JP2010067130A - Watchdog timer circuit and electronic control device of gas stove - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、クロック信号を監視するウォッチドッグタイマ回路に関し、例えばガスコンロなど比較的大きな電磁ノイズが発生する機器の電子制御装置に適用して好適なウォッチドッグタイマ回路に関する。 The present invention relates to a watchdog timer circuit for monitoring a clock signal, and more particularly to a watchdog timer circuit suitable for application to an electronic control device of a device that generates relatively large electromagnetic noise such as a gas stove.
従来より、マイクロコンピュータを利用した電子制御システムにおいては、マイクロコンピュータの動作を監視し、異常発生時にフェールセーフ機能を働かせるために、ウォッチドッグタイマ回路が設けられている。ウォッチドッグタイマ回路は、正常な状態では監視期間よりも短い周期でプログラムにより繰り返しリセットされるが、プログラムの暴走等によりマイクロコンピュータの動作に異常が生じた場合にリセットされないことにより、警報(アラーム信号)を発生するように構成される。 2. Description of the Related Art Conventionally, in an electronic control system using a microcomputer, a watchdog timer circuit is provided to monitor the operation of the microcomputer and activate a fail-safe function when an abnormality occurs. Under normal conditions, the watchdog timer circuit is reset repeatedly by a program with a cycle shorter than the monitoring period. However, if a malfunction occurs in the microcomputer due to a program runaway, an alarm (alarm signal) ).
このようなウォッチドッグタイマ回路を備えた電子制御システムの一例としてガスコンロの制御装置がある。ガスコンロは点火回路(イグナイタ)を備えており、イグナイタによる放電の際に比較的大きな電磁ノイズが発生しそれによってマイクロコンピュータのプログラムの暴走するおそれがあり、それを防止するためである。ガスコンロの制御装置に設けるウォッチドッグタイマ回路において、入力信号(クロック信号)にノイズが入ったとしても誤動作を起こさないように工夫した発明として、特許文献1に記載されている発明がある。
特許文献1に記載されているウォッチドッグタイマ回路は、マイクロコンピュータから供給される周期的なクロック信号を監視するように構成されたもので、入力クロック信号にノイズパルスがのった場合に、誤動作を起こさないようにノイズを除去する積分回路を設けている。しかしながら、上記回路は、クロック信号に正のノイズパルスのった場合にはノイズを除去することができるが、入力信号がハイレベルのときに負のノイズパルスがのった場合や回路の途中にノイズが飛び込んだ場合には、誤動作を防止することができないという課題があることが分かった。
The watchdog timer circuit described in
この発明は上記のような課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、入力クロック信号に正のノイズパルスがのっている場合にも負のノイズパルスがのっている場合にも、誤動作を起こすことのないウォッチドッグタイマ回路を提供することにある。 The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems, and the object of the present invention is when the input clock signal has a positive noise pulse or a negative noise pulse. Another object is to provide a watchdog timer circuit that does not cause malfunction.
この発明の他の目的は、回路の途中にノイズが飛び込んでも、誤動作を起こすことのないウォッチドッグタイマ回路を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a watchdog timer circuit which does not cause a malfunction even if noise jumps in the middle of the circuit.
本発明は、上記目的を達成するため、入力信号の立ち上がりに不感応時間を有し所定周期のクロック信号が入力される第1の遅延感応回路と、入力信号の立ち下がりに不感応時間を有し前記第1の遅延感応回路の出力信号が入力される第2の遅延感応回路と、該第2の遅延感応回路の出力信号と前記クロック信号の論理の一致を検出し、一致した場合に所定の論理の信号を出力する一致検出回路と、周期的な入力によって内部が周期的にリセットされ、周期的な入力がなくなるとアラーム信号を出力するウォッチドッグロジックと、を設け、前記第2の遅延感応回路の不感応時間は前記第1の遅延感応回路の不感応時間よりも長く設定し、前記一致検出回路の出力に応じた信号を前記ウォッチドッグロジックに周期的な入力として供給するように構成したものである。 In order to achieve the above object, the present invention has a first delay sensitive circuit that has a dead time at the rising edge of an input signal and receives a clock signal having a predetermined period, and has a dead time at the falling edge of the input signal. The second delay sensitive circuit to which the output signal of the first delay sensitive circuit is input, and the logic coincidence of the output signal of the second delay sensitive circuit and the clock signal are detected. A coincidence detection circuit that outputs a signal of the above logic, and a watchdog logic that periodically resets the interior by a periodic input and outputs an alarm signal when the periodic input disappears, and the second delay The insensitive time of the sensitive circuit is set longer than the insensitive time of the first delay sensitive circuit, and a signal corresponding to the output of the coincidence detecting circuit is supplied to the watchdog logic as a periodic input. It is those that you have configured.
上記のような構成によれば、入力クロック信号に正のノイズパルスがのっている場合には立ち上がりに不感応時間を有する第1の遅延感応回路によってノイズが除去され、入力クロック信号に負のノイズパルスがのっている場合には立ち下がりに不感応時間を有する第2の遅延感応回路によってノイズが除去されて、出力信号にはノイズが現われなくなる。 According to the above configuration, when a positive noise pulse is present on the input clock signal, the noise is removed by the first delay sensitive circuit having the insensitive time at the rising edge, and the input clock signal is negative. When a noise pulse is present, the noise is removed by the second delay sensitive circuit having a dead time at the falling edge, and the noise does not appear in the output signal.
また、望ましくは、前記一致検出回路の後段に、該一致検出回路の出力からノイズを除去するノイズ除去回路を設け、該ノイズ除去回路を通して前記一致検出回路の出力が前記ウォッチドッグロジックに入力されるように構成する。これにより、回路の途中に飛び込んだノイズを除去することができる。 Preferably, a noise removal circuit for removing noise from the output of the coincidence detection circuit is provided at a subsequent stage of the coincidence detection circuit, and the output of the coincidence detection circuit is input to the watchdog logic through the noise removal circuit. Configure as follows. Thereby, noise jumping in the middle of the circuit can be removed.
さらに、望ましくは、前記第2の遅延感応回路は、前記第1の遅延感応回路の出力を反転するインバータと、入力信号の立ち上がりに不感応時間を有する前記第1の遅延感応回路と同一構成を有し前記インバータの出力が入力される回路とから構成する。これにより回路設計が容易となる。 Further preferably, the second delay sensitive circuit has the same configuration as the inverter that inverts the output of the first delay sensitive circuit and the first delay sensitive circuit that has a dead time at the rising edge of the input signal. And a circuit to which the output of the inverter is input. This facilitates circuit design.
また、前記遅延感応回路には、入力信号を反転するインバータと、電源電圧端子と接地点との間に直列に接続された定電流源および容量素子と、前記インバータの出力信号をベース端子に受けるエミッタ接地のトランジスタと、を備え、前記トランジスタのコレクタが前記定電流源と容量素子との接続ノードに結合されている回路を用いる。これにより、比較的簡素な回路で不感応時間を有する遅延感応回路を実現することができる。 The delay sensitive circuit includes an inverter that inverts an input signal, a constant current source and a capacitor connected in series between a power supply voltage terminal and a ground point, and an output signal of the inverter received at a base terminal. And a grounded-emitter transistor, and a circuit in which a collector of the transistor is coupled to a connection node between the constant current source and the capacitor is used. Thereby, it is possible to realize a delay sensitive circuit having a dead time with a relatively simple circuit.
本発明に従うと、入力クロック信号に正のノイズパルスおよび負のノイズパルスの両方がのっている場合や回路の途中にノイズが飛び込んだ場合にも、誤動作を起こすことのないウォッチドッグタイマ回路を実現することができるという効果がある。 According to the present invention, there is provided a watchdog timer circuit that does not cause a malfunction even when both a positive noise pulse and a negative noise pulse are present on the input clock signal or when noise jumps in the middle of the circuit. There is an effect that it can be realized.
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明に係るウォッチドッグタイマ回路の一実施形態の概略構成を示す。 FIG. 1 shows a schematic configuration of an embodiment of a watchdog timer circuit according to the present invention.
本実施形態のウォッチドッグタイマ回路は、入力端子INにマイクロコンピュータなどから供給される例えば1kHzのような周期的なクロック信号CLKが入力される第1の遅延感応回路11と、第1の遅延感応回路11の出力信号が入力される第2の遅延感応回路12と、第2の遅延感応回路12の出力信号と入力端子INに入力されるクロック信号CLKとの論理の一致を検出し、一致した場合に所定の論理の信号を出力する一致検出回路13と、ノイズ除去回路14と、ウォッチドッグロジック15とから構成されている。特に限定されるものではないが、これらの各回路は、一つの半導体チップ上に半導体集積回路として形成される。
The watchdog timer circuit of the present embodiment includes a first delay
上記第1の遅延感応回路11は、入力信号の立ち下がりには直ちに感応し、入力信号の立ち上がりには所定の時間Td1(例えば100μs)だけ遅れて感応するように構成された回路である。上記第2の遅延感応回路12は、入力信号(第1の遅延感応回路の出力)の立ち上がりには直ちに感応し、入力信号の立ち下がりには所定の時間Td2(例えば200μs)だけ遅れて感応するように構成された回路である。本実施形態では、上記不感応遅延時間Td1,Td2は、Td2>Td1となるように設定される。第1の遅延感応回路11と第2の遅延感応回路12との間にインバータを介在させることで、第2の遅延感応回路12に、入力信号の立ち上がりに遅れて感応する第1の遅延感応回路11と同一構成の回路を用いることができる。
The first delay
図2には、上記実施形態のウォッチドッグタイマ回路の具体的な回路構成例が示されている。 FIG. 2 shows a specific circuit configuration example of the watchdog timer circuit of the above embodiment.
図2に示されているように、上記第1の遅延感応回路11は、入力信号(クロック信号CLK)を反転するインバータINV1と、該インバータINV1の出力がベース端子に入力されるエミッタ接地のバイポーラ・トランジスタQ1と、電源電圧端子VCCと接地点との間に直列に接続された定電流源CS1および容量C1とを備え、トランジスタQ1のコレクタ端子が定電流源CS1と容量C1との接続ノードN1に結合されている。遅延時間Td1は、定電流源CS1の電流値と容量C1の容量値とによって決定される。
As shown in FIG. 2, the first delay
上記第2の遅延感応回路12は、第1の遅延感応回路11の出力信号を反転するインバータINV2,INV3と、該インバータINV3の出力がベース端子に入力されるエミッタ接地のnpnバイポーラ・トランジスタQ2と、電源電圧端子VCCと接地点との間に直列に接続された定電流源CS2および容量C2とを備え、トランジスタQ2のコレクタ端子が定電流源CS2と容量C2との接続ノードN2に結合されている。インバータINV3とバイポーラ・トランジスタQ2と定電流源CS2および容量C2からなる回路部分は第1の遅延感応回路11と同一構成である。
The second delay
このように、入力信号の立ち上がりに遅れて感応する第1の遅延感応回路11と同一構成の回路の前段に、インバータINV2を設けることで入力信号の立ち下がりに遅れて感応する第2の遅延感応回路12が実現される。インバータINV2を設ける代わりに、第1の遅延感応回路11を上下逆転した構成を有しnpnトランジスタの代わりにpnpトランジスタを使用した回路を、入力信号の立ち下がりに遅れて感応する第2の遅延感応回路として使用しても良い。
As described above, the inverter INV2 is provided in the preceding stage of the circuit having the same configuration as the first delay
第2の遅延感応回路12の不感応時間Td2は、定電流源CS2の電流値と容量C2の容量値とによって決定される。従って、Td2>Td1の条件は、定電流源の電流値と容量の容量値のいずれか一方、あるいは両方を適宜設定することで満たすことができる。例えば、C1=C2とする場合には、I1>I2となるように設定し、I1=I2とする場合には、C1<C2となるように設定すればよい。
The insensitive time Td2 of the second delay
一致検出回路13は例えばNOR論理ゲート回路により構成され、ノイズ除去回路14は容量素子C3によって構成されている。トランジスタとしてバイポーラ・トランジスタを使用した論理ゲート回路としては、例えば図3に示すように差動トランジスタQ3,Q4と出力トランジスタQ5、定電流源CS3などで構成された回路を使用することができる。
The
また、ウォッチドッグロジック15は、図4に示すように、D型フリップフロップFF1と、FF1の出力がベース端子に入力されるエミッタ接地のnpnバイポーラ・トランジスタQ6と、電源電圧端子VCCと接地点との間に直列に接続された定電流源CS5および容量C4と、定電流源CS5と容量C4との接続ノードN3の電位V3が入力されるコンパレータCMPとを備え、ノードN3と接地点との間に抵抗R1とトランジスタQ6が直列に接続されている。
As shown in FIG. 4, the
コンパレータCMPは、2つの比較値Vth1,Vth2(Vth1<Vth2)を有しており、入力電圧がVth1よりも下がると上記フリップフロップFF1をリセットさせる信号を出力し、入力電圧がVth2を越えるとアラーム信号ALMを出力するように構成されている。 The comparator CMP has two comparison values Vth1 and Vth2 (Vth1 <Vth2). When the input voltage falls below Vth1, the comparator CMP outputs a signal for resetting the flip-flop FF1, and when the input voltage exceeds Vth2, an alarm is issued. The signal ALM is configured to be output.
次に、図2の回路の作用について説明する。 Next, the operation of the circuit of FIG. 2 will be described.
図5(A)に示すように、入力信号として方形波のクロック信号CLKが入力されると、第1の遅延感応回路11内のノードN1の電位V1は、図5(B)のようにクロックCLKとほぼ同相で、立ち下がりは急峻に、立ち上がりは緩やかに変化する。一方、第2の遅延感応回路12内のノードN2の電位V2は、図5(C)のようにクロックCLKと逆相で、CKLの立ち上がりよりもTd1だけ遅れて急峻に立ち下がるとともに、CKLが立ち下がるとV1の立ち上がりよりもさらに緩やかに立ち上がるように変化する。
As shown in FIG. 5A, when a square-wave clock signal CLK is input as an input signal, the potential V1 of the node N1 in the first delay
その結果、クロックCLKとノードN2の電位V2のロウレベルが重なる期間T3だけ論理ゲート回路13の出力がハイレベルとなり、フリップフロップFF1がセットされてQ6がオンされてノードN3の電位V3が下がり始め、コンパレータCMPの比較値Vth1よりも低くなるとフリップフロップFF1がリセットされる。すると、Q6がオフされてノードN3の電位V3が上がり始める(T4の期間)。
As a result, the output of the
クロックCLKの周期が正常であると、V3がコンパレータCMPの比較値Vth2に達する前に、論理ゲート回路13の出力(図3(D))がハイレベルとなってノードN3の電位V3が下がるが、クロックCLKが入って来なくなると、ノードN3の電位V3が図5(E)に破線で示すように、上がり続けて比較値Vth2に達する。すると、コンパレータCMPがアラーム信号ALMを出力してマイクロコンピュータをリセットしたり、ガスコンロの制御ではガス制御弁を開閉するためのアクチュエータをオフして、バネの復帰力等によって弁が閉じられてフェールセーフが働くように機能する。 If the cycle of the clock CLK is normal, the output of the logic gate circuit 13 (FIG. 3D) becomes high level and the potential V3 of the node N3 decreases before V3 reaches the comparison value Vth2 of the comparator CMP. When the clock CLK does not enter, the potential V3 of the node N3 continues to rise and reaches the comparison value Vth2 as indicated by a broken line in FIG. Then, the comparator CMP outputs an alarm signal ALM to reset the microcomputer, or in the control of the gas stove, the actuator for opening and closing the gas control valve is turned off, and the valve is closed by the return force of the spring, etc. Works to work.
入力信号であるクロックCLK(ロウレベルのとき)に、図6(A)にように、正のノイズパルスがのっていた場合、そのノイズのパルス幅が第1の遅延感応回路11の感応遅延時間Td1よりも小さいと、図6(B)にように、第1の遅延感応回路11内のノードN1の電位V1にはノイズの影響が出ない。そのため、図6(D)にように、論理ゲート回路13の出力にもノイズの影響が出ないので、後段のウォッチドッグロジック15が誤動作することもない。
When a positive noise pulse is present on the input signal clock CLK (at low level) as shown in FIG. 6A, the noise pulse width is the sensitive delay time of the first delay
また、入力信号であるクロックCLK(ハイレベルのとき)に、図7(A)にように、負のノイズパルスがのっていた場合、そのノイズは第1の遅延感応回路11で増幅されて第2の遅延感応回路12へ伝達されるが、そのパルス幅が第2の遅延感応回路12の感応遅延時間Td2よりも小さいと、図7(C)にように、第2の遅延感応回路12内のノードN2の電位V2にはノイズの影響が出ない。そのため、図7(D)にように、論理ゲート回路13の出力にもノイズの影響が出ないので、後段のウォッチドッグロジック15が誤動作することもない。また、Td1<td2に設定されているため、第1の遅延感応回路11で除去されず増幅された負のパルスノイズが第2の遅延感応回路12で除去されるため、入力に含まれる正のパルスノイズと負のパルスノイズに対する感度が大きく異なることがない。
Further, when a negative noise pulse is applied to the input signal clock CLK (at the high level) as shown in FIG. 7A, the noise is amplified by the first delay
さらに、入力信号であるクロックCLKがロウレベルの期間に、図8(B)にように、第2の遅延感応回路12内のトランジスタQ2のベースにノイズが飛び込んだ場合、図8(C)のように、第2の遅延感応回路12内のノードN2の電位V2に増大されたノイズが現われるが、後段の論理ゲート回路13がV2と入力信号との論理積をとるためノイズが吸収され、図8(D)にように、論理ゲート回路13の出力に飛び込みノイズの影響が出なくなる。
Further, in the case where noise jumps into the base of the transistor Q2 in the second delay
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではない。例えば、前記実施形態では、一致検出回路13の後段にノイズ除去回路14を設けたものを示したが、このノイズ除去回路14は省略することも可能である。回路の途中に飛び込むノイズは、例えば回路の周囲に電磁シールドなどを設けて遮断することが可能である一方、入力信号にのるノイズは電磁シールドでは充分に遮断することが困難であるためである。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. For example, in the above-described embodiment, the
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野であるガスコンロの電子制御装置に設けられるウォッチドッグタイマに適用した場合を説明したが、この発明はそれに限定されるものでなく、食材を調理するレンジなどノイズが発生し易い電子機器の制御システムや車載用のエンジン制御システムなどに利用することができる。 In the above description, the case where the invention made mainly by the present inventor is applied to the watchdog timer provided in the electronic control device of the gas stove which is the field of use which has been the background has been described. However, the present invention is not limited thereto. In addition, the present invention can be used for a control system of an electronic device in which noise is likely to be generated such as a cooking range of food, an in-vehicle engine control system, and the like.
11 第1の遅延感応回路
12 第2の遅延感応回路
13 一致検出回路(論理ゲート回路)
14 ノイズ除去回路
15 ウォッチドッグロジック
11 first delay
14
Claims (5)
入力信号の立ち下がりに不感応時間を有し前記第1の遅延感応回路の出力信号が入力される第2の遅延感応回路と、
該第2の遅延感応回路の出力信号と前記クロック信号の論理の一致を検出し、一致した場合に所定の論理の信号を出力する一致検出回路と、
周期的な入力によって内部が周期的にリセットされ、周期的な入力がなくなるとアラーム信号を出力するウォッチドッグロジックと、
を備え、前記第2の遅延感応回路の不感応時間が前記第1の遅延感応回路の不感応時間よりも長く設定され、前記一致検出回路の出力に応じた信号が前記ウォッチドッグロジックに周期的な入力として供給されることを特徴とするウォッチドッグタイマ回路。 A first delay sensitive circuit having a dead time at the rising edge of the input signal and receiving a clock signal having a predetermined period;
A second delay sensitive circuit having a dead time at the falling edge of the input signal and receiving the output signal of the first delay sensitive circuit;
A coincidence detection circuit that detects a logic match between the output signal of the second delay sensitive circuit and the clock signal, and outputs a signal of a predetermined logic when they match,
A watchdog logic that periodically resets the interior by periodic input and outputs an alarm signal when there is no periodic input;
The delay insensitive time of the second delay sensitive circuit is set longer than the insensitive time of the first delay sensitive circuit, and a signal corresponding to the output of the coincidence detection circuit is periodically sent to the watchdog logic. Watchdog timer circuit, characterized in that it is supplied as a simple input.
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