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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtungsunterbrechungserfassungsschaltung,
die eine Steuerschaltung und eine Sensorschaltung aufweist, die
eine funktionelle Schaltung enthält,
die einen oder mehrere Transistoren zum Ausgeben eines Sensorsignals
an die Steuerschaltung bei der Zufuhr von Energie von der Steuerschaltung,
wobei mehrere Verbindungsleitungen und Anschlüsse zwischen der Steuerschaltung
und der Sensorschaltung angeordnet sind und wobei die Unterbrechungserfassungsschaltung
eine Unterbrechung oder einen Bruch mindestens einer Verbindungsleitung
erfasst.
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Bisher
sind zum Beispiel in einer Steuervorrichtung, die in einem Fahrzeug
angebracht ist, eine Sensorschaltung und eine Steuerschaltung (z.
B. ECU) durch mehrere Verbindungsleitungen (z. B. Energieversorgungsleitungen,
Sensorsignalleitungen und Masseverbindungsleitungen) und Anschlüsse Vcc,
Vout, GND und weitere miteinander verbunden.
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In
den 6A und 6B, die schematisch einen
Schnittstellenabschnitt zeigen, sind eine Steuerschaltung 1 und
eine Sensorschaltung 2 durch mehrere Verbindungsleitungen 3 bis 5 (eine
Energieversorgungsleitung 3, eine Sensorsignalleitung 4,
eine Masseverbindungsleitung 5) miteinander verbunden. Bei
diesem Aufbau ist eine Schaltung vorgesehen, um die dazwischen herrschenden
Verbindungsbedingungen im Falle einer aus irgendeinem Grund eingetretenen
Unterbrechung zumindest einer dieser Verbindungsleitungen 3 bis 5 zu
erfassen.
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In
der Steuerschaltung 1 ist, wie es in den 6A und 6B gezeigt
ist, zur Erfassung einer Unterbrechung der Verbindungsleitungen 3 bis 5 zwischen der
Steuerschaltung 1 und der Sensorschaltung 2 ein Hochziehwiderstand 6 (Pull-up-Widerstand
(oder ein Herabziehwiderstand 7 (Pull-down-Widerstand))
mit einer Energieversorgungsschaltung 8 in paralleler Anordnung
zu einem internen Anschluss der Steuerschaltung 1 zum Einstellen
des Verhältnisses
der Impedanzen (d. h. des Hochziehwiderstandes 6 oder des
Herabziehwiderstandes 7 und eines Widerstandswertes R0)
der Steuerschaltung 1 und der Sensorschaltung 2 auf
einen extremen Wert (näherungsweise
15 bis 20:1) geschaltet.
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In
dieser Anordnung erreicht in einem Falle, in dem mindestens eine
(z. B. die Sensorsignalleitung 4) der Verbindungsleitungen 3 bis 5 aus
irgendeinem Grund unterbrochen wird, eine an einen Anschluss Vin
der Steuerschaltung 1 anzulegende Spannung eine Energieversorgungsspannung
(oder eine Massespannung) auf der Grundlage einer Änderung
eines im Hochziehwiderstand 6 (oder Herabziehwiderstand 7)
fließenden
Stromes. Dementsprechend kann, wenn diese Energieversorgungsspannung
(oder die Massespannung) auf außerhalb
eines Eingangsspannungsbereiches in einem normalen Betrieb einer
internen Schaltung 9 der Steuerschaltung 1 eingestellt
wird, die interne Schaltung 9 der Steuerschaltung 1 diese
Spannung erfassen, um die Unterbrechung zumindest einer der Verbindungsleitungen 3 bis 5 zu
erfassen. Als ein Beispiel für
eine Unterbrechungserfassung nach diesem Prinzip wurde eine Unterbrechungserfassungsvorrichtung
in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. HEI 5-107292 beschrieben.
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Bisher
wurde ein goldplattierter Anschluss als Anschluss für die durch
die Verbindungsleitungen 3 bis 5 erstellten elektrischen
Verbindungen zwischen der Steuerschaltung 1 und der Sensorschaltung 2 verwendet,
und in diesem Fall wird, wie es in den 6A und 6B gezeigt
ist, die Unterbrechungserfassung derart durchgeführt, dass der Wert des Hochziehwiderstandes 6 auf
näherungsweise
mehrere hundert kΩ eingestellt
und der Widerstandswert R0 eines mit einer internen Seite eines
Anschlusses der Sensorschaltung 2 verbundenen Widerstandselements
angepasst wird, um eine Impedanz für ein Impedanzverhältnis (näherungsweise
15 bis 20:1) in Bezug auf den zuerst genannten Widerstandswert zu erzeugen.
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Gemäß den jüngsten geforderten
Spezifikationen wurde jedoch auch ein zinnplattierter Anschluss niedrigen
Preises (der im Folgenden als Zinnplattenanschluss bezeichnet wird)
an Stelle des goldplattierten Anschlusses verwendet. Andererseits
führt dieses
jedoch zu der Befürchtung,
dass sich der Kontaktwiderstand mit der Verschlechterung der Kontakte
des Zinnplattenanschlusses erhöht,
und somit besteht der Bedarf, den Energieversorgungsstrom zum Zinnplattenanschluss
in einem normalen Betrieb derart zu erhöhen, dass der Wert des Hochziehwiderstandes 6 kleiner
als vorher gemacht wird, um in einem Bereich zwischen mehreren kΩ und mehreren zehn
kΩ zu liegen.
Wenn der Wert des Hochziehwiderstandes 6 der Steuerschaltung 1 auf
mehrere kΩ bis
mehrere zehn kΩ eingestellt
wird, ergibt sich eine Differenz von näherungsweise einem bis zwei
Digits im Vergleich zum herkömmlichen
Fall, was sogar dann ein Problem verursacht, wenn ebenso wie im herkömmlichen
Fall die Änderung
des Widerstandswertes R0 erfolgt, um eine Unterbrechung zu erfassen,
während
diese Spezifikation erfüllt
ist.
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Das
heißt,
dass hinsichtlich der Impedanz der Sensorschaltung 2, die
beim Auftreten einer Unterbrechung extrem niedriger als der Wert
des Hochziehwiderstandes 6 (oder Herabziehwiderstandes 7) der
Steuerschaltung 1 z. B. im Vergleich zum herkömmlichen
Fall sein muß,
die Notwendigkeit besteht, den Wert R0 (Impedanz) eines parallel
mit einem Anschluss einer internen Seite der Sensorschaltung 2 verbundenen
Widerstandes zu verringern. Da sich jedoch der im mit diesem Anschluss
verbundenen Widerstand fließende
Strom auf Grund der Beziehung zwischen den Widerstandswerten in
einem normalen Betrieb beachtlich erhöht, führt dieses zu einer unerwünschten
Erhöhung
des in dem Widerstand R0 nutzlos fließenden Stromes.
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Daher
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Unterbrechungserfassungsschaltung anzugeben,
die in der Lage ist, eine Unterbrechung einer Verbindungsleitung
zwischen Schaltungen in einem Zustand zu erfassen, in dem eine nutzlose Stromdissipation,
die von einem in einem Widerstandselement fließenden Strom stammt, das mit
einer Innenseite eines Anschlusses einer Sensorschaltung verbunden
ist, unter Kontrolle gebracht wird, wobei ein Anwachsen des Kontaktwiderstandes
an Anschlusskontakten durch Erhöhen
des Erregungsstromes in Bezug auf einen Anschluss, mit dem eine
Verbindungsleitung verbunden ist, in einem normalen Betrieb, vermieden
wird.
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Die
Aufgabe wird mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Abhängige Ansprüche sind
auf bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung gerichtet.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird in einem normalen Betrieb
ein Erregerstrom direkt von einer Steuerschaltung durch einen Anschluss
einem Kollektor oder Drain eines Transistors in einer Sensorschaltung
zugeführt.
Dieses kann den im Anschluss fließenden Erregerstrom nur durch Anpassen
der Steuerschaltung im Voraus im normalen Betrieb erhöhen, was
eine Erhöhung
des Kontaktwiderstandes des Anschlusses der Sensorschaltung verhin dern
und eine nutzlose Dissipation eines in einem mit einer Innenseite
des Anschlusses der Sensorschaltung verbundenen Widerstand fließenden Stromes
unterdrücken
kann. Außerdem
wird beim Auftreten einer Unterbrechung einer Verbindungsleitung
die Impedanz der Sensorschaltung größer als die Impedanz der Steuerschaltung
eingestellt, was es ermöglicht,
die Unterbrechung der Verbindungsleitung zwischen der Steuerschaltung
und der Sensorschaltung zu erfassen. Vorzugsweise beträgt das Verhältnis der
Impedanzen der Sensorschaltung und der Steuerschaltung bei der Unterbrechung
der Verbindungsleitung näherungsweise
ein Digit, weiter vorzugsweise mehr als zwei Digits (d. h. mehrere zehn,
mehrere hundert zu eins (näherungsweise
10 oder mehr:1).
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Zusätzlich überprüft (verhindert)
gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung mit der oben genannten
Anordnung eine Umkehrstromüberprüfungseinrichtung
den Umkehrstrom bzw. Rückwärtsstrom
(Umkehrflüsse)
eines Transistors der funktionellen Schaltung beim Auftreten einer
Unterbrechung der Verbindungsleitung, was eine Fehlfunktion des
Transistors während
der Unterbrechung der Verbindungsleitung verhindert.
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In
Abhängigkeit
von einer inneren Anordnung der Sensorschaltung wird berücksichtigt,
dass z. B., wenn ein Strom in die bzw. von der Verbindungsleitung,
die mit dem Anschluss der Sensorschaltung verbunden ist, herein
oder heraus fließt, ein
Spannungsabfall an einem Hochziehwiderstand oder einem Herabziehwiderstand
in der Steuerschaltung sogar dann auftritt, wenn eine Unterbrechung
in einer Verbindungsleitung auftritt, so dass der Spannungsabfall
einen Eingangsspannungsbereich im normalen Betrieb nicht überschreitet,
was es schwierig macht, die Unterbrechung auf der Steuerseite zu erfassen.
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Daher
kann insbesondere gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung mit der oben genannten
Anordnung, wenn die funktionelle Schaltung eine oder mehrere Verstärkungsschaltungen aufweist
und die Verstärkungsschaltung
eine Ausgangsverstärkungsschaltung
enthält,
die in der Lage ist, ein Gleichstromsignal von einem Ausgangsanschluss
der Sensorschaltung durch die Verbindungsleitung einzugeben/auszugeben,
zum Zwecke der Überprüfung eines
Umkehrstromes in einem Transistor der Ausgangsverstärkungsschaltung
beim Auftreten einer Unterbrechung der Verbindungsleitung, die Umkehrstromüberprüfungseinrichtung
einen vom Umkehrstrom des Transistors stammenden Strompfad abschneiden
(unterbrechen), einen Stromfluss in/aus eine/einer Sensorsignalleitung überprüfen, verhindern,
dass die Spannung einen Eingangsspannungsbereich verlässt, wenn
ein Spannungsabfall in der Steuerschaltung beim Auftreten einer
Unterbrechung der Verbindungsleitung auftritt, und eine Unterbrechung
mit hoher Zuverlässigkeit
an der Steuerschaltungsseite erfassen.
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Außerdem wird
gleichzeitig die Verstärkungsschaltung
beim Empfang eines Versorgungsstromes von einer Konstantstromschaltung
angesteuert, und die Ausgangsverstärkungsschaltung ist mit einer
Ausgangsstromquelle versehen, die in Form einer Stromspiegelschaltung
angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Konstantstromschaltung für die Zufuhr
eines Stromes zur Ausgangsstromquelle unabhängig von einer Konstantstromschaltung
für eine andere
Verstärkungsschaltung
als der Ausgangsverstärkungsschaltung
vorgesehen. In diesem Fall verschwindet ein Strompfad zwischen Konstantstromschaltungen,
der zur Übertragung
eines von der Sensorsignalleitung einfließenden/ausfließenden Stromes
beim Auftreten einer Unterbrechung einer Verbindungsleitung dienen
können,
was verhindert, dass der Strom in eine Konstantstromschaltung zur
Zufuhr eines Stromes zu einer anderen Verstärkungsschaltung als der Ausgangsver stärkungsschaltung
fließt, um
den Strompfad der Konstantstromschaltung zur Zufuhr eines Stromes
zu einer anderen Verstärkungsschaltung
als der Ausgangsverstärkungsschaltung
zu unterbrechen, so dass die Steuerschaltung das Auftreten einer
Unterbrechung sogar dann mit hoher Zuverlässigkeit erfassen kann, wenn
eine in Form einer Stromspiegelschaltung angeordnete Ausgangsstromquelle
vorgesehen ist.
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Weiter
zusätzlich
ist gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung mit der oben genannten
Anordnung der Transistor ein PNP-Bipolartransistor, und ein Kollektor
des PNP-Transistors ist mit einem Energieversorgungsbus verbunden,
der ein unteres elektrisches Bezugspotential beim Betrieb der funktionellen
Schaltung erzeugt. In diesem Fall ist die Umkehrstromüberprüfungseinrichtung zwischen
dem Kollektor des PNP-Transistors und dem Energieversorgungsbus
mit dem unteren elektrischen Bezugspotential angeordnet, um den
Umkehrstrom im PNP-Transistor zu überprüfen, was das Einfließen eines
Stroms vom Energieversorgungsbus, der das untere elektrische Bezugspotential
des PNP-Transistors ausbildet, verhindert. Dieses verhindert, dass
die Funktion des mit dem Energieversorgungsbus, der das untere elektrische
Bezugspotential aufweist, verbundenen PNP-Transistors instabil wird,
was den Strompfad sogar dann unterbrechen bzw. abschneiden kann,
wenn der Kollektor des PNP-Bipolartransistors mit dem Energieversorgungsbus,
der das untere elektrische Bezugspotential aufweist, verbunden ist,
womit eine hohe Zuverlässigkeit
bei der Erfassung einer Unterbrechung erzielt wird.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung mit der oben genannten
Anordnung enthält
die funktionelle Schaltung eine Verstärkerschaltung mit einem oder
mehreren Transistoren. In diesem Fall unterbricht eine Stromsteuerschaltung einen
in der Verstärkungsschaltung
beim Auftreten einer Unterbrechung einer Verbindungsleitung fließenden Betriebsstrom,
um die Funktion der Verstärkungsschaltung
anzuhalten bzw. zu unterbrechen, was verhindert, dass ein Strom,
der von der Sensorsignalleitung beim Auftreten einer Unterbrechung
der Verbindungsleitung ein-/ausfließt, durch den optischen Strompfad
in die Verstärkungsschaltung
fließt, um
den Strompfad, der die Verstärkungsschaltung betreibt,
zu unterbrechen, so dass die Steuerschaltung sogar dann eine hohe
Zuverlässigkeit
hinsichtlich der Erfassung einer Unterbrechung der Steuerschaltung
erzielen kann, wenn die Verstärkungsschaltung
in der Sensorschaltung zum Einsatz gebracht wird.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält in der oben genannten Anordnung
die Verstärkungsschaltung
eine Ausgangsverstärkungsschaltung,
die in der Lage ist, ein Gleichstromsignal von einem Anschluss der
Sensorschaltung durch die Verbindungsleitung einzugeben/auszugeben.
In diesem Fall unterbricht die Stromsteuerschaltung einen Betriebsstrom,
der in der Ausgangsverstärkungsschaltung
beim Auftreten einer Unterbrechung einer Verbindungsleitung fließt, womit
insbesondere der Strompfad zur Ausgangsverstärkungsschaltung unterbrochen
wird, so dass die Steuerschaltung die Unterbrechung mit hoher Zuverlässigkeit
erfassen kann.
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Weiterhin
ist gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung in der genannten Anordnung
die Stromsteuerschaltung mit einer Stromspiegelschaltung aufgebaut,
die einen ersten Transistor, in den ein Strom von dem Energieversorgungsbus der
Sensorschaltung eingegeben wird, und einen zweiten Transistor aufweist,
wobei die ersten und zweiten Transistorsteueranschlüsse miteinander
verbunden sind, und es ist ein Widerstandselement zwi schen den Energieversorgungsbus
der Sensorschaltung und die Transistorsteueranschlüsse geschaltet. Dieses
kann den Betriebsstrom der Verstärkungsschaltung
stabil unterbrechen.
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Außerdem ist
gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung in der oben genannten Anordnung
der Transistor ein Bipolartransistor, und eine Stromüberprüfungseinrichtung überprüft die Zufuhr
eines Basisstromes zum Bipolartransistor. Dieses kann verhindern,
dass der Bipolartransistor insbesondere beim Auftreten einer Unterbrechung
einer Verbindungsleitung arbeitet, um den Strompfad durch den Bipolartransistor
zu unterbrechen, womit insbesondere dann eine hohe Zuverlässigkeit
bei der Erfassung einer Unterbrechung erzielt wird, wenn der Bipolartransistor
in der Senderschaltung verwendet wird.
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Weiterhin
ist gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung in der oben genannten Anordnung
die Umkehrstromüberprüfungseinrichtung
oder die Stromüberprüfungseinrichtung
durch Schalten einer Diode in Umkehrrichtung oder eines als Diode
geschalteten Transistors aufgebaut. Dieses kann eine Umkehrstromverhinderung
oder eine Stromüberprüfung mittels
eines einfachen Aufbaus erzielen.
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In
der vorliegenden Erfindung und in dieser Beschreibung stellt "Unterbrechung" ein allgemeiner Ausdruck
für elektrische
Unterbrechungen einschließlich
Unterbrechungen (z. B. die elektrische Unterbrechung einer Verbindungsleitung
zwischen Schaltungen) im allgemeinen Sinn elektrischer Unterbrechungen,
die Entfernung einer Verbindungsleitung (z. B. verschiebt sich eine
Verbindungsleitung zwischen Schaltungen gegenüber einem Anschluss) und Ähnliches
dar. Außerdem
bezeichnet der "Umkehrstrom" des Transistors
auch z. B. im Falle eines PNP- Bipolartransistors
einen durch den PN-Übergang
zwischen einem Kollektor und einer Basis dieses Transistor einfließenden Strom.
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Weitere
Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden anhand der
folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine Darstellung einer
elektrischen Anordnung eines Abschnitts einer Sensorschaltung gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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2 eine Darstellung einer
elektrischen Anordnung einer Steuerschaltung und einer Sensorschaltung
gemäß dieser
ersten Ausführungsform,
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3A und 3B Darstellungen, die zur Beschreibung
von Problemen bei der Erfassung einer Unterbrechung dienen,
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4A und 4B Darstellungen zur Erläuterung
eines herkömmlichen
Stromflusses beim Auftreten einer Unterbrechung,
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5 eine Darstellung einer
elektrischen Anordnung eines Abschnitts einer Sensorschaltung gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, und
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6A und 6B Darstellungen zur Erläuterung
einer herkömmlichen
Anordnung von Schaltungen einschließlich einer Steuerschaltung
und einer Sensorschaltung.
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Mit
Bezug auf die 1 bis 4B wird im Folgenden eine
erste Ausführungsform
beschrieben, wobei die vorliegende Erfindung auf eine Unterbrechungserfassungsschal tung
für eine
in einem Fahrzeug angebrachte Drucksensorvorrichtung angewendet
wird.
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Eine
Drucksensorvorrichtung wird in einem Fahrzeug angebracht und für verschiedene
Steuerungen von Fahrzeugzuständen
verwendet. Diese Drucksensorvorrichtung ist mit einer Sensorschaltung 11 zum
Ausgeben eines Sensorsignals versehen. 2 zeigt schematisch einen elektrischen
Aufbau der Drucksensorvorrichtung. Diese Sensorschaltung 11 stellt
nur ein Beispiel dar, und es kann auch bei Bedarf ein Abschnitt
der Anordnung entfernt oder eine Schaltung hinzugefügt werden,
wenn die vorliegende Erfindung damit erzielt wird.
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Die
Sensorschaltung 11 wird betrieben, wenn eine Energieversorgungsspannung
mit einem oberen elektrischen Bezugspotential (z. B. +5V) und einem
unteren Bezugspotential (z. B. 0V) von einer externen ECU 17 zwischen
einen Energieversorgungsanschluss Vcc und einen Masseanschluss GND
angelegt wird. Die Sensorschaltung besteht hauptsächlich aus
einer Sensoreinheit 12 und einer mehrstufigen Verstärkungsverarbeitungseinheit 13. Die
Sensoreinheit 12 ist unter Verwendung eines Halbleiterchips
hergestellt, der einen relativ großen Piezowiderstandskoeffizienten
aufweist, und gibt ein Erfassungssignal mit einem Spannungspegel
aus, der einem ausgeübten
bzw. einwirkenden Druck entspricht.
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Die
Verstärkungsverarbeitungseinheit 13 weist
hauptsächliche
mehrstufige Verstärkungsschaltungen
mit mehreren Operationsverstärkern OP1
... OP3 und mehrere Widerstände
Ra bis Rf auf, und ein Erfassungssignal von der Sensoreinheit 12 wird
durch die erste Stufe bis zur Ausgangsstufe der Verstärkungsschaltungen 14, 16 verstärkt, so
dass ein Sensorsignal von einem Ausgangsanschluss Vout der Sensorschaltung 11 ausgegeben
wird.
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Im
Folgenden werden Verbindungen zwischen den Komponenten beschrieben.
Ein Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers OP1 ist über den
Widerstand Rc mit seinem invertierenden Eingangsanschluss verbunden.
Dieser invertierende Eingangsanschluss des Operationsverstärkers OP1 ist über den
Widerstand Rd mit einem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers OP2
verbunden. Außerdem
ist der Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers OP2 über den Widerstand Re mit dessen
invertierenden Eingangsanschluss verbunden, und dieser invertierende
Eingangsanschluss ist über
den Widerstand Rf mit einem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers OP4
verbunden. Der Operationsverstärker
OP4 dient als Spannungsfolger und legt eine geteilte Spannung an
einen invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers OP3
an, die durch Bezugsspannungserzeugungswiderstände Rh und Ri erzeugt wird.
Ein Erfassungssignal von der Sensoreinheit 12 wird an die nicht
invertierenden Eingangsanschlüsse
der Operationsverstärker
OP1 und OP2 angelegt.
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Das
Erfassungssignal von der Sensoreinheit 12 wird durch die
Verstärkungsschaltung
der ersten Stufe 14, die durch Kombinieren der Operationsverstärker OP1,
OP2 und der Widerstände
Rc bis Rf aufgebaut ist, verstärkt,
und ein Korrektursignal, das eine Gleichspannung aufweist, die von
einer Korrekturspannungserzeugungseinheit 15 erzeugt wird, wird
durch einen Spannungsfolger (durch einen Operationsverstärker OP5
aufgebaut) in die Verstärkungsschaltung
der Ausgangsstufe 16 (durch eine Kombination des Operationsverstärkers OP3
und der Widerstände
Ra und Rb aufgebaut) eingegeben, so dass das Korrektursignal einem
von der Verstärkungsschaltung 14 verstärkten Signal
hinzugefügt und
als ein Sensorsignal von dem Ausgangsanschluss Vout ausgegeben wird,
um durch einen Eingangsanschluss Vin in eine ECU 17 eingegeben
zu werden.
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Die
ECU (Motorsteuereinheit; entspricht einer Steuerschaltung) 17 ist
im Hinblick auf die Sensorschaltung 11 vorgesehen und bildet
eine Drucksensorvorrichtung. Diese ECU 17 enthält einen A/D-Wandler 18 (bildet
die interne Schaltung 9 im herkömmlichen Beispiel) und eine
Energieversorgungsschaltung 8 und ist getrennt von der
Sensorschaltung 11 vorgesehen. Diese ECU 17 ist über drei Verbindungsleitungen 3 bis 5 mit
der Sensorschaltung 11 verbunden. Jede dieser Verbindungsleitungen 3 bis 5 besteht
aus einem Fahrzeugkabelbaum.
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Wenn
die ECU 17 eine Energieversorgungsspannung von der Energieversorgungsschaltung 8 zwischen
der Energieversorgungsleitung 3 und der Masseverbindungsleitung 5 zuführt, gibt
die Sensorschaltung 11 ein Sensorsignal durch den Ausgangsanschluss
Vout aus bzw. führt
dieses zu und die ECU 17 empfängt dieses Sensorsignal, und
das Sensorsignal wird in den A/D-Wandler 18 eingegeben,
der als eine interne Schaltung zur Signalverarbeitung der ersten
Stufe dient. Ein Hochziehwiderstand 6 oder ein Herabziehwiderstand 7 ist
mit einem Eingangsanschluss im Inneren der ECU 17 verbunden,
und ein Erregerstrom wird durch die Anschlüsse Vin und Vout und die Sensorsignalleitung 4 der
Sensorschaltung 11 zugeführt. Die Impedanz des A/D-Wandlers 18 liegt
z. B. dicht bei 1 MΩ und
ist beträchtlich
höher als der
Hochziehwiderstand 6 und der Herabziehwiderstand 7.
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Der
A/D-Wandler 18 führt
die Umwandlungsverarbeitung eines eingegebenen Sensorsignals (Gleichstromsignal)
in ein digitales Signal durch, das wiederum einer internen Steuerung
zugeführt
wird (nicht gezeigt; eine interne Schaltung bildend). Wenn die Spannung
vom A/D-Wandler 18 z. B. in einem Eingangsspannungsbereich
von näherungsweise 0,5V
bis näherungsweise
4,5V liegt, führt
die Steue rung beim Empfang des Sensorsignals von der Sensorschaltung 11 die
Steuerung für
jeden Teil des Fahrzeugs durch. Wenn andererseits eine Spannung (näherungsweise
0V bis 0,49V, näherungsweise 4,51V
bis 5V), die außerhalb
des Spannungsbereiches im normalen Betrieb liegt, durch den A/D-Wandler 18 empfangen
wird, trifft die Steuerung eine Entscheidung, dass eine Unterbrechung
aufgetreten ist und gibt dieses Entscheidungsergebnis z. B. nach außen weiter.
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Im
Folgenden wird eine genaue Beschreibung eines Aufbaus der Verstärkungsschaltung
der Ausgangsstufe 16 beschrieben.
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<Verstärkungsschaltung der Ausgangsstufe 16>
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1 zeigt schematisch einen
elektrischen Aufbau einer Verstärkungsschaltung
einer Ausgangsstufe.
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Wie
oben erwähnt
ist, addiert diese Verstärkungsschaltung 16 ein
verstärktes
Signal, das in der Verstärkungsschaltung
der ersten Stufe 14 verstärkt wurde, zu einem von der
Korrekturspannungserzeugungseinheit 15 erzeugten Korrektursignal.
Die Verstärkungsschaltung 16 bildet
eine Negativ-Rückführungs-Verstärkungsschaltung,
bei der ein Ausgangsanschluss To des Operationsverstärkers OP3 über einen
Rückführwiderstand
Ra mit dessen invertierendem Eingangsanschluss verbunden ist.
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<Interner Aufbau des Operationsverstärkers OP3>
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Im
Folgenden wird ein interner Aufbau des Operationsverstärkers OP3
beschrieben. In dieser Ausführungsform
besitzen die Operationsverstärker OP1
bis OP3 denselben Aufbau.
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Der
invertierende Eingangsanschluss Tm des Operationsverstärkers OP3
ist mit der Basis eines PNP-Transistors
Tr1 verbunden, während
der nichtinvertierende Eingangsanschluss Tp des Operationsverstärkers OP3
mit der Basis eines PNP-Transistors Tr2 verbunden ist. Die Emitter
der unterschiedlichen Eingangstransistoren Tr1 und Tr2 bilden einen
Differenzeingangsabschnitt einer Differenzverstärkungsschaltung A1 und sind
miteinander verbunden und zwischen dem Kollektor und Emitter eines Mehrfachkollektor-PNP-Transistors
Tr3 geschaltet, der eine Konstantstromschaltung bildet und außerdem durch
einen Strombegrenzungswiderstand R1 mit einer Energieversorgungsleitung
Vc1 und einem Energieversorgungsanschluss Vcc verbunden ist.
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Eine
aktive Last (Lastschaltung), die NPN-Transistoren Tr4 und Tr5 aufweist, ist
zwischen die Kollektoren der Transistoren Tr1, Tr2 und den Masseanschluss
GND geschaltet. Die Transistoren Tr4 und Tr5 bilden eine Schaltung,
die einer Stromspiegelschaltung ähnelt.
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Ein
gemeinsamer Verbindungspunkt zwischen den Transistoren Tr1 und TR4
ist mit der Basis eines PNP-Transistors
Tr6 verbunden. Der Kollektor des Transistors Tr6 ist über die
Anode-Kathode (zwischen der Anode und der Kathode) einer Diode D1 mit
einer Masseleitung Vc2 und dem Masseanschluss GND verbunden. Außerdem ist
der Emitter des Transistors Tr6 mit dem Kollektor des Transistors Tr3
verbunden. Die zuvor genannte Diode D1 entspricht einer Umkehrstromüberprüfungseinrichtung.
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Andererseits
ist ein gemeinsamer Verbindungspunkt zwischen den Transistoren Tr2
und Tr5 mit der Basis eines PNP-Transistors Tr7 verbunden. Der Kollektor
dieses Transistors Tr7 ist über
die Anode-Kathode der Diode D1 mit der Masseleitung Vc2 und dem
Masseanschluss GND verbun den. Außerdem ist der Emitter des
Transistors Tr7 mit dem Kollektor des Transistors Tr3 und außerdem mit
der Basis eines NPN-Transistors Tr8 verbunden, der die Ausgangsverstärkungsschaltung
bildet. Diese Verbindungen des Widerstandes R1 und der Transistoren
Tr1 bis Tr7 bilden die Differenzverstärkungsschaltung A1. Ein gemeinsamer
Verbindungspunkt zwischen dem Kollektor des Transistors Tr2 und
dem Kollektor des Transistors Tr5 ist über eine Phasenkompensationskapazität C1 mit
dem Ausgangsanschluss To des Operationsverstärkers OP3 verbunden.
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<Vorspannungsschaltung B1>
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Eine
Vorspannungsschaltung B1 dient als eine Stromsteuerschaltung und
ist zur Ansteuerung der zuvor genannten Differenzverstärkungsschaltung A1
vorgesehen. Zwischen der Energieversorgungsleitung Vc1 und der Masseleitung
Vc2 sind der Emitter-Kollektor (zwischen dem Emitter und dem Kollektor)
eines PNP-Transistors Tr9 und ein Widerstand R2 geschaltet. Außerdem sind
zwischen der Energieversorgungsleitung Vc1 und der Masseleitung
Vc2 ein Widerstand R3 und der Emitter-Kollektor eines PNP-Transistors Tr10
geschaltet.
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Ein
gemeinsamer Verbindungspunkt zwischen dem Kollektor des Transistors
Tr9 und dem Widerstand R2 ist mit der Basis des Transistors Tr10 verbunden,
und ein gemeinsamer Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand R3
und dem Emitter des Transistors Tr10 ist mit den Basen (Basisanschlüssen) der
Transistoren Tr9 und Tr3 verbunden. Auf diese Weise ist die Vorspannungsschaltung
B1 unter Verwendung der Widerstände
R2, R3 und der Transistoren Tr9, Tr10 aufgebaut.
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Ein
Transistor Tr8, der eine Ausgangsverstärkungsschaltung A2 organisiert,
ist mit seinem Emitter mit dem Kollektor und der Basis eines NPN-Transistors
Tr11 verbunden, und der Emitter des Transistors Tr11 ist über einen
Widerstand R4 mit dem Masseanschluss GND verbunden. Somit ist der Transistor
Tr11 als Diode geschaltet, um der Stromüberprüfungseinrichtung in der vorliegenden
Erfindung zu entsprechen.
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Andererseits
ist der Kollektor des Transistors Tr8 über einen Widerstand R5 und
den Kollektor-Emitter eines PNP-Transistors Tr12 mit der Energieversorgungsleitung
Vc1 verbunden.
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Der
Transistor Tr12 bildet eine Stromsteuerschaltung S1 für die Ausgangsverstärkungsschaltung
A2.
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<Stromsteuerschaltung für die Ausgangsverstärkungsschaltung
A2>
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Zur
Steuerung des Stromes der Ausgangsverstärkungsschaltung A2 ist eine
Stromsteuerschaltung (entspricht der Stromsteuerschaltung in der
vorliegenden Erfindung) S1 für
die Ausgangsverstärkungsschaltung
A2 vorgesehen. Die Verbindungen in dieser Stromsteuerschaltung S1
sind wie folgt: Zwischen der Energieversorgungsleitung Vc1 und der Masseleitung
Vc2 sind ein als Diode geschalteter PNP-Transistor Tr13 (entspricht dem ersten
Transistor) und ein Widerstand R7 in Serie geschaltet und bilden
somit eine Vorspannungsschaltung. Außerdem sind die Basen (entspricht
dem Steueranschluss) der Transistoren Tr13 und Tr12 miteinander verbunden.
Ein Widerstand R6 ist zwischen die Basis des Transistors Tr12 (entspricht
dem zweiten Transistor) und die Energieversorgungsleitung Vc1 geschaltet,
wodurch die Stromsteuerschaltung S1 durch die Verwendung der Widerstände R6,
R7 und der Transistoren Tr12, Tr13 gebildet wird, die eine Stromspiegelschaltung
aufweist.
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Zusätzlich ist
die Basis des Transistors Tr11 mit der Basis eines NPN-Transistors
Tr14 verbunden, die die Ausgangsverstärkungsschaltung A2 bilden, und
der Emitter des Transistors Tr1 ist mit der Masseleitung Vc2 verbunden.
Der Kollektor des Transistors Tr14 ist mit dem Ausgangsanschluss
To des Operationsverstärkers
OP3 und außerdem
mit dem Kollektor eines PNP-Transistors Tr15 verbunden. Da ein Widerstandselement
(siehe den widerstand im herkömmlichen
Beispiel (Widerstandswert Ro)) nicht mit dem Ausgangsanschluss Vout
des Operationsverstärkers
OP3 der Sensorschaltung 11 verbunden ist, ändert sich
zusätzlich
gleichzeitig die Impedanz der Sensorschaltung 11 entsprechend
den funktionellen Situationen der Transistoren Tr14 und Tr15. Die
Ausgangsverstärkungsschaltung
A2 besteht hauptsächlich
aus den Transistoren Tr8, Tr14 und den Widerständen R5, R4.
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Der
Emitter des Transistors Tr15 ist mit der Energieversorgungsleitung
Vc1 verbunden, und die Basis des Transistors Tr15 ist mit der Basis
und dem Kollektor eines PNP-Transistors Tr16 verbunden. Der Emitter
des Transistors Tr16 ist mit der Energieversorgungsleitung Vc1 verbunden.
Eine Konstantstromschaltung S2, die eine Stromspiegelschaltung aufweist,
ist zur Zufuhr eines Konstantstromes zum Transistor Tr16 ausgelegt.
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Das
heißt,
dass diese Konstantstromschaltung S2 getrennt von der Konstantstromschaltung (die
den Transistor Tr3 und den Widerstand R1 aufweist) für die Versorgung
der Differenzverstärkungsschaltung
A1 vorgesehen ist. Für
diese Konstantstromschaltung 52 sind ein Widerstand R8
und ein als Diode geschalteter NPN-Transistor Tr17 zwischen die
Energieversorgungsleitung Vc1 und die Masseleitung Vc2 geschaltet,
um einen Vorspannungsstrom einzustellen, und die Basis des Transistors
Tr17 ist mit der Basis eines NPN-Transistors Tr18 verbunden, und
die Kollektoren der Transistoren Tr18 und Tr16 sind miteinander
verbunden, wodurch den Transistoren Tr15 und Tr16 ein Konstantstrom zugeführt wird.
Auf Grund der auf diese Weise erfolgenden Zufuhr des Konstantstromes
dienen die Transistoren Tr15 und Tr16 als Ausgangsstromquelle für die Ausgangsverstärkungsschaltung.
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Im
Folgenden wird ein Betrieb der oben beschriebenen Anordnung beschrieben.
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Die
Verstärkungsschaltung,
die die in 2 gezeigten
Operationsverstärker
OP1 bis OP3 aufweist, funktioniert als normale Verstärkungsschaltung
im normalen Betrieb, und wenn der Hochziehwiderstand 6 auf
mehrere kΩ bis
mehrere zehn kΩ im Voraus
eingestellt wird, fließt
im normalen Betrieb ein Erregerstrom vom Ausgangsanschluss Vout
der Sensorschaltung 11 in den Kollektor des Transistors
Tr14 des Operationsverstärkers
OP3, so dass ein größerer Strom
als im herkömmlichen
Fall zum Ausgangsanschluss Vout fließen kann. Wenn der Herabziehwiderstand 7 auf
mehrere kΩ bis
mehrere zehn kΩ im Voraus
eingestellt wird, fließt
ein Erregerstrom vom Kollektor des Transistors Tr15 des Operationsverstärkers OP3
durch den Ausgangsanschluss Vout der Sensorschaltung heraus, so
dass ein größerer Strom
als im herkömmlichen
Fall zum Ausgangsanschluss Vout fließen kann.
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Dementsprechend
kann sogar dann, wenn der Ausgangsanschluss Vout aus einem kostengünstigen
zinnplattierten Anschluss an Stelle eines goldplattierten Anschlusses
besteht, durch die Anpassung des Widerstandswertes des Hochziehwiderstandes 6 oder
des Herabziehwiderstandes 7 eine Erhöhung des Kontaktwiderstandes
des Kontaktes des Ausgangsanschlusses Vout verhindert werden. Obwohl
der Anschluss der Ausgangsanschluss Vout der Sensorschaltung 11 und Ähnliches
ist, ist er auch für
den Eingangsanschluss Vin in der ECU 17 anwendbar.
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Im
Folgenden wird ein Betrieb gemäß der vorliegenden
Erfindung für
einen Fall beschrieben, in dem die Verbindungsleitungen 3 bis 5 unterbrochen werden.
Bezüglich
der Unterbrechung der Verbindungsleitungen 3 bis 5 sind
in den 3A und 3B zwei Muster gezeigt. Das
heißt,
- (a) die Unterbrechung der Energieversorgungsleitung 3,
wobei der Hochziehwiderstand 6 in der ECU 17 geschaltet
ist, und
- (b) die Unterbrechung der Masseverbindungsleitung 5,
wobei der Herunterziehwiderstand 7 in der ECU 17 geschaltet
ist.
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Abgesehen
davon gibt es (c) die Unterbrechung der Sensorsignalleitung 4,
(d) die Unterbrechung der Masseverbindungsleitung 5 bei
geschaltetem Hochziehwiderstand in der ECU 17, (e) die
Unterbrechung der Energieversorgungsleitung 3 im geschalteten
Hochziehwiderstand in der ECU 17, und (f) die Unterbrechung
von zwei oder mehreren dieser Verbindungsleitungen. In diesen Fällen kann
eine Unterbrechung festgestellt werden, da eine Spannung, die außerhalb
des Eingangsspannungsbereiches im normalen Betrieb liegt, durch
den Hochziehwiderstand 6 oder den Herabziehwiderstand 7 an
den A/D-Wandler 18 der ECU 17 angelegt wird.
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Im
Folgenden wird jeder der Fälle
(a) und (b) getrennt für
den Fall des Operationsverstärkers
OP3 im Vergleich zum herkömmlichen
Beispiel beschrieben. In den 3A und 3B ist eine funktionelle Schaltung
K eine Schaltung, die hauptsächlich
die Operationsverstärker
OP1 bis OP5 aufweist, und Rref stellt einen Bezugsspannungs erzeugungswiderstand
(z. B. in der 2 der
Widerstand Rh, der Widerstand Ri, oder Ähnliches) dar, der zur Ausbildung der
Sensorschaltung 11 benötigt
wird, und diese Darstellungen sind beispielhafte Zeichnungen, die
den 6A und 6B entsprechen.
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Die 4A und 4B sind Darstellungen einer herkömmlichen
Schaltung, die keine Gegenmaßnahme
beinhaltet. Die 4A und 4B sind Darstellungen derselben
Schaltung, die einen allgemeinen Operationsverstärker entsprechend dem der 1 zeigen. Elemente, die
dieselben Funktionen wie diejenigen der 1 aufweisen, sind mit denselben Bezugszeichen
bezeichnet.
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(a) Fall der Schaltung
bzw. Verbindung des Hochziehwiderstands 6 und Unterbrechung
der Energieversorgungsleitung 3
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Im
herkömmlichen
Schaltungsbeispiel wird, wenn der Hochziehwiderstand 6 in
der ECU 17 geschaltet ist und die Energieversorgungsleitung 3 unterbrochen
wird, wobei die Sensorschaltung den in den 4A und 4B gezeigten
Aufbau aufweist, bestätigt,
dass ein Strom durch einen Pfad fließt, der in 4A durch die eingekreisten Nummern 1 oder 2 oder Ähnlichem
bezeichnet ist. Obwohl ebenso berücksichtigt wird, dass ein Strompfad
vom Ausgangsanschluss Vout durch den Rückführtransistor Ra in den Differenzeingangstransistor
Tr1 vorliegt, da der Transistor Tr1 ein PNP-Transistor ist, fließt der Strom nicht
von der Eingangsseite der Differenzverstärkungsschaltung A1. Im Falle
des Strompfades, der durch das eingekreiste Bezugszeichen 1 bezeichnet ist,
fließt,
wenn der ECU 17 Energie von der Energiezufuhrschaltung 8 zugeführt wird,
ein Erregerstrom durch den Hochziehwiderstand 6 zur Sensorsignalleitung 4 und
durch den Ausgangsanschluss Vout in die Sensorschaltung 11.
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Gleichzeitig
fließt
dieser Erregerstrom durch die Kollektor-Basis (PN-Übergang
in Vorwärtsrichtung)
des PNP-Transistors Tr15 zum Transistor Tr10. Dieses kommt daher,
dass die Basen der Transistoren Tr3, Tr9 und Tr15 miteinander verbunden
sind. Außerdem
fließt
Strom durch die Emitter-Basis (PN-Übergang in Vorwärtsrichtung),
den Widerstand R2 und die Masseleitung Vc2 in die ECU 17,
womit eine Stromschleife (siehe Darstellung) gebildet wird.
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Zusätzlich fließt im Falle
des Strompfades, der durch das eingekreiste Bezugszeichen 2 bezeichnet
ist, auf Grund des Stromflusses durch den durch das eingekreiste
Bezugszeichen 1 bezeichneten Strompfad zur Kollektor-Basis des Transistors Tr15
ein Strom durch die Kollektor-Emitter
des Transistors Tr15 und durch den Bezugsspannungserzeugungswiederstand
Rref (z. B. die Widerstände
Rh, Ri der 2) zur Masseleitung
Vc2, um einen Strompfad zu errichten (siehe Darstellung). Auf Grund
des Flusses dieser Ströme
erhöht
sich der Spannungsabfall des Hochziehwiderstandes 6, und
es wird eine Spannung im Eingangsspannungsbereich (näherungsweise
0,5V bis 4,5V) im normalem Betrieb an den Eingang des A/D-Wandlers 18 der
ECU 17 angelegt. Somit ist es beim herkömmlichen Aufbau schwierig,
eine Unterbrechung zu erfassen.
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Aus
diesem Grund ist zur Lösung
dieses Problems gemäß 1 die Konstantstromschaltung
zur Zufuhr eines Stromes zur Ausgangsstromquelle einschließlich der
Transistoren Tr15 und Tr16 getrennt von der Vorspannungsschaltung
B1 und der Differenzverstärkungsschaltung
A1 vorgesehen, wobei die Verbindungen wie oben beschrieben eingerichtet werden.
Sogar wenn bei der Unterbrechung der Energieversorgungsleitung 3 ein
Strom vom Ausgangsanschluss Vout fließt, wird die Zufuhr der Energieversorgungsspannung
zum Energieversorgungsanschluss Vcc unterbrochen, um die Transistoren
Tr17 und Tr18 der Konstantstromschaltung S2 auszuschalten, so dass
der Strom nicht in die Ausgangsstromquelle fließt. Daher verschwindet der
durch das eingekreiste Bezugszeichen 1 der 4A angedeutete Strompfad und der vom
Kollektor des Transistors Tr15 einfließende Strom verschwindet, und
der durch das eingekreiste Bezugszeichen 2 der 4A angezeigte Strompfad
verschwindet ebenfalls.
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Somit
ist der Hochziehwiderstand 6 in der ECU 17 geschaltet,
und wenn die Energieversorgungsleitung 3 unterbrochen wird,
tritt kein Umkehrstrom des Energiezufuhrstromes im Transistor Tr15
auf, und somit kann die Erfassung der Unterbrechung mit hoher Zuverlässigkeit
durchgeführt
werden, ohne einen Spannungsabfall am Hochziehwiderstand 6 zu
verursachen.
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(b) Fall der Verbindung
bzw. Schaltung des Herabziehwiderstandes 7 und Unterbrechung
der Masseverbindungsleitung 5.
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Wenn
der Herabziehwiderstand 7 in der ECU 17 geschaltet
ist und die Masseverbindungsleitung 5 unterbrochen wird,
wobei die Sensorschaltung wie in den 4A und 4B aufgebaut ist, wird bestätigt, dass ein
Strom durch Pfade, die durch eingekreiste Bezugszeichen 3 bis 5 der 4B angezeigt sind, und andere
Pfade fließt.
Das heißt,
dass im Falle des durch das eingekreiste Bezugszeichen 3 angezeigten
Pfades, wenn die Erregerspannung von der Energieversorgungsschaltung 8 der
ECU 17 durch die Energieversorgungsleitung 3 zugeführt wird,
das elektrische Potential der Masseleitung Vc2 instabil wird, und
es fließt
ein Strom durch den Bezugsspannungserzeugungswiderstand Rref (z.
B. der Widerstand Rh, Ri der 2)
in die Masseleitung Vc2, und dieser Strom fließt durch die Kollektor-Basis
(PN-Übergang in
Vorwärtsrich tung)
der PNP-Transistoren Tr6 und Tr7, so dass ein nachteiliger Einfluss
von der Kollektorseite der Transistoren Tr1 und Tr2 her, die die
Differenzverstärkungsschaltung
der ersten Stufe A1 bilden, auftritt. Außerdem tritt im Falle des Pfades
des eingekreisten Bezugszeichens 4 auf Grund des Flusses
eines Basisstroms durch den Widerstand R4 in den Transistor Tr14
ein Umkehrstrom durch den Emitter-Kollektor des Transistors Tr14
auf, der aus dem Ausgangsanschluss Vout austritt.
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Zusätzlich wird
im Falle des Pfades mit dem eingekreisten Bezugszeichen 5 auf
Grund der Stromflüsse
durch die oben genannten Pfade der eingekreisten Bezugszeichen 3 und 4 bestätigt, dass
die Spannung zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors
Tr8 instabil wird und deren Einfluss einen Stromfluss aus dem Ausgangsanschluss
Vout durch den Widerstand R5 und die Transistoren Tr8 und Tr14 (siehe
Darstellung) bewirkt, und der durch den Ausgangsanschluss Vout herausfließende Strom
erreicht den Herabziehwiderstand 7 und erhöht die Spannung über dem
Herabziehwiderstand 7, so dass eine Spannung im Eingangsspannungsbereich
(näherungsweise
0,5V bis 4,5V) in normalem Betrieb an den Eingang des A/D-Wandlers 18 angelegt
wird und keine Erfassung einer Unterbrechung stattfindet.
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Daher
sind, wie es in 1 gezeigt
ist, zur Lösung
dieses Problems gemäß dieser
Ausführungsform
die Diode D1, die Stromsteuerschaltung S1, die Vorspannungsschaltung
B1 und der als Diode geschaltete Transistor Tr11 vorgesehen, die
wie oben beschrieben geschaltet sind.
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In
diesem Fall fließt
beim Auftreten einer Unterbrechung der Masseverbindungsleitung 5 sogar dann,
wenn ein Strom in die Masseleitung Vc2 fließt, der Strom nicht in die
Transistoren Tr1, Tr2, Tr6 und Tr7, da die Diode D1 in Umkehrrichtung
zwischen den Kollektor des PNP- Transistors
und der Masseleitung Vc2 angeordnet bzw. geschaltet ist, um zu verhindern,
dass ein Strom von der Masseleitungsseite Vc2 (siehe Polaritäten in der
Darstellung) darin fließt.
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Außerdem kann
anhand der Verwendung des Transistors Tr11 die Erregung des Basisstromes des
Bipolartransistors Tr14, der von der Masseleitung Vc2 einfließt, überprüft (verhindert)
werden, und da kein Spannungsabfall in der ECU 17 auftritt,
kann die Unterbrechungserfassung mit hoher Zuverlässigkeit
ohne Funktion des Transistors Tr14 durchgeführt werden.
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Außerdem wird
durch die Verwendung der Stromsteuerschaltung S1 zwischen der Energieversorgungsleitung
Vc1 und dem Widerstand R5 der Betriebsstrom (der Kollektorstrom
des Transistors Tr8) unterbrochen, der im Widerstand R5 beim Auftreten einer
Unterbrechung der Masseverbindungsleitung 5 fließt, und
somit unterbricht die Ausgangsverstärkungsschaltung R2 den vom
Ausgangsanschluss Vout ausfließenden
Strom nicht. Da außerdem
der Widerstand R3 zwischen der Energieversorgungsleitung Vc1 und
der Basis des Transistors Tr9 unter einer vorbestimmten Bedingung
vorgesehen ist, ist es möglich,
die Funktion der Differenzverstärkungsschaltung
A1 beim Auftreten einer Unterbrechung der Masseverbindungsleitung 5 zu
unterbrechen.
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Insbesondere
wird, wenn die Widerstände R3,
R2, R6 und R7 mit einem vorbestimmten Verhältnis vorgesehen sind, bestätigt, dass
die sich Stromsteuerfunktion weiter verbessert. In diesem Fall ist
es vorteilhaft, dass das Verhältnis
zwischen den Widerstandswerten der Widerstände R6 und R7 oder das Verhältnis zwischen
den Widerstandswerten der Widerstände R3 und R2 auf näherungsweise
mehrere zehn zu eins (z. B. 10:1) eingestellt wird, so dass die Stromsteuerfunktion
im normalen Betrieb und beim Auftreten einer Unterbrechung aufrecht
erhalten wird.
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In
diesem Fall wird geschätzt,
dass das Verhältnis
der Impedanz zwischen der Sensorschaltung 11 und der ECU 17 mindestens
ein Digit, zwei Digit oder mehr wird (z. B. 10, mehrere 10, mehr
als mehrere 100 zu 1). Dementsprechend tritt, wenn der Herabziehwiderstand 7 geschaltet
ist und die Masseverbindungsleitung 5 unterbrochen wird,
die Unterbrechung der Strompfade, die durch die eingekreisten Bezugszeichen 3 bis 5 angezeigt
sind, auf, und somit tritt kein Spannungsabfall am Herabziehwiderstand 7 auf,
wodurch eine Erfassung der Unterbrechung mit hoher Zuverlässigkeit
gewährleistet
ist.
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Das
heißt,
dass sogar dann, wenn der Normalbetrieb in einem Zustand erfolgt,
in dem die Strombalance in den Schaltungen geeignet gehalten wird,
im herkömmlichen
Beispiel der Umkehrstrom in den Transistoren Tr6, Tr7, Tr14 und
Tr15 auf Grund der Unterbrechung irgendeines der Verbindungsleitungen 3 bis 5 zwischen
der Sensorschaltung 11 und der ECU 17 auftritt,
der die Strombalance stört,
so dass Schwierigkeiten beim Erfassen der Unterbrechung auftreten.
Andererseits sind erfindungsgemäß die Diode
D1, die Stromsteuerschaltung S1, die Konstantstromschaltung S2 und
der als Diode geschaltete Transistor Tr11 vorgesehen, um den Umkehrstrom in
den jeweiligen Transistoren Tr6, Tr7, Tr14 und Tr15 zu überprüfen (zu
verhindern), und somit kann die Erfassung einer Unterbrechung mit
hoher Zuverlässigkeit
durchgeführt
werden, ohne die Umkehrströme der
jeweiligen Transistoren sogar beim Auftreten einer Unterbrechung
der Verbindungsleitungen 3 bis 5 zu entwickeln.
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Gemäß der oben
beschriebenen ersten Ausführungsform
ist der Eingangsanschluss Vin der ECU 17 direkt mit den Kollektoren
der Transistoren Tr14 und Tr15 ohne Anordnung eines Widerstandselementes
dazwischen verbunden, und ein Widerstand mit einem Widerstandswert
von mehreren kΩ bis mehreren
zehn kΩ wird
als Hochziehwiderstand 6 oder Herabziehwiderstand 7 zum
Erregen des Kollektors des Transistors Tr14 oder Tr15 verwendet, wodurch
ein Erregungsstrom von der ECU 17 durch die Anschlüsse Vcc,
Vout und GND der Sensorschaltung 11 in normalem Betrieb
zugeführt
wird. Daher ist es sogar dann, wenn die Anschlüsse Vcc, Vout und GND zinnplattierte
Anschlüsse
sind, im Vergleich zum herkömmlichen
Fall möglich,
den Erregerstrom zu verstärken,
was verhindern kann, dass sich der Kontaktwiderstand an den Anschlusskontakten
erhöht.
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Da
die Stromsteuerschaltung S1, die Konstantstromschaltung S2, die
Vorspannungsschaltung B1 und die Transistoren Tr11 und Tr16 vorgesehen sind,
so dass die Impedanz der Sensorschaltung 11 beim Auftreten
einer Unterbrechung der Energieversorgungsleitung 3 (oder
der Masseverbindungsleitung 5) um zumindest einen Digit
oder mehr größer als
der Widerstandswert des Hochziehwiederstands 6 (oder des
Herabziehwiderstands 7) der ECU 17 eingestellt
wird, tritt außerdem
kein Spannungsabfall an dem Hochziehwiderstand 6 oder dem
Herabziehwiderstand 7 auf, wodurch die Erfassung einer
Unterbrechung mit hoher Zuverlässigkeit
erzielt wird.
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Wird
der Strompfad bei der Erfassung einer Unterbrechung in der gesamten
Sensorschaltung 11 betrachtet, stellen nicht nur der Operationsverstärker OP3,
der direkt mit dem Anschluss Vout verbunden ist, sondern auch der
Operationsverstärker
OP1, OP2 oder ähnliche,
die über
den widerstand Ra oder Ähnliches
verbunden sind, einen ähnlichen
Strompfad bereit. Aus diesem Grund gilt der Aufbau des Operationsverstärkers OP3,
der in dieser Ausführungsform
beschrieben wurde, ebenso für
diejenigen der Operationsverstärker
OP1 und OP2. Dieses ermöglicht
die Erfassung einer Unterbrechung mit hoher Zuverlässigkeit.
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Wenn
ein parasitäres
Element in den Elementen wie z. B. den Transistoren Tr1 bis Tr17,
die die Operationsverstärker
OP3 und weitere ausbilden, vorhanden ist, kann das parasitäre Element
einen Bypasspfad für
die Umkehrstromüberprüfungseinrichtung
D1, die Stromüberprüfungseinrichtung
Tr11 und andere bereitstellen, der die Funktionen dieser Einrichtungen
stört.
Aus diesem Grund ist es z. B. vorteilhaft, einen Waferprozess (Oxidfilmisolierungs-/trennungs-Prozess
oder Ähnliches)
zur Eliminierung des parasitären
Elementes einzusetzen, wodurch der Bypasspfad, der von dem parasitären Element
herrührt,
beseitigt wird.
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(Zweite Ausführungsform)
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5 ist eine Darstellung zur
Erläuterung
einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wobei der Unterschied zur ersten Ausführungsform
darin besteht, dass an Stelle der Stromsteuerschaltung S1 und der
Konstantstromschaltung S2 des Operationsverstärkers eine Diode an der Ausgangsverstärkungsschaltung
A2 vorgesehen ist, um den Umkehrstrom der Transistoren Tr14 und
Tr15 zu überprüfen. Dieselben
Teile wie diejenigen der ersten Ausführungsform sind mit denselben
Bezugszeichen bezeichnet, und deren Beschreibung wird weggelassen.
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In 5 ist eine Diode D2 mit
der dargestellten Polarität
zwischen den Kollektor des Transistors Tr15 des Operationsverstärkers OP3
und den Ausgangsanschluss Vout geschaltet. Außerdem ist eine Diode D3 mit
der dargestellten Polarität
zwischen den Kollektor des Transistors Tr14 und den Ausgangsanschluss
Vout geschaltet.
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In
diesem Aufbau wird z. B., wenn der Hochziehwiderstand 6 in
der ECU 17 geschaltet ist, der Umkehrstrom des Transistors
Tr15 durch die Diode D2 überprüft. Das
heißt,
dass es möglich
ist, die Strompfade, die durch die eingekreisten Bezugszeichen 1 und 2 der 4A angezeigt sind, zu unterbrechen.
Wenn der Herabziehwiderstand 7 der ECU 17 geschaltet
ist, wird der Umkehrstrom des Transistors Tr14 durch die Diode D3 überprüft. Das
heißt,
dass es möglich
ist, die Strompfade, die durch die eingekreisten Bezugszeichen der 4 und 5 der 4B angezeigt sind, zu unterbrechen.
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Im
Vergleich zur ersten Ausführungsform kann
diese Ausführungsform ähnliche
Wirkungen wie diejenigen der ersten Ausführungsform erzielen, obwohl
der Ausgangsspannungsbereich des Operationsverstärkers OP3 kleiner wird.
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(Andere Ausführungsformen)
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Selbstverständlich ist
die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen
beschränkt,
sondern es ist möglich,
z. B. die folgenden Änderungen
und Modifikationen der Ausführungsformen
der Erfindung vorzusehen.
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Obwohl
die oben beschriebenen Ausführungsformen
die funktionelle Schaltung K, die hauptsächlich aus den Operationsverstärkern OP1
bis OP5 besteht, verwendet, ist es ebenso möglich, wenn die Sensorschaltung 11 Transistoren
enthält, diese
Schaltung 11 als die funktionelle Schaltung zu verwenden.
In diesem Fall ist es ebenso möglich
eine Schaltung zu verwenden, wodurch ein Erregerstrom direkt von
der ECU 17 durch den Ausgangsanschluss Vout und weiteren
dem Kollektor eines Transistors einer Sensorschaltung 11 im
normalen Betrieb zugeführt
wird, und die Impedanz der Sensorschaltung 11 wird beim
Auftreten einer Unterbrechung der Verbindungsleitungen 3 bis 5 größer als
die Impedanz der ECU 17.
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Außerdem ist
es möglich,
einen FET zu verwenden, obwohl die oben beschriebenen Ausführungsformen
einen Bipolartransistor verwenden. Außerdem ist es ebenso angemessen,
dass die Vorspannungsschaltung B1 und die Widerstände R6,
R7 und der Transistor Tr13 der Stromsteuerschaltung S1 allgemein
verwendet werden.