(57)【要約】集積回路は、装置内の機能を実行する信号を通過させる外部信号導線を接続するための入力接続を有する。外部信号導線は、例えば装置が自動車内で使用される場合に、高周波成分を有する強い妨害信号を拾う場合がある。意図されない機能の実行から保護するために、装置は、キャパシタンスと、積分ノードに結合された電流供給回路とを備えるタイマ回路を含む。放電ダイオードが、順方向バイアスの場合に電流供給回路からの電流をドレインすることができる極性で、入力接続と積分ノードの間に結合される。検出器が、積分ノードに結合され、導線上の信号遷移に応答して、集積回路装置に供給される信号を生成する。ダイオードは、パルスが短い場合に検出器が遷移を検出する前に、積分ノード上の積分をリセットする役目を果たす。スイッチングトランジスタの代わりにダイオードを用いることにより、回路は、妨害パルスの影響に対してより頑強となる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路装置であって、
外部信号導線を接続するための入力接続と、
キャパシタンスと、積分ノードに結合された電流供給回路とを備えるタイマ回路と、
順方向バイアスである場合に、前記電流供給回路からの電流をドレインすることができる極性で、前記入力接続と前記積分ノードの間に結合された放電ダイオードと、
前記積分ノードに結合され、前記放電ダイオードが逆方向バイアスである場合に前記電流供給回路により供給される電流の積分によって、前記積分ノードの電圧がしきい値を通過した際に、前記導線上の信号遷移に応答して集積回路装置に供給される信号を生成する検出器と、
を備えることを特徴とする集積回路装置。
【請求項２】
さらなるキャパシタンスと、さらなる電流供給回路とを備え、前記電流供給回路は、さらなる積分ノードに結合され、前記さらなる積分ノードを前記電流供給回路による前記積分ノードの充電方向の反対方向に充電する、さらなるタイマ回路と、
順方向バイアスである場合に、前記さらなる電流供給回路からの電流をドレインすることができる極性で、前記入力接続と前記さらなる積分ノードの間に結合されたさらなる放電ダイオードと、
前記さらなる積分ノードに結合された入力を有するさらなる検出器と、
前記検出器および前記さらなる検出器に結合され、前記放電ダイオードおよび前記さらなる放電ダイオードがそれぞれ逆方向バイアスである場合に、前記電流供給回路または前記さらなる電流供給回路により供給される電流の積分によって、前記積分ノードおよび前記さらなる積分ノードの電圧がしきい値およびさらなるしきい値を通過した際に、前記導線上の信号遷移に応答して、前記検出器および前記さらなる検出器のそれぞれによって第１および第２状態に設定される状態保持回路と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の集積回路装置。
【請求項３】
前記ダイオードを順方向バイアスするために前記入力接続に結合された電流出力を有する、切り替え可能な電流源であって、前記切り替え可能な電流源を、前記状態保持回路が前記第１状態に設定されたときにオフにし、前記状態保持回路が前記第２状態に設定されたときにオンにするために前記状態保持回路に結合された、切り替え制御入力を有する切り替え可能な電流源、を備えることを特徴とする請求項２に記載の集積回路装置。
【請求項４】
前記検出器および前記さらなる検出器は、互いに相殺するしきい値レベルを有し、前記充電ノードと前記さらなる充電ノードの電圧の差が、前記充電ノードと前記さらなる充電ノードの間に見られる前記放電ダイオードの順方向バイアスされたダイオード電圧の和よりも小さい場合、前記状態保持回路の更新が行われない、ことを特徴とする請求項２に記載の集積回路装置。
【請求項５】
前記検出器の出力は、前記集積回路装置内のデータ処理回路のウェイクアップ入力に結合されていることを特徴とする請求項１に記載の集積回路装置。
【請求項６】
前記状態保持回路の状態信号発信出力は、前記集積回路装置内のデータ処理回路のウェイクアップ入力に結合されていることを特徴とする請求項２に記載の集積回路装置。
【請求項７】
自動車の電子制御システムであって、
前記自動車内の実質的に異なる位置の間の信号導線と、
前記入力接続が前記信号導線に接続された、請求項１に記載の集積回路装置と、を備えることを特徴とする電子制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積回路装置に関し、より詳細には、このような装置の入力における信号の検出に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路装置は、集積回路装置の外部の回路から入力信号を受信する必要がある。これらの外部回路は、比較的長い導線を介して集積回路装置に接続される。場合によっては、集積回路装置は、導線が強い不要な信号パルスを拾う可能性がある、非常に劣悪な回路環境で動作しなければならない。例えば、自動車（より一般的には、自動車環境）では、不要な信号パルスは、１ＧＨｚ以上の帯域と数十ボルトの振幅を有することがある。このような劣悪な環境では、不要なパルスは、寄生経路を介して制御不能に回路に浸透する傾向があるため、抑制が困難である。
【０００３】
不要な信号パルスは、持続時間を基準として、導線上の通常の信号から区別することができる。不要な信号のすべての、あるいはほぼすべてのパルスよりも長く持続するパルスを有する信号のみを、通常の信号として使用する。持続時間を基準として不要なパルスを除去するために、抵抗器とキャパシタで構成された受動リニア低域通過フィルタを用いて、不要な信号パルスをフィルタ除去することができる。しかしながら、抵抗器とキャパシタを用いてパルスをフィルタ除去する受動リニア低域通過フィルタは、比較的大きなキャパシタを必要とする。集積回路に集積化した場合、このようなキャパシタは、集積回路内の貴重なスペースを多くとってしまう。
【０００４】
米国特許第５，７９４，０５５号は、自動車環境において用いるための回路における代わりの手法を示しており、この手法では、外部ウェイクアップ信号を用いて、集積回路装置においてマイクロプロセッサ回路への割込みをトリガする。ウェイクアップ信号は、回路の入力接続に接続されたスイッチを閉じることにより生成される。ノイズを抑制するために、ウェイクアップ信号は、スイッチの閉じに対応する入力信号の検出の直後には、割込み信号に変換されない。むしろ回路は、入力信号の検出後に、遅延させてから入力接続への診断電流の印加を開始する。診断電流への応答によりスイッチが閉じていることを確認した場合のみ、マイクロプロセッサに割込みが加えられる。
【０００５】
米国特許第５，７９４，０５５号は、ノイズ抑制を除いたその通常の動作用として、抵抗器とキャパシタを有するさまざまな回路、例えば、低域通過フィルタおよび分圧機能を有する信号調整回路を説明している。この調整回路の入力は、ブロッキングダイオードを介してスイッチに結合される。このダイオードは、スイッチが閉じてウェイクアップ信号が示される場合に、導電状態となる。調整回路は、スイッチを閉じることにより生成される信号に対する低域通過フィルタおよび分圧器として、この信号をマイクロコントローラの入力に印加する前に作用する。ブロッキングダイオードは、スイッチが閉じていない場合に、スイッチに接続された入力を介したどのような影響をも防ぐ。
【０００６】
集積回路に集積化する場合、抵抗器とキャパシタを用いてパルスをフィルタ除去する受動リニア低域通過フィルタは、比較的大きなキャパシタおよび／または抵抗器を必要とする。パルスをフィルタ除去する代わりの技術では、タイマ回路を使用する。図１は、入力信号の検出に適用される従来のタイマ回路を示している。タイマ回路では、入力接続１０における信号を用いて、積分回路１２における積分の開始およびリセットを行い、積分回路１２では、積分ノード１６に結合された充電キャパシタ１４が、電流供給回路１５により充電される。比較器１８が、積分ノード１６に接続される。積分ノードにおける積分電圧がしきい値に達すると、検出器は、ウェイクアップ信号などの信号を、さらなる回路１９に通過させる。このような短いパルスの開始により積分が開始されるが、積分電圧がしきい値に達する前にリセットが起こるため、不要な短いパルスは影響を持たない。
【０００７】
タイマ回路では、短い持続時間のパルスを抑制するために、入力接続１０における信号を、直接、受動的にはフィルタしない。その代わりに、入力接続における信号の遷移が、積分の開始およびリセットに用いられる。積分速度自体は、充電キャパシタ１４のキャパシタンス値および電流供給回路による入力接続へのどのような電流からも実質的に独立して決定される。その結果、積分回路内では、受動リニア低域通過フィルタのそれよりも、ずっと小さなキャパシタ１４を使用することができる。
【０００８】
積分の開始およびリセットを行う機能は、通常、スイッチングトランジスタ１１の主電流チャネルを、充電キャパシタ１４と並列に配置し、集積回路装置の入力接続から得られた信号をスイッチングトランジスタの制御電極に印加して、充電キャパシタ１４をパルスの外に放電することにより実施される。
【０００９】
しかしながら、このような開始およびリセット機能の実施は、自動車環境のような劣悪な環境では脆弱であることが分かっている。不要なパルスの持続時間がスイッチングトランジスタ１１の遅延に近づくと、不要パルスの短い持続時間にもかかわらず、積分が継続する可能性がある。これは、スイッチングトランジスタ１１が、正しい導電状態にならないためである。同様に、スイッチングトランジスタ１１の寄生キャパシタンスが、不要な積分効果をもたらすおそれがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、特に、導線からの信号の検出を可能にする外部導線への接続を有し、一方で、受動低域通過フィルタ用に大きなキャパシタを用いることなく、不要な信号を効果的に抑制することができる、集積回路装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、請求項１に記載の集積回路を提供する。本発明に係る集積回路装置は、タイマ回路を用いて、持続期間の短い不要なパルスを除去する。本発明によると、積分回路の入力接続とタイマ回路の積分ノードの間にダイオードが用いられ、このダイオードは、通常は比較器からのパルス検出信号の通過に導く極性を有するパルスの終端において、このパルスが十分に長い場合に、積分をリセットする役目を果たす。この目的にダイオードを用いることにより、リセットトランジスタに関わる問題が回避される。ダイオードは、不要なパルスによる妨害への感受性を減少させた最大速度のリセットを提供する。最適な速度を達成するために、入力接続と積分ノードの間に、ダイオードに直列する抵抗を含ませないこと、あるいは、充電キャパシタの放電の速度を、実質的に検出回路の速度より下に減少させない抵抗を含ませることが好ましい。
【００１２】
実施形態において、互いに反対の積分極性によって積分を行うための第１および第２集積回路が含まれ、それぞれが、積分をリセットする役目を果たすダイオードを含んでおり、積分回路内のダイオードは、互いに反対の極性で結合されている。積分回路の第１および第２検出器が、メモリ素子に結合されており、このメモリ素子は、第１積分回路の検出積分が第１しきい値を通過した後に、第１状態に設定され、第１積分回路の検出積分が第２しきい値を通過した後に、第２状態に設定される。したがって、信号が低くなる短い不要なパルス、ならびに信号が高くなる短い不要なパルスが除去される。好ましくは、少なくとも２つのダイオード電圧により、しきい値を互いに相殺させて、検出器間の衝突が起こらないようにする。
【００１３】
好ましくは、ダイオードを順方向バイアスするために、入力接続に結合された第１出力を有する、切り替え可能な電流源が提供される。切り替え可能な電流源は、状態保持回路が第１状態に設定されたときに切り替え可能な電流源をオフにし、状態保持回路が第２状態に設定されたときにこれをオンにするために状態保持回路に結合された、切り替え制御入力を有する。切り替え可能な電流源は、回路がある極性のパルスの検出を受容可能である場合に、当該極性の弱いパルスの検出に対する時間選択可能なしきい値を提供する。好ましくは、反対の極性の２つの電流源をこの方法で設け、状態保持回路が第１および第２状態である場合に、それぞれ、互いに反対のしきい値を提供する。
【００１４】
この回路は、特に、自動車環境（例えば、自動車の電子システム）において有用である。これは、集積回路が、このような環境でしばしば不要な信号パルスによる機能障害を起こすことが見出されているためである。
【００１５】
好ましくは、集積回路のウェイクアップ入力接続に、上述の回路を設ける。ウェイクアップ入力は、電流消費を減少させるために回路の多くの部品がディセーブルにされた「スリープ」状態から、これらの部品がイネーブルにされた通常作動状態へと、電子回路を切り替えるために用いられる。ウェイクアップ信号は、しばしば、離れた位置から来るものであり、したがって、ウェイクアップ入力は、多くの場合、長い導線に接続する必要がある。これは、不要なパルスからの保護を、特に有用なものとする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図２は、入力保護回路を有する回路を示している。回路は、集積回路装置、典型的には半導体集積回路装置において集積される。回路は、ボンドパッドなどの、外部導線を接続するための集積回路装置の入力接続２０を含む。回路は、ダイオード２１と、検出回路と、さらなる回路２９と、充電キャパシタ２４を有する積分回路２２と、電流源回路２５と、充電ノード２６とをさらに含む。入力接続２０は、充電ノード２６に、ダイオード２１を介して接続され、ダイオード２１は、電流源回路２５からの電流を順方向にドレインできるような極性で配置されている。充電ノード２６は、第１電源ラインＶｇｎｄに、充電キャパシタ２４を介して結合され、第２電源ラインＶｂａｔｔに、電流源回路２５を介して結合される。充電ノード２６は、さらなる回路２９に結合された出力を有する検出器２８の入力に結合される。充電キャパシタ２４は、ノード２０に存在する電圧に耐性を有する必要がある。これは、高電圧に対しては、集積回路装置の相互接続配線において、誘電層によって分離された一対の導電面を使用することによって実現することができる。充電キャパシタ２４は、例えば、ほぼ１ｐＦのキャパシタンスを有する。ダイオード３１は、例えば、集積回路装置の半導体層内の水平のダイオードとして実施することができる。
【００１７】
図３は、図２の回路の動作を示している。図３は、入力接続２０における入力信号３０、充電ノード２６における積分電圧３２、および検出器２８の出力における出力信号を示している。入力信号３０は、最初は低い電圧を有するが、この電圧は、比較的長いパルス３６の間、ハイレベルに上昇する。その後、入力信号３０は、比較的短いパルス３８の間のみ、再び上昇する。入力信号３０が定電圧を有する間は、ダイオード２１は、充電キャパシタ２４を放電状態に保つ。
【００１８】
パルス３６，３８の間に入力信号３０の電圧が上昇すると、電流源回路２５からの電流Ｉが、キャパシタ２４の充電を開始し、充電ノード２６における電圧Ｖｎ３２が、ｄＶｎ／ｄｔ＝Ｉ／Ｃに従って上昇を開始する。ここで、Ｃは充電キャパシタ２４のキャパシタンス値である。入力信号３０が再度下降すると、充電電流は、充電キャパシタ２４から逸れ、充電キャパシタ２４は放電される。
【００１９】
検出器２８は、その入力電圧（積分電圧３２）がしきい値電圧レベル３９を通過した際に、その出力にて信号遷移を発生させる。比較的長いパルス３６の間、積分電圧３２は、しきい値電圧レベル３９に到達するまで上昇を続ける。これに応じて、検出器３８は、パルスの検出を示す信号を生成する。比較的短いパルス３８の後に、積分電圧３２がしきい値電圧レベル３９へと上昇する前に、充電キャパシタ２４が放電される。その結果、検出器２８は、検出信号を生成せず、さらなる回路２９には、比較的短いパルス３８は伝えられない。
【００２０】
さらなる回路２９は、積分電圧３２がしきい値電圧レベル３９を超えて上昇する際に検出器２８が生成する検出信号に応答するように配置される。これは、入力接続２０におけるパルス３８が比較的短い場合は発生しない。パルスの限界長さは、しきい値電圧レベル３９および積分速度（電流源２５からの電流およびキャパシタ２４のキャパシタンス値に依存する）によって決定される。ダイオード２１を通過する電流は、実質的にこの限界長さに影響を与えない。ダイオード２１は、パルスが終了する際に、積分のリセットを提供するだけである。
【００２１】
図４は、二方向保護回路を示している。図３に示す構成要素に加えて、この回路は、さらなるダイオード４１を有するさらなる積分回路と、さらなる充電キャパシタ４４と、さらなる電流源回路４５と、さらなる検出器４８と、さらなる充電ノード４６とを含む。電流源回路２５およびさらなる電流源回路４５は、それぞれの充電ノード２６，４６に、互いに反対の方向で電流を供給する。さらなるダイオード４１は、さらなる充電ノード４６と入力接続２０の間に、ダイオード２１の反対の極性で結合され、これにより、さらなるダイオード４１は、さらなる電流源回路４５からの電流を、順方向にドレインすることができる。さらなる検出器４８は、さらなる充電ノード４６に結合された入力を有する。
【００２２】
この回路は、検出器２８およびさらなる検出器４８の出力にそれぞれ結合されたセットおよびリセット入力と、例えばマイクロプロセッサを含むさらなる回路４３に結合された出力とを有する、セット／リセットフリップフロップ４２を含む。検出器２８およびさらなる検出器４８は、充電ノード２６およびさらなる充電ノード４６における積分電圧が、それぞれ、しきい値レベルを超えて上昇および下回って下降した場合に、フリップフロップ４２のセットおよびリセットを行うように設計されている。
【００２３】
動作においては、図３に示す種類の比較的長いパルスが、フリップフロップ４２のリセットを行わせる。反対の極性（高電圧レベルから定電圧レベルへ、およびその逆）を有する比較的長いパルスが、フリップフロップ回路４２のセットを行わせる。各タイプのパルスに対し、ダイオード２１，４１を用いて、充電ノード２６，４６を、反対の極性で放電させる。充電ノード２６にて上昇する積分電圧が、検出器２８のしきい値レベルを通過する前にリセットされない場合、フリップフロップ４２はセットされる。さらなる充電ノード４６にて下降する積分電圧が、さらなる検出器４８のしきい値レベルを通過する前にリセットされない場合、フリップフロップ４２はリセットされる。
【００２４】
したがって、フリップフロップ４２の状態は、入力接続２０において、ローからハイおよびハイからローへ、これらの遷移がしきい値持続時間より下の持続時間を有するパルスを先導する遷移でないことを条件として、２つの反対のタイプの極性の遷移の影響を受ける。
【００２５】
セットおよびリセットは、パルスの持続時間が、パルスの各タイプの限界長さを超える場合にのみ、いずれかのタイプのパルスに応答して発生する。パルスの限界長さは、検出器２８，４８のしきい値電圧レベル、および、積分回路の積分速度（電流源回路２５，４５からの電流およびキャパシタ２４，４４のキャパシタンス値に依存する）によって決定される。ダイオード２１，４１を通る電流は、この限界長さに実質的な影響を与えない。ダイオード２１，４１は、パルスが終了する際に、各積分のリセットを提供するだけである。
【００２６】
本発明は、図２および図４の回路に限定されないことを理解されたい。例えば、電流源回路２５，４５の代わりに、そのダイオードが逆方向バイアスされる場合に上昇または下降する電圧を発生させる回路である限り、抵抗などの他の電流供給回路を用いてもよい。同様に、容量性効果を有し、かつ、任意の電圧供給に接続された充電ノードの反対のプレートを有する任意の回路で、充電キャパシタを実施してもよい。しかしながら、好ましくは、比較的高いキャパシタ電圧に耐えられる層で分離された導電（半導電でない）プレートを使用する。これは、劣悪な環境では、入力接続２０からの信号がキャパシタを通過する場合があるためである。電流ミラーを用いて、電流源回路２５，４５を実施する場合、これらの電流ミラーに、好ましくは、固有の入力トランジスタ（他の回路と共有されない）を持たせて、入力接続２０における不要な高周波信号が、このような他の回路に影響を与えることを防止する。フリップフロップの代わりに、少なくとも２つの異なる状態にセットすることができる任意の回路を用いてもよい。最適な速度を達成するためには、入力接続２０と積分ノード２６の間に、ダイオード２１に直列する抵抗を含まないことが好ましい。しかしながら、有害な影響を及ぼさずに、充電キャパシタ２４の放電の速度を、実質的に検出回路２８の速度より下に減少させない、小さな抵抗を用いることもできる。
【００２７】
図５は、より詳細な回路を示している。図４と比較して、入力接続２０と、異なる電源接続ＶｇｎｄおよびＶｂａｔｔとの間に、可制御電流源５０，５２がそれぞれ追加されている。可制御電流源５０，５２は、フリップフロップ４２から制御信号を取り出す。さらに、検出器は、比較器５８，５９として実施されており、これらは、異なる検出しきい値の受信を（共通電圧源５４、低から高パルスを検出する比較器のためのしきい値上昇電圧源５６、および高から低パルスを検出する比較器のためのしきい値下降電圧源５７の使用によって表わされる、異なる基準電圧を設定することにより）提供する。
【００２８】
図５の回路は、２つの独立した環境を提供する。可制御電流源５０，５２は、入力接続２０において、パルスの電流しきい値を提供する。十分な持続時間のハイレベルが検出されると、正の電源に接続された電流源が有効化され、十分な持続期間のローレベルが検出されると、負の電源に接続された電流源が有効化されるため、電流しきい値が、正および負のパルスの両方に対して作用する。したがって、入力接続２０において、強度の低い妨害信号は検出されない。好ましくは、可制御電流源５０，５２は、電流ミラー回路として実施される。好ましくは、これらの電流ミラーに、固有の入力トランジスタ（他の回路と共有されない）を持たせて、入力接続２０における不要な高周波信号が、このような他の回路に影響を与えることを防止する。
【００２９】
比較器５８，５９に対する異なるしきい値の使用は、遅い電圧変動が入力接続２０において発生した場合でも、衝突するセットおよびリセット信号がフリップフロップ４２に提供されないことを確実にする。遅い変動の間、ダイオード２１，４１の両方が順方向バイアスされる。充電ノード２６における電圧は、入力接続２０における電圧よりも高い、１つのダイオードによる電圧降下であり、さらなる充電ノード４６における電圧は、入力接続２０における電圧よりも低い、１つのダイオードによる電圧降下である。しきい値レベルは、さらなる充電ノード４６の比較器５８のしきい値を、少なくともダイオードにおける順方向の電圧降下の和と等しい量で、典型的には、シリコンダイオードの場合は少なくとも１．３ボルトで、充電ノード２６の他の比較器５９のしきい値よりも低く設定することにより、セットおよびリセットが同時に起こらないように設定される。したがって、セットおよびリセットが同時に起こることがない。これは、例えば、ダイオードを用いてオフセット電圧源５６，５７を実施することにより実現することができる。
【００３０】
図６は、電子制御システムを有する自動車６０を示している。電子制御システムは、信号導線６６を介して結合された第１ユニット６２と第２ユニット６４とを含む。第２ユニット６４は、図２、図３または図５に示したタイプの、信号導線６６に結合された入力接続２０を有する集積回路装置を含む。第１ユニット６２と第２ユニット６４の間に、共通の導線６８を介して、リターン回路（グラウンド）が実現され、これはまた、他の回路（図示せず）のリターン回路を、例えば自動車６０のシャーシを介して提供する。
【００３１】
第１ユニット６２は、例えば、第２ユニット６４内の集積回路装置のマイクロプロセッサに、例えばモータを制御して窓を開けるための信号を印加するスイッチである。第１ユニット６２は、第２ユニット６４から離れており、したがって信号導線は、ユニットの内部サイズよりもずっと大きな距離に亘るものとなる。この環境では、第２ユニットにおける信号は、共通導線６８上の他の回路（図示せず）からの電流または信号導線６６によるピックアップを原因とする、高周波の成分を有する強い不要な信号を含む場合がある。図示された回路を使用することにより、これらの不要な信号による集積回路装置の誤動作のリスクを減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、入力接続に接続された従来技術の集積回路を示している。
【図２】図２は、入力保護回路を有する回路を示している。
【図３】図３は、図２の回路にて発生する信号を示している。
【図４】図４は、二方向入力保護回路を示している。
【図５】図５は、入力保護回路を有する詳細な回路を示している。
【図６】図６は、電子制御システムを有する自動車を示している。
【図１】
2005537730.tif 000003
【図２】
2005537730.tif 000004
【図３】
2005537730.tif 000005
【図４】
2005537730.tif 000006
【図５】
2005537730.tif 000007
【図６】
2005537730.tif 000008
【国際調査報告】
2005537730.tif 000009
2005537730.tif 000010
2005537730.tif 000011