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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    • G01R31/2851Testing of integrated circuits [IC]
    • G01R31/2882Testing 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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