JP2002174521A - 内蔵テスト手段を備えた慣性速度センサー及び方法 - Google Patents
内蔵テスト手段を備えた慣性速度センサー及び方法Info
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- G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
- G01C19/5607—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using vibrating tuning forks
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 センサーの故障に対してガードするための対
策 【解決手段】 通常のオペレーションの間は速度出力信
号を送るために、プログラミングモードの間は外部コン
ピュータとインターフェースをとるために、そして故障
の場合には警告を与えるために、１つの信号出力端子が
使用される慣性速度センサー及び方法が開示されてい
る。プログラミングモードへのアクセスは、所定の条件
のシーケンスが満たされたときにのみ許容され、プログ
ラミングモードの偶発的な起動は事実上不可能である。
補償データは内部メモリの２箇所に冗長的に記憶され、
データはその２箇所から読み出され、その有効性を検証
するために比較される。故障の発生を検知するために、
信号は異なる点でモニターされる。
策 【解決手段】 通常のオペレーションの間は速度出力信
号を送るために、プログラミングモードの間は外部コン
ピュータとインターフェースをとるために、そして故障
の場合には警告を与えるために、１つの信号出力端子が
使用される慣性速度センサー及び方法が開示されてい
る。プログラミングモードへのアクセスは、所定の条件
のシーケンスが満たされたときにのみ許容され、プログ
ラミングモードの偶発的な起動は事実上不可能である。
補償データは内部メモリの２箇所に冗長的に記憶され、
データはその２箇所から読み出され、その有効性を検証
するために比較される。故障の発生を検知するために、
信号は異なる点でモニターされる。
Description
【０００１】（発明の属する技術分野）本発明は、概括
的には慣性速度センサーに、より厳密には内蔵テスト手
段を供えた慣性速度センサー及び方法に属する。
的には慣性速度センサーに、より厳密には内蔵テスト手
段を供えた慣性速度センサー及び方法に属する。
【０００２】（発明の背景）慣性速度センサーは、航空
機航法、ミサイル及び宇宙船の誘導、及び自動車安定制
御系を始めとして多種多様なアプリケーションに使用さ
れている。これらのアプリケーションの多くは、安全性
が最重要課題であるので、センサーの故障に対してガー
ドするための対策が講じられねばならない。
機航法、ミサイル及び宇宙船の誘導、及び自動車安定制
御系を始めとして多種多様なアプリケーションに使用さ
れている。これらのアプリケーションの多くは、安全性
が最重要課題であるので、センサーの故障に対してガー
ドするための対策が講じられねばならない。
【０００３】（発明の概要）本発明の目的は、概括的に
は、新しく且つ改良された慣性速度センサー及び方法を
提供することである。
は、新しく且つ改良された慣性速度センサー及び方法を
提供することである。
【０００４】本発明の別の目的は、改良型内蔵テスト手
段を備えた慣性速度センサー及び方法を提供することで
ある。
段を備えた慣性速度センサー及び方法を提供することで
ある。
【０００５】上記及び他の目的は、本発明により、標準
の運転中には速度出力信号を届けるために、プログラミ
ングモード中には外部コンピュータとインターフェース
するために、そして故障発生時には警告を発するため
に、単一の出力端子を使用する慣性速度センサー及び方
法を提供することにより達成される。プリグラミングモ
ードへのアクセスは、条件の所定シーケンスが当てはま
るときにのみ許容され、プログラミングモードが偶発的
に起動するということは事実上ありえない。補償データ
は、冗長的に内部メモリ中の２箇所に記憶され、該デー
タはその両方の位置から読み出され、妥当性を検証する
ために比較される。故障の発生を検知するために信号は
様々な位置でモニターされる。
の運転中には速度出力信号を届けるために、プログラミ
ングモード中には外部コンピュータとインターフェース
するために、そして故障発生時には警告を発するため
に、単一の出力端子を使用する慣性速度センサー及び方
法を提供することにより達成される。プリグラミングモ
ードへのアクセスは、条件の所定シーケンスが当てはま
るときにのみ許容され、プログラミングモードが偶発的
に起動するということは事実上ありえない。補償データ
は、冗長的に内部メモリ中の２箇所に記憶され、該デー
タはその両方の位置から読み出され、妥当性を検証する
ために比較される。故障の発生を検知するために信号は
様々な位置でモニターされる。
【０００６】（好適な実施形態の詳細な説明）図1に示
すように、速度センサーは双端音叉の形をしたクオーツ
感知要素１１を含んでいる。本音叉は単体の水晶材料か
ら製作されており、Ｈ型の構成で、一方がドライブ尖叉
１２そして他方がピックアップ尖叉１３となっている。
尖叉の各対は音叉の縦軸１４周りに対称に配設されてい
る。
すように、速度センサーは双端音叉の形をしたクオーツ
感知要素１１を含んでいる。本音叉は単体の水晶材料か
ら製作されており、Ｈ型の構成で、一方がドライブ尖叉
１２そして他方がピックアップ尖叉１３となっている。
尖叉の各対は音叉の縦軸１４周りに対称に配設されてい
る。
【０００７】ドライブ尖叉１２は駆動されると、音叉の
固有周波数で、音叉の面内で振動する。音叉が縦軸周り
の回転を受けると、コリオリの力が働いて両尖叉が音叉
の面から外れ、振動のピックアップモードを誘発する。
ドライブ及びピックアップ信号は、従来の方法で電極
（図示せず）を使用して尖叉に連結され、ドライブ信号
は尖叉の圧電振動を誘発し、ピックアップ信号は、コリ
オリの力により生まれたひずみに反応して圧電的に生成
された電荷の形態をとる。
固有周波数で、音叉の面内で振動する。音叉が縦軸周り
の回転を受けると、コリオリの力が働いて両尖叉が音叉
の面から外れ、振動のピックアップモードを誘発する。
ドライブ及びピックアップ信号は、従来の方法で電極
（図示せず）を使用して尖叉に連結され、ドライブ信号
は尖叉の圧電振動を誘発し、ピックアップ信号は、コリ
オリの力により生まれたひずみに反応して圧電的に生成
された電荷の形態をとる。
【０００８】感知要素は双端音叉であるものとして図示
しているが、必要に応じ単端音叉を含め他のタイプの振
動感知要素を使用することもできる。
しているが、必要に応じ単端音叉を含め他のタイプの振
動感知要素を使用することもできる。
【０００９】ピックアップ信号は電荷増幅器１６を通過
して前値増幅器１７に至り、その後復調器１８に至る。
復調器を出た信号は、ローパスフィルタ１９及びバイア
ス取り消し回路２０を通過し補償加算器２１に至り、そ
の後出力増幅器２２に至り、速度出力信号は出力増幅器
の出力に現れる。電圧入力が＋５ボルト及び０ボルトの
場合、ゼロ入力に対して速度出力は＋２．５ボルトまで
バイアスされ、正の速度入力に対してはより大きな正の
電圧まで振れるが、負の速度入力に対してはゼロボルト
に向かって振れる。＋２．５ボルトのレベルは、実質的
なグラウンドと称される。
して前値増幅器１７に至り、その後復調器１８に至る。
復調器を出た信号は、ローパスフィルタ１９及びバイア
ス取り消し回路２０を通過し補償加算器２１に至り、そ
の後出力増幅器２２に至り、速度出力信号は出力増幅器
の出力に現れる。電圧入力が＋５ボルト及び０ボルトの
場合、ゼロ入力に対して速度出力は＋２．５ボルトまで
バイアスされ、正の速度入力に対してはより大きな正の
電圧まで振れるが、負の速度入力に対してはゼロボルト
に向かって振れる。＋２．５ボルトのレベルは、実質的
なグラウンドと称される。
【００１０】米国特許第５，９４２，６８６号に記載さ
れているように、印加電力に正比例して装置のスケール
ファクタが変化するように、補償信号はサンプル・アン
ド・ホールド回路２３から加算器に加えられ、温度など
の要素に関する出力信号を調整し、システムを比率測定
式にする。
れているように、印加電力に正比例して装置のスケール
ファクタが変化するように、補償信号はサンプル・アン
ド・ホールド回路２３から加算器に加えられ、温度など
の要素に関する出力信号を調整し、システムを比率測定
式にする。
【００１１】システムには、外部ＥＥＰＲＯＭ２６と連
携して作動するデジタル論理２４が含まれており、これ
により、構成要素を手作業ではんだ付けする必要無し
に、装置を電子的にキャリブレートすることができる。
デジタル論理は、装置に故障が発生したことを検知する
内蔵テスト機能も提供している。デジタル論理からの信
号は、サンプル・アンド・ホールド回路２３を介して補
償加算器２１に、そして出力増幅器２２に送られる。
携して作動するデジタル論理２４が含まれており、これ
により、構成要素を手作業ではんだ付けする必要無し
に、装置を電子的にキャリブレートすることができる。
デジタル論理は、装置に故障が発生したことを検知する
内蔵テスト機能も提供している。デジタル論理からの信
号は、サンプル・アンド・ホールド回路２３を介して補
償加算器２１に、そして出力増幅器２２に送られる。
【００１２】振動感知要素、即ち音叉１１は、デジタル
論理用のクロック基準として使用され、ドライブ回路即
ちオシレータ２８から引き出されたクロック信号がクロ
ックフィルタ２９を介してデジタル論理に送られるよう
になっている。これにより、外部クロックの必要性が排
除されるので、速度センサーの寸法及び費用が低減さ
れ、それにより総部品点数および回路盤面積が小さくで
きる。こうすると、音叉の完全性をモニターすることが
自動的にクロック信号の完全性をモニターすることにな
るので、故障検知のタスクを単純化することにもつなが
る。加えて、クロック信号は出力信号と同期しているの
で、合計及び差異周波数でのエイリアス信号やビートト
ーンも発生しない。
論理用のクロック基準として使用され、ドライブ回路即
ちオシレータ２８から引き出されたクロック信号がクロ
ックフィルタ２９を介してデジタル論理に送られるよう
になっている。これにより、外部クロックの必要性が排
除されるので、速度センサーの寸法及び費用が低減さ
れ、それにより総部品点数および回路盤面積が小さくで
きる。こうすると、音叉の完全性をモニターすることが
自動的にクロック信号の完全性をモニターすることにな
るので、故障検知のタスクを単純化することにもつなが
る。加えて、クロック信号は出力信号と同期しているの
で、合計及び差異周波数でのエイリアス信号やビートト
ーンも発生しない。
【００１３】該好適実施形態では、音叉の基本周波数が
デジタル論理のクロック基準として用いられている。代
替的には、フェーズロックループを使用して、信号をよ
り速く処理するために多数の音叉ドライブ周波数を生成
することもできる。何れの場合でも、周波数確定要素は
感知要素として働く音叉と同じ音叉である。
デジタル論理のクロック基準として用いられている。代
替的には、フェーズロックループを使用して、信号をよ
り速く処理するために多数の音叉ドライブ周波数を生成
することもできる。何れの場合でも、周波数確定要素は
感知要素として働く音叉と同じ音叉である。
【００１４】図2に示すように、ドライブ回路即ちオシ
レータ２８は、ＡＧＣ（自動利得制御）サーボループと
称されることもあるループを備えている。ドライブ尖叉
が振動しているときは、電流はドライブ電極をまたいで
生成される。この電流は電流対電圧増幅器３１を通過し
て、復調器３２の入力に印加される電圧を生み出す。こ
の電圧はＩＸ信号と呼ばれることもある。電流対電圧増
幅器の出力に接続されている電圧コンパレータ３３は、
ドライブ周波数で方形波を生成する。この方形波は、復
調器の制御入力に送られ、復調器がドライブ周波数で作
動する状態となり、その出力はｄｃの項を含んでいる。
レータ２８は、ＡＧＣ（自動利得制御）サーボループと
称されることもあるループを備えている。ドライブ尖叉
が振動しているときは、電流はドライブ電極をまたいで
生成される。この電流は電流対電圧増幅器３１を通過し
て、復調器３２の入力に印加される電圧を生み出す。こ
の電圧はＩＸ信号と呼ばれることもある。電流対電圧増
幅器の出力に接続されている電圧コンパレータ３３は、
ドライブ周波数で方形波を生成する。この方形波は、復
調器の制御入力に送られ、復調器がドライブ周波数で作
動する状態となり、その出力はｄｃの項を含んでいる。
【００１５】復調器からのｄｃ項は、加算回路３４に送
られ、ここで固定スケールファクタ基準電圧３６及びプ
ログラム可能スケールファクタ基準電圧３７と結び付
く。加算回路の出力は、積分器３８の入力に接続されて
いる。
られ、ここで固定スケールファクタ基準電圧３６及びプ
ログラム可能スケールファクタ基準電圧３７と結び付
く。加算回路の出力は、積分器３８の入力に接続されて
いる。
【００１６】積分器の出力は、入力が非ゼロの場合は、
より大きな正電圧、或いはより大きな負電圧の何れかに
向かって動くことになる。このことは、安定状態におい
て、積分器への入力は平均するとゼロであるということ
を意味する。このように、復調器の出力は、２つのスケ
ールファクタ基準電圧の合計を正確にキャンセルしなけ
ればならない。復調器の出力電圧は、音叉のドライブモ
ードの振動の振幅を表しているので、この２つのスケー
ルファクタ基準電圧は、ドライブモード信号の大きさを
セットする。
より大きな正電圧、或いはより大きな負電圧の何れかに
向かって動くことになる。このことは、安定状態におい
て、積分器への入力は平均するとゼロであるということ
を意味する。このように、復調器の出力は、２つのスケ
ールファクタ基準電圧の合計を正確にキャンセルしなけ
ればならない。復調器の出力電圧は、音叉のドライブモ
ードの振動の振幅を表しているので、この２つのスケー
ルファクタ基準電圧は、ドライブモード信号の大きさを
セットする。
【００１７】音叉の速度感知能力は、ドライブ尖叉の対
称軸周りの入力回転を面外ねじれモードにつなぐコリオ
リの力に依存している。コリオリの力は回転速度と尖叉
速度の積に比例し、その速度は尖叉振動の振幅に比例す
る。こうして、尖叉が駆動されてより大きな変位の振幅
と速度で振動するにつれ、コリオリの力を介する回転へ
の反応は比例的に増大する。
称軸周りの入力回転を面外ねじれモードにつなぐコリオ
リの力に依存している。コリオリの力は回転速度と尖叉
速度の積に比例し、その速度は尖叉振動の振幅に比例す
る。こうして、尖叉が駆動されてより大きな変位の振幅
と速度で振動するにつれ、コリオリの力を介する回転へ
の反応は比例的に増大する。
【００１８】こうして、スケールファクタ又は音叉の単
位回転あたりの反応は、駆動振幅に比例して増加する。
位回転あたりの反応は、駆動振幅に比例して増加する。
【００１９】音叉のドライブモードの振動の振幅を確定
する際、スケールファクタ基準電圧３６及び３７は、デ
バイスのスケールファクタをも決める。固定電圧を使用
して基準スケールファクタをセットし、プログラム可能
電圧を使って微調整を行う。これにより、出来上がった
各速度センサーが適正なスケールファクタ出力を有する
ように、各装置のスケールファクタは、個々の音叉特性
の細かい違いに合わせて補正できるようになる。
する際、スケールファクタ基準電圧３６及び３７は、デ
バイスのスケールファクタをも決める。固定電圧を使用
して基準スケールファクタをセットし、プログラム可能
電圧を使って微調整を行う。これにより、出来上がった
各速度センサーが適正なスケールファクタ出力を有する
ように、各装置のスケールファクタは、個々の音叉特性
の細かい違いに合わせて補正できるようになる。
【００２０】プログラム可能スケールファクタ基準電圧
をセットするためのプログラム可能データは、ＥＥＰＲ
ＯＭ２６に記憶されデジタル論理２４によりアクセスさ
れるデジタル係数から導き出される。そのデータはアナ
ログ電圧に変換され、加算回路３４のプログラム可能バ
イアス電圧入力に送られる。現在のある好適な実施形態
では、スケールファクタ基準のプログラム可能コンポー
ネントの調整範囲は、固定コンポーネントの＋／−３５
パーセント程度となっている。
をセットするためのプログラム可能データは、ＥＥＰＲ
ＯＭ２６に記憶されデジタル論理２４によりアクセスさ
れるデジタル係数から導き出される。そのデータはアナ
ログ電圧に変換され、加算回路３４のプログラム可能バ
イアス電圧入力に送られる。現在のある好適な実施形態
では、スケールファクタ基準のプログラム可能コンポー
ネントの調整範囲は、固定コンポーネントの＋／−３５
パーセント程度となっている。
【００２１】積分器３８の出力の電圧レベルは、ドライ
ブループでの許容できない状況又は故障を検知するウイ
ンドウコンパレータ３９によりモニターされる。ウイン
ドウコンパレータは、1対のコンパレータ４１、４２と
否定和ゲート４３とを備えており、コンパレータの出力
は否定和ゲートの入力に接続されている。電圧の上限及
び下限は、回路のトリップポイントを定義する基準電圧
＋ＲＥＦ及び−ＲＥＦによりセットされる。他の２つの
コンパレータ入力は、積分器からの信号を受信するため
に合わせて一つにされる。否定和ゲートの出力は、ロー
パスフィルタ４４を通過し内蔵テスト論理によりモニタ
ーされる。
ブループでの許容できない状況又は故障を検知するウイ
ンドウコンパレータ３９によりモニターされる。ウイン
ドウコンパレータは、1対のコンパレータ４１、４２と
否定和ゲート４３とを備えており、コンパレータの出力
は否定和ゲートの入力に接続されている。電圧の上限及
び下限は、回路のトリップポイントを定義する基準電圧
＋ＲＥＦ及び−ＲＥＦによりセットされる。他の２つの
コンパレータ入力は、積分器からの信号を受信するため
に合わせて一つにされる。否定和ゲートの出力は、ロー
パスフィルタ４４を通過し内蔵テスト論理によりモニタ
ーされる。
【００２２】積分器の出力が基準電圧によりセットされ
た限度内にある限り、ウインドウコンパレータの出力
は、内蔵テスト論理４６に受容可能と判定される。仮に
積分器の出力が上記限度から外れるようなことが起きれ
ば、テスト論理は故障を検知し出力段階22をトリガして
正電圧レールに素早く切り替えるが、これを故障状況と
解釈する。
た限度内にある限り、ウインドウコンパレータの出力
は、内蔵テスト論理４６に受容可能と判定される。仮に
積分器の出力が上記限度から外れるようなことが起きれ
ば、テスト論理は故障を検知し出力段階22をトリガして
正電圧レールに素早く切り替えるが、これを故障状況と
解釈する。
【００２３】オシレータループ内で検知され得る故障の
タイプには、音叉の欠陥又は破損、音叉につながる又は
音叉から出ている電気トレースがオープンであること、
音叉が封入されているパッケージの充填ガスの漏れによ
り発生する音叉モード“Ｑ”ファクタの変化、及び積分
器を横切るフィードバックコンポーネントが短絡してい
るか或いはオープンであることが含まれる。
タイプには、音叉の欠陥又は破損、音叉につながる又は
音叉から出ている電気トレースがオープンであること、
音叉が封入されているパッケージの充填ガスの漏れによ
り発生する音叉モード“Ｑ”ファクタの変化、及び積分
器を横切るフィードバックコンポーネントが短絡してい
るか或いはオープンであることが含まれる。
【００２４】積分器の故障が内蔵テスト論理で検知でき
るようにするため、積分器の出力は加算回路４９のバイ
アス電圧４８と組み合わせられ、積分器の安定状態出力
を実質的なグラウンド、つまり正の供給電圧と負の供給
電圧の間の中間点から所要値に移動させる。これは、積
分器を横切るフィードバック経路が短絡すると、システ
ムに＋５ボルト及び０ボルトの電圧が供給された場合に
は、積分器の出力は実質的グラウンド、つまり＋２．５
ボルトに留まることから、必要である。この故障を検知
するために、積分器出力電圧の受容可能範囲は、標準作
動状態に関しては、実質的グラウンドから離れ、通常は
約＋２．６ボルトから＋４ボルトの範囲にバイアスされ
ねばならない。
るようにするため、積分器の出力は加算回路４９のバイ
アス電圧４８と組み合わせられ、積分器の安定状態出力
を実質的なグラウンド、つまり正の供給電圧と負の供給
電圧の間の中間点から所要値に移動させる。これは、積
分器を横切るフィードバック経路が短絡すると、システ
ムに＋５ボルト及び０ボルトの電圧が供給された場合に
は、積分器の出力は実質的グラウンド、つまり＋２．５
ボルトに留まることから、必要である。この故障を検知
するために、積分器出力電圧の受容可能範囲は、標準作
動状態に関しては、実質的グラウンドから離れ、通常は
約＋２．６ボルトから＋４ボルトの範囲にバイアスされ
ねばならない。
【００２５】積分器を横切るフィードバック経路がオー
プンになると、積分器増幅器は復調器により作り出され
たダブル周波数コンポーネントをすべて通すことにな
る。このダブル周波数信号は、ウインドウコンパレータ
を通過すると、増幅器出力がトリップ限界を通り越して
遷移するので、デジタル“１”と“０”のストリームが
できてしまう。ローパスフィルタ４４は、このパルスス
トリームをｄｃ電圧へ下げ、このｄｃ電圧を内蔵テスト
論理が故障として検知する。
プンになると、積分器増幅器は復調器により作り出され
たダブル周波数コンポーネントをすべて通すことにな
る。このダブル周波数信号は、ウインドウコンパレータ
を通過すると、増幅器出力がトリップ限界を通り越して
遷移するので、デジタル“１”と“０”のストリームが
できてしまう。ローパスフィルタ４４は、このパルスス
トリームをｄｃ電圧へ下げ、このｄｃ電圧を内蔵テスト
論理が故障として検知する。
【００２６】加算回路４９の出力は、増幅器５１により
増幅されて、電圧コンパレータ３３からの出力電圧を変
調するために振幅変調器５２に送られる。電圧コンパレ
ータの出力はレールツーレールの方形波であり、変調器
は方形波のピークツーピーク振幅を調整して、音叉のド
ライブ尖叉に可変ドライブ電圧を供給する。
増幅されて、電圧コンパレータ３３からの出力電圧を変
調するために振幅変調器５２に送られる。電圧コンパレ
ータの出力はレールツーレールの方形波であり、変調器
は方形波のピークツーピーク振幅を調整して、音叉のド
ライブ尖叉に可変ドライブ電圧を供給する。
【００２７】変調器からの方形波は、論理回路からの信
号により制御されるマルチプレクサ５３を介してドライ
ブ尖叉に送られる。方形波はまた、音叉のドライブモー
ドの固有周波数に大凡等しい中央周波数での利得１．０
で、バンドパスフィルタ５４の入力にも送られる。この
フィルタは、方形波の調波成分を著しく減衰させ、純粋
な正弦波に近い別のドライブ信号を作り出す。その信号
は、マルチプレクサの第2の入力に送られる。
号により制御されるマルチプレクサ５３を介してドライ
ブ尖叉に送られる。方形波はまた、音叉のドライブモー
ドの固有周波数に大凡等しい中央周波数での利得１．０
で、バンドパスフィルタ５４の入力にも送られる。この
フィルタは、方形波の調波成分を著しく減衰させ、純粋
な正弦波に近い別のドライブ信号を作り出す。その信号
は、マルチプレクサの第2の入力に送られる。
【００２８】方形波ドライブ信号のピークツーピーク電
圧はより素早く上昇し、結果的に正弦波よりも速くター
ンオンするので、ターンオン時間を最小限にするために
ターンオンの初期位相中にドライブ尖叉に送られる。一
旦、音叉振動の振幅があるレベルに到達し、積分器３８
の出力がウインドウコンパレータ３９の制御下限を超え
てしまうと、内蔵テスト論理は、マルチプレクサに対し
てその出力を方形波から正弦波に切り替えるコマンド信
号を生成する。相対的には調波の無い正弦波をここでは
使用して、次のターンオンシーケンスまでのオペレーシ
ョンの残り部分に対して音叉を駆動する。
圧はより素早く上昇し、結果的に正弦波よりも速くター
ンオンするので、ターンオン時間を最小限にするために
ターンオンの初期位相中にドライブ尖叉に送られる。一
旦、音叉振動の振幅があるレベルに到達し、積分器３８
の出力がウインドウコンパレータ３９の制御下限を超え
てしまうと、内蔵テスト論理は、マルチプレクサに対し
てその出力を方形波から正弦波に切り替えるコマンド信
号を生成する。相対的には調波の無い正弦波をここでは
使用して、次のターンオンシーケンスまでのオペレーシ
ョンの残り部分に対して音叉を駆動する。
【００２９】これにより、両方のタイプのドライブ信号
の利点がどちらのタイプの欠点も受けずに提供される。
方形波は、振幅制御レベルでの音叉振動及び安定性のよ
り速い立ち上がりを提供する。しかしながら、方形波
は、幾つかの例では音叉構造の高次のモードと結びつい
てセンサー出力に望ましくないバイアスシフトを引き起
こしかねない高調波成分も有している。正弦波にはこの
ような調波は相対的に少なく、よりゆっくりと上昇する
ので、方形波よりもターンオンが遅くなり、起動オペレ
ーションにとってはあまり良いとは言えない。
の利点がどちらのタイプの欠点も受けずに提供される。
方形波は、振幅制御レベルでの音叉振動及び安定性のよ
り速い立ち上がりを提供する。しかしながら、方形波
は、幾つかの例では音叉構造の高次のモードと結びつい
てセンサー出力に望ましくないバイアスシフトを引き起
こしかねない高調波成分も有している。正弦波にはこの
ような調波は相対的に少なく、よりゆっくりと上昇する
ので、方形波よりもターンオンが遅くなり、起動オペレ
ーションにとってはあまり良いとは言えない。
【００３０】クロック基準が音叉運動の位相に対して固
定位相関係を有するようなやり方で生成されることが重
要である。仮に位相関係が１つのターンオンから次のタ
ーンオンまでで変化するのであれば、論理は依然として
適正に機能するであろうが、位相に差があると、クロッ
ク信号の出力信号経路への有限な結合のせいで、センサ
ーのバイアスオフセットに差異が生じやすい。固定クロ
ック位相関係であれば、結合があったとしても、ターン
オンからターンオンまで固定値を確実に有することにな
る。
定位相関係を有するようなやり方で生成されることが重
要である。仮に位相関係が１つのターンオンから次のタ
ーンオンまでで変化するのであれば、論理は依然として
適正に機能するであろうが、位相に差があると、クロッ
ク信号の出力信号経路への有限な結合のせいで、センサ
ーのバイアスオフセットに差異が生じやすい。固定クロ
ック位相関係であれば、結合があったとしても、ターン
オンからターンオンまで固定値を確実に有することにな
る。
【００３１】固定位相関係は、クロック信号が論理回路
に送られるときに通過するクロックフィルタ２９により
提供される。図３に示すように、クロックフィルタは1
対のＤ型フリップフロップ５６、５７を備えており、そ
のフリップフロップ５６、５７はそれぞれＱＡ及びＱＢ
として示される自身の出力を消去するために同時にリセ
ットされる。これらのフリップフロップが正に向かうク
ロックエッジ上でトリガすると、入力クロック信号が電
圧コンパレータ３３の出力から導出され、非反転クロッ
ク入力信号がフリップフロップ５６に送られ、反転され
たクロック入力信号がインバータ５８を介してフリップ
フロップ５７に送られる。
に送られるときに通過するクロックフィルタ２９により
提供される。図３に示すように、クロックフィルタは1
対のＤ型フリップフロップ５６、５７を備えており、そ
のフリップフロップ５６、５７はそれぞれＱＡ及びＱＢ
として示される自身の出力を消去するために同時にリセ
ットされる。これらのフリップフロップが正に向かうク
ロックエッジ上でトリガすると、入力クロック信号が電
圧コンパレータ３３の出力から導出され、非反転クロッ
ク入力信号がフリップフロップ５６に送られ、反転され
たクロック入力信号がインバータ５８を介してフリップ
フロップ５７に送られる。
【００３２】積分器５９、シュミットトリガ６０、及び
インバータ６１を備えたフィードバックループは、フリ
ップフロップ５７のＱ出力とＤ入力の間に接続されてい
る。これによりクロック入力は２で分割されるので、フ
リップフロップ５７の出力の信号ＱＢはクロック入力の
ちょうど半分に等しい周波数の方形波になる。
インバータ６１を備えたフィードバックループは、フリ
ップフロップ５７のＱ出力とＤ入力の間に接続されてい
る。これによりクロック入力は２で分割されるので、フ
リップフロップ５７の出力の信号ＱＢはクロック入力の
ちょうど半分に等しい周波数の方形波になる。
【００３３】フリップフロップ５６はフリップフロップ
５７のスレーブであり、フリップフロップ５７からの遅
延ＱＢ出力信号が、インバータ６２を介してフリップフ
ロップ５６のＤ入力に送られる。こうして、フリップフ
ロップ５６の出力の信号ＱＡも、クロック入力のちょう
ど半分に等しい周波数の方形波になるので、２つのフリ
ップフロップの出力は、常に互いに入力クロック周期の
半分だけ位相ずれしていることになる。
５７のスレーブであり、フリップフロップ５７からの遅
延ＱＢ出力信号が、インバータ６２を介してフリップフ
ロップ５６のＤ入力に送られる。こうして、フリップフ
ロップ５６の出力の信号ＱＡも、クロック入力のちょう
ど半分に等しい周波数の方形波になるので、２つのフリ
ップフロップの出力は、常に互いに入力クロック周期の
半分だけ位相ずれしていることになる。
【００３４】積分器及びシュミットトリガは、多数の遷
移が入力クロック信号にある場合、そのような遷移がク
ロック出力信号に起きるのを防止する遅延をフィードバ
ックに導入する。遅延は、第１の正方向クロックエッジ
での最初の遷移の後ある一定の期間中に、フリップフロ
ップが更なる遷移を作るのを防止する。この遅延を図４
に示しているが、遅延はクロック期間の１０から２５パ
ーセント程度である。このようにしてフリップフロップ
を抑止することで、最初の遷移後短期間の内に多数の遷
移を含むかもしれないクロック入力からの出力信号がク
リーンなものとなる。このような遷移は、例えば、クロ
ック入力の生成に利用されるコンパレータのような要素
から生じるが、それらは起動時だけに限らずセンサーの
オペレーション中いつでも起こりうる。
移が入力クロック信号にある場合、そのような遷移がク
ロック出力信号に起きるのを防止する遅延をフィードバ
ックに導入する。遅延は、第１の正方向クロックエッジ
での最初の遷移の後ある一定の期間中に、フリップフロ
ップが更なる遷移を作るのを防止する。この遅延を図４
に示しているが、遅延はクロック期間の１０から２５パ
ーセント程度である。このようにしてフリップフロップ
を抑止することで、最初の遷移後短期間の内に多数の遷
移を含むかもしれないクロック入力からの出力信号がク
リーンなものとなる。このような遷移は、例えば、クロ
ック入力の生成に利用されるコンパレータのような要素
から生じるが、それらは起動時だけに限らずセンサーの
オペレーション中いつでも起こりうる。
【００３５】フリップフロップ５６、５７の出力ＱＡ及
びＱＢには疑似遷移が無く、これらの出力が排他的論理
和ゲート６３に入力される。これら２つの信号は、両方
とも周波数がクロック入力信号の半分なので、それらは
合体してクロック入力信号と同じ周波数の新クロック信
号を生み出す。２つのフリップフロップは互いに隷属し
ており、それらのＱＡ及びＱＢ出力は、常に互いに入力
クロック周期の半分だけ位相がずれているので、フィル
タからの出力信号の位相は、常にフィルタへのクロック
信号入力に対して固定関係を持つ。この位相関係を図４
に示す。
びＱＢには疑似遷移が無く、これらの出力が排他的論理
和ゲート６３に入力される。これら２つの信号は、両方
とも周波数がクロック入力信号の半分なので、それらは
合体してクロック入力信号と同じ周波数の新クロック信
号を生み出す。２つのフリップフロップは互いに隷属し
ており、それらのＱＡ及びＱＢ出力は、常に互いに入力
クロック周期の半分だけ位相がずれているので、フィル
タからの出力信号の位相は、常にフィルタへのクロック
信号入力に対して固定関係を持つ。この位相関係を図４
に示す。
【００３６】図５は、パワーがセンサーに加えられた瞬
間と十分な音叉駆動振動の立ち上がりとの間に生じる疑
似振動から正しくないクロック信号が派生することを防
止するリセット回路６４を示している。この回路は、オ
シレータの周波数を決めるレジスタ６８とキャパシタ６
９が付いている電圧コンパレータ６７を備えた精密オシ
レータ６６を含んでいる。この周波数は、システムクロ
ック周波数よりはるかに低く、ある現在の好適な実施形
態では、システムクロックは、周波数が１０ＫＨｚで、
オシレータ６６は周波数１Ｋｈｚで作動する。
間と十分な音叉駆動振動の立ち上がりとの間に生じる疑
似振動から正しくないクロック信号が派生することを防
止するリセット回路６４を示している。この回路は、オ
シレータの周波数を決めるレジスタ６８とキャパシタ６
９が付いている電圧コンパレータ６７を備えた精密オシ
レータ６６を含んでいる。この周波数は、システムクロ
ック周波数よりはるかに低く、ある現在の好適な実施形
態では、システムクロックは、周波数が１０ＫＨｚで、
オシレータ６６は周波数１Ｋｈｚで作動する。
【００３７】図６に示すように、ドライブオシレータ信
号７１がある不確定周波数から標準の作動周波数に遷移
するには、ある有限期間が必要とされる。波形７２は、
パワーが加えられるにつれて入力電圧が徐々に上昇する
様子を図示している。入力電圧が閾値レベル、通常は
３．８ボルトに到達すると、パワーオン・リセットパル
ス７３が生成され、論理回路を初期状態にリセットす
る。
号７１がある不確定周波数から標準の作動周波数に遷移
するには、ある有限期間が必要とされる。波形７２は、
パワーが加えられるにつれて入力電圧が徐々に上昇する
様子を図示している。入力電圧が閾値レベル、通常は
３．８ボルトに到達すると、パワーオン・リセットパル
ス７３が生成され、論理回路を初期状態にリセットす
る。
【００３８】オシレータ６６の出力は、９ビット（５１
２分割）カウンタ７４の入力に接続されている。カウン
タの出力は、制御論理７７に送られるが、制御論理７７
は、パワーオン・リセット回路７８からの非同期リセッ
ト信号も受信する。カウンタ７４からの信号を受信する
と、制御論理は、コンパレータ使用可能信号７９をトグ
ルして電圧コンパレータ６７を遮断するが、コンパレー
タ６７は、ここで別のパワーオン・リセットが起きるま
では振動を止める。制御論理は又、リセットパルスシン
クロナイザ８１も使用可能にするが、このシンクロナイ
ザ８１は、有効であると知られているクロックフィルタ
２９からのクロック信号と同期している同期リセット信
号を届ける。同期リセット信号は、論理和ゲート８２で
非同期リセット信号と組み合わせられてシステムリセッ
ト信号８３を提供する。図６に示すように、この信号
は、メインシステムクロックと同期する際、低い状態に
遷移し、次に高い状態に戻る。このようにしてリセット
信号を遅れて届けることにより、有効であると知られて
いるクロックが音叉から引き出された後、確実に最終的
なリセットを全デジタル論理回路に与えることができる
ようになる。制御論理は、オシレータ６６からの信号の
２周期内にその機能を果たし、オシレータのオペレーシ
ョンに対し合計５１４周期を生み出し、その時点で完全
に使用不能となる。
２分割）カウンタ７４の入力に接続されている。カウン
タの出力は、制御論理７７に送られるが、制御論理７７
は、パワーオン・リセット回路７８からの非同期リセッ
ト信号も受信する。カウンタ７４からの信号を受信する
と、制御論理は、コンパレータ使用可能信号７９をトグ
ルして電圧コンパレータ６７を遮断するが、コンパレー
タ６７は、ここで別のパワーオン・リセットが起きるま
では振動を止める。制御論理は又、リセットパルスシン
クロナイザ８１も使用可能にするが、このシンクロナイ
ザ８１は、有効であると知られているクロックフィルタ
２９からのクロック信号と同期している同期リセット信
号を届ける。同期リセット信号は、論理和ゲート８２で
非同期リセット信号と組み合わせられてシステムリセッ
ト信号８３を提供する。図６に示すように、この信号
は、メインシステムクロックと同期する際、低い状態に
遷移し、次に高い状態に戻る。このようにしてリセット
信号を遅れて届けることにより、有効であると知られて
いるクロックが音叉から引き出された後、確実に最終的
なリセットを全デジタル論理回路に与えることができる
ようになる。制御論理は、オシレータ６６からの信号の
２周期内にその機能を果たし、オシレータのオペレーシ
ョンに対し合計５１４周期を生み出し、その時点で完全
に使用不能となる。
【００３９】下部の２つの波形は、システムクロック及
びシステムリセット信号を拡大スケールで示したもので
ある。これら２つの波形により示されるように、システ
ムリセット信号の負方向の遷移は、システムクロックに
対して非同期であり、正方向遷移前に幾つかのクロック
周期を生じることができるが、正方向遷移はシステムク
ロックと同期化している。
びシステムリセット信号を拡大スケールで示したもので
ある。これら２つの波形により示されるように、システ
ムリセット信号の負方向の遷移は、システムクロックに
対して非同期であり、正方向遷移前に幾つかのクロック
周期を生じることができるが、正方向遷移はシステムク
ロックと同期化している。
【００４０】このリセット回路は、パワーがセンサーに
加えられたときデジタル論理を初期化する。タイミング
シーケンスが完了するまでは、内蔵テスト論理は、正レ
ール電圧での出力ステージ２２からの信号を保持する。
その後、出力は、センサーの回転速度に対応する値を想
定できるようになる。出力がレールを外れると、それは
センサーの使用準備が整っていることの標示となり、有
効なデータを与える。出力は、ここで、故障が検知され
たときにだけ正レールに戻される。
加えられたときデジタル論理を初期化する。タイミング
シーケンスが完了するまでは、内蔵テスト論理は、正レ
ール電圧での出力ステージ２２からの信号を保持する。
その後、出力は、センサーの回転速度に対応する値を想
定できるようになる。出力がレールを外れると、それは
センサーの使用準備が整っていることの標示となり、有
効なデータを与える。出力は、ここで、故障が検知され
たときにだけ正レールに戻される。
【００４１】故障が検知され、出力が正電圧レールに向
かうとき、ＢＩＴフラッグはラッチされ、別のパワータ
ーンオンシーケンスが起きるまでは、ラッチのかけられ
た状態のままにされる。しかしながら、起動中の遷移状
態によりＢＩＴフラッグにラッチが掛けられたままにな
らないように、ターンオンシーケンスが完了するまで
は、ＢＩＴフラッグのラッチかけは禁止されている。
かうとき、ＢＩＴフラッグはラッチされ、別のパワータ
ーンオンシーケンスが起きるまでは、ラッチのかけられ
た状態のままにされる。しかしながら、起動中の遷移状
態によりＢＩＴフラッグにラッチが掛けられたままにな
らないように、ターンオンシーケンスが完了するまで
は、ＢＩＴフラッグのラッチかけは禁止されている。
【００４２】仮に装置に加えられているパワーがパワー
オン・リセット回路の閾値を下回ることになれば、回路
は自動的に再度トリガされる。再トリガの場合、パワー
の損失が起きたことが標示される。
オン・リセット回路の閾値を下回ることになれば、回路
は自動的に再度トリガされる。再トリガの場合、パワー
の損失が起きたことが標示される。
【００４３】図１及び７に示すように、システムは、電
圧コンパレータ８８を備えたアナログ／デジタル変換器
（ＡＤＣ）８７でデジタル形式に変換されるアナログ信
号を提供する内蔵温度センサー８６を含んでいる。アナ
ログ温度信号は、加算ジャンクション８９で基準電圧と
組み合わせられるので、室温（３００°Ｋ）ではＡＤＣ
の中間スケールにある。加算ジャンクションからの調整
済温度信号は、増幅器９１を通過して、電圧コンパレー
タ８８の入力に送られる。コンパレータの出力は、実質
的グラウンドより上方の信号の場合は高く、実質的グラ
ウンドより下方の信号の場合はは低い。
圧コンパレータ８８を備えたアナログ／デジタル変換器
（ＡＤＣ）８７でデジタル形式に変換されるアナログ信
号を提供する内蔵温度センサー８６を含んでいる。アナ
ログ温度信号は、加算ジャンクション８９で基準電圧と
組み合わせられるので、室温（３００°Ｋ）ではＡＤＣ
の中間スケールにある。加算ジャンクションからの調整
済温度信号は、増幅器９１を通過して、電圧コンパレー
タ８８の入力に送られる。コンパレータの出力は、実質
的グラウンドより上方の信号の場合は高く、実質的グラ
ウンドより下方の信号の場合はは低い。
【００４４】コンパレータ８８からの信号は、温度に対
応する８ビットデジタルワードを提供する連続近似論理
９２に送られる。この信号はデジタル／アナログ変換器
（ＤＡＣ）９３に送られ、その出力はサンプル・アンド
・ホールド回路２３の１つに接続されている。サンプル
・アンド・ホールド回路からの出力電圧は、加算ジャン
クション８９にフィードバック信号として送られる。連
続近似論理の連続周期では、フィードバック電圧は、他
の２つの入力電圧の合計に等しいレベルに近づき、８周
期内にその合計にかなり接近したレベルに到達する。
応する８ビットデジタルワードを提供する連続近似論理
９２に送られる。この信号はデジタル／アナログ変換器
（ＤＡＣ）９３に送られ、その出力はサンプル・アンド
・ホールド回路２３の１つに接続されている。サンプル
・アンド・ホールド回路からの出力電圧は、加算ジャン
クション８９にフィードバック信号として送られる。連
続近似論理の連続周期では、フィードバック電圧は、他
の２つの入力電圧の合計に等しいレベルに近づき、８周
期内にその合計にかなり接近したレベルに到達する。
【００４５】連続近似論理の出力は、こうして、アナロ
グ温度に対応する８ビットワードに収束する。論理回路
はそのワードを、温度補償データの検索に使用されるＥ
ＥＰＲＯＭアドレスに変換する。
グ温度に対応する８ビットワードに収束する。論理回路
はそのワードを、温度補償データの検索に使用されるＥ
ＥＰＲＯＭアドレスに変換する。
【００４６】フィードバック信号を加算ジャンクション
８９で温度センサー信号と組み合わせることにより、変
換処理からの残存エラーに相当する信号が提供される。
そのエラーは８ビットワードの最も重要でないビットの
値の約半分以下となる。
８９で温度センサー信号と組み合わせることにより、変
換処理からの残存エラーに相当する信号が提供される。
そのエラーは８ビットワードの最も重要でないビットの
値の約半分以下となる。
【００４７】残存エラー信号は、エラーが受容限度内に
あることを検証するためにウインドウコンパレータ９４
によりモニターされる。このウインドウコンパレータ
は、ウインドウコンパレータ３９と同様に、１対のコン
パレータ９６、９７と否定和ゲート９８を備えており、
コンパレータの出力は否定和ゲートの入力に接続されて
いる。増幅器９１からの信号は、各コンパレータの１つ
の入力に送られる。コンパレータに送られた基準電圧＋
ＲＥＦ及び−ＲＥＦにより、Ａ／Ｄ変換処理における受
容可能な残存エラーの範囲に対応して基準電圧の上下限
界が設定される。当該処理中に故障が起これば、残存エ
ラーが、基準電圧により設定された限界を超え、否定和
ゲートが出力信号を提供することになるが、その出力信
号は高い。
あることを検証するためにウインドウコンパレータ９４
によりモニターされる。このウインドウコンパレータ
は、ウインドウコンパレータ３９と同様に、１対のコン
パレータ９６、９７と否定和ゲート９８を備えており、
コンパレータの出力は否定和ゲートの入力に接続されて
いる。増幅器９１からの信号は、各コンパレータの１つ
の入力に送られる。コンパレータに送られた基準電圧＋
ＲＥＦ及び−ＲＥＦにより、Ａ／Ｄ変換処理における受
容可能な残存エラーの範囲に対応して基準電圧の上下限
界が設定される。当該処理中に故障が起これば、残存エ
ラーが、基準電圧により設定された限界を超え、否定和
ゲートが出力信号を提供することになるが、その出力信
号は高い。
【００４８】８周期分の変換を完了した後、連続近似論
理はＥＮＤ ＯＦ ＣＯＮＶＥＲＳＩＯＮパルスを生成
する。このパルスとウインドウコンパレータからの出力
信号は、ＡＮＤゲート９９に送られる。ＡＮＤゲートの
出力は、デジタル論理２４の内蔵テスト（ＢＩＴ）論理
４６に送られる。ＥＮＤ ＯＦ ＣＯＮＶＥＲＳＩＯＮ
パルスが生成されたときにウインドウコンパレータの出
力が高い場合、ＡＮＤゲートは、テスト論理がＢＩＴ故
障と解釈する高出力パルスを届ける。ＡＮＤゲートは、
次に出力ステージ２２に、故障を標示する出力信号を正
電圧レールにドライブするようＢＩＴコマンドを届け
る。
理はＥＮＤ ＯＦ ＣＯＮＶＥＲＳＩＯＮパルスを生成
する。このパルスとウインドウコンパレータからの出力
信号は、ＡＮＤゲート９９に送られる。ＡＮＤゲートの
出力は、デジタル論理２４の内蔵テスト（ＢＩＴ）論理
４６に送られる。ＥＮＤ ＯＦ ＣＯＮＶＥＲＳＩＯＮ
パルスが生成されたときにウインドウコンパレータの出
力が高い場合、ＡＮＤゲートは、テスト論理がＢＩＴ故
障と解釈する高出力パルスを届ける。ＡＮＤゲートは、
次に出力ステージ２２に、故障を標示する出力信号を正
電圧レールにドライブするようＢＩＴコマンドを届け
る。
【００４９】「擾乱」ＢＩＴ故障コマンドの可能性を排
除するために、ＢＩＴ論理は、ＢＩＴ故障コマンドを生
成する前に変換が８回連続的に失敗に終わるのを見届け
る。変換失敗が８回よりも少なければ、ＢＩＴ論理はト
リガされず、前の有効な変換データは、別の有効な変換
が完了するまで変更されずに残される。変換が連続して
８回以上失敗した場合は、故障が起きたことを示すため
に、ＢＩＴコマンドが届けられる。
除するために、ＢＩＴ論理は、ＢＩＴ故障コマンドを生
成する前に変換が８回連続的に失敗に終わるのを見届け
る。変換失敗が８回よりも少なければ、ＢＩＴ論理はト
リガされず、前の有効な変換データは、別の有効な変換
が完了するまで変更されずに残される。変換が連続して
８回以上失敗した場合は、故障が起きたことを示すため
に、ＢＩＴコマンドが届けられる。
【００５０】Ａ／Ｄ変換により作成されたデジタル補償
データは、ＥＥＰＲＯＭ２６内の適当なポインタアドレ
スを見つけて、現在の温度に対応する正しい出力バイア
ス補償値にアクセスするために、デジタル論理２４によ
り処理される。次に論理は、ＥＥＰＲＯＭから使用する
ためにバイアス値を読み出し、センサーの出力の補償を
更新する。
データは、ＥＥＰＲＯＭ２６内の適当なポインタアドレ
スを見つけて、現在の温度に対応する正しい出力バイア
ス補償値にアクセスするために、デジタル論理２４によ
り処理される。次に論理は、ＥＥＰＲＯＭから使用する
ためにバイアス値を読み出し、センサーの出力の補償を
更新する。
【００５１】代替的に、ルックアップ表アプローチを使
う代わりに、システムの論理回路内の算術を使用して、
又は副次的なプロセッサにより、補償値に変換するため
に、ＥＥＰＲＯＭ内に係数を記憶して、バイアスオフセ
ットの近似値を多項式により求めるようにしてもよい。
う代わりに、システムの論理回路内の算術を使用して、
又は副次的なプロセッサにより、補償値に変換するため
に、ＥＥＰＲＯＭ内に係数を記憶して、バイアスオフセ
ットの近似値を多項式により求めるようにしてもよい。
【００５２】補償更新は比較的高速に起こり、大まかに
はドライブ周波数を８０で除した速さとなるが、これ
は、更新が概ね１２０Ｈｚより速い速度で起きることを
意味している。これは、温度の変化により生じる出力バ
イアスの著しい変化よりもずっと速い。こういう理由
で、変換周期７回までの失敗では出力補償の更新が起き
ないようにしても、出力補償の精度に何ら評価できる影
響が現れないのである。
はドライブ周波数を８０で除した速さとなるが、これ
は、更新が概ね１２０Ｈｚより速い速度で起きることを
意味している。これは、温度の変化により生じる出力バ
イアスの著しい変化よりもずっと速い。こういう理由
で、変換周期７回までの失敗では出力補償の更新が起き
ないようにしても、出力補償の精度に何ら評価できる影
響が現れないのである。
【００５３】他の多くのソースからの補償信号の変換に
は、デジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）９３も採用さ
れる。図１に示すように、ＤＡＣは、入力マルチプレク
サ１０１により異なるソース間において多重化される。
ＤＡＣの出力は、サンプル・アンド・ホールド回路２３
のそれぞれに、出力マルチプレクサ１０２により届けら
れる。図示する実施形態では、補償信号は、一定バイア
スオフセット基準、比率測定式バイアス基準、ＡＤＣ連
続近似論理出力、及びシステムスケールファクタの設定
に使用されるドライブオシレータＡＧＣループ基準を含
んでいる。これら全ての基準のためのデータは、ＥＥＰ
ＲＯＭ２６に記憶され、デジタル論理２４がアクセスす
る。サンプル・アンド・ホールド回路からのアナログ信
号は、補償加算器２１、ＡＧＣループ積分器への入力の
ジャンクション３４、及びアナログ／デジタル変換器
（ＡＤＣ）８７の加算ジャンクション８９に送られる。
は、デジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）９３も採用さ
れる。図１に示すように、ＤＡＣは、入力マルチプレク
サ１０１により異なるソース間において多重化される。
ＤＡＣの出力は、サンプル・アンド・ホールド回路２３
のそれぞれに、出力マルチプレクサ１０２により届けら
れる。図示する実施形態では、補償信号は、一定バイア
スオフセット基準、比率測定式バイアス基準、ＡＤＣ連
続近似論理出力、及びシステムスケールファクタの設定
に使用されるドライブオシレータＡＧＣループ基準を含
んでいる。これら全ての基準のためのデータは、ＥＥＰ
ＲＯＭ２６に記憶され、デジタル論理２４がアクセスす
る。サンプル・アンド・ホールド回路からのアナログ信
号は、補償加算器２１、ＡＧＣループ積分器への入力の
ジャンクション３４、及びアナログ／デジタル変換器
（ＡＤＣ）８７の加算ジャンクション８９に送られる。
【００５４】以上のことから、デジタル／アナログ変換
器（ＤＡＣ）９３はアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換
処理に統合された要素であることが理解されよう。従っ
て、有効なＡＤＣ出力を確認することにより、ＤＡＣの
機能性も検証される。こうして、他のＤＡＣ機能の完全
性も保証される。
器（ＤＡＣ）９３はアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換
処理に統合された要素であることが理解されよう。従っ
て、有効なＡＤＣ出力を確認することにより、ＤＡＣの
機能性も検証される。こうして、他のＤＡＣ機能の完全
性も保証される。
【００５５】ＥＥＰＲＯＭ２６内のデータの有効性を検
証するための手段も含まれている。このことは、ＥＥＰ
ＲＯＭに記憶されている値が、温度に従ってセンサーの
出力を補償するために継続的に使用されるので、重要で
ある。ＥＥＰＲＯＭ内のメモリ位置の幾つかは、製造デ
ータを記憶するために使用される。
証するための手段も含まれている。このことは、ＥＥＰ
ＲＯＭに記憶されている値が、温度に従ってセンサーの
出力を補償するために継続的に使用されるので、重要で
ある。ＥＥＰＲＯＭ内のメモリ位置の幾つかは、製造デ
ータを記憶するために使用される。
【００５６】温度補償データは、ＥＥＰＲＯＭ内の特定
のアドレス位置に記憶され、連続補償値用の温度の差異
は、代表的には約１℃程度である。検索される補償デー
タの妥当性検査の一環として、論理は、リクエストされ
たアドレスがＥＥＰＲＯＭアドレス限界の受容可能な境
界内にあること、及びそれが製造データ用に予約してあ
るアドレス範囲内ではないことを確認する。
のアドレス位置に記憶され、連続補償値用の温度の差異
は、代表的には約１℃程度である。検索される補償デー
タの妥当性検査の一環として、論理は、リクエストされ
たアドレスがＥＥＰＲＯＭアドレス限界の受容可能な境
界内にあること、及びそれが製造データ用に予約してあ
るアドレス範囲内ではないことを確認する。
【００５７】工場でのキャリブレーション時には、有効
なキャリブレーションデータに対応していないメモリ位
置には全て、８個分に相当するデジタルワード、即ち2
進表記法の１１１１１１１１又は１６進表記法のＦＦが
充当される。論理はそれらすべてを不正データと解釈
し、このようなデータを保有しているメモリ位置にアク
セスがあると、論理は自動的にＢＩＴ故障のフラッグを
出す。
なキャリブレーションデータに対応していないメモリ位
置には全て、８個分に相当するデジタルワード、即ち2
進表記法の１１１１１１１１又は１６進表記法のＦＦが
充当される。論理はそれらすべてを不正データと解釈
し、このようなデータを保有しているメモリ位置にアク
セスがあると、論理は自動的にＢＩＴ故障のフラッグを
出す。
【００５８】ＥＥＰＲＯＭメモリの故障に対してガード
するために、冗長なデータ記憶装置が採用される。各補
償値に対して８ビット２進ワードが２つのメモリ位置に
記憶され、ＥＥＰＲＯＭがデータにアクセスすると、両
方のメモリ位置からデータが読み出され、データの改竄
が起きていないことを確認するために比較される。
するために、冗長なデータ記憶装置が採用される。各補
償値に対して８ビット２進ワードが２つのメモリ位置に
記憶され、ＥＥＰＲＯＭがデータにアクセスすると、両
方のメモリ位置からデータが読み出され、データの改竄
が起きていないことを確認するために比較される。
【００５９】有効データは2つのやり方、即ち同一的及
び相補的な方法で認識される。8ビットワードが同一で
あれば、補償値はデジタル論理によって有効で正の符号
を有するものと解釈される。２つのワードが相補的であ
れば、補償値は有効で負の符号を有するものと解釈され
る。これは、データの完全性をチェックするだけでな
く、データ精度の予備ビットを符号ビットで提供する。
び相補的な方法で認識される。8ビットワードが同一で
あれば、補償値はデジタル論理によって有効で正の符号
を有するものと解釈される。２つのワードが相補的であ
れば、補償値は有効で負の符号を有するものと解釈され
る。これは、データの完全性をチェックするだけでな
く、データ精度の予備ビットを符号ビットで提供する。
【００６０】符号ビットは、バイアス補償値の変換にお
いてデジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）が使用可能な
２つの基準電圧うちの１つを選択することによりインプ
リメントされる。符号ビットが正であれば正の（実質的
グラウンドより大きい）ＤＡＣ基準が使用され、符号ビ
ットが負であれば負の（実質的グラウンドよりも小さ
い）ＤＡＣ基準が使用される。
いてデジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）が使用可能な
２つの基準電圧うちの１つを選択することによりインプ
リメントされる。符号ビットが正であれば正の（実質的
グラウンドより大きい）ＤＡＣ基準が使用され、符号ビ
ットが負であれば負の（実質的グラウンドよりも小さ
い）ＤＡＣ基準が使用される。
【００６１】メモリ定義表を図８に示す。この表では、
各補償値を記憶するための２つの冗長位置が、第１のバ
イト及び第２のバイトの欄に見つけられる。第１行は、
同一であることからデジタル論理が正の数と解釈するデ
ータ値の有効ペア（１１１１００００Ｂと１１１１００
００Ｂ）を保有している。第２行は、相補的であること
からデジタル論理が負の数と解釈するデータ値の有効ペ
ア（１１１１００００Ｂと００００１１１１Ｂ）を保有
している。
各補償値を記憶するための２つの冗長位置が、第１のバ
イト及び第２のバイトの欄に見つけられる。第１行は、
同一であることからデジタル論理が正の数と解釈するデ
ータ値の有効ペア（１１１１００００Ｂと１１１１００
００Ｂ）を保有している。第２行は、相補的であること
からデジタル論理が負の数と解釈するデータ値の有効ペ
ア（１１１１００００Ｂと００００１１１１Ｂ）を保有
している。
【００６２】第３行は、補償データに使用されておらず
従って適正なオペレーションではデジタル論理によりア
クセスされるはずのないメモリ位置を示していることか
ら、デジタル論理が無効と解釈する値（１１１１１１１
１Ｂと１１１１１１１１Ｂ）を保有している。
従って適正なオペレーションではデジタル論理によりア
クセスされるはずのないメモリ位置を示していることか
ら、デジタル論理が無効と解釈する値（１１１１１１１
１Ｂと１１１１１１１１Ｂ）を保有している。
【００６３】第４行は、改竄されているので無効である
データの例を示している。これら２つの値（１１１１０
０００Ｂ及び１１１１０００１Ｂ）は同一でも相補的で
もないので、デジタル論理に排除され、出力にはＢＩＴ
故障と標示される。
データの例を示している。これら２つの値（１１１１０
０００Ｂ及び１１１１０００１Ｂ）は同一でも相補的で
もないので、デジタル論理に排除され、出力にはＢＩＴ
故障と標示される。
【００６４】４つのラインは、デジタル論理２４とＥＥ
ＰＲＯＭ２６の間で信号を運ぶ。ＣＳラインは、ＥＥＰ
ＲＯＭとのデータ交換を可能にするチップ選択信号を運
搬する。ＣＬＫラインはシステムクロックを運び、ＤＩ
Ｎ及びＤＯＵＴラインはそれぞれ入データと出データを
運搬する。
ＰＲＯＭ２６の間で信号を運ぶ。ＣＳラインは、ＥＥＰ
ＲＯＭとのデータ交換を可能にするチップ選択信号を運
搬する。ＣＬＫラインはシステムクロックを運び、ＤＩ
Ｎ及びＤＯＵＴラインはそれぞれ入データと出データを
運搬する。
【００６５】ＥＥＰＲＯＭ２６内のメモリ位置の１つの
可能な割り当てを示すメモリマップを図９に示す。この
マップは、製造データ、スケールファクタや一定バイア
スのような固定値、及び比率測定式バイアス補償用の温
度データ、の間で区分される許容アドレスを示してい
る。アドレス位置は、標準１６進法表記法で規定され、
“ＸＸ”は任意の不特定番号を指す。本例では、スケー
スファクタデータは００Ｈ−０１Ｈに、一定バイアスデ
ータは０２Ｈ−０３Ｈに、製造データは１０Ｈ−１Ｆ
Ｈ、２０Ｈ−２ＦＨ、及び３０Ｈ−３ＦＨに、そして比
率測定式バイアス補償データは４０Ｈ−４ＦＨ及び１Ｆ
０Ｈ−１ＦＦＨに記憶されている。
可能な割り当てを示すメモリマップを図９に示す。この
マップは、製造データ、スケールファクタや一定バイア
スのような固定値、及び比率測定式バイアス補償用の温
度データ、の間で区分される許容アドレスを示してい
る。アドレス位置は、標準１６進法表記法で規定され、
“ＸＸ”は任意の不特定番号を指す。本例では、スケー
スファクタデータは００Ｈ−０１Ｈに、一定バイアスデ
ータは０２Ｈ−０３Ｈに、製造データは１０Ｈ−１Ｆ
Ｈ、２０Ｈ−２ＦＨ、及び３０Ｈ−３ＦＨに、そして比
率測定式バイアス補償データは４０Ｈ−４ＦＨ及び１Ｆ
０Ｈ−１ＦＦＨに記憶されている。
【００６６】ＥＥＰＲＯＭ２６が特定のセンサー用の正
しいデータを有するようにするためには、このデータ
は、工場でキャリブレーション時にＥＥＰＲＯＭに入力
されねばならない。従来のデバイスとは異なり、本装置
には論理及び／又はＥＥＰＲＯＭとのインターフェース
のための追加的な入力／出力ピンが不要である。＋５ボ
ルトピン、グラウンド（０ボルト）ピン、及び速度出力
ピンしか必要とせず、外部インターフェーシングは、速
度出力ピン又は端子を介して行われる。
しいデータを有するようにするためには、このデータ
は、工場でキャリブレーション時にＥＥＰＲＯＭに入力
されねばならない。従来のデバイスとは異なり、本装置
には論理及び／又はＥＥＰＲＯＭとのインターフェース
のための追加的な入力／出力ピンが不要である。＋５ボ
ルトピン、グラウンド（０ボルト）ピン、及び速度出力
ピンしか必要とせず、外部インターフェーシングは、速
度出力ピン又は端子を介して行われる。
【００６７】図１０は、ＥＥＰＲＯＭ２６がプログラム
される方法を示している。工場のキャリブレーション時
にプログラミングモードへのアクセスを得るために、且
つそれ以外の場合のアクセスを防止するために、イベン
トの特別なシーケンスが順に必要とされる。第1に、パ
ワーラインは標準の作動電圧より高い指定レベルまで
（例えば、６．５から７．６ボルトのレベルまで）上昇
せねばならない。この上昇は、ウインドウコンパレータ
３９と同様なウインドウコンパレータ９４とを備えたプ
ログラム検知回路１０３により検知される。瞬間的なパ
ワーグリッチがプログラミングシーケンスをトリガする
のを防止するために、供給電圧は、プログラミングにア
クセスできるようになる前は、デジタル遅延回路１０４
により定められた最小限のクロック周期数（通常は１６
周期）の間は、２つの基準電圧の間にあらねばならな
い。プログラミングモードへの偶発的入力を更に防止す
るためには、供給電圧は、当該モード中も一貫してその
２つの基準電圧の間にあることが要求される。
される方法を示している。工場のキャリブレーション時
にプログラミングモードへのアクセスを得るために、且
つそれ以外の場合のアクセスを防止するために、イベン
トの特別なシーケンスが順に必要とされる。第1に、パ
ワーラインは標準の作動電圧より高い指定レベルまで
（例えば、６．５から７．６ボルトのレベルまで）上昇
せねばならない。この上昇は、ウインドウコンパレータ
３９と同様なウインドウコンパレータ９４とを備えたプ
ログラム検知回路１０３により検知される。瞬間的なパ
ワーグリッチがプログラミングシーケンスをトリガする
のを防止するために、供給電圧は、プログラミングにア
クセスできるようになる前は、デジタル遅延回路１０４
により定められた最小限のクロック周期数（通常は１６
周期）の間は、２つの基準電圧の間にあらねばならな
い。プログラミングモードへの偶発的入力を更に防止す
るためには、供給電圧は、当該モード中も一貫してその
２つの基準電圧の間にあることが要求される。
【００６８】遅延期間が終了すると、３状態コマンドが
速度出力増幅器２２に送られ、その増幅器は標準運転か
ら３状態モードに切り替わって、外部プログラミングコ
ンピュータ１０５とデジタル論理２４及びＥＥＰＲＯＭ
２６の間で双方向デジタルデータフローを可能にする。
速度出力増幅器２２に送られ、その増幅器は標準運転か
ら３状態モードに切り替わって、外部プログラミングコ
ンピュータ１０５とデジタル論理２４及びＥＥＰＲＯＭ
２６の間で双方向デジタルデータフローを可能にする。
【００６９】更なる予防策として、プログラミングモー
ドへのアクセスが許される前に、正しい許可コードが外
部コンピュータにより送られねばならず、読み取り又は
書き込みシーケンスを開始するためには、追加的な許可
コードがＥＥＰＲＯＭに送られねばならない。可能な対
話モードは、３つ（温度読み取り、ＥＰＲＯＭ読み取
り、及びＥＥＰＲＯＭ書き込み）あって、各々に別々の
許可コードがある。最初の２つのモードは読み取り専用
モードであり、温度読み取りモード中は、データはセン
サーから問い合わせ中のコンピュータに渡され、ＥＥＰ
ＲＯＭ読み取りモード中は、データはＥＥＰＲＯＭから
コンピュータに渡される。３番目のモードは、コンピュ
ータがデータをＥＥＰＲＯＭに書き込む書き込みモード
である。温度読み取りモード以外では、データはデジタ
ル論理からＥＥＰＲＯＭへ送られねばならず、各オペレ
ーション毎に正しい許可コードが必要である。センサー
が要求する独自のコードの他にも、ＥＥＰＲＯＭには、
それへのアクセスを得るために供給されねばならない自
身用が要求するコードがある。
ドへのアクセスが許される前に、正しい許可コードが外
部コンピュータにより送られねばならず、読み取り又は
書き込みシーケンスを開始するためには、追加的な許可
コードがＥＥＰＲＯＭに送られねばならない。可能な対
話モードは、３つ（温度読み取り、ＥＰＲＯＭ読み取
り、及びＥＥＰＲＯＭ書き込み）あって、各々に別々の
許可コードがある。最初の２つのモードは読み取り専用
モードであり、温度読み取りモード中は、データはセン
サーから問い合わせ中のコンピュータに渡され、ＥＥＰ
ＲＯＭ読み取りモード中は、データはＥＥＰＲＯＭから
コンピュータに渡される。３番目のモードは、コンピュ
ータがデータをＥＥＰＲＯＭに書き込む書き込みモード
である。温度読み取りモード以外では、データはデジタ
ル論理からＥＥＰＲＯＭへ送られねばならず、各オペレ
ーション毎に正しい許可コードが必要である。センサー
が要求する独自のコードの他にも、ＥＥＰＲＯＭには、
それへのアクセスを得るために供給されねばならない自
身用が要求するコードがある。
【００７０】図１０に示すように、論理２４は、機能モ
ードデコード論理１０６とＥＥＰＲＯＭ Ｉ／Ｏ論理１
０７を含んでいる。プログラミングコンピュータは速度
出力ピンに接続されており、データは、標準ＲＳ−２３
２シリアルプロトコルを使ってＥＥＰＲＯＭに送受され
る。
ードデコード論理１０６とＥＥＰＲＯＭ Ｉ／Ｏ論理１
０７を含んでいる。プログラミングコンピュータは速度
出力ピンに接続されており、データは、標準ＲＳ−２３
２シリアルプロトコルを使ってＥＥＰＲＯＭに送受され
る。
【００７１】プログラミングシーケンスが終了するとパ
ワーラインは標準のレベルに戻り、これにより、プログ
ラミングモードへの入力のシーケンスが繰り返されない
かぎり、外部からＥＥＰＲＯＭへのそれ以降のアクセス
は遮断される。
ワーラインは標準のレベルに戻り、これにより、プログ
ラミングモードへの入力のシーケンスが繰り返されない
かぎり、外部からＥＥＰＲＯＭへのそれ以降のアクセス
は遮断される。
【００７２】プログラミングモードへ意図せず入ること
は実質的に不可能である。第1に、必要な入力パワーの
増加は、通常の状態では先ず起きることはない。第２
に、速度出力ピンを介してＥＥＰＲＯＭにアクセスする
には、独自のデジタルコードが必要である。その上、プ
ログラミングモードに偶発的に入ったとしても、速度出
力において電圧に大きく急速なシフトが起きるので、故
障が発生したことが示され、センサー出力はもはや有効
ではなくなる。
は実質的に不可能である。第1に、必要な入力パワーの
増加は、通常の状態では先ず起きることはない。第２
に、速度出力ピンを介してＥＥＰＲＯＭにアクセスする
には、独自のデジタルコードが必要である。その上、プ
ログラミングモードに偶発的に入ったとしても、速度出
力において電圧に大きく急速なシフトが起きるので、故
障が発生したことが示され、センサー出力はもはや有効
ではなくなる。
【００７３】論理回路とＥＥＰＲＯＭの間のデータライ
ンＤＯＵＴがオープンになるような事態が起きれば、プ
ルアップ回路は、ライン上にワードが全８ビットで現れ
るようにする。このＦＦ又は１１１１１１１１のワード
は無効データと解釈されるので、オープンラインは故障
状況として検知される。
ンＤＯＵＴがオープンになるような事態が起きれば、プ
ルアップ回路は、ライン上にワードが全８ビットで現れ
るようにする。このＦＦ又は１１１１１１１１のワード
は無効データと解釈されるので、オープンラインは故障
状況として検知される。
【００７４】図11に示すように、出力増幅器２２は、増
幅器のオペレーションのモードを決定する制御論理から
制御入力（Ａ、Ｂ、Ｃのラベルが付けられている）を受
信する。これらモードの真理表を図12に載せている。２
つの図面が示すように、標準のオペレーションでは、入
力Ａは高く、入力Ｂ及びＣは両方共低い。このモードで
は、速度出力ピンは有効な回転速度情報を提供する。
Ａ、Ｂ、及びＣ入力が全部高いときには、ＢＩＴモード
のフラッグが出て、ステージの出力は正電圧レールに引
っ張られる。Ｂ入力が高く、ＡとＣ入力が両方共低いと
きには、３状態プログラミングモードが起動される。
幅器のオペレーションのモードを決定する制御論理から
制御入力（Ａ、Ｂ、Ｃのラベルが付けられている）を受
信する。これらモードの真理表を図12に載せている。２
つの図面が示すように、標準のオペレーションでは、入
力Ａは高く、入力Ｂ及びＣは両方共低い。このモードで
は、速度出力ピンは有効な回転速度情報を提供する。
Ａ、Ｂ、及びＣ入力が全部高いときには、ＢＩＴモード
のフラッグが出て、ステージの出力は正電圧レールに引
っ張られる。Ｂ入力が高く、ＡとＣ入力が両方共低いと
きには、３状態プログラミングモードが起動される。
【００７５】プリアンプＡ及びプロアンプＢから来てい
る図11に示す入力は、出力増幅器の早い段階から来たも
ので、本図面に示されるバイアス入力は、増幅器のこの
セクションのトランジスタにだけ印加されるバイアス電
圧である。回路内の“ＶO”ラベルが付いた点は、出力
端子又はノードである。
る図11に示す入力は、出力増幅器の早い段階から来たも
ので、本図面に示されるバイアス入力は、増幅器のこの
セクションのトランジスタにだけ印加されるバイアス電
圧である。回路内の“ＶO”ラベルが付いた点は、出力
端子又はノードである。
【００７６】ある好適な実施形態では、センサー用の回
路は、アプリケーション指定集積回路（ＡＳＩＣ）とし
て一体型に構築される。音叉及びＥＥＰＲＯＭは、ＡＳ
ＩＣに対して外部にあり、補償値は、コンピュータイン
ターフェース経由でＡＳＩＣのデジタル論理を介してＥ
ＥＰＲＯＭにロードすることができる。ある現在の好適
な実施形態では、ＡＳＩＣにはコネクタ端子が３つしか
なく、即ち、＋５ボルト、グラウンド（０ボルト）、及
び出力信号の端子である。
路は、アプリケーション指定集積回路（ＡＳＩＣ）とし
て一体型に構築される。音叉及びＥＥＰＲＯＭは、ＡＳ
ＩＣに対して外部にあり、補償値は、コンピュータイン
ターフェース経由でＡＳＩＣのデジタル論理を介してＥ
ＥＰＲＯＭにロードすることができる。ある現在の好適
な実施形態では、ＡＳＩＣにはコネクタ端子が３つしか
なく、即ち、＋５ボルト、グラウンド（０ボルト）、及
び出力信号の端子である。
【００７７】図1に示すように、センサーの正しいオペ
レーションは、音叉ドライブ信号の減衰バージョンをピ
ックアップ尖叉に結合し、その信号までの速度信号経路
内のステージの反応をモニターすることにより更に確実
となる。
レーションは、音叉ドライブ信号の減衰バージョンをピ
ックアップ尖叉に結合し、その信号までの速度信号経路
内のステージの反応をモニターすることにより更に確実
となる。
【００７８】その点に関し、電流／電圧変換器３１から
の低レベルＩＸ信号が、加算ノード１０９で実質的グラ
ウンド電圧に加えられ、ピックアップ尖叉に結合され
る。この信号により生み出された余分な音叉出力は、復
調器１８前の大きなａｃバイアスとして、且つ復調器後
のｄｃバイアスとして働く。このバイアスは、ローパス
フィルタを通過すると、取り消し回路２０の取り消し項
により取り消される。
の低レベルＩＸ信号が、加算ノード１０９で実質的グラ
ウンド電圧に加えられ、ピックアップ尖叉に結合され
る。この信号により生み出された余分な音叉出力は、復
調器１８前の大きなａｃバイアスとして、且つ復調器後
のｄｃバイアスとして働く。このバイアスは、ローパス
フィルタを通過すると、取り消し回路２０の取り消し項
により取り消される。
【００７９】音叉及び速度信号経路中の要素が正しく機
能していれば、取り消し項は、ローパスフィルタの出力
のバイアスを正確に取り消す。それら要素の何れかに故
障があれば、フィルタの出力のバイアスは、取り消し項
に等しくもなく逆でもなく、出力のシフトが起きる。そ
のシフトはＢＩＴ故障として解釈される。速度信号経路
内の故障を検知するこの方法は、米国特許第５，４２
６，９７０号により詳しく説明されている。
能していれば、取り消し項は、ローパスフィルタの出力
のバイアスを正確に取り消す。それら要素の何れかに故
障があれば、フィルタの出力のバイアスは、取り消し項
に等しくもなく逆でもなく、出力のシフトが起きる。そ
のシフトはＢＩＴ故障として解釈される。速度信号経路
内の故障を検知するこの方法は、米国特許第５，４２
６，９７０号により詳しく説明されている。
【００８０】本発明は、多くの重要な特質及び有利性を
有する。本センサーの全ての機能的態様は、出力データ
が有効であるのを保証するため、継続的にモニターされ
る。これは、速度センサーが、例えばアンチスキッドシ
ステムのような、自動車の安定性における安全に関する
アプリケーションに使用される場合には、非常に重要で
ある。双方向データフローに速度出力ピンだけを使うこ
とにより、外部プログラミング用の追加ラインの必要性
が回避される。プログラミングモードへのアクセスが限
定され、そのモードへ偶発的に入るのは実質的に不可能
である。速度出力ピンを使用して故障信号を送ることに
より、その目的で追加的ライン又はピンを使用する必要
性が回避される。
有する。本センサーの全ての機能的態様は、出力データ
が有効であるのを保証するため、継続的にモニターされ
る。これは、速度センサーが、例えばアンチスキッドシ
ステムのような、自動車の安定性における安全に関する
アプリケーションに使用される場合には、非常に重要で
ある。双方向データフローに速度出力ピンだけを使うこ
とにより、外部プログラミング用の追加ラインの必要性
が回避される。プログラミングモードへのアクセスが限
定され、そのモードへ偶発的に入るのは実質的に不可能
である。速度出力ピンを使用して故障信号を送ることに
より、その目的で追加的ライン又はピンを使用する必要
性が回避される。
【００８１】以上のことより、新しく且つ改良された慣
性速度センサー及び方法が提供されたことは明白であ
る。現在のある特定の好適な実施形態しか詳細に説明し
ていないが、当業者には自明であるように、請求の範囲
に定義する本発明の範囲から逸脱することなく変更及び
修正を加えることができる。
性速度センサー及び方法が提供されたことは明白であ
る。現在のある特定の好適な実施形態しか詳細に説明し
ていないが、当業者には自明であるように、請求の範囲
に定義する本発明の範囲から逸脱することなく変更及び
修正を加えることができる。
【図１】本発明を具体化している慣性速度センサーの１
つの実施形態を示すブロック線図である。
つの実施形態を示すブロック線図である。
【図２】図1の実施形態におけるドライブオシレータの
ブロック線図である。
ブロック線図である。
【図３】図1の実施形態におけるクロックフィルタのブ
ロック線図である。
ロック線図である。
【図４】図３のクロックフィルタの異なる位置での波形
を示すタイミング線図である。
を示すタイミング線図である。
【図５】図1の実施形態のリセット回路のブロック線図
である。
である。
【図６】図５のリセット回路の異なる位置での波形を示
すタイミング線図である。
すタイミング線図である。
【図７】図1の実施形態におけるアナログ／デジタル変
換器のブロック線図である。
換器のブロック線図である。
【図８】図1の実施形態におけるＥＥＰＲＯＭ用のメモ
リ定義表である。
リ定義表である。
【図９】ＥＥＰＲＯＭ内のメモリ位置の可能な割り当て
の１つを示すメモリマップである。
の１つを示すメモリマップである。
【図１０】ＥＥＰＲＯＭをプログラムする方法を示すブ
ロック線図である。
ロック線図である。
【図１１】図1の実施形態における出力増幅器の一部の
回路図である。
回路図である。
【図１２】図１１の出力増幅器用の真理表である。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｇ０１Ｃ 21/10 Ｇ０１Ｃ 21/10 (72)発明者 プラディープ バルダワイ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94550 リヴァーモア スプリットレイル コート 624 Ｆターム(参考） 2F029 AA02 AA05 AA08 AC12 AD03 2F105 AA02 AA03 AA05 BB04 BB20 CC01 CD02 CD06 CD11
Claims (28)
- 【請求項１】 慣性速度センサーにおいて、振動速度感
知要素と、ドライブ信号を前記速度感知要素に送るため
のドライブ回路と、出力端子と、前記速度感知要素の動
きに対応して出力端子に速度出力信号を提供するための
前記速度感知要素に連結されているピックアップ回路
と、補償値がデジタルデータ形式で記憶されているメモ
リと、前記メモリに記憶されているデータにアクセスす
るため前記出力端子を介して外部プログラミングコンピ
ュータと通信するための手段と、前記メモリから検索さ
れたデータをアナログ信号に変換するためのデジタル／
アナログ変換器と、前記速度センサーを前記アナログ信
号でキャリブレートするための手段と、故障の発生を検
知するために前記速度センサーで異なる点の信号をモニ
ターするための手段と、故障発生時には所定文字の信号
を前記出力端子に送るための手段と、を備えていること
を特徴とする慣性速度センサー。 - 【請求項２】 前記速度出力信号を前記出力端子に送る
標準モード、故障の発生を示すために前記出力端子が所
定の電圧に保持される故障モード、及びデータを双方的
に前記出力端子を介して送ることのできるプログラミン
グモード、でのオペレーションについて選択的にプログ
ラムされ得る出力ステージを含んでいることを特徴とす
る請求項１に記載の慣性速度センサー。 - 【請求項３】 アナログ温度信号を提供するための温度
センサーと、温度補償データを検索する目的でメモリに
アドレスする際に使用するために前記アナログ温度信号
をデジタル信号に変換するためのアナログ／デジタル変
換器と連続近似論理とを含んでいる手段と、を含んでい
ることを特徴とする請求項１に記載の慣性速度センサ
ー。 - 【請求項４】 アナログ温度信号を提供するための温度
センサーと、前記アナログ温度信号をデジタル信号に変
換するためのアナログ／デジタル変換器と連続近似論理
とを含んでいる手段と、アナログフィードバック信号を
提供するために前記デジタル温度信号を前記デジタル／
アナログ変換器に送るための手段と、残存エラー信号を
提供するために前記フィードバック信号を前記温度セン
サーからの信号と組み合わせるための手段と、変換の精
度を検証するために前記残存エラー信号をモニターする
ための手段と、を含んでいることを特徴とする請求項１
に記載の慣性速度センサー。 - 【請求項５】 前記信号をモニターするための手段が、
前記アナログ／デジタル変換器又は前記デジタル／アナ
ログ変換器の何れかにおける故障を検知するため、前記
アナログ／デジタル変換器の信号をモニターするための
ウインドウコンパレータを含んでいることを特徴とする
請求項３に記載の慣性速度センサー。 - 【請求項６】 以下の条件、即ち、電源電圧が上昇レベ
ルに上がりある所定期間中は前記上昇レベルに維持さ
れ、第1のアクセスコードが前記出力端子を介して送ら
れ、読み取り／書き込みシーケンスを開始するために第
2のアクセスコードが前記メモリに送られる、という条
件全てが満たされた場合にのみ、プログラミングモード
へ入ることを許可するための手段を含んでいることを特
徴とする請求項１に記載の慣性速度センサー。 - 【請求項７】 データは、デジタルワードの形式で前記
メモリに記憶され、前記デジタルワードはそれぞれ２つ
の異なるメモリ位置に記憶されるとともに、両方の位置
からワードを読み取り、２つのワードを比較してデータ
の改竄が起きていないかどうかを判定するための手段を
備えていることを特徴とする請求項１に記載の慣性速度
センサー。 - 【請求項８】 前記データを比較するための手段は、２
つのワードが同一である場合にはデータは正符号を有す
ると解釈し、２つのワードが相補性である場合にはデー
タは負の符号を有すると解釈することを特徴とする請求
項７に記載の慣性速度センサー。 - 【請求項９】 慣性速度を感知する方法において、振動
を作り出すために振動速度感知要素にドライブ信号を送
る段階と、速度信号を提供するために、前記速度感知要
素の動きにより作られた信号をモニターする段階と、前
記速度信号を出力端子に送る段階と、補償値をメモリに
デジタルデータの形式で記憶する段階と、前記メモリに
記憶されているデータにアクセスするために前記出力端
子を介して外部コンピュータと通信する段階と、前記メ
モリから検索されたデータをアナログ信号に変換する段
階と、前記アナログ信号で速度センサーをキャリブレー
トする段階と、故障の発生を検知するために速度センサ
ーで異なる点の信号をモニターする段階と、故障発生時
には所定文字の信号を前記出力端子に送る段階とから成
ることを特徴とする方法。 - 【請求項１０】 前記速度出力信号を前記出力端子に送
る標準モード、故障の発生を示すために前記出力端子が
所定の電圧に保持される故障モード、及びデータが双方
的に前記出力端子を介して送ることのできるプログラミ
ングモード、でのオペレーションに対して出力ステージ
を選択的にプログラムする段階を含んでいることを特徴
とする請求項９に記載の方法。 - 【請求項１１】 アナログ温度信号を提供する段階と、
アナログ／デジタル変換器及び連続近似論理において前
記アナログ温度信号をデジタル信号に変換する段階と、
温度補償データを検索するために前記デジタル信号に従
って前記メモリにアドレスする段階とを含んでいること
を特徴とする請求項９に記載の方法。 - 【請求項１２】 アナログ温度信号を提供する段階と、
アナログ／デジタル変換器及び連続近似論理において前
記アナログ温度信号をデジタル信号に変換する段階と、
アナログフィードバック信号を提供するために前記デジ
タル温度信号をデジタル／アナログ変換器に送る段階
と、残存エラー信号を提供するためにフィードバック信
号を温度センサーからの信号と組み合わせる段階と、変
換の精度を検証するために前記残存エラー信号をモニタ
ーする段階とを含んでいることを特徴とする請求項９に
記載の方法。 - 【請求項１３】 前記残存エラーは、変換エラーが所定
限度内にあることを検証するためにウインドウコンパレ
ータでモニターされることを特徴とする請求項１２に記
載の方法。 - 【請求項１４】 プログラムモードへ入ることを許可す
る前に、以下の条件即ち、電源電圧が上昇レベルに上が
り、ある所定期間中は前記上昇レベルに維持され、第1
のアクセスコードが前記出力端子を介して送られ、読み
取り／書き込みシーケンスを開始するために第2のアク
セスコードが前記メモリに送られる、という条件をチェ
ックする段階を含んでいることを特徴とする請求項９に
記載の方法。 - 【請求項１５】 前記データは、デジタルワードの形式
で前記メモリに記憶されており、デジタルワードをそれ
ぞれ２つの異なるメモリ位置に記憶する段階と、前記両
方の位置から前記ワードを読み取る段階と、データの改
竄が起きていないかどうかを判定するために前記２つの
位置からのデータを比較する段階とを含んでいることを
特徴とする請求項９に記載の方法。 - 【請求項１６】 前記２つのワードが同一である場合に
は前記データは正の符号を有すると解釈され、前記2つ
のワードが相補性である場合には前記データは負の符号
を有すると解釈されることを特徴とする請求項１５に記
載の方法 - 【請求項１７】 慣性速度センサーにおいて、振動速度
感知要素と、ドライブ信号を前記速度感知要素に送るた
めのドライブ回路と、出力端子と、前記速度感知要素の
動きに対応する速度信号を提供するための前記速度感知
要素に連結されているピックアップ回路と、デジタルデ
ータが記憶されるメモリと、前記速度信号が前記出力端
子に送られる標準モードと外部コンピュータが前記出力
端子を介して前記メモリとインターフェースできるプロ
グラミングモードで作動可能な出力ステージと、を備え
ていることを特徴とする慣性速度センサー。 - 【請求項１８】 以下の条件、即ち、電源電圧が上昇レ
ベルに上がりある所定期間中は前記上昇レベルに維持さ
れ、第1のアクセスコードが前記出力端子を介して送ら
れ、読み取り／書き込みシーケンスを開始するために第
2のアクセスコードが前記メモリに送られる、という条
件が満たされない限り前記出力ステージがプログラミン
グモードへ入るのを防止するための手段を含んでいるこ
とを特徴とする請求項１７に記載の慣性速度センサー。 - 【請求項１９】 前記速度センサーの故障の発生を検知
するために信号をモニターするための手段を更に含んで
おり、前記出力ステージは又、故障が検知された場合に
は、前記出力端子が所定電圧レベルに維持される故障モ
ードで作動可能であることを特徴とする請求項１７に記
載の慣性速度センサー。 - 【請求項２０】 慣性速度を感知する方法において、振
動を作り出すために振動速度感知要素にドライブ信号を
送る段階と、速度信号を提供するために前記速度感知要
素の動きにより作られた信号をモニターする段階と、デ
ジタルデータをメモリに記憶する段階と、前記速度出力
信号を出力端子に送る標準モード又は前記出力端子を介
して外部コンピュータが前記メモリとインターフェース
できるプログラミングモードの何れかのオペレーション
に合わせて出力ステージをプログラムする段階と、から
成ることを特徴とする方法。 - 【請求項２１】 以下の条件、即ち、電源電圧が上昇レ
ベルに上がりある所定期間中は前記上昇レベルに維持さ
れ、第1のアクセスコードが前記出力端子を介して送ら
れ、読み取り／書き込みシーケンスを開始するために第
2のアクセスコードが前記メモリに送られる、という条
件が満たされた場合にのみ、前記出力ステージが前記プ
ログラミングモードへ入るのを許可する段階を含んでい
ることを特徴とする請求項２０に記載の方法。 - 【請求項２２】 速度センサーの故障の発生を検知する
ために信号をモニターする段階と、故障が検知された場
合には前記出力端子を所定電圧レベルに保持する故障モ
ードで作動するように前記出力ステージをプログラムす
る段階とを含んでいることを特徴とする請求項１０に記
載の方法。 - 【請求項２３】 慣性速度センサーにおいて、振動速度
感知要素と、ドライブ信号を前記速度感知要素に送るた
めのドライブ回路と、前記速度感知要素の動きに対応す
る速度信号を提供するための前記速度感知要素に連結さ
れているピックアップ回路と、補償値がデジタルワード
の形式で記憶され、それぞれのワードが２つの異なる位
置に記憶されているメモリと、両方の位置からデータを
読み取ってデータを検証するために２つのワードを比較
するための手段と、２つのワードが同一である場合には
データは正の符号を有すると解釈し、２つのワードが相
補性である場合にはデータは負の符号を有すると解釈す
るための手段と、データの符号に従って補償値を選択す
るための手段と、前記補償値を前記速度信号と組み合わ
せるための手段と、を備えていることを特徴とする慣性
速度センサー。 - 【請求項２４】 慣性速度を感知する方法において、振
動を作り出すためにドライブ信号を速度感知要素に送る
段階と、速度信号を提供するために前記速度感知要素の
動きにより作られた信号をモニターする段階と、補償値
をデジタルワードの形式でメモリに記憶しそれぞれのワ
ードを２つの異なる位置に記憶する段階と、両方の位置
からデータを読み取って、データを検証するために２つ
のワードを比較する段階と、２つのワードが同一である
場合にはデータは正の符号を有すると解釈し、２つのワ
ードが相補性である場合にはデータは負の符号を有する
と解釈する段階と、データの符号に従って補償値を選択
する段階と、前記補償値を前記速度信号と組み合わせる
段階と、から成ることを特徴とする方法。 - 【請求項２５】 慣性速度センサーにおいて、振動速度
感知要素と、ドライブ信号を前記速度感知要素に送るた
めのドライブ回路と、前記速度感知要素の動きに対応す
る速度信号を提供するための前記速度感知要素に連結さ
れているピックアップ回路と、補償値がデジタルデータ
の形式で記憶されるメモリと、前記メモリから検索され
たデータをアナログ補償信号に変換するための手段と、
前記補償信号に従って前記速度信号を調整するための手
段と、アナログ温度信号を提供するための温度センサー
と、温度補償データを検索する目的でメモリにアクセス
する際に使用するために前記アナログ温度信号をデジタ
ル信号に変換するためのアナログ／デジタル変換器と連
続近似論理とを含んでいる手段と、を備えていることを
特徴とする慣性速度センサー。 - 【請求項２６】 慣性速度を感知する方法において、振
動を作り出すためにドライブ信号を速度感知要素に送る
段階と、速度信号を提供するために前記速度感知要素の
動きにより作られた信号をモニターする段階と、補償値
をデジタルデータの形式でメモリに記憶する段階と、前
記メモリから検索されたデータをアナログ補償信号に変
換する段階と、前記補償信号に従って前記速度信号を調
整する段階と、アナログ温度センサーで温度をモニター
する段階と、アナログ温度信号をデジタル信号に変換す
る段階と、温度補償データを検索するために前記デジタ
ル信号に従って前記メモリにアドレスする段階と、から
成ることを特徴とする方法。 - 【請求項２７】 慣性速度センサーにおいて、振動速度
感知要素と、ドライブ信号を前記速度感知要素に送るた
めのドライブ回路と、前記速度感知要素の動きに対応す
る速度信号を提供するための前記速度感知要素に連結さ
れているピックアップ回路と、アナログ温度信号を提供
するための温度センサーと、前記アナログ温度信号をデ
ジタル信号に変換するための、アナログ／デジタル変換
器と連続近似論理とを含んでいる手段と、前記デジタル
温度信号をアナログフィードバック信号に変換するため
のデジタル／アナログ変換器と、残存エラー信号を提供
するために前記フィードバック信号を前記温度センサー
からの信号と組み合わせるための手段と、変換の精度を
検証するために前記残存エラー信号をモニターするため
の手段と、から成ることを特徴とする慣性速度センサ
ー。 - 【請求項２８】 慣性速度を感知する方法において、振
動を作り出すためにドライブ信号を速度感知要素に送る
段階と、速度信号を提供するために前記速度感知要素の
動きにより作られた信号をモニターする段階と、アナロ
グ温度センサーで温度をモニターする段階と、アナログ
温度信号をデジタル信号に変換する段階と、前記デジタ
ル温度信号をアナログフィードバック信号に変換する段
階と、残存エラー信号を提供するために前記フィードバ
ック信号を前記温度センサーからの信号と組み合わせる
段階と、変換の精度を検証するために残存エラー信号を
モニターする段階と、から成ることを特徴とする方法。
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