JP5281501B2

JP5281501B2 - 物理量センサ

Info

Publication number: JP5281501B2
Application number: JP2009151643A
Authority: JP
Inventors: 逸志只政; 正久丹羽; 邦孝岡田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-06-25
Filing date: 2009-06-25
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2029-06-25
Also published as: JP2011007637A

Description

本発明は、物理量センサに関する。

従来から、物理量を検出する物理量センサ（例えば、加速度センサ、角速度センサ、圧力センサ、荷重センサ、磁気センサなど）が提供されている。

例えば、特許文献１には、出力特性等の調整を行える物理量センサが開示されている。

特許文献１に開示された物理量センサは、センサ素子における感度調整・オフセット調整・オフセット温度特性調整といった電気トリミングを行うトリミング回路を備えたセンサ回路を有する。このセンサ回路は、一方が接地に使用される２つの電源端子と、１つの出力端子との合計３つの端子のみを有する。

特許文献１に開示された物理量センサでは、出力端子をトリミングデータ等の入力端子として使用することができ、これによって、トリミング用の専用端子を不要としている。

特開２００６−７１３３６号公報

特許文献１に開示された物理量センサでは、出力端子を通信用の端子として利用する。そのため、複数の物理量センサに対して調整を行う（例えば、複数の物理量センサがモジュール化されたセンサモジュールの調整を行う）ためには、外部装置に、各物理量センサに対応する通信装置を設ける必要がある。そのため、外部装置の構成を簡素化することが難しい。

また、物理量センサの出力端子には、物理量センサの出力によって制御される負荷（例えば、アクチュエータやランプ等）が直接的に接続される場合がある。この場合、物理量センサの出力端子により通信を行おうとすると、負荷が誤動作等をすることがある。さらに、負荷の存在によって、物理量センサと外部装置との間の通信が阻害されたり、制約を受けたりするおそれがある。

上述の問題を解決する方法としては、物理量センサの電源端子を通信用の端子として利用することが考えられる。この場合、物理量センサと外部装置との通信時には、出力端子を用いて物理量センサに電力を供給する。

ところで、物理量センサには、Ｎ型バルクにＰ型領域が形成された半導体素子（例えば、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ）が用いられることが多い。このような半導体素子では、Ｐ型領域の電位がＮ型バルクの電位より高くなると、Ｐ型領域とＮ型バルクとが導通して意図しない電流が流れてしまう。そのため、このような半導体素子を用いる場合には、Ｎ型バルクを電気回路中の最高電位点（例えば、物理量センサの電源端子）に接続するのが一般的である。

しかしながら、上述したように電源端子を通信用の端子としても用いる場合、必ずしも電源端子が最高電位点になるとは限らない。

そのため、物理量センサの電源端子を通信用の端子として利用する場合には、半導体素子のＰ型領域とＮ型バルクとが導通して、意図しない電流が流れるおそれがあった。

本発明は上述の点に鑑みて為された。本発明の目的は、半導体素子に意図しない電流が流れてしまうことを防止できる物理量センサを提供することである。

請求項１の発明では、物理量センサであって、電源端子と出力端子と接地端子とを有し少なくとも前記電源端子と前記出力端子とが外部装置に接続される端子部と、所定の物理量を検出して検出信号として出力する検出部と、特性情報を記憶する記憶部と、前記電源端子を通じて前記外部装置からシリアル信号を受け取る通信部と、前記外部装置が要求している動作モードを判別する判別部と、前記判別部の判別結果にしたがって動作する制御部と、Ｎ型バルクにＰ型領域を形成してなり前記Ｐ型領域が前記電源端子または前記出力端子に接続される半導体素子と、前記判別部の判別結果にしたがって前記半導体素子の前記Ｎ型バルクを前記電源端子または前記出力端子に接続する切替部とを備え、前記動作モードには、前記制御部が前記記憶部の特性情報を前記通信部が前記外部装置より受け取った特性情報に書き換える調整モードと、前記制御部が前記検出信号を前記出力端子より前記外部装置に出力させる通常モードと、移行モードとがあり、前記外部装置は、前記通常モードを要求するにあたっては前記物理量センサを動作させるために必要な電源電位以上かつ前記検出信号の最高電位以上の第１電位を前記電源端子に与え、前記調整モードを要求するにあたっては前記シリアル信号の最高電位を前記電源端子に与えるとともに前記電源電位以上かつ前記シリアル信号の最高電位以上の第２電位を前記出力端子に与え、前記移行モードを要求するにあたっては前記電源電位以上の第１移行電位を前記電源端子に与えるとともに前記第１移行電位以下の第２移行電位を前記出力端子に与え、さらに前記動作モードを前記調整モードから前記移行モードを経て前記通常モードに切り替えるように構成され、前記切替部は、前記判別部の判別結果が前記調整モードであれば前記Ｎ型バルクを前記出力端子に接続し、前記判別部の判別結果が前記通常モードまたは前記移行モードであれば前記Ｎ型バルクを前記電源端子に接続するように構成されることを特徴とする。

この発明によれば、調整モードから通常モードへは、移行モードを経て切り替えられる。移行モードでは、半導体素子のＮ型バルクは、電位が出力端子の電位以上となる電源端子に接続される。そのため、調整モードから通常モードに切り替わる際に半導体素子のＮ型バルクとＰ型領域とが導通することがない。よって、半導体素子のＮ型バルクに意図しない電流が流れてしまうことを防止できる。

請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記判別部は、前記電源端子の電位を第１閾値と比較する第１比較手段と、前記出力端子の電位を第２閾値と比較する第２比較手段と、前記各比較手段の比較結果に基づいて前記外部装置が要求する前記動作モードを決定する決定手段とを備え、前記第１閾値と前記第２閾値とは異なる値であり、前記決定手段は、前記電源端子の電位が前記第１閾値以上であり且つ前記出力端子の電位が前記第２閾値以上であれば前記外部装置が要求する前記動作モードが前記調整モードであると決定し、前記電源端子の電位が前記第１閾値未満であり且つ前記出力端子の電位が前記第２閾値未満であれば前記外部装置が要求する前記動作モードが前記通常モードであると決定し、前記電源端子の電位が前記第１閾値以上であり且つ前記出力端子の電位が前記第２閾値電圧未満であれば前記外部装置が要求する前記動作モードが前記移行モードであると決定するように構成されることを特徴とする。

この発明によれば、通常モード時の電源端子および出力端子の電位と、移行モード時の電源端子および出力端子の電位とを明確に区別できる。そのため、調整モードから移行モードに確実に切り替えることができる。また、動作モードが移行モードに切り替わる条件を、第１閾値と第２閾値との値を適切に決めることのみで設定できる。そのため、新たに回路を追加する必要がなくなる。

請求項３の発明では、請求項１の発明において、前記判別部は、前記電源端子の電位を第１閾値と比較する第１比較手段と、前記出力端子の電位を第２閾値と比較する第２比較手段と、前記電源端子の電位を第３閾値と比較する第３比較手段と、前記出力端子の電位を第３閾値と比較する第４比較手段と、前記各比較手段の比較結果に基づいて前記外部装置が要求する前記動作モードを決定する決定手段とを備え、前記第３閾値は、前記第１閾値と前記第２閾値とのいずれよりも大きい値であり、前記決定手段は、前記電源端子の電位が前記第１閾値以上前記第３閾値未満であり且つ前記出力端子の電位が前記第２閾値以上前記第３閾値未満であれば前記外部装置が要求する前記動作モードが前記調整モードであると決定し、前記電源端子の電位が前記第１閾値未満であり且つ前記出力端子の電位が前記第２閾値未満であれば前記外部装置が要求する前記動作モードが前記通常モードであると決定し、前記電源端子と前記出力端子との両方の電位が前記第３閾値以上であれば前記外部装置が要求する前記動作モードが前記移行モードであると決定するように構成されることを特徴とする。

この発明によれば、通常モード時の電源端子および出力端子の電位と、移行モード時の電源端子および出力端子の電位とを明確に区別できる。そのため、調整モードから移行モードに確実に切り替えることができる。

請求項４の発明では、請求項１の発明において、前記外部装置は、前記移行モードを要求するにあたっては前記移行モードへの移行を指示する指示信号を前記電源端子に出力するように構成され、前記判別部は、前記通信部が前記指示信号を受信すると、前記外部装置が要求する前記動作モードが前記移行モードであると判別するように構成されることを特徴とする。

この発明によれば、電源端子および出力端子の電位に基づいて移行モードが要求されているかどうかを判別しなくて済む。その結果、調整モードから移行モードに確実に切り替えることができる。

請求項５の発明では、前記半導体素子は、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴであり、前記半導体素子のソースとドレインとのいずれか一方は、前記電源端子に接続され、前記半導体素子のソースとドレインとのいずれか他方は、前記出力端子に接続され、前記半導体素子の前記Ｎ型バルクは、バックゲートであり、前記通信部は、前記調整モード時に前記電源端子を通じて前記外部装置にシリアル信号を送信する送信部を備え、前記送信部は、前記外部装置に送信するシリアル信号をハイレベルにする際には、前記半導体素子によって前記出力端子と前記電源端子との間を短絡させることを特徴とする。

この発明によれば、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴのバックゲートに意図しない電流が流れてしまうことを防止できる。

本発明は、半導体素子に意図しない電流が流れてしまうことを防止できる。

実施形態１の物理量センサを用いた物理量検出システムのブロック図である。同上の物理量センサにおける切替部のブロック図である。（ａ）は同上の物理量センサにおける電源端子の電位の時間変化を示すグラフ、（ｂ）は同上における出力端子の電位の時間変化を示すグラフである。（ａ）は同上の物理量センサの比較例における電源端子の電位の時間変化を示すグラフ、（ｂ）は同上における出力端子の電位の時間変化を示すグラフである。（ａ）は実施形態２の物理量センサにおける電源端子の電位の時間変化を示すグラフ、（ｂ）は同上における出力端子の電位の時間変化を示すグラフである。実施形態４の物理量センサの一部を省略したブロック図である。

（実施形態１）
本実施形態の物理量センサ（以下、「センサ」という）１０は、図１に示すような物理量検出システムに用いられる。

物理量検出システムは、複数のセンサ１０と、外部装置である管理装置２０とを備える。（センサ１０がスレーブ、管理装置２０がマスタとなる）。このような物理量検出システムは、電子制御装置（Electronic Control Unit；ＥＣＵ）を用いた自動車のエンジン制御などに用いられる。

センサ１０は、端子部（以下、「第１端子部」という）１１と、検出部１２と、記憶部１３と、補正部１４と、通信部（以下、「第１通信部」という）１５と、判別部１６と、制御部（以下、「第１制御部」という）１７と、切替部１８と、電源部（図示せず）とを備える。センサ１０を構成する電気機器等は筐体（図示せず）に収納される。

検出部１２は、所定の物理量（例えば加速度）を検出して検出信号として出力する。検出信号は、検出した物理量の大きさ（検出値）に応じた電位を有する。検出部１２は、例えば加速度センサ・角速度センサ・圧力センサ・荷重センサ・磁気センサなどの検出素子である。

第１端子部１１は、管理装置２０との接続に使用される。第１端子部１１は、電源端子１１０と出力端子１１１と接地端子１１２とを備える。電源端子１１０は、管理装置２０から電力を受け取るための端子である。出力端子１１１は、検出信号を管理装置２０に出力するための端子である。接地端子１１２は、基準電位点に接続するための端子である。本実施形態では、電源端子１１０と出力端子１１１との２つが管理装置２０に接続される。

電源端子１１０と接地端子１１２との間には、電源ノイズや輻射ノイズなどの高周波ノイズを低減するためにバイパスコンデンサＣ１１が挿入される。

出力端子１１１は、ダイオードＤ２を介して接地されている。ダイオードＤ２のカソードは出力端子１１１に接続され、ダイオードＤ２のアノードは基準電位点に接続される。

接地端子１１２は、電線（接地線）によって車のボディなどの基準電位点（グラウンド）に接続される。

記憶部１３は、例えば不揮発性メモリ（例えば、フラッシュメモリや、ＥＥＰＲＯＭ、ヒューズ、ＯＴＰＲＯＭその他の電気的に書き込みが可能な記憶媒体）である。記憶部１３は、センサ１０に関する情報である特性情報を記憶する。本実施形態では、特性情報は、検出部１２の検出信号（検出出力）の補正、すなわち検出値の補正に使用する補正値である。なお、特性情報は、センサ１０の規格・製品ＩＤ・クランプ電圧であってもよい。

補正部１４は、検出部１２の検出信号を補正する処理を行う。例えば、補正部１４は、検出部１２から得た検出信号から検出値を取得する。補正部１４は、取得した検出値を記憶部１３に記憶された補正値を用いて補正する。補正部１４は、補正された検出値に応じた電位を有する信号を検出信号（補正検出信号）として出力端子１１１に出力する。

本実施形態では、補正部１４は、検出値に所定の加算値（オフセット値）を加算するオフセット処理と、オフセット処理された検出値に所定の乗算値（ゲイン値）を乗算するゲイン処理とを行う。よって、本実施形態では、記憶部１３に記憶された補正値は、前記オフセット値と前記ゲイン値とを含む。これらオフセット処理やゲイン処理は、例えば検出部１２から出力された検出信号の電位を所望の範囲内の値に設定することを目的として行われる。なお、補正部１４が行う処理は、上述の例に限定されない。

第１通信部１５は、電源端子１１０を利用して管理装置２０と有線による通信（シリアル通信）を行う（第１通信部１５は、電源端子１１０を通じて管理装置２０からシリアル信号を受け取る）。第１通信部１５は、通信処理部１５０と、第１クロック回路（図示せず）と、判定回路１５１と、スイッチＱ１１，Ｑ１２と、抵抗器Ｒ１１と、電圧降下回路１５２とを備える。

判定回路１５１は、電源端子１１０の電位を信号受信用の閾値（例えば１０Ｖ）と比較するコンパレータを備える。判定回路１５１は、電源端子１１０の電位が信号受信用の閾値を超えていれば電源端子１１０の電位をハイレベルと判定し、電源端子１１０の電位が信号受信用の閾値以下であれば電源端子１１０の電位をロウレベルと判定する。

スイッチＱ１１は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。スイッチＱ１１のドレインは抵抗器Ｒ１１を介して電源端子１１０に接続され、スイッチＱ１１のソースはグラウンド（基準電位点）に接続される。

スイッチＱ１２は、Ｎ型バルクにＰ型領域を形成してなる半導体素子である。本実施形態では、スイッチＱ１２は、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴである。スイッチＱ１２のドレインは出力端子１１１に接続され、スイッチＱ１２のソースは電源端子１１０に接続される。スイッチＱ１２のバックゲートは、図２に示すように、スイッチＱ１２のソースに切替部１８を介して接続される。

抵抗器Ｒ１１は、スイッチＱ１１と電源端子１１０との間に挿入される。抵抗器Ｒ１１は、スイッチＱ１１がオンであるときに、電源端子１１０の電位をスイッチＱ１１がオフであるときよりも低い所定電位に降下させる。

電圧降下回路１５２は、管理装置２０に送信するシリアル信号をロウレベルに設定するために用いられる。電圧降下回路１５２は、出力端子１１１と電源端子１１０との間に挿入される複数のダイオードＤ１よりなる直列回路である。各ダイオードＤ１では、アノードが出力端子１１１に電気的に接続され、カソードが電源端子１１０に電気的に接続される。本実施形態では、ダイオードＤ１の数は３個である。また、ダイオードＤ１の電圧降下は０．７Ｖである。よって、電圧降下回路１５２は、アノード側の電位よりもカソード側の電位を２．１Ｖ低下させる。なお、電圧降下回路１５２は、１個のダイオードＤ１であってもよいが、ダイオードＤ１を複数個用いるほうが、シリアル信号のロウレベルの電位の設定を容易に行える。また、ダイオードＤ１，Ｄ２は、後述する通常モードにおいて、出力端子１１１を静電気やサージから保護する。

通信処理部１５０は、例えば論理回路やマイクロコンピュータを用いて構成される。通信処理部１５０は、判定回路１５１の判定結果と第１クロック回路とを利用して、シリアル信号の受信処理（すなわちシリアル信号のビット列を識別する処理）を行う。通信処理部１５０は、判定回路１５１の判定結果がハイレベルであればシリアル信号がハイレベルであると判断し、判定回路１５１の判定結果がロウレベルであればシリアル信号がロウレベルであると判断する。通信処理部１５０は、スイッチＱ１１，Ｑ１２と第１クロック回路とを利用してシリアル信号の送信処理（送信するシリアル信号のビット列に応じて電源端子１１０の電位を変化させる処理）を行う。通信処理部１５０は、スイッチＱ１１をオフ、スイッチＱ１２をオンとすることで、シリアル信号をハイレベルとする。この場合、スイッチＱ１２によって出力端子１１１と電源端子１１０が短絡される。そのため、シリアル信号のハイレベルの電位Ｖ_ＳＨは、出力端子１１１の電位に等しくなる（本実施形態の場合は、１２Ｖ）。通信処理部１５０は、スイッチＱ１１をオン、スイッチＱ１２をオフとすることで、シリアル信号をロウレベルとする。この場合、電源端子１１０が抵抗器Ｒ１１とスイッチＱ１１を介して接地される。そのため、シリアル信号のロウレベルの電位Ｖ_ＳＬは、出力端子１１１の電位を電圧降下回路１５２で低下させた値（本実施形態の場合は、９．９Ｖ）となる。なお、通信処理部１５０は、アイドル状態（管理装置２０からのシリアル信号の受信を待つ状態）では、スイッチＱ１１，Ｑ１２をともにオフに設定する。

第１通信部１５では、通信処理部１５０と判定回路１５１とによって、電源端子１１０に入力されるシリアル信号を受信する受信部が構成される。また、通信処理部１５０とスイッチＱ１１，Ｑ１２と抵抗器Ｒ１１と電圧降下回路１５２とによって、シリアル信号を電源端子１１０に出力する送信部が構成される。

判別部１６は、電源端子１１０と出力端子１１１の電位（電位変化）に基づいて（電源端子１１０と出力端子１１１との電位が所定の条件を満たしているか否かによって）、管理装置２０が要求している動作モードを判別するように構成される。

動作モードとしては、通常モードと調整モードと移行モードとがある。センサ１０の動作モードは、管理装置２０によって決定される。

判別部１６は、第１比較手段１６０と、第２比較手段１６１と、決定手段１６２とを備える。

第１比較手段１６０は、電源端子１１０の電位を第１閾値Ｖｔｈ１と比較するように構成される。第２比較手段１６１は、出力端子１１１の電位を第２閾値Ｖｔｈ２と比較するように構成される。各比較手段１６０，１６１は、コンパレータにより構成される。

第１閾値Ｖｔｈ１は、シリアル信号のロウレベルの電位Ｖ_ＳＬより低い値であり、例えば６Ｖである。第２閾値Ｖｔｈ２は、第１閾値Ｖｔｈ１と異なる値であり、例えば１１Ｖである。

決定手段１６２は、各比較手段１６０，１６１の比較結果に基づいて管理装置２０が要求する動作モードを決定するように構成される。

本実施形態では、決定手段１６２は、電源端子１１０の電位が第１閾値Ｖｔｈ１以上であり且つ出力端子１１１の電位が第２閾値Ｖｔｈ２以上であれば（図３の時刻ｔ_１１〜ｔ_１２）、管理装置２０が要求する動作モードが調整モードであると決定する。

決定手段１６２は、電源端子１１０の電位が第１閾値Ｖｔｈ１未満であり且つ出力端子１１１の電位が第２閾値Ｖｔｈ２未満であれば（図３の時刻ｔ_１１以前またはｔ_１３以後）、管理装置２０が要求する動作モードが通常モードであると決定する。

決定手段１６２は、電源端子１１０と出力端子１１１との両方の電位が第１閾値Ｖｔｈ１と第２閾値Ｖｔｈ２との間であれば（図３の時刻ｔ_１２〜ｔ_１３）、管理装置２０が要求する動作モードが移行モードであると決定する。本実施形態では、第１閾値Ｖｔｈ１が第２閾値Ｖｔｈ２より小さい。そのため、決定手段１６２は、電源端子１１０と出力端子１１１との両方の電位が第１閾値以上且つ第２閾値未満であれば、管理装置２０が要求する動作モードが移行モードであると決定する。さらに、本実施形態では、第１決定手段１６２は、電源端子１１０の電位が第１閾値Ｖｔｈ１以上であり且つ出力端子１１１の電位が第２閾値Ｖｔｈ２未満であれば、電源端子１１０と出力端子１１１との両方の電位が第１閾値Ｖｔｈ１以上且つ第２閾値Ｖｔｈ２未満であるとみなして、管理装置２０が要求する動作モードが移行モードであると決定する。

判別部１６は、判別結果を第１制御部１７と切替部１８とに通知する。

第１制御部１７は、センサ１０の全体的な制御を行う制御装置である。第１制御部１７は、例えばマイクロコンピュータである。なお、第１制御部１７は、通信処理部１５０と一体に構成されていてもよい。

第１制御部１７は、判別部１６の判別結果にしたがって以下の動作を行う。

判別結果が調整モードであれば、第１制御部１７は、検出部１２および補正部１４の駆動を停止して、検出信号の出力を禁止する。また、第１制御部１７は、第１通信部１５を駆動して、管理装置２０とシリアル通信できるようにする。第１制御部１７は、管理装置２０とのシリアル通信によって補正値を取得すると、記憶部１３の補正値を管理装置２０より取得した補正値に書き換える。第１制御部１７は、特性情報の書き換えが終了すると、第１通信部１５を制御して、記憶部１３の補正値（書き換え後の補正値）を管理装置２０に送信する。調整モードでは、検出信号が出力されず、記憶部１３の補正値が書き換えられる。

判別結果が通常モードであれば、第１制御部１７は、検出部１２および補正部１４を駆動して、検出信号を出力させる。また、第１制御部１７は、第１通信部１５の駆動を停止して、管理装置２０とシリアル通信を行わないようにする。通常モードでは、検出信号が出力され、記憶部１３の補正値の書き換えは行われない。

判別結果が移行モードであれば、第１制御部１７は、検出部１２・補正部１４・第１通信部１５の駆動を停止する。

切替部１８は、判別部１６の判別結果にしたがってスイッチＱ１２のバックゲート（Ｎ型バルク）を電源端子１１０または出力端子１１１に接続するように構成される。なお、図２に示す例では、スイッチＱ１２とは別のＰチャネルＭＯＳＦＥＴであるスイッチＱ１３を図示している。このスイッチＱ１３のドレインおよびバックゲートは抵抗器Ｒ１３を介して電源端子１１０に接続される。なお、スイッチＱ１３は、例えば、センサ１０の他の構成要素（例えば、補正部１４や判定部１６）で使用される。

切替部１８は、例えば図２に示すように、切替制御部１８０と、インバータ１８１と、スイッチＱＰ１〜ＱＰ４と、抵抗器ＲＰ１，ＲＰ２とを備える。なお、抵抗器ＲＰ１，ＲＰ２には、ポリシリコン抵抗器・金属被膜などの半導体を利用していない抵抗器を利用することが好ましい。

スイッチＱＰ１は、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴである。スイッチＱＰ１のソースは出力端子１１０に接続される。スイッチＱＰ１のドレインとバックゲートとは抵抗器Ｒ１３を介して電源端子１１０に接続される。また、スイッチＱＰ１のソースとゲートとは抵抗器ＲＰ１によって相互に接続される。抵抗器ＲＰ１は、スイッチＱＰ２がオンになった際にスイッチＱＰ１もオンになるような抵抗値を有する。

スイッチＱＰ２は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。スイッチＱＰ２のドレインは、スイッチＱＰ１のゲートと抵抗器ＲＰ１との接続点に接続される。スイッチＱＰ２のソースおよびバックゲートは、基準電位点に接続される。

スイッチＱＰ３は、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴである。スイッチＱＰ３のソースは、電源端子１１０に接続される。スイッチＱＰ３のドレインおよびバックゲートは、抵抗器Ｒ１３を介して電源端子１１０に接続される。また、スイッチＱＰ３のソースとゲートとは抵抗器ＲＰ２によって相互に接続される。抵抗器ＲＰ２は、スイッチＱＰ４がオンになった際にスイッチＱＰ３もオンになるような抵抗値を有する。

スイッチＱＰ４は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。スイッチＱＰ４のドレインは、スイッチＱＰ３のゲートと抵抗器ＲＰ２との接続点に接続される。スイッチＱＰ４のソースおよびバックゲートは基準電位点に接続される。

切替制御部１８０は、スイッチＱＰ２，ＱＰ４をオン・オフする。切替制御部１８０の制御端子は、スイッチＱＰ２のゲートに接続される。また、切替制御部１８０の制御端子は、インバータ１８１を介してスイッチＱＰ４のゲートに接続される。

切替制御部１８０は、判別部１６の判別結果が調整モードであればハイレベルの制御信号を制御端子から出力する。切替制御部１８０は、判別部１６の判別結果が通常モードまたは移行モードであればロウレベルの制御信号を制御端子から出力する。切替制御部１８０から出力された制御信号は、スイッチＱＰ２のゲートに入力されるとともに、インバータ１８１によって反転されてスイッチＱＰ４のゲートに入力される。そのため、通常モードまたは移行モードにおいては、スイッチＱＰ２がオフ、スイッチＱＰ４がオンになる。この場合、スイッチＱＰ１がオフ、スイッチＱＰ３がオンになる。そのため、スイッチＱ１２，Ｑ１３のバックゲートは、スイッチＱＰ３を介して電源端子１１０に接続される。調整モードにおいては、スイッチＱＰ２がオン、スイッチＱＰ４がオフになるから、スイッチＱＰ１がオン、スイッチＱＰ２がオフになる。そのため、スイッチＱ１２，Ｑ１３のバックゲートは、スイッチＱＰ１を介して出力端子１１１に接続される。

上述したように切替部１８は、判別部１６の判別結果が調整モードであれば各スイッチＱ１２，Ｑ１３のバックゲートを出力端子１１１に接続し、判別部１６の判別結果が通常モードまたは移行モードであれば各スイッチＱ１２，Ｑ１３のバックゲートを電源端子１１０に接続する。

前記電源部は、電源端子１１０または出力端子１１１を通じて管理装置２０から得た電力に基づいてセンサ１０の動作に必要な電圧を生成する。前記電源部には、例えば、電源端子１１０または出力端子１１１と接地端子１１２との間の電位差に基づいて所定の電圧を生成する三端子レギュレータなどが用いられる。なお、電源端子１１０または出力端子１１１の電位をそのまま使用できる場合には、前記電源部を設ける必要はない。

管理装置２０は、センサ１０を接続するための端子部（以下、「第２端子部」という）２１と、給電部２２と、センサ１０とシリアル通信するための通信部（以下、「第２通信部」という）２３と、管理装置２０の全体的な制御を行う制御部（以下、「第２制御部」という）２４とを備える。管理装置２０を構成する電気機器等は筐体（図示せず）に収納される。

第２端子部２１は、給電端子２１０と入力端子２１１とを備える。給電端子２１０は、センサ１０に給電するための端子である。給電端子２１０は、電線（給電線）３０を介して電源端子１１０に接続される。入力端子２１１は、センサ１０より検出信号を受け取るための端子である。入力端子２１１は、電線（信号線）３１を介して出力端子１１１に接続される。

給電部２２は、センサ１０に所望の電位を与えるための電源である。給電部２２は、スイッチＳＷ２１を介して給電端子２１０に接続され、スイッチＳＷ２２を介して入力端子２１１に接続される。給電部２２は、例えば自動車に搭載されたバッテリと、バッテリの直流電圧を所定電圧に降圧可能な降圧チョッパ回路とで構成される。

また、給電部２２は、第１電位Ｖｄ１と、第２電位Ｖｄ１と、移行電位Ｖｔとをセンサ１０に与えることができるように構成される。第１電位Ｖｄ１は、センサ１０を動作させるために必要な電源電位（例えば５Ｖ）以上かつ検出信号の最高電位（例えば４Ｖ）以上に設定される。第２電位Ｖｄ２は、前記電源電位以上かつシリアル信号の最高電位（シリアル信号がハイレベルであるときの電位Ｖ_ＳＨ、例えば１２Ｖ）以上に設定される。移行電位Ｖｔは、前記電源電位以上に設定される。

本実施形態では、第１閾値Ｖｔｈ１は６Ｖ、第２閾値Ｖｔｈ２は１１Ｖである。これに対応して、第１電位Ｖｄ１を５Ｖ、第２電位Ｖｄ２を１２Ｖ、移行電位Ｖｔを１０Ｖとしている。

第２通信部２３は、センサ１０（センサ１０の第１通信部１５）と有線による通信（シリアル通信）を行うように構成される。第２通信部２３は、通信処理部２３０と、第２クロック回路（図示せず）と、判定回路２３１と、スイッチＱ２１，Ｑ２２と、抵抗器Ｒ２１，Ｒ２２とを備える。

判定回路２３１は、給電端子２１０の電位（電源端子１１０の電位に略等しい）が信号受信用の閾値（本実施形態では１０Ｖ）超過であれば、給電端子２１０の電位をハイレベルと判定する。また、判定回路２３１は、給電端子２１０の電位が信号受信用の閾値以下であれば、給電端子２１０の電位をロウレベルと判定する。

スイッチＱ２１は、給電端子２１０とグラウンド（基準電位点）との間に挿入される。スイッチＱ２１は、例えばＭＯＳＦＥＴなどの半導体スイッチング素子や継電器等のオン・オフ制御が可能なスイッチである。

スイッチＱ２２は、給電部２２と給電端子２１０との間に挿入される。

抵抗器Ｒ２２は、スイッチＱ２２に並列に接続される。

通信処理部２３０は、例えば論理回路やマイクロコンピュータを利用して構成される。

通信処理部２３０は、判定回路２３１の判定結果と第２クロック回路とを利用して、シリアル信号の受信処理を行う。通信処理部２３０は、判定回路２３１の判定結果がハイレベルであればシリアル信号がハイレベルであると判断し、判定回路２３１の判定結果がロウレベルであればシリアル信号がロウレベルであると判断する。

通信処理部２３０は、スイッチＱ２１，Ｑ２２と第２クロック回路とを利用してシリアル信号の送信処理を行う。通信処理部２３０は、スイッチＱ２１をオフ、スイッチＱ２２をオンとすることで、センサ１０に送信されるシリアル信号をハイレベルとする。そのため、センサ１０に送信されるシリアル信号のハイレベルの電位は、給電部２２の第２電位Ｖｄ２（＝１２Ｖ）に等しくなる。通信処理部２３０は、スイッチＱ２１をオン、スイッチＱ２２をオフとすることで、センサ１０に送信されるシリアル信号をロウレベルとする。この場合、給電部２２が抵抗器Ｒ２２と抵抗器Ｒ２１を介して接地される。したがって、給電端子２１０の電位は、給電部２２の電位を抵抗器Ｒ２１と抵抗器Ｒ２２とで分圧した大きさとなる。抵抗器Ｒ２１，Ｒ２２の抵抗値は、このときの給電端子２１０の電位が、信号受信用の閾値（例えば１０Ｖ）以下となる値に設定される。

第２通信部２３では、通信処理部２３０と判定回路２３１とによって、給電端子２１０に入力されるシリアル信号を受信する受信部が構成される。また、通信処理部２３０とスイッチＱ２１，Ｑ２２と抵抗器Ｒ２１，Ｒ２２とによって、シリアル信号をセンサ１０に出力する送信部が構成される。

第２制御部２４は、図示しない入出力部からの指示に応じて、センサ１０に動作モードの切り替えを要求する。

ここで、前記入出力部は、ユーザが情報を入力するための操作ボタンなどの入力部と、ユーザに情報を提示するための画像表示装置などの出力部とを備えたユーザインタフェースである。前記入出力部は、管理装置２０と一体にまたは別体に設けられる。

第２制御部２４は、前記入出力部より動作モードを通常モードから調整モードに切り替える旨の指示を受けた場合には、各スイッチＳＷ２１，ＳＷ２２をオンにする。また、第２制御部２４は、給電部２２の電位を第２電位Ｖｄ２（＝１２Ｖ）に設定する。

第２制御部２４は、前記入出力部より動作モードを調整モードから通常モードに切り替える旨の指示を受けた場合には、動作モードを調整モードから移行モードを経て通常モードに切り替える。

そのため、第２制御部２４は、最初に各スイッチＳＷ２１，ＳＷ２２をオンにする。また、第２制御部２４は、給電部２２の電位を移行電位Ｖｔ（＝１０Ｖ）に設定する。所定の待機時間経過後、第２制御部２４は、スイッチＳＷ２１をオン、スイッチＳＷ２２をオフにする。また、第２制御部２４は、給電部２２の電位を第１電位Ｖｄ１（＝５Ｖ）に設定する。ここで、待機時間は、センサ１０が調整モードから移行モードに切り替わるのに必要な時間以上である。この場合、第２制御部２４は、スイッチＳＷ２２をオフにして出力端子１１１をオープンにした後に、給電部２２の電位を第１電位Ｖｄ１（＝５Ｖ）に設定するように動作することが好ましい。

管理装置２０は、通常モードを要求するにあたっては第１電位Ｖｄ１を電源端子１１０に与える。管理装置２０は、調整モードを要求するにあたっては第２電位Ｖｄ２を出力端子１１１と電源端子１１０との両方に与える。管理装置２０は、移行モードを要求するにあたっては移行電位Ｖｔを電源端子１１０および出力端子１１１の両方に与える。

第２制御部２４は、センサ１０が調整モードであるときは、第２通信部２３を制御して、前記入出力部を用いてユーザが入力した補正値をセンサ１０に送信する。第２制御部２４は、センサ１０に補正値を送信してから所定時間以内にセンサ１０からの応答（センサ１０における更新後の補正値）が得られれば、補正値の更新が成功したと判断する。一方、第２制御部２４は、前記所定時間以内に、センサ１０からの応答が得られなかったとき（あるいは、センサ１０から応答が得られたが補正値がセンサ１０に送信した補正値と一致しなかったとき）、補正値の更新が失敗したと判断する。第２制御部２３は、補正値の更新が成功したか失敗したかの判断を、前記入出力部により使用者に通知する。

また、第２制御部２４は、センサ１０が通常モードであるときは、入力端子２１１に入力された検出信号を前記入出力部に出力する。前記入出力部は、管理装置２０から受け取った検出信号に基づいて、センサ１０の検出値を表示する。

次に、センサ１０の動作について図３を参照して説明する。

時刻ｔ_１１以前では、電源端子１１０の電位は第１電位Ｖｄ１（＝５Ｖ）であり、出力端子１１１には検出信号が出力される。第１電位Ｖｄ１（＝５Ｖ）は第１閾値Ｖｔｈ１（＝６Ｖ）以下であり、検出信号の電位Ｖｏｕｔは第２閾値Ｖｔｈ２（＝１１Ｖ）以下である。そのため、判別部１６の判別結果は通常モードとなる。よって、スイッチＱ１２，Ｑ１３のバックゲートは、電源端子１１０に接続される。この場合、スイッチＱ１２，Ｑ１３のバックゲートの電位は第１電位Ｖｄ１（＝５Ｖ）であり、検出信号の電位Ｖｏｕｔより高い。したがって、スイッチＱ１２，Ｑ１３に意図しない電流は流れない。

時刻ｔ_１１〜時刻ｔ_１２では、出力端子１１１の電位は第２電位Ｖｄ２（＝１２Ｖ）であり、電源端子１１０にはシリアル信号が出力される。また、第２電位Ｖｄ２（＝１２Ｖ）は第２閾値Ｖｔｈ２（＝１１Ｖ）より高い。このように電源端子１１０の電位が第１閾値Ｖｔｈ１以上であり且つ出力端子１１１の電位が第２閾値Ｖｔｈ２以上になると、判別部１６の判別結果は調整モードとなる。よって、スイッチＱ１２，Ｑ１３のバックゲートは、出力端子１１１に接続される。この場合、スイッチＱ１２，Ｑ１３のバックゲートの電位は第２電位Ｖｄ２（＝１２Ｖ）であり、シリアル信号のハイレベルの電位Ｖ_ＳＨと等しい。したがって、スイッチＱ１２，Ｑ１３に意図しない電流は流れない。

時刻ｔ_１２〜時刻ｔ_１３では、電源端子１１０および出力端子１１１の電位は移行電位Ｖｔ（＝１０Ｖ）である。このように電源端子１１０の電位が第１閾値Ｖｔｈ１以上であり且つ出力端子１１１の電位が第２閾値Ｖｔｈ２未満になると、判別部１６の判別結果は移行モードとなる。よって、スイッチＱ１２，Ｑ１３のバックゲートは電源端子１１０に接続される。この場合、スイッチＱ１２，Ｑ１３のバックゲートの電位は移行電位Ｖｔであり、出力端子１１１の電位と等しい。したがって、スイッチＱ１２，Ｑ１３に意図しない電流は流れない。

管理装置２は、移行モードを要求してから所定の待機時間経過後（時刻ｔ_１３）、スイッチＳＷ２１をオン、スイッチＳＷ２２をオフにする。このとき、管理装置２０は、スイッチＳＷ２２をオフにして出力端子１１１をオープンにした後に、給電部２２の電位を第１電位Ｖｄ１（＝５Ｖ）に設定する。

この時刻ｔ_１３以後では、判別部１６の判別結果は通常モードとなる。スイッチＱ１２，Ｑ１３のバックゲートは、移行モード（時刻ｔ_１２〜ｔ_１３）において電源端子１１０に接続される。よって、スイッチＱ１２，Ｑ１３のバックゲートの電位は第１電位Ｖｄ１であり、検出信号の電位Ｖｏｕｔより高い。したがって、スイッチＱ１２，Ｑ１３に意図しない電流は流れない。

次に、移行モードがない場合のセンサ１０の動作について図４を参照して説明する。

時刻ｔ_２１以前では、判別部１６の判別結果は通常モードとなり、スイッチＱ１２，Ｑ１３のバックゲートは電源端子１１０に接続される。時刻ｔ_２１〜時刻ｔ_２２では、判別部１６の判別結果は調整モードとなり、スイッチＱ１２，Ｑ１３のバックゲートは出力端子１１１に接続される。

ここで、調整モードから通常モードへの移行を要求するために、時刻ｔ_２２において、電源端子１１０の電位を第１電位Ｖｄ１にする前にスイッチＳＷ２２をオフにする（出力端子１１１をオープンにする）と次の問題がある。すなわち、出力端子１１１の電位が、スイッチＱ１２によって電源端子１１０の電位よりやや低い程度の値にクランプされる。その結果、出力端子１１１の電位が閾値Ｖｔｈ２以下にならなくなる。また、スイッチＱ１２に意図しない電流が流れる。

また、時刻ｔ_２２において、出力端子１１１をオープンにする前に電源端子１１０の電位をＶｄ１にすると次の問題がある。すなわち、出力端子１１１の電位が電源端子１１０の電位より高くなる。そのため、電圧降下回路１５２に意図しない電流が流れる。

また、時刻ｔ_２２において、出力端子１１１をオープンにする前に出力端子１１１と電源端子１１０との両方の電位を同時に第１電位Ｖｄ１（＝５Ｖ）にすると次の問題がある。すなわち、出力端子１１１と電源端子１１０との両方の電位を同時に第１電位Ｖｄ１（＝５Ｖ）にすると判別部１６の判別結果が通常モードになって、検出部１２から検出信号が出力される。この場合、出力端子１１１において電位のバッティングが生じ、不要な電流が流れる。

また、時刻ｔ_２２において、最初に出力端子１１１の電位をＶｄ１より低くすると次の問題がある。すなわち、調整モードでは、スイッチＱ１２，Ｑ１３のバックゲートが出力端子１１１に接続されているから、スイッチＱ１２，Ｑ１３のバックゲートの電位が電源端子１１０より低くなる。その結果、スイッチＱ１２，Ｑ１３に意図しない電流が流れる。

このように、移行モードを用いない場合には、センサ１０の電気回路に意図しない電流が流れてしまう。

しかしながら、本実施形態のセンサ１０によれば、調整モードから通常モードへは、移行モードを経て切り替えられる。移行モードでは、半導体素子のＮ型バルク（スイッチＱ１２，Ｑ１３のバックゲート）は、電位が出力端子１１１の電位以上となる電源端子１１０に接続される。そのため、調整モードから通常モードに切り替わる際にスイッチＱ１２，Ｑ１３のバックゲートとドレインやソースとが導通することがない。よって、スイッチＱ１２，Ｑ１３のバックゲートに意図しない電流が流れてしまうことを防止できる。

また、切替部１８は、電源端子１１０の電位が出力端子１１１の電位より高い間（通常モード時）、スイッチＱ１２，Ｑ１３のバックゲートを電源端子１１０に接続する。そのため、スイッチＱ１２，Ｑ１３においてＰ型領域とＮ型バルクが導通することがない。また、切替部１８は、電源端子１１０の電位が出力端子１１１の電位より低い間（例えば通常モードから調整モードへの切り替え時および調整モード時）、スイッチＱ１２，Ｑ１３のＮ型バルクを出力端子１１１に接続する。そのため、スイッチＱ１２，Ｑ１３においてＰ型領域とＮ型バルクが導通することがない。

したがって、本実施形態のセンサ１０によれば、動作モードが切り替わる際に、スイッチＱ１２，Ｑ１３に意図しない電流が流れることがない。

さらに、本実施形態のセンサ１０によれば、判別部１６の第１閾値Ｖｔｈ１（＝６Ｖ）と第２閾値Ｖｔｈ２（＝１１Ｖ）とが異なる値である。そして、判別部１６は、電源端子１１０の電位が第１閾値Ｖｔｈ１以上であり且つ出力端子１１１の電位が第２閾値Ｖｔｈ２以上であれば管理装置２０が要求する動作モードが調整モードであると判別する。また、判別部１６は、電源端子１１０の電位が第１閾値Ｖｔｈ１未満であり且つ出力端子１１１の電位が第２閾値Ｖｔｈ２未満であれば管理装置２０が要求する動作モードが通常モードであると判別する。また、判別部１６は、電源端子１１０の電位が第１閾値Ｖｔｈ１以上であり且つ出力端子１１１の電位が第２閾値Ｖｔｈ２未満であれば、管理装置２０が要求する動作モードが移行モードであると判別する。

したがって、本実施形態のセンサ１０によれば、通常モード時の電源端子１１０および出力端子１１１の電位と、移行モード時の電源端子１１０および出力端子１１１の電位とを明確に区別できる。そのため、調整モードから移行モードに確実に切り替えることができる。また、動作モードが移行モードに切り替わる条件を、第１閾値Ｖｔｈ１と第２閾値Ｖｔｈ２との値を適切に決めることのみで設定できる。そのため、新たに回路を追加する必要がなくなる。

ところで、切替部１８では、スイッチＱＰ３，ＱＰ４・抵抗器ＲＰ２・インバータ１８１を省略してもよい。この場合、スイッチＱＰ２がオフのときは、スイッチＱ１２，Ｑ１３のバックゲートは、抵抗器Ｒ１３を介して電源端子１１０に接続される。スイッチＱＰ２がオンのときは、スイッチＱ１２，Ｑ１３のバックゲートは、スイッチＱＰ１を介して出力端子１１０に接続される。

つまり、スイッチＱ１２，Ｑ１３のバックゲートは、抵抗器Ｒ１３を介して電源端子１１０に接続される。これに対して、図２に示す例では、半導体素子（スイッチＱ１２，Ｑ１３）のＮ型バルクは、スイッチング素子であるスイッチＱＰ３を介して電源端子１１０に接続される。スイッチＱＰ３のオン抵抗は、抵抗器Ｒ１３の抵抗よりも十分に小さく、おおよそ数十〜数百Ωである。つまり、スイッチＱ１２，Ｑ１３のＮ型バルクは、抵抗器Ｒ１３よりも低抵抗の素子（低インピーダンス素子）を介して電源端子１１０に接続される。そのため、抵抗器Ｒ１３を介して電源端子１１０に接続される場合に比べれば、ノイズ環境下においても、Ｎ型バルク（スイッチＱ１２，Ｑ１３のバックゲート）の電位を安定させることができる。

なお、本実施形態では、電源端子１１０と出力端子１１１とに同じ値の移行電位Ｖｔを与えている。しかしながら、管理装置２０は、移行モードを要求するにあたっては電源電位以上の第１移行電位を電源端子１１０に与えるとともに第１移行電位以下の第２移行電位を出力端子１１１に与えるように構成されていてもよい。また、給電部２２は、電位を変えるための降圧チョッパ回路を備えているが、電位が異なる複数の電源を有していてもよい。また、センサ１０は、調整モードや通常モードを複数有しても良く、調整モードや通常モードの数の増加に応じて移行モードを適宜増やしても良い。また、センサ１０の第１通信部１５は、必ずしも送信部を有している必要はない。

（実施形態２）
本実施形態のセンサ１０では、判別部１６の構成が実施形態１のセンサ１０と異なる。本実施形態と実施形態１とで共通するセンサ１０および管理装置２０の構成については説明を省略する。

本実施形態における判別部１６は、第１比較手段１６０と、第２比較手段１６１と、決定手段１６２とに加えて、第３比較手段（図示せず）と、第４比較手段（図示せず）とを備える。

第３比較手段は、電源端子１１０の電位を第３閾値Ｖｔｈ３と比較するように構成される。第４比較手段は、出力端子１１０の電位を第３閾値Ｖｔｈ３と比較するように構成される。第３および第４比較手段は、コンパレータにより構成される。

ここで、第３閾値Ｖｔｈ３は、第１閾値Ｖｔｈ１と第２閾値Ｖｔｈ２とのいずれよりも大きい値である。

本実施形態における決定手段１６２は、電源端子１１０の電位が第１閾値Ｖｔｈ１以上第３閾値Ｖｔｈ３未満であり且つ出力端子１１１の電位が第２閾値Ｖｔｈ２以上第３閾値Ｖｔｈ３未満であれば管理装置２０が要求する動作モードが調整モードであると決定する。決定手段１６２は、電源端子１１０の電位が第１閾値Ｖｔｈ１未満であり且つ出力端子１１１の電位が第２閾値Ｖｔｈ２未満であれば管理装置が要求する動作モードが通常モードであると決定する。決定手段１６２は、電源端子１１０と出力端子１１１との両方の電位が第３閾値Ｖｔｈ３以上であれば管理装置２０が要求する動作モードが移行モードであると決定する。

例えば、本実施形態では、第１閾値Ｖｔｈ１は６Ｖであり、第２閾値Ｖｔｈ２は１１Ｖであり、第３閾値Ｖｔｈ３は１３Ｖである。これに対応して、本実施形態における管理装置２０では、給電部２２の移行電位Ｖｔを１４Ｖとしている。

次に、センサ１０の動作について図５を参照して説明する。

時刻ｔ_３１以前では、電源端子１１０の電位はＶｄ１（＝５Ｖ）であり、出力端子１１１には検出信号が出力される。そのため、判別部１６の判別結果は通常モードとなる。この場合、スイッチＱ１２，Ｑ１３のバックゲートは、電源端子１１０に接続される。

時刻ｔ_３１〜時刻ｔ_３２では、出力端子１１１の電位はＶｄ２（＝１２Ｖ）であり、電源端子１１０にはシリアル信号が出力される。そのため、判別部１６の判別結果は調整モードとなる。この場合、スイッチＱ１２，Ｑ１３のバックゲートは、出力端子１１１に接続される。

時刻ｔ_３２〜時刻ｔ_３３では、電源端子１１０および出力端子１１１の電位は移行電位Ｖｔ（＝１４Ｖ）である。移行電位Ｖｔは第３閾値Ｖｔｈ３（＝１３Ｖ）より高い。そのため、判別部１６の判別結果は移行モードとなる。この場合、スイッチＱ１２，Ｑ１３のバックゲートは、電源端子１１０に接続される。

時刻ｔ_１３以後では、電源端子１１０の電位は第１電位Ｖｄ１であり、出力端子１１１には、検出信号が出力される。そのため、判別部１６の判別結果は通常モードとなる。移行モードにおいて、スイッチＱ１２，Ｑ１３のバックゲートは、電源端子１１０に接続されている。よって、スイッチＱ１２，Ｑ１３のバックゲートの電位は第１電位Ｖｄ１であり、検出信号の電位Ｖｏｕｔより高い。したがって、スイッチＱ１２，Ｑ１３に意図しない電流は流れない。なお、管理装置２０は、移行モードへの切り替えを要求した後、所定の待機時間経過後、スイッチＳＷ２２をオフにして出力端子１１１をオープンにした後に、給電部２２の電位を第１電位Ｖｄ１（＝５Ｖ）に設定するように構成されることが好ましい。

このように、本実施形態のセンサ１０によれば、実施形態１と同様に、スイッチＱ１２，Ｑ１３に意図しない電流が流れてしまうことを防止できる。

さらに、本実施形態のセンサ１０によれば、第３閾値Ｖｔｈ３は、第１閾値Ｖｔｈ１（＝５Ｖ）と第２閾値Ｖｔｈ２（＝１２Ｖ）とのいずれよりも大きい値（＝１３Ｖ）である。そして、判別部１６は、電源端子１１０の電位が第１閾値Ｖｔｈ１以上第３閾値Ｖｔｈ３未満であり且つ出力端子１１１の電位が第２閾値Ｖｔｈ２以上第３閾値Ｖｔｈ３未満であれば管理装置２０が要求する動作モードが調整モードであると判別する。また、判別部１６は、電源端子１１０の電位が第１閾値Ｖｔｈ１未満であり且つ出力端子１１１の電位が第２閾値Ｖｔｈ２未満であれば管理装置２０が要求する動作モードが通常モードであると判別する。また、判別部１６は、電源端子１１０と出力端子１１１との両方の電位が第３閾値Ｖｔｈ３以上であれば管理装置２０が要求する動作モードが移行モードであると判別する。

したがって、本実施形態のセンサ１０によれば、通常モード時の電源端子１１０および出力端子１１１の電位と、移行モード時の電源端子１１０および出力端子１１１の電位とを明確に区別できる。そのため、調整モードから移行モードに確実に切り替えることができる。

（実施形態３）
本実施形態のセンサ１０では、判別部１６の構成が実施形態１のセンサ１０と異なる。本実施形態と実施形態１とで共通するセンサ１０の構成については説明を省略する。また、本実施形態の管理装置２０では、第２制御部２４の構成が実施形態１の管理装置２０と異なる。本実施形態と実施形態１とで共通する管理装置２０の構成については説明を省略する。

本実施形態における第２制御部２４は、第２通信部２３を制御して、指示信号をセンサ１０に送信するように構成される。指示信号は、移行モードへの移行を指示する信号である。第２制御部２４は、前記入出力部より動作モードを調整モードから通常モードに切り替える旨の指示を受けた場合には、動作モードを調整モードから移行モードを経て通常モードに切り替える。第２制御部２４は、実施形態１と同様に、最初に各スイッチＳＷ２１，ＳＷ２２をオンにする。また、第２制御部２４は、給電部２２の電位を移行電位Ｖｔに設定する。さらに、第２制御部２４は、第２通信部２３に指示信号を出力させる。そして、所定の待機時間経過後、第２制御部２４は、スイッチＳＷ２２をオン、スイッチＳＷ２２をオフにする。また、第２制御部２４は、給電部２２の電位を第１電位Ｖｄ１に設定する。

このように、管理装置２０は、移行モードを要求するにあたっては移行電位Ｖｔを電源端子１１０および出力端子１１１の両方に与えるとともに、給電端子２１０を通じて指示信号をセンサ１０の電源端子１１０に出力する。そして、管理装置２０は、所定の待機時間経過後、スイッチＳＷ２２をオフにして出力端子１１１をオープンにした後に、給電部２２の電位を第１電位Ｖｄ１（＝５Ｖ）に設定する。

本実施形態における判別部１６は、第１通信部１５が指示信号を受信すると、管理装置２０が要求する動作モードが移行モードであると判別するように構成される。

本実施形態のセンサ１０によれば、電源端子１１０および出力端子１１１の電位に基づいて移行モードが要求されているかどうかを判別しなくて済む。その結果、調整モードから移行モードに確実に切り替えることができる。

（実施形態４）
本実施形態のセンサ１０では、図６に示すように、判別部１６および切替部１８の構成が実施形態１のセンサ１０と異なる。また、本実施形態のセンサ１０は、比較部１９を備えている点で、実施形態１のセンサ１０と異なる。また、本実施形態の管理装置２０では、第２制御部２４の構成が実施形態１の管理装置２０と異なる。本実施形態と実施形態１とで共通する管理装置２０の構成については説明を省略する。

本実施形態のセンサ１０の動作モードには、上述の調整モードと、上述の通常モードとがある。

本実施形態における管理装置２０は、通常モードを要求するにあたっては第１電位Ｖｄ１を電源端子１１０に与え、調整モードを要求するにあたっては第２電位Ｖｄ２を出力端子１１１に与えるように構成される。

本実施形態における判別部１６Ａは、第１比較手段１６０と、第２比較手段１６１と、決定手段１６２とを備える。

本実施形態における決定手段１６２は、各比較手段１６０，１６１の比較結果に基づいて管理装置２０が要求する動作モードを決定するように構成される。決定手段１６２は、電源端子１１０の電位が第１閾値Ｖｔｈ１以上であり且つ出力端子１１１の電位が第２閾値Ｖｔｈ２以上であれば、管理装置２０が要求する動作モードが調整モードであると決定する。決定手段１６２は、電源端子１１０の電位が第１閾値Ｖｔｈ１未満であり且つ出力端子１１１の電位が第２閾値Ｖｔｈ２未満であれば、管理装置２０が要求する動作モードが通常モードであると決定する。

そして、本実施形態における判別部１６Ａは、判別結果を第１制御部１７と切替部１８とに通知する。特に、本実施形態では、判別部１６Ａは、切替部１８に判別結果を示す判別信号を出力する。判別信号は、判別結果が調整モードであればハイレベルに設定され、判別結果が通常モードであればロウレベルに設定される。

比較部１９は、電源端子１１０の電位と出力端子１１１の電位とを比較する。比較部１９は、例えばコンパレータである。比較部１９は、切替部１８に比較結果を示す比較信号を出力する。比較信号は、出力端子１１１の電位が電源端子１１０の電位より大きければハイレベルに設定され、出力端子１１１の電位が電源端子１１０の電位以下であればロウレベルに設定される。

本実施形態における切替部１８は、比較部１９の比較結果と判別部１６の判別結果とに基づいてスイッチＱ１２，Ｑ１３のバックゲートを電源端子１１０または出力端子１１１に接続するように構成される。本実施形態における切替部１８は、切替制御部１８０Ａの構成が実施形態１の切替部１８と異なる。切替制御部１８は、論理積回路１８２と、制御回路１８３とを備える。

論理積回路１８２は、判別信号と比較信号との論理積を演算し、演算結果を示す出力信号を制御回路１８３に出力する。したがって、出力信号は、判別部１６の判別結果が通常モードであれば、ロウレベルとなる。また、出力信号は、判別部１６の判別結果が調整モードであっても、出力端子１１１の電位が電源端子１１０の電位以下であれば、ロウレベルとなる。結果、出力信号は、判別部１６の判別結果が調整モードであり、且つ、出力端子１１１の電位が電源端子１１０の電位より大きいときだけ、ハイレベルとなる。

制御回路１８３は、論理積回路１８２から受け取った出力信号がハイレベルであれば、ハイレベルの制御信号を制御端子から出力する。その結果、スイッチＱ１２，Ｑ１３のバックゲートは、スイッチＱＰ１を介して出力端子１１１に接続される。切替制御部１８０Ａは、論理積回路１８２から受け取った出力信号がロウレベルであれば、ロウレベルの制御信号を制御端子から出力する。その結果、スイッチＱ１２，Ｑ１３のバックゲートは、スイッチＱＰ３を介して電源端子１１０に接続される。

したがって、本実施形態における切替部１８は、判別部１６の判別結果が通常モードであればスイッチＱ１２，Ｑ１３のバックゲートを電源端子１１０に接続する。一方、切替部１８は、判別部１６の判別結果が調整モードであれば比較部１９の比較結果に基づいて電源端子１１０と出力端子１１１とのうち電位が高いほうにスイッチＱ１２，Ｑ１３のバックゲートを接続する。

このように、本実施形態のセンサ１０によれば、調整モードにおいては、電源端子１１０と出力端子１１１とのうち電位が高いほうにスイッチＱ１２，Ｑ１３のバックゲートが接続される。そのため、調整モードから通常モードに切り替わる際に、スイッチＱ１２，Ｑ１３のバックゲートの電位がソースやドレインの電位より低くならない。よって、スイッチＱ１２，Ｑ１３に意図しない電流が流れてしまうことを防止できる。

１０物理量センサ
１３記憶部
１６判別部
１８切替部
２０管理装置
１１０電源端子
１１１出力端子
Ｑ１２スイッチ

Claims

物理量センサであって、
電源端子と出力端子と接地端子とを有し少なくとも前記電源端子と前記出力端子とが外部装置に接続される端子部と、
所定の物理量を検出して検出信号として出力する検出部と、
特性情報を記憶する記憶部と、
前記電源端子を通じて前記外部装置からシリアル信号を受け取る通信部と、
前記外部装置が要求している動作モードを判別する判別部と、
前記判別部の判別結果にしたがって動作する制御部と、
Ｎ型バルクにＰ型領域を形成してなり前記Ｐ型領域が前記電源端子または前記出力端子に接続される半導体素子と、
前記判別部の判別結果にしたがって前記半導体素子の前記Ｎ型バルクを前記電源端子または前記出力端子に接続する切替部とを備え、
前記動作モードには、前記制御部が前記記憶部の特性情報を前記通信部が前記外部装置より受け取った特性情報に書き換える調整モードと、前記制御部が前記検出信号を前記出力端子より前記外部装置に出力させる通常モードと、移行モードとがあり、
前記外部装置は、前記通常モードを要求するにあたっては前記物理量センサを動作させるために必要な電源電位以上かつ前記検出信号の最高電位以上の第１電位を前記電源端子に与え、前記調整モードを要求するにあたっては前記シリアル信号の最高電位を前記電源端子に与えるとともに前記電源電位以上かつ前記シリアル信号の最高電位以上の第２電位を前記出力端子に与え、前記移行モードを要求するにあたっては前記電源電位以上の第１移行電位を前記電源端子に与えるとともに前記第１移行電位以下の第２移行電位を前記出力端子に与え、さらに前記動作モードを前記調整モードから前記移行モードを経て前記通常モードに切り替えるように構成され、
前記切替部は、前記判別部の判別結果が前記調整モードであれば前記Ｎ型バルクを前記出力端子に接続し、前記判別部の判別結果が前記通常モードまたは前記移行モードであれば前記Ｎ型バルクを前記電源端子に接続するように構成されることを特徴とする物理量センサ。
前記判別部は、前記電源端子の電位を第１閾値と比較する第１比較手段と、前記出力端子の電位を第２閾値と比較する第２比較手段と、前記各比較手段の比較結果に基づいて前記外部装置が要求する前記動作モードを決定する決定手段とを備え、
前記第１閾値と前記第２閾値とは異なる値であり、
前記決定手段は、前記電源端子の電位が前記第１閾値以上であり且つ前記出力端子の電位が前記第２閾値以上であれば前記外部装置が要求する前記動作モードが前記調整モードであると決定し、前記電源端子の電位が前記第１閾値未満であり且つ前記出力端子の電位が前記第２閾値未満であれば前記外部装置が要求する前記動作モードが前記通常モードであると決定し、前記電源端子の電位が前記第１閾値以上であり且つ前記出力端子の電位が前記第２閾値未満であれば前記外部装置が要求する前記動作モードが前記移行モードであると決定するように構成されることを特徴とする請求項１記載の物理量センサ。
前記判別部は、前記電源端子の電位を第１閾値と比較する第１比較手段と、前記出力端子の電位を第２閾値と比較する第２比較手段と、前記電源端子の電位を第３閾値と比較する第３比較手段と、前記出力端子の電位を第３閾値と比較する第４比較手段と、前記各比較手段の比較結果に基づいて前記外部装置が要求する前記動作モードを決定する決定手段とを備え、
前記第３閾値は、前記第１閾値と前記第２閾値とのいずれよりも大きい値であり、
前記決定手段は、前記電源端子の電位が前記第１閾値以上前記第３閾値未満であり且つ前記出力端子の電位が前記第２閾値以上前記第３閾値未満であれば前記外部装置が要求する前記動作モードが前記調整モードであると決定し、前記電源端子の電位が前記第１閾値未満であり且つ前記出力端子の電位が前記第２閾値未満であれば前記外部装置が要求する前記動作モードが前記通常モードであると決定し、前記電源端子と前記出力端子との両方の電位が前記第３閾値以上であれば前記外部装置が要求する前記動作モードが前記移行モードであると決定するように構成されることを特徴とする請求項１記載の物理量センサ。
前記外部装置は、前記移行モードを要求するにあたっては前記移行モードへの移行を指示する指示信号を前記電源端子に出力するように構成され、
前記判別部は、前記通信部が前記指示信号を受信すると、前記外部装置が要求する前記動作モードが前記移行モードであると判別するように構成されることを特徴とする請求項１記載の物理量センサ。
前記半導体素子は、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴであり、
前記半導体素子のソースとドレインとのいずれか一方は、前記電源端子に接続され、
前記半導体素子のソースとドレインとのいずれか他方は、前記出力端子に接続され、
前記半導体素子の前記Ｎ型バルクは、バックゲートであり、
前記通信部は、前記調整モード時に前記電源端子を通じて前記外部装置にシリアル信号を送信する送信部を備え、
前記送信部は、前記外部装置に送信するシリアル信号をハイレベルにする際には、前記半導体素子によって前記出力端子と前記電源端子との間を短絡させることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項記載の物理量センサ。