CN1898628A - 监视电路 - Google Patents
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Abstract
一种监视电路，具备：电容器；充电机构，使所述电容器充电；放电机构，使所述电容器放电；电压比较机构，在因所述电容器被充电而变成一定值以上的电压时，通过比较一定值的参考电压与所述电容器的充电电压，发出用于复位监视对象的工作的信号；以及电源电压判定机构，当进行所述监视对象的电源电压的监视，所述监视对象的电源电压变成一定值以下时，复位所述监视对象的工作。从而，可以防止微型计算机进行误工作。
Description
技术领域
本发明涉及作为在检测微型计算机的异常工作，自动地赋予回避处置的故障安全系统(fail-safe system)中利用的有效技术的监视电路。
背景技术
监视微型计算机是否正常工作的方法，一般进行通过监视电路判断来自微型计算机的正常工作时钟(clock)是否到达而进行的方法。这种方式的方法可举出特开2003-172762号公报。
但是，在这种方式中，即使减少对微型计算机的供给电压时，也仅能通过监视电路监视来自微型计算机的正常工作时钟一定时间的方法来对微型计算机未正常工作进行检测。因此，当减少对微型计算机的供给电源时，无法立即安全地复位(reset)微型计算机，故当电源由减电状态返回到稳定状态时，即使微型计算机恢复工作，也会因由于减电而中断工作的微型计算机之内装的存储器或寄存器等，而有微型计算机发生误工作的可能性。
发明内容
本发明正是鉴于上述实际情况而提出的，消除存在于现有技术内的上述课题，本发明的目的在于，提供在减电时可安全地复位微型计算机的监视电路、以及可使该复位解除区间恒定的监视电路、还有具备上述监视电路的半导体装置以及搭载上述半导体装置的电子机器。
在此，发明之一是一种监视电路，其特征在于，具备：电容器；充电机构，使所述电容器充电；放电机构，使所述电容器放电；电压比较机构，在因所述电容器被充电而变成一定值以上的电压时，通过比较一定值的参考电压与所述电容器的充电电压，发出用于复位监视对象的工作的信号；以及电源电压判定机构，当进行所述监视对象的电源电压的监视，所述监视对象的电源电压变成一定值以下时，复位所述监视对象的工作。
发明之二是一种监视电路，其特征在于，具备：电容器；充电机构，使所述电容器充电；第一放电机构，使所述电容器放电；第二放电机构，对所述电容器放电；电压比较机构，在由于所述电容器被充电而变成一定值以上的电压时，通过比较一定值的参考电压与所述电容器的电压，发出用于复位所述监视对象的工作的信号；以及电源电压判定机构，当进行所述监视对象的电源电压的监视，所述监视对象的电源电压变成一定值以下时，复位所述监视对象的工作。
发明之三是发明之一或发明之二的监视电路，其特征在于，上述电源电压判定机构是比较器，而上述充电机构由电流源构成。
发明之四是发明之二或发明之三所述的监视电路，其特征在于：上述第一放电机构是电流源，而上述第二放电机构由模拟开关(analogswitch)构成，当上述监视对象的电源电压变成一定值以下时，通过使上述第一以及第二的任一个或两者的放电机构工作，使电压比较机构的输出反相，复位上述监视对象。
本发明之五是发明之二或之三所述的监视电路，其特征在于，上述第一放电机构是电流源，而上述第二放电机构由N型MOS晶体管构成。
本发明之六是发明之一至发明之五中任一项所述的监视电路，其特征在于，上述电压比较机构由窗口比较器(window comparator)构成。
本发明之七是发明之一至发明之五中任一项的监视电路，其特征在于：上述电压比较机构由磁滞比较器(hysteresis comparator)构成。
发明之八是一种半导体装置，其特征在于，具备发明之一至发明之七中任一项所述的监视电路。
发明之九是一种半导体装置，其特征在于，具备上述电容器配设于半导体装置的外部的发明之一至发明之七中任一项所述的监视电路。
发明之十是一种电子机器，其特征在于，具备：发明之八或发明之九的半导体装置；以及通过上述半导体装置监视的微型计算机。
本发明的效果是即使在减电时也能安全地复位微型计算机，以一定的长度保持微型计算机的复位解除状态的区间，以所希望的时序(timing)产生复位信号，故可消除到复位微型计算机为止的时间损失(timeloss)。还可使具备微型计算机的电子机器的控制更正确。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的监视电路。
图2是表示图1所示的监视电路的工作状态的图，分别表示(a)电源电压8b，(b)来自微型计算机7的正常工作时钟，(c)从比较器5与窗口比较器4至微型计算机7的复位信号(以低复位)，(d)由窗口比较器4测定的电容器3的电荷量，(e)窗口比较器4的输出。
图3是作为与本发明有关的第二实施方式的监视电路。
图4是表示图3所示的监视电路的工作状态的图，分别表示(a)电源电压8b，(b)来自微型计算机7的正常工作时钟，(c)由比较器5与窗口比较器4至微型计算机7的复位信号(以低复位)，(d)由窗口比较器4测定的电容器3的电荷量，还有(e)窗口比较器4的输出。
另外，图中符号：1-充电电路；2a-恒流源；2b-N型MOS晶体管；3-电容器；4-窗口比较器；5-比较器；6、9-逻辑电路；7-微型计算机；8a、8b-电源电压；10a、10b、10c-电阻；15、16-监视电路。
具体实施方式
图1表示与本发明的结构有关的监视电路15。在该图中，在电容器3上连接有作为充电电路的电流源1以及作为放电电路的电流源2a，该电容器3与窗口比较器(window comparator)4的输入端子连接。该窗口比较器4的阈值(threshold)是通过电阻10a、10b、10c分压来自电源电压8a的电位，作为参考电压而设定。其中逻辑电路6按照将窗口比较器4的复位输出传达至微型计算机7，或者不传达至微型计算机7的方式工作。还有，在比较器5中也一边监视微型计算机7的电源电压，一边在微型计算机7的减电时由该比较器5输出复位信号至微型计算机7，而将使电容器3的电荷放电用的触发信号(trigger signal)传达至逻辑电路9。
以下使用图2对监视电路15的工作进行说明。在该图中，纵轴表示电压，横轴表示时间，该图所示的图形分别表示(a)电源电压8b，(b)来自微型计算机7的正常工作时钟，(c)由比较器5与窗口比较器4至微型计算机7的复位信号(以低(low，L)复位(reset))，(d)由窗口比较器4测定的电容器3的电荷量，(e)窗口比较器4的输出。
图2的纵线(1)表示电源进入图1所示的本发明的监视电路15与微型计算机7的时序。
图2的纵线(2)表示因电源电压8b超过比较器5的高(high，H)侧的阈值电压(VDD thh)，故充电电路1起动，电荷开始储存于电容器3的时序。而且，此时微型计算机7变成解除复位状态。
图2的纵线(3)表示当微型计算机7正常工作时，输入到监视电路15的逻辑电路9的来自微型计算机7的正常工作时钟的输入的时序。若来自微型计算机7的正常工作时钟输入到逻辑电路9，则充电电路1停止，放电电路2a被起动，因而使电容器3的电荷放出。
图2的纵线(4)表示以窗口比较器4测定的电容器3的电荷超过窗口比较器4的高侧的阈值电压(VC thh)的时序。微型计算机7不正常工作时，由于来自微型计算机7的正常工作时钟未被输入到构成现有监视电路的逻辑电路，从而变成此状态。此时的窗口比较器4的输出高(H)经由逻辑电路6而使微型计算机7复位。而且，通过此窗口比较器4的输出H停止充电电路1，并且起动放电电路2a。
图2的纵线(5)表示以窗口比较器4测定的电容器3的电荷低于窗口比较器4的低(low)侧的阈值电压(VC thl)的时序。此时，窗口比较器4的输出变成高(H)，此窗口比较器4的输出经由逻辑电路6、9而停止放电电路2a，并且起动充电电路1。
图2的纵线(6)表示电源电压8b因某些原因低于比较器5的低侧的阈值电压(为了微型计算机7安全工作所需的电压VDD thl)的时序。此时，微型计算机7由于比较器5的输出变成复位状态。
图1所示的监视电路15是如以上所说明的，电源电压低于为了微型计算机的安全工作所需的电压时，对微型计算机进行复位，而且，来自微型计算机的正常工作时钟在一定期间未被输入到监视电路时，变成作为微型计算机未正常工作而对微型计算机施加复位的结构。
依照此实施方式，即使在微型计算机的减电时也能安全地复位微型计算机。
但是，图1所示的本发明的监视电路15，微型计算机7的复位解除区间不同，如图2所示，在纵线(7)与纵线(8)之间所示的区间与在纵线(9)与纵线(10)之间所示的区间的长度不同。此点如表示图1所示的本发明的监视电路15的电压波形的图2的一点虚线A所示，在电源电压8b为正常持续的情况下，且来自微型计算机7的正常工作时钟有一定期间未被输入到监视电路的情况，是起因于以下原因的现象：仅在电容器3的电荷超过窗口比较器4的高侧的阈值电压时，通过窗口比较器4的输出，对微型计算机7施加复位的这种电路构成上的限制。也就是说，在微型计算机7的复位解除区间会观察到不同的区间，其原因有：电源电压8b正常时，除了窗口比较器4的输出外，没有对微型计算机7施加复位的其他机构。
但是，在电源电压8b为正常时，为了要测定应在微型计算机7的正常工作时输出的正常工作时钟未到达监视电路的时间，必须如图2的一点虚线A所示，采用仅在图1所示的监视电路的电容器3的电荷超过窗口比较器4的高侧的阈值电压时，对微型计算机7施加复位的构成。
而且，如图2的纵线(7)所示，若当电容器3的电荷高到某一程度时，电源电压8b复原而超过比较器5的高侧的阈值电压，则会有由窗口比较器4或由逻辑电路6输出对微型计算机7解除复位的信号的情况。而且，此解除复位信号只要电源电压正常，到电容器3的电荷超过窗口比较器4的高侧的阈值电压为止都一直维持原来的状态。
由于上述的情形，图1所示的本发明的监视电路15发生生成有不同的微型计算机7的解除复位区间的不均衡的情形，如图2所示的在纵线(7)与纵线(8)之间所示的区间，与在纵线(9)与纵线(10)之间所示的区间彼此为长度不同的区间。
用以校正此不均衡的解除复位区间的电路是本发明的第二实施方式的图3所示的监视电路16。本实施方式的监视电路与图1所示的监视电路15比较，配设有新的放电机构的放电电路2b，通过切换(switching)工作进行电容器3的电荷的放出。
与图3所示的本发明有关的监视电路16，当监视对象的微型计算机7的电源电压8b(VDD)比使微型计算机7安全工作用的电源电压还低的减电时，测定安全地使微型计算机7结束用的微型计算机7的电源电压8b的监视，与当微型计算机7未正常工作的时间超过一定时间时，复位微型计算机7用的正常工作时钟的到达间隔。微型计算机7的电源电压8b的监视通过使用电源电压判定机构的比较器5来进行，而正常工作时钟的间隔的监视通过控制作为充电机构的充电电路1、和作为放电机构的放电电路2a与放电电路2b，以电压比较机构的窗口比较器4测定储存于电容器3的电压而以一定的时间进行，观测正常工作时钟的到达而进行。因此，不在减电时，且正常工作时钟被输入到图1所示的现有的监视电路时，变成微型计算机7不会被复位而持续工作。此外，在该图中，监视电路的电源电压使用与微型计算机7不同的电源电压8a。
以下，使用图4所示的本发明相关的监视电路的电压变动图说明与图3所示的本发明有关的监视电路的工作。此外，在图4中纵轴表示电压，横轴表示时间，该图所示的图形分别表示：(a)电源电压8b，(b)来自微型计算机7的正常工作时钟，(c)由比较器5至微型计算机7的复位信号(以低复位的状态)，(d)以窗口比较器4测定的电容器3的电荷量，(e)窗口比较器4的输出。
图4的纵线(1)表示电源进入图3所示的现有监视电路与微型计算机7的时序。
图4的纵线(2)表示因电源电压8b超过比较器5的高侧的阈值电压(VDD thh)，故充电电路1起动，电荷开始储存于电容器3的时序。而且，此时微型计算机7变成解除复位状态。此外，比较器5的高侧的阈值电压与后述的比较器5的低侧的阈值电压(VDD thl)通过反馈(feedback)比较器5的输出，进行电阻分割，从而具备磁滞(hysteresis)而设定，但不会限于此机构。
图4的纵线(3)表示当微型计算机7正常工作时，输入到与图3所示的本发明有关的监视电路的逻辑电路9的来自微型计算机7的正常工作时钟的输入的时序。若来自微型计算机7的正常工作时钟输入到逻辑电路9，则充电电路1停止，而使放电电路2a起动，因而使电容器3的电荷放出。
图4的纵线(4)表示以窗口比较器4测定的电容器3的充电电压超过窗口比较器4的高侧的阈值电压(VC thh)的时序。若来自微型计算机7的正常工作时钟不被输入到本发明的监视电路，则变成此状态。此时的窗口比较器4的输出高(H)经由逻辑电路6而使微型计算机7复位。而且，通过此窗口比较器4的输出H停止充电电路1，并且起动放电电路2a。此外，窗口比较器4的高侧的阈值电压与后述的窗口比较器4的低侧的阈值电压(VC thl)分别通过由电阻10a、10b、10c分压窗口比较器4的电源电压8a来设定。
图4的纵线(5)表示以窗口比较器4测定的电容器3的电荷低于窗口比较器4的低侧的阈值电压(VC thl)的时序。此时，放电电路2a通过窗口比较器4的输出而停止，并且充电电路1被起动。
图4的纵线(6)表示电源电压8b因负荷的变动或噪声等的原因，低于比较器5的低侧的阈值电压(VDD thl)的时序。此时，通过比较器5的输出，对微型计算机7施加复位，并且使放电电路2b通过比较器5的输出而起动，而放出电容器3的电荷。
如以上所说明的那样，图3所示的本发明的监视电路16若储存有电容器3的电荷，以窗口比较器4检测的电压上升并超过窗口比较器4的高侧的阈值电压时，则通过窗口比较器4的输出，对微型计算机7施加复位，而且，电源电压8b低于比较器5的低侧的阈值电压时，通过比较器5的输出，对微型计算机7施加复位而工作。也就是说，本发明的监视电路监视微型计算机7的正常工作时钟的间隔与微型计算机7的电源电压8b两者。
本发明的监视电路成为每次当减电时监视对象物的电源电压降低一定程度以上时即放出电容器的电荷的构成。据此，图3所示的本发明的监视电路的电压波形图4与图1所示的监视电路15的电压波形图2比较，纵线(7)与纵线(8)之间的解除复位区间与纵线(9)与纵线(10)之间的解除复位区间大致相同。通过以一定的长度保持微型计算机的解除复位状态的区间，可以所希望的时序使复位信号产生，故可消除到复位微型计算机为止的时间损失。更进一步可使具备微型计算机的电子机器的控制更正确。
此外，虽然参照特定的实施方式详细地说明本发明，但不脱离本发明的精神与范围，对于本领域技术人员而言，可施加各种变更或修正。
产业上的可利用性
本发明的监视电路仅以该监视电路，或与其他的集成电路共同封装而成为半导体装置，该半导体装置被搭载于监视对象的微型计算机以及电子机器。此处所谓电子机器指电视或冰箱等的具备微型计算机的所有的电气制品。
此外，本发明不限于上述实施方式，在申请专利范围所述的事项的范围内的所有的设计变更均包含在本发明的范围。例如也可取代NMOS2b使用模拟开关等，取代窗口比较器4使用磁滞比较器也能达成同一目的。
Claims (8)
1.一种监视电路，具备：
电容器；
充电机构，对所述电容器充电；
放电机构，对所述电容器放电；
电压比较机构，在因所述电容器被充电而变成一定值以上的电压时，通过比较一定值的参考电压与所述电容器的充电电压，发出用于复位监视对象的工作的信号；以及
电源电压判定机构，当进行所述监视对象的电源电压的监视，所述监视对象的电源电压变成一定值以下时，复位所述监视对象的工作。
2.一种监视电路，具备：
电容器；
充电机构，对所述电容器充电；
第一放电机构，对所述电容器放电；
第二放电机构，对所述电容器放电；
电压比较机构，在由于所述电容器被充电而变成一定值以上的电压时，通过比较一定值的参考电压与所述电容器的电压，发出用于复位监视对象的工作的信号；以及
电源电压判定机构，当进行所述监视对象的电源电压的监视，所述监视对象的电源电压变成一定值以下时，复位所述监视对象的工作。
3.如权利要求1或2所述的监视电路，其特征在于，
所述电源电压判定机构是比较器，所述充电机构由电流源构成。
4.如权利要求2或3所述的监视电路，其特征在于，
所述第一放电机构是电流源，所述第二放电机构由模拟开关构成，当所述监视对象的电源电压变成一定值以下时，通过使所述第一以及第二的任一个或两者的放电机构工作，使电压比较机构的输出反相，对所述监视对象进行复位。
5.如权利要求2或3所述的监视电路，其特征在于，
所述第一放电机构是电流源，所述第二放电机构由N型MOS晶体管构成。
6.如权利要求1或2所述的监视电路，其特征在于，
所述电压比较机构由窗口比较器构成。
7.如权利要求1或2所述的监视电路，其特征在于，
所述电压比较机构由磁滞比较器构成。
8.一种半导体装置，具备：
所述电容器设置于半导体装置的外部的权利要求1或2所述的监视电路。
Applications Claiming Priority (3)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN104048678A (zh) * | 2013-03-15 | 2014-09-17 | 欧姆龙株式会社 | 传感器 |
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2004
- 2004-12-20 CN CN 200480038598 patent/CN1898628A/zh active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN103678012A (zh) * | 2012-09-26 | 2014-03-26 | 瑞萨电子株式会社 | 半导体器件 |
| CN103678012B (zh) * | 2012-09-26 | 2018-03-02 | 瑞萨电子株式会社 | 半导体器件 |
| CN104048678A (zh) * | 2013-03-15 | 2014-09-17 | 欧姆龙株式会社 | 传感器 |
| CN104048678B (zh) * | 2013-03-15 | 2017-03-01 | 欧姆龙株式会社 | 传感器 |
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| PB01 | Publication | ||
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| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
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