DE112008001419B4

DE112008001419B4 - Integrierte Schaltung mit Mehrzweckknoten, der zum Empfangen einer Schwellwertspannung und zum Vorsehen eines Fehlersignals konfiguriert ist

Info

Publication number: DE112008001419B4
Application number: DE112008001419.1T
Authority: DE
Inventors: Ravi Vig; John Cummings; Jonathan Lamarre; David J. Haas
Original assignee: Allegro Microsystems Inc
Current assignee: Allegro Microsystems Inc
Priority date: 2007-05-30
Filing date: 2008-05-12
Publication date: 2018-09-20
Anticipated expiration: 2028-05-13
Also published as: CN101657730B; KR101477580B1; CN101657730A; JP2010529653A; DE112008001419T5; US7552016B2; JP5288566B2; US20080297242A1; WO2008150645A1; KR20100021560A

Abstract

Integrierte Schaltung (10) aufweisend:
einen Überwachungsknoten (16), der zum Empfangen eines überwachten Signals in der Lage ist; und
einen Mehrzweckknoten (18), wobei der Mehrzweckknoten (18) konfiguriert ist, um einen externen Widerstand (20) mit der integrierten Schaltung (10) zu koppeln, wobei die integrierte Schaltung (10) eingerichtet ist, einen vorbestimmten Strom an den Mehrzweckknoten (18) während einer vorbestimmten Zeitdauer vorzusehen, was zu einer Widerstandsspannung an dem Widerstand während der vorbestimmten Zeitdauer führt, wobei die integrierte Schaltung (10) eingerichtet ist, die Widerstandsspannung zu erfassen, wobei die Widerstandsspannung indikativ für einen Schwellwert ist, wobei die integrierte Schaltung eingerichtet ist, den Schwellwert zu speichern und wobei die integrierte Schaltung (10) eingerichtet ist, zu einem Zeitpunkt nach Ablauf der vorbestimmten Zeitdauer, ein Fehlersignal an den Mehrzweckknoten (18) auszugeben, wobei das Fehlersignal indikativ für eine Beziehung zwischen dem überwachten Signal und dem Schwellwert ist.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft allgemein integrierte Schaltungen und insbesondere Schaltungen zur Fehlererfassung, die zum Vergleichen eines empfangenen Signals mit einem Schwellwert in der Lage sind, um einen Fehler in dem empfangenen Signal zu erfassen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Fehlererfassungsschaltungen sind allgemein bekannt. Eine herkömmliche Fehlererfassungsschaltung kann beispielsweise ein eingehendes (überwachtes bzw. zu überwachendes) Spannungssignal mit einer Schwellwertspannung vergleichen und gemäß dem Vergleich ein Fehlerausgangssignal erzeugen. Falls das überwachte Spannungssignal größer als die Schwellwertspannung ist, wird bei einigen Fehlererfassungsschaltungen beispielsweise ein Fehlerausgangssignal dadurch erzeugt, dass die Fehlererfassungsschaltung von einem hohen Zustand (H-Pegel) zu einem niedrigen Zustand(L-Pegel) wechselt.
Einige der herkömmlichen Fehlererfassungsschaltungen verwenden zumindest einen Pin (Anschlussbeinchen) der integrierten Schaltung dazu, die Schwellwertspannung zu empfangen, und zumindest einen anderen Pin der integrierten Schaltung dazu, das Fehlerausgangssignal auszugeben.
Es ist jedoch bekannt, dass es im Allgemeinen wünschenswert ist, die Anzahl an Pins bei integrierten Schaltungen zu verringern. Bei einigen herkömmlichen Fehlererfassungsschaltungen wird ein fester interner Schwellwert verwendet, der nicht vom Anwender einstellbar ist, und daher werden keine Pins zum Empfangen der Schwellwertspannung benötigt. Im Allgemeinen ist es jedoch wünschenswert, einen vom Anwender einstellbaren Schwellwert vorzusehen.
Aus der DE 42 08 399 A1 ist ein Verfahren und eine Messvorrichtung zur Messung der Zeitkonstanten eines elektrischen Wegaufnehmers bekannt. Es wird ein Wegaufnehmer vorgestellt, der sowohl mit einem induktiven (10) - als auch mit einem kapazitiven (11) Sensor ausgestattet sein kann. Erfindungsgemäß wird als Maß für die veränderliche Induktivität bzw. Kapazität ein Zeitintervall (T) gemessen, wobei die Schwankungen des ohmschen Widerstandes des Wegaufnehmers infolge von Temperatureinflüssen bzw. Alterung mit Hilfe eines Korrekturprogramms kompensiert werden, so dass der Wert der Induktivität bzw. Kapazität direkt von der Messgröße, d. h., dem zurückgelegten Weg des Sensors abhängig ist.
Die DE 10 2004 049 084 A1 offenbart eine Sensorschnittstelle mit integrierter Strommessung. Diese Erfindung schafft eine Ansteuerungs- und Auswertevorrichtung für unterschiedliche Sensoreinheiten (101) mit einer stabilisierten Versorgungseinheit (300) zur Versorgung der Sensoreinheit (101) mit elektrischer Energie, einer Verstärkereinrichtung (200) zur Verstärkung eines von der Sensoreinheit (101) erzeugten Sensorsignals (112), welches der Verstärkereinrichtung (200) als ein Eingangssignal zugeführt wird, und zur Ausgabe eines von dem Sensorsignal (112) abhängigen Messsignals (110), und einer Ausgabeeinheit (109) zur Ausgabe des verstärkten Sensorsignals (112) als ein Ausgangssignal (108). Die Verstärkereinrichtung (200) enthält einen integrierten Messwiderstand (205) zur Messung eines durch das Sensorsignal (112) hervorgerufenen Spannungsabfalls (111), wobei der Spannungsabfall (111) der Verstärkereinrichtung (200) als das Eingangssignal zugeführt wird. Ferner wird in einer der Verstärkereinrichtung (200) nachgeschalteten Komparatoreinheit (107) das Messsignal (110) mit einem vorgebbaren Schwellenwert (106) verglichen, wobei der Schwellenwert (106) in Abhängigkeit von der verwendeten Sensoreinheit (101) einstellbar ist.
Die DE 689 18 148 T2 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überprüfen eines Airbagrückhaltesystems. Diese Erfindung bezieht sich auf ein Diagnosetesten eines Airbagrückhaltesystems und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Testen (i) der Betriebsbereitschaft eines Speicherkondensators und in Verbindung hiermit (ii) der Impedanzwerte von Trägheitsschaltererwiderständen in einem Airbagrückhaltesystem.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung sieht eine integrierte Schaltung vor, die einen Mehrzweckknoten oder Pin (Anschlussbeinchen) mit zumindest zwei Funktionen aufweist. Eine Schwellwertspannung kann an diesem Mehrzweckkonten während einer vorbestimmten Zeitdauer erfasst bzw. gemessen werden, und ein Fehlersignal kann von dem Mehrzweckknoten nach der vorbestimmten Zeitdauer ausgegeben werden.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine integrierte Schaltung einen Überwachungsknoten, der zum Empfangen eines überwachten Signals (d.h. eines zu überwachenden Signals) in der Lage ist. Die integrierte Schaltung enthält ebenso einen Mehrzweckknoten. Der Mehrzweckknoten ist derart konfiguriert, dass er einen externen Widerstand mit der integrierten Schaltung koppelt. Die integrierte Schaltung ist in der Lage, einen vorbestimmten Strom an dem Mehrzweckknoten während einer vorbestimmten Zeitdauer vorzusehen, was zu einer Widerstandsspannung an dem Widerstand der vorbestimmten Zeitdauer führt. Die integrierte Schaltung ist in der Lage bzw. eingerichtet, diese Widerstandsspannung zu erfassen, welche indikativ für einen Schwellwert ist. Die integrierte Schaltung ist ebenso in der Lage bzw. eingerichtet, den Schwellwert zu speichern. Die integrierte Schaltung ist ferner dazu in der Lage bzw. eingerichtet, ein Fehlersignal über den Mehrzweckknoten zu einem Zeitpunkt nach Ablauf der vorbestimmten Zeitdauer auszugeben. Das Fehlersignal ist indikativ für die Beziehung zwischen dem überwachten Signal und dem Schwellwert. Mit dieser Anordnung sieht der Mehrzweckknoten zumindest zwei Funktionen vor.
In Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Verfahren zum Erfassen eines Fehlers, der mit einem zu überwachenden Signal bzw. überwachten Signal assoziiert ist, ein Erfassen einer erfassten Spannung an einem Mehrzweckknoten während einer vorbestimmten Zeitdauer, wobei die erfasste Spannung repräsentativ für einen Schwellwert ist. Das Verfahren enthält weiterhin ein Speichern des Schwellwerts in Reaktion auf das Erfassen, und ein Ausgeben eines Fehlersignals über den Mehrzweckknoten zu einem Zeitpunkt nach Ablauf der vorbestimmten Zeitdauer. Das Fehlersignal ist indikativ für eine Beziehung zwischen dem zu überwachenden Signal bzw. überwachten Signal und dem Schwellwert. Mit diesem Verfahren sieht der Mehrzweckknoten zumindest zwei Funktionen vor.
Figurenliste
Die vorhergehenden Merkmale der Erfindung sowie die Erfindung selbst werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Zeichnungen besser verständlich, in welcher:

1 ein schematisches Diagramm ist, das eine beispielhafte integrierte Fehlererfassungsschaltung mit einem Mehrzweckknoten in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigt; und
2 ein Graph ist, der ein Fehlerausgangssignal an dem Mehrzweckknoten der 1 zeigt, das durch die integrierte Fehlererfassungsschaltung der 1 erzeugt worden ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Bevor die vorliegende Erfindung beschrieben wird, werden einige einführende Konzepte und Terminologien erläutert. Während im Folgenden Signalspannungen und Schwellwertspannungen beschrieben werden, ist es für den Fachmann offensichtlich, dass äquivalente Schaltungen konstruiert werden können, welche Signalströme und/oder Schwellwertströme anstelle von Signalspannungen und Schwellwertspannungen verwenden.
Der hierin verwendete Ausdruck „Stromgenerator“ wird sowohl zum Beschreiben einer Stromquelle als auch einer Stromsenke verwendet. Wo daher im Folgenden eine spezifische Schaltungstopologie gezeigt ist, die eine Stromquelle und eine Stromsenke verwendet, ist es offensichtlich, dass in anderen Ausführungsformen mit gewissen Schaltungsänderungen die Stromquelle und/oder die Stromsenke durch einen hohen Stromgenerator des jeweiligen anderen Typs ersetzt werden können.
Wie im Folgenden hierin verwendet, kann der Ausdruck „Referenzspannung“ sich auf irgendeine Gleichstromspannungsquelle beziehen, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, eine Leistungsversorgungsspannungsquelle und einen Masseanschluss.
Gemäß 1 enthält eine integrierte Schaltung 10 einen Leistungsversorgungsknoten 12, einen Masseknoten 14, einen Eingangsknoten 16 (der im Folgenden ebenso als Überwachungsknoten bezeichnet wird), und einen Mehrzweckknoten 18. Der Überwachungsknoten 16 ist derart konfiguriert, dass er ein Signal empfangen kann, das zu überwachen ist, d.h. ein überwachtes Signal.
Während das hier dargestellte überwachte Signal von außerhalb der integrierten Schaltung 10 stammt, ist bei einigen Anordnungen der Überwachungsknoten 16 lediglich innerhalb der integrierten Schaltung 10 vorhanden und das überwachte Signal ist ein internes Signal der integrierten Schaltung 10. In einigen Anordnungen die integrierte Schaltung 10 beispielsweise einen Magnetfeldsensor (nicht gezeigt) enthalten, und das überwachte Signal ist repräsentativ für ein Ausgangssignal von diesem Magnetfeldsensor.
Es wird aus der folgenden Erläuterung ersichtlich, dass der Mehrzweckknoten 18 zumindest zwei Betriebsmodi aufweist. Es ist zu beachten, dass jeder der Knoten 12 bis 18 mit einem Pin (Anschlussbeinchen) der integrierten Schaltung 10 assoziiert, beispielsweise damit gekoppelt, werden kann. Die integrierte Schaltung benötigt daher lediglich vier Pins. In der zuvor beschriebenen alternativen Anordnung benötigt die integrierte Schaltung 10 jedoch lediglich drei Pins, falls der Überwachungsknoten 16 und das damit assoziierte überwachte Signal intern in der integrierten Schaltung 10 angeordnet sind.
In einem ersten Betriebsmodus kann der Mehrzweckknoten 18 innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer eine Schwellwertspannung empfangen, welche danach innerhalb der integrierten Schaltung 10 als ein Schwellwert und eine damit assoziierte Schwellwertspannung gespeichert ist. In einem zweiten Betriebsmodus kann die integrierte Schaltung zu einem Zeitpunkt nach Ablauf der vorbestimmten Zeitdauer das überwachte Signal, das an dem Überwachungsknoten 16 empfangen wird, mit der gespeicherten Schwellwertspannung vergleichen und ein Fehlerausgangssignal an dem Mehrzweckknoten 18 in Übereinstimmung mit dem Vergleich erzeugen. Zu diesem Zweck ist aus dem bereits zuvor vollständig diskutierten Gründen ein externer Widerstand 20 mit der integrierten Schaltung zwischen dem Mehrfachknoten 18 und dem Masseknoten 14 gekoppelt, und optional, ein externer Kondensator 22 parallel zu dem Widerstand 20 mit der integrierten Schaltung 10 gekoppelt.
Die integrierte Schaltung 10 enthält eine Stromquelle 42, die zwischen dem Leistungsversorgungsknoten 12 und einem Drain-Knoten eines ersten Feldeffekttransistors (FET) 44 gekoppelt ist. Ein Source-Knoten des ersten FETs 44 kann mit dem Mehrzweckknoten 18 gekoppelt sein.
Die integrierte Schaltung enthält ebenso einen zweiten FET 52, der einen Drain-Knoten aufweist, der mit dem Mehrzweckknoten 18 gekoppelt ist. Eine Stromsenke 54 kann zwischen einem Source-Knoten des zweiten FETs 52 dem Masseknoten 14 gekoppelt sein.
Die integrierte Schaltung 10 enthält ebenso einen dritten FET 40 mit einem Drain-Knoten, der mit dem Leistungsversorgungsknoten 12 gekoppelt ist, sowie einen Source-Knoten, der mit dem Mehrzweckknoten 18 gekoppelt ist. Ein erstes Logikgatter 38, hier ein ODER-Gatter, besitzt einen Ausgangsknoten, der mit dem Gate-Knoten des dritten FETs 40 gekoppelt ist, und ebenso zwei Eingangsknoten aufweist. Ein erster Komparator 46 weist einen Ausgangsknoten auf, der mit einem der beiden Eingangsknoten des ersten Logikgatters 38 gekoppelt ist und ebenso mit einem Gate-Knoten des zweiten FETs 52. Der erste Komparator 46 weist ebenso einen Eingangsknoten auf, der mit dem Überwachungsknoten 16 gekoppelt ist.
Die integrierte Schaltung 10 kann ebenso einen vierten FET 50 enthalten, der einen Drain-Knoten aufweist, der mit dem Ausgangsknoten des ersten Komparators 46 gekoppelt ist, sowie einen Sourceknoten, der mit dem Masseknoten 14 gekoppelt ist.
Die integrierte Schaltung 10 kann ebenso einen Analog-zu-Digital (A/D)-Wandler 24 enthalten, der einen Eingangsknoten aufweist, der mit dem Mehrzweckknoten 18 gekoppelt ist, sowie einen digitalen Ausgangsport, der mit einem digitalen Eingangsport eines Zwischenspeichers (Latch) 26 gekoppelt ist. Der digitale Ausgangsport des A/D-Wandlers 24 kann eine beliebige Anzahl an Bits aufweisen, auch ein einziges Bit. Bei einigen Ausführungsformen weist der digitale Ausgangsport des A/D-Wandlers 24 acht Bits auf. Der Zwischenspeicher 26 kann einen digitalen Ausgangsport aufweisen, der mit einem digitalen Eingangsport des Digital-zu-Analog (D/A)-Wandlers 28 gekoppelt ist. Der D/A-Wandler 28 kann einen Ausgangsknoten aufweisen, welcher dahingehend zu verstehen ist, dass er eine analoge Ausgangsspannung erzeugt, welche mit einem anderen Eingangsknoten des ersten Komparators 46 gekoppelt ist.
Die integrierte Schaltung 10 kann ebenso einen zweiten Komparator 32 enthalten, der einen Eingangsknoten aufweist, der mit dem Mehrzweckknoten 18 gekoppelt ist, sowie einen Ausgangsknoten, der mit einem Eingangsknoten eines zweiten Logikgatters 30, hier ein NOR-Gatter, gekoppelt ist. Ein Ausgangsknoten des zweiten Logikgatters 30 kann mit einem Steuerknoten des Zwischenspeichers 26 gekoppelt sein und ebenso mit einem Eingangsknoten eines Inverters 36. Der Ausgangsknoten des zweiten Logikgatters 30 kann mit dem Gate-Knoten des ersten FETs 44 gekoppelt sein. Ein Ausgangsknoten des Inverters 36 kann mit dem anderen Eingangsknoten des ersten Logikgatters 38 gekoppelt sein. Der andere Eingangsknoten des zweiten Komparators 32 kann mit dem Ausgangskonten des D/A-Wandlers 28 verbunden sein.
Die integrierte Schaltung 10 kann ebenso eine Zeitschaltung enthalten, welche allgemein als monostabiler Multivibrator oder als „one-shot“ bezeichnet wird. Die Zeitschaltung 48 ist in der Lage bzw. eingerichtet, ein Impulssignal beispielsweise nach dem Einschalten der integrierten Schaltung, zu erzeugen, das eine Pulsbreite in Übereinstimmung mit und zum Steuern der zuvor beschriebenen vorbestimmten Zeitdauer, in welcher die integrierte Schaltung 10 im ersten Betriebsmodus ausführt, aufweist. Das Impulssignal ist mit den anderen Eingangsknoten des zweiten Logikgatters 30 gekoppelt und ebenso mit dem Gate-Knoten des vierten FETs 50.
Im Betrieb nach dem Hochfahren der integrierten Schaltung, beispielsweise nach dem Anlegen einer Vcc-Spannung an den Leistungsversorgungsknoten 12, erzeugt die Zeitschaltung 48 eine Zustandsänderung in dem zuvor beschriebenen Impulssignal, wobei die Impulsbreite dieses Signals die zuvor beschriebene vorbestimmte Zeitdauer bestimmt, während die integrierte Schaltung 10 im ersten Betriebsmodus arbeitet.
Ferner ist nach dem Hochfahren der integrierten Schaltung 10 ein Ausgangssignal an dem Ausgangsknoten des D/A-Wandlers 28 auf dem L-Pegel bzw. niedrig, was zu einem H-Pegel bzw. einem hohen Signal an dem Ausgangsknoten des zweiten Komparators 32 führt, welches einen niedrigen Zustand bzw. L-Pegel an dem Ausgangsknoten des zweiten Logikgatters 30 aufrechterhält, welcher wiederum zu einem L-Pegel bzw. niedrigem Zustand an dem Gate-Knoten des ersten FETs 44 führt, welcher wiederum den ersten FET 44 einschaltet, was einen Stromfluss von der Stromquelle 42 durch den externen Widerstand 20 ermöglicht. Der Strom von der Stromquelle 42, der durch den externen Widerstand 20 fließt, führt zu einer Spannung an dem Mehrzweckknoten 18. Die Spannung an dem Mehrzweckknoten 18 wird durch die Strommenge von der Stromquelle 42 bestimmt, welche vorbestimmt ist, und ebenso durch den Wert des Widerstands 20. Der Widerstand 20 kann durch den Anwender ausgewählt werden, um eine gewünschte Spannung an den Mehrzweckknoten 18 vorzusehen, wenn die integrierte Schaltung 10 sich in dem ersten Betriebsmodus befindet. Wie aus der nachfolgenden Erläuterung ersichtlich, ist die an dem Mehrzweckknoten 18 in dem ersten Betriebsmodus erzeugte Spannung eine durch die integrierte Schaltung 10 verwendete Schwellwertspannung.
Der zuvor beschriebene L-Pegel bzw. niedrige Zustand des Ausgangsknotens des zweiten Logikgatters 30 führt ebenso zu einem H-Pegel bzw. hohem Zustand an dem Ausgangsknoten des Inverters 36, welcher zu einem H-Pegel an dem Ausgangsknoten des ersten Logikgatters 38 führt, welcher wiederum den dritten FET 40 ausschaltet.
Auch bei dem ersten Betriebsmodus erzeugt die Zeitschaltung 48 einen H-Pegel, welcher den vierten FET 50 einschaltet, welcher den zweiten FET 52 ausschaltet und somit zur Stromunterbrechung durch die Stromsenke 54 führt.
Ebenso wandelt der A/D-Wandler 24 während des ersten Betriebsmodus die Spannung, die an dem Mehrzweckknoten 18 auftritt, in einen digitalen Wert um, welcher an dem digitalen Ausgangsport des A/D-Wandlers 24 auftaucht, und welcher zu dem Zwischenspeicher 26 zum Speichern gesendet wird. Der A/D-Wandler 24 kann seine eigene, freilaufende Uhr bzw. Taktgeber (nicht gezeigt) sowie Taktsignal während der Umwandlung verwenden. Der Zwischenspeicher 26 kann ein transparenter Zwischenspeicher bzw. transparenter Latch sein, der den digitalen Wert zu dem digitalen Eingangsport des D/A-Wandlers 28 weitergibt. Das analoge Signal an den Ausgangsknoten des D/A-Wandlers 28 nimmt einen Spannungswert an, der auf (beispielsweise gleich zu) der an dem Widerstand 20 auftretenden Spannung ist. Es ist festzustellen, dass die an den Ausgangsknoten des D/A-Wandlers 28 auftretende Spannung relativ zu der an dem Widerstand 20 auftretenden Spannung beliebig skaliert werden kann, und dass an den zweiten Komparator 32 auftretende Signal von dem Widerstand 20 in der gleichen Weise zum Erzielen der gleichen Funktion skaliert werden kann. Der D/A-Wandler 28 kann ebenso seine eigene, freilaufende Uhr bzw. Taktgeber (nicht gezeigt) und Taktsignal während der Umwandlung verwenden.
Wenn der Wert an dem Ausgangsknoten des D/A-Wandlers 28 ausreichend groß wird (beispielsweise gleich der an dem Widerstand 20 auftretenden Spannung), wechselt der Ausgang des zweiten Komparators 32 seinen Zustand, wohingegen das zweite Logikgatter in einigen Anordnungen deaktiviert (d.h. niedrig bzw. auf L-Pegel) durch den H-Impulszustand, der von der Zeitschaltung 48 erzeugt wird, bleibt. Bei alternativen Anordnungen jedoch wird der H-Impulszustand der Zeitschaltung 48 beendet, bevor der zweite Komparator 32 seinen Zustand wechselt. Bei diesen alternativen Anordnungen wird der Betrieb im ersten Betriebsmodus beendet, wenn der Ausgang des zweiten Komparators 32 seinen Zustand ändert, und nicht wenn der H-Impulszustand der Zeitschaltung 48 beendet wird.
Bei Anordnungen, in welchen das Impulssignal, das von der Zeitschaltung 48 erzeugt wird, das zweite Logikgatter 30 deaktiviert, läuft die Zeitschaltung 48 schließlich in ein Time-Out, was zu einem L-Pegel bzw. Niedrigzustand an dem Ausgangsknoten der Zeitschaltung 48 führt, welcher wiederum einen Wechsel zu dem H-Zustand in dem Signal an dem Ausgangsknoten des zweiten Logikgatters 30 führt. Das Ausgangssignal an dem Ausgangsknoten des Inverters 36 nimmt dementsprechend einen L-Pegel bzw. Niedrigzustand an.
Ein Rückkopplungspfad 34 von dem Ausgang des zweiten Logikgatters 30 zu einem Steuerknoten des zweiten Logikgatters 30 hält das Signal an dem Ausgangsknoten des zweiten Logikgatters 30 auf einem H-Pegel bzw. Hochzustand, sobald der Hochzustand auftritt. Bei anderen Anordnungen kann der Rückkopplungspfad 34 durch andere Gatter implementiert werden, die das Signal an dem Ausgangsknoten des zweiten Logikgatters 30 auf einem H-Pegel halten (Zwischenspeichern = Latch), wenn dieser auftritt. Wenn das Signal an dem Ausgangknoten des zweiten Logikgatters 30 den H-Pegel einnimmt, erreicht die integrierte Spannung 10 den zuvor beschriebenen zweiten Betriebsmodus.
H-Pegel des Ausgangsknoten des zweiten Logikgatters 30, welcher mit dem Steuerknoten des Zwischenspeichers 26 gekoppelt ist, führt dazu, dass bei dem Zwischenspeicher 26 ein digitaler Schwellwert gehalten (gespeichert) wird, welcher repräsentativ für die an den Widerstand 20 anliegende Spannung während des ersten Betriebsmodus ist. Der digitale Schwellwert wird in eine analoge Schwellwertspannung umgewandelt, die an dem Ausgangskonten des D/A-Wandlers 28 auftritt. Mit dieser Anordnung wird es einem Anwender ermöglicht, den Schwellwert, der durch die integrierte Schaltung 10 verwendet wird, mittels der Auswahl eines Wertes für den Widerstand 20 einzustellen.
Die hierin verwendeten Ausdrücke „Schwellwert“ und „Schwellwertspannung“ beziehen sich austauschbar auf entweder die analoge Schwellwertspannung, die an dem Ausgangsknoten des D/A-Wandlers 28 auftritt, oder auf den digitalen Schwellwert, der durch den A/D-Wandler 24 erzeugt wird und in dem Zwischenspeicher 26 gespeichert wird.
Bei dem zweiten Betriebsmodus wird der erste FET 44 ausgeschaltet und der dritte FET 40 eingeschaltet, was zu einem H-Pegel bei dem Mehrzweckknoten 18 führt. Wenn der Zustand bzw. Pegel des Ausgangsknotens der Zeitschaltung 48 beginnend mit dem zweiten Betriebsmodus auf einen L-Pegel wechselt, wird der vierte FET 50 ausgeschaltet, wodurch der zweite FET 52 unter die Steuerung durch den ersten Komparator 46 gelangt. Daher ist bei dem zweiten Betriebsmodus der erste Komparator 46 vollständig aktiv, um den weiteren Betrieb der integrierten Schaltung 10 zu steuern.
Falls das überwachte Signal, das an dem Überwachungsknoten 16 auftritt, niedriger als der Schwellwert ist, welcher an dem Ausgangsknoten des D/A-Wandlers 28 erzeugt wird, bleibt der zweite FET 52 ausgeschaltet und der dritte FET 40 eingeschaltet, was zu einem ununterbrochenen H-Pegel bzw. hohen Spannung an dem Mehrzweckknoten 18 aufgrund des eingeschalteten dritten FETs 40 führt. Bei dem zweiten Betriebsmodus ist der H-Pegel bzw. die hohe Spannung an dem Mehrzweckknoten 18 indikativ dafür, dass kein Fehler bei dem damit assoziierten überwachten Signal vorliegt.
Falls das überwachte Signal, das an dem Überwachungsknoten 18 auftritt, höher als die Schwellwertspannung ist, schaltet der zweite FET 52 ein und der dritte FET 40 aus, was dazu führt, dass die Stromsenke 54 aktiviert wird, und einen Strom von dem Mehrzweckknoten 18 zieht. Falls der Kondensator 22 nicht vorhanden ist, würde die Spannung an dem Mehrzweckknoten 18 sehr rasch auf eine niedrigere Spannung wechseln. Das Vorsehen des Kondensators 22 führt jedoch zu einem rampenförmigen Verlauf der Spannung an dem Mehrzweckknoten 18 zu der niedrigeren Spannung hin. Bei dem zweiten Betriebsmodus kann die niedrigere Spannung an dem Mehrzweckknoten 18 indikativ für einen mit dem überwachten Signal assoziierten Fehler sein. Der Kondensator 22 tendiert daher dazu, die Fehlerindikation zu verzögern.
Die Schaltung 10 kann angewendet werden, um verschiedene analoge Signale in einer Anzahl von Anwendungen, für welche eine Fehlererfassungsschaltung wünschenswert ist, zu überwachen. Diese Anwendungen enthalten, sind aber nicht darauf beschränkt, Sensoren, beispielsweise Magnetfeldsensoren, Stromsensoren, Hall-Effekt-Sensoren, magnetoresistive Sensoren, Beschleunigungsmesser, Winkelratensensoren, chemische Sensoren, Drucksensoren und optische Detektoren. Diese Anwendungen enthalten ebenso, sind jedoch nicht darauf beschränkt, Aktor-Regelungen und Motorsteuerungsschaltungen.
Gemäß 2 enthält ein Graph 10 eine horizontale Skala, die Zeiteinheiten darstellt, und eine vertikale Skala, die Spannungseinheiten darstellt. Eine Kurve 12 ist indikativ für die an den Mehrzweckknoten 18 der 1 auftretenden Spannung, wenn die integrierte Schaltung der 1 in dem zweiten Betriebsmodus ist. Die Kurve 12 enthält einen ersten Bereich 12a, währenddessen kein Fehler durch die integrierte Schaltung erfasst worden ist.
Zu einem Zeitpunkt t1 erfasst die integrierte Schaltung 10, dass das überwachte Signal, das an dem Überwachungsknoten 16 der 1 auftritt, eine Schwellwertspannung an dem Ausgangsknoten des D/A-Wandlers 28 der 1 überschritten hat. Wie zuvor beschrieben, wenn diese Bedingung auftritt, zieht die Stromsenke 54 Strom von dem Mehrzweckknoten 18 und, da der Kondensator 22 vorhanden ist, sinkt die Spannung in dem Bereich 12b rampenförmig mit einer Neigung die von dem Wert des Kondensators 22 abhängt ab.
Zu einem Zeitpunkt t2 bei dem die zuvor beschriebene Fehlerbedingung verschwindet, wird die Stromsenke 54 von dem Mehrzweckknoten 18 getrennt und die Spannung in dem Bereich 12 steigt wieder so schnell an, wie der dritte FET 40 der 1 Strom zu dem Kondensator 22 liefern kann. In einem Bereich 12d erreicht der Mehrfachknoten 18 den H-Pegel bzw. Hochzustand, welcher einen fehlerfreien Zustand anzeigt.
Alle hier zitierten Referenzen werden durch Bezugnahme vollständig in die Offenbarung mit eingeschlossen.
Obgleich die zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung im Detail beschrieben worden sind, ist es für den Fachmann offensichtlich, dass auch andere Ausführungsformen, die das gleiche Konzept verwenden, vorstellbar sind. Die vorliegende Erfindung ist daher nicht auf die Ausführungsformen beschränkt, die hier offenbart sind, sondern ist vielmehr durch die beigefügten Ansprüche beschränkt.

Claims

Integrierte Schaltung (10) aufweisend: einen Überwachungsknoten (16), der zum Empfangen eines überwachten Signals in der Lage ist; und einen Mehrzweckknoten (18), wobei der Mehrzweckknoten (18) konfiguriert ist, um einen externen Widerstand (20) mit der integrierten Schaltung (10) zu koppeln, wobei die integrierte Schaltung (10) eingerichtet ist, einen vorbestimmten Strom an den Mehrzweckknoten (18) während einer vorbestimmten Zeitdauer vorzusehen, was zu einer Widerstandsspannung an dem Widerstand während der vorbestimmten Zeitdauer führt, wobei die integrierte Schaltung (10) eingerichtet ist, die Widerstandsspannung zu erfassen, wobei die Widerstandsspannung indikativ für einen Schwellwert ist, wobei die integrierte Schaltung eingerichtet ist, den Schwellwert zu speichern und wobei die integrierte Schaltung (10) eingerichtet ist, zu einem Zeitpunkt nach Ablauf der vorbestimmten Zeitdauer, ein Fehlersignal an den Mehrzweckknoten (18) auszugeben, wobei das Fehlersignal indikativ für eine Beziehung zwischen dem überwachten Signal und dem Schwellwert ist.
Integrierte Schaltung 10 gemäß Anspruch 1 ferner aufweisend: eine Zeitschaltung (48), die eingerichtet ist, ein Impulssignal vorzusehen, das indikativ für die vorbestimmte Zeitdauer ist.
Integrierte Schaltung 10 gemäß Anspruch 2, ferner aufweisend: einen Analog-zu-Digital-Wandler (24) mit einem Eingangsknoten, der mit dem Mehrzweckknoten (18) gekoppelt ist, und einen oder mehrere Ausgangsknoten aufweist, wobei der Analog-zu-Digitalwandler während der vorbestimmten Zeitdauer einen digitalen Wert an einem oder mehreren seiner Ausgangsknoten vorsieht, welcher repräsentativ für die Widerstandsspannung ist; einen Zwischenspeicher (26) mit einem oder mehreren Eingangsknoten, der oder die mit einem oder mehreren Ausgangsknoten des Analog-zu-Digital-Wandlers gekoppelt ist bzw. sind und mit einem oder mehreren Ausgangsknoten, wobei der Zwischenspeicher (26) eingerichtet ist, den digitalen Wert, der von dem Analog-zu-Digital-Wandler (24) vorgesehen wird in Reaktion auf das Impulssignal zwischenzuspeichern; und einen Digital-zu-Analog-Wandler (28) mit einem oder mehreren Eingangsknoten, die mit einem oder mehreren Ausgangsknoten des Zwischenspeichers (26) gekoppelt sind, und mit einem Ausgangsknoten, an welchem der Schwellwert vorgesehen ist.
Integrierte Schaltung (10) gemäß Anspruch 3, ferner aufweisend: einen Komparator (46) mit einem ersten Eingangsknoten, der zum Empfangen des Schwellwerts gekoppelt ist, mit einem zweiten Eingangsknoten, der zum Empfangen des überwachten Signals gekoppelt ist und mit einem Ausgangsknoten, an welchem das Komparatorausgangssignal vorgesehen wird, das für die Beziehung zwischen dem überwachten Signal und dem Schwellwert repräsentativ ist.
Integrierte Schaltung (10) gemäß Anspruch 4, ferner aufweisend: ein Logikgatter (30) mit einem ersten Eingangsknoten, der zum Empfangen des Impulssignals gekoppelt ist, und einem Ausgangsknoten, der mit dem Zwischenspeichsteuerknoten gekoppelt ist; einen Stromgenerator (42) mit ersten und zweiten Knoten, zwischen welchen der vorbestimmte Strom vorgesehen wird, wobei der erste Knoten eingerichtet ist, mit der Spannungsquelle gekoppelt zu sein; ein FET (44), der einen Drain-Knoten aufweist, der mit dem zweiten Knoten der Stromquelle (42) gekoppelt ist, mit einem Source-Knoten, der mit dem Mehrzweckknoten (18) gekoppelt ist, und mit einem Gate-Knoten, der mit dem Ausgangsknoten des Logikgatters (30) gekoppelt ist.
Integrierte Schaltung (10) gemäß Anspruch 5, wobei die vorbestimmte Zeitdauer mit dem Hochfahren der einzigen integrierten Schaltung assoziert ist.
Integrierte Schaltung (10) gemäß Anspruch 6, wobei der Mehrzweckknoten (18) ebenso konfiguriert ist, um einen Kondensator (22), welcher parallel zu dem Widerstand (20) ist, zu koppeln.
Integrierte Schaltung (10) gemäß Anspruch 7, ferner aufweisend: einen zweiten FET (52) mit einem Drain-Knoten, der mit dem Mehrzweckknoten (18) gekoppelt ist, mit einem Source-Knoten und mit einem Gate-Knoten, der mit dem Ausgangsknoten des Komparators (46) gekoppelt ist; und einem Stromgenerator (54) mit ersten und zweiten Knoten, zwischen welchen ein zweiter vorbestimmter Strom vorgesehen wird, wobei der ersten Knoten mit dem Source-Knoten des zweiten FETs (52) verbunden ist und der zweite Knoten eingerichtet ist mit einer zweiten Spannungsquelle verbunden zu sein.
Verfahren zum Erfassen eines Fehlers, der mit einem überwachten Signal assoziert ist, aufweisend: Erfassen einer erfassten Spannung an einem Mehrzweckknoten (18) während einer vorbestimmten Zeitdauer wobei die erfasste Spannung repräsentativ für einen Schwellwert ist; Speichern des Schwellwerts in Reaktion auf das Erfassen; und Ausgeben eines Fehlersignals über den Mehrzweckknoten (18) zu einem Zeitpunkt, nach dem die vorbestimmte Zeitdauer verstrichen ist, wobei das Fehlersignal indikativ für eine Beziehung zwischen dem überwachten Signal und dem Schwellwert ist.
Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei die Erfassung aufweist: Koppeln eines Widerstands (22) mit dem Mehrzweckknoten (18); und Erzeugen eines vorbestimmten Stroms durch den Widerstand (20).
Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei das Ausgeben aufweist: Vergleichen des überwachten Signals mit dem Schwellwert; Einstellen des Fehlersignals auf einen ersten Zustand im Ansprechen auf das Übersteigen des Schwellwerts durch das überwachte Signal; und Einstellen des Fehlersignals auf einen zweiten, zum ersten Zustand verschiedenen Zustand im Ansprechen auf ein Absinken des überwachten Signals unterhalb des Schwellwerts.
Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei das Ausgeben ferner aufweist: Koppeln eines Kondensators (22) mit dem Mehrzweckknoten (18); und Erzeugen eines zweiten vorbestimmten Stroms durch den Widerstand (20) und den Kondensator (22).