JP5229331B2 - 信号入力回路、及び集積回路 - Google Patents

Description

本発明は、外部から入力された入力信号に応じて処理を行う信号入力回路等に関する。

エンジンの内部の温度を測定する温度センサや、スロットル開度を検知するスロットルセンサ等、車両には多くのセンサが搭載されており、車載装置では、このようなセンサからの入力信号の電圧レベルをＡＤ変換により検知する等して各種測定が行われる。このような車載装置では、従来から、ＡＤ変換により検知された入力信号の電圧レベルに基づき、センサの故障検出が行われていた。なお、車載用途では、外来ノイズの影響を受け易い環境にあることから、センサのダイナミックレンジを広く取り、外来ノイズの影響を最小限にする必要がある。一方、ＡＤ変換を行うＩＣにおける入力信号の入力端子のオープンが生じた際には、ＩＣ内部に生成される寄生容量によりＡＤ変換回路への入力電圧レベルが不定となってしまい、ＡＤ変換の結果から入力端子のオープンを検出することはできなかった。ここで、入力端子オープン等を検出する方法として、複数のセンサ、複数の入力回路、複数のＡＤコンバータで多重化した上で、複数のＡＤ変換結果の関係性から判定する方法があるが、当然ながらコストアップしてしまう。

そこで、特許文献１には、センサ等から入力信号が入力される入力端子と、信号ラインにより入力端子に接続されたＡＤコンバータと、信号ラインと他のラインとの間に設けられたコンデンサと、コンデンサと入力端子との間の接続状態を制御するために信号ライン上に設けられたＳＷとを有する断線検出装置について記載されている。この断線検出装置は、ＡＤ変換を行わない期間に、ＳＷによりコンデンサと入力端子との間が遮断されると共に、コンデンサが負電源に接続され、コンデンサの両端は、入力信号の電圧の変動範囲外となる負の電圧に設定される。そして、ＡＤ変換を行う際には、ＳＷによりコンデンサと入力端子とＡＤコンバータとが互いに接続され、ＡＤ変換では、正常時には入力端子の電圧値が検知されると共に、入力端子のオープン発生時にはコンデンサにより生成される負の電圧が検知される。ゆえに特許文献１に記載の発明では、ＡＤコンバータを入力信号の変動範囲よりも広範囲の電圧を検知可能な構成とする必要があり、ＡＤコンバータの構成が複雑化、大型化してしまう。

特開２０００−５５９６６号公報

特許文献１に記載の発明によれば、入力端子のオープン等を検出することができる。しかしながら、入力端子のオープン等の検出のため、該入力端子に接続されるコンデンサに電荷がチャージされるため、入力信号の電圧値が変化し、入力信号の電圧の測定値に誤差が生じるおそれがある。

本願発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、入力信号の変動を抑えつつ、入力信号が入力される信号入力端子のオープンや、入力信号を伝達させる伝達経路上の断線を検出することができる信号入力回路等を提供することを目的とする。

上記課題に鑑みてなされた請求項１に記載の発明は、予め定められた変動範囲内で電圧値が変動する入力信号が信号入力端子を介して入力される信号入力装置が搭載された信号入力回路に関するものである。この信号入力回路は、信号入力端子と基準電位との間に設けられた入力側コンデンサと、一端が信号入力端子に、他端が基準電位に接続される検査コンデンサと、信号入力装置内部に設けられ、検査コンデンサと信号入力端子との間の検査経路を導通，遮断する接続部と、信号入力装置内部に設けられ、検査コンデンサを充放電することで、該検査コンデンサの両端を変動範囲内の電圧に設定する充放電部と、を備える。また、この信号入力回路は、信号入力装置内部に設けられ、接続部により検査経路を遮断させた後、充放電部により検査コンデンサの両端を予め定められた端子検査電圧値に設定する充放電手順と、接続部により検査経路を導通させる導通手順とを順次行う端子異常検出処理を実行し、該端子異常検出処理を実行した後の検査経路の電圧値に基づき、信号入力端子、或いは、該信号入力端子に入力された入力信号の伝達経路の異常である端子異常を検出する判定処理部を備える。

なお、端子異常とは、例えば、信号入力端子のオープンや、検査経路等といった入力信号を伝達させる伝達経路上の断線を意味する。
請求項１に記載の端子異常検出処理では、充放電手順にて検査コンデンサが端子検査電圧値に設定され、その後、導通手順により、検査コンデンサと信号入力端子との間が導通される。このとき、端子異常が生じている場合には、検査コンデンサは測定装置の外部に導通されず、検査コンデンサの充放電が行われないため、検査経路の電圧値は、検査コンデンサにより生成される端子検査電圧値、或いはその付近の値となる。

一方、端子異常が生じていない場合には、検査コンデンサの充放電が行われ、検査経路の電圧値は、一時的に検査コンデンサにより生成される端子検査電圧値付近の値となるが、その後、入力信号の電圧値となる。したがって、導通手順の後の検査経路の電圧値に基づき、端子異常を検出することができる。ここで、請求項１に記載の信号入力回路では、信号入力端子に入力側コンデンサが設けられているため、検査経路と基準電位との間に設けられたコンデンサの容量を大きくすることができ、これにより、導通手順を行った際の、検査経路を流れる入力信号の電圧値の変動を抑えることができる。また、入力側コンデンサにより信号入力端子に設けられたＣＲフィルタを構成することができるが、請求項１に記載の信号入力回路によれば、該ＣＲフィルタの時定数に合わせて検査コンデンサの容量を変更することができ、端子異常の検出精度や検出時間を柔軟に変更することができる。

したがって、請求項１に記載の信号入力回路によれば、入力信号の電圧の変動を抑えつつ、入力信号が入力される信号入力端子のオープンや、入力信号を伝達させる伝達経路上の断線を検出することができる。

また、信号入力装置は、複数の入力信号が入力される多チャンネルの装置として構成されていても良い。
すなわち、請求項２に記載されているように、信号入力装置には、異なる入力信号が入力される複数の信号入力端子が設けられており、接続部は、それぞれの信号入力端子についての検査経路を導通，遮断しても良い。そして、判定処理部は、いずれか一つの信号入力端子を検査対象として端子異常検出処理を実行し、端子異常検出処理の充放電手順において、接続部により全ての信号入力端子についての検査経路を遮断させた後に、検査コンデンサを端子検査電圧値に設定し、導通手順において、接続部により検査対象の信号入力端子についての検査経路を導通させても良い。

こうすることにより、信号入力装置に設けられた各信号入力端子についての端子異常を検出することができる。
なお、請求項３に記載されているように、検査コンデンサの容量は、信号入力装置内部に生じる寄生容量よりも十分大きくても良い。

こうすることにより、端子検査電圧値が設定された検査コンデンサと検査経路とを導通させるに際して、寄生容量の影響による検査経路の電圧値の変化を抑えることができる。このため、端子異常が生じた場合に、端子異常検出処理の導通手順により高い精度で検査経路を端子検査電圧値にすることができ、端子異常の検出精度を高めることができる。

また、請求項４に記載されているように、入力側コンデンサの容量は、検査コンデンサの容量よりも大きくても良い。
こうすることにより、信号入力端子の電圧値の変化を抑えることができ、端子異常検出処理の影響による入力信号の電圧値の変動を抑えることができる。

また、請求項５に記載されているように、検査コンデンサは、信号入力装置の外部に設けられていても良い。
こうすることにより、入力側コンデンサや信号入力装置内部の寄生容量等に応じて、検査コンデンサの容量を容易に変更することができる。

ところで、仮に入力信号の電圧値が端子検査電圧値付近である場合には、端子異常が発生していなくても、導通手順を経た後の検査経路の電圧値は端子検査電圧値付近となり、端子異常が誤検出されるおそれがある。

そこで、請求項６に記載の信号入力回路では、充放電部は、検査コンデンサの両端に設定する電圧値を変更可能に構成されている。
こうすることにより、検査電圧値を入力信号の電圧値とは異なる値に設定することができ、入力信号の電圧値がどのような値であっても異常検出処理により異常を検出することができる。

さらに、請求項７に記載の信号入力回路では、判定処理部は、端子検査電圧値を第１端子検査電圧値とした端子異常検出処理を実行すると共に、端子検査電圧値を、第１端子検査電圧値とは異なる第２端子検査電圧値とした端子異常検出処理を実行し、それぞれの端子異常検出処理を実行した後の検査経路の電圧値に基づき、端子異常を検出する。

こうすることにより、第１端子検査電圧値での端子異常検出処理の実行後の検査経路の電圧値が第１端子検査電圧値付近であり、尚且つ、第２端子検査電圧値での端子異常検出処理の実行後の検査経路の電圧値が第２端子検査電圧値付近である場合に、端子異常が発生したとみなす等といったことが可能となる。したがって、入力信号の電圧値が第１端子検査電圧値付近、或いは第２端子検査電圧値付近であったとしても、端子異常の誤検出を防ぐことができる。

なお、請求項５等に記載の信号入力回路に搭載された信号入力装置を集積回路として構成し、流通させても良い（請求項８）し、検査コンデンサが内蔵された請求項１等に記載の信号入力装置を集積回路として構成し、流通させても良い（請求項９）。このような集積回路を用いた場合であっても、同様の効果を得ることができる。

第１実施形態のセンサ信号入力回路の構成を示すブロック図である。 通常処理と異常検出処理についてのタイミングチャートである。 正常時における異常検出処理の際の電荷の流れ等を示す説明図である。 信号入力端子のオープン発生時における異常検出処理の際の電荷の流れ等を示す説明図である。 信号入力端子のオープン等の判定方法を示す表である。 第１実施形態の異常検出処理のフローチャートである。 第２実施形態のセンサ信号入力回路の構成を示すブロック図である。 第２実施形態の異常検出処理のフローチャートである。 信号入力端子のオープン等の判定方法を示す表である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明の実施の形態は、下記の実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。

［第１実施形態］
まず、第１実施形態のセンサ信号入力回路について説明する。
［構成の説明］
図１は、第１実施形態のセンサ信号入力回路１００の構成を示すブロック図である。このセンサ信号入力回路１００には、温度センサや車両のアクセルの操作状態を検知するスロットルセンサ等のように、測定対象の状態やユーザの操作に応じて０Ｖ〜５Ｖの範囲で電圧値が変化するセンサ信号を生成する複数の第１〜第Ｎセンサ２００ａ〜２００ｂが接続されており、これらのセンサから入力されたセンサ信号の電圧値をＡＤ変換により検知し、検知した電圧値に基づき処理を行うよう構成されている。

具体的には、センサ信号入力回路１００は、第１〜第Ｎセンサ２００ａ〜２００ｂにそれぞれ接続された第１〜第Ｎ外部入力端子１２０ａ〜１２０ｂを有すると共に、第１〜第Ｎ外部入力端子１２０ａ〜１２０ｂにそれぞれ接続された第１〜第Ｎ信号入力端子１１１ａ〜１１１ｂを備え、これらの端子を介して第１〜第Ｎセンサ２００ａ〜２００ｂから入力されたセンサ信号のＡＤ変換を行うＩＣ１１０を有している。なお、ＩＣ１１０は、マイコンやＡＤ変換用ＩＣ等として構成されていても良い。

また、センサ信号入力回路１００は、第１〜第Ｎ外部入力端子１２０ａ〜１２０ｂに接続された第１〜第Ｎ抵抗１３０ａ〜１３０ｂと、第１〜第Ｎ外部入力端子１２０ａ〜１２０ｂと第１〜第Ｎ信号入力端子１１１ａ〜１１１ｂとの間にそれぞれ設けられた第１〜第Ｎフィルタ回路１４０ａ〜１４０ｂを有する。また、センサ信号入力回路１００は、一端がＩＣ１１０の端子に、他端が基準電位に接続され、第１〜第Ｎ信号入力端子１１１ａ〜１１１ｃ等の検査（詳細については後述する）に用いられる検査コンデンサ１５０を有する。なお、第１フィルタ回路１４０ａは、第１外部入力端子１２０ａと第１信号入力端子１１１ａとを結ぶライン上に設けられた入力側抵抗１４０ａ−１と、第１信号入力端子１１１ａと基準電位との間に設けられた入力側コンデンサ１４０ａ−２を有しており、他のフィルタ回路もこれと同様に構成されている。

また、ＩＣ１１０は、第１〜第Ｎ信号入力端子１１１ａ〜１１１ｂと信号ライン１１９ｃとの接続状態をそれぞれ制御する第１〜第Ｎスイッチ１１４ａ〜１１４ｂから構成されるマルチプレクサ１１４（ＭＰＸとも記載）と、ＡＤ変換により０〜５Ｖの範囲で信号ライン１１９ｃの電圧値を検知するＡＤコンバータ１１６と、サージ電流から回路を保護するため、第１〜第Ｎ信号入力端子１１１ａ〜１１１ｂとマルチプレクサ１１４との間にそれぞれ設けられた第１〜第Ｎサージ保護回路１１３ａ〜１１３ｂとを有している。なお、ＡＤコンバータ１１６には、信号ライン１１９ｃに接続されるサンプリングコンデンサ（図示なし）が設けられており、信号ライン１１９ｃを伝達する信号によりチャージされたサンプリングコンデンサの電圧値をＡＤ変換により検知することで、信号ライン１１９ｃの電圧値が検知される。また、第１サージ保護回路１１３ａは、第１信号入力端子１１１ａとマルチプレクサ１１４とを結ぶ第１入力ライン１１９ａにアノードが接続され、５Ｖ電源にカソードが接続されたダイオードと、第１入力ライン１１９ａにカソードが接続され、基準電位にアノードが接続されたダイオードとから構成されており、他のサージ保護回路もこれと同様に構成されている。

また、ＩＣ１１０は、信号ライン１１９ｃと上述の検査コンデンサ１５０とを結ぶ検査ライン１１９ｄ上に設けられ、該検査ライン１１９ｄを導通，遮断する検査スイッチ１１８と、検査コンデンサ１５０に電圧を印加する検査用電源１１７と、マルチプレクサ１１４，ＡＤコンバータ１１６，検査用電源１１７，検査スイッチ１１８を制御する制御回路１１５とを有している。

また、ＩＣ１１０の内部では、第１〜第Ｎ信号入力端子１１１ａ〜１１１ｂと基準電位との間や、信号ライン１１９ｃと基準電位との間に、５ｐＦ程度の容量の寄生容量１１２ａ〜１１２ｃが生成される。

なお、各信号入力端子に設けられた入力側コンデンサの容量は検査コンデンサ１５０の容量よりも大きく、一例として、入力側コンデンサの容量が０．１μＦ、検査コンデンサ１５０の容量が０．０１μＦであっても良い。

また、第１〜第Ｎ外部入力端子１２０ａ〜１２０ｂをｃｈ１〜ｃｈＮとも記載する。
［動作の説明］
（１）概要について
次に、センサ信号入力回路１００のＩＣ１１０により行われる、第１〜第Ｎ信号入力端子１１１ａ〜１１１ｂのオープン、或いは、信号入力端子から検査スイッチ１１８までの経路上の断線である端子異常を検出する端子異常検出処理の概要について、図２〜４を用いて説明する。なお、図２には、一例として、第１センサ２００ａに接続される第１信号入力端子１１１ａに対応する端子異常検出処理における、マルチプレクサ１１４や検査スイッチ１１８等の動作タイミングを示すタイミングチャートが記載されている。また、図３には、一例として、正常時における第１信号入力端子１１１ａに対応する端子異常検出処理での電荷の流れを示す説明図が記載されており、図４には、第１信号入力端子１１１ａのオープン発生時における当該端子に対応する端子異常検出処理での電荷の流れを示す説明図が記載されている。

図２に記載されているように、ＩＣ１１０の制御回路１１５は、第１信号入力端子１１１ａから入力されるセンサ信号についてのＡＤ変換を行う通常処理においては、マルチプレクサ１１４の第１スイッチ１１４ａのみをＯＮとして第１信号入力端子１１１ａと信号ライン１１９ｃとを接続し、第１信号入力端子１１１ａとＡＤコンバータ１１６とを導通させる。

一方、第１信号入力端子１１１ａに対応する端子異常検出処理では、制御回路１１５は、マルチプレクサ１１４の第１スイッチ１１４ａをＯＦＦする（すなわち、第１信号入力端子１１１ａと信号ライン１１９ｃとの接続状態を遮断状態する）と共に、検査スイッチ１１８をＯＦＦとし（すなわち、検査コンデンサ１５０と信号ライン１１９ｃとの接続状態を遮断状態とし）、検査用電源１１７により検査コンデンサ１５０に５Ｖの電圧を印加して電荷をチャージする（図３の矢印１０ｂ，図４の矢印４０ｂを参照）。このとき、フィルタ回路１４０ａの入力側コンデンサ１４０ａ−２には、センサ信号により電荷がチャージされる（図３の矢印１０ａ，図４の矢印４０ａを参照）。

その後、図２に記載されているように、マルチプレクサ１１４の第１スイッチ１１４ａをＯＮする（すなわち、第１信号入力端子１１１ａと信号ライン１１９ｃとの接続状態を導通状態する）と共に、検査スイッチ１１８をＯＮとし（すなわち、検査コンデンサ１５０と信号ライン１１９ｃとの接続状態を導通状態とし）、ＡＤコンバータ１１６により信号ライン１１９ｃの電圧値を検知する。

このとき、第１信号入力端子１１１ａの端子異常が生じていない場合には、センサ信号の電圧値が５Ｖより小さければ、検査コンデンサ１５０にチャージされた電荷が入力側コンデンサ１４０ａ−２に移動し、検査コンデンサ１５０の電荷が放電される。このため、第１スイッチ１１４ａと検査スイッチ１１８をＯＮした後、所定時間が経過すると、ＡＤコンバータ１１６により、第１センサ２００ａからのセンサ信号の電圧が検知される（図３の矢印３０を参照）。

一方、図４に記載されているように、第１信号入力端子１１１ａの端子異常が生じている場合には、検査コンデンサ１５０にチャージされた電荷が放電されず、ＡＤコンバータ１１６により５Ｖ付近の電圧値が検知される（図４の矢印５０を参照）。

続いて、制御回路１１５は、マルチプレクサ１１４の第１スイッチ１１４ａと検査スイッチ１１８をＯＦＦとして、検査用電源１１７により検査コンデンサ１５０に０Ｖの電圧を印加し、検査コンデンサ１５０の電荷を放出させる（図３の矢印１０ｂ，図４の矢印４０ｂを参照）。このとき、フィルタ回路１４０ａの入力側コンデンサ１４０ａ−２には、センサ信号により電荷がチャージされる（図３の矢印１０ａ，図４の矢印４０ａを参照）。

その後、図２に記載されているように、検査スイッチ１１８とマルチプレクサ１１４の第１スイッチ１１４ａをＯＮとし、ＡＤコンバータ１１６により信号ライン１１９ｃの電圧値を検知する。

このとき、第１信号入力端子１１１ａの端子異常が生じていない場合には、センサ信号の電圧値が０Ｖより大きければ、入力側コンデンサ１４０ａ−２にチャージされた電荷が検査コンデンサ１５０に移動し、検査コンデンサ１５０がチャージされる。このため、一定時間が経過すると、ＡＤコンバータ１１６により、第１センサ２００ａからの入力信号の電圧が検知される（図３の矢印３０を参照）。

一方、図４に記載されているように、第１信号入力端子１１１ａの端子異常が生じている場合には、入力側コンデンサ１４０ａ−２にチャージされた電荷が検査コンデンサ１５０に移動せず、ＡＤコンバータ１１６により０Ｖ付近の電圧値が検知される（図４の矢印５０を参照）。

このように、第１実施形態の端子異常検出処理では、検査コンデンサ１５０に対し５Ｖでの電圧印加と０Ｖでの電圧印加が２回にわたり行われ、ＡＤコンバータ１１６により各電圧印加の後に信号ライン１１９ｃの電圧値が検知される。そして、図５に記載されているように、１回目の電圧印加の後に５Ｖ付近の電圧値が検知され、尚且つ、２回目の電圧印加の後に０Ｖ付近の電圧値が検知された場合には、第１信号入力端子１１１ａの端子異常が生じていると判定される。一方、１回目の電圧印加の後に５Ｖ付近の電圧値が検知されなかった場合や、２回目の電圧印加の後に０Ｖ付近の電圧値が検知されなかった場合には、正常と判定される。このため、仮に第１センサ２００ａからのセンサ信号の電圧値が５Ｖ付近或いは０Ｖ付近であったとしても、端子異常が誤検出されてしまうことを防ぐことができるのである。

（２）端子異常検出処理の詳細について
次に、第１〜第Ｎ信号入力端子１１１ａ〜１１１ｂの端子異常の検出を行う端子異常検出処理の詳細について、図６に記載のフローチャートを用いて説明する。なお、本処理は、いずれか一つの信号入力端子を検査対象として実行され、センサ信号入力回路１００の動作中に、検査対象とする信号入力端子を切り替えながら定期的に実行される処理である。

Ｓ３０５では、ＩＣ１１０の制御回路１１５は、マルチプレクサ１１４により全ての信号入力端子と信号ライン１１９ｃとの間の接続状態を遮断状態とすると共に、検査スイッチ１１８をＯＦＦとした状態で、所定期間にわたり検査用電源１１７により検査コンデンサ１５０に５Ｖの電圧を印加し、検査コンデンサ１５０の電圧を５Ｖに設定する。そして、Ｓ３１０に処理を移行する。

Ｓ３１０では、制御回路１１５は、検査スイッチ１１８をＯＮとすると共に、マルチプレクサ１１４により検査対象の信号入力端子と信号ライン１１９ｃとの間の接続状態を導通状態とし、Ｓ３１５に処理を移行する。

Ｓ３１５では、制御回路１１５は、ＡＤコンバータ１１６にＡＤ変換を実行させて信号ライン１１９ｃの電圧値を検知し、Ｓ３２０に処理を移行する。
Ｓ３２０では、制御回路１１５は、ＡＤ変換により検知された電圧値が５Ｖ、或いは５Ｖ付近の値であるか否かを判定する。そして、肯定判定が得られた場合には（Ｓ３２０：Ｙｅｓ）、Ｓ３２５に処理を移行し、否定判定が得られた場合には（Ｓ３２０：Ｎｏ）、Ｓ３６０に処理を移行する。

Ｓ３２５では、制御回路１１５は、マルチプレクサ１１４により全ての信号入力端子と信号ライン１１９ｃとの間の接続状態を遮断状態とすると共に、検査スイッチ１１８をＯＦＦとした状態で、所定期間にわたり検査用電源１１７により検査コンデンサ１５０に０Ｖの電圧を印加し、検査コンデンサ１５０の電圧を０Ｖに設定する。そして、Ｓ３３０に処理を移行する。

Ｓ３３０では、制御回路１１５は、検査スイッチ１１８をＯＮとすると共に、マルチプレクサ１１４により検査対象の信号入力端子と信号ライン１１９ｃとの間の接続状態を導通状態とし、Ｓ３３５に処理を移行する。

Ｓ３３５では、制御回路１１５は、ＡＤコンバータ１１６にＡＤ変換を実行させて信号ライン１１９ｃの電圧値を検知し、Ｓ３４０に処理を移行する。
Ｓ３４０では、制御回路１１５は、ＡＤ変換により検知された電圧値が０Ｖ、或いは０Ｖ付近の値であるか否かを判定する。そして、肯定判定が得られた場合には（Ｓ３４０：Ｙｅｓ）、Ｓ３４５に処理を移行し、否定判定が得られた場合には（Ｓ３４０：Ｎｏ）、Ｓ３５５に処理を移行する。

Ｓ３４５では、制御回路１１５は、検査対象の信号入力端子の端子異常が生じていると判定し、Ｓ３５０に処理を移行する。
Ｓ３５０では、制御回路１１５は、検査スイッチ１１８をＯＦＦとし、本処理を終了する。

一方、Ｓ３４０にて否定判定が得られた場合に移行するＳ３５５では、制御回路１１５は、検査対象の信号入力端子の端子異常が生じていないものと判定し、Ｓ３５０に処理を移行する。なお、検査対象の信号入力端子に入力されるセンサ信号の電圧値が５Ｖ付近である場合には、Ｓ３５５に処理が移行される。

また、Ｓ３２０にて否定判定が得られた場合に移行するＳ３６０では、制御回路１１５は、マルチプレクサ１１４により全ての信号入力端子と信号ライン１１９ｃとの間の接続状態を遮断状態とすると共に、検査スイッチ１１８をＯＦＦとした状態で、所定期間にわたり検査用電源１１７により検査コンデンサ１５０に０Ｖの電圧を印加し、検査コンデンサ１５０の電圧を０Ｖに設定する。そして、Ｓ３６５に処理を移行する。

Ｓ３６５では、制御回路１１５は、検査スイッチ１１８をＯＮとすると共に、マルチプレクサ１１４により検査対象の信号入力端子と信号ライン１１９ｃとの間の接続状態を導通状態とし、Ｓ３７０に処理を移行する。

Ｓ３７０では、制御回路１１５は、ＡＤコンバータ１１６にＡＤ変換を実行させて信号ライン１１９ｃの電圧値を検知し、Ｓ３７５に処理を移行する。
Ｓ３７５では、制御回路１１５は、ＡＤコンバータ１１６のＡＤ変換により検知された電圧値が０Ｖ、或いは０Ｖ付近の値であるか否かを判定する。そして、肯定判定が得られた場合には（Ｓ３７５：Ｙｅｓ）、Ｓ３８０に処理を移行し、否定判定が得られた場合には（Ｓ３７５：Ｎｏ）、Ｓ３８５に処理を移行する。

Ｓ３８０では、制御回路１１５は、検査対象の信号入力端子の端子異常が生じていないものと判定し、Ｓ３５０に処理を移行する。なお、信号入力端子に入力されるセンサ信号の電圧値が０Ｖ付近である場合には、Ｓ３８０に処理が移行される。

また、Ｓ３８５においても、制御回路１１５は、検査対象の信号入力端子の端子異常が生じていないものと判定し、Ｓ３５０に処理を移行する。なお、信号入力端子に入力されるセンサ信号の電圧値が０〜５Ｖである場合には、Ｓ３８５に処理が移行される。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態のセンサ信号入力回路について説明する。
［構成の説明］
図７は、第２実施形態のセンサ信号入力回路４００の構成を示すブロック図である。このセンサ信号入力回路４００には、第１実施形態と同様の第１〜第Ｎセンサ２００ａ〜２００ｂが接続されており、これらのセンサから入力された０Ｖ〜５Ｖの範囲のセンサ信号の電圧が、予め定められた比較電圧（例えば２．５Ｖ）よりも大きいか否かに応じて処理を実行するよう構成されている。

具体的には、センサ信号入力回路４００は、第１実施形態と同様の第１〜第Ｎ外部入力端子４２０ａ〜４２０ｂと、第１〜第Ｎ外部入力端子４２０ａ〜４２０ｂにそれぞれ接続された第１〜第Ｎ信号入力端子４１１ａ〜４１１ｂを備えるＩＣ４１０を有している。

また、センサ信号入力回路４００は、第１実施形態と同様の第１〜第Ｎ抵抗４３０ａ〜４３０ｂと、第１〜第Ｎフィルタ回路４４０ａ〜４４０ｂと、検査コンデンサ４５０とを有している。なお、第１フィルタ回路４４０ａは、第１実施形態と同様の入力側抵抗４４０ａ−１と入力側コンデンサ４４０ａ−２を有しており、他のフィルタ回路もこれと同様に構成されている。

また、ＩＣ４１０は、第１実施形態と同様に第１〜第Ｎスイッチ４１４ａ〜４１４ｂを備えるマルチプレクサ４１４と、第１〜第Ｎサージ保護回路４１３ａ〜４１３ｂとを有している。また、ＩＣ４１０には、ＡＤコンバータに替わって、信号ライン４１９ｃを伝達するセンサ信号の電圧と比較電圧とを比較し、センサ信号の電圧が比較電圧よりも大きい場合にはＨレベルを、センサ信号の電圧が比較電圧以下の場合にはＬレベルを出力するコンパレータ４１６が設けられている。

また、ＩＣ４１０は、信号ライン４１９ｃと検査コンデンサ４５０とを結ぶ検査ライン４１９ｄ上に設けられ、該検査ライン４１９ｄを導通，遮断する検査スイッチ４１８と、検査コンデンサ４５０に電圧を印加する検査用電源４１７と、マルチプレクサ４１４，コンパレータ４１６，検査用電源４１７，検査スイッチ４１８を制御する制御回路４１５とを有している。

また、ＩＣ４１０の内部では、第１〜第Ｎ信号入力端子４１１ａ〜４１１ｂと基準電位との間や、信号ライン４１９ｃと基準電位との間に、５ｐＦ程度の容量の寄生容量４１２ａ〜４１２ｃが生成される。

なお、各信号入力端子に設けられた入力側コンデンサの容量は検査コンデンサ４５０の容量よりも大きく、一例として、入力側コンデンサの容量が０．１μＦ、検査コンデンサ４５０の容量が０．０１μＦであっても良い。

また、第１〜第Ｎ外部入力端子４２０ａ〜４２０ｂをｃｈ１〜ｃｈＮとも記載する。
［動作の説明］
次に、センサ信号入力回路４００のＩＣ４１０により行われる、第１〜第Ｎ信号入力端子４１１ａ〜４１１ｂについての端子異常を検出する端子異常検出処理について、図８を用いて説明する。なお、本処理は、いずれか一つの信号入力端子を検査対象として実行され、センサ信号入力回路４００の動作中に、検査対象とする信号入力端子を切り替えながら定期的に実行される処理である。

Ｓ５０５では、ＩＣ４１０の制御回路４１５は、マルチプレクサ４１４により全ての信号入力端子と信号ライン４１９ｃとの間の接続状態を遮断状態とすると共に、検査スイッチ４１８をＯＦＦとした（すなわち、検査コンデンサ４５０と信号ライン４１９ｃとの接続状態を遮断状態とした）状態で、所定期間にわたり検査用電源４１７により検査コンデンサ４５０に５Ｖの電圧を印加し、検査コンデンサ４５０の電圧を５Ｖに設定する。そして、Ｓ５１０に処理を移行する。

Ｓ５１０では、制御回路４１５は、検査スイッチ４１８をＯＮとする（すなわち、検査コンデンサ４５０と信号ライン４１９ｃとの接続状態を導通状態とする）と共に、マルチプレクサ４１４により検査対象の信号入力端子と信号ライン４１９ｃとの間の接続状態を導通状態とし、コンパレータ４１６に信号ライン４１９ｃの電圧と比較電圧とを比較させる。そして、Ｓ５１５に処理を移行する。

Ｓ５１５では、制御回路４１５は、コンパレータ４１６からの出力信号がＨレベルであるかＬレベルであるかを判定し、Ｈレベルである場合には（Ｓ５１５：Ｙｅｓ）、信号ライン４１９ｃの電圧が比較電圧よりも大きいと判定してＳ５２０に処理を移行する。一方、Ｌレベルである場合には（Ｓ５１５：Ｎｏ）、信号ライン４１９ｃの電圧が比較電圧以下であると判定してＳ５５０に処理を移行する。

Ｓ５２０では、制御回路４１５は、マルチプレクサ４１４により全ての信号入力端子と信号ライン４１９ｃとの間の接続状態を遮断状態とすると共に、検査スイッチ４１８をＯＦＦとした状態で、所定期間にわたり検査用電源４１７により検査コンデンサ４５０に０Ｖの電圧を印加し、検査コンデンサ４５０の電圧を０Ｖに設定する。そして、Ｓ５２５に処理を移行する。

Ｓ５２５では、制御回路４１５は、検査スイッチ４１８をＯＮすると共に、マルチプレクサ４１４により検査対象の信号入力端子と信号ライン４１９ｃとの間の接続状態を導通状態とし、コンパレータ４１６に信号ライン４１９ｃの電圧と比較電圧とを比較させる。そして、Ｓ５３０に処理を移行する。

Ｓ５３０では、制御回路４１５は、コンパレータ４１６からの出力信号がＬレベルであるかＨレベルであるかを判定し、Ｌレベルである場合には（Ｓ５３０：Ｙｅｓ）、信号ライン４１９ｃの電圧が比較電圧以下であると判定してＳ５３５に処理を移行する。一方、Ｈレベルである場合には（Ｓ５３０：Ｎｏ）、信号ライン４１９ｃの電圧が比較電圧よりも大きいと判定してＳ５４５に処理を移行する。

Ｓ５３５では、制御回路４１５は、検査対象の信号入力端子の端子異常が生じていると判定し、Ｓ５４０に処理を移行する。
Ｓ５４０では、制御回路４１５は、検査スイッチ４１８をＯＦＦとし、本処理を終了する。

一方、Ｓ５３０にて否定判定が得られた場合に移行するＳ５４５では、制御回路４１５は、検査対象の信号入力端子の端子異常が生じていないものと判定し、Ｓ５４０に処理を移行する。なお、信号入力端子に入力されるセンサ信号の電圧値が２．５Ｖ（比較電圧の電圧値）〜５Ｖの範囲である場合には、Ｓ５４５に処理が移行される。

また、Ｓ５１５にて否定判定が得られた場合に移行するＳ５５０では、制御回路４１５は、マルチプレクサ４１４により全ての信号入力端子と信号ライン４１９ｃとの間の接続状態を遮断状態とすると共に、検査スイッチ４１８をＯＦＦとした状態で、所定期間にわたり検査用電源４１７により検査コンデンサ４５０に０Ｖの電圧を印加し、検査コンデンサ４５０の電圧を０Ｖに設定する。そして、Ｓ５５５に処理を移行する。

Ｓ５５５では、制御回路４１５は、検査スイッチ４１８をＯＮすると共に、マルチプレクサ４１４により検査対象の信号入力端子と信号ライン４１９ｃとの間の接続状態を導通状態とし、コンパレータ４１６に信号ライン４１９ｃの電圧と比較電圧とを比較させる。そして、Ｓ５６０に処理を移行する。

Ｓ５６０では、制御回路４１５は、コンパレータ４１６からの出力信号がＬレベルであるかＨレベルであるかを判定し、Ｌレベルである場合には（Ｓ５６０：Ｙｅｓ）、信号ライン４１９ｃの電圧が比較電圧以下であると判定してＳ５６５に処理を移行する。一方、Ｈレベルである場合には（Ｓ５６０：Ｎｏ）、信号ライン４１９ｃの電圧が比較電圧よりも大きいと判定してＳ５７０に処理を移行する。

Ｓ５６５では、制御回路４１５は、検査対象の信号入力端子の端子異常が生じていないものと判定し、Ｓ５４０に処理を移行する。なお、信号入力端子に入力されるセンサ信号の電圧値が０Ｖ〜２．５Ｖ（比較電圧の電圧値）の範囲である場合には、Ｓ５６５に処理が移行される。

また、Ｓ５７０においても、制御回路４１５は、検査対象の信号入力端子の端子異常が生じていないものと判定し、Ｓ５４０に処理を移行する。なお、信号入力端子に入力されるセンサ信号の電圧値が２．５Ｖ（比較電圧の電圧値）の付近で不定となっている場合等には、Ｓ５７０に処理が移行される。

このように、第２実施形態の端子異常検出処理においても、検査コンデンサ４５０に対し５Ｖでの電圧印加と０Ｖでの電圧印加が２回にわたり行われると共に、各電圧印加の後には、ＡＤコンバータによるＡＤ変換に替えて、コンパレータ４１６による信号ライン４１９ｃの電圧と比較電圧との比較が行われる。そして、図９に記載されているように、５Ｖの電圧印加の後のコンパレータ４１６からの出力信号がＨレベルであると共に、０Ｖの電圧印加の後のコンパレータ４１６からの出力信号がＬレベルである場合には、端子異常と判定される。

一方、各電圧印加の後のコンパレータ４１６の出力信号が共にＨレベルである場合や、共にＬレベルである場合や、５Ｖの電圧印加の後の出力信号がＬレベル、０Ｖの電圧印加の後の出力信号がＨレベルである場合には、端子異常が生じていないと判定される。

このため、仮にセンサ信号の電圧値が５Ｖ付近或いは０Ｖ付近であったとしても、端子異常が誤って検出されてしまうことを防ぐことができるのである。
［効果］
第１，第２実施形態のセンサ信号入力回路のＩＣで実行される端子異常検出処理では、検査コンデンサの電圧を５Ｖに設定する処理と、０Ｖに設定する処理とが行われ、各処理の後に、検査コンデンサと検査対象の信号入力端子との間を導通させて信号ラインの電圧値が検知される。そして、５Ｖに設定した後の信号ラインの電圧値が５Ｖ付近であり、尚且つ、０Ｖに設定した後の信号ラインの電圧値が０Ｖ付近である場合には、端子異常が生じたものとみなされる。

また、各信号入力端子には入力側コンデンサが設けられているため、５Ｖ或いは０Ｖに設定された検査コンデンサと信号入力端子との間を導通させた際の信号ラインの電圧値の変動を抑えることができる。このため、端子異常が生じていない場合に、信号ラインを流れるセンサ信号の電圧が端子異常検出処理の影響により変動することを抑えることができる。

したがって、第１，第２実施形態のセンサ信号入力回路によれば、センサ信号の変動を抑えつつ端子異常を検出することができる。
［他の実施形態］
（１）第１，第２実施形態では、検査コンデンサがＩＣの外部に設けられているが、検査コンデンサをＩＣに内蔵させた場合であっても、同様の効果を得ることができる。また、検査コンデンサに印加する電圧は０Ｖ或いは５Ｖとなっているが、これに限定されることは無く、センサ信号の変動範囲内で変更することができる。また、入力側コンデンサの容量は０．１μＦ、検査コンデンサの容量は０．０１μＦとなっているが、これに限定されることは無く、異なる値が設定されている場合であっても同様の効果を得ることができる。

（２）また、第１，第２実施形態では、Ｎ個のセンサ信号が入力される多チャンネルの構成となっているが、これに限定されることは無く、一つの信号が入力されるよう構成されていても良い。このような場合であっても、同様の効果を得ることができる。

（３）また、第１，第２実施形態では、ＩＣ内部に検査スイッチが設けられているが、該検査スイッチを設けない構成としても良い。このような場合であっても、マルチプレクサにより各信号入力端子と検査コンデンサとの間の接続状態を制御することができ、同様にして検査コンデンサへの電荷のチャージや、検査コンデンサと入力側コンデンサとの間の電荷の移動を行わせることができる。

［特許請求の範囲との対応］
上記実施形態の説明で用いた用語と、特許請求の範囲の記載に用いた用語との対応を示す。

センサ信号入力回路が信号入力回路に、ＩＣが信号入力装置，集積回路に、検査スイッチ，マルチプレクサが接続部に、検査用電源が充放電部に相当する。
また、第１実施形態のセンサ信号入力回路１００における制御回路１１５，ＡＤコンバータ１１６と、第２実施形態のセンサ信号入力回路４００における制御回路４１５，コンパレータ４１６が、それぞれ、判定処理部に相当する。

また、センサ信号が入力信号に相当する。
また、第１実施形態の端子異常検出処理のＳ３０５，Ｓ３２５，Ｓ３６０が充放電手順に、Ｓ３１０，Ｓ３３０，Ｓ３６５が導通手順に相当する。

また、第２実施形態の端子異常検出処理のＳ５０５，Ｓ５２０，Ｓ５５０が充放電手順に、Ｓ５１０，Ｓ５２５，Ｓ５５５が導通手順に相当する。

１００…センサ信号入力回路、１１０…ＩＣ、１１１…信号入力端子、１１２…寄生容量、１１３…サージ保護回路、１１４…マルチプレクサ、１１５…制御回路、１１６…ＡＤコンバータ、１１７…検査用電源、１１８…検査スイッチ、１１９ａ…入力ライン、１１９ｂ…入力ライン、１１９ｃ…信号ライン、１１９ｄ…検査ライン、１２０…外部入力端子、１３０…抵抗、１４０…フィルタ回路、１５０…検査コンデンサ、２００…センサ、４００…センサ信号入力回路、４１０…ＩＣ、４１１…信号入力端子、４１２…寄生容量、４１３…サージ保護回路、４１４…マルチプレクサ、４１５…制御回路、４１６…コンパレータ、４１７…検査用電源、４１８…検査スイッチ、４１９ａ…入力ライン、４１９ｂ…入力ライン、４１９ｃ…信号ライン、４１９ｄ…検査ライン、４２０…外部入力端子、４３０…抵抗、４４０…フィルタ回路、４５０…検査コンデンサ。

Claims (9)

1. 予め定められた変動範囲内で電圧値が変動する入力信号が信号入力端子を介して入力される信号入力装置が搭載された信号入力回路であって、
   前記信号入力端子と基準電位との間に設けられた入力側コンデンサと、
   一端が前記信号入力端子に、他端が基準電位に接続される検査コンデンサと、
   前記信号入力装置内部に設けられ、前記検査コンデンサと前記信号入力端子との間の検査経路を導通，遮断する接続部と、
   前記信号入力装置内部に設けられ、前記検査コンデンサを充放電することで、該検査コンデンサの両端を前記変動範囲内の電圧に設定する充放電部と、
   前記信号入力装置内部に設けられ、前記接続部により前記検査経路を遮断させた後、前記充放電部により前記検査コンデンサの両端を予め定められた端子検査電圧値に設定する充放電手順と、前記接続部により前記検査経路を導通させる導通手順とを順次行う端子異常検出処理を実行し、該端子異常検出処理を実行した後の前記検査経路の電圧値に基づき、前記信号入力端子、或いは、該信号入力端子に入力された前記入力信号の伝達経路の異常である端子異常を検出する判定処理部と、
   を備えることを特徴とする信号入力回路。
2. 請求項１に記載の信号入力回路において、
   前記信号入力装置には、異なる前記入力信号が入力される複数の前記信号入力端子が設けられており、
   前記接続部は、それぞれの前記信号入力端子についての前記検査経路を導通，遮断し、
   前記判定処理部は、
   いずれか一つの前記信号入力端子を検査対象として前記端子異常検出処理を実行し、
   前記端子異常検出処理の前記充放電手順において、前記接続部により全ての前記信号入力端子についての前記検査経路を遮断させた後に、前記検査コンデンサを前記端子検査電圧値に設定し、前記導通手順において、前記接続部により検査対象の前記信号入力端子についての前記検査経路を導通させること、
   を特徴とする信号入力回路。
3. 請求項１または請求項２に記載の信号入力回路において、
   前記検査コンデンサの容量は、前記信号入力装置内部に生じる寄生容量よりも十分大きいこと、
   を特徴とする信号入力回路。
4. 請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載の信号入力回路において、
   前記入力側コンデンサの容量は、前記検査コンデンサの容量よりも大きいこと、
   を特徴とする信号入力回路。
5. 請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載の信号入力回路において、
   前記検査コンデンサは、前記信号入力装置の外部に設けられていること、
   を特徴とする信号入力回路。
6. 請求項１から請求項５のうちのいずれか１項に記載の信号入力回路において、
   前記充放電部は、前記検査コンデンサの両端に設定する電圧値を変更可能に構成されていること、
   を特徴とする信号入力回路。
7. 請求項６に記載の信号入力回路において、
   前記判定処理部は、前記端子検査電圧値を第１端子検査電圧値とした前記端子異常検出処理を実行すると共に、前記端子検査電圧値を、前記第１端子検査電圧値とは異なる第２端子検査電圧値とした前記端子異常検出処理を実行し、それぞれの前記端子異常検出処理を実行した後の前記検査経路の電圧値に基づき、前記端子異常を検出すること、
   を特徴とする信号入力回路。
8. 予め定められた変動範囲内で電圧値が変動する入力信号が信号入力端子を介して入力され、該信号入力端子と基準電位との間に入力側コンデンサが設けられる集積回路であって、
   一端が基準電位に接続された状態で当該集積回路の外部に設けられた検査コンデンサと前記信号入力端子とを結ぶ検査経路を導通，遮断する接続部と、
   前記検査コンデンサを充放電することで、該検査コンデンサの両端を前記変動範囲内の電圧に設定する充放電部と、
   前記接続部により前記検査経路を遮断させた後、前記充放電部により前記検査コンデンサの両端を予め定められた端子検査電圧値に設定する充放電手順と、前記接続部により前記検査経路を導通させる導通手順とを順次行う端子異常検出処理を実行し、該端子異常検出処理を実行した後の前記検査経路の電圧値に基づき、前記信号入力端子、或いは、該信号入力端子に入力された前記入力信号の伝達経路の異常である端子異常を検出する判定処理部と、
   を備えることを特徴とする集積回路。
9. 予め定められた変動範囲内で電圧値が変動する入力信号が信号入力端子を介して入力され、該信号入力端子と基準電位との間に入力側コンデンサが設けられる集積回路であって、
   一端が前記信号入力端子に、他端が基準電位に接続される検査コンデンサと、
   前記検査コンデンサと前記信号入力端子とを結ぶ検査経路を導通，遮断する接続部と、
   前記検査コンデンサを充放電することで、該検査コンデンサの両端を前記変動範囲内の電圧に設定する充放電部と、
   前記接続部により前記検査経路を遮断させた後、前記充放電部により前記検査コンデンサの両端を予め定められた端子検査電圧値に設定する充放電手順と、前記接続部により前記検査経路を導通させる導通手順とを順次行う端子異常検出処理を実行し、該端子異常検出処理を実行した後の前記検査経路の電圧値に基づき、前記信号入力端子、或いは、該信号入力端子に入力された前記入力信号の伝達経路の異常である端子異常を検出する判定処理部と、
   を備えることを特徴とする集積回路。

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