(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024170377
(43)【公開日】2024-12-10
(54)【発明の名称】電子デバイス
(51)【国際特許分類】
H03M 1/10 20060101AFI20241203BHJP
H03M 1/12 20060101ALI20241203BHJP
【FI】
H03M1/10 C
H03M1/12 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】OL
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2024076331
(22)【出願日】2024-05-09
(31)【優先権主張番号】10 2023 112 346.7
(32)【優先日】2023-05-10
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(71)【出願人】
【識別番号】599158797
【氏名又は名称】インフィニオン テクノロジーズ アクチエンゲゼルシャフト
【氏名又は名称原語表記】Infineon Technologies AG
【住所又は居所原語表記】Am Campeon 1-15, 85579 Neubiberg, Germany
(74)【代理人】
【識別番号】100114890
【弁理士】
【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス=ラインハルト
(74)【代理人】
【識別番号】100098501
【弁理士】
【氏名又は名称】森田 拓
(74)【代理人】
【識別番号】100116403
【弁理士】
【氏名又は名称】前川 純一
(74)【代理人】
【識別番号】100134315
【弁理士】
【氏名又は名称】永島 秀郎
(74)【代理人】
【識別番号】100162880
【弁理士】
【氏名又は名称】上島 類
(72)【発明者】
【氏名】ウェイ ワン
(72)【発明者】
【氏名】ティヤグ ロガナタン
(72)【発明者】
【氏名】ヘニング ベーアマン
(72)【発明者】
【氏名】イェルク シュライナー
(72)【発明者】
【氏名】イェンス ローゼンブッシュ
(72)【発明者】
【氏名】ロッコ カラブロ
(57)【要約】 (修正有)
【解決手段】電子デバイス800は、アナログ信号源を接続するためのデバイスの入力801と、入力に接続されているアナログデジタル変換器(ADC)入力を有するADCと、ADC入力に交流を供給する交流電源805と、検出回路と、を備え、検出回路は、交流によって生じる、ADC入力での電圧信号の振幅のための基準を格納し、ADCの出力を受信し、ADCの出力をフィルタリングすることによって、交流によって生じるADC入力での電圧信号の振幅を決定し、振幅のための基準が所定の閾値より大きく決定した振幅と異なる場合、エラー信号を出力する。
【効果】電子デバイスの動作、特にセンサのような信号源からアナログデジタル変換器への接続に関するエラーを、効率的検出することができる。
【選択図】
図8
【特許請求の範囲】
【請求項1】
アナログ信号源を接続するためのデバイス入力と、
前記デバイス入力に接続されているアナログデジタル変換器入力を有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入力に交流を供給するように構成される交流電源と、
検出回路と、
を備える電子デバイスであって、
前記検出回路は、
前記交流によって生じる、前記アナログデジタル変換器入力での電圧信号の振幅のための基準を格納し、
前記アナログデジタル変換器の出力を受信し、
前記アナログデジタル変換器の前記出力をフィルタリングすることによって、前記交流によって生じる、前記アナログデジタル変換器入力での前記電圧信号の前記振幅を決定し、
前記振幅のための前記基準が所定の閾値より大きく決定した前記振幅と異なる場合、エラー信号を出力する、
ように構成される電子デバイス。
【請求項2】
前記交流電源は、所定の周波数を有する前記交流を生成するように構成される、
請求項1に記載の電子デバイス。
【請求項3】
前記交流は、所定の周波数を有し、前記検出回路は、前記アナログデジタル変換器の前記出力をフィルタリングすることによって、前記交流によって生じる、前記アナログデジタル変換器入力での前記電圧信号の前記振幅を決定し、前記所定の周波数を有する、前記アナログデジタル変換器の前記出力の周波数成分を決定するように構成される、
請求項2に記載の電子デバイス。
【請求項4】
前記交流電源は、前記アナログデジタル変換器入力に接続され、前記交流電源の負荷インピーダンスは、前記デバイス入力に対する前記アナログデジタル変換器入力の接続のインピーダンスに依存する、
請求項1から3のいずれかに記載の電子デバイス。
【請求項5】
前記エラー信号は、前記デバイス入力に対する前記アナログデジタル変換器入力の接続のエラーを示す、
請求項1から4のいずれかに記載の電子デバイス。
【請求項6】
前記デバイス入力は、前記電子デバイスの入力端子によって実施される、
請求項1から5のいずれかに記載の電子デバイス。
【請求項7】
前記電子デバイスは、1つまたは複数のさらなる端子を備える、
請求項1から6のいずれかに記載の電子デバイス。
【請求項8】
前記エラー信号は、前記入力端子と前記1つまたは複数のさらなる端子との間の分離のエラーを示す、
請求項7に記載の電子デバイス。
【請求項9】
前記電子デバイスは、前記デバイス入力を含む複数のデバイス入力を備え、前記電子デバイスは、前記複数のデバイス入力のそれぞれのデバイス入力ごとに、前記それぞれのデバイス入力を前記アナログデジタル変換器入力に接続するとともに前記アナログデジタル変換器入力から切断するためのそれぞれのスイッチを備え、
前記検出回路は、前記複数のデバイス入力のそれぞれのデバイス入力ごとに、
前記それぞれのデバイス入力が前記アナログデジタル変換器入力に接続され、前記複数のデバイス入力の他のデバイス入力が前記アナログデジタル変換器入力から切断される場合、前記交流によって生じる、前記アナログデジタル変換器入力での電圧信号の振幅のための基準を格納し、
前記それぞれのデバイス入力が前記アナログデジタル変換器入力に接続され、前記複数のデバイス入力の前記他のデバイス入力が前記アナログデジタル変換器入力から切断されるとき、前記アナログデジタル変換器の出力を受信し、
前記アナログデジタル変換器から受信される前記アナログデジタル変換器のそれぞれの出力をフィルタリングすることによって、前記交流によって生じる、前記アナログデジタル変換器入力での前記電圧信号の前記振幅を決定し、
前記振幅のための前記基準がそれぞれの所定の閾値より大きく決定された前記振幅と異なる場合、エラー信号を出力する、
ように構成される、
請求項1から8のいずれかに記載の電子デバイス。
【請求項10】
前記複数のデバイス入力の各デバイス入力は、それぞれのアナログ信号源を接続するために用いられる、
請求項9に記載の電子デバイス。
【請求項11】
前記電子デバイスは、コントローラを備え、前記コントローラは、時間間隔のシーケンスのうちのそれぞれの時間間隔に対する前記複数のデバイス入力の各デバイス入力の関連付けについて、および、時間間隔の前記シーケンスのうちの各時間間隔について、前記時間間隔に関連付けられた前記デバイス入力を前記アナログデジタル変換器に接続するとともに、前記時間間隔の間に前記複数のデバイス入力の前記他のデバイス入力を前記アナログデジタル変換器から切断するように構成される、
請求項9または10に記載の電子デバイス。
【請求項12】
前記電子デバイスは、前記アナログデジタル変換器の前記出力を、前記複数のデバイス入力のデバイス入力ごとに1つのチャネルを含む複数のチャネルに分離するように構成されるデマルチプレクサを備え、前記デマルチプレクサは、時間間隔の前記シーケンスのうちの時間間隔ごとに、前記アナログデジタル変換器の前記出力を、前記時間間隔の間に、前記時間間隔に関連付けられた前記デバイス入力のための前記チャネルに供給するように構成され、前記検出回路は、デバイス入力ごとに、前記デバイス入力に関連付けられた前記チャネルに供給される前記アナログデジタル変換器の前記出力をフィルタリングすることによって、前記交流によって生じる、前記アナログデジタル変換器入力での前記電圧信号の前記振幅を決定するように構成される、
請求項11に記載の電子デバイス。
【請求項13】
前記アナログデジタル変換器の前記出力をフィルタリングすることは、前記交流に対応しない周波数成分をブロックするように構成されるデジタルフィルタを前記出力に適用すること、または、前記出力のスペクトル分析を実行し、前記交流に対応しない周波数成分を破棄することを含む、
請求項1から12のいずれかに記載の電子デバイス。
【請求項14】
前記交流電源は、電流デジタルアナログ変換器である、
請求項1から13のいずれかに記載の電子デバイス。
【請求項15】
前記電流デジタルアナログ変換器は、複数の並列レッグ対によって実施され、各レッグ対は、前記交流の周波数および振幅を定義するデジタル入力値のシーケンスの、前記電流デジタルアナログ変換器に対するデジタル入力値に従って作動および作動解除されるプルアップレッグおよびプルダウンレッグを備える、
請求項14に記載の電子デバイス。
【請求項16】
請求項1から15のいずれかに記載の電子デバイスおよび前記デバイス入力に接続されている前記アナログ信号源を備える電子システム。
【請求項17】
前記アナログデジタル変換器の前記出力をフィルタリングすることは、前記交流の周波数の周波数成分を通過させ、かつ、前記アナログ信号源によって前記デバイス入力に供給される周波数成分をブロックするフィルタによって、前記アナログデジタル変換器の前記出力をフィルタリングすることを含む、
請求項16に記載の電子システム。
【請求項18】
前記アナログ信号源は、センサである、
請求項16または17に記載の電子システム。
【請求項19】
前記電子システムは、複数のアナログ信号源を備える、
請求項16に記載の電子システム。
【請求項20】
請求項10から12のいずれかに記載の電子デバイスおよびデバイス入力ごとのそれぞれのアナログ信号源を備える電子システムであって、
前記アナログ信号源は、異なる周波数の信号を前記電子デバイスに供給するように構成される、
電子システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、電子デバイスに関するものであり、特には、アナログデジタル変換器デバイスに関するものである。
【背景技術】
【0002】
アナログデジタル変換器デバイスのような電子デバイス、すなわち、例えば、アナログセンサ信号を処理するためのアナログデジタル変換機能を提供するデバイスは、それらが用いられるところに応じて、それらの信頼性に関する高い要件を有しうる。例えば、アナログデジタル変換器を有する車における電子コントロールユニットは、典型的には、(ASIL(自動車安全水準)Dのような)高い安全基準を満たすことを必要とする。これは、特に、アナログデジタル変換器に対するセンサの接続のような、さまざまな構成要素の接続におけるエラーに対するロバスト性を含む。高い信頼性は、さまざまなアプローチによって達成されうるが、例えば、出力が比較される2つのアナログデジタル変換器が別々に接続されるような冗長要素を提供することによって、これらのアプローチは、複雑さを増加させ、したがって例えば、必要なチップ領域、電力消費およびコストを上昇させる。したがって、電子デバイスの動作、特に、(センサのような)信号源からアナログデジタル変換器への接続に関するエラーを検出するための効率的なアプローチが望まれている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0003】
さまざまな実施形態によれば、電子デバイスが記載され、電子デバイスは、アナログ信号源を接続するためのデバイス入力と、デバイス入力に接続されているアナログデジタル変換器入力を有するアナログデジタル変換器と、アナログデジタル変換器入力に交流を供給するように構成される交流電源と、検出回路と、を備え、検出回路は、交流によって生じる、アナログデジタル変換器入力での電圧信号の振幅のための基準を格納し、アナログデジタル変換器の出力を受信し、アナログデジタル変換器の出力をフィルタリングすることによって、交流によって生じる、アナログデジタル変換器入力での電圧信号の振幅を決定し、振幅のための基準が所定の閾値より大きく決定した振幅と異なる場合、エラー信号を出力する、ように構成される。
【0004】
図面において、類似の参照符号は、概して、複数の図面全体にわたって同一部分を参照する。図面は、必ずしも縮尺どおりではなく、その代わりに、本発明の原則を示すため強調される。以下、さまざまな態様が、以下の図面を参照して記載されている。
【図面の簡単な説明】
【0005】
【
図2】一実施形態に従って診断機構を備える電子デバイスを示す。
【
図3】
図2の電子デバイスにおける信号の例を示すグラフを示す。
【
図4】複数のアナログ信号源に対するエラーを検出するための診断機構を備える電子デバイスを示す。
【
図5】エラー検出のための高周波数の時分割多重化を示す。
【
図6】一実施形態に従ってIDAC(電流デジタルアナログ変換器)の例示的な一実施態様を示す。
【
図7】IDAC出力電流の一例を示すグラフを示す。
【発明を実施するための形態】
【0006】
以下の詳細な説明は、添付の図面を参照し、図面は、本発明が実行されてもよいこの開示の具体的な詳細および態様を例示として示す。他の態様が利用されてもよく、構造的、論理的および電気的変更が本発明の範囲内において行われてもよい。この開示のさまざまな態様は、この開示のいくつかの態様を、この開示の1つまたは複数の他の態様と組み合わせて、新しい態様を形成することができるとき、必ずしも相互排他的というわけではない。
【0007】
【0008】
例えば、電子デバイス100は、特に車両のための電子コントロールユニット(ECU)であるが、機械、発電機などのような他のデバイスのためのコントロールユニットまたはデータ処理デバイスでもよい。
【0009】
電子デバイス100は、例えば、第1の(例えば、パッケージ)入力端子(例えば、ピンまたはパッド)によって実施される第1の入力101を有し、第1の入力101を介して、電子デバイス100は、第1のアナログ信号源102、例えば、モニタされるセンサまたは電力供給に接続されてもよい(例えば、アナログデジタル変換器を用いて、外部の供給レールをモニタ(例えば、測定)し、外部の供給レールが所定の(電圧)範囲を出ると、警報がトリガされる)。電子デバイス100は、第1のアナログ信号源102により提供されるアナログ信号をデジタル信号に変換するためのアナログデジタル変換器(ADC)103を備える。したがって、ADC103は、入力101に接続されているADC入力104を有する。
【0010】
第1のアナログ信号源102は、特定の抵抗105および特定の容量106を有する接続を介して、第1の入力101に接続されている。ADC103が負荷とみなされるとき、これは、(第1のアナログ信号源102の特性とともに)第1のアナログ信号源102の出力インピーダンスを引き起こす。
【0011】
ADC入力104の観点から、ADC入力104は、第1のアナログ信号源102の抵抗105、容量106およびインピーダンスZS(典型的には0~50kΩ)に依存するインピーダンスを「見る」、すなわち、ADC入力104は、第1のアナログ信号源102の方向の特定の入力インピーダンスZinを見る。
【0012】
第1のアナログ信号源102にADC入力104を接続する際、(Zinを変える)エラーが発生しうるが、エラーは、例えば、ASIL-Dを達成するために、検出可能でなければならない。
●第1のアナログ信号源102とADC入力104との間の接続は、(ゼロに近くてもよい)その公称値から(第2の抵抗107によって表現される)ライン抵抗増加を有しうる。例えば、Zinの増加は、ZSの10%(または、ZS=0が検出可能である場合100Ω)である。
●第3の抵抗108によって表現される、第2の入力109(例えば、第2の入力ピン)との電気接続(すなわち分離の欠如、例えば、短絡)が存在しうるし、第2の入力109を介して、例えば、第2のアナログ信号源110は、接続されるかまたは接続可能である。例えば、500kΩもしくはそれ以下の、または、1MΩもしくはそれ以下さえのこの種の接続は、検出可能でなければならない。
【0013】
アナログ信号源をADCに接続する際のこの種のエラー(またはこの種の接続エラーから生じるエラー)を考慮すると、機能的安全性は、冗長性を提供することによって、例えば、2つのADCに別々の接続を提供することによって達成されうることに留意されたい。しかしながら、これは、必要な入力(例えば、入力ピン)の数および必要な回路(およびしたがって例えば、チップ領域)を増加させる。さらに、CSD(コア自己診断)およびBWD(断線検出)のような診断機構111がADCのために用いられてもよいが、これは(冗長性なしでは)、ASIL-Dのような高い機能的安全性の要件を達成するのに十分ではないかもしれない(例えば、ASIL-Bのみ達成しうる)。
【0014】
それゆえ、実施形態は、高い安全性の診断機構112を提供し、必要なレベルの機能的安全性を達成することができる。
【0015】
図2は、一実施形態に従う診断機構を備える電子デバイス200を示す。
【0016】
図1の電子デバイス100と同様に、電子デバイス200は、例えば、特に車両のための電子コントロールユニット(ECU)であるが、機械、発電機などのような他のデバイスのためのコントロールユニットまたはデータ処理デバイスでもよい。
【0017】
図1に関して記載されているように、電子デバイス200は、同様に、2つの入力201、209を備え、アナログ信号源202、210を、(ADC)入力204を有するADC203に接続し、抵抗207、208によって表現されるエラーを検出しなければならない。
【0018】
この検出のために、交流(AC)源、この例ではAC IDAC(電流デジタルアナログ変換器)211が提供される。その出力は、ADC入力204に接続されている。上述したように、AC IDAC211は、電源として、第1のアナログ信号源202の方向の(AC IDAC211の観点から、負荷インピーダンスZLである)入力インピーダンスZinを見ており、入力インピーダンスZinは、抵抗207、208によって表現されるエラーの一方または両方が発生する場合、変化する。
【0019】
さまざまな実施形態によれば、この事実は、抵抗207、208によって表現されるエラーの一方または両方を検出するために用いられる。具体的には、AC IDAC211により提供される交流によって生じるADC入力204での電圧がモニタされる。これは、ADC入力204での電圧のAD変換を実行し、AC IDAC211により提供される電流I
IDACの周波数f
IDACに対応するこの電圧の成分VRES_FILTEREDの振幅を決定することによって行われる。この成分を決定することは、ADC203の出力に適用されるデジタル(例えば、バンドパス)フィルタを用いて、またはADC203の出力に対するフーリエ解析(例えば、FFTを実行すること)によって行われてもよい。ADC入力電圧のデジタル電圧成分を抽出する動作は、
図2においてフィルタまたはFFTブロック212によって表現される。抵抗207、208によって表現されるエラーは、例えば、検出器213によって、VRES_FILTEREDに基づいて検出されてもよく、
VRES_FILTERED=I
IDAC×Z
in
が成立する。
【0020】
具体的には、抵抗207、208によって表現されるエラーは、以下のように検出されてもよい。
●VRES_FILTEREDのための基準が決定され(および/または定義され)、例えば、検出器213内に格納される。この基準は、例えば、公式によって、ルックアップテーブルおよび/または当初測定(すなわち、抵抗207、208によって表現される両方のエラーが発生していないことが確実であるときの測定)によって決定されてもよい。例えば、当初測定によって基準を決定し、測定を、公式および/またはルックアップテーブルによって与えられる値と比較することによって測定が妥当であるかをチェックし(例えば、ルックアップテーブルからのZin(エラーなし)から決定し)、VRES_FILTERED=IIDAC×Zinから基準を決定することは、オプションである。
●次に、VRES_FILTEREDは、繰り返し(例えば、周期的に、連続的に、または、テストコマンドに応答して)決定され、検出器213は、決定されたVRES_FILTEREDが、VRES_FILTEREDのための基準の所定の許容範囲(例えば、10%または他の(低い)パーセンテージまたは絶対値)内であるかをチェックする。それが所定の許容範囲内でない場合、検出器213は、これを、抵抗207、208によって表現されるエラーの一方または両方が発生したとみなし、例えば、(セーフモードに入ることのような)セキュリティ機構を例えばトリガするエラー(または警報)信号を出力する。
【0021】
ADC出力にローパスフィルタ(
図2に図示せず)が設けられてもよく、ローパスフィルタは、I
IDACの影響を除去し、「クリーンな」デジタル信号をさらなる処理のためにアナログ信号源202によって発生させることに留意されたい。
【0022】
図3は、第1のアナログ信号源202によって供給される電圧信号V
IN(第1の曲線302)と、振幅VRES_FILTEREDおよび周波数f
IDACを有する信号によって変調されたV
INである、ADC入力204での電圧信号(第2の曲線303)と、振幅VRES_FILTEREDおよび周波数f
IDACを有する信号(第3の曲線304)と、の例を有する第1のグラフ301を示す。
【0023】
第2のグラフ305は、1MΩの場合(すなわち第2の抵抗108が1MΩの値を有する場合)の第3の曲線304の信号の振幅の変化、すなわちその基準からのVRES_FILTEREDの変化を示す。この例では、値は、ZS=0であり、1MΩの漏れは、Zinの1%の変化を意味する。図示例では、VRES_FILTEREDとその基準との間の差は、10.26mVである。これは、検出機構が、この例示的な使用事例において、12ビットのSAR(逐次近似レジスタ)ADCのために感度が十分に高いことを意味する。
【0024】
図3の例は、「供給(例えば、センサ)が(隣接した)供給(例えば、センサ)に対して1MΩを通して短絡する」ことを意味してもよい。同様に、ラインインピーダンスの増加(すなわち0を上回る第1の抵抗107の値)が検出されてもよい。例えば、VRES_FILTEREDとその基準との間の12mVを超える差は、Z
S=0Ωおよび第1の抵抗107の値100ΩならびにZ
S=50kΩおよびZ
inの10%のインピーダンス増加のために観察可能である。
【0025】
図4は、複数のアナログ信号源に対するエラーを検出するための診断機構を備える電子デバイス400を示す。
【0026】
図2の例とは対照的に、ここでは、複数のアナログ信号源402は、それぞれのスイッチ407ならびにそれぞれの抵抗405および容量406を有するそれぞれの接続ラインまたはネットワークを介してノード401に接続されてもよい。
【0027】
例えば、各スイッチ407は、一方側が電子デバイスのそれぞれの入力端子に接続され、他方側がノード401に接続される。ノード401は、ADC403の入力ノード404に接続され(または入力ノード404であり)、AC IDAC411は、
図2においてと同様に、ADC403の入力ノード404に接続されている。
【0028】
各アナログ信号源402に対するエラー(すなわち、アナログ信号源402の各々のために、互いに対する短絡またはADCへのその接続のインピーダンス増加)を検出するために、ADCの結果は、複数のチャネルに従ってデマルチプレクサ408によって分離され、この例では、フィルタ(またはFFT)412が設けられ、AC IDAC411によって提供される交流によって生じるADC入力404での電圧を提供し、各チャネルにローパスフィルタ413が設けられ、IIDACの影響を除去し、「クリーンな」デジタル信号をそれぞれのアナログ信号源402によって発生させる。各チャネルは、アナログ信号源402のそれぞれ1つに関連付けられる。
【0029】
例えば、アナログ信号源402に関するエラーが次々に検出される。アナログ信号源402のうちの1つのためのスイッチ407は閉成し、残りは開放し、デマルチプレクサ408は、ADC結果をアナログ信号源402に関連付けられたローパスフィルタ413およびフィルタ(またはFFT)412に提供する。次に、
図2に関して説明されるように、エラー検出を行うことができ、すなわち、ADCのサンプリングクロックの数サイクルの間、アナログ信号源402の1つのためのスイッチ407は閉成し、残りは開放し、そのADCクロックサイクルの間スイッチが閉成するアナログ信号源のためにエラー検出が実行され、その後、スイッチ構成は変更され、すなわち、アナログ信号源402の別の1つのためのスイッチは開放し、残りは閉成し、デマルチプレクサ408は、ADC結果を他のローパスフィルタ413およびフィルタ(またはFFT)412に提供する(この例では、単一のフィルタ(またはFFT)412が十分となりうる)。
【0030】
アナログ信号源402により提供される信号の周波数が十分に異なる場合、ADCの出力信号は、すべてのローパスフィルタ413(この場合、それぞれの周波数のためのバンドパスフィルタでもよい)に提供されてもよい。その場合には、ジョイントエラー検出(すなわち、エラーがアナログ信号源の接続のいずれかで発生するかの検出)が実行されてもよい(すなわち、すべてのアナログ信号源402は接続され(すべてのスイッチ407は閉成し)、ADC出力信号を受信する単一のフィルタ(またはFFT)412の出力に基づいて、検出は実行される)。このように、周波数分割多重化は、ADCデータレートを犠牲にしない(なぜなら、すべてのチャネルが全ADCデータレートから利益を得るからである)。
【0031】
代替的には、IDAC電流I
IDACは、高周波数で時分割多重化が可能であり(I
IDAC当たり複数回、例えば、段階的に一定のI
IDACを仮定すると、1レベルのI
IDAC以内)、アナログ信号源402のためのサンプリング時間(すなわち各チャネル)は異なり、ADC403がアナログ信号源をサンプリングするとき、スイッチ407は、アナログ信号源402のために閉成する。これは、
図5に関してさらに詳細に記載されている。
【0032】
図5は、エラー検出のための高周波数の時分割多重化を示す。
【0033】
第1のグラフ501は、段階的に一定のIDAC電流IIDACを示し、すなわち、IDAC電流IIDACは、複数の時間間隔の各々の間一定である。各時間間隔は、第1のチャネルCH_1に割り当てられる第1の部分502およびn番目のチャネルCH_Nに割り当てられる第2の部分503に分離される(このように、時間間隔は、n個の部分より多くに分離されてもよく、nは、2より大きくすることができる)。
【0034】
各時間間隔の第1の部分において、CH_1に関連付けられたアナログ信号源402のためのスイッチ407は閉成し、ADCは、入力電圧をサンプリングし、デマルチプレクサは、ADC出力をCH_1に供給する。
【0035】
各時間間隔の第2の部分において、CH_Nに関連付けられたアナログ信号源402のためのスイッチ407は閉成し、ADCは、入力電圧をサンプリングし、デマルチプレクサは、ADC出力をCH_Nに供給する。
【0036】
第2のグラフ504は、IDACによって変調され、ADCが時間間隔の第1の部分においてサンプリングする、CH_1に関連付けられたアナログ信号源402の信号(第1の曲線505)と、IDACによって変調され、ADCが時間間隔の第2の部分においてサンプリングする、CH_Nに関連付けられたアナログ信号源402の信号(第2の曲線506)と、を示す。さらに、CH_1のためのフィルタリングされたADC出力が示される(第3の曲線507)。
【0037】
それゆえ、すべてのチャネルは、時分割多重化を通して単一のIDAC電流を共有することができる。変調振幅は、時間間隔部分のデューティサイクルに依存する(なぜなら、デューティサイクルに応じて、電流は、より長いかより短い時間供給され、ADC入力においてより高いかより短い電圧に至る)。すべてのチャネルは、同時に変調可能である。
【0038】
図6は、(開ループ)IDAC600の例示的な一実施態様を示す。
【0039】
IDACは、並列に接続されたプルアップレッグ601およびプルダウンレッグ602の複数の対として実施されてもよく、すなわち、(プルアップレッグおよびプルダウンレッグの接続のノードである)各対の出力は、IDACの出力603に接続されている。
【0040】
プルアップレッグおよびプルダウンレッグの両方は、(例えば、それぞれ、1つまたは複数のプルアップトランジスタまたは1つまたは複数のプルダウントランジスタによって実施される)例えば電流源を含む。
【0041】
各対のために、プルアップレッグは、作動されると、IDAC300の出力電流を増加させ、一方、プルダウンレッグは、作動されると、IDAC300の出力電流を減少させる。
【0042】
コントローラ604は、デジタル入力値を受信し、対のプルアップレッグおよびプルダウンレッグを作動させ、出力電流は、デジタル入力値に対応する。例えば、各対は、デジタル入力値の1ビット位置に対応し、それに応じて寸法設定される。したがって、出力電流は、デジタル入力値のアナログ表現である。
【0043】
デジタル入力値(およびしたがって、実質的に、プルアップレッグおよびプルダウンレッグを変調するパルス幅)の適切なシーケンスを供給することによって、正弦波出力電流の近似を生成することができる。このシーケンスは、ADC動作に結合されてもよい(すなわち、1つまたは複数のADC動作信号またはパラメータは、シーケンスを定義してもよい)。
【0044】
図7は、IDAC出力電流の一例を示すグラフ700を示す。
【0045】
この例では、IDAC出力電流は、4つのレッグ(例えば、各々p-MOSレッグおよびn-MOSレッグを備える)によって生成される。最高レベルのために、すべての4つのプルアップレッグが作動され、最低レベルのために、すべての4つのプルダウンレッグが作動される。
【0046】
レッグの数(およびしたがって、デジタル入力値のビット)は、複雑さおよびノイズ注入のトレードオフに従って選ばれてもよい。
【0047】
要約すると、さまざまな実施形態によれば、
図8に示したような電子デバイスが提供される。
【0048】
図8は、一実施形態に従う電子デバイス800を示す。
【0049】
電子デバイス800は、アナログ信号源802を接続するためのデバイス入力801と、デバイス入力801に接続されているアナログデジタル変換器入力804を有するアナログデジタル変換器803と、を備える。
【0050】
電子デバイス800は、アナログデジタル変換器入力804に交流を供給するように構成される交流電源805をさらに備える。
【0051】
さらに、電子デバイス800は、検出回路806(例えば、上述した例では、検出器およびフィルタまたはFFTブロックに対応し、おそらく、1つまたは複数のレジスタのようなメモリのようなさらなる構成要素に対応する)を備え、検出回路806は、
●交流によって生じる、アナログデジタル変換器入力804での電圧信号の振幅のための基準を格納し、
●アナログデジタル変換器803の出力を受信し、
●アナログデジタル変換器803の出力をフィルタリングすることによって、交流によって生じる、アナログデジタル変換器入力804での電圧信号の振幅を決定し(ここでは、フィルタリングは、スペクトル(例えば、フーリエ)解析を実行し、興味がある周波数成分のみをとることを含むことを理解されたい)、
●振幅のための基準が所定の閾値(例えば、10%)より大きく決定した振幅と異なる場合、エラー信号807を出力する、ように構成される。エラー信号は、例えば、電子システム(例えば、装置または構成装置)の他の構成要素によって、電子デバイス内で内部的にまたは外部的に処理されてもよく、電子デバイスは、電子システムの構成要素である。
【0052】
さまざまな実施形態によれば、ADCが動作中であり、外部の(アナログ)信号源、例えば、外部センサまたは電力供給に接続されているとき、例えば、IDAC(電流デジタルアナログ変換器)は、ADCを用いて(入力)インピーダンス測定のためのAC刺激を提供し、パッケージピン故障のような接続エラーを検出する。
【0053】
入力インピーダンスのための基準は、公式、ルックアップテーブルおよび/または(例えば、製造テストの間の)当初測定から決定されてもよい。このように決定される入力インピーダンスに関する特性は、基準の妥当性チェックのために用いられてもよい。
【0054】
交流電源(例えば、IDAC)は、アナログ信号源のアナログ入力信号と比較して、異なる周波数(例えば、1~10kHz)を有する。それゆえ、アナログ入力信号は、IDAC電流によって変調される。データ変換の後、検出の間のサンプリングレートの損失がないように、エラー検出に関する情報およびアナログ入力信号の情報(例えば、センサ情報)は、デジタルフィルタまたはFFTによって分離可能である。
【0055】
複数のアナログ信号源の場合、単一の交流電源(例えば、IDAC)は、時分割多重化を用いることにより用いられてもよい。これは、複数のIDACを用いる実施態様と比較して、チップ領域(およびしたがってコスト)を削減する。
【0056】
交流電源(例えば、IDAC)はまた、スイッチを介してADC入力に接続されてもよいことに留意されたい(例えば、
図4参照)。このスイッチは、例えば、以下のように制御される。入力の1つが接続されると、スイッチは閉成し、交流電源が接続されている入力に電流を供給する。すべての入力(または、一般的に、出力端子を含んでもよい端子)が切断されると、ADC入力での電圧は、それぞれのアナログ電圧をデジタルに(例えば、測定のために)変換するために変化すべきではない。
【0057】
以下にさまざまな例が記載されている。
【0058】
例1は、
図8を参照して記載されている電子デバイスである。
【0059】
例2は、交流電源が、所定の周波数を有する交流を生成するように構成される、例1に記載の電子デバイスである。
【0060】
例3は、交流が、所定の周波数を有し、検出回路が、アナログデジタル変換器の出力をフィルタリングすることによって、交流によって生じる、アナログデジタル変換器入力での電圧信号の振幅を決定し、所定の周波数を有する、アナログデジタル変換器の出力の周波数成分を決定するように構成される、例2に記載の電子デバイスである。
【0061】
例4は、交流電源が、アナログデジタル変換器入力に接続され、交流電源の負荷インピーダンスが、デバイス入力に対するアナログデジタル変換器入力の接続のインピーダンスに依存する、例1から3のいずれかに記載の電子デバイスである。
【0062】
例5は、エラー信号が、デバイス入力に対するアナログデジタル変換器入力の接続のエラーを示す、例1から4のいずれかに記載の電子デバイスである。
【0063】
例6は、デバイス入力が、電子デバイスの入力端子によって実施される、例1から5のいずれかに記載の電子デバイスである。
【0064】
例7は、電子デバイスが、1つまたは複数のさらなる端子を備える、例1から6のいずれかに記載の電子デバイスである。
【0065】
例8は、エラー信号が、入力端子と1つまたは複数のさらなる端子との間の分離のエラーを示す、例7に記載の電子デバイスである。
【0066】
例9は、電子デバイスが、デバイス入力を含む複数のデバイス入力を備え、電子デバイスが、複数のデバイス入力のそれぞれのデバイス入力ごとに、それぞれのデバイス入力をアナログデジタル変換器入力に接続するとともにアナログデジタル変換器入力から切断するためのそれぞれのスイッチを備え、検出回路が、複数のデバイス入力のそれぞれのデバイス入力ごとに、
●それぞれのデバイス入力がアナログデジタル変換器入力に接続され、複数のデバイス入力の他のデバイス入力がアナログデジタル変換器入力から切断される場合、交流によって生じる、アナログデジタル変換器入力での電圧信号の振幅のための基準を格納し、
●それぞれのデバイス入力がアナログデジタル変換器入力に接続され、複数のデバイス入力の他のデバイス入力がアナログデジタル変換器入力から切断されるとき、アナログデジタル変換器の出力を受信し、
●アナログデジタル変換器から受信されるアナログデジタル変換器のそれぞれの出力をフィルタリングすることによって、交流によって生じる、アナログデジタル変換器入力での電圧信号の振幅を決定し、
●振幅のための基準がそれぞれの所定の閾値より大きく決定された振幅と異なる場合、エラー信号を出力する、ように構成される、
例1から8のいずれかに記載の電子デバイスである。
【0067】
例10は、複数のデバイス入力の各デバイス入力が、それぞれのアナログ信号源を接続するために用いられる、例9に記載の電子デバイスである。
【0068】
例11は、電子デバイスが、コントローラを備え、コントローラが、時間間隔のシーケンスのうちのそれぞれの時間間隔に対する複数のデバイス入力の各デバイス入力の関連付けについて、および、時間間隔のシーケンスのうちの各時間間隔について、時間間隔に関連付けられたデバイス入力をアナログデジタル変換器に接続するとともに、時間間隔の間に複数のデバイス入力の他のデバイス入力をアナログデジタル変換器から切断するように構成される、例9または10に記載の電子デバイスである。
【0069】
例12は、電子デバイスが、アナログデジタル変換器の出力を、複数のデバイス入力のデバイス入力ごとに1つのチャネルを含む複数のチャネルに分離するように構成されるデマルチプレクサを備え、デマルチプレクサが、時間間隔のシーケンスのうちの時間間隔ごとに、アナログデジタル変換器の出力を、時間間隔の間に、時間間隔に関連付けられたデバイス入力のためのチャネルに供給するように構成され、検出回路が、デバイス入力ごとに、デバイス入力に関連付けられたチャネルに供給されるアナログデジタル変換器の出力をフィルタリングすることによって、交流によって生じる、アナログデジタル変換器入力での電圧信号の振幅を決定するように構成される、例11に記載の電子デバイスである。
【0070】
例13は、アナログデジタル変換器の出力をフィルタリングすることが、交流に対応しない周波数成分をブロックするように構成されるデジタルフィルタを出力に適用すること、または、出力のスペクトル分析を実行し、交流に対応しない周波数成分を破棄することを含む、例1から12のいずれかに記載の電子デバイスである。
【0071】
例14は、交流電源が、電流デジタルアナログ変換器である、例1から13のいずれかに記載の電子デバイスである。
【0072】
例15は、電流デジタルアナログ変換器が、複数の並列レッグ対によって実施され、各レッグ対が、交流の周波数および振幅を定義するデジタル入力値のシーケンスの、電流デジタルアナログ変換器に対するデジタル入力値に従って作動および作動解除されるプルアップレッグおよびプルダウンレッグを備える、例14に記載の電子デバイスである。
【0073】
例16は、例1から15のいずれかに記載の電子デバイスおよびデバイス入力に接続されているアナログ信号源を備える電子システムである。
【0074】
例17は、アナログデジタル変換器の出力をフィルタリングすることが、交流の周波数の周波数成分を通過させ、かつ、アナログ信号源によってデバイス入力に供給される周波数成分をブロックするフィルタによって、アナログデジタル変換器の出力をフィルタリングすることを含む、例16に記載の電子システムである。
【0075】
例18は、アナログ信号源が、センサである、例16または17に記載の電子システムである。
【0076】
例19は、電子システムが、複数のアナログ信号源を備える、例16に記載の電子システムである。
【0077】
例20は、例10から12のいずれかに記載の電子デバイスおよびデバイス入力ごとのそれぞれのアナログ信号源を備える電子システムであって、アナログ信号源が、異なる周波数の信号を電子デバイスに供給するように構成される、電子システムである。
【0078】
本願明細書において、特定の実施形態が図示および記載されてきたが、当業者によって、さまざまな代替および/または均等な実施態様が、本発明の範囲を逸脱しない範囲で、図示および記載される特定の実施形態と置換されてもよいことを認識されたい。この出願は、本願明細書において議論される特定の実施形態のあらゆる適合または変更をカバーすることを意図する。それゆえ、本発明は、請求項およびその均等物のみによって限定されることを意図する。
【符号の説明】
【0079】
100 電子デバイス
101 入力
102 アナログ信号源
103 アナログデジタル変換器(ADC)
104 ADC入力
105 接続インピーダンス
106 接続能力
107 インピーダンス増加エラーを表現する抵抗
108 分離(短絡)エラーを表現する抵抗
109 入力
110 アナログ信号源
111、112 診断機構
200 電子デバイス
201 入力
202 アナログ信号源
203 アナログデジタル変換器(ADC)
204 ADC入力
207 インピーダンス増加エラーを表現する抵抗
208 短絡エラーを表現する抵抗
209 入力
210 アナログ信号源
211 AC IDAC
212 デジタルフィルタまたはFFT
213 検出器
301 グラフ
302~304 曲線
305 グラフ
400 電子デバイス
401 ノード
402 アナログ信号源
403 アナログデジタル変換器(ADC)
404 ADC入力
405 接続インピーダンス
406 接続能力
407 スイッチ
408 デマルチプレクサ
411 AC IDAC
412 フィルタまたはFFT
413 ローパスフィルタ
501 グラフ
502、503 時間間隔部分
504 グラフ
600 IDAC
601 プルアップレッグ
602 プルダウンレッグ
603 IDAC出力
604 コントローラ
700 グラフ
800 電子デバイス
801 入力
802 アナログ信号源
803 アナログデジタル変換器(ADC)
804 ADC入力
805 交流電源
806 検出回路
807 エラー信号
【外国語明細書】