JP2007159059A - 入力処理回路 - Google Patents
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Abstract
【課題】待機中の暗電流を無くし、且つ、ノイズに強い入力処理回路を提供すること。
【解決手段】入力端子101と出力端子102との間に、入出力特性にヒステリシスを付与したコンパレータ110を配置してなる入力処理回路100であって、入力端子101にCMOSシュミット120を接続し、CMOSシュミット120の閾値を、立ち上がりエッジ検出時において、コンパレータ110よりも低く設定し、CMOSシュミット120からの出力信号を、コンパレータ110の動作状態を制御するイネーブル信号EB1に用いるようにした。
【選択図】図1
【解決手段】入力端子101と出力端子102との間に、入出力特性にヒステリシスを付与したコンパレータ110を配置してなる入力処理回路100であって、入力端子101にCMOSシュミット120を接続し、CMOSシュミット120の閾値を、立ち上がりエッジ検出時において、コンパレータ110よりも低く設定し、CMOSシュミット120からの出力信号を、コンパレータ110の動作状態を制御するイネーブル信号EB1に用いるようにした。
【選択図】図1
Description
本発明は、ウェイクアップ機能を有するシステムにおいて、システムのウェイクアップの有無を判定する、ヒステリシスコンパレータを用いた入力処理回路に関するものである。
従来、ウェイクアップ機能を有するシステムにおいて、システムのウェイクアップの有無(例えば車載において、イグニッションオフ(すなわち待機中)におけるドアSW等各種SWのオン・オフ状態)を判定する端子として、シュミット、又は、ヒステリシスコンパレータが用いられている(例えば特許文献1参照)。
シュミットの場合、待機(スリープ)中において電流を消費しないが、閾値の精度が悪く、閾値設定範囲もコンパレータに比べて狭いという問題がある。すなわち、ノイズに弱い。
特許第3263655号
ヒステリシスコンパレータは、シュミットに比べて閾値の精度が良く、閾値設定範囲も広くとれるため、ノイズに対して誤作動を起こしにくい。しかしながら、ヒステリシスコンパレータを用いた場合、待機中であっても電流を消費してしまうという問題がある。
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、ノイズに強く、且つ、待機中の暗電流を無くすことができる入力処理回路を提供することを目的とする。
シュミットは上述したようにコンパレータよりも閾値設定範囲が狭く、立ち上がりエッジ検出時においてはコンパレータよりも閾値レベルを低く、立ち下がりエッジ検出時においてはコンパレータよりも閾値レベルを高く設定することが可能である。
そこで、上述した目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、入力端子と出力端子との間に、ヒステリシス付きコンパレータを配置してなる入力処理回路であって、入力端子にシュミットを接続し、シュミットの閾値を、立ち上がりエッジ検出時においてはコンパレータよりも低く、立ち下がりエッジ検出時においてはコンパレータよりも高く設定し、シュミットからの出力信号を、コンパレータの動作状態を制御するイネーブル信号に用いたことを特徴とする。
本発明によれば、入力端子からの入力レベル(電圧)を、先ず閾値に基づいてシュミットで判定し、この判定信号に基づいて、コンパレータの動作状態を制御するようにしている。従って、コンパレータを、所定のタイミングだけ電流を消費する動作状態とさせることができるので、待機中のコンパレータによる電流消費(暗電流)を無くすことができる。また、システムのウェイクアップの有無(SWのオン有無)は、最終的にコンパレータで判定するので、ノイズに対して誤作動を起こしにくい構成となっている。
尚、シュミットからの出力信号をコンパレータのイネーブル信号として用いる際には、出力信号をそのままイネーブル信号としても良いし、出力信号を所定処理(例えば反転)した信号をイネーブル信号として用いても良い。また、入力端子とシュミットとは直接接続されても良いし、別の素子を介して接続されても良い。
請求項2に記載のように、コンパレータが、ノイズ除去用のフィルタとして、コンデンサを含んだ時定数タイマを含む構成を採用しても良い。このように、コンパレータにフィルタ機能を付加することによって、高周波ノイズによる、コンパレータの誤判定、すなわち、本発明に係る入力処理回路以後の制御手段等の誤動作を防止することができる。
尚、請求項3に記載のように、コンパレータが、ノイズ除去用のフィルタとして、イネーブル信号に基づいてクロックを生成するクロック生成手段と、当該クロック生成手段で形成されたクロックを分周する分周手段を含む構成を採用することもできる。本発明に記載の構成によっても、請求項2に記載の発明と同様の作用効果を達成することができる。
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
(第1の実施形態)
例えば、車両において、パワーウインドSW、シート調整SW、ドア開閉SW、電動ミラーSW等の外部SW入力回路は、イグニッションオフの状態でも動作させる必要があるために、常時電源が供給されている。しかしながら、常時動作可能な状態としておくと、電力を無駄に消費してしまい、所謂バッテリがあがる等の不具合が生じる恐れがある。これに対し、イグニッションオフ後に所定時間の経過をもって低消費電力の待機(スリープ)モードとし、SWが操作された時点で通常の動作モードに戻るように構成されたウェイクアップ機能を有するシステムが提案されている。本実施形態に係る入力処理回路は、このようなウェイクアップ機能を有するシステムにおいて、システムのウェイクアップの有無(SWが操作された否か)を判定する部分を担うものである。
(第1の実施形態)
例えば、車両において、パワーウインドSW、シート調整SW、ドア開閉SW、電動ミラーSW等の外部SW入力回路は、イグニッションオフの状態でも動作させる必要があるために、常時電源が供給されている。しかしながら、常時動作可能な状態としておくと、電力を無駄に消費してしまい、所謂バッテリがあがる等の不具合が生じる恐れがある。これに対し、イグニッションオフ後に所定時間の経過をもって低消費電力の待機(スリープ)モードとし、SWが操作された時点で通常の動作モードに戻るように構成されたウェイクアップ機能を有するシステムが提案されている。本実施形態に係る入力処理回路は、このようなウェイクアップ機能を有するシステムにおいて、システムのウェイクアップの有無(SWが操作された否か)を判定する部分を担うものである。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る入力処理回路100の概略構成を示す図である。尚、本実施形態においては、入力端子から入力される信号の立ち上がりエッジを検出する構成例を示している。
図1に示すように、本実施形態に係る入力処理回路100は、入力端子101と出力端子102との間に、入出力特性にヒステリシスを持たせたコンパレータ110を配置してなる入力処理回路であって、入力端子101にCMOSシュミット120を接続し、CMOSシュミット120からの出力信号を、コンパレータ110の動作状態を制御するイネーブル信号EB1に用いる構成となっている。
電源103とグランド104との間には、コンパレータ110の基準電圧IM1を発生するための基準抵抗部として、抵抗R100,R101,R102が直列に接続されている。抵抗R100と抵抗R101との接続点には、コンパレータ110の反転入力端子(−)が接続されており、抵抗R101と抵抗R102の接続点には、コンパレータ110にヒステリシスを付与するための閾値切替用NチャネルMOSトランジスタN100のドレインが接続されている。NチャネルMOSトランジスタN100のソースは抵抗R102の他端と接続されており、NチャネルMOSトランジスタN101のドレイン−ソースを介して、グランド104に接続されている。また、NチャネルMOSトランジスタN100のゲートは、コンパレータ110の出力端子と接続されている。従って、コンパレータ110の反転入力端子(−)に帰還をかけており、コンパレータ110の入出力特性にヒステリシスを付与するようにしている。これにより、入力電圧にノイズが重畳している場合であっても、ノイズによる出力CO1の変化を防ぐことができる。
コンパレータ110の非反転出力端子(+)は、入力端子101と接続されており、入力端子101からの入力電圧(入力信号)INPを基準電圧IM1との比較電圧IP1とするように構成されている。また、非反転出力端子(+)と入力端子INPとの接続点には、CMOSシュミット120の入力端子が接続されている。
CMOSシュミット120の出力端子は、CMOSインバータ105を介して、コンパレータ110のイネーブル端子と接続されている。すなわち、CMOSシュミット120の出力が、コンパレータ110のイネーブル信号EB1として用いられるように構成されている。また、CMOSインバータ105とCMOSシュミット120との接続点には、上述したNチャネルMOSトランジスタN101のゲートが接続されている。すなわち、CMOSシュミット120の出力に基づいて、NチャネルMOSトランジスタN101のオン・オフが制御されるように構成されている。
そして、CMOSシュミット120の出力と、コンパレータ110の出力を、CMOS2入力AND106にて処理し、処理結果に基づいて出力端子102から出力信号OUTPを出力するように構成されている。
尚、CMOSシュミット120は、コンパレータ110よりも閾値設定範囲が狭く、立ち上がりエッジ検出時においてはコンパレータ110よりも閾値レベルを低く設定することが可能である。本実施形態においては、CMOSシュミット120のHi側閾値をVsp1、Lo側閾値をVns1、コンパレータ110のHi側閾値をVpc1、Lo側閾値をVnc1とすると、Vpc1>Vps1,Vnc1>Vns1となるように、コンパレータ110とCMOSシュミット120の閾値がそれぞれ設定されている。
次に、図2を用いて、入力処理回路100の動作を説明する。図2は、入力処理回路100の動作を説明するためのタイミングチャートである。
入力端子101から入力される入力電圧INPの電圧レベルが上昇し、CMOSシュミット120のHi側閾値Vps1を超えると、CMOSシュミット120の出力信号のレベルがLoからHiになる。これにより、NチャネルMOSトランジスタN101がオンとなり、各抵抗部R100,R101,R102に電流が流れて、コンパレータ110の基準電圧IM1(閾値Vpc1,Vnc1)が適宜決定される。それと同時に、コンパレータ110のイネーブル端子に入力されるイネーブル信号EB1のレベルがLoとなる。これにより、コンパレータ110が待機状態から動作状態となる。すなわち、コンパレータ110が、比較電圧IP1と基準電圧IM1とを比較する。この状態では、コンパレータ110の出力電圧CO1のレベルはLoであり、2入力AND106の少なくとも一方の入力がLoであるため、出力端子102からの出力電圧OUTPのレベルもLoである。
さらに入力電圧INPの電圧レベルが上昇し、コンパレータ110のHi側閾値Vpc1を超えると、コンパレータ110の出力CO1のレベルがLoからHiになる。従って、2入力AND106の両入力がHi、出力端子102からの出力電圧OUTPのレベルもHiとなり、入力電圧INPの立ち上がりエッジ検出が完了する。
次に、入力電圧INPの電圧レベルが下がり、コンパレータ110のLo側閾値Vnc1を下回ると、コンパレータ110の出力CO1のレベルがHiからLoになる。従って、2入力AND106の少なくとも一方の入力がLoであるため、出力端子102からの出力電圧OUTPのレベルもLoとなる。
さらに入力電圧INPの電圧レベルが下降し、CMOSシュミット120のLo側閾値Vns1を下回ると、CMOSシュミット120の出力信号のレベルがHiからLoになる。これにより、NチャネルMOSトランジスタN101がオフとなり、イネーブル信号EB1のレベルもHiとなる。すなわち、コンパレータ110及び基準抵抗部を構成する各抵抗R100,R101,R102の消費電流がカットされる。
次に、上述したコンパレータ110の構成例を図3に示す。一般的なコンパレータの構成、すなわち定電流発生部及び比較部に、ノイズ除去用のフィルタとしてノイズ判定用タイマ部を追加した構成となっている。
定電流発生部は、待機時の電位固定用のNチャネルMOSトランジスタN1、定電流カット用のPチャネルMOSトランジスタP1、抵抗R1、NチャネルMOSトランジスタN2を有している。
イネーブル信号EB1が入力されるイネーブル端子111に対し、NチャネルMOSトランジスタN1のゲート、PチャネルMOSトランジスタP1のゲートが接続されている。PチャネルMOSトランジスタP1のソースは電源VDDに接続され、ドレインは抵抗R1に接続されている。抵抗R1の他端は、NチャネルMOSトランジスタN2のドレイン−ソースを介して、グランドに接続されている。NチャネルMOSトランジスタN1のドレインは、抵抗R1とNチャネルMOSトランジスタN2のドレインの接続点にて接続されており、ソースは、グランドと接続されている。
比較部は、電源VDDとグランドとの間に、NチャネルMOSトランジスタN3、待機時の電位固定用のPチャネルMOSトランジスタP2、カレントミラー対を構成するPチャネルMOSトランジスタP3,P4、差動部であるNチャネルMOSトランジスタN4、N5、増幅部であるPチャネルMOSトランジスタP5及びNチャネルMOSトランジスタN6を有している。
PチャネルMOSトランジスタP2のゲートは、CMOSインバータ112を介してイネーブル端子111と、ソースは電源VDDと、ドレインはミラー対を構成するPチャネルMOSトランジスタP3のドレイン、NチャネルMOSトランジスタN4のドレイン、及びPチャネルMOSトランジスタP5のゲートと接続されている。
NチャネルMOSトランジスタN4,N5の各ゲートは、それぞれ非反転入力端子113、反転入力端子114に接続されており、カレントミラー対を構成するPチャネルMOSトランジスタP3,P4は、NチャネルMOSトランジスタN4,N5の能動負荷となっている。そして、PチャネルMOSトランジスタP5、NチャネルMOSトランジスタN6の各ドレインの接続点から比較部の出力が出力される構成となっている。
尚、NチャネルMOSトランジスタN3,N6のゲートには、カレントミラー対を構成するNチャネルMOSトランジスタN2のゲートが共通に接続されている。NチャネルMOSトランジスタN3のドレインはNチャネルMOSトランジスタN4,N5の各ソースと共通に接続され、ソースはグランドと接続されている。
ノイズ判定用タイマ部は、NチャネルMOSトランジスタN7、時定数決定用のコンデンサC1、待機時の電位固定用のNチャネルMOSトランジスタN8、待機時の電位固定用及びコンデンサC1の初期化用NチャネルMOSトランジスタN9、カレントミラー対を構成するPチャネルMOSトランジスタP6,P7、待機時の電位固定用のPチャネルMOSトランジスタP8を有している。
イネーブル信号EB1が入力されるイネーブル端子111に対し、NチャネルMOSトランジスタN8,N9のゲートが共通に接続されている。また、PチャネルMOSトランジスタP8のゲートも、CMOSインバータ112を介して、イネーブル端子111接続されている。PチャネルMOSトランジスタP8のソースは電源VDDに接続され、ドレインはカレントミラー対を構成するPチャネルMOSトランジスタP6,P7の各ゲートに共通に接続されている。
NチャネルMOSトランジスタN8は、ソースがグランドに接続され、ドレインが比較部を構成するPチャネルMOSトランジスタP5、NチャネルMOSトランジスタN6の共通接続点(ドレイン)と接続されている。この接続点をnode1と示す。node1が、チャタリング防止用のCMOSシュミット115を介して、CMOS2入力AND116の一方の入力とされている。
NチャネルMOSトランジスタN9は、ソースがグランドに接続され、ドレインが、PチャネルMOSトランジスタP7のドレインと接続されている。この接続点をnode2と示す。node2が、CMOS2入力AND116の他方の入力とされている。また、ドレインとソースとの間にコンデンサC1が接続されている。
尚、NチャネルMOSトランジスタN7のゲートには、カレントミラー対を構成するNチャネルMOSトランジスタN2のゲートが接続され、ソースがグランドに、ドレインは、PチャネルMOSトランジスタP6のドレイン及びゲートの接続点と接続されている。
上記構成のコンパレータ110において、イネーブル端子111にイネーブル信号EB1として、Hiレベルの信号が入力(すなわち待機指令)された場合、PチャネルMOSトランジスタP1はオフ、NチャネルMOSトランジスタN1はオンとなり、電流経路i1=0となる。NチャネルMOSトランジスタN1はオンされるので、NチャネルMOSトランジスタN3,N6,N7はオフとなり、各電流経路i2=i3=i4=0となる。
イネーブル信号EB1は、CMOSインバータ112にて反転されてLoレベルの信号となり、PチャネルMOSトランジスタP2,P8はオンとなる。これにより、PチャネルMOSトランジスタP5,P7がオフとなり、電流経路i5=i6=0となる。
また、イネーブル端子111に接続されたNチャネルMOSトランジスタN8,N9はオンとなる。これにより、CMOSシュミット115の入力電位のレベルがLo(グランド)に固定され、CMOSシュミット115の出力電位のレベルもLoに固定される。また、CMOS2入力AND116の一方の入力電位レベルがLo(グランド)に固定される。このように、イネーブル信号EB1がHiの場合、全電流経路i1〜i6が遮断され、出力端子117から出力される電位CO1はLoに固定されることとなる。
イネーブル端子111にイネーブル信号EB1として、Loレベルの信号が入力(すなわち動作指令)された場合、PチャネルMOSトランジスタP1はオン、NチャネルMOSトランジスタN1はオフとなり、電流経路i1に抵抗R1及びNチャネルMOSトランジスタN2により決定される定電流i1が流れることとなる。また、イネーブル信号EB1の信号レベルは、CMOSインバータ112にて反転されてHiとなり、PチャネルMOSトランジスタP2はオフとなる。これにより、NチャネルMOSトランジスタN3,6には定電流i1をカレントミラーで折り返した定電流i2,i3がそれぞれ流れることとなり、コンパレータ110が動作を開始する。
また、PチャネルMOSトランジスタP8もオフとなり、NチャネルMOSトランジスタN7には定電流i1をカレントミラーで折り返した定電流i4が流れることとなるので、定電流i4をカレントミラー対を構成するPチャネルMOSトランジスタP6,P7で折り返し、電流経路i6に定電流i6が流れることとなる。さらには、NチャネルMOSトランジスタN9がオフとなるので、コンデンサC1に定電流i6が流れることとなる。すなわち、ノイズ判定用タイマ部も動作を開始する。
ここで、ノイズ判定時間をt1、コンデンサC1の容量をC1、CMOS2入力AND116のnode2側(B)の閾値をVtbとすると、
(式1)Vtb=(i6/C1)×t1
が成り立つ。従って、ノイズを効率的に除去できる所定のt1となるように、予め定電流i6、C1の定数が設定されている。
(式1)Vtb=(i6/C1)×t1
が成り立つ。従って、ノイズを効率的に除去できる所定のt1となるように、予め定電流i6、C1の定数が設定されている。
図4に示すように、node2の電位は、定電流i6及びC1の時定数で決定される傾きをもって電圧が上昇する。そして、CMOS2入力AND116のnode2側の閾値Vtbを超え、IP1>IM1を満たす場合のみ、比較結果(node1の状態)が出力端子117に出力され、コンパレータ110の出力CO1として外部に出力される。尚、図4は、ノイズ除去の効果を示すタイミングチャートである。
このように本実施形態に係る入力処理回路100によれば、入力端子101からの入力INPを、先ず閾値に基づいてCMOSシュミット120で判定し、この判定信号に基づいて、コンパレータ110の動作状態を制御するようにしている。CMOSシュミット120の閾値Vps1,Vns1は、それぞれコンパレータ110の閾値Vpc1,Vnc1よりも低く設定することができるので、CMOSシュミット120によって、コンパレータ110を所定のタイミング(動作させたいとき)だけ電流を消費する動作状態とさせ、待機中の電流消費(暗電流)を無くすことができる。また、システムのウェイクアップの有無(SWのオン有無)は、最終的にコンパレータ110で判定するので、ノイズに対して誤作動を起こしにくい構成となっている。
また、コンパレータ110に、ノイズ除去用のフィルタとして、コンデンサC1と定電流i6からなる時定数タイマを設けている。従って、特にノイズに対して誤作動を起こしにくい構成となっており、高周波ノイズによるコンパレータ110の誤判定、すなわち、本発明に係る入力処理回路100以後の制御手段等の誤動作を防止することができる。
尚、本発明に係る入力処理回路100の製品(例えばドア開閉制御回路)での適用例を図5に示す。また、図6は、図5に示す構成の動作の流れを示すタイミングチャートである。
図5において、符号131はパワーオンリセット、符号132はD−フリップフロップ、符号133は2入力NOR、符号134は2入力AND、符号135はインバータ、符号136は制御回路である。
スイッチSW1がオフの状態においては、PチャネルMOSトランジスタP130はオフとなる。従って、制御回路136に生じるリーク電流を回避することができる。スイッチSW1がオンされると、入力処理回路100の入力端子に入力信号INPが入力される。INPのレベルが上昇し、入力処理回路100の出力端子から出力されるOUTPのレベルがHiとなると、D−フリップフロップ132の出力Qから出力されるnode130のレベルがHiとなる。そして、2入力NOR133から出力されるnode131のレベルがLoとなり、PチャネルMOSトランジスタP130がオンとなる。すなわち、制御回路136に電源が供給される。
電源が供給されると、制御回路136は、先ずhold信号のレベルをHiにし、各種制御を実施する。制御が終了すると、制御回路136はclear信号のレベルをHiにする。これにより、インバータ135を介してLoレベルとなった信号が2入力AND134の一方の端子に入力され、node132の信号レベルがLoとなる。すなわち、D−フリップフロップ132が初期化(リセット)され、node130の信号レベルがHiからLoとなる。
次いで、制御回路136は、hold信号のレベルをLoにする。これにより、2入力NOR133から出力されるnode131のレベルがHiとなり、PチャネルMOSトランジスタP130がオフされて、電源が制御回路136に供給されない待機状態となる。近年、制御回路136の面積増加、高密度化、高速化により制御回路136がより高温に晒されるようになってきている。本発明に係る入力処理回路100を用いれば、必要に応じて制御回路136を起動(ウェイクアップ)させることができる。すなわち、本発明に係る入力処理回路100は、高温下で制御回路136に生じるリーク電流を回避するのに適している。
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態を、図7〜10に基づいて説明する。図7は、本発明の第2の実施形態に係る入力処理回路の概略構成を示す図である。図8は、入力処理回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。図9は、コンパレータの構成例を示す図である。図10は、ノイズ除去の効果を示すタイミングチャートである。
次に、本発明の第2の実施形態を、図7〜10に基づいて説明する。図7は、本発明の第2の実施形態に係る入力処理回路の概略構成を示す図である。図8は、入力処理回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。図9は、コンパレータの構成例を示す図である。図10は、ノイズ除去の効果を示すタイミングチャートである。
第2の実施形態に係る入力処理回路は、第1の実施形態に示した入力処理回路100と共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。
図7に示すように、本実施形態に係る入力処理回路200も、入力端子201と出力端子202との間に、入出力特性にヒステリシスを持たせたコンパレータ210を配置してなる入力処理回路であって、入力端子201にCMOSシュミット220を接続し、CMOSシュミット220からの出力信号を、コンパレータ210の動作状態を制御するイネーブル信号EB2に用いる構成となっている。第1の実施形態と異なる点は、立ち下がりエッジを検出するように構成されている点である。
電源203とグランド204との間には、コンパレータ210の基準電圧IM2を発生するための基準抵抗部として、抵抗R200,R201,R202が直列に接続されている。抵抗R200と抵抗R201との接続点には、コンパレータ210の反転入力端子(−)が接続されており、抵抗R201と抵抗R202の接続点には、コンパレータ210にヒステリシスを付与するための閾値切替用NチャネルMOSトランジスタN200のドレインが接続されている。NチャネルMOSトランジスタN200のソースはグランドと接続されている。また、NチャネルMOSトランジスタN200のゲートは、コンパレータ210の出力端子と接続されて、コンパレータ210の反転入力端子(−)に帰還をかけており、コンパレータ210の入出力特性にヒステリシスを付与するようにしている。これにより、入力電圧にノイズが重畳している場合であっても、ノイズによる出力CO2の変化を防ぐことができる。
コンパレータ210の非反転出力端子(+)は、入力端子201と接続されており、入力端子201からの入力電圧(入力信号)INNを基準電圧IM2との比較電圧IP2とするように構成されている。また、非反転出力端子(+)と入力端子INNとの接続点には、CMOSシュミット220の入力端子が接続されている。
CMOSシュミット220の出力端子は、コンパレータ210のイネーブル端子と接続されている。すなわち、CMOSシュミット220の出力が、コンパレータ210のイネーブル信号EB2として用いられるように構成されている。また、CMOSシュミット220の出力端子には、電源203にソースが接続され、抵抗R200にドレインが接続されたPチャネルMOSトランジスタP200のゲートが接続されている。すなわち、CMOSシュミット220の出力によって、PチャネルMOSトランジスタP200のオン・オフが制御されるように構成されている。
そして、CMOSシュミット220の出力と、コンパレータ210の出力を、CMOS2入力NOR205にて処理し、処理結果に基づいて出力端子202が出力信号OUTNを出力するように構成されている。
尚、CMOSシュミット220は、コンパレータ210よりも閾値設定範囲が狭く、立ち下がりエッジ検出時においてはコンパレータ210よりも閾値レベルを高く設定することが可能である。本実施形態においては、CMOSシュミット220のHi側閾値をVps2、Lo側閾値をVns2、コンパレータ210のHi側閾値をVpc2、Lo側閾値をVnc2とすると、Vpc2<Vps2,Vnc2<Vns2となるように、コンパレータ210とCMOSシュミット220の閾値がそれぞれ設定されている。
次に、図8を用いて、入力処理回路200の動作を説明する。図8は、入力処理回路200の動作を説明するためのタイミングチャートである。
入力端子201から入力される入力電圧INNの電圧レベルが下降し、CMOSシュミット220のLo側閾値Vns2を下回ると、CMOSシュミット220の出力信号のレベルがHiからLoになる。これにより、PチャネルMOSトランジスタP200がオンとなり、各抵抗部R200,R201,R202に電流が流れて、コンパレータ210の基準電圧IM2(閾値Vpc2,Vnc2)が適宜決定される。それと同時に、コンパレータ210のイネーブル端子に入力されるイネーブル信号EB2のレベルがLoとなる。これにより、コンパレータ210が待機状態から動作状態となる。すなわち、コンパレータ210が、比較電圧IP2と基準電圧IM2とを比較する。この状態では、コンパレータ210の出力電圧CO2のレベルはHiであり、2入力NOR205の少なくとも一方の入力がHiであるため、出力端子202からの出力電圧OUTNのレベルもLoである。
さらに入力電圧INNの電圧レベルが下降し、コンパレータ210のLo側閾値Vnc2を下回ると、コンパレータ210の出力CO2のレベルがHiからLoになる。従って、2入力NOR205の両入力がLo、出力端子202からの出力電圧OUTNのレベルがHiとなり、入力電圧INNの立ち下がりエッジ検出が完了する。
次に、入力電圧INPの電圧レベルが上昇し、コンパレータ210のHi側閾値Vpc2を超えると、コンパレータ210の出力CO2のレベルがLoからHiになる。従って、2入力NOR205の少なくとも一方の入力がHiとなり、出力端子202からの出力電圧OUTNのレベルがLoとなる。
さらに入力電圧INNの電圧レベルが上昇し、CMOSシュミット220のHi側閾値Vps2を上回ると、CMOSシュミット220の出力信号のレベルがLoからHiになる。これにより、PチャネルMOSトランジスタP200がオフとなり、イネーブル信号EB2のレベルもHiとなる。すなわち、コンパレータ210及び基準抵抗部を構成する各抵抗R200,R201,R202の消費電流がカットされる。
次に、上述したコンパレータ210の構成例を、図9を用いて説明する。本実施形態においても、一般的なコンパレータの構成、すなわち定電流発生部及び比較部に、ノイズ除去用のフィルタとしてノイズ判定用タイマ部を追加した構成となっている。
定電流発生部は、待機時の電位固定用のPチャネルMOSトランジスタP11、定電流カット用のNチャネルMOSトランジスタN11、PチャネルMOSトランジスタP12、抵抗R11を有している。
イネーブル信号EB2が入力されるイネーブル端子211に対し、CMOSインバータ212を介して、PチャネルMOSトランジスタP11のゲート、NチャネルMOSトランジスタN11が接続されている。PチャネルMOSトランジスタP12のソースは電源VDDに接続され、ドレインは抵抗R11に接続されている。抵抗R11の他端は、NチャネルMOSトランジスタN11のドレイン−ソースを介して、グランドに接続されている。PチャネルMOSトランジスタP11のドレインは、抵抗R11とPチャネルMOSトランジスタP12のドレインの接続点にて接続されており、ソースは電源VDDと接続されている。
比較部は、電源VDDとグランドとの間に、PチャネルMOSトランジスタP13、待機時の電位固定用のNチャネルMOSトランジスタN12、カレントミラー対を構成するNチャネルMOSトランジスタN13,N14、差動部であるPチャネルMOSトランジスタP14,P15、増幅部であるNチャネルMOSトランジスタN15及びPチャネルMOSトランジスタP16を有している。
NチャネルMOSトランジスタN12のゲートは、イネーブル端子211と、ソースはグランドと、ドレインはカレントミラー対を構成するNチャネルMOSトランジスタN13のドレイン、PチャネルMOSトランジスタP14のドレイン、及びNチャネルMOSトランジスタN15のゲートと接続されている。
PチャネルMOSトランジスタP14,P15の各ゲートは、それぞれ非反転入力端子213、反転入力端子214に接続されており、カレントミラー対を構成するNチャネルMOSトランジスタN13,N14は、PチャネルMOSトランジスタP14,P15の能動負荷となっている。そして、NチャネルMOSトランジスタN15、PチャネルMOSトランジスタP16の各ドレインの接続点から比較部の出力が出力される構成となっている。
尚、PチャネルMOSトランジスタP13,P16のゲートには、カレントミラー対を構成するPチャネルMOSトランジスタP12のゲートが共通に接続されている。PチャネルMOSトランジスタP13のドレインはPチャネルMOSトランジスタP14,P15の各ソースと共通に接続され、ソースは電源VDDと接続されている。
ノイズ判定用タイマ部は、PチャネルMOSトランジスタP17、時定数決定用のコンデンサC11、待機時の電位固定用のPチャネルMOSトランジスタP18、待機時の電位固定用及びコンデンサC11の初期化用PチャネルMOSトランジスタP19、カレントミラー対を構成するNチャネルMOSトランジスタN16,N17、待機時の電位固定用のNチャネルMOSトランジスタN18を有している。
イネーブル信号EB2が入力されるイネーブル端子211に対し、CMOSインバータ212を介して、PチャネルMOSトランジスタP18,19のゲートが共通に接続されている。また、NチャネルMOSトランジスタN18のゲートもイネーブル端子211接続されている。NチャネルMOSトランジスタN18のソースはグランドに接続され、ドレインはカレントミラー対を構成するNチャネルMOSトランジスタN16,N17の各ゲートに共通に接続されている。
PチャネルMOSトランジスタP18は、ソースが電源VDDに接続され、ドレインが比較部を構成するNチャネルMOSトランジスタN15、PチャネルMOSトランジスタP16の共通接続点(ドレイン)と接続されている。この接続点をnode11と示す。node11が、チャタリング防止用のCMOSシュミット215を介して、CMOS2入力NOR216の一方の入力とされている。
PチャネルMOSトランジスタP19は、ソースが電源VDDに接続され、ドレインが、NチャネルMOSトランジスタN17のドレインと接続されている。この接続点をnode12と示す。node12が、CMOS2入力NOR216の他方の入力とされている。また、ドレインとソースとの間にコンデンサC11が接続されている。
尚、PチャネルMOSトランジスタP17のゲートには、カレントミラー対を構成するPチャネルMOSトランジスタP12のゲートが接続され、ソースが電源VDDに、ドレインは、NチャネルMOSトランジスタN16のドレイン及びゲートの接続点と接続されている。
上記構成のコンパレータ210において、イネーブル端子211にイネーブル信号EB2として、Hiレベルの信号が入力(すなわち待機指令)された場合、CMOSインバータ212により信号レベルがLoに反転され、NチャネルMOSトランジスタN11はオフ、PチャネルMOSトランジスタP11はオンとなり、電流経路i11=0となる。PチャネルMOSトランジスタP11はオンされるので、PチャネルMOSトランジスタP13,P17はオフとなり、各電流経路i12=i14=0となる。同様にPチャネルMOSトランジスタP16もオフとなり、NチャネルMOSトランジスタN12がオン、NチャネルMOSトランジスタN15がオフとなるので、電流経路i13=0となる。
また、NチャネルMOSトランジスタN18はオンとなる。これにより、NチャネルMOSトランジスタN17がオフとなり、電流経路i15=0となる。PチャネルMOSトランジスタP18,19はオンとなる。これにより、CMOSシュミット215の入力電位のレベルがHiに固定され、CMOSシュミット215の出力電位のレベルもHiに固定される。また、CMOS2入力NOR216の一方の入力電位レベルがHiに固定される。このように、イネーブル信号EB2がHiの場合、全電流経路i11〜i15が遮断され、出力端子217から出力される電位CO2はLoに固定されることとなる。
イネーブル端子211にイネーブル信号EB2として、Loレベルの信号が入力(すなわち動作指令)された場合、NチャネルMOSトランジスタN11はオン、PチャネルMOSトランジスタP11はオフとなり、電流経路i11にPチャネルMOSトランジスタP12及び抵抗R11により決定される定電流i11が流れることとなる。また、PチャネルMOSトランジスタP11がオフであり、PチャネルMOSトランジスタP13,P16には定電流i11をカレントミラーで折り返した定電流i12,i13がそれぞれ流れることとなり、コンパレータ210が動作を開始する。
また、NチャネルMOSトランジスタN18もオフとなり、PチャネルMOSトランジスタP17には定電流i11をカレントミラーで折り返した定電流i14が流れることとなるので、定電流i14をカレントミラー対を構成するNチャネルMOSトランジスタN16,N17で折り返し、電流経路i15に定電流i15が流れることとなる。さらには、PチャネルMOSトランジスタP19がオフとなるので、コンデンサC11に定電流i15が流れることとなる。すなわち、ノイズ判定用タイマ部も動作を開始する。
ここで、ノイズ判定時間をt2、コンデンサC11の容量をC11、CMOS2入力NOR45のnode12側(A)の閾値をVtaとすると、
(式2)VDD-Vta=(i15/C11)×t2
が成り立つ。従って、ノイズを効率的に除去できる所定のt2となるように、予め定電流i15、C11の定数が設定されている。
(式2)VDD-Vta=(i15/C11)×t2
が成り立つ。従って、ノイズを効率的に除去できる所定のt2となるように、予め定電流i15、C11の定数が設定されている。
図10に示すように、node12の電位は、定電流i15及びC11の時定数で決定される傾きをもって電圧が下降する。そして、CMOS2入力NOR216のnode12側の閾値Vtaを下回り、IP2<IM2を満たす場合のみ、比較結果(node11の状態)が出力端子217に出力され、コンパレータ210の出力CO2として外部に出力される。
このように本実施形態に係る入力処理回路200によっても、入力端子201からの入力INNを、先ず閾値に基づいてCMOSシュミット220で判定し、この判定信号に基づいて、コンパレータ210の動作状態を制御するようにしている。CMOSシュミット220の閾値Vps2,Vns2は、それぞれコンパレータ210の閾値Vpc2,Vnc2よりも高く設定することができるので、CMOSシュミット220によって、コンパレータ210を所定のタイミング(動作させたいとき)だけ電流を消費する動作状態とさせ、待機中の電流消費(暗電流)を無くすことができる。また、システムのウェイクアップの有無(SWのオン有無)は、最終的にコンパレータ210で判定するので、ノイズに対して誤作動を起こしにくい構成となっている。
また、コンパレータ210に、ノイズ除去用のフィルタとして、コンデンサC11と定電流i15からなる時定数タイマを設けている。従って、特にノイズに対して誤作動を起こしにくい構成となっており、高周波ノイズによる、コンパレータ210の誤判定、すなわち、本発明に係る入力処理回路200以後の制御手段等の誤動作を防止することができる。
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態を、図11〜13に基づいて説明する。図11は、本発明の第3の実施形態に係る入力処理回路のうち、コンパレータの概略構成を示す図である。図12は、ノイズ判定用タイマ部の構成例を示す図である。図13は、ノイズ判定用タイマ部のタイミングチャートである。
次に、本発明の第3の実施形態を、図11〜13に基づいて説明する。図11は、本発明の第3の実施形態に係る入力処理回路のうち、コンパレータの概略構成を示す図である。図12は、ノイズ判定用タイマ部の構成例を示す図である。図13は、ノイズ判定用タイマ部のタイミングチャートである。
第3の実施形態に係る入力処理回路は、第1の実施形態に示した入力処理回路100と共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。
本実施形態においては、第1の実施形態に示した構成に対して、コンパレータ110を構成するフィルタ機能としてのノイズ判定用タイマ部の構成を異なるものとしている。それ以外の構成は同一である。ノイズ判定用タイマ部として、第1の実施形態においては、定電流i6と容量C1からなる時定数タイマを用いたが、本実施形態においては、図11に示すように、CR発振タイマ118を用いている。
CR発信タイマ118は、図11,12に示すように、イネーブル信号EB1に基づいて、クロックを生成するクロック生成手段としてのCR発信器140と、CR発信器140により生成されたクロックを分周する分周手段としてのデジタルタイマ150を含んでいる。
CR発信器140は、CR発信器140の発振・停止を制御する2入力NAND141、CMOSバッファ142、出力反転用のCMOSインバータ143,144、CR発振用のコンデンサC21、CR発振用の抵抗R21,R22とにより構成される。また、デジタルタイマ150は、RBにLoが入力されてリセットされるD−フリップフロップ151,152、出力反転用のインバータ153,154、次段クロック生成用のインバータ155,156とにより構成される。尚、図12において、符号157は、D−フリップフロップである。
図13に示すように、イネーブル信号EB1のレベルがHiの場合、CR発振タイマ118の入力端子A1に入力される信号レベルもHiとなる。これにより、CR発振タイマ118が動作を開始する。そして、CR発振器140で生成されたクロック信号(node20)は、分周手段であるデジタルタイマ150で分周(node21,node22)され、D−フリップフロップ157を介して、出力端子Y1から所定時間Hiレベルで出力される。そして、Y1から出力された信号の出力時間が所定の閾値を超えれば、比較結果(node1の状態)がCMOS2入力AND116から出力端子117に出力され、コンパレータ110の出力CO1として外部に出力される。
このように、本実施形態に示す構成によっても、第1の実施形態に示した構成と同様の作用効果を期待することができる。
尚、本実施形態においては、第1の実施形態に示したコンパレータ110において、ノイズ判定用タイマ部を、停電流i6と容量C1からなる時定数タイマから、CR発振タイマ118に置き換える例を示した。しかしながら、図14に示すように、第2の実施形態に示したコンパレータ210において、ノイズ判定用タイマ部を、定電流i5と容量C11からなる時定数タイマから、CR発振タイマ218に置き換えた構成を採用することができる。この場合も、第2の実施形態に示した構成と同様の作用効果を期待することができる。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
本実施形態(第1及び第2の実施形態)において、ノイズ判定用タイマ部を構成する時定数タイマを、定電流と容量から構成する例を示した。しかしながら、それ以外の公知の構成によって時定数タイマを構成することができる。例えば、抵抗と容量によって時定数タイマを構成しても良い。
本実施形態(第3の実施形態)において、ノイズ判定用タイマ部としてCR発振タイマを採用する例を示した。しかしながら、イネーブル信号に基づいてクロックを生成するクロック生成手段と、クロック生成手段により生成されたクロックを分周する分周手段とを有するものであれば、本実施形態に示した構成に限定されるものではない。
本実施形態(第1〜第3の実施形態)において、出力がコンパレータのイネーブル信号に用いられるシュミットとしてCMOSシュミットを採用する例を示した。しかしながら、シュミット回路であれば、CMOS構成に限定されるものではない。
本実施形態(第1〜第3の実施形態)においては、CMOSシュミットを入力端子に接続し、シュミットからの出力信号を、コンパレータの動作状態を制御するイネーブル信号に用いた。これは、シュミットの閾値設定範囲がコンパレータよりも狭く、立ち上がりエッジ検出時においてはコンパレータよりも閾値レベルを低く、立ち下がりエッジ検出時においてはコンパレータよりも閾値レベルを高く設定することが可能であるからである。すなわち、立ち上がりエッジ検出時においてはコンパレータよりも閾値レベルを低く、立ち下がりエッジ検出時においてはコンパレータよりも閾値レベルを高く設定することができ、待機中に電流を消費しない素子であれば採用することができる。CMOSシュミット以外にも、例えばバッファを採用することが可能である。
尚、本発明の特徴部分は、入力端子から入力された信号をシュミットで判定し、その出力信号を、コンパレータの動作状態を制御するイネーブル信号に用いる点にある。従って、それ以外の構成(入力処理回路、コンパレータ、入力処理回路の適用回路)については、本実施形態に示した構成に限定されるものではない。本実施形態(第1〜第3の実施形態)においては、入力端子に対して直接CMOSシュミットが接続されていたが、別の素子を介して入力端子とCMOSシュミットとを接続するようにしても良い。
100,200・・・入力処理回路
110,210・・・コンパレータ
120,220・・・CMOSシュミット(シュミット)
110,210・・・コンパレータ
120,220・・・CMOSシュミット(シュミット)
Claims (3)
- 入力端子と出力端子との間に、ヒステリシス付きコンパレータを配置してなる入力処理回路であって、
前記入力端子にシュミットを接続し、
前記シュミットの閾値を、立ち上がりエッジ検出時においては前記コンパレータよりも低く、立ち下がりエッジ検出時においては前記コンパレータよりも高く設定し、
前記シュミットからの出力信号を、前記コンパレータの動作状態を制御するイネーブル信号に用いたことを特徴とする入力処理回路。 - 前記コンパレータは、ノイズ除去用のフィルタとして、コンデンサを含んだ時定数タイマを含むことを特徴とする請求項1に記載の入力処理回路。
- 前記コンパレータは、ノイズ除去用のフィルタとして、前記イネーブル信号に基づいてクロックを生成するクロック生成手段と、当該クロック生成手段で形成されたクロックを分周する分周手段を含むことを特徴とする請求項1に記載の入力処理回路。
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- 2005-12-08 JP JP2005355331A patent/JP2007159059A/ja not_active Withdrawn
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