(57)【要約】【課題】電流電圧変換回路で発生する誤差と電圧比較回路で発生する誤差の影響を排除して高精度に信号値を検出する。【解決手段】電流電圧変換回路２５は、Ｉin／ｎ＋Ｉoffsetなる電流Ｉａを基準抵抗Ｒａに流す。Ｉoffsetは誤差電流成分である。しきい値設定期間において、加算スイッチ３３と帰還スイッチ３５をオン、出力スイッチ３６をオフし、しきい値加算回路２６から基準抵抗Ｒａにしきい値設定電流Ｉdetect／ｎを流す。電圧比較回路２７は、サンプルホールド回路として動作し、コンデンサＣ１にしきい値電圧Ｖthを設定する。信号値検出期間において、加算スイッチ３３と帰還スイッチ３５をオフ、出力スイッチ３６をオンし、電圧比較回路２７は、基準抵抗Ｒａの電圧ＶａとコンデンサＣ１に設定されたしきい値電圧Ｖthとを比較して信号値を出力する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
線路（１５，１６）に流れる電流の変化量と電流しきい値との大小関係に基づいて、前記線路に流れる電流の変化に応じた信号値を出力する電流検出装置（１９，４１，５１，６１）であって、
前記線路に設けられた検出抵抗（Ｒｓ）、基準抵抗（Ｒａ）、および前記検出抵抗の両端電圧を入力とする負帰還増幅により前記基準抵抗に前記線路電流に応じた電流を流す増幅回路（２９，５３，６３）を備えた電流電圧変換回路（２５，５２，６２）と、
前記電流しきい値に応じたしきい値設定電流を出力する定電流回路（３２，３２ａ，３２ｂ）および前記定電流回路から前記基準抵抗に至る経路に設けられた加算スイッチ（３３，３３ａ，３３ｂ）を備えたしきい値加算回路（２６，２６Ａ，２６Ｂ）と、
コンデンサ（Ｃ１）、前記基準抵抗の電圧と前記コンデンサの電圧とを比較する比較器（３４，３４ａ，３４ｂ）、および前記比較器の出力端子から前記コンデンサが接続された入力端子への負帰還経路を形成する帰還スイッチ（３５，３５ａ，３５ｂ）を備えた電圧比較回路（２７，２７Ａ，２７Ｂ）と、
しきい値設定期間において、前記加算スイッチと前記帰還スイッチをオンすることにより、前記コンデンサに、前記線路電流に前記電流しきい値を加えた電流に応じたしきい値電圧を設定し、信号値検出期間において、前記加算スイッチと前記帰還スイッチをオフすることにより、前記線路電流に応じて前記基準抵抗に生成される電圧と前記しきい値電圧とを比較して前記信号値を生成する制御回路（２８）とを備えていることを特徴とする電流検出装置。
【請求項２】
互いに異なる大きさを持つ複数の電流しきい値に対応してそれぞれ前記しきい値加算回路（２６Ａ，２６Ｂ）および前記電圧比較回路（２７Ａ，２７Ｂ）を備え、
前記制御回路は、前記しきい値設定期間において、前記複数の電流しきい値の中から順次１つの電流しきい値を選択し、当該選択した電流しきい値に対応する前記しきい値加算回路の加算スイッチと前記電圧比較回路の帰還スイッチをオンすることにより、当該選択した電流しきい値に対応する前記電圧比較回路のコンデンサに当該選択した電流しきい値に対応したしきい値電圧を設定し、前記信号値検出期間において、前記加算スイッチと前記帰還スイッチを全てオフすることにより、前記線路電流に応じて前記基準抵抗に生成される電圧と互いに異なる大きさを持つ前記しきい値電圧とを比較して前記信号値を生成することを特徴とする請求項１記載の電流検出装置。
【請求項３】
前記基準抵抗の一端が接地電位とされており、
前記増幅回路（２９）は、
増幅器（３０）と、
前記検出抵抗の高電位側端子と前記増幅器の非反転入力端子との間に接続された第１抵抗（Ｒ１）と、
前記検出抵抗の低電位側端子と前記増幅器の反転入力端子との間に接続された第２抵抗（Ｒ２）と、
前記増幅器の非反転入力端子と前記基準抵抗の他端との間に接続され、前記増幅器の出力電圧を制御電圧とするトランジスタ（Ｍａ）とを備えていることを特徴とする請求項１または２記載の電流検出装置。
【請求項４】
前記基準抵抗の一端が接地電位とされており、
前記増幅回路（５３、６３）は、
増幅器（３０）と、
制御端子が共通に接続された第１、第２トランジスタ（Ｍ１，Ｍ２）と、
前記第１、第２トランジスタに前記線路電流よりも小さいバイアス電流が流れるようにバイアス電圧を与えるバイアス回路（５４，６４）と、
前記検出抵抗の高電位側端子と前記第１トランジスタとの間および前記検出抵抗の低電位側端子と前記第２トランジスタとの間にそれぞれ設けられ、互いに等しい抵抗値を持つ第１抵抗（Ｒ１）および第２抵抗（Ｒ２）と、
前記第１トランジスタと前記接地電位との間および前記第２トランジスタと前記接地電位との間にそれぞれ設けられ、互いに等しい抵抗値を持つ第３抵抗（Ｒ３）および第４抵抗（Ｒ４）と、
前記第１抵抗の非線路側端子と前記基準抵抗の他端との間に接続され、前記増幅器の出力電圧を制御電圧とする第３トランジスタ（Ｍａ）とを備え、
前記第３、第４抵抗の非接地側端子がそれぞれ前記増幅器の非反転入力端子、反転入力端子に接続されていることを特徴とする請求項１または２記載の電流検出装置。
【請求項５】
前記第１、第２、第３トランジスタは前記線路の電圧に応じた耐圧を有し、前記増幅器は前記第３、第４抵抗の電圧に応じた耐圧を有していることを特徴とする請求項４記載の電流検出装置。
【請求項６】
前記第１、第２トランジスタはカスコード接続とされていることを特徴とする請求項４または５記載の電流検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、線路電流の変化に応じた信号値を出力する電流検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車載等の電力線通信分野において、負荷に電力を供給する電力線に、信号値に応じて変化する信号電流を流し、受信側で電力線の電流変化を捉えて信号値を再生する通信手段が採用されている。例えば、電子制御装置からセンサに対し電源線を通して電源を供給し、同じ電源線を通してセンサから電子制御装置に対しセンサ信号のＡ／Ｄ変換値を送信する構成が考えられる。電力線には、信号電流の他に負荷電流が常に流れている。このため、電力線に流れる信号電流の変化を検出し、デジタルデータに変換する回路が必要になる。
【０００３】
特許文献１に記載された電流検出装置は、負荷電流が流れる線路上に設けられた検出抵抗と、この検出抵抗に流れる電流を電圧に変換する電流電圧変換回路と、変換電圧と参照電圧とを比較してデジタルデータに変換する電圧比較回路（Ａ／Ｄ変換器）とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第８２３７４４９Ｂ２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記構成では、検出抵抗に負荷電流が流れることにより損失が発生するので、抵抗値を微小な値に設定する必要がある。その結果、各回路に存在する微小な誤差も信号値の検出精度に大きく影響し、通信エラーを引き起こすことが懸念される。一般に、半導体回路では、製造時に抵抗やトランジスタのペア性にばらつきが生じるため、上述した電流電圧変換回路を構成する増幅器にオフセット電圧が発生し、変換電圧に誤差が発生してしまう。また、電圧比較回路にもオフセット電圧が存在するので、検出誤差がさらに大きくなる虞がある。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、電流電圧変換回路で発生する誤差と電圧比較回路で発生する誤差の影響を排除して高精度に信号値を検出可能な電流検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載した電流検出装置は、線路に流れる電流の変化量と電流しきい値との大小関係に基づいて、線路に流れる電流の変化に応じた信号値を出力する。電流検出装置は、電流電圧変換回路、しきい値加算回路、電圧比較回路および制御回路を備えている。電流電圧変換回路は、線路に設けられた検出抵抗、基準抵抗および増幅回路を備えている。増幅回路は、検出抵抗の両端電圧を入力とする負帰還増幅により、基準抵抗に線路電流に応じた電流を流す。
【０００８】
しきい値加算回路は、電流しきい値に応じたしきい値設定電流を出力する定電流回路と、定電流回路から基準抵抗に至る経路に設けられた加算スイッチを備えている。電圧比較回路は、コンデンサ、基準抵抗の電圧とコンデンサの電圧とを比較する比較器、および比較器の出力端子からコンデンサが接続された入力端子への負帰還経路を形成する帰還スイッチを備えている。
【０００９】
制御回路は、コンデンサにしきい値電圧を設定するしきい値設定期間と、線路電流に応じて基準抵抗に生成される電圧としきい値電圧とを比較して信号値を生成する信号値検出期間とを実行する。
【００１０】
制御回路は、しきい値設定期間において、加算スイッチと帰還スイッチをオンする。このとき、基準抵抗に、線路電流に応じた電流、電流しきい値に応じたしきい値設定電流、および電流電圧変換回路で発生する誤差電流が流れる。コンデンサには、線路電流としきい値設定電流を合わせた電流に応じたしきい値電圧が設定される。このしきい値電圧には、電流電圧変換回路で発生する誤差（例えばオフセット電流に応じた電圧）および電圧比較回路で発生する誤差（例えばオフセット電圧）も含まれている。
【００１１】
制御回路は、信号値検出期間において、加算スイッチと帰還スイッチをオフする。このとき、基準抵抗の電圧としきい値電圧との比較が行われ、線路電流が電流しきい値以上変化したか否かに基づいて信号値が生成される。しきい値電圧には上述した誤差が含まれているので、比較動作において、電流電圧変換回路で発生する誤差と電圧比較回路で発生する誤差がキャンセルされる。従って、これらの誤差の影響を受けることなく、高精度に信号値を検出できる。
【００１２】
請求項２記載の電流検出装置は、互いに異なる大きさを持つ複数の電流しきい値に対応してそれぞれしきい値加算回路および電圧比較回路を備えている。制御回路は、しきい値設定期間において、複数の電流しきい値の中から順次１つの電流しきい値を選択し、当該選択した電流しきい値に対応するしきい値加算回路の加算スイッチと電圧比較回路の帰還スイッチをオンする。これにより、当該選択した電流しきい値に対応する電圧比較回路のコンデンサに、当該選択した電流しきい値に対応したしきい値電圧が設定される。
【００１３】
制御回路は、信号値検出期間において、加算スイッチと帰還スイッチを全てオフする。これにより、線路電流に応じて基準抵抗に生成される電圧と、互いに異なる大きさを持つしきい値電圧との比較が並行して行われ、信号値が生成される。複数の電流しきい値を用いるので、２値に限らず３値、４値、…など多値レベルを持つ信号値を生成できる。
【００１４】
請求項３記載の手段によれば、基準抵抗の一端が接地電位とされている。増幅回路は、増幅器と、検出抵抗の高電位側端子と増幅器の非反転入力端子との間に接続された第１抵抗と、検出抵抗の低電位側端子と増幅器の反転入力端子との間に接続された第２抵抗と、増幅器の非反転入力端子と基準抵抗の他端との間に接続され、増幅器の出力電圧を制御電圧とするトランジスタとを備えている。この構成によれば、負帰還増幅により、線路電流を（検出抵抗の抵抗値）／（第１抵抗の抵抗値）倍した電流が基準抵抗に流れる。
【００１５】
請求項４記載の手段によれば、基準抵抗の一端が接地電位とされている。増幅回路は、増幅器と、制御端子が共通に接続された第１、第２トランジスタと、第１、第２トランジスタに線路電流よりも小さいバイアス電流が流れるようにバイアス電圧を与えるバイアス回路と、検出抵抗の高電位側端子と第１トランジスタとの間および検出抵抗の低電位側端子と第２トランジスタとの間にそれぞれ設けられた第１、第２抵抗と、第１トランジスタと接地電位との間および第２トランジスタと接地電位との間にそれぞれ設けられた第３、第４抵抗と、第１抵抗の非線路側端子と基準抵抗の他端との間に接続され、増幅器の出力電圧を制御電圧とする第３トランジスタとを備えている。第１、第２抵抗の抵抗値は互いに等しく、第３、第４抵抗の抵抗値も互いに等しい。第３、第４抵抗の非接地側端子は、それぞれ増幅器の非反転入力端子、反転入力端子に接続されている。
【００１６】
この構成によれば、負帰還増幅により、第１、第２トランジスタの第１、第２抵抗側の通電端子（例えばソース）の電圧が互いに等しくなる。従って、線路電流を（検出抵抗の抵抗値）／（第１抵抗の抵抗値）倍した電流が基準抵抗に流れる。
【００１７】
請求項５記載の手段によれば、第１、第２、第３トランジスタは線路の電圧に応じた耐圧を有し、増幅器は第３、第４抵抗の電圧に応じた耐圧を有している。これにより、増幅器の耐圧を、線路の電圧よりも下げることができる。増幅器の耐圧を下げることにより、増幅器を構成する素子の特性ばらつきが小さくなるので、電流電圧変換回路で発生する誤差を低減することができる。
【００１８】
請求項６記載の手段によれば、第１、第２トランジスタはカスコード接続とされている。この場合、例えば第３、第４抵抗側に配置されるトランジスタの耐圧を高く設定し、第１、第２抵抗側に配置されるトランジスタの耐圧を低く設定すればよい。これより、第１、第２トランジスタの特性ばらつきが小さくなるので、電流電圧変換回路で発生する誤差を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施形態を示す電流検出部の構成図
【図２】エアバッグ装置の概略的な電気的構成を示すブロック図
【図３】電源線に信号電流が流れるときの電流波形図
【図４】信号値を受信するときの波形図
【図５】第２の実施形態を示す図１相当図
【図６】図４相当図
【図７】第３の実施形態を示す図１相当図
【図８】第４の実施形態を示す図１相当図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
各実施形態において実質的に同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
（第１の実施形態）
第１の実施形態について図１から図４を参照しながら説明する。図２に示すように、車両用のエアバッグ装置１１は、エアバッグＥＣＵ１２（以下、ＥＣＵ１２と称す）、センサモジュール１３およびエアバッグ１４から構成されている。ステアリングやインスツルメントパネルに装着されたエアバッグ１４は、車両が前面衝突した時に展開して乗員を保護し、運転席側ドアまたは助手席側ドアに装着されたエアバッグ１４は、車両が側面衝突した時に展開して乗員を保護する。
【００２１】
エアバッグの展開制御を行うＥＣＵ１２は、電源線１５、１６（線路に相当）を通してセンサモジュール１３に電源を供給するとともに、その電源線１５、１６を介してセンサモジュール１３と通信を行う。すなわち、センサモジュール１３は、検出したセンサ信号のデジタルデータに応じて電源線１５、１６に流す電流を変化させる。ＥＣＵ１２は、電源線１５、１６に流れる電流の変化量と後述する電流しきい値との大小関係に基づいて、電源線１５、１６に流れる電流の変化に応じた２値（０，１）の信号値を順次受信し、センサ信号のデジタルデータを構築する。
【００２２】
ＥＣＵ１２において、電源線１５、１６間には例えば２０Ｖの電圧値を持つ直流電源１７が接続されている。高電位側の電源線１５には検出抵抗Ｒｓが設けられている。検出抵抗Ｒｓの抵抗値が高いほど検出抵抗Ｒｓの電圧振幅は大きくなるが、検出抵抗Ｒｓにはセンサモジュール１３に供給する負荷電流が流れるので損失も大きくなる。そこで、検出抵抗Ｒｓは、通信エラーに対するマージン等を確保した上で、極力小さい抵抗値に設定されている。受信部１８と検出抵抗Ｒｓとで構成される電流検出部１９については後述する。ＥＣＵ１２は、図示しないマイクロコンピュータ、点火装置などを備えており、受信したセンサ信号のデジタルデータに基づいて衝突の検出およびエアバッグ１４の展開制御を行う。
【００２３】
センサモジュール１３において、電源回路２０は、電源線１５、１６間の電圧を降圧して制御電圧を生成する。センサ部２１は、例えば加速度に応じて容量値が変化する容量式のセンサ素子を備えており、Ｃ−Ｖ変換して得られるセンサ信号をサンプルホールドして出力する。Ａ／Ｄ変換器２２は、このセンサ信号を所定長のビット列からなるデジタルデータに変換する。
【００２４】
電源線１５、１６間には制御端子付きの定電流回路２４が接続されている。ゲートアレイなどから構成される電流変換部２３は、デジタルデータの各ビット値に対応して、定電流回路２４の出力をオンオフ制御する。定電流回路２４は、例えばビット値が０のときに電流出力を停止し、ビット値が１のときに一定値を持つ信号電流を出力する。
【００２５】
電源線１５に流れる線路電流Ｉinの波形は、例えば図３に示すようになる。電源線１５には、センサモジュール１３が消費する一定の負荷電流（例えば８ｍＡ）が継続して流れており、それに重畳してデジタルデータのビット値（信号値）に応じた信号電流（例えば２４ｍＡ）が流れる。図３に示す波形例では、通信フレームが１０ビットで構成されており、その前にスタートビットが付加されている。ＥＣＵ１２からセンサモジュール１３への通電（電力供給）が停止すると、電源線１５に流れる電流Ｉinはゼロになる。
【００２６】
ＥＣＵ１２の電流検出部１９は、図１に示すように電流電圧変換回路２５、しきい値加算回路２６、電圧比較回路２７および制御回路２８から構成されている。電流電圧変換回路２５は、電源線１５に設けられた検出抵抗Ｒｓ、基準抵抗Ｒａおよび増幅回路２９を備えている。増幅回路２９は、検出抵抗Ｒｓの両端電圧を入力して負帰還増幅することにより、電流Ｉinに応じた電流Ｉａを基準抵抗Ｒａに流す。基準抵抗Ｒａの一端は、電源線１６に接続されて接地電位とされている。
【００２７】
増幅回路２９は、オペアンプ３０、Ｎチャネル型のＭＯＳトランジスタＭａ、第１抵抗Ｒ１および第２抵抗Ｒ２を備えている。抵抗Ｒ１は、検出抵抗Ｒｓの高電位側端子（直流電源１７側）とオペアンプ３０の非反転入力端子との間に接続されている。抵抗Ｒ２は、検出抵抗Ｒｓの低電位側端子（センサモジュール１３側）とオペアンプ３０の反転入力端子との間に接続されている。トランジスタＭａのドレイン・ソース間は、オペアンプ３０の非反転入力端子と基準抵抗Ｒａとの間に接続されており、トランジスタＭａはオペアンプ３０の出力電圧をゲート電圧（制御電圧）として動作する。
【００２８】
しきい値加算回路２６は、制御電圧ＶDDを供給する制御電源線３１と電流電圧変換回路２５の出力ノードＮａとの間に直列に接続された定電流回路３２と加算スイッチ３３とから構成されている。定電流回路３２は、後述するように電流しきい値Ｉdetectに応じたしきい値設定電流Ｉdetect／ｎを出力する。加算スイッチ３３は、信号φ１がＨレベルのときにオンする。
【００２９】
電圧比較回路２７は、コンデンサＣ１、コンパレータ３４、帰還スイッチ３５および出力スイッチ３６を備えている。コンデンサＣ１の一端は、電源線１６に接続されて接地電位とされている。コンパレータ３４は、基準抵抗Ｒａの電圧ＶａとコンデンサＣ１の電圧Ｖｃ（後述するしきい値電圧Ｖth）とを比較する。帰還スイッチ３５は、コンパレータ３４の出力端子と反転入力端子との間に接続されており、信号φ１がＨレベルのときオンして負帰還経路を形成する。このとき、電圧比較回路２７はサンプルホールド回路として動作する。
【００３０】
出力スイッチ３６は、出力端子３７にＨ／Ｌの２値レベル以外の中間レベルを持つ電圧が出力されるのを防ぐために設けられている。出力スイッチ３６は、信号φ２がＨレベルのときにオンする。制御回路２８は、上述した信号φ１、φ２を生成して出力する。この制御回路２８は、ＥＣＵ１２に搭載されたマイクロコンピュータにより構成してもよい。
【００３１】
次に、図４も参照しながら本実施形態の作用について説明する。ＥＣＵ１２の電流電圧変換回路２５は、オペアンプ３０の負帰還増幅作用により、検出抵抗Ｒｓに流れる電流Ｉinに応じた（１）式で示す電流Ｉａを基準抵抗Ｒａに流す。オフセット電流Ｉoffsetは、オペアンプ３０のオフセット電圧により発生する誤差電流成分である。
Ｉａ＝Ｉin×（Ｒｓ／Ｒ１）＋Ｉoffset    …（１）
【００３２】
（２）式のように定義すると、基準抵抗Ｒａの電圧Ｖａは（３）式のようになる。
Ｒｓ／Ｒ１＝１／ｎ    …（２）
Ｖａ＝Ｒａ×（Ｉin／ｎ）＋Ｒａ×Ｉoffset    …（３）
【００３３】
センサモジュール１３は、ＥＣＵ１２から電源線１５、１６を通して負荷電流の供給を受けるとともに、センサ信号のデジタルデータの各ビット値に応じて電源線１５、１６に流す電流を変化させて信号値を送信する。この信号値を受信するため、ＥＣＵ１２の制御回路２８は、センサモジュール１３から信号値が送信されていないしきい値設定期間においてコンデンサＣ１にしきい値電圧Ｖthを設定し、信号値が送信されている信号値検出期間において検出抵抗Ｒｓに流れる電流Ｉinの変化を検出する。
【００３４】
制御回路２８は、しきい値設定期間において信号φ１をＨレベル、信号φ２をＬレベルにし、加算スイッチ３３と帰還スイッチ３５をオン、出力スイッチ３６をオフする。ここで、信号値のレベル（Ｈ／Ｌ）が変化したと判定するときの電流Ｉinの変化量を電流しきい値Ｉdetectとする。電源線１５に流れるノイズ電流に対するマージンを最大化するため、電流しきい値Ｉdetectは、定電流回路２４が出力する信号電流の１／２に設定することが好ましい。
【００３５】
定電流回路３２は、電流しきい値Ｉdetectを１／ｎ倍したしきい値設定電流Ｉdetect／ｎを出力する。このとき、基準抵抗Ｒａの電圧Ｖａは（４）式のようになる。
Ｖａ＝Ｒａ×（Ｉin＋Ｉdetect）／ｎ＋Ｒａ×Ｉoffset    …（４）
【００３６】
しきい値設定期間では、電圧比較回路２７は、サンプルホールド回路として動作する。コンパレータ３４もオフセット電圧Ｖoffsetを持つ。このとき、コンデンサＣ１に充電されるしきい値電圧Ｖthは（５）式のようになる。（５）式の第１項は、電源線１５に流れる電流Ｉinに電流しきい値Ｉdetectを加えた電流に応じた電圧である。第２項と第３項は、電流電圧変換回路２５と電圧比較回路２７で不可避的に発生するオフセット誤差による電圧である。
Ｖth＝Ｒａ×（Ｉin＋Ｉdetect）／ｎ＋Ｒａ×Ｉoffset＋Ｖoffset    …（５）
【００３７】
制御回路２８は、信号値検出期間において信号φ１をＬレベル、信号φ２をＨレベルにし、加算スイッチ３３と帰還スイッチ３５をオフ、出力スイッチ３６をオンする。電圧比較回路２７は、（３）式で示す基準抵抗Ｒａの電圧Ｖａと、（５）式で示すしきい値電圧Ｖthとを比較して信号値を出力する。
【００３８】
検出抵抗Ｒｓに流れる電流Ｉinが、しきい値設定期間に流れていた電流値（信号値０に対応する電流値）に等しいとき、電圧Ｖａは（３）式のようになる。この電圧Ｖａは、（５）式で示すしきい値電圧Ｖthより低いので、コンパレータ３４が出力する信号値はＬレベルとなる。
【００３９】
信号値が０から１に遷移すると、検出抵抗Ｒｓに流れる電流Ｉinは、しきい値設定期間に流れていた電流値から信号電流だけ増加する。その途中において、電流Ｉinがしきい値設定期間に流れていた電流値から電流しきい値Ｉdetectだけ増えると、電圧Ｖａは（４）式で示す値になる。このとき、電圧Ｖａとしきい値電圧Ｖthは何れもＲａ×Ｉoffsetの項を持つので、電流電圧変換回路２５に生じるオフセット電流Ｉoffsetによる誤差がキャンセルされる。また、しきい値電圧ＶthはＶoffsetの項を持つので、コンパレータ３４のオフセット電圧Ｖoffsetによる誤差もキャンセルされる。その結果、コンパレータ３４が出力する信号値がＬレベルからＨレベルに遷移する。その後、電流Ｉinが減少するときも同様となる。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態の電流検出部１９は、しきい値設定期間において、電流Ｉinに応じた電流が流れる基準抵抗Ｒａに、電流しきい値Ｉdetectに応じたしきい値設定電流Ｉdetect／ｎを流す。このときの基準抵抗Ｒａの電圧Ｖａには、基準抵抗Ｒａに常時流れるオフセット電流Ｉoffsetが含まれる。さらに、電流検出部１９は、この電圧Ｖａを入力として電圧比較回路２７をサンプルホールド回路として動作させる。その結果、コンデンサＣ１には、電流電圧変換回路２５のオフセット電流Ｉoffsetおよび電圧比較回路２７のオフセット電圧Ｖoffsetを含むしきい値電圧Ｖthが設定される。
【００４１】
このようにしてしきい値電圧Ｖthを設定すれば、信号値検出期間における比較動作において、電流電圧変換回路２５および電圧比較回路２７で生じるオフセット誤差をキャンセルすることができる。従って、電流検出部１９は、電流Ｉinが実際に電流しきい値Ｉdetectだけ変化した時に、信号値が変化したことを高精度に検出することができる。これにより、上述したオフセット誤差の影響を受けて電流しきい値がずれることによる通信エラーの発生を防止できる。
【００４２】
電流しきい値Ｉdetectを信号電流の１／２の値に正確に設定できるので、ノイズ電流に対するマージンを最大化できる。その結果、上述した誤差の影響を受ける従来構成に比べ、検出抵抗Ｒｓの抵抗値を下げることができ、検出抵抗Ｒｓで生じる損失を低減できる。なお、信号値（Ｈ／Ｌ）に対しノイズ電流が偏って流れるような事情がある場合には、マージンの低下を防止するため、電流しきい値Ｉdetectを信号電流の１／２からずらして設定してもよい。
【００４３】
（第２の実施形態）
第２の実施形態について図５および図６を参照しながら説明する。電流検出部４１は、電源線１５に流れる電流Ｉinの変化に応じた３値（０，１，２）の信号値を受信し、その信号値をビット値Ｂ０、Ｂ１の組み合わせで出力する。すなわち、信号値０は（Ｂ１，Ｂ０）＝（０，０）、信号値１は（Ｂ１，Ｂ０）＝（０，１）、信号値２は（Ｂ１，Ｂ０）＝（１，１）である。
【００４４】
電流Ｉinから３値の信号値を検出するため、電流検出部４１は、電流電圧変換回路２５と制御回路２８の他に、２組のしきい値加算回路２６Ａ、２６Ｂと２組の電圧比較回路２７Ａ、２７Ｂを備えている。しきい値加算回路２６Ａ、２６Ｂおよび電圧比較回路２７Ａ、２７Ｂの構成は、それぞれ既述したしきい値加算回路２６および電圧比較回路２７と同じである。なお、これら２組の回路内の構成要素を区別するため、符号にａとｂのサフィックスを付している。
【００４５】
加算スイッチ３３ａと帰還スイッチ３５ａは、信号φ３がＨレベルのときオンする。加算スイッチ３３ｂは、信号φ４がＨレベルのときオンする。帰還スイッチ３５ｂは、信号φ１がＨレベルのときオンする。出力スイッチ３６ａ、３６ｂは、信号φ２がＨレベルのときにオンする。
【００４６】
信号値０の場合、電源線１５には負荷電流だけが流れる。信号値が１、２の場合、電源線１５には負荷電流に信号電流が重畳して流れる。信号値が２のときの信号電流は、信号値が１のときの信号電流よりも大きい。本実施形態においても、ノイズ電流に対するマージンを最大化するため、信号値が１のときの信号電流の１／２を電流しきい値Ｉdetect1とし、信号値が１のときの信号電流と信号値が２のときの信号電流との中央値を電流しきい値Ｉdetect2としている。定電流回路３２ａ、３２ｂは、それぞれしきい値設定電流Ｉdetect1／ｎ、Ｉdetect2／ｎを出力する。
【００４７】
制御回路２８は、しきい値設定期間において信号φ２をＬレベルにし、出力スイッチ３６ａ、３６ｂをオフする。上述したように、出力端子３７ａ、３７ｂにＨ／Ｌの２値レベル以外の中間レベルを持つ電圧が出力されるのを防ぐためである。制御回路２８は、しきい値設定期間の前半において信号φ１、φ３をＨレベル、信号φ４をＬレベルにし、加算スイッチ３３ａと帰還スイッチ３５ａ、３５ｂだけをオンする。これにより、コンデンサＣ１ａ、Ｃ１ｂに、（５）式のＩdetectをＩdetect1に置き替えたしきい値電圧Ｖth1が設定される。
【００４８】
制御回路２８は、しきい値設定期間の後半において信号φ１、φ４をＨレベル、信号φ３をＬレベルにし、加算スイッチ３３ｂと帰還スイッチ３５ｂだけをオンする。これにより、コンデンサＣ１ｂに、（５）式のＩdetectをＩdetect2に置き替えたしきい値電圧Ｖth2が設定される。コンデンサＣ１ａは、しきい値電圧Ｖth1を保持する。帰還スイッチ３５ｂについて、信号φ４がＨレベルのときにオンするように変更してもよい。
【００４９】
続いて、制御回路２８は、信号値検出期間において信号φ１、φ３、φ４をＬレベル、信号φ２をＨレベルにし、加算スイッチ３３ａ、３３ｂと帰還スイッチ３５ａ、３５ｂをオフ、出力スイッチ３６ａ、３６ｂをオンする。その結果、電圧比較回路２７Ａは、（３）式で示す基準抵抗Ｒａの電圧Ｖａと、しきい値電圧Ｖth1とを比較してビット値Ｂ０を出力する。電圧比較回路２７Ｂは、（３）式で示す基準抵抗Ｒａの電圧Ｖａと、しきい値電圧Ｖth2とを比較してビット値Ｂ１を出力する。本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を維持しながら、３値のレベルを持つ信号値を受信することができる。
【００５０】
（第３の実施形態）
第３の実施形態について図７を参照しながら説明する。電流検出部５１は、図１に示した電流検出部１９において、電流電圧変換回路２５を電流電圧変換回路５２に置き替えたものである。電流電圧変換回路２５と電流電圧変換回路５２とは、増幅回路の構成が異なる。
【００５１】
電流電圧変換回路５２の増幅回路５３は、オペアンプ３０、バイアス回路５４、ゲート（制御端子）が共通に接続されたＰチャネル型のＭＯＳトランジスタＭ１、Ｍ２、Ｎチャネル型のＭＯＳトランジスタＭａ、および第１抵抗Ｒ１から第４抵抗Ｒ４により構成されている。トランジスタＭ１からＭ３は、それぞれ第１から第３トランジスタに相当する。
【００５２】
抵抗Ｒ１は、検出抵抗Ｒｓの高電位側端子（直流電源１７側）とトランジスタＭ１のソースとの間に接続されている。抵抗Ｒ２は、検出抵抗Ｒｓの低電位側端子（センサモジュール１３側）とトランジスタＭ２のソースとの間に接続されている。抵抗Ｒ３、Ｒ４は、それぞれトランジスタＭ１、Ｍ２のドレインと電源線１６との間に接続されている。抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値は互いに等しく、抵抗Ｒ３、Ｒ４の抵抗値も互いに等しい。
【００５３】
抵抗Ｒ３、Ｒ４の非接地側端子（トランジスタＭ１、Ｍ２のドレイン）は、それぞれオペアンプ３０の非反転入力端子、反転入力端子に接続されている。トランジスタＭａのドレイン・ソース間は、トランジスタＭ１のソースと基準抵抗Ｒａとの間に接続されており、トランジスタＭａはオペアンプ３０の出力電圧をゲート電圧（制御電圧）として動作する。
【００５４】
バイアス回路５４は、トランジスタにＭ１、Ｍ２に電流Ｉinよりも十分に小さいバイアス電流が流れるように、トランジスタＭ１、Ｍ２にゲート電圧を与える。Ｐチャネル型のＭＯＳトランジスタＭｂのゲートは、そのドレインおよびトランジスタＭ１、Ｍ２のゲートと共通に接続されている。電源線１５とトランジスタＭｂのソースとの間には抵抗Ｒｂが接続されており、トランジスタＭｂのドレインと電源線１６との間には定電流回路５５が接続されている。抵抗Ｒｂの抵抗値は抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値と等しいが、異なっていてもよい。
【００５５】
次に、電流電圧変換回路５２の作用および効果を説明する。オペアンプ３０による負帰還増幅により、抵抗Ｒ３、Ｒ４の電圧値は、オペアンプ３０のオフセット電圧分を除いて等しく制御され、トランジスタＭ１、Ｍ２に流れる電流も等しくなる。トランジスタＭ１、Ｍ２は、同一特性を持つように半導体基板に形成されているので、ゲート電位とドレイン電位が等しく且つドレイン電流も等しい条件下では、トランジスタＭ１、Ｍ２のソース電位も一致する。
【００５６】
この場合、電流電圧変換回路５２において、電源線１５、１６間の電圧の大部分をトランジスタＭ１、Ｍ２、Ｍａ、Ｍｂが負担するように設計する。すなわち、トランジスタＭ１、Ｍ２、Ｍａ、Ｍｂを電源電圧に応じた耐圧を持つ素子で構成し、オペアンプ３０を電源電圧に比べ低い耐圧を持つ回路で構成する。これにより、オペアンプ３０のオフセット電圧は、第１の実施形態よりも小さくなる。その結果、基準抵抗Ｒａに（１）式で示す電流Ｉａが流れるときのオフセット電流Ｉoffsetが非常に小さくなる。
【００５７】
しきい値設定期間および信号値検出期間におけるしきい値加算回路２６および電圧比較回路２７の動作は、図４を参照しながら説明した第１の実施形態と同様であるため省略する。本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果が得られる他、電流電圧変換回路５２のオフセット誤差自体を低減できるので、電流Ｉinの変化に基づいて一層高精度に信号値を得ることができる。
【００５８】
（第４の実施形態）
図８に示す電流検出部６１は、図７に示した電流検出部５１のトランジスタＭ１、Ｍ２に変更を加えたものである。電流電圧変換回路６２の増幅回路６３は、トランジスタＭ１に替えてカスコード接続されたトランジスタＭ１１、Ｍ１２を備えており、トランジスタＭ２に替えてカスコード接続されたトランジスタＭ２１、Ｍ２２を備えている。
【００５９】
バイアス回路６４は、トランジスタＭ１１、Ｍ２１のゲートにバイアス電圧Ｖb1を与え、トランジスタＭ１２、Ｍ２２のゲートにバイアス電圧Ｖb2を与える。ここで、トランジスタＭ１２、Ｍ２２のドレイン・ソース間電圧がトランジスタＭ１１、Ｍ２１のドレイン・ソース間電圧よりも高くなるように、バイアス電圧Ｖb1、Ｖb2が設定されている。
【００６０】
第３の実施形態と同様の作用により、トランジスタＭ１１、Ｍ２１のソース電位は等しくなる。本実施形態では、上述したようなドレイン・ソース間電圧の設定により、トランジスタＭ１１、Ｍ２１をより低耐圧の素子で構成することができる。その結果、トランジスタＭ１１、Ｍ２１の特性差が一層小さくなり、トランジスタＭ１１、Ｍ２１のソース電位がより精度よく一致する。従って、電流電圧変換回路６２に流れるオフセット電流Ｉoffsetが一層小さくなり、電流Ｉinの変化に基づいて一層高精度に信号値を得ることができる。
【００６１】
（その他の実施形態）
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形、拡張を行うことができる。
【００６２】
第２の実施形態において３値の信号値を受信する構成を説明したが、しきい値加算回路２６と電圧比較回路２７の数を増やすことにより、４値以上の多値レベルを持つ信号値も受信できる。第２の実施形態および４値以上の変形例は、第３、第４の実施形態に対しても適用できる。
【００６３】
上述した電流検出部１９、４１、５１、６１は、ＥＣＵ１２とセンサモジュール１３とを組み合わせたエアバッグ装置１１への適用に限られない。しきい値設定期間と信号値検出期間とからなる各周期における電源線１５、１６に流れる負荷電流の変化が、信号電流の変化よりも小さいシステムであれば適用できる。
しきい値加算回路は、負の電流を加算する構成すなわち正の電流を減算する構成も含まれる。この構成は、定電流回路２４が負の電流を出力する構成の場合に適用できる。
【符号の説明】
【００６４】
図面中、１５、１６は電源線（線路）、１９、４１、５１、６１は電流検出部（電流検出装置）、２５、５２、６２は電流電圧変換回路、２６、２６Ａ、２６Ｂはしきい値加算回路、２７、２７Ａ、２７Ｂは電圧比較回路、２８は制御回路、２９、５３、６３は増幅回路、３０はオペアンプ(増幅器)、３２、３２ａ、３２ｂは定電流回路、３３、３３ａ、３３ｂは加算スイッチ、３４、３４ａ、３４ｂはコンパレータ（比較器）、３５、３５ａ、３５ｂは帰還スイッチ、５４、６４はバイアス回路、Ｒｓは検出抵抗、Ｒａは基準抵抗、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は第１、第２、第３、第４抵抗、Ｃ１はコンデンサ、Ｍ１、Ｍ１１、Ｍ１２は第１トランジスタ、Ｍ２、Ｍ２１、Ｍ２２は第２トランジスタ、Ｍａは第３トランジスタである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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