JPWO2019054035A1 - 電流生成回路および診断回路 - Google Patents

Abstract

機能回路に用いられる基準電流の精度を維持する。電流生成回路１は、基準電流Ｉ２が用いられる機能回路５００と、基準電流Ｉ２に基づいて生成される周期信号の周期Ｔ１と、外部から入力される基準クロックの周期Ｔ２との比較結果Ｔ３に基づいて、基準電流Ｉ２を診断する診断回路６００とを備える。

Description

本発明は、基準電流が用いられる機能回路に適用可能な電流生成回路および診断回路に関する。

半導体回路の高集積化や微細化などに伴って半導体回路に用いられる基準電流の精度の要求が高くなっている。また、トランジスタや抵抗などの素子が経年劣化し易い高温環境などでは、基準電流の精度の維持が困難になっている。さらに、電子機器などに複数の機能回路が搭載されている場合、各機能回路に入力される基準電流の精度の経年劣化が個別に異なることがあった。

特許文献１には、カレントミラー回路で発生する電流ばらつきを小さくするため、基準電流源をなすトランジスタを周期的に切り替え、Ｎ＋１個全てのトランジスタの電流ばらつきを時間で平均化する方法が開示されている。

特開２００３−６６９０４号公報

しかしながら、基準電流源をなすトランジスタの電流ばらつきを時間で平均化する方法では、基準電流源の経年劣化に起因する基準電流の精度の低下に対応できなかった。また、この方法では、複数の機能回路に個別に入力される基準電流の精度の経年劣化に対応できなかった。

本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、その目的は、機能回路に用いられる基準電流の精度を維持することが可能な電流生成回路および診断回路を提供することにある。

上記目的を達成するため、第１の観点に係る電流生成回路は、基準電流が用いられる機能回路と、前記基準電流に基づいて生成される周期信号の周期と、外部から入力される基準クロックの周期との比較結果に基づいて、前記基準電流を診断する診断回路とを備える。

本発明によれば、機能回路に用いられる基準電流の精度を維持することができる。

図１は、第1実施形態に係る電流生成回路の構成を示すブロック図である。 図２は、第1実施形態に係る電流生成回路の初期診断動作を示すフローチャートである。 図３は、第1実施形態に係る電流生成回路の電流調整動作を示すフローチャートである。 図４は、第２実施形態に係る電流生成回路の構成を示すブロック図である。 図５は、図４の演算部の構成例を示すブロック図である。 図６は、第２実施形態に係る電流生成回路の電流調整動作を示すフローチャートである。 図７は、第３実施形態に係る電流生成回路の構成を示すブロック図である。 図８は、第３実施形態に係る電流生成回路の初期診断動作を示すフローチャートである。 図９は、第４実施形態に係る電流生成回路が用いられる診断システムの構成を示すブロック図である。 図１０は、第５実施形態に係る電流生成回路に用いられる基準クロックの周期誤差の温度依存性を示す図である。 図１１は、第６実施形態に係る電流生成回路が用いられる診断システムの構成を示すブロック図である。

実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている諸要素及びその組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

（第1実施形態）
図１は、第1実施形態に係る電流生成回路の構成を示すブロック図である。
図１において、電流生成回路１には、基準電流源１００、カレントミラー回路２００、調整レジスタ３００、切替スイッチ４００、機能回路５００および診断回路６００が設けられている。診断回路６００は、基準クロック入力部７００に接続されている。

基準電流源１００は、上流の基準電流Ｉ１を生成する。カレントミラー回路２００は、基準電流Ｉ１に基づいて、下流の基準電流Ｉ２を生成する。基準電流Ｉ２は、基準電流Ｉ１に比例することができる。その比例係数は変更可能である。調整レジスタ３００は、カレントミラー回路２００の比例係数を変更可能なレジスタ値を保持する。切替スイッチ４００は、機能回路５００と診断回路６００との間で基準電流Ｉ２の入力先を切り替える。

機能回路５００は、基準電流Ｉ２に基づいて特定の機能を実行する。機能回路５００で実行される機能の誤差は、基準電流Ｉ２の精度に依存する。機能回路５００は、電子回路を用いることができる。機能回路５００は、半導体回路で構成することができる。機能は、演算機能であってもよいし、記憶機能であってもよいし、増幅機能であってもよいし、変換機能であってもよいし、検出機能であってもよいし、通信機能であってもよいし、制御機能であってもよいし、それ以外の機能であってもよい。

診断回路６００は、基準電流Ｉ２に基づいて生成される周期信号の周期Ｔ１と、外部から入力される基準クロックの周期Ｔ２との比較結果Ｔ３に基づいて、基準電流Ｉ２を診断する。基準クロック入力部７００は、基準クロックの周期Ｔ２を診断回路６００に入力する。基準クロックの周期Ｔ２は、周期信号の周期Ｔ１よりも高精度を維持することができる。この時、基準クロックの周期Ｔ２の精度は経年劣化しないことが好ましい。基準クロックの周期Ｔ２は、例えば、１〜２ＭＨｚの範囲に設定することができる。

診断回路６００には、発振器６１０、比較器６２０、６３０、初期値記憶部６４０およびレジスタ調整部６５０が設けられている。

発振器６１０は、機能回路５００で用いられる基準電流Ｉ２に基づいて周期信号を生成し、その周期信号の周期Ｔ１を比較器６２０に入力する。周期Ｔ１は、Ｔ１＝Ａ／Ｉ２という関係で表すことができる。ただし、Ａは発振器６１０に固有の比例定数である。この時、周期Ｔ１と基準電流Ｉ２は一意に対応付けることができる。

比較器６２０は、周期信号の周期Ｔ１と基準クロックの周期Ｔ２とを比較し、その比較結果Ｔ３を出力する。初期値記憶部６４０は、比較器６２０による初期の比較結果Ｔ３を初期値として記憶する。初期値記憶部６４０は、ＮＡＮＤフラッシュメモリなどの不揮発性記憶装置を用いることができる。

比較器６３０は、比較器６２０による異なる時刻の比較結果Ｔ３を比較し、その比較結果Ｔ４を出力する。この時、比較器６３０は、初期値記憶部６４０に記憶された初期の比較結果Ｔ３と、それより後の比較結果Ｔ３とを比較することができる。初期の比較結果Ｔ３は、製品出荷前の製造元で初期値記憶部６４０に記憶させるようにしてもよいし、製品出荷後のユーザ側で製品の最初の使用時などに初期値記憶部６４０に記憶させるようにしてもよい。

レジスタ調整部６５０は、比較器６３０から出力された比較結果Ｔ４に基づいて、調整レジスタ３００のレジスタ値を調整する。この時、比較結果Ｔ４が、初期値記憶部６４０に記憶された初期の比較結果Ｔ３と、それより後の比較結果Ｔ３との差分であるとすると、レジスタ調整部６５０は、その差分が小さくなるように調整レジスタ３００のレジスタ値を調整することができる。

ここで、基準クロックの周期Ｔ２が一定であるものとすると、基準電流Ｉ２の変動は周期Ｔ１に反映され、周期Ｔ１の変動は比較結果Ｔ３に反映される。このため、初期の比較結果Ｔ３と、それより後の比較結果Ｔ３との差分が小さくなるように調整レジスタ３００のレジスタ値を調整することにより、基準電流Ｉ２の初期からの変化分を小さくすることができ、基準電流Ｉ２の絶対値の精度を維持することができる。

図２は、第1実施形態に係る電流生成回路の初期診断動作を示すフローチャートである。
図２において、診断回路６００を起動する（８０１）。この時、診断回路６００の最初の起動時に初期診断動作に移行することができる。診断回路６００は、電流生成回路１の電源がオンされた直後などに起動することができる。診断回路６００は、所定の周期で定期的に起動してもよい。

次に、切替スイッチ４００は、その出力を診断回路６００に切り替える（８０２）。

次に、カレントミラー回路２００は、基準電流源１００で生成された基準電流Ｉ１に基づいて基準電流Ｉ２を生成し、発振器６１０に出力する。次に、発振器６１０は、基準電流Ｉ２に基づいて周期信号を生成し、その周期信号の周期Ｔ１を比較器６２０に出力する（８０３）。

次に、基準クロック入力部７００は、基準クロックの周期Ｔ２を比較器６２０に出力する（８０４）。基準クロックは、電流生成回路１の外部から診断回路６００に入力することができる。基準クロックは、例えば、通信信号のクロックを用いることができる。

次に、比較器６２０は、周期信号の周期Ｔ１と基準クロックの周期Ｔ２とを比較し、その比較結果Ｔ３を出力する（８０５）。比較結果Ｔ３は、周期Ｔ１と周期Ｔ２との比率を用いることができる。この時、Ｔ３＝Ｔ２／Ｔ１となる。比較結果Ｔ３は、ログとして保持するようにしてもよい。そのログは、電流生成回路１の故障予測などに用いることができる。

次に、初期値記憶部６４０は、比較器６２０による比較結果Ｔ３を初期値として記憶する（８０６）。

次に、切替スイッチ４００は、その出力を診断回路６００から機能回路５００に切り替える（８０７）。

次に、診断回路６００を停止する（８０８）。

この初期診断動作により、初期の基準電流Ｉ２と周期Ｔ２との相対関係を初期値記憶部６４０に記憶することができる。ここで、発振器６１０および比較器６２０の特性が変わらなければ、Ｔ１＝Ａ／Ｉ２およびＴ３＝Ｔ２／Ｔ１という関係は変化しない。このため、Ｉ２＝Ａ×Ｔ３／Ｔ２という関係が成り立ち、基準電流Ｉ２と周期Ｔ２とは一意に対応付けることができる。

図３は、第1実施形態に係る電流生成回路の電流調整動作を示すフローチャートである。以下、初期診断動作時から基準クロックの周期Ｔ２に変化はなく、基準電流Ｉ２は、初期診断動作時からΔＩだけの比率で増加し、Ｉ２×（１＋ΔＩ）に変化したものとして説明する。

図３において、診断回路６００を起動する（８０１）。この時、診断回路６００は、２回目以降の起動時に電流調整動作に移行することができる。

次に、切替スイッチ４００は、その出力を診断回路６００に切り替える（８０２）。

次に、カレントミラー回路２００は、基準電流源１００で生成された基準電流Ｉ１に基づいて基準電流Ｉ２×（１＋ΔＩ）を生成し、発振器６１０に出力する。次に、発振器６１０は、基準電流Ｉ２×（１＋ΔＩ）に基づいて周期信号を生成し、その周期信号の周期Ｔ１／（１＋ΔＩ）を比較器６２０に出力する（８０３）。

次に、基準クロック入力部７００は、基準クロックの周期Ｔ２を比較器６２０に出力する（８０４）。

次に、比較器６２０は、周期信号の周期Ｔ１／（１＋ΔＩ）と基準クロックの周期Ｔ２とを比較し、その比較結果Ｔ３×（１＋ΔＩ）を出力する（８０５）。

次に、比較器６３０は、初期診断動作で得られた比較結果Ｔ３と、電流診断動作で得られた比較結果Ｔ３×（１＋ΔＩ）とを比較し、その比較結果Ｔ４を出力する。（８０９）。ここで、比較結果Ｔ４は、初期診断動作で得られた比較結果Ｔ３と、電流診断動作で得られた比較結果Ｔ３×（１＋ΔＩ）との差分とすると、Ｔ４＝Ｔ３×（１＋ΔＩ）−Ｔ３＝Ｔ３×ΔＩとなる。この時、比較結果Ｔ４は、初期からの基準電流Ｉ２の変化分に対応させることができる。比較結果Ｔ４は、基準電流Ｉ２を増減させるための条件判定に用いることができる。

次に、レジスタ調整部６５０は、比較結果Ｔ４が許容範囲ＬＩＭＩＴ内にあるかどうかを判定する（８１０ａ）。具体的には、比較結果Ｔ４の絶対値が許容範囲ＬＩＭＩＴより小さいかどうかを判定する。比較結果Ｔ４が許容範囲ＬＩＭＩＴ内にある場合、ステップ８０７に進む。

一方、比較結果Ｔ４が許容範囲ＬＩＭＩＴを超えている場合、Ｔ４＞０かどうかを判定する（８１０ｂ）。Ｔ４＞０の場合、経年劣化で基準電流Ｉ２が増大しているので、基準電流Ｉ２が減少するように調整レジスタ３００のレジスタ値を調整し、ステップ８０３に戻る（８１１ａ）。一方、Ｔ４＜０の場合、経年劣化で基準電流Ｉ２が減少しているので、基基準電流Ｉ２が増加するように調整レジスタ３００のレジスタ値を調整し、ステップ８０３に戻る（８１１ｂ）。この時、基準電流Ｉ２の調整の増減値は予め与えられた固定値とすることができる。

なお、基準電流Ｉ２の増減値は、基準電流Ｉ２の初期診断動作時からの変化分に設定するようにしてもよい。この時、調整レジスタ３００のレジスタ値の調整後にステップ８０３に戻る処理を省略し、ステップ８０７に進むことができる。

そして、比較結果Ｔ４が許容範囲ＬＩＭＩＴ内に入るまでステップ８０３〜８１１ａまたはステップ８０３〜８１１ｂまでの処理を繰り返し、比較結果Ｔ４が許容範囲ＬＩＭＩＴ内に入ったら、ステップ８０７に進む。図３のそれ以降の処理は、図２の同一符号を付した処理と同様である。

この電流診断動作により、｜Ｔ４｜＜ＬＩＭＩＴに収束するが、比較結果Ｔ４は、今回の比較結果Ｔ３×（１＋ΔＩ）と初期診断時に記憶した比較結果Ｔ３との差分である。初期診断時の基準電流はＩ２＝Ａ×Ｔ３／Ｔ２であったので、電流診断動作後の基準電流をＩ２´とすると、Ｉ２´＝Ａ×（Ｔ３±ＬＩＭＩＴ）／Ｔ２またはＩ２´＝Ａ×Ｔ３／Ｔ２×（１±ＬＩＭＩＴ／Ｔ３）と表すことができる。

ここで、初期診断以降は比較結果Ｔ３は固定値のため変化しない。従って、比例定数Ａと周期Ｔ２が変化なければ、Ｉ２´＝Ｉ２×（１±ＬＩＭＩＴ／Ｔ３）となる。この場合、基準電流源１００からカレントミラー回路２００までの物理的な劣化により変動した基準電流Ｉ２の初期からの変化分ΔＩを、±ＬＩＭＩＴ／Ｔ３以下に任意に制御することができる。

なお、電流診断動作後の基準電流Ｉ２´の調整可能な分解能は、カレントミラー回路２００で設定可能な最少分解能で決めることができる。

また、比例定数Ａと周期Ｔ２の変化分を、それぞれΔＡ、ΔＴ２（ΔＡ＜＜１、ΔＴ２＜＜１）として考慮すると、Ｉ２´＝Ｉ２×（１±ΔＡ）（１±ＬＩＭＩＴ／Ｔ３）／（１±ΔＴ２）となる。このため、基準電流Ｉ２の初期からの変化分ΔＩの制御範囲は、±（ΔＡ＋ΔＴ２＋ＬＩＭＩＴ／Ｔ３）と表すことができる。

例えば、ＬＩＭＩＴ＝１とし、Ｔ３＝２０００程度に設定した場合、ＬＩＭＩＴ／Ｔ３＝０．０５％となる。また、例えば、車載用コントロールユニットのシステムでは、ユニット間やＩＣ間の通信にはＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）やＳＰＩ（Ｓｅｒｉａｌ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）などのプロトコルが用いられている。これらの通信で使用される基本周期は、水晶振動子の発振周期を元にしている。水晶振動子は、例えば、車載用途向けとして、周波数偏差±１００ｐｐｍ、エージング±５ｐｐｍ／年のものがある。この場合、２０年間の動作を考えた場合でも、誤差は±１００ｐｐｍ（＝０．０１％）程度であり、ΔＴ２＝０．０１％程度となる。

比例定数Ａの変化分ΔＡは、診断回路６００自体の劣化である。この劣化原因の主要因は、熱ストレスと、バイアス条件によるストレスである。診断時以外は診断回路６００の電源を停止し、製品の生涯に渡る合計診断時間を限定することで、バイアス条件によるストレスによる劣化はほぼ無視することができる。熱ストレスによる劣化は、例えば±０．２％程度である。

以上の例では、基準電流Ｉ２の初期からの変化分ΔＩの制御範囲は±０．３％程度になる。これは、基準電流源１００やカレントミラー回路２００の総合的な特性劣化と比べて低く抑えられており、特にカレントミラー段数が多い場合など、基準電流の上流から下流までの劣化要因の数によらず、一定の範囲に制御することができる。

（第２実施形態）
図４は、第２実施形態に係る電流生成回路の構成を示すブロック図である。
図４の電流生成回路２では、図１の調整レジスタ３００、機能回路５００および診断回路６００の代わりに調整レジスタ３００´、機能回路５００´および診断回路６００´が設けられている。

調整レジスタ３００´は、演算部５００ａの係数を変更可能なレジスタ値を保持する。機能回路５００´には、演算部５００ａが設けられている。演算部５００ａは、基準電流Ｉ２に基づいて演算を行う。この演算は、例えば、乗算や除算などを挙げることができる。診断回路６００´には、レジスタ調整部６５０の代わりにレジスタ調整部６５０´が設けられている。レジスタ調整部６５０´は、比較器６３０から出力された比較結果Ｔ４に基づいて、調整レジスタ３００´のレジスタ値を調整する。この時、比較結果Ｔ４が、初期値記憶部６４０に記憶された初期の比較結果Ｔ３と、それより後の比較結果Ｔ３との差分であるとすると、レジスタ調整部６５０´は、その差分が打ち消されるように調整レジスタ３００´のレジスタ値を調整することができる。

ここで、調整レジスタ３００´のレジスタ値を調整することにより、基準電流Ｉ２の初期からの変化分が打ち消されるように演算部５００ａの係数を変更することができ、機能回路５００´の動作精度を維持することができる。

図５は、図４の演算部の構成例を示すブロック図である。
図５において、演算部５００ａには、電流検出器５０１、電流比較器５０２および電流計算器５０３が設けられている。

電流検出器５０１は、機能回路５００´で用いられる電流Ｉｘをモニタする。電流検出器５０１は、例えば、電流センサを用いることができる。電流検出器５０１の特性が１次関数で表され、電流検出器５０１に固有の比例係数をＢとおくと、電流検出器５０１からはＩｘ×Ｂの電流が出力される。

電流比較器５０２は、電流検出器５０１の出力Ｉｘ×Ｂと、機能回路５００´に入力される基準電流Ｉ２を比較する。そして、電流比較器５０２は、比較結果としてＩｘ×Ｂ／Ｉ２という値を出力することができる。この時、電流比較器５０２は、除算器を用いることができる。

電流計算器５０３は、電流比較器５０２の比較結果に補正係数をかけることで、電流検出値Ｉｘ´を決定する。補正係数をＣとすると、検出電流値Ｉｘ´はＩｘ×Ｂ×Ｃ／Ｉ２と表すことができる。この時、Ｂ×Ｃ／Ｉ２＝１を満たすように補正係数Ｃが設定されているとすると、電流検出値Ｉｘ´は、電流検出器５０１でモニタされる電流Ｉｘと一致させることができる。

上記の構成において、基準電流Ｉ２が初期から比率でΔＩだけ変化したとして、Ｉ２×（１＋ΔＩ）となったものとする。補正係数Ｃが固定されているものとすると、電流検出値Ｉｘ´は、１／（１＋ΔＩ）だけ変動する。

一方、基準電流Ｉ２が初期から比率でΔＩだけ変化した時に、電流検出値Ｉｘ´の変化分と同じだけ補正係数Ｃを変化させることにより、電流検出値Ｉｘ´の変化分を打ち消すことができる。このため、基準電流Ｉ２が初期から変化した場合においても、電流検出値Ｉｘ´は、電流検出器５０１でモニタされる電流Ｉｘと一致させることができる。

図６は、第２実施形態に係る電流生成回路の電流調整動作を示すフローチャートである。なお、以下の説明では、図３と同一の符号の処理は図３と同様なので、それらの説明は省略する。
図６において、比較結果Ｔ４が許容範囲ＬＩＭＩＴを超えている場合（８１０ａ）、補正係数Ｃを（１＋ΔＩ）倍することで、電流検出値Ｉｘ´の変化分１／（１＋ΔＩ）を打ち消す。

すなわち、図３のフローチャートで説明したように、Ｔ４＝Ｔ３×ΔＩであることから、ΔＩ＝Ｔ４／Ｔ３である。従って、比較結果Ｔ４が許容範囲ＬＩＭＩＴを超えている場合（８１０ａ）、補正係数Ｃが（１＋Ｔ４／Ｔ３）倍されるように調整レジスタ３００´のレジスタ値を変更し（８１２）、ステップ８０７に進む。

補正係数Ｃを（１＋Ｔ４／Ｔ３）倍する方法では、補正係数Ｃの１回の変更で電流検出値Ｉｘ´の変化分１／（１＋ΔＩ）を打ち消すことができる。このため、調整レジスタ３００´のレジスタ値を変更した後に、ステップ８０３に戻る必要がなく、図３の方法に比べて処理を簡略化することができる。

また、図６の方法では、論理計算に用いる補正係数Ｃの数値データが調整される。数値データは、デジタルデータで格納されるため、調整可能な分解能を上げたければ、補正係数Ｃの数値データのビット数を上げればよい。このため、物理的特性の精度が必要なため素子形状に制約があるカレントミラー回路２００の調整に比べると、拡張性に優れている。

（第３実施形態）
図７は、第３実施形態に係る電流生成回路の構成を示すブロック図である。
図７において、電流生成回路３には、基準電流源１００、カレントミラー回路２１０、２００（１）〜２００（３）、調整レジスタ３００（１）〜３００（３）、切替スイッチ４００（１）〜４００（３）、セレクタ４３０、機能回路５００（１）〜５００（３）および診断回路６０１が設けられている。診断回路６０１は、基準クロック入力部７００に接続されている。

カレントミラー回路２００（１）〜２００（３）、調整レジスタ３００（１）〜３００
（３）および切替スイッチ４００（１）〜４００（３）は、各機能回路５００（１）〜５００（３）に対応して設けられている。機能回路５００（１）〜５００（３）は、同一の機能を持っていてもよいし、異なる機能を持っていてもよい。

カレントミラー回路２１０は、基準電流Ｉ１に基づいて、各カレントミラー回路２００（１）〜２００（３）の基準電流Ｉ２（１）〜Ｉ２（３）を生成する。セレクタ４３０は、入力先となる調整レジスタ３００（１）〜３００（３）を選択する。

診断回路６０１は、各基準電流Ｉ２（１）〜Ｉ２（３）に基づいて生成される周期信号の周期Ｔ１と、外部から入力される基準クロックの周期Ｔ２との比較結果Ｔ３に基づいて、各基準電流Ｉ２（１）〜Ｉ２（３）を診断する。診断回路６０１は、機能回路５００（１）〜５００（３）に共通に設けることができる。

診断回路６０１には、発振器６１０、比較器６２０、６３０、初期値記憶部６４０（１）〜６４０（３）、レジスタ調整部６５０およびセレクタ４１０、４２０が設けられている。初期値記憶部６４０（１）〜６４０（３）は、各機能回路５００（１）〜５００（３）に対応して設けられている。セレクタ４１０は、入力先となる初期値記憶部６４０（１）〜６４０（３）を選択する。セレクタ４２０は、出力元となる初期値記憶部６４０（１）〜６４０（３）を選択する。

ここで、機能回路５００（１）〜５００（３）で１つの診断回路６０１を共有することにより、各基準電流Ｉ２（１）〜Ｉ２（３）の絶対値の精度を維持することが可能となるとともに、基準電流Ｉ２（１）〜Ｉ２（３）を同一値に揃えることができる。このため、同じ機能を持つ機能回路を複数のチャンネル分だけ搭載している場合、初期からの基準電流Ｉ２（１）〜Ｉ２（３）の変動を抑えつつ、チャンネル間の特性劣化のばらつきを抑えることができる。

なお、図7の構成では、３個の機能回路５００（１）〜５００（３）を設けた場合を例にとったが、Ｎ（Ｎは２以上の整数）個の機能回路がある場合に適用することができる。

また、図７の構成では、各カレントミラー回路２００（１）〜２００（３）について、図１の構成と同様の調整方法を用いたが、各機能回路５００（１）〜５００（３）について、図４の構成と同様の調整方法を用いるようにしてもよい。また、各カレントミラー回路２００（１）〜２００（３）についての図１の構成と同様の調整方法と、各機能回路５００（１）〜５００（３）についての図４の構成と同様の調整方法とを併用するようにしてもよい。

図８は、第３実施形態に係る電流生成回路の初期診断動作を示すフローチャートである。なお、以下の説明では、図２と同一の符号の処理は図２と同様なので、それらの説明は省略する。
図８の処理では、各機能回路５００（１）〜５００（３）で用いられる基準電流Ｉ２（１）〜Ｉ２（３）が診断回路６０１に順次入力され、各基準電流Ｉ２（１）〜Ｉ２（３）について図２と同様の処理が実行される。

すなわち、診断回路６０１が起動されると、Ｘ＝１に設定され、１つ目の機能回路５００（Ｘ）を選択する（８２１）。ただし、Ｘは各機能回路５００（１）〜５００（３）を特定する番号である。図７の構成では、機能回路５００（１）〜５００（３）が３個あるので、Ｘには、１〜３のいずれかが代入される

次に、切替スイッチ４００（Ｘ）は、その出力を診断回路６０１に切り替える（８２２）。

次に、ステップ８０３〜８０５の処理を実行する。

次に、初期値記憶部６４０（Ｘ）は、比較器６２０による比較結果Ｔ３を初期値として記憶する（８２３）。

次に、切替スイッチ４００（Ｘ）は、その出力を診断回路６０１から機能回路５００（Ｘ）に切り替える（８２４）。

次に、診断回路６０１は、Ｘを１だけインクリメントし（８２５）、Ｘ＞３かどうかを判断する（８２５）。Ｘ＞３でない場合は、ステップ８２２に戻り、Ｘ＞３になるまでステップ８２２〜８２６の処理を繰り返す。そして、Ｘ＞３になると、ステップ８０８に進む。

なお、図８では、図７の電流生成回路３の初期診断動作について説明したが、各機能回路５００（１）〜５００（３）で用いられる基準電流Ｉ２（１）〜Ｉ２（３）を診断回路６０１に順次入力し、各基準電流Ｉ２（１）〜Ｉ２（３）について図３と同様の処理を実行することで、電流調整動作を実現することができる。

（第４実施形態）
図９は、第４実施形態に係る電流生成回路が用いられる診断システムの構成を示すブロック図である。
図９において、診断システム１０には、電流生成回路１および基準クロック生成回路９０２が設けられている。電流生成回路１は、基準クロック入力部７００を介して基準クロック生成回路９０２に接続されている。基準クロック生成回路９０２には、振動子９０１が接続されている。

振動子９０１は、基準クロックの元になる周期信号を生成する。基準クロック生成回路９０２は、振動子９０１が生成する周期信号に基づいて基準クロックを生成し、基準クロック入力部７００に出力する。なお、基準クロック生成回路９０２で生成される基準クロックの周波数が高い場合、基準クロック生成回路９０２で生成される基準クロックを分周した分周信号を基準クロック入力部７００に入力するようにしてもよい。

電流生成回路１と基準クロック生成回路９０２とは物理的に離れた位置に設置することができる。この時、振動子９０１および基準クロック生成回路９０２の設置環境Ｋ１の熱ストレスは、電流生成回路１の設置環境Ｋ２の熱ストレスよりも小さくすることができる。熱ストレスが高い環境とは、例えば、高温環境、寒暖の差が激しい環境、寒暖の周期が短い環境を挙げることができる。

ここで、振動子９０１および基準クロック生成回路９０２を熱ストレスが小さな設置環境Ｋ１に設置することにより、基準クロックの周期Ｔ２の精度の経年劣化を抑えることができる。

なお、図９の構成では、診断システム１０に図１の電流生成回路１を用いた場合を例にとったが、図４の電流生成回路２を用いるようにしてもよいし、図７の電流生成回路３を用いるようにしてもよい。

（第５実施形態）
図１０は、第５実施形態に係る電流生成回路に用いられる基準クロックの周期誤差の温度依存性を示す図である。
図９の診断システム１０において、電流生成回路１および基準クロック生成回路９０２の特性は温度依存性を持つ。このため、図１０に示すように、初期診断動作時に環境温度がＴＰ１であったものとすると、ＴＰ１と異なる環境温度では、基準クロックの周期Ｔ２および診断回路６００に誤差ＥＲ１、ＥＲ２がそれぞれ発生する。

この時、初期診断動作時とそれより後の診断時の環境温度の差異によっては、誤差ＥＲ２が大きくなり過ぎ、診断結果が所望の精度に収まらない場合が発生する。このため、診断結果が所望の精度に収まるように誤差ＥＲ２に許容範囲ＨＡを設定する。そして、許容範囲ＨＡに収まる上限の環境温度をＴＰ２、許容範囲ＨＡに収まる下限の環境温度をＴＰ３とし、ＴＰ２以上の環境温度とＴＰ３以下の環境温度を診断禁止範囲ＨＢに設定することができる。

これにより、診断結果が所望の精度に収まるような所定の環境温度範囲で診断を行うことができ、診断回路６００の初期特性の再現性を向上させることができる。

（第６実施形態）
図１１は、第６実施形態に係る電流生成回路が用いられる診断システムの構成を示すブロック図である。
図１１において、自動車１１には、室内空間２０およびエンジンルーム３０が設けられている。

室内空間２０には、ダッシュボード４０が設けられている。ダッシュボード４０には、表示装置５０および通信装置６０が設けられている。表示装置５０は、速度メータや地図やナビゲーション情報や渋滞情報などを表示することができる。通信装置６０は、車載用コントロールユニットのユニット間やＩＣ間の通信を行うことができる。あるいは、通信装置６０は、ナビゲーション情報や渋滞情報など受信可能であってもよい。

エンジンルーム３０には、電流生成回路２、基準クロック入力部７００、ソレノイド８０および温度センサ９０が設けられている。ソレノイド８０は、オートトランスミッションの変速を行うための油圧の切替制御や、燃料噴射装置のインジェクタの開弁制御などに用いることができる。温度センサ９０は、電流生成回路２に近接して配置することができる。通信装置６０に用いられる基準クロックは、基準クロック入力部７００に入力することができる。

電流生成回路２には、ソレノイド８０を駆動するソレノイドドライバおよびソレノイドドライバから出力される駆動電流を検出する検出器が設けられている。この検出器には、図５と同様の構成を設けることができる。この時、図５の電流Ｉｘとしてソレノイドドライバから出力される駆動電流を用いることができる。

ここで、電流生成回路２に設けられている図４の診断回路６００´は、基準電流Ｉ２が変動した場合においても、通信装置６０から出力される基準クロックの周期Ｔ２を参照することで、ソレノイドドライバから出力される駆動電流と電流検出値Ｉｘ´とを一致させることができる。

ここで、室内空間２０に設置された通信装置６０から出力される基準クロックを用いることで、エンジン動作時の高温に通信装置６０が曝されるのを防止することができ、基準クロックの周期Ｔ２の精度の経年劣化を抑えることができる。

なお、診断回路６００は、診断動作時に温度センサ９０で検出された温度を参照することができる。そして、温度センサ９０で検出された温度が図１０の診断禁止範囲ＨＢにある場合、診断を禁止することができる。この時、診断回路６００は、例えば、エンジン起動直後のエンジンが温まる前に診断動作を実行することができる。

なお、図１１の構成では、診断システムに図４の電流生成回路２を用いた場合を例にとったが、図１の電流生成回路１を用いるようにしてもよいし、図７の電流生成回路３を用いるようにしてもよい。また、図１１の構成では、通信装置６０に用いられる基準クロックを基準クロック入力部７００に入力する方法について説明したが、表示装置５０に用いられる基準クロックを基準クロック入力部７００に入力するようにしてもよい。あるいは、基準クロック入力部７００に入力される基準クロックを生成する専用の基準クロック生成回路を室内空間２０に設けるようにしてもよい。

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。また、フローチャートに記載の比較計算は、一例であり、これに限定するものではない。また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば、ひとつの集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよいし、複数の集積回路で実現してもよい。

１００…基準電流源、２００…カレントミラー回路、３００…調整レジスタ、４００…切替スイッチ、５００…機能回路、６００…診断回路、６１０…発振器、６２０、６３０…比較器、６４０…初期値記憶部、６５０…レジスタ調整部、７００…基準クロック入力部

Claims (15)

1. 基準電流が用いられる機能回路と、
   前記基準電流に基づいて生成される周期信号の周期と、外部から入力される基準クロックの周期との比較結果に基づいて、前記機能回路に流れる基準電流を診断する診断回路とを備える電流生成回路。
2. 前記比較結果は、異なる時刻における第１の比較結果と第２の比較結果とを備え、
   前記診断回路は、前記第１の比較結果と前記第２の比較結果とを比較した第３の比較結果に基づいて、前記基準電流を診断する請求項１に記載の電流生成回路。
3. 前記第１の比較結果は、前記機能回路で前記基準電流が用いられる時の初期値であり、前記第３の比較結果は、前記第１の比較結果と前記第２の比較結果との差分である請求項２に記載の電流生成回路。
4. 前記基準電流を生成するカレントミラー回路を備える請求項１から３のいずれか１項に記載の電流生成回路。
5. 前記診断回路は、前記基準電流の診断結果に基づいて前記カレントミラー回路のミラー比を調整する請求項４に記載の電流生成回路。
6. 前記機能回路は、前記基準電流に基づいて演算を行う演算部を備え、
   前記診断回路は、前記基準電流の診断結果に基づいて前記演算部の係数を調整する請求項１から４のいずれか１項に記載の電流生成回路。
7. 前記機能回路と前記診断回路との間で前記基準電流の入力先を切り替える切替スイッチを備える請求項１から６のいずれか１項に記載の電流生成回路。
8. 前記切替スイッチは、前記機能回路で前記基準電流が用いられる時は前記基準電流の入力先を前記機能回路に切り替え、前記比較結果の生成時は前記基準電流の入力先を前記診断回路に切り替える請求項７に記載の電流生成回路。
9. 前記機能回路は複数設けられ、
   前記基準電流は前記機能回路ごとに生成され、
   前記診断回路は前記複数の機能回路で共有され、
   前記切替スイッチは、前記機能回路ごとに設けられ、各機能回路の基準電流が前記診断回路に順次入力されるように前記基準電流の入力先を前記機能回路から前記診断回路に順次切り替える請求項７または８に記載の電流生成回路。
10. 前記診断回路は、前記機能回路ごとに個別に用いられる前記基準電流が互いに等しくなるように前記基準電流を個別に調整する請求項９に記載の電流生成回路。
11. 前記基準クロックの発振源は、前記基準電流の電流源よりも熱的ストレスが小さい環境下に設置されている請求項１から１０のいずれか１項に記載の電流生成回路。
12. 前記診断回路は、所定の環境温度範囲を逸脱する場合は動作しない請求項１から１１のいずれか１項に記載の電流生成回路。
13. 前記機能回路は、
    ソレノイドを駆動するソレノイドドライバと、
    前記ソレノイドドライバから出力される駆動電流を検出する検出器を備え、
    前記診断回路は、前記ソレノイドドライバから出力される駆動電流が前記検出器の検出値に一致するように前記検出器の演算に用いられる係数を調整する請求項１から１２のいずれか１項に記載の電流生成回路。
14. 電子回路で用いられる電流に基づいて生成される周期信号の周期と、外部から入力される基準クロックの周期とを比較する第１比較器と、
    前記第１比較器の比較結果に基づいて、前記電流を調整する調整部とを備える診断回路。
15. 前記電子回路で用いられる電流に基づいて前記周期信号を生成する発振器と、
    前記第１比較器の第１時刻の比較結果を記憶する記憶部と、
    前記第１時刻の比較結果と、前記第１比較器の第２時刻の比較結果とを比較する第２比較器とをさらに備え、
    前記調整部は、前記第２比較器の比較結果に基づいて、前記電流を調整する請求項１４に記載の診断回路。
    

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