DE19653213A1 - Halbleitersensor - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Halblei­ tersensor, der zur Erfassung der Beschleunigung oder des Drucks beispielsweise bei Kraftfahrzeugen als ein Beschleu­ nigungserfassungssensor im Zusammenhang mit allgemein als Air-Bags bezeichneten aufblasbaren Luftkissen verwendet wird. Genauer betrifft die Erfindung einen derartigen Halb­ leitersensor mit einer Selbst- bzw. Eigendiagnosefunktion.

Fig. 6 zeigt die Anordnung eines Halbleitersensors zur Erfassung einer Beschleunigung. Gemäß der Darstellung in Fig. 6 besteht der Halbleitersensor aus einem Sensorchip 3, einem Sockel bzw. einer Stütze 4, einem Keramiksubstrat 5 sowie Anschlußleitungen bzw. -drähten 6. Dabei ist ein Ende des Sensorchips 3 über den Sockel 4 an dem Keramik­ substrat 5 befestigt, und weiterhin mittels Bonddrähten 7 an auf dem Keramiksubstrat 5 befindliche gedruckte Schal­ tungen elektrisch angeschlossen. Darüber hinaus ist das Ke­ ramiksubstrat 5 mittels Bonddrähten 8 an die Anschlußlei­ tungen 6 angeschlossen.

Der Sensorchip 3 hat einen als Diaphragma bzw. Mem­ bran 9 bezeichneten dünnwandigen Abschnitt zur Aufnahme bzw. konzentrierten (gebündelten) Aufnahme von Belastungen. Um die Membran 9 herum ist eine Erfassungsschaltung ausge­ bildet, die eine durch Widerstandseinrichtungen gebildete Brückenschaltung umfaßt, wobei die Widerstandseinrichtungen den piezoresistiven Effekt von Halbleitern ausnutzen (was nachstehend als piezoresistivie Einrichtung bezeichnet ist). Wenn die Membran bzw. das Diaphragma 9 aufgrund einer Beschleunigung einer Belastung ausgesetzt ist bzw. eine Be­ lastung darauf einwirkt, wird die Membran 9 des Sensorchips 3 derart deformiert bzw. verbogen, daß sich die Wider­ standswerte der piezoresistiven Einrichtungen ändern, was ein an der Brückenschaltung auftretendes Spannungsungleich­ gewicht hervorruft. Aufgrund der Erfassung dieser Spannung erfaßt der Halbleitersensor die Beschleunigung als ein elektrisches Signal. Da dieses elektrische Signal klein ist, ist auf dem Sensorchip 3 zur Verstärkung dieses Si­ gnals eine Signalverstärkerschaltung ausgebildet. Gleich­ falls ist auf dem Halbleiterchip 3 eine Selbstdiagnose­ schaltung bzw. Eigendiagnoseschaltung zum Feststellen des Vorliegens oder Fehlens irgend einer Abnormalität bzw. ei­ nes Fehlers bei der Erfassungsschaltung und der Signalver­ stärkerschaltung ausgebildet. Diese Eigendiagnoseschaltung erfaßt eine beliebige Abnormalität bzw. irgend einen Feh­ ler, indem die Spannung an bzw. in einem bestimmten Schal­ tungsabschnitt der Detektorschaltung 11 oder der Signalver­ stärkerschaltung überwacht wird. Beispielsweise erfaßt die Eigendiagnoseschaltung derartige Abnormalitäten wie bei­ spielsweise ein Abtrennen einer piezoresistiven Einrichtung bzw. eine Leitungsunterbrechung, indem eine einer piezore­ sistiven Einrichtung zugeführte Spannung überwacht wird. Ein seitens der Detektorschaltung erfaßtes Signal sowie ein Eigendiagnoseergebnis der Eigendiagnoseschaltung werden über die Anschlußleitungen 6 an eine externe Schaltung aus­ gegeben.

Fig. 7 zeigt ein Blockschaltbild eines herkömmli­ chen Halbleitersensors. Die Detektorschaltung 11 erfaßt ei­ ne Beschleunigung oder einen Druck und wandelt diese bzw. diesen in ein elektrisches Signal um. Das von der Detektor­ schaltung 11 erhaltene elektrische Signal wird durch eine Signalverstärkerschaltung 13 verstärkt, und dann an einem Sensorausgangsanschluß Vout ausgegeben. Seitens einer Ei­ gendiagnoseschaltung 14 wird das Vorliegen oder Fehlen ir­ gend einer Abnormalität der Detektorschaltung 11 sowie der Signalverstärkerschaltung 13 überwacht, und ein Eigendia­ gnoseergebnis wird an einem Eigendiagnose-Ausgangsanschluß Dout ausgegeben.

Fig. 8 zeigt die ausgangsseitige Schaltungsan­ ordnung der Eigendiagnoseschaltung 14 bei dem herkömmlichen Halbleitersensor. Gemäß der Darstellung in Fig. 8 umfaßt die Eigendiagnoseschaltung 14 einen Vergleicher bzw. Kompa­ rator 31, einen NPN-Transistor 33 und einen Widerstand 37. Seitens der Eigendiagnoseschaltung 14 wird eine Spannung eines bestimmten Schaltungsabschnitts innerhalb der Detek­ torschaltung 11 oder der Signalverstärkerschaltung 13 durch den Komparator 31 mit einer vorbestimmten Bezugsspannung verglichen, und dann wird ein dem Vorliegen oder Fehlen ir­ gend einer Abnormalität entsprechendes Signal als Diagno­ seergebnis erzeugt.

Bei einem derartigen Halbleitersensor kann, wenn er so verwendet wird, wie er ist, das Ausgangssignal an dem Sensorausgangsanschluß Vout eine Fehlfunktion des mit dem Halbleitersensor ausgestatteten Systems hervorrufen, wenn irgend eine Abnormalität bei der Detektorschaltung 11 oder der Signalverstärkerschaltung 13 vorliegt.

Demzufolge ist das mit dem Halbleitersensor verse­ hene System derart beschaffen, um das von der Eigendiagno­ seschaltung 14 erhaltene bzw. abgegebene Eigendiagnoseer­ gebnis abzufragen und zu entscheiden, ob der Halbleitersen­ sor normal arbeitet oder nicht bzw. in normalem Betriebszu­ stand ist. Aus diesem Grund muß der Halbleitersensor den Ausgangsanschluß Dout zur Verwendung des Ausgangssignals als ein Eigendiagnoseergebnis aufweisen. Jedoch stellt das Bereitstellen eines derartigen Ausgangsanschlusses (An­ schlußleitung) zur Verwendung zur Ausgabe eines Eigendia­ gnoseergebnisses ein Problem beim Verringern der Größe ("Downsizing") des Halbleitersensors dar.

Die vorliegende Erfindung ist bestrebt, dieses und andere Probleme zu lösen. Es ist folglich eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Halbleitersensor mit einer Eigendiagnosefunktion zu schaffen, der hinsichtlich seiner Größe verringert werden kann.

Dieses Problem ist erfindungsgemäß durch einen Halbleitersensor gelöst, mit einer Detektorschaltung zur Erfassung einer Beschleunigung oder eines Drucks und zur Umwandlung dieser/dieses in ein elektrisches Signal, ei­ ner Signalverstärkerschaltung zur Verstärkung des von der Detektorschaltung erhaltenen elektrischen Signals und zur Ausgabe dieses Signals als ein Sensorergebnis, einem Sen­ sorausgangsanschluß zur Ausgabe des Sensorergebnisses nach außen und einer Eigendiagnoseschaltung zur Feststellung des Vorliegens oder Fehlens irgend einer Abnormalität bei der Detektorschaltung und/oder der Signalverstärkerschaltung sowie zur Ausgabe eines Eigendiagnoseergebnisses, wobei der Halbleitersensor durch eine Sensorausgangssteuerschaltung gekennzeichnet ist, die zwischen die Signalverstärker­ schaltung und den Sensorausgangsanschluß angeschlossen ist, und deren Steuerungseingang das von der Eigendiagnose­ schaltung ausgegebene Eigendiagnoseergebnis zugeführt wird, wobei, beruhend auf dem Eigendiagnoseergebnis, die Sensor­ ausgangssteuerschaltung ein von der Signalverstärker­ schaltung erhaltenes Ausgangssignal unverändert ausgibt, wenn das Eigendiagnoseergebnis das "Fehlen einer Abnor­ malität" darstellt, und im Gegensatz dazu ein von der Si­ gnalverstärkerschaltung erhaltenes Ausgangssignal auf ein bestimmtes Signal hohen oder niedrigen Pegels kippt und dieses ausgibt, wenn das Eigendiagnoseergebnis das "Vorliegen einer Abnormalität" darstellt.

Die Detektorschaltung erfaßt eine Beschleunigung oder einen Druck und wandelt diese bzw. diesen in ein elek­ trisches Signal um, welches der Signalverstärkerschaltung zugeführt wird. Die Signalverstärkerschaltung verstärkt das von der Detektorschaltung ausgegebene elektrische Signal. Die Eigendiagnoseschaltung diagnostiziert bzw. erkennt die Art und Weise, in der die Detektorschaltung bzw. Erfas­ sungsschaltung und die Signalverstärkerschaltung arbeiten, und gibt das Diagnoseergebnis aus. Die Sensorausgangssteu­ erschaltung steuert das von aber Signalverstärkerschaltung ausgegebene Sensorergebnis beruhend auf dem von der Eigen­ diagnoseschaltung zugeführten Diagnoseergebnis. Das heißt, wenn das Diagnoseergebnis ein "Fehlen einer Abnormalität" darstellt, gibt die Sensorausgangssteuerschaltung das von der Signalverstärkerschaltung erhaltene Ausgangssignal un­ verändert an den Sensorausgangsanschluß ab. Wenn das Dia­ gnoseergebnis ein "Vorliegen einer Abnormalität" darstellt, kippt bzw. "klemmt" die Sensorausgangssteuerschaltung das von der Signalverstärkerschaltung erhaltene Ausgangssignal auf ein bestimmtes Signal bzw. einen bestimmten "hohen" oder "niedrigen" Signalpegel, und gibt diesen an dem Sen­ sorausgangsanschluß aus.

Diese und andere Aufgaben und Merkmale der vorlie­ genden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beige­ fügten Zeichnung klar, in welcher gleiche Teile durch glei­ che Bezugszahlen bezeichnet sind. Dabei zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines bevorzugten erfin­ dungsgemäßen Ausführungsbeispiels des Halbleitersensors;

Fig. 2 ein Schaltbild eines Teils einer Ausgangs­ schaltung des Halbleitersensors gemäß einem ersten erfin­ dungsgemäßen Ausführungsbeispiel;

Fig. 3 ein Schaltbild eines Teils einer Ausgangs­ schaltung des Halbleitersensors gemäß einem zweiten erfin­ dungsgemäßen Ausführungsbeispiel;

Fig. 4 ein Schaltbild eines Teils einer Ausgangs­ schaltung des Halbleitersensors gemäß einem dritten erfin­ dungsgemäßen Ausführungsbeispiel;

Fig. 5 ein Schaltbild eines Teils einer Ausgangs­ schaltung des Halbleitersensors gemäß einem vierten erfin­ dungsgemäßen Ausführungsbeispiel;

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Halblei­ tersensors;

Fig. 7 ein Blockschaltbild einer dem Stand der Technik gemäßen Ausführungsform des Halbleitersensor; und

Fig. 8 ein Schaltbild eines Teils einer Ausgangs­ schaltung des dem Stand der Technik gemäßen Halbleitersen­ sors.

Nachstehend sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.

Erstes Ausführungsbeispiel

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild des Halbleitersen­ sors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Gemäß Fig. 1 umfaßt der Halbleitersensor dieses Ausführungsbeispiels: eine Detektorschaltung 11 zur Erfassung einer Beschleuni­ gung oder eines Drucks, die bzw. der auf sie einwirkt, so­ wie zur Umwandlung dieser bzw. dieses in ein elektrisches Signal; eine Signalverstärkerschaltung 13 zur Verstärkung des von der Detektorschaltung 11 erhaltenen elektrischen Signals; eine Eigendiagnoseschaltung 15 zum Diagnostizieren der Detektorschaltung 11 und der Signalverstärkerschaltung 13 sowie zur Ausgabe eines Diagnoseergebnisses; und eine Sensorausgangs-Steuerschaltung 17 zur Steuerung eines von der Signalverstärkerschaltung 13 erhaltenen Ausgangs­ signals, beruhend auf dem Diagnoseergebnis von der Eigen­ diagnoseschaltung 15.

Fig. 2 zeigt einen Teil einer Ausgangsschaltung bzw. Ausgabeschaltung der Eigendiagnoseschaltung 15 sowie ein Schaltbild der Sensorausgangs-Steuerschaltung 17 gemäß Fig. 1. Gemäß der Darstellung in Fig. 2 umfaßt die Eigen­ diagnoseschaltung 15 einen Vergleicher bzw. Komparator 21 zum Vergleichen einer an einer vorbestimmten Schaltungs­ stelle bzw. in einem vorbestimmten Schaltungsabschnitt in­ nerhalb der Detektorschaltung 11 und/oder der Signalver­ stärkerschaltung 13 auftretenden Spannung mit einer vorbe­ stimmten Bezugsspannung; einen ersten Transistor 22, der ein NPN-Transistor ist, dessen Basis an den Ausgang des Vergleichers 21 angeschlossen ist, und dessen Emitter an eine ein Bezugspotential liefernde Masseleitung GND ange­ schlossen ist, und eine Konstantstromquelle 23, deren einer Anschluß mit einer Spannungsversorgungsleitung Vcc zur Zu­ fuhr einer Versorgungsspannung angeschlossen ist, und derer anderer Anschluß an den Kollektor des ersten Transistors angeschlossen ist. Die Sensorausgangs-Steuerschaltung 17 umfaßt einen zweiten Transistor 24, der ein NPN-Transistor ist, dessen Basis mit dem Ausgang der Eigendiagnoseschal­ tung 15 verbunden ist, dessen Kollektor mit dem Ausgang der Signalverstärkerschaltung 13 verbunden ist, und dessen Emitter auf Masse liegt. Der Kollektor des zweiten Transi­ stors 24 ist mit dem Sensorausgangsanschluß Vout verbunden. Nachstehend ist die Funktionsweise beschrieben.

Der Vergleicher bzw. Komparator 21 vergleicht eine an der vorbestimmten Stelle innerhalb der Detektorschaltung 11 und/oder der Signalverstärkerschaltung 13 überwachte Spannung mit der vorbestimmten Bezugsspannung. Wenn dann die überwachte Spannung kleiner als die vorbestimmte Be­ zugsspannung ist, gibt der Komparator 21 ein Signal als "normal" aus; wenn im Gegensatz dazu die überwachte Span­ nung gleich oder größer als die vorbestimmte Bezugsspannung ist, gibt der Komparator 21 ein Signal als "abnormal" aus. In normalem Zustand wird ein hochpegeliges Signal "H" von dem Komparator 21 ausgegeben, was den ersten Transistor 22 einschaltet bzw. leitend schaltet, so daß der Ausgang des Knotens "a", das heißt, der Ausgang der Eigendiagnoseschal­ tung 15, einen niedrigen Signalpegel "L" annimmt. Wenn der Ausgang der Eigendiagnoseschaltung 15 auf niedrigem Pegel "L" liegt, sperrt der zweite Transistor 24. Folglich gibt die Sensorausgangs-Steuerschaltung 17 das von dem Signal­ verstärker 13 erhaltene Ausgangssignal unverändert an dem Sensorausgangsanschluß Vout ab. Auf die Erfassung einer Ab­ normalität hin wird dagegen ein niedrigpegeliges Signal "L" von dem Komparator 21 ausgegeben, was das Sperren des er­ sten Transistors 22 bewirkt, so daß der Ausgang des Knotens "a", das heißt der Ausgang der Eigendiagnoseschaltung 15, einen hohen Pegel "H" annimmt. Wenn der Ausgang der Eigen­ diagnoseschaltung 15 auf hohem Pegel "H" liegt, wird der zweite Transistor 24 leitend. Folglich wild durch die Sen­ sorausgangs-Steuerschaltung 17 der Ausgang des Sensoraus­ gangsanschlusses Vout auf einen niedrigen Pegel bzw. "L" gekippt bzw. gezogen bzw. geklemmt.

Deshalb gibt der Halbleitersensor gemäß diesem Aus­ führungsbeispiel das Erfassungsergebnis unverändert aus, wenn die einzelnen Abschnitte innerhalb des Sensors in nor­ malem Zustand sind bzw. normal funktionieren, und kippt im Gegensatz dazu das Sensorausgangssignal auf einen niedrigen Pegel "L", wenn irgend eine Abnormalität erfaßt wird. Da kein Sensorergebnis auf das Erfassen irgend einer Abnorma­ lität des Sensors hin ausgegeben wird, kann das System folglich vor Fehlfunktionen geschützt sein bzw. es tritt keine Fehlfunktion bei dem System mehr auf. Da sich darüber hinaus das Eigendiagnoseergebnis in dem Sensorergebnis wi­ derspiegelt, besteht kein Bedürfnis, einen zusätzlichen An­ schluß zur Ausgabe des Eigendiagnoseergebnisses vorzusehen. Ebenso kann seitens des mit dem Halbleitersensor dieses Ausführungsbeispiels ausgestatteten Systems irgend eine Ab­ normalität des Halbleitersensors durch Überwachen bzw. Ab­ fragen des Sensorergebnisses erkannt werden, und wenn das Sensorergebnis für länger als eine vorgegebene Zeitperiode den niedrigen Pegel "L" beibehält, kann entschieden werden, daß bei dem Halbleitersensor irgendeine Abnormalität aufge­ treten ist.

Bei der Eigendiagnoseschaltung 15 gemäß diesem Aus­ führungsbeispiel ist es offensichtlich, daß ein Widerstand anstatt der Konstantstromquelle 23 verwendet werden kann, wobei in diesem Fall die gleichen Wirkungen erzielt werden können.

Zweites Ausführungsbeispiel

Fig. 3 zeigt eine Anordnung, bei der die Eigendia­ gnoseschaltung 15 als auch die Sensorausgangs-Steuer­ schaltung 17 durch eine Eigendiagnoseschaltung 15a und eine Sensorausgangs-Steuerschaltung 17a jeweils anderen Aufbaus als bei dem Halbleitersensor des in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiels ersetzt sind.

Gemäß der Darstellung in Fig. 3 umfaßt die Eigen­ diagnoseschaltung 15a einen Komparator 21a zum Vergleichen einer Spannung an einer vorbestimmten Schaltungsposition bzw. Schaltungsstelle innerhalb der Detektorschaltung 11 und/oder der Signalverstärkerschaltung 13 mit einer vorbe­ stimmten Bezugsspannung; einen dritten Transistor 26, der ein PNP-Transistor ist, dessen Basis mit dem Ausgang des Komparators 21a verbunden ist, und dessen Emitter mit einer Versorgungsspannungsleitung Vcc verbunden ist; sowie eine Konstantstromquelle 27, deren einer Anschluß mit einer Mas­ seleitung GND verbunden ist, und deren anderer Anschluß an den Kollektor des dritten Transistors angeschlossen ist. Die Sensorausgangs-Steuerschaltung 17a umfaßt einen vierten Transistor 28, der ein PNP-Transistor ist, dessen Basis an den Ausgang der Eigendiagnoseschaltung 15a angeschlossen ist, dessen Kollektor mit dem Ausgang der Signalverstärker­ schaltung 13 verbunden ist, und dessen Emitter an die Span­ nungsversorgungsleitung Vcc angeschlossen ist. Der Kollek­ tor des vierten Transistors 28 ist an den Sensorausgangsan­ schluß Vout angeschlossen. Der Komparator 21a gemäß diesem Ausführungsbeispiel gibt ein niedrigpegeliges Signal "L" in normalem Zustand aus und gibt ein hochpegeliges Signal "H" für einen abnormalen Zustand aus. Nachstehend ist die Funk­ tionsweise beschrieben.

In normalem Zustand wird ein niedrigpegeliges Si­ gnal "L" von dem Komparator 21a ausgegeben, woraufhin der dritte Transistor 26 leitend wird bzw. eingeschaltet wird, so daß der Ausgang bzw. das Ausgangssignal eines Punktes bzw. Knotens "a", das heißt, der Eigendiagnoseschaltung 15a, einen hohen Pegel "H" annimmt. Wenn der Ausgang der Eigendiagnoseschaltung 15a auf hohem Pegel "H" liegt, schaltet der vierte Transistor 28 ab bzw. wird gesperrt. Folglich gibt die Sensorausgangs-Steuerschaltung 17a das von dem Signalverstärker 13 erhaltene Ausgangssignal an dem Sensorausgangsanschluß Vout unverändert ab. Auf die Erfas­ sung einer Abnormalität hin wird hingegen von dem Kompara­ tor 21a ein hochpegeliges Signal "H" abgegeben, woraufhin der dritte Transistor 26 sperrt, so daß der Ausgang des Knotens "a", das heißt, der Eigendiagnoseschaltung 15a, ei­ nen niedrigen Pegel "L" annimmt. Wenn der Ausgang der Ei­ gendiagnoseschaltung 15a auf niedrigem Pegel "L" liegt, wird der vierte Transistor 28 leitend. Folglich wird durch die Sensorausgangs-Steuerschaltung 17a der Ausgang des Sen­ sorausgangsanschlusses Vout auf hohen Pegel "H" gekippt bzw. hochgezogen.

Deshalb gibt der Halbleitersensor gemäß diesem Aus­ führungsbeispiel das Erfassungsergebnis unverändert aus, wenn die einzelnen Abschnitte innerhalb des Sensors normal funktionieren, und kippt bzw. klemmt im Gegensatz dazu den Sensorausgang auf einen hohen Pegel "H", wenn irgend eine Abnormalität erfaßt wird. Da folglich kein Sensorergebnis bei irgend einer Abnormalität des Sensors ausgegeben wird, kann eine Fehlfunktion bei dem System verhindert werden. Da darüber hinaus das Sensorergebnis das Eigendiagnoseergebnis widerspiegelt, besteht kein Bedürfnis dafür, zusätzlich ei­ nen Anschluß zur Ausgabe des Eigendiagnoseergebnisses vor­ zusehen. Da weiterhin das mit dem Halbleitersensor dieses Ausführungsbeispiels ausgestattete System das Sensorergeb­ nis überwacht, kann irgend eine Abnormalität des Halblei­ tersensors aufgrund der Überwachung des Sensorergebnisses erkannt werden, und wenn das Sensorergebnis für länger als eine vorbestimmte Zeitperiode auf dem hohen Pegel "H" ver­ bleibt, kann entschieden werden, daß bei dem Halbleitersen­ sor eine Abnormalität aufgetreten ist.

Bei der Eigendiagnoseschaltung 15a gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist es offensichtlich, daß ein Wider­ stand anstatt der Konstantstromquelle 27 verwendet werden kann, wobei in einem solchen Fall die gleichen Wirkungen erzielt werden können.

Drittes Ausführungsbeispiel

Der Halbleitersensor gemäß diesem Ausführungsbei­ spiel ist dem des ersten Ausführungsbeispiels ähnlich, au­ ßer daß die Sensorausgangs-Steuerschaltung 17 durch die Sensorausgangs-Steuerschaltung 17a gemäß dem zweiten Aus­ führungsbeispiel ersetzt ist. Fig. 4 zeigt diese Anordnung. Gemäß der Darstellung in Fig. 4 ist der Ausgang der Eigen­ diagnoseschaltung 15 mit dem Eingang der Sensorausgangs-Steuerschaltung 17a über den Knoten "a" verbunden. Der Kom­ parator 21 gemäß diesem Ausführungsbeispiel gibt ein nied­ rigpegeliges Signal "L" in normalem Zustand und ein hochpe­ geliges Signal "H" in abnormalem Zustand aus. Die Funkti­ onsweise ist nachstehend beschrieben.

In normalem Zustand wird ein niedrigpegeliges Si­ gnal "L" von dem Komparator 21 ausgegeben, woraufhin der erste Transistor 22 gesperrt wird, so daß der Ausgang an Punkt "a", das heißt der Ausgangsanschluß der Eigendiagno­ seschaltung 15, einen hohen Pegel "H" annimmt. Wenn der Ausgang der Eigendiagnoseschaltung 15 auf hohem Pegel "H" liegt, schaltet der vierte Transistor 28 ab bzw. wird ge­ sperrt. Folglich gibt die Sensorausgangs-Steuerschaltung 17a das von der Signalverstärkerschaltung 13 abgegebene Ausgangssignal unverändert an den Sensorausgangsanschluß Vout ab. Auf die Erfassung irgend einer Abnormalität hin wird dagegen ein hochpegeliges Signal "H" von dem Kompara­ tor 21 abgegeben, woraufhin der erste Transistor 22 leitend wird, so daß der Ausgang an einem Punkt "a", das heißt der Ausgangsanschluß der Eigendiagnoseschaltung 15, einen nied­ rigen Pegel "L" annimmt. Wenn der Ausgang der Eigendiagno­ seschaltung 15 auf niedrigem Pegel "L" liegt, wird der vierte Transistor 28 leitend. Folglich wird seitens der Sensorausgangs-Steuerschaltung 17a der Ausgang des Sensor­ ausgangsanschlusses Vout auf einen hohen Pegel "H" gekippt.

Deshalb gibt der Halbleitersensor gemäß diesem Aus­ führungsbeispiel das Erfassungsergebnis unverändert aus, wenn die einzelnen Abschnitte innerhalb des Sensors in nor­ malem Zustand sind bzw. normal funktionieren, und kippt bzw. klemmt im Gegensatz dazu den Sensorausgang auf einen hohen Pegel "H", wenn irgend eine Abnormalität erfaßt wird. Da auf das Erfassen einer Abnormalität des Sensors hin kein Sensorergebnis ausgegeben wird, kann folglich das Auftreten einer Fehlfunktion bei dem System verhindert werden. Da darüber hinaus das Eigendiagnoseergebnis sich in dem Sen­ sorergebnis bzw. dem Sensorausgangssignal widerspiegelt, besteht kein Bedürfnis, zusätzlich einen Anschluß zur Aus­ gabe des Eigendiagnoseergebnisses vorzusehen.

Viertes Ausführungsbeispiel

Der Halbleitersensor gemäß diesem Ausführungsbei­ spiel ist dem des ersten Ausführungsbeispiels ähnlich, au­ ßer daß die Eigendiagnoseschaltung 15 durch die Eigendia­ gnoseschaltung 15a des zweiten Ausführungsbeispiels ersetzt wurde. Fig. 5 zeigt diese Anordnung.

Gemäß Fig. 5 ist der Ausgang der Eigendiagnose­ schaltung 15a über einen Punkt bzw. Knoten "a" an den Ein­ gang der Sensorausgangs-Steuerschaltung 17 angeschlossen. Der Komparator 21a gemäß diesem Ausführungsbeispiel gibt ein hochpegeliges Signal "H" in normalem Zustand sowie ein niedrigpegeliges Signal "L" in einem abnormalen Zustand aus. Die Funktionsweise ist nachstehend beschrieben.

In normalem Zustand wird seitens des Komparators 21a ein hochpegeliges Signal "H" ausgegeben, woraufhin der dritte Transistor 26 gesperrt ist bzw. wird, so daß der Ausgang des Knotens bzw. Punktes "a", das heißt, das Aus­ gangssignal der Eigendiagnoseschaltung 15a, einen niedrigen Pegel "L" annimmt. Wenn der Ausgang der Eigendiagnoseschal­ tung 15a auf niedrigem Pegel "L" liegt, sperrt der zweite Transistor 24. Folglich gibt die Sensorausgangs-Steuer­ schaltung 17 das von der Signalverstärkerschaltung 13 er­ haltene Ausgangssignal unverändert an dem Sensorausgangsan­ schluß Vout ab. Im Gegensatz dazu wird auf die Erfassung irgend einer Abnormalität hin ein niedrigpegeliges Signal "L" seitens des Komparators 21a abgegeben, woraufhin der dritte Transistor 26 leitend wird, so daß der Ausgang eines Knotens bzw. Punkts "a", das heißt, das Ausgangssignal der Eigendiagnoseschaltung 15a, einen hohen Pegel "H" annimmt. Wenn der Ausgang der Eigendiagnoseschaltung 15a einen hohen Pegel "H" annimmt, wird der zweite Transistor 24 leitend. Folglich wird seitens der Sensorausgangs-Steuerschaltung 17 der Ausgang des Sensorausgangsanschlusses Vout auf einen niedrigen Pegel "L" gekippt.

Daher gibt der Halbleitersensor gemäß diesem Aus­ führungsbeispiel das Erfassungsergebnis unverändert aus, wenn die einzelnen Abschnitte innerhalb des Sensors in nor­ malem Zustand sind bzw. normal funktionieren, und kippt den Sensorausgang bzw. das Sensorausgangssignal im Gegensatz dazu auf einen niedrigen Pegel "L", wenn irgend eine Abnor­ malität erfaßt wird. Da kein Sensorergebnis bei irgend ei­ ner Abnormalität des Sensors ausgegeben wird, kann folglich eine Fehlfunktion des Systems verhindert werden. Da das Ei­ gendiagnoseergebnis sich in dem Sensorergebnis widerspie­ gelt, besteht darüber hinaus kein Bedürfnis, zusätzlich ei­ nen Anschluß zur Ausgabe des Eigendiagnoseergebnisses vor­ zusehen.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Halbleitersensor ist die Sensorausgangs-Steuereinrichtung, deren Steuereingang das von der Eigendiagnoseeinrichtung erhaltene Eigendiagno­ seergebnis ist, zwischen der Signalverstärkungseinrichtung und dem Sensorausgangsanschluß vorgesehen, wodurch die Aus­ gabe des Sensorergebnisses beruhend auf dem Eigendiagno­ seergebnis gesteuert wird. Genauer heißt das, daß der Halb­ leitersensor das von der Signalverstärkungseinrichtung er­ haltene Ausgangssignal, das ein Erfassungsergebnis ist, un­ verändert ausgibt, wenn die einzelnen Abschnitte innerhalb des Sensors normal funktionieren. Wenn irgend eine Abnorma­ lität erfaßt wird, kippt bzw. klemmt der Halbleitersensor den von der Signalverstärkungseinrichtung erhaltenen Aus­ gang bzw. das Ausgangssignal auf einen niedrigen Pegel "L" oder einen hohen Pegel "H", und gibt dieses als ein Sen­ sorergebnis aus, so daß kein Erfassungsergebnis auf das Er­ fassen einer Abnormalität des Halbleitersensors hin ausge­ geben wird. Folglich kann das mit dem-Halbleitersensor aus­ gestattete System vor einer Fehlfunktion bewahrt werden bzw. bei dem System kann eine Fehlfunktion verhindert wer­ den. Da das Eigendiagnoseergebnis sich im Ausgangssignal des Sensorergebnisses widerspiegelt, besteht darüber hinaus kein dahingehendes Bedürfnis, zusätzlich einen Anschluß zur Ausgabe des Diagnoseergebnisses vorzusehen. Folglich wird es möglich, den Halbleitersensor hinsichtlich seiner Größe zu verringern.

Ein Halbleitersensor umfaßt eine Detektorschaltung 11 zur Erfassung einer Beschleunigung oder eines Druckes, die bzw. der auf einen Halbleitersensorchip 3 einwirkt, und zur Umwandlung dieser bzw. dieses in ein elektrisches Si­ gnal, eine Signalverstärkerschaltung 13 zur Verstärkung des von der Detektorschaltung 11 erhaltenen elektrischen Si­ gnals, eine Eigendiagnoseschaltung 15 zur Feststellung des Vorliegens oder Fehlens irgend einer Abnormalität in der Detektorschaltung 11 und der Signalverstärkerschaltung 13 und zur Ausgabe eines Eigendiagnoseergebnisses, und eine Sensorausgangs-Steuerschaltung 17, die zwischen die Signal­ verstärkerschaltung 13 und deren Ausgangsanschluß Vout ge­ schaltet ist, und deren Steuereingang das seitens der Ei­ gendiagnoseschaltung ausgegebene Diagnoseergebnis ist, wo­ bei beruhend auf dem Eigendiagnoseergebnis die Sensoraus­ gangs-Steuerschaltung ein von der Signalverstärkerschaltung 13 zugeführtes Ausgangssignal unverändert ausgibt, wenn das Diagnoseergebnis das "Fehlen einer Abnormalität" darstellt, und im Gegensatz dazu ein von der Signalverstärkerschaltung 13 zugeführtes Ausgangssignal auf einen bestimmten hoch­ pegeligen oder niedrigpegeligen Signalpegel kippt und die­ ses Signal ausgibt, wenn das Diagnoseergebnis das "Vorhandensein einer Abnormalität" darstellt.

Claims (4)

1. Halbleitersensor, mit
einer Detektorschaltung (11) zur Erfassung einer Beschleunigung oder eines Drucks, die/der auf einen Halb­ leiterchip (3) einwirkt, und zur Umwandlung dieser/dieses in ein elektrisches Signal;
einer Signalverstärkereinrichtung (13) zur Verstär­ kung des von der Detektoreinrichtung erhaltenen elektri­ schen Signals sowie zur Ausgabe desselben als ein Sensorer­ gebnis;
einem Sensorausgangsanschluß (Vout) zur Ausgabe des Sensorergebnisses nach außen; und
einer Eigendiagnoseschaltung zum Feststellen des Vorliegens oder Fehlens irgend einer Abnormalität der Er­ fassungseinrichtung und/oder der Signalverstärkerschaltung sowie zur Ausgabe eines Diagnoseergebnisses, gekennzeichnet durch
eine Sensorausgangs-Steuerschaltung (17), die zwi­ schen die Signalverstärkungsschaltung (13) und den Sensor­ ausgangsanschluß (Vout) geschaltet ist, und deren Steue­ rungseingang das von der Eigendiagnoseschaltung abgegebene Diagnoseergebnis ist, wobei auf dem Diagnoseergebnis beru­ hend die Sensorausgangs-Steuerschaltungen (17) ein von der Signalverstärkungsschaltung (13) erhaltenes Ausgangssignal unverändert an dem Sensorausgangsanschluß (Vout) abgibt, wenn das Diagnoseergebnis das "Fehlen einer Abnormalität" darstellt, und im Gegensatz dazu ein von der Signalverstär­ kerschaltung erhaltenes Ausgangssignal auf einen festgeleg­ ten hohen oder niedrigen Signalpegel kippt und diesen an dem Sensorausgangsanschluß abgibt, wenn das Diagnoseergeb­ nis das "Vorhandensein einer Abnormalität" darstellt.

2. Halbleitersensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eigendiagnoseschaltung eine Ausgangsschaltung mit
einem Komparator (21) zum Vergleichen einer Span­ nung an einer vorbestimmten Schaltungsposition innerhalb der Detektorschaltung (11) und/oder der Signalverstärker­ schaltung (13) mit einer vorbestimmten Bezugsspannung, einer an eine Spannungsversorgungsleitung ange­ schlossene Konstantstromquelle (23), und
einem ersten Transistor des NPN-Typs, der in Reihe mit der Konstantstromquelle zwischen die Versorgungsspan­ nungsleitung und eine Masseleitung geschaltet ist, wobei dessen Basis mit dem Ausgang des Vergleichers verbunden ist, und wobei eine Spannung zwischen der Konstantstrom­ quelle und dem ersten Transistor (22) als Ausgangssignal der Eigendiagnoseschaltung ausgegeben wird, hat.

3. Halbleitersensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorausgangs-Steuerschaltung (17) aus einem zweiten Transistor des NPN-Typs besteht, dessen Basis mit dem Ausgang der Eigendiagnoseschaltung (15) verbunden ist, dessen Kollektor mit dem Ausgang der Signalverstärkerschal­ tung (13) verbunden ist, und dessen Emitter mit der Masse­ leitung (GND) verbunden ist.

4. Halbleitersensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorausgangs-Steuerschaltung aus einem zwei­ ten Transistor (24) des NPN-Typs besteht, dessen Basis mit dem Ausgang der Eigendiagnoseschaltung verbunden ist, des­ sen Kollektor an die Versorgungsspannungsleitung (Vcc) an­ geschlossen ist, und dessen Emitter mit dem Ausgang der Si­ gnalverstärkerschaltung (13) verbunden ist.