WO2010150532A1 - 電子部品とその故障検知方法 - Google Patents

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藤井健史
黒田啓介
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パナソニック株式会社
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    • G01R31/2882—Testing timing characteristics

Definitions

  • the present invention relates to an electronic component having a function capable of detecting a failure, and a failure detection method for the electronic component, which are used in automobiles, aircraft, ships, robots, and other various electronic devices.
  • FIG. 8 is a circuit diagram of a conventional electronic component 501 disclosed in Patent Document 1.
  • the electronic component 501 includes a vibration element 1, a drive circuit 2 that supplies a drive signal to the vibration element 1, a detection signal processing unit that receives a sense signal from the vibration element 1, and a sense that is output from the detection signal processing unit. And an output circuit for outputting a signal.
  • the drive circuit 2 includes an analog / digital converter 3 that performs analog / digital conversion on the monitor signal output from the vibration element 1, an automatic gain amplifier 4 that amplifies the monitor signal output from the analog / digital converter 3, and an automatic And a digital / analog converter 5 for digital / analog conversion of the monitor signal output from the gain amplifier 4.
  • a failure detection function can be added to the electronic component 501 by separately adding a scan test circuit including an external pin and a shift register to the electronic component 501.
  • the scan test circuit includes a large number of flip-flops connected in series, it is difficult to reduce the size of the electronic component 501 by the wiring connecting the shift registers.
  • the electronic component includes: a vibration element; a drive circuit that supplies a drive signal to the vibration element; a clock frequency generation unit that outputs a clock signal to the drive circuit; a clock frequency control unit that controls the frequency of the clock signal; A current consumption measuring unit for detecting current consumption; and a failure detection unit electrically connected to the current consumption measuring unit and the clock frequency control unit.
  • the consumption current detected when the clock frequency control unit changes the frequency of the clock signal changes, and the consumption current measurement unit detects the detected change in consumption current.
  • the failure detection unit detects a failure from a change in frequency of the clock signal and a change in current consumption.
  • This electronic component has a failure detection function and can be miniaturized.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of an electronic component according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows an electronic component failure detection method according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a circuit diagram of another electronic component in the embodiment.
  • FIG. 4 is a circuit diagram of another electronic component in the embodiment.
  • FIG. 5 is an electric circuit diagram of still another electronic component in the embodiment.
  • FIG. 6 shows a method for adjusting the frequency of the clock signal of the electronic component shown in FIG.
  • FIG. 7 is a circuit diagram of still another electronic component in the embodiment.
  • FIG. 8 is a circuit diagram of a conventional electronic component.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of an electronic component 1001 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the electronic component 1001 includes a vibration element 11, a drive circuit 12 that supplies a drive signal Sd to the vibration element 11, a detection signal processing unit 13 that receives a sense signal Ss from the vibration element 11, and a detection signal processing unit 13.
  • An output circuit 14 that outputs a sense signal to be output, a clock frequency generator 15 that outputs a clock signal Sck, a clock frequency controller 16 that controls the frequency of the clock signal Sck, a drive circuit 12, and a detection signal processor 13
  • Current consumption measuring unit 17 for detecting the current consumption of the current, and a failure detecting unit 18 electrically connected to the current consumption measuring unit 17 and the clock frequency control unit 16.
  • the clock frequency generator 15 outputs a clock signal Sck to a part of the drive circuit 12 and the detection signal processor 13.
  • the consumption current measuring unit 17 detects the consumption current of a part of the drive circuit 12 and the detection signal processing unit 13 from which the clock signal Sck is output.
  • the vibration element 11 vibrates in response to the drive signal, and outputs a monitor signal Sm having a frequency and a phase corresponding to the frequency and phase of the vibration.
  • the monitor signal Sm is supplied to the drive circuit 12.
  • the vibration element 11 outputs a sense signal Ss in accordance with, for example, an inertia force caused by applied acceleration, angular velocity, or the like.
  • the failure detection unit 18 detects a failure of the electronic component 1001 from the relationship between the change in the frequency of the clock signal and the change in the current consumption.
  • FIG. 2 shows the relationship between the frequency fck of the clock signal Sck and the current consumption.
  • the consumption current I of a digital circuit is expressed by the following equation.
  • the consumption current I (1/2) ⁇ fck ⁇ V ⁇ C
  • the consumption current I is represented by the product of the clock frequency fck, the power supply voltage V, and the input capacitance C.
  • the slope of the change in the clock frequency and the change in the current consumption changes.
  • the frequency fck changes from the frequency f1 to the frequency f2
  • the current consumption I changes from the current I1 to the current I2 due to the characteristic P1
  • the circuit is faulty.
  • the consumption current I changes from the current I3 to the current I4 due to the characteristic P2.
  • the failure detection unit 18 can determine whether or not there is a failure in the circuit by detecting the current consumption I when the frequency fck is changed. Specifically, the failure detection unit 18 determines that the circuit is operating normally when the change range of the current consumption I when the frequency fck is changed is a predetermined range, and the current consumption I It is determined that the circuit is faulty when the range of the change of is different from the predetermined range.
  • the electronic component 1001 can be provided with a failure detection function without providing a scan test circuit for adding a failure detection function to the conventional electronic component 501 shown in FIG. Miniaturization can be realized.
  • the test data becomes longer as the circuit scale becomes larger, and a longer time is required for failure detection.
  • the electronic component 1001 according to the embodiment can detect a failure in a short time. Therefore, the shipping inspection time in the manufacturing process can be shortened to reduce the cost, and the electronic component 1001 can be started earlier by shortening the self-diagnosis time when starting up the electronic component 1001 after shipment.
  • the clock frequency generator 15 has a voltage controlled oscillator (VCO) 19.
  • the clock frequency control unit 16 has a voltage control unit 20.
  • the voltage controlled oscillator 19 generates a clock signal having a number that varies depending on the supplied voltage.
  • the voltage controller 20 controls the frequency fck of the clock signal output from the clock frequency generator 15 by changing the voltage supplied to the voltage controlled oscillator 19.
  • the clock frequency generator 15 includes a frequency divider 21, a phase comparator 22, a filter 23, and a switch 24.
  • the frequency divider 21 divides the frequency fck of the clock signal Sck generated by the voltage controlled oscillator 19 based on the frequency division ratio.
  • the phase comparison unit 22 outputs an output current that changes based on a comparison result obtained by comparing the phase of the signal output from the frequency division unit 21 with the phase of the monitor signal Sm.
  • the filter 23 smoothes the output current of the phase comparison unit 22 to convert it into a voltage, and supplies the voltage to the voltage controlled oscillator 19.
  • the switch 24 selectively switches the voltage output from the filter 23 and the voltage output from the voltage control unit 20 and supplies the voltage to the voltage controlled oscillator 19.
  • the switch 24 supplies the voltage output from the filter 23 to the voltage controlled oscillator 19.
  • the phase comparator 22 compares the frequency of the clock signal divided and transmitted by the frequency divider 21 with the frequency of the monitor signal in the drive circuit 12 to adjust the frequency fck of the clock signal Sck to a desired frequency. Therefore, it is desirable that the clock frequency generator 15 can output the clock signal at a more stable frequency.
  • the drive circuit 12 includes an analog / digital converter 25 that converts the monitor signal Sm output from the vibration element 11 from analog to digital, an automatic gain amplifier 26 that amplifies the monitor signal output from the analog / digital converter 25, and And a digital / analog converter 27 for converting the monitor signal output from the automatic gain amplifier 26 into a digital / analog converter.
  • the clock frequency generator 15 outputs a clock signal Sck to at least one of the analog / digital converter 25, the automatic gain amplifier 26, and the digital / analog converter 27.
  • the clock frequency control unit 16 changes the frequency fck of the clock signal Sck output from the clock frequency generation unit 15.
  • the consumption current measuring unit 17 detects a change in consumption current of at least one of the analog / digital converter 25, the automatic gain amplifier 26, and the digital / analog converter 27 generated when the frequency fck changes.
  • the detection signal processing unit 13 performs analog-to-digital conversion on the sense signal Ss output from the vibration element 11, and outputs the sense signal output from the vibration element 11 from the analog-digital converter 28.
  • a detector 29 for detecting based on the monitor signal Sm and a filter 30 for smoothing the detected sense signal and converting it to a DC voltage and outputting it are provided.
  • the clock frequency generator 15 outputs a clock signal Sck to at least one of the analog / digital converter 28, the detector 29, and the filter 30.
  • the switch 24 supplies the voltage output from the voltage controller 20 to the voltage controlled oscillator 19 instead of the voltage output from the filter 23.
  • the consumption current measuring unit 17 detects a change in the consumption current of at least one of the filters 30 of the analog / digital converter 28 and the detector 29 generated when the clock frequency control unit 16 changes the frequency fck.
  • the output circuit 14 outputs a failure detection signal from the failure detection unit 18 and also outputs a sense signal from the filter 30.
  • the output circuit 14 may output the failure detection signal and the sense signal in a time division manner. That is, the output circuit 14 outputs a failure detection signal during a period in which a failure of the electronic component 1001 is detected, and outputs a sense signal during a period in which the vibration element 11 outputs the sense signal Ss according to, for example, inertial force. To do.
  • FIG. 3 is a circuit diagram of another electronic component 1002 in the embodiment. 3, the same reference numerals are assigned to the same parts as those of the electronic component 1001 shown in FIG.
  • the power supply 31 supplies a voltage to the consumption current measuring unit 17.
  • the power supply 32 supplies a voltage to the current consumption measuring unit 33.
  • the consumption current measuring unit 17 detects the consumption current of circuits that handle only digital signals, such as the automatic gain amplifier 26, the detector 29, and the filter 30.
  • the current consumption measuring unit 33 detects the current consumption of circuits that handle digital signals and analog signals, such as the analog / digital converters 25 and 28 and the digital / analog converter 27.
  • the voltage of the power supply 32 is higher than the voltage of the power supply 31.
  • the amplitude of the analog signal in the circuit that handles the analog signal can be increased, so that the signal quality is improved by improving the S / N ratio of the analog signal in the electronic component 1002. Can do.
  • the failure detection unit 18 detects a failure of the electronic component 1002 based on the consumption current detected by the consumption current measurement unit 17 and the consumption current detected by the consumption current measurement unit 33.
  • FIG. 4 is a circuit diagram of still another electronic component 1003 according to the embodiment. 4, the same parts as those of the electronic component 1002 shown in FIG.
  • the failure detection unit 18 detects a failure of the electronic component 1003 based on the consumption current detected by the consumption current measurement unit 17.
  • the failure detection unit 34 detects a failure of the electronic component 1003 based on the consumption current detected by the consumption current measurement unit 33.
  • FIG. 5 is a circuit diagram of still another electronic component 1004 in the embodiment. 5, the same reference numerals are assigned to the same parts as those of the electronic component 1001 shown in FIG.
  • the clock frequency control unit 16 further includes a sensitivity control unit 35.
  • the frequency fck of the clock signal Sck output from the clock frequency generator 15 is controlled by changing the voltage supplied from the voltage controller 20 to the voltage controlled oscillator 19.
  • the sensitivity control unit 35 controls the sensitivity that is the change amount of the frequency fck with respect to the change amount of the voltage supplied to the voltage controlled oscillator 19.
  • FIG. 6 shows the relationship between the control voltage supplied to the voltage controlled oscillator 19 and the oscillation frequency fck of the clock signal Sck generated by the voltage controlled oscillator 19.
  • the voltage control unit 20 outputs a constant voltage Vc, and the sensitivity control unit 35 changes the sensitivity of the voltage controlled oscillator 19 from the sensitivity G2 to the sensitivity G1, thereby changing the frequency fck of the clock signal Sck from the frequency fck1 to the frequency fck1.
  • the voltage output from the voltage control unit 20 does not need to be variable, which can contribute to further miniaturization of the circuit.
  • FIG. 7 is a circuit diagram of still another electronic component 1005 according to the embodiment.
  • the clock frequency control unit 16 further includes a frequency division control unit 36 that changes the frequency division ratio of the frequency division unit 21.
  • the frequency division control unit 36 changes the output ratio from the phase comparison unit 22 and the voltage output from the filter 23 by changing the frequency division ratio of the frequency division unit 21 to control the frequency fck of the clock signal Sck. Is possible. In this configuration, the voltage output from the voltage control unit 20 does not need to be variable, which can contribute to further miniaturization of the circuit.
  • the clock frequency generator 15 can output the clock signal Sck at a stable frequency fck with a small frequency error, the detection error of the current consumption based on the clock frequency is reduced, the fault detection accuracy is improved, and the fault detection is performed. Can be suppressed.
  • the electronic components 1001 to 1005 including the vibration element 11 are a temperature compensated crystal oscillator (TCXO) using a crystal vibration element, a Micro Electro Mechanical Systems (MEMS) oscillator using a silicon vibration element, or the like. Can also be applied.
  • TCXO temperature compensated crystal oscillator
  • MEMS Micro Electro Mechanical Systems
  • the electronic component in the present invention has a failure detection function and can be miniaturized, it is useful in automobiles, aircraft, ships, robots, and other various electronic devices.

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Abstract

　電子部品は、振動素子と、振動素子に駆動信号を供給する駆動回路と、駆動回路にクロック信号を出力するクロック周波数発生部と、クロック信号の周波数を制御するクロック周波数制御部と、駆動回路の消費電流を検知する消費電流測定部と、消費電流測定部とクロック周波数制御部とに電気的に接続された故障検知部とを備える。クロック周波数制御部がクロック信号の周波数を変化させる際に検知された消費電流が変化して、消費電流測定部が検知された消費電流の変化を検知する。故障検知部は、クロック信号の周波数の変化と消費電流の変化とから故障を検知する。この電子部品は故障検知機能を有してかつ小型化することができる。

Description

電子部品とその故障検知方法
　本発明は、自動車、航空機、船舶、ロボット、その他各種電子機器等に用いられる、故障を検知できる機能を有する電子部品と、その電子部品の故障検知方法に関する。
　図８は特許文献１に開示されている従来の電子部品５０１の回路図である。電子部品５０１は、振動素子１と、振動素子１に駆動信号を供給する駆動回路２と、振動素子１からのセンス信号が入力される検出信号処理部と、検出信号処理部から出力されるセンス信号を出力する出力回路とを備える。駆動回路２は、振動素子１から出力されたモニタ信号をアナログ・デジタル変換するアナログ・デジタル変換器３と、アナログ・デジタル変換器３から出力されたモニタ信号を増幅する自動利得増幅器４と、自動利得増幅器４から出力されたモニタ信号をデジタル・アナログ変換するデジタル・アナログ変換器５とを備える。
　外部ピンとシフトレジスタ等からなるスキャンテスト回路を電子部品５０１に別途付加することにより電子部品５０１に故障検知機能を付加することができる。しかし、スキャンテスト回路は、直列に接続された多数のフリップフロップを備えるので、シフトレジスタを接続する配線により電子部品５０１を小型化が難しい。
特表２００８－５２７３４０号公報
　電子部品は、振動素子と、振動素子に駆動信号を供給する駆動回路と、駆動回路にクロック信号を出力するクロック周波数発生部と、クロック信号の周波数を制御するクロック周波数制御部と、駆動回路の消費電流を検知する消費電流測定部と、消費電流測定部とクロック周波数制御部とに電気的に接続された故障検知部とを備える。クロック周波数制御部がクロック信号の周波数を変化させる際に検知された消費電流が変化して、消費電流測定部が検知された消費電流の変化を検知する。故障検知部は、クロック信号の周波数の変化と消費電流の変化とから故障を検知する。
　この電子部品は故障検知機能を有してかつ小型化することができる。
図１は本発明の実施の形態における電子部品の回路図である。 図２は実施の形態における電子部品の故障検知方法を示す。 図３は実施の形態における他の電子部品の回路図である。 図４は実施の形態における他の電子部品の回路図である。 図５は実施の形態におけるさらに他の電子部品の電気回路図である。 図６は図５に示す電子部品のクロック信号の周波数の調整方法を示す。 図７は実施の形態におけるさらに他の電子部品の回路図である。 図８は従来の電子部品の回路図である。
　図１は本発明の実施の形態１における電子部品１００１の回路図である。電子部品１００１は、振動素子１１と、振動素子１１に駆動信号Ｓｄを供給する駆動回路１２と、振動素子１１からのセンス信号Ｓｓが入力される検出信号処理部１３と、検出信号処理部１３から出力されるセンス信号を出力する出力回路１４と、クロック信号Ｓｃｋを出力するクロック周波数発生部１５と、クロック信号Ｓｃｋの周波数を制御するクロック周波数制御部１６と、駆動回路１２と検出信号処理部１３の消費電流を検知する消費電流測定部１７と、消費電流測定部１７とクロック周波数制御部１６とに電気的に接続される故障検知部１８とを備える。クロック周波数発生部１５は、駆動回路１２と検出信号処理部１３のうちの一部にクロック信号Ｓｃｋを出力する。消費電流測定部１７は、駆動回路１２と検出信号処理部１３のうちのクロック信号Ｓｃｋが出力されるその一部の消費電流を検知する。振動素子１１は駆動信号により振動し、その振動の周波数と位相にそれぞれ応じた周波数と位相とを有するモニタ信号Ｓｍを出力する。モニタ信号Ｓｍは駆動回路１２に供給される。振動素子１１は、例えば加えられた加速度や角速度等に起因する慣性力に応じてセンス信号Ｓｓを出力する。
　クロック周波数制御部１６がクロック信号Ｓｃｋの周波数を変化させると消費電流測定部１７が検知する消費電流は変化し、その消費電流の変化を検知する。故障検知部１８は、クロック信号の周波数の変化と前記消費電流の変化との関係から電子部品１００１の故障を検知する。図２はクロック信号Ｓｃｋの周波数ｆｃｋと消費電流の関係を示す。一般に、デジタル回路の消費電流Ｉは次式で示される。
　Ｉ＝（１／２）・ｆｃｋ・Ｖ・Ｃ
　上記式で示すように、消費電流Ｉはクロック周波数ｆｃｋと電源電圧Ｖと入力容量Ｃの積で示される。その回路中の一部に断線やショート等の故障が生じると、クロック周波数の変化と消費電流の変化の傾きが変わる。図２に示すように、周波数ｆｃｋが周波数ｆ１から周波数ｆ２に変化すると、回路が正常に動作している場合には消費電流Ｉは特性Ｐ１により電流Ｉ１から電流Ｉ２に変化し、回路に故障がある場合には消費電流Ｉは特性Ｐ２により電流Ｉ３から電流Ｉ４に変化する。このように、周波数ｆｃｋを変化させたときに回路が正常に動作している場合の消費電流Ｉの変化の範囲と、回路に故障がある場合の消費電流Ｉの変化の範囲が異なる。したがって、故障検知部１８は、周波数ｆｃｋを変化させたときの消費電流Ｉを検知することで、回路に故障があるか否かを判定することができる。具体的には、故障検知部１８は、周波数ｆｃｋを変化させたときの消費電流Ｉの変化の範囲が所定の範囲である場合には回路が正常に動作していると判定し、消費電流Ｉの変化の範囲がその所定の範囲と異なる場合に回路が故障していると判定する。
　このような構成により、電子部品１００１には、図８に示す従来の電子部品５０１に故障検知機能を付加するスキャンテスト回路を設けることなく故障検知機能を付加することが可能となり、電子部品１００１の小型化を実現することができるのである。
　スキャンテスト回路では回路規模が大きくなるほどテストデータが長くなり、故障検知に長い時間が必要となる。実施の形態による電子部品１００１は短時間で故障を検知することが可能となる。したがって、製造工程における出荷検査時間を短縮してコストを低減でき、また、出荷後の電子部品１００１の起動時の自己診断時間を短縮することで、電子部品１００１をより早く起動することができる。
　図１に示すように、クロック周波数発生部１５は電圧制御発振器（ＶＣＯ）１９を有する。クロック周波数制御部１６は電圧制御部２０を有する。電圧制御発振器１９は供給された電圧に応じて変化する数を有するクロック信号を発生する。電圧制御部２０は電圧制御発振器１９に供給する電圧を変化させることにより、前記クロック周波数発生部１５から出力されるクロック信号の周波数ｆｃｋを制御する。
　クロック周波数発生部１５は分周部２１と位相比較部２２とフィルタ２３とスイッチ２４とを備える。分周部２１は、電圧制御発振器１９が発生するクロック信号Ｓｃｋの周波数ｆｃｋを分周比に基づき分周する。位相比較部２２は、分周部２１から出力された信号の位相とモニタ信号Ｓｍの位相とを比較して得られた比較結果に基づいて変化する出力電流を出力する。フィルタ２３は、位相比較部２２の出力電流を平滑化して電圧に変換し、電圧制御発振器１９に供給する。スイッチ２４は、フィルタ２３が出力する電圧と電圧制御部２０が出力する電圧とを選択的に切り替えて電圧制御発振器１９に供給する。
　駆動回路１２内におけるモニタ信号Ｓｍの位相又は振幅が所定の値に達した時に、スイッチ２４は電圧制御発振器１９にフィルタ２３が出力する電圧を供給する。
　分周部２１により分周されて伝達されたクロック信号の周波数と駆動回路１２におけるモニタ信号の周波数とを位相比較部２２が比較し、クロック信号Ｓｃｋの周波数ｆｃｋを所望の周波数に調整することができるので、より安定した周波数でクロック周波数発生部１５がクロック信号を出力することができ望ましい。
　駆動回路１２は、振動素子１１から出力されたモニタ信号Ｓｍをアナログ・デジタル変換するアナログ・デジタル変換器２５と、アナログ・デジタル変換器２５から出力されたモニタ信号を増幅する自動利得増幅器２６と、自動利得増幅器２６から出力されたモニタ信号をデジタル・アナログ変換するデジタル・アナログ変換器２７とを備える。クロック周波数発生部１５は、アナログ・デジタル変換器２５と自動利得増幅器２６とデジタル・アナログ変換器２７の内の少なくとも１つにクロック信号Ｓｃｋを出力する。クロック周波数制御部１６はクロック周波数発生部１５から出力されるクロック信号Ｓｃｋの周波数ｆｃｋを変化させる。周波数ｆｃｋが変化した際に発生するアナログ・デジタル変換器２５と自動利得増幅器２６とデジタル・アナログ変換器２７の内の少なくとも１つの消費電流の変化を消費電流測定部１７が検知する。
　検出信号処理部１３は、振動素子１１から出力されたセンス信号Ｓｓをアナログ・デジタル変換するアナログ・デジタル変換器２８と、アナログ・デジタル変換器２８から出力されセンス信号を振動素子１１から出力されたモニタ信号Ｓｍを元に検波する検波器２９と、検波されたセンス信号を平滑化し直流電圧に変化して出力するフィルタ３０とを備える。クロック周波数発生部１５は、アナログ・デジタル変換器２８、検波器２９、フィルタ３０の内の少なくとも１つにクロック信号Ｓｃｋを出力する。故障を検知する際には、スイッチ２４は、フィルタ２３が出力する電圧ではなく電圧制御部２０が出力する電圧を電圧制御発振器１９に供給する。クロック周波数制御部１６が周波数ｆｃｋを変化させる際に発生するアナログ・デジタル変換器２８、検波器２９、のフィルタ３０の内の少なくとも１つの消費電流の変化を消費電流測定部１７が検知する。出力回路１４は故障検知部１８からの故障検知信号を出力するとともに、フィルタ３０からのセンス信号も出力する。出力回路１４は故障検知信号とセンス信号とを時分割で出力してもよい。すなわち、出力回路１４は、電子部品１００１の故障を検知している期間は故障検知信号を出力し、振動素子１１が例えば慣性力に応じてセンス信号Ｓｓを出力している期間はセンス信号を出力する。
　図３は実施の形態における他の電子部品１００２の回路図である。図３において、図１に示す電子部品１００１と同じ部分には同じ参照番号を付す。電源３１は消費電流測定部１７に電圧を供給する。電源３２は消費電流測定部３３に電圧を供給する。消費電流測定部１７は自動利得増幅器２６、検波器２９、フィルタ３０等、デジタル信号のみを取り扱う回路の消費電流を検知する。消費電流測定部３３はアナログ・デジタル変換器２５、２８、デジタル・アナログ変換器２７等、デジタル信号とアナログ信号とを取り扱う回路の消費電流を検知する。電源３１の電圧よりも電源３２の電圧の方が高い。
　このような構成とすることにより、アナログ信号を取り扱う回路におけるアナログ信号の振幅を大きくすることができるので、電子部品１００２でのアナログ信号のＳ／Ｎ比を向上させて信号品質を良好にすることができる。
　故障検知部１８は消費電流測定部１７で検知された消費電流と消費電流測定部３３で検知された消費電流とに基づき電子部品１００２の故障を検知する。
　図４は実施の形態によるさらに他の電子部品１００３の回路図である。図４において、図３に示す電子部品１００２と同じ部分には同じ参照番号を付す。故障検知部１８は消費電流測定部１７で検知された消費電流により電子部品１００３の故障を検知する。故障検知部３４は消費電流測定部３３で検知された消費電流に基づき電子部品１００３の故障を検知する。この構成により、故障がデジタル信号のみを扱う回路にあるのか、アナログ信号も取り扱う回路にあるのかを特定することができるので、故障している回路を早期に特定できる。
　図５は実施の形態におけるさらに他の電子部品１００４の回路図である。図５において、図１に示す電子部品１００１と同じ部分には同じ参照番号を付す。電子部品１００４では、クロック周波数制御部１６は感度制御部３５をさらに有する。電圧制御部２０が電圧制御発振器１９に供給する電圧を変化させることにより、クロック周波数発生部１５から出力されるクロック信号Ｓｃｋの周波数ｆｃｋを制御する。感度制御部３５は電圧制御発振器１９に供給される電圧の変化量に対する周波数ｆｃｋの変化量である感度を制御する。図６は電圧制御発振器１９に供給される制御電圧と、電圧制御発振器１９で発生するクロック信号Ｓｃｋの発振周波数ｆｃｋとの関係を示す。具体的には、電圧制御部２０は一定電圧Ｖｃを出力し、感度制御部３５が電圧制御発振器１９の感度を感度Ｇ２から感度Ｇ１に変化させることによりクロック信号Ｓｃｋの周波数ｆｃｋを周波数ｆｃｋ１から周波数ｆｃｋ２になるように制御する。この構成では、電圧制御部２０の出力する電圧は可変である必要が無いので、回路の更なる小型化に貢献することができる。
　図７は実施の形態によるさらに他の電子部品１００５の回路図である。図７において、図１に示す電子部品１００１と同じ部分には同じ参照番号を付す。図７に示す電子部品１００５では、クロック周波数制御部１６は、分周部２１の分周比を変化させる分周制御部３６をさらに有する。分周制御部３６が分周部２１の分周比を変化させることにより、位相比較部２２からの出力及びフィルタ２３から出力される電圧を変化させて、クロック信号Ｓｃｋの周波数ｆｃｋを制御することが可能である。この構成では、電圧制御部２０の出力する電圧は可変である必要が無いので、回路の更なる小型化に貢献することができる。
　さらに、周波数誤差が小さく安定した周波数ｆｃｋでクロック周波数発生部１５がクロック信号Ｓｃｋを出力することができるので、クロック周波数に基づく消費電流の検知誤差も小さくなり、故障検知精度を向上させ、故障検知の誤判定を抑制できる。
　なお、実施の形態における振動素子１１を備えた電子部品１００１～１００５は、水晶振動素子を用いた温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）やシリコン振動素子を用いたＭｉｃｒｏ　Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍｓ（ＭＥＭＳ）発振器等にも適用することができる。
　本発明における電子部品は故障検知機能を有してかつ小型化することができるので、自動車、航空機、船舶、ロボット、その他各種電子機器等において有用である。
１１　　振動素子
１２　　駆動回路
１５　　クロック周波数発生部
１６　　クロック周波数制御部
１７　　消費電流測定部（第１の消費電流測定部）
１８　　故障検知部（第１の故障検知部）
３３　　消費電流測定部（第２の消費電流測定部）
３４　　故障検知部（第２の故障検知部）

Claims (16)

  1. 振動素子と、
    前記振動素子に駆動信号を供給する駆動回路と、
    前記駆動回路の少なくとも一部にクロック信号を出力するクロック周波数発生部と、
    前記クロック信号の周波数を制御するクロック周波数制御部と、
    前記駆動回路の前記少なくとも一部の消費電流を検知する第１の消費電流測定部と、
    前記第１の消費電流測定部と前記クロック周波数制御部とに電気的に接続された第１の故障検知部と、
    を備え、
    前記クロック周波数制御部が前記クロック信号の周波数を変化させる際に前記検知された消費電流が変化して、前記第１の消費電流測定部が前記検知された消費電流の変化を検知し、
    前記第１の故障検知部は、前記クロック信号の周波数の変化と前記消費電流の変化に基づき故障を検知する、電子部品。
  2. 前記クロック周波数発生部は前記クロック信号を発生する電圧制御発振器を有し、
    前記クロック周波数制御部は電圧制御部を有し、
    前記電圧制御部は前記電圧制御発振器に供給する電圧を変化させることにより前記クロック信号の周波数を制御する、請求項１に記載の電子部品。
  3. 前記クロック周波数発生部は、
    　　　前記クロック信号の周波数を分周比に基づき分周する分周部と、
    　　　前記分周部から出力された信号の周波数と前記駆動回路内における信号の周波数とを比較して得られた比較結果に基づいて出力電流を変化させる位相比較部と、
    　　　前記位相比較部の前記出力電流を平滑化して得られた電圧を前記電圧制御発振器に供給する第１のフィルタと、
    をさらに有する、請求項２に記載の電子部品。
  4. 前記第１のフィルタが供給する前記電圧と前記電圧制御部が供給する電圧とを選択的に切り替えて前記電圧制御発振器に供給するスイッチをさらに備え、
    前記駆動回路内における信号の位相又は振幅が所定の値に達した時に、
    前記スイッチは前記第１のフィルタが供給する前記電圧を前記電圧制御発振器に供給する、請求項３に記載の電子部品。
  5. 前記クロック周波数発生部は電圧制御発振器を有し、
    前記クロック周波数制御部は前記電圧制御部の感度を制御する感度制御部を有し、
    前記感度制御部は前記電圧制御発振器の感度を変化させることにより前記クロック信号の周波数を制御する、請求項１に記載の電子部品。
  6. 前記クロック周波数発生部は、
    　　　電圧制御発振器と、
    　　　前記電圧制御発振器からのクロック信号の周波数を分周比に基づき分周する分周部と、
    　　　前記分周部から出力された信号の周波数と前記駆動回路内における信号の周波数とを比較して得られた比較結果に応じた出力電流を出力する位相比較部と、
    　　　前記位相比較部の前記出力電流を平滑化して得られた電圧を前記電圧制御発振器に出力する第１のフィルタと、
    を備え、
    前記クロック周波数制御部は前記分周比を変化させる分周制御部を有し、
    前記分周制御部が前記分周比を変化させることにより前記クロック周波数発生部から出力される前記クロック信号の前記周波数を制御する、請求項１に記載の電子部品。
  7. 前記駆動回路は、
    　　　前記振動素子から出力されたモニタ信号をアナログ・デジタル変換するアナログ・デジタル変換器と、
    　　　前記アナログ・デジタル変換器から出力されたモニタ信号を増幅する自動利得増幅器と、
    　　　前記自動利得増幅器から出力されたモニタ信号をデジタル・アナログ変換するデジタル・アナログ変換器と、
    を有し、
    前記クロック周波数発生部は、前記アナログ・デジタル変換器、自動利得増幅器、デジタル・アナログ変換器の内の少なくとも１つに前記クロック信号を出力し、
    前記クロック周波数制御部は前記クロック信号の前記周波数を変化させる際に前記アナログ・デジタル変換器、自動利得増幅器、デジタル・アナログ変換器の内の少なくとも１つの消費電流が変化し、前記第１の消費電流測定部は前記少なくとも１つの消費電流の変化を検知する、請求項１に記載の電子部品。
  8. 前記第１の消費電流測定部に電圧を供給する第１の電源と、
    前記アナログ・デジタル変換器とデジタル・アナログ変換器の内の少なくとも１つの消費電流を検知する第２の消費電流測定部と、
    前記第２の消費電流測定部に電圧を供給する第２の電源と、
    をさらに備え、
    前記第１の消費電流測定部が前記自動利得増幅器の消費電流を検知し、
    前記第２の消費電流測定部が前記アナログ・デジタル変換器とデジタル・アナログ変換器の内の少なくとも１つの消費電流を検知し、
    前記第１の電源の電圧より前記第２の電源の電圧が高い、請求項７に記載の電子部品。
  9. 前記第１の故障検知部は前記第１の消費電流測定部が検知した消費電流と前記第２の消費電流測定部が検知した消費電流に基づき故障を検知する、請求項８に記載の電子部品。
  10. 前記第２の消費電流測定部が検知した消費電流に基づき故障を検知する第２の故障検知部をさらに備え、
    前記第１の故障検知部は前記第１の消費電流測定部が検知した消費電流に基づき故障を検知し、前記第２の故障検知部は前記第２の消費電流測定部が検知した消費電流に基づき故障を検知する請求項８に記載の電子部品。
  11. 振動素子と、
    前記振動素子に駆動信号を入力する駆動回路と、
    前記振動素子から出力されたセンス信号が入力される検出信号処理部と、
    前記検出信号処理部の少なくとも一部にクロック信号を出力するクロック周波数発生部と、
    前記クロック信号の周波数を制御するクロック周波数制御部と、
    前記検出信号処理部の前記少なくとも一部の消費電流を検知する第１の消費電流測定部と、
    前記第１の消費電流測定部と前記クロック周波数制御部とに電気的に接続された第１の故障検知部と、
    前記検出信号処理部から出力されるセンス信号を出力する出力回路と、
    を備え、
    前記検出信号処理部は、
    　　　前記振動素子から出力されたセンス信号をアナログ・デジタル変換するアナログ・デジタル変換器と、
    　　　前記振動素子から出力されたモニタ信号を用いて前記アナログ・デジタル変換器から出力されたセンス信号を検波する検波器と、
    　　　前記検波されたセンス信号を平滑化し直流電圧を出力する第２のフィルタと、
    を有し、
    前記クロック周波数制御部が前記クロック信号の周波数を変化させる際に前記検知された消費電流が変化して、前記第１の消費電流測定部が前記検知された消費電流の変化を検知し、
    前記第１の故障検知部は、前記クロック信号の周波数の変化と前記消費電流の変化に基づき故障を検知する、電子部品。
  12. 前記クロック周波数発生部は、前記アナログ・デジタル変換器と前記検波器と前記第２のフィルタの内の少なくとも１つにクロック信号を出力する、請求項１１に記載の電子部品。
  13. 前記第１の消費電流測定部に電圧を供給する第１の電源と、
    前記アナログ・デジタル変換器の消費電流を検知する第２の消費電流測定部と、
    前記第２の消費電流測定部に電圧を供給する第２の電源と、
    をさらに備え、
    前記第１の消費電流測定部が前記検波器と第２のフィルタの内の少なくともいずれか１つの消費電流を検知し、
    前記第１の電源の電圧よりも前記第２の電源の電圧の方が高い、請求項１２に記載の電子部品。
  14. 前記第１の故障検知部は、前記第１の消費電流測定部が検知した消費電流と前記第２の消費電流測定部が検知した消費電流とに基づき故障を検知する、請求項１３に記載の電子部品。
  15. 前記第２の消費電流測定部が検知した消費電流に基づき故障を検知する第２の故障検知部をさらに備え、
    前記第１の故障検知部は前記第１の消費電流測定部が検知した消費電流に基づき故障を検知し、
    前記第２の故障検知部は前記第２の消費電流測定部が検知した消費電流に基づき故障を検知する、請求項１３に記載の電子部品。
  16. 振動素子と、前記振動素子に駆動信号を供給する駆動回路とを備えた電子部品の故障検知方法であって、
    前記駆動回路の少なくとも一部にクロック信号を出力するステップと、
    前記クロック信号の周波数を変化させるステップと、
    前記周波数の変化による前記駆動回路の前記少なくとも一部の消費電流の変化を検知するステップと、
    前記クロック信号の周波数の変化と前記消費電流の変化との関係から故障検知を行うステップと、
    を含む、電子部品の故障検知方法。
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