JP5900090B2 - ボトム検知回路 - Google Patents

Description

本願明細書で開示される技術は、センサ出力のボトム値を検知するボトム検知回路に関する。

脈動的に変化する事象をセンサで検知し、そのセンサ出力を処理することが必要とされる場面が多く存在する。例えば、エンジンのシリンダ内の脈動的に変化する燃焼圧を圧力センサで検知し、その圧力センサのセンサ出力を利用してエンジンの点火時期を制御することが行われている。通常、センサ出力には、各種の要因によるオフセット値が重畳される。このオフセット値は、脈動波形のボトム値として現れる。

オフセット値が常に一定であれば、センサ出力からオフセット値を減じることで、脈動波形を求めることができる。しかしながら、オフセット値は、様々な要因で変動することが知られている。例えば、オフセット値は、温度変化に応じて変動する温度依存性を有することがある。温度依存性を有するオフセット値は、センサが設置された環境の温度変化によって変動する。

このため、センサ出力のうちの脈動波形を正確に検知するためには、センサ出力のボトム値を正確に検知することが必要である。従来技術では、保持されているボトム値（以下、ボトム保持値という）を一定速度で上昇させることで、オフセット値の変動に追従させることが行われている。この技術によれば、例えば、オフセット値が温度変化に依存して上昇するような場合でも、ボトム保持値を上昇させることで、オフセット値の変動に追従させることができる。しかしながら、ボトム保持値を上昇させる速度が速すぎると、脈動波形の一部の信号が消失するという問題がある。一方、ボトム保持値を上昇させる速度が遅すぎると、オフセット値の変動に追従させることができないという問題がある。

特許文献１には、上記トレードオフ関係を改善する技術の一例が開示されている。特許文献１の技術では、センサ出力のボトム値を第１上昇速度で増加する第１ボトム保持値及び第２上昇速度で増加する第２ボトム保持値として保持する。第１ボトム保持値の第１上昇速度は相対的に速く設定されており、オフセット値の変動に対して確実に追従できるように設定される。第２ボトム保持値の第２上昇速度は相対的に遅く設定されている。第２ボトム保持値が、センサ出力のボトム値として利用される。この例では、第１ボトム保持値と第２ボトム保持値の差が閾値以上となったときに、第２ボトム保持値を第１ボトム保持値に一致させ、第２ボトム保持値をオフセット値に追従させる。このように、特許文献１の技術では、上昇速度が異なる２つのボトム保持値を利用することで、上記トレードオフ関係を改善することができる。

特開２００４−１０８８９６号公報（図１２）

しかしながら、第１ボトム保持値と第２ボトム保持値の差が閾値以上となったときに、第２ボトム保持値を第１ボトム保持値に一致させるときの変化が急峻であり、波形歪みが生じてしまう。本明細書で開示される技術は、波形歪みが抑えられたボトム検知回路を提供することを目的としている。

本明細書で開示される技術は、センサ出力のボトム値を検知するボトム検知回路に具現化される。ボトム検知回路は、入力端子とボトム保持回路と補正回路と出力端子とを備える。入力端子には、センサ出力が入力する。ボトム保持回路は、入力端子に接続されており、センサ出力のボトム値を第１上昇速度で増加する第１ボトム保持値及び第１上昇速度よりも遅い第２上昇速度で増加する第２ボトム保持値として保持する。補正回路は、第１ボトム保持値と第２ボトム保持値の差に基づいて、第２ボトム保持値を第２上昇速度よりも速い第３上昇速度で上昇させる。出力端子には、第２ボトム保持値が出力される。第３上昇速度は、第２ボトム保持値が第１ボトム保持値に達しないように調整される。

上記態様のボトム検知回路では、第１ボトム保持値と第２ボトム保持値の差に基づいて、第２ボトム保持値を第１ボトム保持値に一致させるのではなく、第２ボトム保持値の上昇速度を速くすることで、第２ボトム保持値をセンサ出力のオフセット値に追従させる。これにより、第２ボトム保持値の急峻な変化が抑えられる。

本実施例のセンサ出力処理回路の構成の概略を示す。 第１ボトム保持回路の回路構成の一例を示す。 第１ボトム保持回路の第１ボトム保持値の動作波形を示す。 本実施例のセンサ出力処理回路の動作波形を示す。 従来例のセンサ出力処理回路の動作波形を示す。 第１ボトム保持回路の回路構成の他の一例を示す。 時定数を変更可能なボトム保持回路の回路構成の一例を示す。 図７の抵抗切替スイッチ部の制御表を示す。 時定数を変更可能なボトム保持回路の回路構成の他の一例を示す。 図９の抵抗切替スイッチ部の制御表を示す。

以下、本明細書で開示される技術の特徴を整理する。なお、以下に記す事項は、各々単独で技術的な有用性を有している。
（特徴１）本明細書で開示されるボトム検知回路は、入力端子とボトム保持回路と補正回路と出力端子とを備えていてもよい。入力端子には、センサ出力が入力するように構成されていてもよい。ボトム保持回路は、入力端子に接続されており、センサ出力のボトム値を第１上昇速度で増加する第１ボトム保持値及び第１上昇速度よりも遅い第２上昇速度で増加する第２ボトム保持値として保持してもよい。なお、ボトム保持回路は、必要に応じて、第１上昇速度及び第２上昇速度とは異なる上昇速度で増加するボトム保持値をさらに保持してもよい。ここで、上昇速度とは、ボトム値が単位時間当たりに増加する量をいう。例えば、ボトム値が電圧値の場合、上昇速度とは、単位時間当たりに増加する電圧量をいう。補正回路は、第１ボトム保持値と第２ボトム保持値の差に基づいて、第２ボトム保持値を第２上昇速度よりも速い第３上昇速度で上昇させてもよい。なお、補正回路は、第２ボトム保持値を第３上昇速度で上昇させた後に、必要に応じて、第１ボトム保持値と第２ボトム保持値の差に基づいて、第２ボトム保持値を第３上昇速度とは異なる上昇速度で上昇させてもよい。出力端子には、第２ボトム保持値が出力されてもよい。第３上昇速度は、第２ボトム保持値が第１ボトム保持値に達しないように調整されてもよい。
（特徴２）ボトム保持回路は、センサ出力を入力して第１ボトム保持値を出力する第１ボトム保持回路と、第１ボトム保持値を入力して第２ボトム保持値を出力する第２ボトム保持回路と、を有していてもよい。
（特徴３）第１ボトム保持回路は、センサ出力のボトム値に応じた電荷を充電し、センサ出力のボトム値を保持するときに電荷量を第１変化率で変化させることで第１ボトム保持値を第１上昇速度で増加させる第１コンデンサを有していてもよい。第２ボトム保持回路は、第１ボトム保持値のボトム値に応じた電荷を充電し、第１ボトム保持値のボトム値を保持するときに電荷量を第１変化率よりも小さい第２変化率で変化させることで第２ボトム保持値を第２上昇速度で増加させる第２コンデンサを有していてもよい。ここで、変化率とは、単位時間当たりにコンデンサに充電される電荷量又はコンデンサから放電される電荷量をいう。この態様の第１ボトム保持回路及び第２ボトム保持回路はいずれも、コンデンサを利用してボトム保持値を保持する。さらに、ボトム保持値を保持するときに、コンデンサの充放電を利用してそのボトム保持値を上昇させる。
（特徴４）補正回路は、第１ボトム保持値と第２ボトム保持値の差に基づいて、第２コンデンサの電荷量を第２変化率よりも速い第３変化率で変化させることで第２ボトム保持値を第２上昇速度よりも速い第３上昇速度で上昇させてもよい。すなわち、補正回路は、第２コンデンサの充放電速度を制御可能に構成されている。なお、必要に応じて、補正回路は、第１コンデンサの充放電速度も制御可能に構成されていてもよい。
（特徴５）第１ボトム保持回路は、第１入力端子と第１出力端子と第１電源端子と第１基準端子と第１オペアンプと第１ダイオードと第１抵抗とをさらに有していてもよい。この場合、第１ボトム保持回路では、センサ出力が第１入力端子に入力され、第１入力端子が第１オペアンプの非反転入力端子に接続され、第１オペアンプの反転入力端子が第１出力端子に接続され、第１オペアンプの出力端子が第１ダイオードのカソードに接続され、第１ダイオードのアノードが第１出力端子に接続され、第１抵抗の一方の端子が第１出力端子に接続され、第１抵抗の他方の端子が第１電源端子に接続され、第１コンデンサの一方の端子が第１出力端子に接続され、第１コンデンサの他方の端子が第１基準端子に接続されてもよい。第１出力端子には、第１ボトム保持値が出力されてもよい。
（特徴６）第２ボトム保持回路は、第２入力端子と第２出力端子と第２電源端子と第２基準端子と第２オペアンプと第２ダイオードと第２抵抗とをさらに有していてもよい。第２ボトム保持回路では、第１ボトム保持値が第２入力端子に入力され、第２入力端子が第２オペアンプの非反転入力端子に接続され、第２オペアンプの反転入力端子が第２出力端子に接続され、第２オペアンプの出力端子が第２ダイオードのカソードに接続され、第２ダイオードのアノードが第２出力端子に接続され、第２抵抗の一方の端子が第２出力端子に接続され、第２抵抗の他方の端子が第２電源端子に接続され、第２コンデンサの一方の端子が第２出力端子に接続され、第２コンデンサの他方の端子が第２基準端子に接続されてもよい。第２出力端子に第２ボトム保持値が出力されてもよい。

図１に示されるように、センサ出力処理回路１は、燃焼圧センサ３のセンサ出力Ｖ１を処理するために用いられる。ここで、燃焼圧センサ３の一例には、ピエゾ抵抗素子を有する半導体圧力センサが用いられる。ピエゾ抵抗素子は、一端が接地され、他端が定電流源２に接続される。燃焼圧に応じた圧力がピエゾ抵抗素子に加わると、ピエゾ抵抗素子の抵抗値が変化し、ピエゾ抵抗素子の他端の電圧が変化する。燃焼圧センサ３は、ピエゾ抵抗素子の他端の電圧をセンサ出力Ｖ１として出力する。

センサ出力処理回路１は、燃焼圧センサ３のセンサ出力Ｖ１のボトム値を検知するボトム検知回路４と、燃焼圧センサ３のセンサ出力Ｖ１のうちの脈動波形成分を抽出する差動増幅器７を備えている。ボトム検知回路４は、入力端子ＩＮ１と出力端子ＯＵＴ１を有しており、入力端子ＩＮ１に燃焼圧センサ３のセンサ出力Ｖ１が入力し、出力端子ＯＵＴ１に燃焼圧センサ３のセンサ出力Ｖ１のボトム値が出力される。差動増幅器７は、燃焼圧センサ３のセンサ出力Ｖ１とそのセンサ出力Ｖ１のボトム値を入力しており、その差分を増幅して脈動波形電圧Ｖ３として出力する。

ボトム検知回路４は、燃焼圧センサ３のセンサ出力Ｖ１のボトム値を保持するボトム保持回路５と、保持されているボトム値が異常になったと判断したときに補正する補正回路６を有している。ボトム保持回路５は、第１ボトム保持回路１１と第２ボトム保持回路１２を有している。第１ボトム保持回路１１は、燃焼圧センサ３のセンサ出力Ｖ１のボトム値を第１ボトム保持値Ｖ２として保持する。第１ボトム保持値Ｖ２は、保存されているときに、相対的に速い上昇速度で増加する。第２ボトム保持回路１２は、燃焼圧センサ３のセンサ出力Ｖ１のボトム値を第２ボトム保持値Ｖ２ａとして保持する。第２ボトム保持値Ｖ２ａは、保存されているときに、相対的に遅い上昇速度で増加する（すなわち、第１ボトム保持値Ｖ２の上昇速度よりも遅い上昇速度で増加する）。ボトム検知回路４では、第２ボトム保持回路１２で保持される第２ボトム保持値Ｖ２ａが出力端子ＯＵＴ１に出力される。

図２に、第１ボトム保持回路１１の回路構成を例示する。第１ボトム保持回路１１は、入力端子ＩＮ１１と出力端子ＯＵＴ１１と電源端子１１ＰとＧＮＤ端子１１ＮとオペアンプＯＰ１１とダイオードＤ１１と固定抵抗Ｒ１１とコンデンサＣ１１と、を有している。入力端子ＩＮ１１には、燃焼圧センサ３のセンサ出力Ｖ１が入力される。オペアンプＯＰ１１では、非反転入力端子が入力端子ＩＮ１１に接続され、反転入力端子が出力端子ＯＵＴ１１に接続される。ダイオードＤ１１では、カソードにオペアンプＯＰ１１の出力が入力され、アノードが出力端子ＯＵＴ１１に接続される。固定抵抗Ｒ１１では、一方の端子が出力端子ＯＵＴ１１に接続され、他方の端子が電源端子１１Ｐに接続される。電源端子１１Ｐには直流電圧Ｖｃｃが入力される。コンデンサＣ１１では、一方の端子が出力端子ＯＵＴ１１に接続され、他方の端子がＧＮＤ端子１１Ｎに接続される。ＧＮＤ端子１１Ｎには接地電圧が入力される。出力端子ＯＵＴ１１には、第１ボトム保持値Ｖ２が出力される。ここで、第２ボトム保持回路１２も、第１ボトム保持回路１１と共通した回路構成を有している。ただし、コンデンサＣ１１と固定抵抗Ｒ１１で構成される時定数を比較すると、第２ボトム保持回路１２の時定数は、第１ボトム保持回路１１の時定数よりも大きく調整されている。また、図１に示されるように、第２ボトム保持回路１２は、第１ボトム保持回路１１の第１ボトム保持値Ｖ２を入力している。なお、この例に代えて、第２ボトム保持回路１２も、燃焼圧センサ３のセンサ出力Ｖ１を直接入力してもよい。

次に、図３を参照し、第１ボトム保持回路１１が燃焼圧センサ３のセンサ出力Ｖ１のボトム値を保持する動作を説明する。図３に示されるように、時間ｔ１，ｔ３，ｔ５において、センサ出力Ｖ１のボトム値の保持が開始される。Ｖ２＜Ｖ１の期間では、オペアンプＯＰ１１がコンパレータ状態であり、オペアンプＯＰ１１の出力がハイとなる。このとき、ダイオードＤ１１が非導通となるように、直流電圧Ｖｃｃが設定されている。このため、Ｖ２＜Ｖ１の期間では、ダイオードＤ１１が非導通状態である。ダイオードＤ１１が非導通状態のときは、固定抵抗Ｒ１１を介してコンデンサＣ１１に電流が流れ、所定の増加率でコンデンサＣ１１に電荷が充電される。コンデンサＣ１１に電荷が充電されるときの増加率は、固定抵抗Ｒ１１とコンデンサＣ１１の時定数で決定される。コンデンサＣ１１に充電される電荷量が増加すると、出力端子ＯＵＴ１１に提供される第１ボトム保持値Ｖ２も増加する。すなわち、第１ボトム保持値Ｖ２の増加率も、固定抵抗Ｒ１１とコンデンサＣ１１の時定数によって決まる。時定数を大きくすると第１ボトム保持値Ｖ２の増加率が小さくなり、時定数を小さくすると第１ボトム保持値Ｖ２の増加率が大きくなる。

図３に示されるように、第１ボトム保持値Ｖ２が徐々に増加し、センサ出力Ｖ１がピーク値を超えて徐々に低下すると、時間ｔ２，ｔ４，ｔ６において、Ｖ２＞Ｖ１となり、ダイオードＤ１１が導通する。ダイオードＤ１１が導通すると、オペアンプＯＰ１１を含む回路が、ボルテージフォロワ回路となる。この結果、オペアンプＯＰ１１の入力と出力が一致するので、入力端子ＩＮ１１に入力するセンサ出力Ｖ１と出力端子ＯＵＴ１１に出力する第１ボトム保持値Ｖ２が概ね一致する。これにより、ダイオードＤ１１が導通状態のときは、コンデンサＣ１１は、その両端電圧がセンサ出力Ｖ１と一致するように充放電される。

図３に示されるように、センサ出力Ｖ１が徐々に低下し、ボトム値に達した後に再度上昇に転じると、Ｖ２＜Ｖ１となり、ダイオードＤ１１は非導通状態となる。このように、第１ボトム保持回路１１は、燃焼圧センサ３のセンサ出力Ｖ１のボトム値を境にして、ダイオードＤ１１が導通状態から非導通状態に切換わる。この結果、第１ボトム保持回路１１は、センサ出力Ｖ１のボトム値を第１ボトム保持値Ｖ２として保持する。

図１に戻る。補正回路６は、第１補正用オペアンプＯＰ１と第２補正用オペアンプＯＰ２とスイッチ素子ＳＷ１と参照電源Ｖｒとを有している。第１補正用オペアンプＯＰ１では、非反転入力端子に第１ボトム保持回路１１の第１ボトム保持値Ｖ２が入力し、反転入力端子に第２ボトム保持回路１２の第２ボトム保持値Ｖ２ａが入力する。第２補正用オペアンプＯＰ２では、非反転入力端子に第１補正用オペアンプＯＰ１の出力Ｖａが入力し、反転入力端子に参照電圧Ｖｒが入力する。スイッチ素子ＳＷ１では、一方の入出力端子が第１ボトム保持回路１１の出力端子に接続され、他方の入出力端子が第２ボトム保持回路１２の出力端子に接続され、ゲートに第２補正用オペアンプＯＰ２の出力である補正信号Ｖｃが入力される。

第１補正用オペアンプＯＰ１は、第１ボトム保持値Ｖ２と第２ボトム保持値Ｖ２ａの差電圧Ｖａを生成する。第２補正用オペアンプＯＰ２は、差電圧Ｖａを参照電圧Ｖｒと比較し、差電圧Ｖａが参照電圧Ｖｒ以上になると、補正信号Ｖｃを生成する。スイッチ素子ＳＷ１は、補正信号Ｖｃが入力すると閉じるように構成されている。このため、スイッチ素子ＳＷ１は、補正信号Ｖｃが入力すると、第１ボトム保持回路１１の出力端子と第２ボトム保持回路１２の出力端子を短絡させる。

次に、図４を参照し、センサ出力処理回路１の動作を説明する。なお、図４では、センサ出力Ｖ１に断続的に増加するオフセット値が重畳する場合を例示する。前記したように、センサ出力処理回路１のボトム保持回路５は、第１ボトム保持回路１１を利用して上昇速度が相対的に速い第１ボトム保持値Ｖ２を保持し、さらに、第２ボトム保持回路１２を利用して上昇速度が相対的に遅い第２ボトム保持値Ｖ２ａを保持する。第１ボトム保持値Ｖ２は、センサ出力Ｖ１のオフセット値の上昇によく追従している。一方、第２ボトム保持値Ｖ２ａは、ほとんど一定である。なお、前記したように、脈動波形電圧Ｖ３は、センサ出力Ｖ１から第２ボトム保持値Ｖ２ａを減じて生成される。

第１ボトム保持値Ｖ２と第２ボトム保持値Ｖ２ａの差が広がり、差電圧Ｖａが参照電圧Ｖｒ以上になると、補正信号Ｖｃが生成され、スイッチ素子ＳＷ１が閉じる。これにより、第１ボトム保持回路１１のコンデンサＣ１１に充電される電荷の一部が第２ボトム保持回路１２のコンデンサＣ１１に移動する。これにより、第１ボトム保持回路１１のコンデンサＣ１１に対する電荷の増加率が低下し、第２ボトム保持回路１２のコンデンサＣ１１に対する電荷の増加率が増加する。この結果、第１ボトム保持回路１１の第１ボトム保持値Ｖ２の増加率も低下し、第２ボトム保持回路１２の第２ボトム保持値Ｖ２ａの増加率も増加する。

上記現象の理解を助けるために、正確ではないけれども、上記現象を簡単化して説明する。例えば、第１ボトム保持回路１１において、直流電源Ｖｃｃから固定抵抗Ｒ１１を介してコンデンサＣ１１に供給される電荷の単位時間当たりの量が「１０」であるとする。第２ボトム保持回路１２において、直流電源Ｖｃｃから固定抵抗Ｒ１１を介してコンデンサＣ１１に供給される電荷の単位時間当たりの量が「２」であるとする。第１ボトム保持値Ｖ２と第２ボトム保持値Ｖ２ａの差電圧Ｖａが参照電圧Ｖｒ以上になると、スイッチ素子ＳＷ１が閉じて、第１ボトム保持回路１１のコンデンサＣ１１と第２ボトム保持回路１１のコンデンサＣ１１が短絡する。これにより、第１ボトム保持回路１１のコンデンサＣ１１から第２ボトム保持回路１１のコンデンサＣ１１に単位時間当たりに「４」の電荷量が移動する。この結果、第１ボトム保持回路１１のコンデンサＣ１１では、電荷量の単位時間当たりの増加率が「６」となる。第２ボトム保持回路１２のコンデンサＣ１１でも、電荷量の単位時間当たりの増加率が「６」となる。このように、第１ボトム保持回路１１のコンデンサＣ１１に対する電荷の増加率を低下させ、第１ボトム保持回路１１の第１ボトム保持値Ｖ２の増加率を低下させる。第２ボトム保持回路１２のコンデンサＣ１１に対する電荷の増加率を増加させ、第２ボトム保持回路１２の第２ボトム保持値Ｖ２ａの増加率を増加させる。第２ボトム保持値Ｖ２ａ（すなわち、ボトム保持値）は、センサ出力Ｖ１のオフセット値の変動が大きい場合でも、センサ出力Ｖ１のオフセット値に追従することができる。

ここで、図５に、背景技術で説明した従来例の動作波形を簡単に説明する。従来例では、第１ボトム保持値Ｖ２と第２ボトム保持値Ｖ２ａの差電圧Ｖａが参照電圧Ｖｒ以上になると、第２ボトム保持値Ｖ２ａを第１ボトム保持値Ｖ２に一致させ、第２ボトム保持値Ｖ２ａをリセットする。図５に示されるように、このようなリセット動作の場合、脈動波形電圧Ｖ３に波形歪みが生じる。一方、図４に示される本実施例では、第１ボトム保持値Ｖ２と第２ボトム保持値Ｖ２ａの差電圧Ｖａが参照電圧Ｖｒ以上になると、第２ボトム保持値Ｖ２ａの上昇速度を増加させることによって、第２ボトム保持値Ｖ２ａをセンサ出力Ｖ１のオフセット値に追従させる。このため、脈動波形電圧Ｖ３に波形歪みが生じないので、高精度な検知が可能となる。

上記実施例では、第１及び第２ボトム保持値Ｖ２，Ｖ２ａを保持するときに、第１及び第２ボトム保持回路１１，１２のコンデンサＣ１１に充電される電荷を増加させることで、第１及び第２ボトム保持値Ｖ２，Ｖ２ａを徐々に増加させている。この例に代えて、第１及び第２ボトム保持回路１１，１２のコンデンサＣ１１から電荷を放電させることで、第１及び第２ボトム保持値Ｖ２，Ｖ２ａを徐々に増加させることもできる。この場合、図６に示されるように、コンデンサＣ１１が抵抗Ｒ１１に対して平行に接続される。第１及び第２ボトム保持値Ｖ２，Ｖ２ａは、直流電圧ＶｃｃからコンデンサＣ１１の両端電圧を減じた値となる。この例では、コンデンサＣ１１から電荷が放電されることで、第１及び第２ボトム保持値Ｖ２，Ｖ２ａが徐々に増加する。

上記実施例では、第１ボトム保持値Ｖ２と第２ボトム保持値Ｖ２ａの差電圧Ｖａが参照電圧Ｖｒ以上になると、第１及び第２ボトム保持回路１１，１２のコンデンサＣ１１を短絡させることで、それぞれのコンデンサＣ１１に充電される電荷の変化率を変更させている。この例に代えて、第１及び第２ボトム保持回路１１，１２の固定抵抗Ｒ１１とコンデンサＣ１１の時定数を変更するように構成することもできる。

図７に、時定数を変更させることが可能なボトム保持回路１１Ａの一例を例示する。なお、この例のボトム保持回路１１Ａは、第２ボトム保持回路に少なくとも用いられる。必要に応じて、この例のボトム保持回路１１Ａは、第１ボトム保持回路に用いられてもよい。ボトム保持回路１１Ａは、３つの固定抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３と抵抗切替スイッチ部を有している。３つの固定抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は、並列に接続されている。抵抗切替スイッチ部は、３つの切替スイッチ素子ＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ１３を有している。抵抗切替スイッチ部は、３つの切替スイッチ素子ＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ１３を適宜選択することで、３つの固定抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の合成抵抗値を調整し、合成抵抗値とコンデンサＣ１１の時定数を調整することができる。

図８に、図７の抵抗切替スイッチ部の制御表を示す。この制御表では、３つの各固定抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の抵抗値が等しい場合、及び３つの各固定抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の抵抗値が異なる場合を例示する。なお、制御表内の「遅い」とは、時定数が大きく調整されることでボトム保持値の上昇速度が遅くなることをいい、制御表内の「速い」とは、時定数が小さく調整されることでボトム保持値の上昇速度が速くなることをいう。この例では、複数の参照電圧Ｖｒを用意するのが望ましい。複数の参照電圧Ｖｒに基づいて、切替スイッチ素子ＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ１３を適宜選択するのが望ましい。例えば、第１ボトム保持値Ｖ２と第２ボトム保持値Ｖ２ａの差電圧Ｖａが大きくなるほど、時定数を小さく調整するのが望ましい。なお、３つの切替スイッチ素子ＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ１３の全てが開いている場合、合成抵抗値は無限大である。この場合、コンデンサＣ１１に対する電荷の充電が行われないので、ボトム保持値を一定に保持することとなる。

図９に、時定数を変更させることが可能なボトム保持回路１１Ｂの他の一例を例示する。ボトム保持回路１１Ｂは、３つの固定抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３と抵抗切替スイッチ部を有している。３つの固定抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は、直列に接続されている。抵抗切替スイッチ部は、３つの切替スイッチ素子ＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ１３を有している。抵抗切替スイッチ部は、３つの切替スイッチ素子ＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ１３を適宜選択することで、３つの固定抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の合成抵抗値を調整し、合成抵抗値とコンデンサＣ１１の時定数を調整することができる。

図１０に、図９の抵抗切替スイッチ部の制御表を示す。この例では、３つの各固定抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の抵抗値を任意に設定することができる。この例でも、複数の参照電圧Ｖｒを用意し、複数の参照電圧Ｖｒに基づいて切替スイッチ素子ＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ１３を適宜選択するのが望ましい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

１：センサ出力処理回路
４：ボトム検知回路
５：ボトム保持回路
６：補正回路
１１：第１ボトム保持回路
１２：第２ボトム保持回路
Ｖ２：第１ボトム保持値
Ｖ２ａ：第２ボトム保持値
ＩＮ１：入力端子
ＯＵＴ１：出力端子

Claims (5)

1. センサ出力のボトム値を検知するボトム検知回路であって、
   前記センサ出力が入力する入力端子と、
   前記入力端子に接続されており、前記センサ出力のボトム値を第１上昇速度で増加する第１ボトム保持値及び前記第１上昇速度よりも遅い第２上昇速度で増加する第２ボトム保持値として保持するボトム保持回路と、
   前記第１ボトム保持値と前記第２ボトム保持値の差に基づいて、前記第２ボトム保持値を前記第２上昇速度よりも速い第３上昇速度で上昇させる補正回路と、
   前記第２ボトム保持値が出力される出力端子と、を備えており、
   前記第３上昇速度は、前記第２ボトム保持値が前記第１ボトム保持値に達しないように調整されるボトム検知回路。
2. 前記ボトム保持回路は、前記センサ出力を入力して前記第１ボトム保持値を出力する第１ボトム保持回路と、前記第１ボトム保持値を入力して前記第２ボトム保持値を出力する第２ボトム保持回路と、を有しており、
   前記第１ボトム保持回路は、前記センサ出力のボトム値に応じた電荷を充電した後に、前記センサ出力のボトム値を前記第１ボトム保持値として保持するときに電荷量を第１変化率で変化させることで前記第１ボトム保持値を前記第１上昇速度で増加させる第１コンデンサを有しており、
   前記第２ボトム保持回路は、前記第１ボトム保持値のボトム値に応じた電荷を充電した後に、前記第１ボトム保持値のボトム値を前記第２ボトム保持値として保持するときに電荷量を前記第１変化率よりも小さい第２変化率で変化させることで前記第２ボトム保持値を前記第２上昇速度で増加させる第２コンデンサを有しており、
   前記補正回路は、前記第１ボトム保持値と前記第２ボトム保持値の差に基づいて、前記第２コンデンサの電荷量を前記第２変化率よりも速い第３変化率で変化させることで前記第２ボトム保持値を前記第２上昇速度よりも速い前記第３上昇速度で上昇させる請求項１に記載のボトム検知回路。
3. 前記補正回路は、
   前記第１ボトム保持値と前記第２ボトム保持値の差が閾値以上となったときに補正信号を生成する補正信号生成回路と、
   一端が前記第１コンデンサに接続されており、他端が前記第２コンデンサに接続されており、前記補正信号が入力したときに閉じるように構成されているスイッチ素子と、を有し、
   前記スイッチ素子が閉じたときに、前記第１コンデンサと前記第２コンデンサの間で電荷の移動が生じる請求項２に記載のボトム検知回路。
4. 前記第１ボトム保持回路は、第１入力端子と第１出力端子と第１電源端子と第１基準端子と第１オペアンプと第１ダイオードと第１抵抗と、をさらに有しており、
   前記第１ボトム保持回路では、前記センサ出力が前記第１入力端子に入力され、前記第１入力端子が前記第１オペアンプの非反転入力端子に接続され、前記第１オペアンプの反転入力端子が前記第１出力端子に接続され、前記第１オペアンプの出力端子が前記第１ダイオードのカソードに接続され、前記第１ダイオードのアノードが前記第１出力端子に接続され、前記第１抵抗の一方の端子が前記第１出力端子に接続され、前記第１抵抗の他方の端子が前記第１電源端子に接続され、前記第１コンデンサの一方の端子が前記第１出力端子に接続され、前記第１コンデンサの他方の端子が第１基準端子に接続され、
   前記第１出力端子に前記第１ボトム保持値が出力される請求項２又は３に記載のボトム検知回路。
5. 前記第２ボトム保持回路は、第２入力端子と第２出力端子と第２電源端子と第２基準端子と第２オペアンプと第２ダイオードと第２抵抗と、をさらに有しており、
   前記第２ボトム保持回路では、前記第１ボトム保持値が前記第２入力端子に入力され、前記第２入力端子が前記第２オペアンプの非反転入力端子に接続され、前記第２オペアンプの反転入力端子が前記第２出力端子に接続され、前記第２オペアンプの出力端子が前記第２ダイオードのカソードに接続され、前記第２ダイオードのアノードが前記第２出力端子に接続され、前記第２抵抗の一方の端子が前記第２出力端子に接続され、前記第２抵抗の他方の端子が前記第２電源端子に接続され、前記第２コンデンサの一方の端子が前記第２出力端子に接続され、前記第２コンデンサの他方の端子が第２基準端子に接続され、
   前記第２出力端子に前記第２ボトム保持値が出力される請求項２〜４のいずれか一項に記載のボトム検知回路。

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