JP6638474B2 - 信号出力回路 - Google Patents

Description

本発明は、制御信号のレベルに応じた信号を出力する信号出力回路に関する。

例えば車載用通信に用いられる通信ドライバなどの信号出力回路では、放射ノイズの抑制を目的として、出力信号の立ち上がりおよび立ち下がりの傾き（以下、スロープと呼ぶ）を制御するスロープ制御が行われる。スロープ制御としては、キャパシタに対する充放電を行い、そのキャパシタの端子電圧を用いて所望のスロープ波形を得る、という手法が一般的である。

この場合、ドレインが信号の出力端子に接続された出力トランジスタのドレイン・ゲート間に上記キャパシタを接続すれば、ミラー効果により、入力側から見たときの見かけ上の静電容量（以下、単に容量とも呼ぶ）が増加する。そのため、比較的小さい容量のキャパシタを用いて所望するスロープ波形を得ることが可能となる。しかし、この構成では、出力端子にノイズが重畳した場合、そのノイズがキャパシタを通じて内部の回路に伝搬し、誤動作を引き起こすおそれがある。

特許文献１には、上述した誤動作の発生を防止する技術が開示されている。特許文献１記載の構成では、スロープ制御された信号が生成される内部ノードと、信号を出力するための出力端子とを接続することなく、カレントミラー回路などを付加することにより内部ノードの電圧および出力端子の電圧を等しくする。このような構成により、出力信号のスロープ制御を実現しつつ、出力端子にノイズが重畳した際の誤動作の発生が防止される。

米国特許第８４８７６６３号明細書

しかし、特許文献１記載の構成では、スロープ制御された信号を生成する回路、カレントミラー回路などを出力信号のハイレベルに相当する電圧（以下、出力側電圧と呼ぶ）と同じ電圧で動作させる必要がある。そのため、上記構成を出力側電圧が内部回路の動作電圧よりも高い用途に適用した場合には、高耐圧の素子を用いなければならず、その結果、回路面積の増大を招くおそれがある。

また、上記構成では、カレントミラー回路を用いて出力端子の電圧を定めているため、カレントミラー回路を構成するトランジスタの閾値電圧Ｖｔ分だけ最低動作電圧が高くなる。上記構成を例えばＬＩＮ（Local Interconnect Network）などの車載用通信の通信ドライバに適用した場合、大きく変動する可能性のある車載用バッテリの電圧が出力側電圧になると想定されるため、最低動作電圧が高くなることは大きなデメリットになる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、回路規模の増大および最低動作電圧が高くなることを抑制しつつ、出力端子に重畳するノイズによる誤動作を防止することができる信号出力回路を提供することにある。

請求項１に記載の信号出力回路（１、５１）は、外部より入力される制御信号に基づいて出力トランジスタ（３、５２）の駆動を制御することにより、出力トランジスタの一方の主端子に接続された出力端子（４）から制御信号のレベルに応じたレベルの出力信号を出力する。そして、その信号出力回路は、フィードバック容量（９）、スロープ制御回路（６）、ノイズ検出回路（１４、３１、４１）および誤動作防止回路（７）を備える。

フィードバック容量は、第１端子および第２端子を備え、第１端子が出力端子に接続されるとともに第２端子がノイズ検出回路に接続されている。スロープ制御回路は、制御信号のレベルに応じてフィードバック容量の充電および放電を行い、フィードバック容量の第２端子の電圧を用いて出力トランジスタを駆動することにより出力信号のスロープを制御する。ノイズ検出回路は、出力端子に重畳される周期性の有るノイズを検出する。誤動作防止回路は、ノイズ検出回路により周期性の有るノイズが検出されると、スロープ制御回路による出力トランジスタの駆動に関係なく、制御信号のレベルに応じたレベルの出力信号が出力されるように出力トランジスタを駆動する強制駆動動作を行う。

このような構成によれば、出力端子にノイズが重畳されると、スロープ制御回路による出力トランジスタの駆動に関係なく、誤動作防止回路により出力トランジスタが強制的に駆動される。そのため、上記ノイズがフィードバック容量を通じてスロープ制御回路まで伝搬し、そのノイズがスロープ制御回路の動作に影響を及ぼしたとしても、出力信号が意図しないレベルになる、といった誤動作が発生することがない。

このように、上記構成によれば、出力端子にノイズが重畳された場合、スロープの制御は失われるものの、制御信号のレベルに応じた出力信号の出力を継続しつつ、誤動作の発生を確実に防止することができる。また、ノイズ検出回路および誤動作防止回路は、他の内部回路と同様の電源で動作する素子で構成することができる。そのため、上記構成によれば、出力側電圧が内部回路の動作電圧より高い場合でも、高耐圧の素子を用いる必要がなく、回路規模の増大を抑えることができる。また、上記構成では、出力端子の電圧を定めるためのカレントミラー回路が不要であるため、最低動作電圧が高くなる、といった制約も生じない。

第１実施形態に係る信号出力回路の構成を概略的に示す図 ノイズ検出回路の具体的な構成を示す図 誤動作防止回路の具体的な構成を示す図 誤動作防止回路を構成するロジック回路の真理値表を示す図 ノイズ検出動作を説明するための各部の波形図 強制駆動動作の停止を説明するための各部の波形図 出力信号を示す波形図 第２実施形態に係るノイズ検出回路の具体的な構成を示す図 電圧変換部の具体的な一構成例を示す図 ノイズ検出動作を説明するための各部の波形図 第３実施形態に係るノイズ検出回路の具体的な構成を示す図 ノイズ検出動作を説明するための各部の波形図 出力段の構成を変更した信号出力回路の構成を概略的に示す図 電圧変換部の具体的な他の構成例を示す図その１ 電圧変換部の具体的な他の構成例を示す図その２

以下、本発明の複数の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各実施形態において実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１〜図７を参照して説明する。

図１に示すように、信号出力回路１は、外部より入力端子２を通じて入力される制御信号ＩＮに基づいてＮチャネル型のＭＯＳトランジスタ３の駆動を制御することにより、出力端子４から制御信号ＩＮのレベルに応じたレベルの出力信号ＯＵＴを出力する。制御信号ＩＮおよび出力信号ＯＵＴは、いずれもハイレベル（以下、Ｈレベルと呼ぶ）およびローレベル（以下、Ｌレベルと呼ぶ）の２つの電圧レベルで２値を表すデジタル信号である。したがって、上述したレベルは、電圧レベルに相当する。

トランジスタ３は、出力トランジスタに相当するもので、そのソースは回路の基準電位となるグランドＧＮＤに接続され、そのドレインは出力端子４に接続されるとともに抵抗５を介して電源ＶＢに接続されている。電源ＶＢは、例えば図示しないバッテリから供給されるものであり、その電圧の定常値は＋１２Ｖ程度となっている。

トランジスタ３の駆動は、スロープ制御回路６または誤動作防止回路７により制御される。したがって、トランジスタ３のゲートは、バッファ８を介してスロープ制御回路６の出力が与えられるノードＮ１に接続されるとともに、誤動作防止回路７の出力が与えられるノードＮ２に接続されている。トランジスタ３のドレインは一方の主端子に相当し、ゲートは導通制御端子に相当する。出力端子４およびノードＮ１の間には、キャパシタ９が接続されている。キャパシタ９は、フィードバック容量に相当し、その２つの端子のうち、出力端子４側の端子が第１端子に相当し、ノードＮ１側の端子が第２端子に相当する。

スロープ制御回路６は、電源ＶＤＤおよびグランドＧＮＤの間に直列接続された電流源１０、Ｐチャネル型のＭＯＳトランジスタ１１、Ｎチャネル型のＭＯＳトランジスタ１２および電流源１３により構成されている。電源ＶＤＤは、信号出力回路１の動作用電源であり、その電圧の定常値は＋５Ｖ程度となっている。トランジスタ１１、１２の各ドレインは、ノードＮ１に接続され、各ゲートは入力端子２に接続されている。入力端子２には、信号出力回路１の動作を制御する図示しない制御回路などからの制御信号ＩＮが与えられる。

上記構成により、スロープ制御回路６は、制御信号ＩＮがＬレベルのときにキャパシタ９の充電を行うとともに、制御信号ＩＮがＨレベルのときにキャパシタ９の放電を行う。このように充放電されるキャパシタ９の第２端子の電圧Ｖｃは、バッファ８を介してトランジスタ３のゲートに与えられている。そのため、キャパシタ９の充放電に伴い変化する電圧Ｖｃに応じてトランジスタ３が駆動され、その結果、出力信号ＯＵＴのスロープが制御される。電流源１０、１３が出力する電流Ｉ１、Ｉ２の値は、所望するスロープの制御量、つまり所望する出力信号ＯＵＴの傾きに応じて適宜設定される。

ノイズ検出回路１４は、電圧Ｖｃに基づいて出力端子ＯＵＴに重畳されるノイズを間接的に検出するとともに、そのノイズに周期性が有るか否かを判定する。ノイズ検出回路１４から出力されるノイズ検出信号Ｓａは、誤動作防止回路７に与えられている。ノイズ検出信号Ｓａは、周期性の有るノイズが検出されたときにＨレベルになる。ノイズ検出回路１４は、具体的には、図２に示すように、比較回路１５、カウント部１６、周期性判定部１７および検出解除部１８により構成することができる。比較回路１５、カウント部１６、周期性判定部１７および検出解除部１８は、いずれも電源ＶＤＤの供給を受けて動作する。

コンパレータなどからなる比較回路１５は、電圧Ｖｃおよび電圧Ｖｔｈを比較し、電圧Ｖｃが電圧Ｖｔｈに達すると反転するパルス信号Ｓｂを出力する。電圧Ｖｔｈは、制御信号ＩＮのレベルに応じて切り替えられる。具体的には、制御信号ＩＮがＨレベルの期間、つまり、トランジスタ３のオフ期間には、その期間の電圧Ｖｃの定常値よりも高く、且つトランジスタ３がオンし始めるときの電圧Ｖｃの値よりも低い電圧に設定される。また、制御信号ＩＮがＬレベルの期間、つまり、トランジスタ３のオン期間には、その期間の電圧Ｖｃの定常値よりも低く、且つトランジスタ３がオフし始めるときの電圧Ｖｃの値よりも高い電圧に設定される。

カウンタなどからなるカウント部１６は、パルス信号Ｓｂの立ち上がりまたは立ち下がりエッジの数、つまりパルス信号Ｓｂのパルス数をカウントする。周期性の有るノイズが重畳した場合、カウント部１６がカウントするパルス信号Ｓｂの周期は、概ねノイズの周期に等しくなる。したがって、カウント部１６によるカウント回数は、ノイズの周期回数に相当する。ロジック回路などからなる周期性判定部１７は、カウント部１６によるカウント回数（＝カウント値ｃｎｔ）が所定回数以上、例えば４回以上になると、ノイズ検出信号ＳａをＨレベルにする。

ロジック回路などからなる検出解除部１８は、電圧Ｖｃが電圧Ｖｔｈに達してパルス信号Ｓｂが反転した時点から所定の終了判定期間Ｔａの計測を開始する。終了判定期間Ｔａの計測は、クロック信号ＣＬＫに基づいて行われる。検出解除部１８は、終了判定期間Ｔａ中、パルス信号Ｓｂの反転が全く無かった場合には解除信号Ｓｃを出力する。また、検出解除部１８は、終了判定期間Ｔａ中、パルス信号Ｓｂの反転があった場合、その時点で計測値をゼロにリセットするとともに新たに終了判定期間Ｔａの計測を開始する。周期性判定部１７は、解除信号Ｓｃが入力されると、ノイズ検出信号ＳａをＬレベルにする。

誤動作防止回路７は、ノイズ検出回路１４から与えられるノイズ検出信号ＳａがＨレベルであるときに強制駆動動作を実行する。強制駆動動作とは、スロープ制御回路６によるトランジスタ３の駆動に関係なく、制御信号ＩＮのレベルに応じたレベルの出力信号ＯＵＴが出力されるようにトランジスタ３を駆動する動作のことである。つまり、誤動作防止回路７は、ノイズ検出回路１４により周期性の有るノイズが検出されると、強制駆動動作を行う。

誤動作防止回路７は、ノイズ検出信号ＳａがＬレベルであるときに、強制駆動動作の実行を停止する。つまり、誤動作防止回路７は、ノイズ検出回路１４によりノイズが検出されていない期間および周期性の無いノイズが検出されている期間には、強制駆動動作を実行しない。また、誤動作防止回路７は、強制駆動動作を開始した後、ノイズ検出回路１４によりノイズが検出されない状態が終了判定期間Ｔａだけ継続すると強制駆動動作を終了する。

このような誤動作防止回路７は、具体的には、図３に示すように、ＣＭＯＳ回路１９およびロジック回路２０により構成することができる。ＣＭＯＳ回路１９を構成するＰチャネル型のＭＯＳトランジスタ２１およびＮチャネル型のＭＯＳトランジスタ２２は、電源ＶＤＤおよびグランドＧＮＤの間に直列接続されている。トランジスタ２１、２２の各ドレインは、トランジスタ３のゲートに接続される。トランジスタ２１、２２の各ゲートには、ロジック回路２０から出力される駆動信号ＨＧ、ＬＧがそれぞれ与えられている。

ロジック回路２０には、ノイズ検出信号Ｓａおよび制御信号ＩＮが入力されている。ロジック回路２０は、入力される信号Ｓａ、ＩＮに基づいて駆動信号ＨＧ、ＬＧを生成して出力する。具体的には、図４に示すように、ロジック回路２０は、ノイズ検出信号ＳａがＬレベルであるとき、制御信号ＩＮのレベルに関係なく、トランジスタ２１、２２をいずれもオフするための駆動信号ＨＧ、ＬＧを出力する。つまり、ノイズ検出信号ＳａがＬレベルであるとき、強制駆動動作は実行されない。

また、ロジック回路２０は、ノイズ検出信号ＳａがＨレベルであるとき、制御信号ＩＮのレベルに応じてトランジスタ２１、２２のいずれか一方をオンし、トランジスタ３を強制的にオン駆動またはオフ駆動する。つまり、ノイズ検出信号ＳａがＨレベルであるとき、強制駆動動作が実行される。

次に、上記構成の作用について説明する。
［１］ノイズが重畳されていないときの動作
出力端子４にノイズが重畳されていないとき、ノイズ検出信号ＳａはＬレベルであるため、誤動作防止回路７による強制駆動動作は実行されない。したがって、スロープ制御回路６によりトランジスタ３の駆動が制御される。そのため、信号出力回路１は、制御信号ＩＮのレベルに応じたレベルであり且つスロープ制御された出力信号ＯＵＴを出力する。

［２］周期性の無いノイズが重畳されたときの動作
出力端子４に周期性の無いノイズが重畳されたとしても、ノイズ検出信号ＳａはＬレベルのままであるため、誤動作防止回路７による強制駆動動作は実行されない。したがって、ノイズが重畳されていないときと同様、信号出力回路は、制御信号ＩＮのレベルに応じたレベルであり且つスロープ制御された出力信号ＯＵＴを出力する。

［３］周期性の有るノイズが重畳されたときの動作
ここでは、制御信号ＩＮがＨレベル、つまりトランジスタ３をオフ駆動してＨレベルの出力信号ＯＵＴを出力する期間に周期性の有るノイズが出力端子４に重畳したケースを想定している。図５に示すように、出力端子４に周期性の有るノイズが重畳すると、ノイズの影響により、電圧Ｖｃが電圧Ｖｔｈを跨いで上昇および低下を繰り返す。これにより、比較回路１５から、ノイズの周期回数に応じたパルス数を持つパルス信号Ｓｂが出力される。

そして、カウント部１６によるカウント回数が４回に達するとノイズ検出信号ＳａがＨレベルに転じる。これを受けて、誤動作防止回路７は、強制駆動動作を実行する。この場合、トランジスタ３のゲート電圧ＶｇがＬレベル（＝ＧＮＤ）に固定され、トランジスタ３がオフ駆動される。信号出力回路１は、制御信号ＩＮのレベルに応じたレベルの出力信号ＯＵＴを出力する。ただし、このときの出力信号ＯＵＴに対してスロープ制御は行われていない。

［４］強制駆動動作が解除されるときの動作
ここでは、上述したように強制駆動動作が開始された後、ノイズの発生が収まった場合を想定している。図６に示すように、ノイズの重畳が無くなると、パルス信号Ｓｂのパルスが無くなる。検出解除部１８は、パルス信号Ｓｂにおける最後のパルスの立ち下がり時点ｔ１から終了判定期間Ｔａの計測を開始する。

そして、終了判定期間Ｔａの計測が終了するまでノイズの重畳が無い状態、つまりパルス信号Ｓｂのパルスが無い状態が継続すると、計測の終了した時点ｔ２において検出解除部１８から、解除信号Ｓｃが出力される。これを受けて、周期性判定部１７がノイズ検出信号ＳａをＬレベルにし、その結果、誤動作防止回路７が強制駆動動作を終了する。そのため、信号出力回路１は、制御信号ＩＮのレベルに応じたレベルであり且つスロープ制御された出力信号ＯＵＴを出力する。

以上説明した本実施形態の信号出力回路１によれば、次のような効果が得られる。
出力端子４にノイズが重畳されると、誤動作防止回路７による強制駆動動作が実行される。そのため、重畳したノイズがキャパシタ９を通じてスロープ制御回路６に伝搬し、そのノイズがスロープ制御回路６の動作に影響を及ぼしたとしても、出力信号ＯＵＴが意図しないレベルになる、といった誤動作が生じることはない。つまり、信号出力回路１は、出力端子４にノイズが重畳したとしても、スロープ制御が失われるだけで、制御信号ＩＮのレベルに応じたレベルの出力信号ＯＵＴを出力する、といった信号出力回路１の主たる動作を継続することができる。

ただし、強制駆動動作が実行されたとしても、必ずしも出力信号ＯＵＴのスロープが失われることはない。なぜなら、図７の期間Ｔｂのように、出力信号ＯＵＴのレベルが変化しない期間、つまり出力信号ＯＵＴがＨレベルまたはＬレベルで安定した期間に強制駆動動作が行われたとしても、信号出力回路１は、定常時と同様にスロープを持った波形の出力信号ＯＵＴを出力することができる。

これに対し、図７の期間Ｔｃ、Ｔｄのように、出力信号ＯＵＴのレベルが変化する期間、つまり出力信号ＯＵＴの立ち上がりまたは立ち下がりの期間に強制駆動動作が行われると、出力信号ＯＵＴのスロープが失われ、急峻な立ち上がりまたは立ち下がりを持った波形になる。しかし、強制駆動動作が実行されているとき、信号出力回路１の周囲は、ノイズ環境であると考えられる。このような環境下においては、回路から放射されるノイズを低く抑える必要性が低いため、信号出力回路１のスロープ制御が失われ、放射するノイズが増えたとしても重大な問題が生じることはない。

また、ノイズ検出回路１４および誤動作防止回路７は、信号出力回路１を構成する他の回路と同様の電源ＶＤＤで動作する素子で構成されている。そのため、信号出力回路１によれば、本実施形態のように出力側電圧が回路の動作電圧よりも高い場合でも、高耐圧の素子を用いる必要がなく、回路規模の増大を抑えることができる。また、信号出力回路１では、出力端子４の電圧を定めるためのカレントミラー回路が不要であるため、最低動作電圧が高くなる、といった制約も生じない。

誤動作防止回路７は、ノイズ検出回路１４により周期性の有るノイズが検出されると強制駆動動作を実行するようにした。そのため、ノイズの誤検出に基づいて強制駆動動作が実行されるといった誤動作を防止できる。例えば、通常のスロープ制御などの動作に起因して、電圧Ｖｃがオーバーシュートやアンダーシュートして電圧Ｖｔｈに達することがあったとしても、直ちに強制駆動動作が実行されることはない。

また、これにより、次のような効果も得られる。すなわち、出力端子４にＥＳＤ（Electro Static Discharge）のような単発ノイズが重畳した場合、そのノイズには周期性が無いため、誤動作防止回路７による強制駆動動作は実行されない。そのため、トランジスタ３のセルフターンオンによる保護動作が妨げられることはなく、そのセルフターンオンによりサージ電流がＧＮＤに逃げやすくなる。したがって、トランジスタ３、キャパシタ９を含む内部の回路素子を破壊から保護することができる。つまり、内部の回路素子のＥＳＤなどに対する破壊耐性を良好に維持することができる。

ノイズ検出回路１４は、パルス信号Ｓｂのパルス数をカウントするカウント部１６と、そのカウント回数が所定の回数以上になるとノイズ検出信号ＳａをＨレベルにする周期性判定部１７と、を用いて周期性の有るノイズを検出する構成となっている。これらの構成は、カウンタおよび小規模なロジック回路により構成可能である。したがって、ノイズ検出回路１４、ひいては信号処理回路１の回路規模が増大することを抑制できる。

誤動作防止回路７が強制駆動動作を開始した後、ノイズが検出されなくなると、その強制駆動動作を終了するようにした。これにより、ノイズが無くなると速やかにスロープ制御が回復され、信号出力回路１によるノイズの放射を抑制することができる。さらに、この場合、信号出力回路１は、ノイズが検出されない状態が終了判定期間Ｔａだけ継続すると、その強制駆動動作を終了するような構成となっている。このような構成によれば、比較的短い間隔でもって断続的に生じるノイズが重畳するような場合に、誤動作防止回路７による強制駆動動作の実行および終了が繰り返されてしまうことを防止できる。

信号出力回路１は、車載用通信の通信ドライバ、例えばＬＩＮの通信ドライバに適用することができる。この場合、想定されるノイズとしては、１ＭＨｚ〜１ＧＨｚ程度の正弦波状のノイズであり、その周期は１μｓより短い。前述したように、カウント部１６がカウントするパルス信号Ｓｂの周期は概ねノイズの周期に等しい。そのため、このようなノイズが出力端子４に重畳したとき、ノイズ検出回路１４により、そのノイズが検出されるまでに要する時間は、多く見積もっても４μｓ程度となる。

これに対し、ＬＩＮの通信レートは１０ｋＨｚ程度であり、その通信に用いられるパルス信号のパルス幅は５０μｓ程度である。このようなことから、信号出力回路１をＬＩＮの通信ドライバに適用した場合、ノイズ検出回路１４が出力端子４に重畳されるノイズに周期性が有ると判定するために必要とする期間は、通信の周期に比べ、極めて短い期間となる。

したがって、信号出力回路１において、周期性の有るノイズが検出されてから強制駆動動作が実行されたとしても、通信信号となる出力信号ＯＵＴを受信して何らかの処理を行うマイクロコンピュータなどが、出力信号ＯＵＴのレベルを誤って判定する不具合、いわゆるビット化けの発生を防止することができる。

さらに、この場合、検出解除部１８により計測される終了判定期間Ｔａについても、通信の周期よりも短い期間（例えば８μｓ）に設定しておくとよい。このようにすれば、ノイズが無くなった後、速やかにスロープ制御が回復し、信号出力回路１から放射されるノイズを適切に抑制することができる。

信号出力回路１は、ノードＮ１とトランジスタ３のゲートとの間にバッファ８を介在させた構成となっている。出力端子４にノイズが重畳した際、そのノイズが内部へと伝搬する主たる経路は、キャパシタ９である。しかし、トランジスタ３のドレイン・ゲート間には図示しない寄生容量が存在する。そして、トランジスタ３は、出力段に設けられるものであるため、駆動能力確保のためにサイズが大きくなっており、上記寄生容量も比較的大きいものとなっている。したがって、出力端子４に重畳したノイズは、上記寄生容量を介してスロープ制御回路６などの内部回路に伝搬する可能性もある。上述したようにバッファ８を設けることで、上記寄生容量を介したノイズの伝搬経路が遮断されるため、そのノイズの影響でトランジスタ３が誤動作して出力信号ＯＵＴが意図しないレベルになる、といった誤動作の発生を防止することができる。また、バッファ８を設けることにより、トランジスタ３のゲートノードのインピーダンスが低くなり、ノイズの振幅が抑制される、という効果も得られる。

（第２実施形態）
以下、第１実施形態に対し、ノイズ検出回路の具体的構成を変更した第２実施形態について、図８〜図１０を参照して説明する。
図８に示すように、ノイズ検出回路３１は、電圧変換部３２、比較回路３３および周期性判定部３４を備えている。電圧変換部３２は、出力端子４にノイズが重畳されることで電圧Ｖｃが変化すると、その変化が起こる度に徐々に上昇する電圧Ｖａを生成する。つまり、電圧Ｖａは、ノイズの周期回数を積算したものに相当する。

電圧変換部３２としては、図９に示すダイオードＤ１およびキャパシタＣ１を用いた構成などを採用することができる。
コンパレータなどからなる比較回路３３は、電圧Ｖａおよび電圧Ｖｔｈを比較するもので、電圧Ｖａが電圧Ｖｔｈに達するとＨレベルとなるパルス信号Ｓｄを出力する。この場合、電圧Ｖｔｈは、判定電圧に相当する。電圧Ｖｔｈは、制御信号ＩＮのレベルに応じて切り替えられる。具体的には、制御信号ＩＮがＨレベルの期間、ＧＮＤより高くＶＤＤより低い所定の電圧に設定される。また、制御信号ＩＮがＬレベルの期間、ＶＤＤより高い所定の電圧に設定される。周期性判定部３４は、パルス信号ＳｄがＨレベルに変化すると、ノイズ検出信号ＳａをＨレベルにするとともに、リセット信号Ｓｅを出力する。電圧変換部３２は、リセット信号Ｓｅが与えられると、電圧Ｖａをゼロにリセットする。

周期性判定部３４は、リセット信号Ｓｅの出力時点からリセット周期Ｔｅの計測を開始する。リセット周期Ｔｅは、想定される周期性の有るノイズが出力端子４に重畳した場合に電圧Ｖａがゼロから電圧Ｖｔｈまで上昇するのに要する期間よりも長い期間に設定されている。周期性判定部３４は、リセット周期Ｔｅの計測が終了するまでにパルス信号Ｓｄが再びＨレベルに転じれば、ノイズ検出信号ＳａをＨレベルのままにしつつ、再度、リセット信号Ｓｅの出力およびリセット周期Ｔｅの計測を開始する。周期性判定部３４は、リセット周期Ｔｅの計測が終了するまでにパルス信号Ｓｄが再びＨレベルに転じなければ、ノイズ検出信号ＳａをＬレベルにする。

次に、上記構成の作用について説明する。
［１］ノイズが重畳されていないときの動作
出力端子４にノイズが重畳されていないとき、電圧Ｖａは電圧Ｖｔｈに達しておらず、ノイズ検出信号ＳａがＬレベルであるため、誤動作防止回路７による強制駆動動作は実行されない。したがって、このときの信号出力回路１全体の動作としては、第１実施形態と同様の動作となる。

［２］周期性の無いノイズが重畳されたときの動作
出力端子４に周期性の無いノイズが重畳したとしても、電圧Ｖａが電圧Ｖｔｈに達しないため、ノイズ検出信号ＳａはＬレベルのままであるため、誤動作防止回路７による強制駆動動作は実行されない。ただし、周期性の無いノイズが何度か重畳されることで、やがては電圧Ｖａが電圧Ｖｔｈに達してノイズ検出信号ＳａがＨレベルに転じる可能性がある。しかし、この場合には、リセット周期Ｔｅの計測が終了するまでに、電圧Ｖａが再び電圧Ｖｔｈに到達することはなく、ノイズ検出信号ＳａがＬレベルに転じるため、誤動作防止回路７による強制駆動動作が継続的に実施されることはない。したがって、このときの信号出力回路１全体の動作としては、第１実施形態と同様の動作となる。

［３］周期性の有るノイズが重畳されたときの動作
ここでは、制御信号ＩＮがＨレベルの期間に周期性の有るノイズが出力端子４に重畳したケースを想定している。図１０に示すように、出力端子４に周期性の有るノイズが重畳すると電圧Ｖａが徐々に上昇し、やがて電圧Ｖｔｈに達する。そうすると、ノイズ検出信号ＳａがＨレベルに転じ、誤動作防止回路７が強制駆動動作を実行する。なお、図１０では電圧Ｖａの波形を模式的に示している。電圧変換部３２として図９のようなダイオードおよびキャパシタからなる構成を用いた場合、実際の電圧Ｖａの波形としては、ノイズがＧＮＤより高い期間に比較的急峻な傾きで上昇するとともに、ノイズがＧＮＤより低い期間に比較的緩やかな傾きで低下するという状態を繰り返すような波形となる。

この場合、周期性判定部３４によるリセット周期Ｔｅの計測が終了するまでの間に電圧Ｖａが再び電圧Ｖｔｈまで上昇し、ノイズ検出信号ＳａのＨレベルが維持されるため、強制駆動動作が継続的に実施される。したがって、このときの信号出力回路１全体の動作としては、第１実施形態と同様の動作となる。

［４］強制駆動動作が解除されるときの動作
ここでは、上述したように強制駆動動作が開始された後、ノイズの発生が収まった場合を想定している。ノイズの重畳が無くなると、電圧Ｖａが上昇しなくなる。そのため、周期性判定部３４によるリセット周期Ｔｅの計測が終了するまでの間に電圧Ｖａが電圧Ｖｔｈに到達せず、ノイズ検出信号ＳａがＬレベルに転じるため、誤動作防止回路７による強制駆動動作が終了する。そのため、このときの信号出力回路１全体としての動作は、第１実施形態と同様の動作となる。

以上説明した本実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果が得られる。
さらに、ノイズ検出回路３１は、ノイズの周期回数を積算したものに相当する電圧Ｖａが電圧Ｖｔｈに達するか否かに基づいて、そのノイズの検出を行っている。したがって、本実施形態によれば、比較回路３３を構成するコンパレータ等の周波数特性に関係なく、それらの周波数特性よりも十分に高い周波数を持つノイズについても検出することができる。

（第３実施形態）
以下、第１実施形態に対し、ノイズ検出回路の具体的構成を変更した第３実施形態について、図１１および図１２を参照して説明する。
図１１に示すように、ノイズ検出回路４１は、第１実施形態のノイズ検出回路１４に対し、カウント部１６および周期性判定部１７に代えて周期性判定部４２を備えている点が異なる。

図１２に示すように、周期性判定部４２は、最初にパルス信号Ｓｂが反転した時点ｔ１から所定の周期性判定期間Ｔｆの計測を開始する。周期性判定部４２は、周期性判定期間Ｔｆ中、パルス信号Ｓｂのエッジが継続して検出されると、その計測期間の終了時点ｔ２にてノイズ検出信号ＳａをＨレベルにする。

このような構成によっても、第１実施形態と同様の作用および効果が得られる。
さらに、本実施形態のノイズ検出回路４１によれば、所定の周期性判定期間Ｔｆ中にパルス信号Ｓｂのエッジが継続して検出されるか否かに基づいて周期性の有るノイズが重畳したか否かを判定しているため、その判定に要する期間は、ノイズの周期によらず一定となる。このように、本実施形態によれば、ノイズの周期に関係なく、予め定めた期間内で周期性の有るノイズの有無を検出できるため、低い周波数のノイズが重畳した場合でも、その検出までの時間がむやみに長くなってしまうことがない。

（その他の実施形態）
なお、本発明は上記し且つ図面に記載した各実施形態に限定されるものではなく、次のような変形または拡張が可能である。
第１および第３実施形態におけるパルス信号Ｓｂのパルス幅は、電圧Ｖｃが電圧Ｖｔｈを超えている期間に応じて変化する、言い換えると、上記パルス幅は、ノイズの時間的な変化に基づいて変化するようになっていた。しかし、パルス信号Ｓｂのパルス幅は固定にしてもよい。例えば、電圧Ｖｃが電圧Ｖｔｈに達するとパルス信号をＨレベルに転じさせ、その時点から所定の固定期間だけ経過後にパルス信号をＬレベルに転じさせるような構成を採用すれば、パルス信号Ｓｂのパルス幅を固定することができる。このようにすれば、ノイズの変化の仕方によらず、一定のパルス幅を持つパルス信号Ｓｂがされるので、本来生成されなければならないパルスが生成されない、といったパルス抜けが生じることがなくなる。

上記各実施形態では、出力トランジスタとしてＮチャネル型のＭＯＳトランジスタ３を用い、そのドレインを抵抗５によりプルアップした構成、つまりローサイド駆動構成の信号出力回路について説明したが、出力段の構成はこれに限らない。例えば、図１３に示す信号出力回路５１のように、出力トランジスタとしてＰチャネル型のＭＯＳトランジスタ５２を用い、そのドレインを抵抗５３によりプルダウンした構成、つまりハイサイド駆動構成でもよい。

ノイズの誤検出による誤動作を考慮しなくとも問題が無い場合や、ＥＳＤなどに対する破壊耐性が十分である場合などには、ノイズ検出回路はノイズの周期性の有無を判定しなくともよい。つまり、出力端子４にノイズが重畳されたことが検出されると、直ちに強制駆動動作を実行する、といった構成を採用してもよい。
出力トランジスタの寄生容量を介して内部回路に伝搬するノイズの影響を考慮しなくとも問題無い場合などには、バッファ８は設けなくともよい。

電圧変換部３２の具体的な構成としては、例えば図１４および図１５に示すような構成を採用してもよい。図１４の構成は、図９の構成に対して抵抗Ｒ１が追加されたものである。抵抗Ｒ１は、キャパシタＣ１に充電された電荷を放電させるためのものであり、キャパシタＣ１に対して並列接続されている。このような構成を採用すれば、周期性判定部３４による強制駆動動作を解除するための動作を次のように変更することができる。

すなわち、図１４の構成では、ノイズの重畳が無くなると、キャパシタＣ１への充電が停止されることでＲＣ時定数に応じて電圧Ｖａが低下する。そこで、周期性判定部３４は、電圧Ｖａが電圧Ｖｔｈなどの閾値まで低下するとノイズ検出信号ＳａをＬレベルに転じさせるような構成とする。このようにすれば、より簡単な構成で、強制駆動動作の解除を実現することができる。なお、この場合、キャパシタＣ１の容量値、抵抗Ｒ１の抵抗値、電圧Ｖｔｈなどの閾値の設定により、強制駆動動作が終了するまでの解除時間を調整することが可能である。

図１５の構成は、ダイオードＤ２、キャパシタＣ２および抵抗Ｒ２を備えている。ダイオードＤ２は、電圧Ｖｃが与えられる入力ノードと電圧Ｖａを出力する出力ノードとの間に、出力ノード側をアノードとして接続されている。キャパシタＣ２は、出力ノードとグランドとの間に接続されている。抵抗Ｒ２は、キャパシタＣ２を充電するためのものであり、ダイオードＤ２に対して並列接続されている。

この場合、ノイズが重畳されていない正常時、抵抗Ｒ２を通じてキャパシタＣ２が充電されており、電圧ＶａがＶＤＤ付近の電圧になっている。そして、ノイズが重畳されると、その度にダイオードＤ２を通じてキャパシタＣ２が放電され、電圧Ｖａが徐々に低下する。その後、電圧Ｖａが電圧Ｖｔｈに達すると、ノイズ検出信号ＳａがＨレベルに転じ、誤動作防止回路７が強制駆動動作を実行する。

また、このような構成を採用すれば、周期性判定部３４による強制駆動動作を解除するための動作を次のように変更することができる。すなわち、図１５の構成では、ノイズの重畳が無くなると、キャパシタＣ２の放電が停止されることでＲＣ時定数に応じて電圧Ｖａが上昇する。そこで、周期性判定部３４は、電圧Ｖａが電圧Ｖｔｈなどの閾値まで上昇するとノイズ検出信号ＳａをＬレベルに転じさせるような構成とする。このようにすれば、より簡単な構成で、強制駆動動作の解除を実現することができる。なお、この場合も、図１４の構成と同様に、各回路定数の設定により解除時間を調整することができる。

１、５１…信号出力回路、３、５２…トランジスタ、４…出力端子、６…スロープ制御回路、７…誤動作防止回路、９…キャパシタ、１４、３１、４１…ノイズ検出回路。

Claims (9)

1. 外部より入力される制御信号に基づいて出力トランジスタ（３、５２）の駆動を制御することにより、前記出力トランジスタの一方の主端子に接続された出力端子（４）から前記制御信号のレベルに応じたレベルの出力信号を出力する信号出力回路（１、５１）であって、
   前記出力端子に重畳される周期性の有るノイズを検出するノイズ検出回路（１４、３１、４１）と、
   第１端子および第２端子を備え、前記第１端子が前記出力端子に接続されるとともに前記第２端子が前記ノイズ検出回路に接続されたフィードバック容量（９）と、
   前記制御信号のレベルに応じて前記フィードバック容量の充電および放電を行い、前記フィードバック容量の第２端子の電圧を用いて前記出力トランジスタを駆動することにより前記出力信号のスロープを制御するスロープ制御回路（６）と、
   前記ノイズ検出回路により周期性の有るノイズが検出されると、前記スロープ制御回路による前記出力トランジスタの駆動に関係なく、前記制御信号のレベルに応じたレベルの前記出力信号が出力されるように前記出力トランジスタを駆動する強制駆動動作を行う誤動作防止回路（７）と、
   を備える信号出力回路。
2. 前記ノイズ検出回路（１４）は、前記出力端子に重畳されるノイズの周期回数をカウントするカウント部（１６）と、前記カウント部によりカウントされたノイズの周期回数が所定回数以上になると前記ノイズに周期性が有ると判定する周期性判定部（１７）と、を備える請求項１に記載の信号出力回路。
3. 前記ノイズ検出回路（３１）は、前記出力端子にノイズが重畳されることで変化する電圧を出力する電圧変換部（３２）と、前記電圧変換部の出力電圧が所定の判定電圧に達すると前記ノイズに周期性が有ると判定する周期性判定部（３４）と、を備える請求項１に記載の信号出力回路。
4. 前記電圧変換部（３２）は、前記出力端子に重畳されるノイズに起因して生じる電流により充電または放電されるキャパシタ（Ｃ１、Ｃ２）を備え、前記キャパシタの端子電圧を出力する請求項３に記載の信号出力回路。
5. 前記ノイズ検出回路（４１）は、前記出力端子に重畳されるノイズを最初に検出した時点から所定の周期性判定期間を計測し、前記周期性判定期間中に前記ノイズを継続して検出すると前記ノイズに周期性が有ると判定する周期性判定部（４２）を備える請求項１に記載の信号出力回路。
6. 前記出力信号は、通信に用いられる信号であり、
   前記ノイズ検出回路が前記出力端子に重畳されるノイズに周期性が有ると判定するために必要とする期間は、前記通信の周期よりも短い期間である請求項１から５のいずれか一項に記載の信号出力回路。
7. 前記誤動作防止回路は、前記強制駆動動作を開始した後、前記ノイズ検出回路によって前記ノイズが検出されなくなると、前記強制駆動動作を終了する請求項１から６のいずれか一項に記載の信号出力回路。
8. 前記誤動作防止回路は、前記強制駆動動作を開始した後、前記ノイズ検出回路によって前記ノイズが検出されない状態が所定の終了判定期間だけ継続すると、前記強制駆動動作を終了する請求項７に記載の信号出力回路。
9. さらに、前記フィードバック容量の第２端子および前記出力トランジスタの導通制御端子の間に接続されたバッファ（８）を備えている請求項１から８のいずれか一項に記載の信号出力回路。

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