信号が入力され、当該差動信号をデジタル信号ADOに変換しているが、シングルエンドの信号が入力され、当該シングルエンドの信号をデジタル信号ADOに変換してもよい。
また、上記の各実施形態では、物理量センサー1は、角速度検出素子3と、加速度検出素子4Xと、加速度検出素子4Yとを含むが、これらの物理量検出素子の一部のみを有するセンサーであってもよい。また、物理量センサー1は、角速度や加速度以外の物理量を検出する物理量検出素子、例えば、角加速度、速度、力などの物理量を検出する物理量検出素子を含んでもよい。
また、上記の各実施形態では、角速度検出素子3の振動片がダブルT型の水晶振動片である例を挙げたが、各種の物理量を検出する物理量検出素子の振動片は、例えば、音叉型やくし歯型であってもよいし、三角柱、四角柱、円柱状等の形状の音片型であってもよい。また、物理量検出素子の振動片の材料としては、水晶(SiO2)の代わりに、例えば、タンタル酸リチウム(LiTaO3)、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)等の圧電単結晶やジルコン酸チタン酸鉛(PZT)等の圧電セラミックスなどの圧電性材料を用いてもよいし、シリコン半導体を用いてもよい。また、物理量検出素子の振動片は、例えば、シリコン半導体の表面の一部に、駆動電極に挟まれた酸化亜鉛(ZnO)、窒化アルミニウム(AlN)等の圧電薄膜を配置した構造であってもよい。
また、上記の各実施形態では、圧電型の角速度検出素子3や静電容量型の加速度検出素子4X,4Yを例示したが、各種の物理量を検出する物理量検出素子は、圧電型や静電容量型の素子に限らず、動電型、渦電流型、光学型、ひずみゲージ型等の素子であってもよい。また、物理量検出素子の検出方式は、振動式に限らず、例えば、光学式、回転式、流体式であってもよい。
2.電子機器
図13は、本実施形態の電子機器の構成の一例を示す機能ブロック図である。図13に示すように、本実施形態の電子機器300は、物理量センサー310、処理回路320、操作部330、ROM(Read Only Memory)340、RAM(Random Access Memory)350、通信部360、表示部370を含む。なお、本実施形態の電子機器は、図13の構成要素の一部を省略又は変更し、あるいは、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
図13は、本実施形態の電子機器の構成の一例を示す機能ブロック図である。図13に示すように、本実施形態の電子機器300は、物理量センサー310、処理回路320、操作部330、ROM(Read Only Memory)340、RAM(Random Access Memory)350、通信部360、表示部370を含む。なお、本実施形態の電子機器は、図13の構成要素の一部を省略又は変更し、あるいは、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
物理量センサー310は、物理量を検出して検出結果を処理回路320に出力する。物理量センサー310として、例えば、上述した本実施形態の物理量センサー1を適用することができる。
処理回路320は、物理量センサー310の出力信号に基づく処理を行う。具体的には、処理回路320は、ROM340等に記憶されているプログラムに従い、物理量センサー310と通信し、物理量センサー310の出力信号を用いて各種の計算処理や制御処理を行う。その他、処理回路320は、操作部330からの操作信号に応じた各種の処理、外部装置とデータ通信を行うために通信部360を制御する処理、表示部370に各種の情報を表示させるための表示信号を送信する処理等を行う。
操作部330は、操作キーやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、ユーザーによる操作に応じた操作信号を処理回路320に出力する。
ROM340は、処理回路320が各種の計算処理や制御処理を行うためのプログラムやデータ等を記憶している。
RAM350は、処理回路320の作業領域として用いられ、ROM340から読み出されたプログラムやデータ、操作部330から入力されたデータ、処理回路320が各種プログラムに従って実行した演算結果等を一時的に記憶する。
通信部360は、処理回路320と外部装置との間のデータ通信を成立させるための各種制御を行う。
表示部370は、LCD(Liquid Crystal Display)等により構成される表示装置であり、処理回路320から入力される表示信号に基づいて各種の情報を表示する。表示部370には操作部330として機能するタッチパネルが設けられていてもよい。
物理量センサー310として、例えば上述した本実施形態の物理量センサー1を適用することにより、例えば、信頼性の高い電子機器を実現することができる。
このような電子機器300としては種々の電子機器が考えられ、例えば、モバイル型、ラップトップ型、タブレット型などのパーソナルコンピューター、スマートフォンや携帯電話機などの移動体端末、デジタルカメラ、インクジェットプリンターなどのインクジェット式吐出装置、ルーターやスイッチなどのストレージエリアネットワーク機器、ローカルエリアネットワーク機器、移動体端末基地局用機器、テレビ、ビデオカメラ、ビデオレコーダー、カーナビゲーション装置、リアルタイムクロック装置、ページャー、電子手帳、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ゲーム用コントローラー、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、POS端末、電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡等の医療機器、魚群探知機、各種測定機器、車両、航空機、船舶等の計器類、フライトシミュレーター、ヘッドマウントディスプレイ、モーショントレース、モーショントラッキング、モーションコントローラー、歩行者自立航法(PDR:Pedestrian Dead Reckoning)装置等が挙げられる。
図14は、本実施形態の電子機器300の一例であるデジタルカメラ1300を模式的に示す斜視図である。なお、図14には、外部機器との接続についても簡易的に示している。ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、デジタルカメラ1300は、被写体の光像をCCD(Charge Coupled Device)などの撮像素子により光電変換して撮像信号を生成する。
デジタルカメラ1300におけるケース1302の背面には、表示部1310が設けられ、CCDによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部1310は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ケース1302の正面側には、光学レンズやCCDなどを含む受光ユニット1304が設けられている。撮影者が表示部1310に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン1306を押下すると、その時点におけるCCDの撮像信号が、メモリー1308に転送・格納される。
また、このデジタルカメラ1300においては、ケース1302の側面に、ビデオ信号出力端子1312と、データ通信用の入出力端子1314とが設けられている。そして、ビデオ信号出力端子1312には、テレビモニター1430が、データ通信用の入出力端子1314には、パーソナルコンピューター1440が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー1308に格納された撮像信号が、テレビモニター1430や、パーソナルコンピューター1440に出力される構成になっている。デジタルカメラ1300は、物理量センサー310を有し、物理量センサー310の出力信号を用いて、例えば手振れ補正等の処理を行う。
また、このデジタルカメラ1300においては、ケース1302の側面に、ビデオ信号出力端子1312と、データ通信用の入出力端子1314とが設けられている。そして、ビデオ信号出力端子1312には、テレビモニター1430が、データ通信用の入出力端子1314には、パーソナルコンピューター1440が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー1308に格納された撮像信号が、テレビモニター1430や、パーソナルコンピューター1440に出力される構成になっている。デジタルカメラ1300は、物理量センサー310を有し、物理量センサー310の出力信号を用いて、例えば手振れ補正等の処理を行う。
3.移動体
図15は、本実施形態の移動体の一例を示す図である。図15に示す移動体400は、物理量センサー410、処理回路440,450,460、バッテリー470、ナビゲーション装置480を含んで構成されている。なお、本実施形態の移動体は、図15の構成要素の一部を省略し、あるいは、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
図15は、本実施形態の移動体の一例を示す図である。図15に示す移動体400は、物理量センサー410、処理回路440,450,460、バッテリー470、ナビゲーション装置480を含んで構成されている。なお、本実施形態の移動体は、図15の構成要素の一部を省略し、あるいは、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
物理量センサー410、処理回路440,450,460、ナビゲーション装置480は、バッテリー470から供給される電源電圧で動作する。
物理量センサー410は、物理量を検出して検出結果を処理回路440,450,460に出力する。
処理回路440,450,460は、物理量センサー410の出力信号に基づく処理を行う。例えば、処理回路440,450,460は、それぞれ、物理量センサー410の出力信号を用いて、姿勢制御システム、横転防止システム、ブレーキシステム等の各種の制御を行う。
ナビゲーション装置480は、内蔵のGPS受信機の出力情報に基づき、移動体400の位置や時刻その他の各種の情報をディスプレイに表示する。また、ナビゲーション装置480は、GPSの電波が届かない時でも物理量センサー410の出力信号に基づいて移動体400の位置や向きを特定し、必要な情報の表示を継続する。
例えば、物理量センサー410として、上述した各実施形態の物理量センサー1を適用することにより、例えば、信頼性の高い移動体を実現することができる。
このような移動体400としては種々の移動体が考えられ、例えば、電気自動車等の自動車、ジェット機やヘリコプター等の航空機、船舶、ロケット、人工衛星等が挙げられる。
上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
上述した実施形態および変形例から以下の内容が導き出される。
物理量検出回路の一態様は、
物理量を検出する物理量検出素子の出力信号に基づいて、前記物理量に応じた検出信号を生成する検出信号生成回路と、
前記検出信号をデジタル信号に変換するアナログ/デジタル変換回路と、
前記アナログ/デジタル変換回路に供給する基準電圧を生成する基準電圧生成回路と、 前記基準電圧を監視して前記基準電圧生成回路の故障診断を行い、前記故障診断の結果を示す故障診断信号を出力する故障診断回路と、を備え、
前記故障診断回路は、前記アナログ/デジタル変換回路の動作に伴って前記基準電圧が一時的に変動するタイミングとは異なる所定のタイミングで前記故障診断を行う。
物理量を検出する物理量検出素子の出力信号に基づいて、前記物理量に応じた検出信号を生成する検出信号生成回路と、
前記検出信号をデジタル信号に変換するアナログ/デジタル変換回路と、
前記アナログ/デジタル変換回路に供給する基準電圧を生成する基準電圧生成回路と、 前記基準電圧を監視して前記基準電圧生成回路の故障診断を行い、前記故障診断の結果を示す故障診断信号を出力する故障診断回路と、を備え、
前記故障診断回路は、前記アナログ/デジタル変換回路の動作に伴って前記基準電圧が一時的に変動するタイミングとは異なる所定のタイミングで前記故障診断を行う。
この物理量検出回路によれば、故障診断回路は、アナログ/デジタル変換回路の動作に伴って基準電圧が一時的に変動するタイミングとは異なる所定のタイミングで故障診断を行うので、基準電圧が一時的に変動しても基準電圧生成回路が故障したと誤判断するおそれを低減することができる。例えば、基準電圧生成回路による基準電圧の供給能力が比較的低くても故障診断回路が誤判断するおそれが低減されるので、基準電圧生成回路のサイズを小さくすることが可能であり、物理量検出回路のコストダウンに有利である。
前記物理量検出回路の一態様において、
前記基準電圧が一時的に変動する前記タイミングは、前記アナログ/デジタル変換回路が前記検出信号のサンプリングを開始するタイミングであってもよい。
前記基準電圧が一時的に変動する前記タイミングは、前記アナログ/デジタル変換回路が前記検出信号のサンプリングを開始するタイミングであってもよい。
この物理量検出回路によれば、故障診断回路は、基準電圧が一時的に変動する、アナログ/デジタル変換回路が検出信号のサンプリングを開始するタイミングとは異なる所定のタイミングで故障診断を行うので、基準電圧が一時的に変動しても基準電圧生成回路が故障したと誤判断するおそれを低減することができる。
前記物理量検出回路の一態様において、
前記基準電圧が一時的に変動する前記タイミングは、前記アナログ/デジタル変換回路が前記検出信号のサンプリングを終了するタイミングであってもよい。
前記基準電圧が一時的に変動する前記タイミングは、前記アナログ/デジタル変換回路が前記検出信号のサンプリングを終了するタイミングであってもよい。
この物理量検出回路によれば、故障診断回路は、基準電圧が一時的に変動する、アナログ/デジタル変換回路が検出信号のサンプリングを終了するタイミングとは異なる所定のタイミングで故障診断を行うので、基準電圧が一時的に変動しても基準電圧生成回路が故障したと誤判断するおそれを低減することができる。
物理量検出回路の一態様は、
物理量を検出する物理量検出素子を駆動する駆動信号を出力し、前記物理量検出素子の出力信号に基づいて前記物理量に応じた検出信号を生成する物理量信号処理回路と、
前記物理量信号処理回路に供給する基準電圧を生成する基準電圧生成回路と、
前記基準電圧を監視して前記基準電圧生成回路の故障診断を行い、前記故障診断の結果を示す故障診断信号を出力する故障診断回路と、を備え、
前記故障診断回路は、前記物理量信号処理回路の動作に伴って前記基準電圧が一時的に変動するタイミングとは異なる所定のタイミングで前記故障診断を行う。
物理量を検出する物理量検出素子を駆動する駆動信号を出力し、前記物理量検出素子の出力信号に基づいて前記物理量に応じた検出信号を生成する物理量信号処理回路と、
前記物理量信号処理回路に供給する基準電圧を生成する基準電圧生成回路と、
前記基準電圧を監視して前記基準電圧生成回路の故障診断を行い、前記故障診断の結果を示す故障診断信号を出力する故障診断回路と、を備え、
前記故障診断回路は、前記物理量信号処理回路の動作に伴って前記基準電圧が一時的に変動するタイミングとは異なる所定のタイミングで前記故障診断を行う。
この物理量検出回路によれば、故障診断回路は、物理量信号処理回路の動作に伴って基準電圧が一時的に変動するタイミングとは異なる所定のタイミングで故障診断を行うので、基準電圧が一時的に変動しても基準電圧生成回路が故障したと誤判断するおそれを低減することができる。例えば、基準電圧生成回路による基準電圧の供給能力が比較的低くても故障診断回路が誤判断するおそれが低減されるので、基準電圧生成回路のサイズを小さくすることが可能であり、物理量検出回路のコストダウンに有利である。
前記物理量検出回路の一態様において、
前記基準電圧が一時的に変動する前記タイミングは、前記駆動信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの少なくとも一方のタイミングであってもよい。
前記基準電圧が一時的に変動する前記タイミングは、前記駆動信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの少なくとも一方のタイミングであってもよい。
この物理量検出回路によれば、故障診断回路は、基準電圧が一時的に変動する、駆動信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの少なくとも一方のタイミングとは異なる所定のタイミングで故障診断を行うので、基準電圧が一時的に変動しても基準電圧生成回路が故障したと誤判断するおそれを低減することができる。
前記物理量検出回路の一態様は、
前記物理量信号処理回路を制御する制御信号を生成する制御回路を備え、
前記基準電圧が一時的に変動する前記タイミングは、前記制御信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの少なくとも一方のタイミングであってもよい。
前記物理量信号処理回路を制御する制御信号を生成する制御回路を備え、
前記基準電圧が一時的に変動する前記タイミングは、前記制御信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの少なくとも一方のタイミングであってもよい。
この物理量検出回路によれば、故障診断回路は、基準電圧が一時的に変動する、制御信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの少なくとも一方のタイミングとは異なる所定のタイミングで故障診断を行うので、基準電圧が一時的に変動しても基準電圧生成回路が故障したと誤判断するおそれを低減することができる。
前記物理量検出回路の一態様において、
前記故障診断回路は、
前記基準電圧が異常であるか否かを判定し、判定結果を示す異常判定信号を出力する異常判定回路と、
前記所定のタイミングで前記異常判定信号を取り込んで前記故障診断信号を出力する故障診断信号出力回路と、を含んでもよい。
前記故障診断回路は、
前記基準電圧が異常であるか否かを判定し、判定結果を示す異常判定信号を出力する異常判定回路と、
前記所定のタイミングで前記異常判定信号を取り込んで前記故障診断信号を出力する故障診断信号出力回路と、を含んでもよい。
この物理量検出回路によれば、基準電圧が一時的に変動した場合、仮に、異常判定回路が、基準電圧が異常であることを示す異常判定信号を一時的に出力しても、故障診断信号出力回路が、基準電圧が異常であることを示す異常判定信号を取り込んで基準電圧生成回路が故障していることを示す故障診断信号を誤って出力するおそれを低減することができる。
物理量センサーの一態様は、
前記物理量検出回路の一態様と、
前記物理量検出素子と、を備える。
前記物理量検出回路の一態様と、
前記物理量検出素子と、を備える。
この物理量センサーによれば、基準電圧が一時的に変動しても基準電圧生成回路が故障したと誤判断するおそれを低減することが可能な物理量検出回路を備えるので、高い信頼性を実現することができる。
電子機器の一態様は、
前記物理量センサーの一態様と、
前記物理量センサーの出力信号に基づく処理を行う処理回路と、を備える。
前記物理量センサーの一態様と、
前記物理量センサーの出力信号に基づく処理を行う処理回路と、を備える。
この電子機器によれば、基準電圧が一時的に変動しても基準電圧生成回路が故障したと誤判断するおそれを低減することが可能な物理量検出回路を備えた物理量センサーを備えるので、高い信頼性を実現することができる。
移動体の一態様は、
前記物理量センサーの一態様と、
前記物理量センサーの出力信号に基づく処理を行う処理回路と、を備える。
前記物理量センサーの一態様と、
前記物理量センサーの出力信号に基づく処理を行う処理回路と、を備える。
この移動体によれば、基準電圧が一時的に変動しても基準電圧生成回路が故障したと誤判断するおそれを低減することが可能な物理量検出回路を備えた物理量センサーを備えるので、高い信頼性を実現することができる。
物理量センサーの故障診断方法の一態様は、
物理量を検出する物理量検出素子と、前記物理量検出素子の出力信号に基づいて、前記物理量に応じた検出信号を生成する検出回路と、前記検出信号をデジタル信号に変換するアナログ/デジタル変換回路と、前記アナログ/デジタル変換回路に供給する基準電圧を生成する基準電圧生成回路と、を含む物理量センサーの故障診断方法であって、
前記基準電圧を監視して前記基準電圧生成回路の故障診断を行い、前記故障診断の結果を示す故障診断信号を出力する故障診断工程を含み、
前記故障診断工程において、前記アナログ/デジタル変換回路の動作に伴って前記基準電圧が一時的に変動するタイミングとは異なる所定のタイミングで前記故障診断を行う。
物理量を検出する物理量検出素子と、前記物理量検出素子の出力信号に基づいて、前記物理量に応じた検出信号を生成する検出回路と、前記検出信号をデジタル信号に変換するアナログ/デジタル変換回路と、前記アナログ/デジタル変換回路に供給する基準電圧を生成する基準電圧生成回路と、を含む物理量センサーの故障診断方法であって、
前記基準電圧を監視して前記基準電圧生成回路の故障診断を行い、前記故障診断の結果を示す故障診断信号を出力する故障診断工程を含み、
前記故障診断工程において、前記アナログ/デジタル変換回路の動作に伴って前記基準電圧が一時的に変動するタイミングとは異なる所定のタイミングで前記故障診断を行う。
この物理量センサーの故障診断方法によれば、故障診断工程において、アナログ/デジタル変換回路の動作に伴って基準電圧が一時的に変動するタイミングとは異なる所定のタイミングで故障診断を行うので、基準電圧が一時的に変動しても基準電圧生成回路が故障したと誤判断するおそれを低減することができる。
物理量センサーの故障診断方法の一態様は、
物理量を検出する物理量検出素子と、前記物理量検出素子を駆動する駆動信号を出力し、前記物理量検出素子の出力信号に基づいて前記物理量に応じた検出信号を生成する物理量信号処理回路と、前記物理量信号処理回路に供給する基準電圧を生成する基準電圧生成回路と、を含む物理量センサーの故障診断方法であって、
前記基準電圧を監視して前記基準電圧生成回路の故障診断を行い、前記故障診断の結果を示す故障診断信号を出力する故障診断工程を含み、
前記故障診断工程において、前記物理量信号処理回路の動作に伴って前記基準電圧が一時的に変動するタイミングとは異なる所定のタイミングで前記故障診断を行う。
物理量を検出する物理量検出素子と、前記物理量検出素子を駆動する駆動信号を出力し、前記物理量検出素子の出力信号に基づいて前記物理量に応じた検出信号を生成する物理量信号処理回路と、前記物理量信号処理回路に供給する基準電圧を生成する基準電圧生成回路と、を含む物理量センサーの故障診断方法であって、
前記基準電圧を監視して前記基準電圧生成回路の故障診断を行い、前記故障診断の結果を示す故障診断信号を出力する故障診断工程を含み、
前記故障診断工程において、前記物理量信号処理回路の動作に伴って前記基準電圧が一時的に変動するタイミングとは異なる所定のタイミングで前記故障診断を行う。
この物理量センサーの故障診断方法によれば、故障診断工程において、物理量信号処理回路の動作に伴って基準電圧が一時的に変動するタイミングとは異なる所定のタイミングで故障診断を行うので、基準電圧が一時的に変動しても基準電圧生成回路が故障したと誤判断するおそれを低減することができる。
1…物理量センサー、2…物理量検出回路、3…角速度検出素子、4X…加速度検出素子、4Y…加速度検出素子、10…角速度信号処理回路、11…駆動回路、12…検出回路、20…加速度信号処理回路、21…駆動回路、22X…検出回路、22Y…検出回路、30…温度センサー、40…基準電圧生成回路、50…選択回路、51p,51n,52p,52n,53p,53n,54p,54n,55p,55n…ローパスフィルター、56…マルチプレクサー、60…アナログ/デジタル変換回路、61…プリチャージ回路、62…プログラマブルゲインアンプ、63…逐次比較型アナログ/デジタル変換器、64…SAR制御回路、70…デジタル信号処理回路、80…故障診断回路、81…異常判定回路、82…故障診断信号出力回路、90…制御回路、100…記憶部、110…インターフェース回路、120…発振回路、130…故障診断回路、131…異常判定回路、132…故障診断信号出力回路、141…バンドギャップリファレンス回路、142…抵抗、143…抵抗、144…演算増幅器、145…バンドギャップリファレンス回路、146…抵抗、147…抵抗、148…演算増幅器、181…比較器、182…比較器、183…論理和回路、184…D型フリップフロップ、200…ロジック回路、231…比較器、232…比較器、233…論理和回路、234…D型フリップフロップ、300…電子機器、310…物理量センサー、320…処理回路、330…操作部、340…ROM、350…RAM、360…通信部、370…表示部、400…移動体、410…物理量センサー、440,450,460…処理回路、470…バッテリー、480…ナビゲーション装置、1300…デジタルカメラ、1302…ケース、1304…受光ユニット、1306…シャッターボタン、1308…メモリー、1310…表示部、1312…ビデオ信号出力端子、1314…入出力端子、1430…テレビモニター、1440…パーソナルコンピューター
Claims (12)
- 物理量を検出する物理量検出素子の出力信号に基づいて、前記物理量に応じた検出信号を生成する検出信号生成回路と、
前記検出信号をデジタル信号に変換するアナログ/デジタル変換回路と、
前記アナログ/デジタル変換回路に供給する基準電圧を生成する基準電圧生成回路と、 前記基準電圧を監視して前記基準電圧生成回路の故障診断を行い、前記故障診断の結果を示す故障診断信号を出力する故障診断回路と、を備え、
前記故障診断回路は、前記アナログ/デジタル変換回路の動作に伴って前記基準電圧が一時的に変動するタイミングとは異なる所定のタイミングで前記故障診断を行う、物理量検出回路。 - 前記基準電圧が一時的に変動する前記タイミングは、前記アナログ/デジタル変換回路が前記検出信号のサンプリングを開始するタイミングである、請求項1に記載の物理量検出回路。
- 前記基準電圧が一時的に変動する前記タイミングは、前記アナログ/デジタル変換回路が前記検出信号のサンプリングを終了するタイミングである、請求項1又は2に記載の物理量検出回路。
- 物理量を検出する物理量検出素子を駆動する駆動信号を出力し、前記物理量検出素子の出力信号に基づいて前記物理量に応じた検出信号を生成する物理量信号処理回路と、
前記物理量信号処理回路に供給する基準電圧を生成する基準電圧生成回路と、
前記基準電圧を監視して前記基準電圧生成回路の故障診断を行い、前記故障診断の結果を示す故障診断信号を出力する故障診断回路と、を備え、
前記故障診断回路は、前記物理量信号処理回路の動作に伴って前記基準電圧が一時的に変動するタイミングとは異なる所定のタイミングで前記故障診断を行う、物理量検出回路。 - 前記基準電圧が一時的に変動する前記タイミングは、前記駆動信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの少なくとも一方のタイミングである、請求項4に記載の物理量検出回路。
- 前記物理量信号処理回路を制御する制御信号を生成する制御回路を備え、
前記基準電圧が一時的に変動する前記タイミングは、前記制御信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの少なくとも一方のタイミングである、請求項4又は5に記載の物理量検出回路。 - 前記故障診断回路は、
前記基準電圧が異常であるか否かを判定し、判定結果を示す異常判定信号を出力する異常判定回路と、
前記所定のタイミングで前記異常判定信号を取り込んで前記故障診断信号を出力する故障診断信号出力回路と、を含む、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の物理量検出回路。 - 請求項1乃至7のいずれか一項に記載の物理量検出回路と、
前記物理量検出素子と、を備えた、物理量センサー。 - 請求項8に記載の物理量センサーと、
前記物理量センサーの出力信号に基づく処理を行う処理回路と、を備えた、電子機器。 - 請求項8に記載の物理量センサーと、
前記物理量センサーの出力信号に基づく処理を行う処理回路と、を備えた、移動体。 - 物理量を検出する物理量検出素子と、前記物理量検出素子の出力信号に基づいて、前記物理量に応じた検出信号を生成する検出回路と、前記検出信号をデジタル信号に変換するアナログ/デジタル変換回路と、前記アナログ/デジタル変換回路に供給する基準電圧を生成する基準電圧生成回路と、を含む物理量センサーの故障診断方法であって、
前記基準電圧を監視して前記基準電圧生成回路の故障診断を行い、前記故障診断の結果を示す故障診断信号を出力する故障診断工程を含み、
前記故障診断工程において、前記アナログ/デジタル変換回路の動作に伴って前記基準電圧が一時的に変動するタイミングとは異なる所定のタイミングで前記故障診断を行う、物理量センサーの故障診断方法。 - 物理量を検出する物理量検出素子と、前記物理量検出素子を駆動する駆動信号を出力し、前記物理量検出素子の出力信号に基づいて前記物理量に応じた検出信号を生成する物理量信号処理回路と、前記物理量信号処理回路に供給する基準電圧を生成する基準電圧生成回路と、を含む物理量センサーの故障診断方法であって、
前記基準電圧を監視して前記基準電圧生成回路の故障診断を行い、前記故障診断の結果を示す故障診断信号を出力する故障診断工程を含み、
前記故障診断工程において、前記物理量信号処理回路の動作に伴って前記基準電圧が一時的に変動するタイミングとは異なる所定のタイミングで前記故障診断を行う、物理量検出回路。
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