JP2015159409A - 信号処理回路およびセンサシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】 対象物とセンサとの距離が所定の条件を満たしているかを、小規模な構成で、かつ高速に判定することを可能なセンサシステムを提供する。【解決手段】 センサ10は、車両の構成要素(対象物)の回転を非接触で検出するセンサであり、当該回転に応じた信号S1と信号S2とからなる差動信号を生成する。コンパレータ12と22とは異なるヒステリシス特性を有している。コンパレータ12の出力である信号S12の両エッジ時の間で、コンパレータ22の信号S22が不一致であれば、対象物とセンサ10との距離(ギャップ)が差動信号が有効と認められる所定の範囲内であると判定する。【選択図】 図1
Description
本発明は、信号レベルが一定の幅に属するか否かを判定するため用いられる信号処理回路と、当該信号処理回路を用いたセンサシステムに関するものである。
例えば、車の安全装置等に用いられる対象物の回転動作を非接触で検出するセンサシステムでは、検出精度を保つために、対象物との距離(ギャップ)が一定の範囲から外れるとエラー信号を生成する機能が備えられている。
このようなセンサシステムでは、センサ出力の距離による減少(差)を検出するためにADC(Analog Digital Converter)が必要となる。
このようなセンサシステムでは、センサ出力の距離による減少(差)を検出するためにADC(Analog Digital Converter)が必要となる。
しかしながら、ADCによりギャップを検出する場合、サンプルホールド回路を使用することで回路規模を小さくできるが、連続時間での測定が出来ず、高速処理に不向きであるという問題がある。また、フラッシュ型AD変換回路等のサンプルホールド回路を使用しない回路では、高速処理は可能であるが、回路規模が大きくなってしまうという問題がある。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、差動信号の振幅が所定の条件を満たすか否かを小規模な構成で、かつ高速に判定することを可能にする信号処理回路を提供することにある。
また、本発明の目的は、対象物とセンサとの距離が所定の条件を満たしているか否かを、小規模な構成で、かつ高速に判定することを可能にすることができるセンサシステムを提供することにある。
また、本発明の目的は、対象物とセンサとの距離が所定の条件を満たしているか否かを、小規模な構成で、かつ高速に判定することを可能にすることができるセンサシステムを提供することにある。
本発明の信号処理回路は、差動信号を構成する第1の信号と第2の信号とを比較し、当該比較結果に応じた第1の出力信号を出力し、ヒステリシス特性を有した第1のコンパレータと、前記第1の信号と前記第2の信号とを比較し、当該比較結果に応じた第2の出力信号を出力し、前記第1のコンパレータとは異なるヒステリシス特性を有した第2のコンパレータと、前記第1の出力信号と前記第2の出力信号とを基に、前記差動信号の振幅が所定の条件を満たすか否かを判定するための判定信号を生成する信号生成回路とを有する。
本発明の信号処理回路では、第1のコンパレータにおいて、差動信号を構成する第1の信号と第2の信号とを比較し、当該比較結果に応じた第1の出力信号を出力する。
また、第2のコンパレータにおいて、前記第1の信号と前記第2の信号とを比較し、当該比較結果に応じた第2の出力信号を出力する。
そして、信号処理回路は、前記第1の出力信号と前記第2の出力信号とを基に、前記差動信号の振幅が所定の条件を満たすか否かを判定するための判定信号を生成する。
本発明の信号処理回路では、第1のコンパレータと第2のコンパレータのヒステリシス特性が異なるため、信号生成回路において、第1の出力信号と第2の出力信号とを基に、前記差動信号の振幅が所定の条件を満たすか否かを判定するための判定信号を生成できる。
そのため、簡単な構成且つ高速処理が可能な構成で、前記判定信号を生成できる。
また、第2のコンパレータにおいて、前記第1の信号と前記第2の信号とを比較し、当該比較結果に応じた第2の出力信号を出力する。
そして、信号処理回路は、前記第1の出力信号と前記第2の出力信号とを基に、前記差動信号の振幅が所定の条件を満たすか否かを判定するための判定信号を生成する。
本発明の信号処理回路では、第1のコンパレータと第2のコンパレータのヒステリシス特性が異なるため、信号生成回路において、第1の出力信号と第2の出力信号とを基に、前記差動信号の振幅が所定の条件を満たすか否かを判定するための判定信号を生成できる。
そのため、簡単な構成且つ高速処理が可能な構成で、前記判定信号を生成できる。
好適には、本発明の信号処理回路は、前記第1のコンパレータは、前記第2のコンパレータと比べて、前記ヒステリシスの幅が狭く、前記信号生成回路は、前記第1の出力信号の立ち上がりと立下りのタイミングにおける前記第2の出力信号のレベルを基に前記判定信号を生成する。
本発明の信号処理回路では、信号生成回路が、前記第1の出力信号の立ち上がりと立下りのタイミングにおける前記第2の出力信号のレベルを基に、簡単な構成且つ高速処理が可能な構成で、前記判定信号を生成できる。
本発明の信号処理回路では、信号生成回路が、前記第1の出力信号の立ち上がりと立下りのタイミングにおける前記第2の出力信号のレベルを基に、簡単な構成且つ高速処理が可能な構成で、前記判定信号を生成できる。
好適には、本発明の信号処理回路の前記第1のコンパレータは、前記第1の信号が前記第2の信号に比べて第1のしきい値より高くなると前記第1の出力信号の論理レベルを反転させ、前記第2の信号が前記第1の信号に比べて第2のしきい値より高くなると前記第1の出力信号の論理レベルを反転させ、前記第2のコンパレータは、前記第1の信号が前記第2の信号に比べて前記第1のしきい値より高い第3のしきい値より高くなると前記第2の出力信号の論理レベルを反転させ、前記第2の信号が前記第1の信号に比べて前記第2のしきい値より高い第4のしきい値より高くなると前記第2の出力信号の論理レベルを反転させる。
本発明の信号処理回路では、第2のコンパレータのしきい値を第1のコンパレータのしきい値より大きくすることで、第1のコンパレータの第1の出力信号の立ち上がりエッジと立下りエッジをトリガーとして、第2の出力信号の論理レベルを取得し、比較することができる。
本発明の信号処理回路では、第2のコンパレータのしきい値を第1のコンパレータのしきい値より大きくすることで、第1のコンパレータの第1の出力信号の立ち上がりエッジと立下りエッジをトリガーとして、第2の出力信号の論理レベルを取得し、比較することができる。
好適には、本発明の信号処理回路の前記信号生成回路は、前記第1の出力信号の立上がりタイミングでの前記第2の出力信号の論理レベルと、前記第1の出力信号の立下りのタイミングでの前記第2の出力信号の論理レベルとが異なる場合に所定の論理レベルになる前記判定信号を生成する。
本発明の信号処理回路では、差動信号の振幅が、第1のコンパレータ及び第2のコンパレータの双方の比較結果を反転するしきい値を超える場合に、第1のコンパレータと第2のコンパレータの第1の出力信号及び第2の出力信号は、その比較結果の論理レベルを周期性を持ちながら論理レベルを切り換える信号となる。そのため、この場合には、前記第1の出力信号と前記第2の出力信号のうち、上記しきい値が低い一方のコンパレータの出力信号の両エッジにおける、他方のコンパレータの出力信号のレベルは不一致となる。
そのため、信号生成回路において、前記第1の出力信号及び前記第2の出力信号Sを基に、前記差動信号の振幅が所定の条件を満たすか否かを判定するための判定信号を生成することができる。
このように判定信号を生成することで、サンプルホールド回路を用いる必要がなく、高速処理が可能である。フラッシュADCとは違い、複数のコンパレータに同じレベルの入力信号を入れるため、コンパレータの性能差の影響を受けにくい。また、入力信号を分割しないため、ノイズの影響を受けにくい。
そのため、信号生成回路において、前記第1の出力信号及び前記第2の出力信号Sを基に、前記差動信号の振幅が所定の条件を満たすか否かを判定するための判定信号を生成することができる。
このように判定信号を生成することで、サンプルホールド回路を用いる必要がなく、高速処理が可能である。フラッシュADCとは違い、複数のコンパレータに同じレベルの入力信号を入れるため、コンパレータの性能差の影響を受けにくい。また、入力信号を分割しないため、ノイズの影響を受けにくい。
好適には、本発明の前記信号生成回路は、前記第1の出力信号の反転信号を入力する第1のクロックパルス端子と、前記第2の出力信号の反転信号を入力する第1のデータ入力端子と、第1の出力端子とを備えた第1のフリップフロップ回路と、前記第1の出力信号を入力する第2のクロックパルス端子と、前記第2の出力信号の反転信号を入力する第2のデータ入力端子と、第2の出力端子とを備えた第2のフリップフロップ回路と、前記第1の出力端子からの出力信号と前記第2の出力端子からの出力信号との排他的論理和を示す前記判定信号を出力する論理回路とを有する。
本発明のセンサシステムは、対象物の回転を非接触で検出し、当該検出に応じた差動信号を構成する入力した第1の信号と第2の信号を生成するセンサと、前記第1の信号と前記第2の信号とを比較し、当該比較結果に応じた第1の出力信号を出力し、ヒステリシス特性を有した第1のコンパレータと、前記第1の信号と前記第2の信号とを比較し、当該比較結果に応じた第2の出力信号を出力し、前記第1のコンパレータとは異なるヒステリシス特性を有した第2のコンパレータと、前記第1の出力信号と前記第2の出力信号とを基に、前記差動信号の振幅が所定の条件を満たすか否かを判定するための判定信号を生成する信号生成回路とを有する。
本発明によれば、差動信号の振幅が所定の条件を満たすか否かを小規模な構成で、かつ高速に判定することを可能にする信号処理回路を提供することにある。
また、本発明の目的は、対象物とセンサとの距離が所定の条件を満たしているか否かを、小規模な構成で、かつ高速に判定することを可能にすることができるセンサシステムを提供することにある。
また、本発明の目的は、対象物とセンサとの距離が所定の条件を満たしているか否かを、小規模な構成で、かつ高速に判定することを可能にすることができるセンサシステムを提供することにある。
以下、本発明の実施形態に係るギャップ検出回路について説明する。
図1は、本発明の実施形態に係るギャップ検出回路1の構成図である。
図1に示すように、ギャップ検出回路1は、コンパレータ12,22,NOT回路14,16,24、D−FF(Flip Flop)回路32,34およびXOR(Exclusive OR)回路42とを有する。
コンパレータ12は本発明の第1のコンパレータの一例であり、コンパレータ22は本発明の第1のコンパレータの一例である。また、NOT回路14,16,24、D−FF回路32,34およびXOR回路42は本発明の信号生成回路の一例である。
図1は、本発明の実施形態に係るギャップ検出回路1の構成図である。
図1に示すように、ギャップ検出回路1は、コンパレータ12,22,NOT回路14,16,24、D−FF(Flip Flop)回路32,34およびXOR(Exclusive OR)回路42とを有する。
コンパレータ12は本発明の第1のコンパレータの一例であり、コンパレータ22は本発明の第1のコンパレータの一例である。また、NOT回路14,16,24、D−FF回路32,34およびXOR回路42は本発明の信号生成回路の一例である。
センサ10は、車両の構成要素(対象物)の回転を非接触で検出するセンサであり、当該回転に応じた信号S1と信号S2とからなる差動信号を生成し、これをギャップ検出回路1に出力する。このとき、対象物は回転運動をしているため、信号S1と信号S2との差分信号は、正弦波となる。ここで、信号S1が本発明の第1の信号の一例であり、信号S2が本発明の第2の信号の一例である。
ギャップ検出回路1は、入力した上記差動信号を基に、対象物とセンサ10との距離(ギャップ)が差動信号が有効と認められる所定の範囲内であるか否かを判定する。
ギャップ検出回路1は、入力した上記差動信号を基に、対象物とセンサ10との距離(ギャップ)が差動信号が有効と認められる所定の範囲内であるか否かを判定する。
コンパレータ12およびコンパレータ22の(+)入力端子には共に、センサ10からの信号S1が入力される。
コンパレータ12およびコンパレータ22の(−)入力端子には共に、センサ10からの信号S2が入力される。
コンパレータ12の出力端子は、NOT回路14の入力端子に接続されている。
コンパレータ22の出力端子は、NOT回路24の入力端子に接続されている。
コンパレータ12およびコンパレータ22の(−)入力端子には共に、センサ10からの信号S2が入力される。
コンパレータ12の出力端子は、NOT回路14の入力端子に接続されている。
コンパレータ22の出力端子は、NOT回路24の入力端子に接続されている。
コンパレータ12は、図2に示すH1のヒステリシス特性を有している。
コンパレータ12は、(+)入力端子に入力された信号S1と(−)入力端子に入力された信号S2との差分(比較)信号SD(S1−S2)を基に、信号S1が信号S2に比べてしきい値(Vth1)より高くなると、出力信号S12の電圧レベルを立ち上げる。
コンパレータ12は、差分信号SDを基に、信号S2が信号S1に比べてしきい値(Vth1)より高くなると、出力信号S12の電圧レベルを立ち下げる。
コンパレータ12は、信号S12をNOT回路14に出力する。
コンパレータ12は、(+)入力端子に入力された信号S1と(−)入力端子に入力された信号S2との差分(比較)信号SD(S1−S2)を基に、信号S1が信号S2に比べてしきい値(Vth1)より高くなると、出力信号S12の電圧レベルを立ち上げる。
コンパレータ12は、差分信号SDを基に、信号S2が信号S1に比べてしきい値(Vth1)より高くなると、出力信号S12の電圧レベルを立ち下げる。
コンパレータ12は、信号S12をNOT回路14に出力する。
コンパレータ22は、図2に示すH2のヒステリシス特性を有している。
コンパレータ12は、差分信号SDを基に、信号S1が信号S2に比べてしきい値(Vth2)より高くなると、出力信号S22の電圧レベルを立ち上げる。
コンパレータ22は、差分信号SDを基に、信号S2が信号S1に比べてしきい値(Vth2)より高くなると、出力信号S22の電圧レベルを立ち下げる。
コンパレータ22は、信号S22をNOT回路24に出力する。
コンパレータ12は、差分信号SDを基に、信号S1が信号S2に比べてしきい値(Vth2)より高くなると、出力信号S22の電圧レベルを立ち上げる。
コンパレータ22は、差分信号SDを基に、信号S2が信号S1に比べてしきい値(Vth2)より高くなると、出力信号S22の電圧レベルを立ち下げる。
コンパレータ22は、信号S22をNOT回路24に出力する。
図2において、しきい値(Vth1)が本発明の第1のしきい値の一例であり、しきい値(−Vth1)が本発明の第2のしきい値の一例であり、しきい値(Vth2)が本発明の第3のしきい値の一例であり、しきい値(−Vth2)が本発明の第4のしきい値の一例である。
ギャップ検出回路1は、コンパレータ12の出力である信号S12の両エッジ時の間で、コンパレータ22の信号S22が不一致であれば、対象物とセンサ10との距離(ギャップ)が差動信号が有効と認められる範囲内であると判定する。
コンパレータ12は、コンパレータ22に比べてヒステリシス幅が狭いため、差分信号SDが上昇するとき、コンパレータ12の信号S12はコンパレータ22の信号S22より早く論理レベルが反転する。差分信号SDが下降するときも、信号S12は信号S22より早く論理レベルが反転する。従って、信号S12の論理レベルが立ち上がるときの信号S22の論理レベルと、信号S12の論理レベルが立ち下がるときの信号S22の論理レベルは、信号S22の論理反転が生じている限り、必ず不一致となる。すなわち、差分信号SDの振幅がしきい値Vth2を超える場合に、信号S22の周期(対象物の回転運動の速度)とは無関係に、当該不一致が生じることになる。
コンパレータ12は、コンパレータ22に比べてヒステリシス幅が狭いため、差分信号SDが上昇するとき、コンパレータ12の信号S12はコンパレータ22の信号S22より早く論理レベルが反転する。差分信号SDが下降するときも、信号S12は信号S22より早く論理レベルが反転する。従って、信号S12の論理レベルが立ち上がるときの信号S22の論理レベルと、信号S12の論理レベルが立ち下がるときの信号S22の論理レベルは、信号S22の論理反転が生じている限り、必ず不一致となる。すなわち、差分信号SDの振幅がしきい値Vth2を超える場合に、信号S22の周期(対象物の回転運動の速度)とは無関係に、当該不一致が生じることになる。
NOT回路14の出力端子は、NOT回路16の入力端子およびD−FF回路32のクロック端子CPに接続されている。
NOT回路14は、コンパレータ12から入力した信号S12を反転した信号S14をNOT回路16およびD−FF回路32のクロック端子CPに出力する。
NOT回路14は、コンパレータ12から入力した信号S12を反転した信号S14をNOT回路16およびD−FF回路32のクロック端子CPに出力する。
NOT回路16の出力端子はD−FF回路34のクロック端子CPに接続されている。
NOT回路16は、NOT回路14から入力した信号S14を反転した信号S16をD−FF回路34のクロック端子CPに出力する。
NOT回路16は、NOT回路14から入力した信号S14を反転した信号S16をD−FF回路34のクロック端子CPに出力する。
NOT回路24の出力端子は、D−FF回路32およびD−FF回路34の入力端子Dに接続されている。
NOT回路24は、コンパレータ22からの信号S22を反転した信号S24をD−FF回路32およびD−FF回路34の入力端子Dに出力する。
NOT回路24は、コンパレータ22からの信号S22を反転した信号S24をD−FF回路32およびD−FF回路34の入力端子Dに出力する。
D−FF回路32の出力端子Qは、XOR回路42の2つの入力端子のうち一方に接続されている。D−FF回路34の出力端子Qは、XOR回路42の他方の入力端子に接続されている。
D−FF回路32は、信号S14の立ち上がり(信号S12の立下り)タイミングで、信号S24のレベルをラッチ(保持)した信号S32を生成する。
D−FF回路34は、信号S16の立ち上がり(信号S12の立ち上がり)タイミングで、信号S24のレベルをラッチ(保持)した信号S34を生成する。
D−FF回路34は、信号S16の立ち上がり(信号S12の立ち上がり)タイミングで、信号S24のレベルをラッチ(保持)した信号S34を生成する。
XOR回路42は、D−FF回路32からの信号S32と、D−FF回路34からの信号S34との排他的論理和を示す判定信号S42を生成する。
ここで、コンパレータ12,22として、メイン回路と同じ構成のコンパレータを使用する事で温度特性を合わせる事が出来る。集積回路では素子の相対バラつきが小さいため、無調整でも一定精度のギャップ検出が可能となる。
以下、図1に示すギャップ検出回路1の動作を図3を参照しながら説明する。
[第1の動作例]
本動作例では、センサ10と対象物との距離が所定の範囲内である場合を説明する。
図3は、信号S1と信号S2との差分信号SDの電圧レベルがしきい値Vth2を超える場合のギャップ検出回路1の各信号の波形図である。
図3Aは信号S1と信号S2との差分信号SDの波形図、図3BはNOT回路16の出力信号S16の波形図、図3CはNOT回路24の出力信号S24の波形図、図3DはD−FF回路34の出力信号S34の波形図、図3EはD−FF回路32の出力信吾S32の波形図、図3FはXOR回路4の判定信号S42の波形図である。
[第1の動作例]
本動作例では、センサ10と対象物との距離が所定の範囲内である場合を説明する。
図3は、信号S1と信号S2との差分信号SDの電圧レベルがしきい値Vth2を超える場合のギャップ検出回路1の各信号の波形図である。
図3Aは信号S1と信号S2との差分信号SDの波形図、図3BはNOT回路16の出力信号S16の波形図、図3CはNOT回路24の出力信号S24の波形図、図3DはD−FF回路34の出力信号S34の波形図、図3EはD−FF回路32の出力信吾S32の波形図、図3FはXOR回路4の判定信号S42の波形図である。
図3Aに示すように、センサ10からの信号S1と信号S2との差分信号SDは、しきい値Vth2を超える振幅を有している。
図3Bに示すように、コンパレータ12は、図3Aに示す差分信号SDの電圧レベルVinが上昇してしきい値(Vth1)より高くなると出力信号S12の電圧レベルを立ち上げる。一方、コンパレータ12は、差分信号SDの電圧レベルVinが下降してしきい値(−Vth1)より低くなると出力信号S12の電圧レベルを立ち下げる。
図3Bに示すように、コンパレータ12は、図3Aに示す差分信号SDの電圧レベルVinが上昇してしきい値(Vth1)より高くなると出力信号S12の電圧レベルを立ち上げる。一方、コンパレータ12は、差分信号SDの電圧レベルVinが下降してしきい値(−Vth1)より低くなると出力信号S12の電圧レベルを立ち下げる。
出力信号S12は、NOT回路14で反転されて信号S14としてD−FF回路32のクロック端子CPに入力される。
また、出力信号S12は、NOT回路14,16で各々反転されて信号S16としてD−FF回路34のクロック端子CPに入力される。
すなわち、D−FF回路32とD−FF回路34とは逆相のクロック信号に基づいて動作する。
また、出力信号S12は、NOT回路14,16で各々反転されて信号S16としてD−FF回路34のクロック端子CPに入力される。
すなわち、D−FF回路32とD−FF回路34とは逆相のクロック信号に基づいて動作する。
一方、図3Cに示すように、コンパレータ12と並列に設けられたコンパレータ22は、図3Aに示す差分信号SDの電圧レベルVinが上昇してしきい値(Vth2)より高くなると出力信号S22の電圧レベルを立ち上げる。一方、コンパレータ22は、差分信号SDの電圧レベルVinが下降してしきい値(−Vth2)より低くなると出力信号S22の電圧レベルを立ち下げる。
ここで、しきい値Vth2は、Vth1より大きいため、差分信号SDがしきい値Vth2を超える振幅を有する場合には、図3B,図3Cに示すように、信号S12の立ち上がりの後に信号S22が立ち上がり、信号S12の立ち下りの後に信号S22が立ち下がる。
また、信号S12と信号S22とは共に、対象物の回転周期に応じた周期(パルス幅)でハイレベルとローレベルとを交互に切り換える。
ここで、しきい値Vth2は、Vth1より大きいため、差分信号SDがしきい値Vth2を超える振幅を有する場合には、図3B,図3Cに示すように、信号S12の立ち上がりの後に信号S22が立ち上がり、信号S12の立ち下りの後に信号S22が立ち下がる。
また、信号S12と信号S22とは共に、対象物の回転周期に応じた周期(パルス幅)でハイレベルとローレベルとを交互に切り換える。
そして、D−FF回路32は、図3Eに示すように、信号S14が立ち上がる(信号S16が立ち下がる)タイミングにおける信号S24のレベルを保持した信号S32を生成し、これをXOR回路42に出力する。
一方、D−FF回路34は、図3Dに示すように、信号S16が立ち上がるタイミングにおける信号S24のレベルを保持した信号S34を生成し、これをXOR回路42に出力する。
そして、XOR回路42は、図3Fに示すように、D−FF回路32からの信号S32と、D−FF回路34からの信号S34との排他的論理和を示す判定信号S42を生成する。
図3A,図3B,図3Cに示すように、信号S1と信号S2との差分信号SDの電圧レベルがしきい値Vth2より高い場合は、信号S16の立ち上がりタイミングでの信号S24の論理レベルと、信号S16の立ち下がりタイミングでの信号S24の論理レベルとは異なる。
すなわち、D−FF回路32の出力信号S32と、D−FF回路34の出力信号S34とでは論理レベルが異なる。そのため、XOR回路42において、信号S32と信号S34との排他的論理和を示す判定信号S42を生成することで、判定信号S42がハイレベルである場合は、差分信号SDの電圧レベルがしきい値Vth2より高く、ローレベルである場合は差分信号SDの電圧レベルがしきい値Vth2より低いことが分かる。
すなわち、判定信号S42がハイレベルである場合は、センサ10と対象物との距離が所定の範囲内であることが分かる。
すなわち、D−FF回路32の出力信号S32と、D−FF回路34の出力信号S34とでは論理レベルが異なる。そのため、XOR回路42において、信号S32と信号S34との排他的論理和を示す判定信号S42を生成することで、判定信号S42がハイレベルである場合は、差分信号SDの電圧レベルがしきい値Vth2より高く、ローレベルである場合は差分信号SDの電圧レベルがしきい値Vth2より低いことが分かる。
すなわち、判定信号S42がハイレベルである場合は、センサ10と対象物との距離が所定の範囲内であることが分かる。
[第2の動作例]
図4は、信号S1と信号S2との差分信号SDの電圧レベルがしきい値Vth1を超え、しきい値Vth2を超えない場合のギャップ検出回路1の各信号の波形図である。
図4Aは信号S1と信号S2との差分信号SDの波形図、図4BはNOT回路16の出力信号S16の波形図、図4CはNOT回路24の出力信号S24の波形図、図4DはD−FF回路34の出力信号S34の波形図、図4EはD−FF回路32の出力信吾S32の波形図、図4FはXOR回路4の判定信号S42の波形図である。
図4は、信号S1と信号S2との差分信号SDの電圧レベルがしきい値Vth1を超え、しきい値Vth2を超えない場合のギャップ検出回路1の各信号の波形図である。
図4Aは信号S1と信号S2との差分信号SDの波形図、図4BはNOT回路16の出力信号S16の波形図、図4CはNOT回路24の出力信号S24の波形図、図4DはD−FF回路34の出力信号S34の波形図、図4EはD−FF回路32の出力信吾S32の波形図、図4FはXOR回路4の判定信号S42の波形図である。
図4Aに示すように、差分信号SDは、しきい値Vth1より高くなるが、しきい値Vth2より高くはならない。
図4Bに示すように、コンパレータ12は、図4Aに示す差分信号SDの電圧レベルVinが上昇してしきい値(Vth1)より高くなると出力信号S12の電圧レベルを立ち上げる。一方、コンパレータ12は、差分信号SDの電圧レベルVinが下降してしきい値(−Vth1)より低くなると出力信号S12の電圧レベルを立ち下げる。
図4Bに示すように、コンパレータ12は、図4Aに示す差分信号SDの電圧レベルVinが上昇してしきい値(Vth1)より高くなると出力信号S12の電圧レベルを立ち上げる。一方、コンパレータ12は、差分信号SDの電圧レベルVinが下降してしきい値(−Vth1)より低くなると出力信号S12の電圧レベルを立ち下げる。
これにより、図4Bに示すように、出力信号S16は、対象物の回転周期に応じたパルスパ幅でハイレベルとローレベルで切り替わる。
一方、図4Cに示すように、コンパレータ22は、図4Aに示す差分信号SDの電圧レベルVinはしきい値(Vth2)に達しないため、ローレベルを常に示す出力信号S22を生成する。
そして、D−FF回路32は、図4Eに示すように、信号S14が立ち上がる(信号S16が立ち下がる)タイミングにおける信号S24のレベルを保持した信号S32を生成し、これをXOR回路42に出力する。このとき、信号S32は、常にローレベルになる。
D−FF回路34は、図4Dに示すように、信号S16が立ち上がるタイミングにおける信号S24のレベルを保持した信号S34を生成し、これをXOR回路42に出力する。このとき、信号S34は常にローレベルになる。
そして、XOR回路42は、図4Fに示すように、D−FF回路32からの信号S32と、D−FF回路34からの信号S34との排他的論理和を示す判定信号S42を生成する。
このとき、信号S32と信号S34は共に常にローレベルであるため、判定信号S42は常にローレベルを示す。
判定信号S42がローレベルである場合は、センサ10と対象物との距離が所定の範囲内にないことが分かる。
このとき、信号S32と信号S34は共に常にローレベルであるため、判定信号S42は常にローレベルを示す。
判定信号S42がローレベルである場合は、センサ10と対象物との距離が所定の範囲内にないことが分かる。
なお、信号S1と信号S2との差分信号SDの電圧レベルの大きさがしきい値Vth1より小さい場合は、D−FF回路32,34は動作せず、判定信号S42は無効となる。
以上説明したように、本実施形態のギャップ検出回路1によれば、サンプルホールド回路を用いることなく、判定信号S42を生成でき、高速処理が可能である。
また、ギャップ検出回路1によれば、フラッシュADCとは違い、コンパレータ12,22に同じレベルの入力信号を入れるため、コンパレータ12,22の性能差の影響を受けにくく、且つ小規模化を図ることができる。また、入力信号を分割しないため、ノイズの影響を受けにくい。
また、ギャップ検出回路1によれば、フラッシュADCとは違い、コンパレータ12,22に同じレベルの入力信号を入れるため、コンパレータ12,22の性能差の影響を受けにくく、且つ小規模化を図ることができる。また、入力信号を分割しないため、ノイズの影響を受けにくい。
本発明は上述した実施形態には限定されない。
すなわち、当業者は、本発明の技術的範囲またはその均等の範囲内において、上述した実施形態の構成要素に関し、様々な変更、コンビネーション、サブコンビネーション、並びに代替を行ってもよい。
上述した実施形態では、ヒステリシスが異なる2つのコンパレータ12,22を並列に設けた場合を例示したが、例えば、コンパレータ22よりヒステリシスが大きいコンパレータやコンパレータ12よりヒステリシスが小さいコンパレータをさらに単数または複数並列に設けてもよい。これにより、検知可能なギャップ範囲を増やすことができる。
すなわち、当業者は、本発明の技術的範囲またはその均等の範囲内において、上述した実施形態の構成要素に関し、様々な変更、コンビネーション、サブコンビネーション、並びに代替を行ってもよい。
上述した実施形態では、ヒステリシスが異なる2つのコンパレータ12,22を並列に設けた場合を例示したが、例えば、コンパレータ22よりヒステリシスが大きいコンパレータやコンパレータ12よりヒステリシスが小さいコンパレータをさらに単数または複数並列に設けてもよい。これにより、検知可能なギャップ範囲を増やすことができる。
また、図1に示すNOT回路14,16,24、D−FF回路32,34およびXOR回路42による論理回路は、コンパレータ12,22のヒステリシス特性の相違を利用して判定信号を生成するものあれば特に限定されない。
また、上述した実施形態では、車両の構成要素(対象物)の回転を非接触で検出するセンサ10からの信号を処理する場合を例示したが、センサ以外からの差動信号を基に処理を行う場合にも本発明は適用可能である。
本発明は、信号レベルが一定の幅に属するか否かを判定するセンサシステムに適用可能である。
1…ギャップ検出回路
10…センサ
12,22…コンパレータ
14,16,24…NOT回路
32,34…D−FF回路
42…XOR回路
10…センサ
12,22…コンパレータ
14,16,24…NOT回路
32,34…D−FF回路
42…XOR回路
Claims (6)
- 差動信号を構成する第1の信号と第2の信号とを比較し、当該比較結果に応じた第1の出力信号を出力し、ヒステリシス特性を有した第1のコンパレータと、
前記第1の信号と前記第2の信号とを比較し、当該比較結果に応じた第2の出力信号を出力し、前記第1のコンパレータとは異なるヒステリシス特性を有した第2のコンパレータと、
前記第1の出力信号と前記第2の出力信号とを基に、前記差動信号の振幅が所定の条件を満たすか否かを判定するための判定信号を生成する信号生成回路と
を有する信号処理回路。 - 前記第1のコンパレータは、前記第2のコンパレータと比べて、前記ヒステリシスの幅が狭く、
前記信号生成回路は、前記第1の出力信号の立ち上がりと立下りのタイミングにおける前記第2の出力信号のレベルを基に前記判定信号を生成する
請求項1に記載の信号処理回路。 - 前記第1のコンパレータは、前記第1の信号が前記第2の信号に比べて第1のしきい値より高くなると前記第1の出力信号の論理レベルを反転させ、前記第2の信号が前記第1の信号に比べて第2のしきい値より高くなると前記第1の出力信号の論理レベルを反転させ、
前記第2のコンパレータは、前記第1の信号が前記第2の信号に比べて前記第1のしきい値より高い第3のしきい値より高くなると前記第2の出力信号の論理レベルを反転させ、前記第2の信号が前記第1の信号に比べて前記第2のしきい値より高い第4のしきい値より高くなると前記第2の出力信号の論理レベルを反転させる
請求項1または請求項2に記載の信号処理回路。 - 前記信号生成回路は、前記第1の出力信号の立上がりタイミングでの前記第2の出力信号の論理レベルと、前記第1の出力信号の立下りのタイミングでの前記第2の出力信号の論理レベルとが異なる場合に所定の論理レベルになる前記判定信号を生成する
請求項5に記載の信号処理回路。 - 前記信号生成回路は、
前記第1の出力信号の反転信号を入力する第1のクロックパルス端子と、前記第2の出力信号の反転信号を入力する第1のデータ入力端子と、第1の出力端子とを備えた第1のフリップフロップ回路と、
前記第1の出力信号を入力する第2のクロックパルス端子と、前記第2の出力信号の反転信号を入力する第2のデータ入力端子と、第2の出力端子とを備えた第2のフリップフロップ回路と、
前記第1の出力端子からの出力信号と前記第2の出力端子からの出力信号との排他的論理和を示す前記判定信号を出力する論理回路と
を有する
請求項1〜4のいずれかに記載の信号処理回路。 - 対象物の回転を非接触で検出し、当該検出に応じた差動信号を構成する入力した第1の信号と第2の信号を生成するセンサと、
前記第1の信号と前記第2の信号とを比較し、当該比較結果に応じた第1の出力信号を出力し、ヒステリシス特性を有した第1のコンパレータと、
前記第1の信号と前記第2の信号とを比較し、当該比較結果に応じた第2の出力信号を出力し、前記第1のコンパレータとは異なるヒステリシス特性を有した第2のコンパレータと、
前記第1の出力信号と前記第2の出力信号とを基に、前記差動信号の振幅が所定の条件を満たすか否かを判定するための判定信号を生成する信号生成回路と
を有するセンサシステム。
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