(57)【要約】  駆動回路の出力ピンに接続された負荷回路の電気容量を検査するためのシステム及び方法が提供される。一実施例において、前記方法は、前記出力ピンにおける電圧を第１の電圧まで駆動する段階と、所定の電流を前記出力ピンに印加する段階と、前記出力ピンにおける電圧を基準電圧と比較する段階と、前記出力ピンにおける電圧が前記基準電圧に一致する場合に、定期的な電圧変化期間の開始点と、前記出力ピンにおける電圧が前記基準電圧に一致する時刻との間に発生するクロック周期の数に基づいて、前記出力ピンに存在する電気容量の推定値を生成する段階とを含む。
2013503346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動回路の出力ピンに接続された負荷回路の電気容量を検査する方法であって、前記方法が、
前記出力ピンにおける電圧を第１の電圧まで駆動する段階と、
所定の電流を前記出力ピンに印加する段階と、
前記出力ピンにおける電圧を基準電圧と比較する段階と、
前記出力ピンにおける電圧が前記基準電圧に一致する場合に、定期的な電圧変化期間の開始点と、前記出力ピンにおける電圧が前記基準電圧に一致する時刻との間に発生するクロック周期の数に基づいて、前記出力ピンに存在する電気容量の推定値を生成する段階と
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記電気容量が、前記出力ピンにおける電圧に基づいて変化すると共に、前記第１の電圧が、前記負荷回路用の所望の電圧である
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記電圧を比較する段階が、前記出力ピンに連結された第１の入力と、前記基準電圧に連結された第２の入力とを有する比較器によって実行される
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記負荷回路が、モータを含み、前記出力ピンが、電圧出力増幅器によって前記第１の電圧まで駆動され、前記電圧出力増幅器が、デジタルアナログ変換器からの制御信号を出力する
ことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
電流源が、前記電圧出力増幅器内に提供されると共に、電流制限モードにおいて、前記出力ピンに接続される
ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記定期的な電圧変化期間の前記開始点が、前記電圧出力増幅器の入力における急な電圧変化によって誘発される
ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記出力ピンが、オフセット電圧を経由して前記比較器の入力に連結され、前記基準電圧が、前記第１の電圧及び前記急な電圧変化の結合されたものに等しい
ことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記定期的な電圧変化期間は、前記出力ピンにおける電圧が、前記電圧出力増幅器の入力における急な電圧変化の後で、前記基準電圧の第１の値に一致するときに開始し、前記出力ピンにおける電圧が、前記基準電圧の第２の値に一致するときに終了すると共に、前記基準電圧の前記第１の値が、前記基準電圧の前記第２の値よりも小さく、前記基準電圧の前記第２の値が、前記第１の電圧及び前記急な電圧変化の結合されたものよりも小さい
ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項９】
電流源が、前記電圧出力増幅器から分離した状態で提供される
ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項１０】
前記定期的な電圧変化期間の前記開始点が、前記電流源を前記出力ピンに接続することによって誘発されると共に、前記基準電圧が、前記第１の電圧及び前記電圧変化の結合されたものに等しい
ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記所定の電流が、充電電流であると共に、前記出力ピンが、前記定期的な電圧変化期間の間充電される
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記所定の電流が、シンク電流であると共に、前記出力ピンが、前記定期的な電圧変化期間の間放電される
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
電気回路の出力ピンに連結された負荷回路の電気容量を検査するためのシステムであって、前記システムが、
前記出力ピンに連結された出力を有する駆動増幅器と、
検査期間の間前記出力ピンに電流を印加するために、前記出力ピンに選択的に連結される電流源と、
前記出力ピンに連結された入力と、基準電圧に連結された入力とを有する比較器と、
前記出力ピンにおける電圧の時間応答に基づいて、前記出力ピンに存在する電気容量を判定するために、前記比較器の出力に連結された判定ロジックとを備え、
前記増幅器の第１の入力は入力信号に連結され、前記増幅器の第２の入力は前記増幅器の出力に連結される
ることを特徴とするシステム。
【請求項１４】
前記判定ロジックが、カウンタを備える
ことを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記カウンタは、前記出力ピンが前記基準電圧に一致する間、前記定期的な電圧変化期間を計数すると共に、前記判定ロジックが、前記定期的な電圧変化期間、充電電流、及び充電速度を使用して、前記出力ピンに連結された前記負荷回路の前記電気容量を判定する
ことを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記基準電圧が、前記入力信号によって提供されると共に、前記出力ピンが、オフセット電圧を経由して前記比較器に連結される
ことを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記定期的な電圧変化期間は、階段状変化が前記入力信号に印加されるときに前記カウンタを起動し、前記出力ピンにおける電圧が前記基準電圧引く前記オフセット電圧に達するときに前記カウンタを停止することによって判定される
ことを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記定期的な電圧変化期間は、階段状変化が前記入力信号に印加された後で、前記出力ピンにおける電圧が前記基準電圧の第１の値に達するときに前記カウンタを起動し、前記出力ピンにおける電圧が前記基準電圧の第２の値に達するときに前記カウンタを停止することによって判定される
ことを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
【請求項１９】
前記増幅器が、電圧出力増幅器であると共に、前記負荷回路が、モータを含み、前記増幅器が、デジタルアナログ変換器からの前記モータに関する制御信号を出力する
ことを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
【請求項２０】
外部回路の前記電気容量が、前記出力ピンにおける電圧によって変化する
ことを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
【請求項２１】
前記電流が、充電電流であると共に、前記出力ピンが、前記定期的な電圧変化期間の間充電される
ことを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
【請求項２２】
前記電流が、シンク電流であると共に、前記出力ピンが、前記定期的な電圧変化期間の間放電される
ことを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
【請求項２３】
電気回路の出力ピンに連結された負荷回路の電気容量を検査するためのシステムであって、前記システムが、
第１及び第２の電気スイッチと、
前記第１のスイッチを経由して前記出力ピンに連結された出力を有する駆動増幅器と、
検査期間の間前記出力ピンに電流を印加するために、前記第２のスイッチを経由して前記出力ピンに選択的に連結される電流源と、
前記出力ピンに連結された入力と、基準電圧に連結された入力とを有する比較器と、
前記出力ピンにおける電圧の時間応答に基づいて、前記出力ピンに存在する電気容量を判定するために、前記比較器の出力に連結された判定ロジックとを備え、
前記増幅器の第１の入力は入力信号に連結され、前記増幅器の第２の入力は前記増幅器の出力に連結される
ことを特徴とするシステム。
【請求項２４】
前記判定ロジックが、カウンタを備え、前記カウンタは、前記出力ピンが前記出力ピンに関する所望の電圧から前記基準電圧まで充電される間、前記定期的な電圧変化期間を計数すると共に、前記判定ロジックが、前記定期的な電圧変化期間、前記電流、及び充電速度を使用して、前記出力ピンに連結された前記負荷回路の前記電気容量を判定する
ことを特徴とする請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記定期的な電圧変化期間は、前記第２のスイッチがつながれたときにタイマを起動し、前記出力ピンにおける電圧が前記基準電圧に達するときに前記タイマを停止することによって判定される
ことを特徴とする請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
前記増幅器が、電圧出力増幅器であると共に、前記負荷回路が、モータを含み、前記増幅器が、デジタルアナログ変換器からの前記モータに関する制御信号を出力する
ことを特徴とする請求項２３に記載のシステム。
【請求項２７】
前記負荷回路の前記電気容量が、前記出力ピンにおける電圧によって変化する
ことを特徴とする請求項２３に記載のシステム。
【請求項２８】
前記電流が、放電電流であると共に、前記出力ピンが、前記定期的な電圧変化期間の間放電される
ことを特徴とする請求項２３に記載のシステム。
【請求項２９】
前記電流が、充電電流であると共に、前記出力ピンが、前記定期的な電圧変化期間の間充電される
ことを特徴とする請求項２３に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、回路の電気容量を検査することを対象とする。特に、本発明は、駆動回路の出力に連結された回路の電気容量を検出するための装置及び方法を対象とする。
【背景技術】
【０００２】
長い間、回路の電気容量を検査することが行われてきた。駆動回路（例えば、ＩＣチップ）の出力に連結された回路の電気容量（capacitance）を検査することは、新しい課題を掲示した。今日では、集積回路チップは、様々なアクチュエータ（例えば、マイクロアクチュエータ、ＭＥＭＳ（MicroElectroMechanical Systems）アクチュエータ）を制御するか、もしくは動かすために広く使用される。例えば、ＩＣは、調節可能な機械部品（例えば、レンズ）を動かすモータを制御するためか、もしくは駆動するために、カメラのような電子器具において使用される。ＩＣチップに連結されたアクチュエータは、ＩＣチップの出力ピンに連結されたコンデンサとして出現する場合もある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
（例えば、活性化する電流によってピンを駆動する前に、負荷装置がチップピンに接続されているか否かを独自に判定するために、）ＩＣチップの出力に連結された回路の電気容量を検査することが、ＩＣチップにとって望ましいであろう。この目的のために単純で安い回路を提供する既知の検査は、利用可能ではない。従って、当該技術では、ＩＣピンに連結された回路の電気容量を能率的に検査する、最小の複雑さを有する回路に関する必要性が存在する。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１Ａ】本発明の代表的な実施例による電気容量検知回路の構成図である。
【図１Ｂ】本発明の代表的な実施例による電気容量検知回路の構成図である。
【図２】本発明の代表的な実施例による電気容量検知回路の代表的な信号出力を例証するグラフである。
【図３】本発明の代表的な実施例による電気容量検知回路の代表的な信号出力を例証するグラフである。
【図４】本発明の代表的な実施例による電気容量検知回路を使用するプロセスを例証するフローチャートである。
【図５】本発明の代表的な実施例による電気容量検知回路の構成図である。
【図６】本発明の代表的な実施例による電気容量検知回路の代表的な信号出力を例証するグラフである。
【図７】本発明の代表的な実施例による電気容量検知回路を使用するプロセスを例証するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
駆動回路の出力ピンに接続された負荷回路の電気容量を検査するためのシステム及び方法が提供される。一実施例において、前記方法は、前記出力ピンにおける電圧を第１の電圧まで駆動する段階と、所定の電流を前記出力ピンに印加する段階と、前記出力ピンにおける電圧を基準電圧と比較する段階と、前記出力ピンにおける電圧が前記基準電圧に一致する場合に、定期的な電圧変化期間の開始点と、前記出力ピンにおける電圧が前記基準電圧に一致する時刻との間に発生するクロック周期の数に基づいて、前記出力ピンに存在する電気容量の推定値を生成する段階とを含む。
【０００６】
図１Ａは、本発明の代表的な実施例による電気容量検知回路１００の構成図である。電気容量検知回路１００は、増幅器１０２、比較器１０４、及びカウンタ（例えば、タイマ）１０８を備え得る。増幅器１０２は、出力ピン１１０に印加される出力電圧を生成し得る。比較器１０４は、出力ピン１１０に印加される電圧を、基準電圧ＶＲＥＦと比較し得る。一実施例において、電気容量検知回路１００は、一般のＩＣチップの中に提供され得る。負荷回路（例えば、図１におけるコンデンサ１０６としてモデル化された負荷装置）は、ピン１１０を経由して、ＩＣチップに連結され得る。
【０００７】
増幅器１０２は、１つの入力ピンにおいて、入力信号ＶＩＮを取得すると共に、フィードバック経路を経由して、別の入力ピンにおいて、出力電圧ＶＯＵＴを取得し得る。出力電圧ＶＯＵＴは、応答遅延を有する入力電圧ＶＩＮに一致し得る。応答遅延は、いかに速く電圧ＶＯＵＴが電圧ＶＩＮに一致するかによって影響を受ける可能性がある。従って、応答遅延は、いかに速く負荷回路が充電されるかによって影響を受ける可能性がある。この実施例において、充電電流は、増幅器１０２の出力電流によって供給され得ると共に、それは、電流源１１２によって制御され得る。電流源１１２は、増幅器１０２の出力電流に対して一定の充電電流ＩＣＨＡＲＧＥを供給し得る。一実施例において、増幅器１０２は、電圧出力増幅器であり得ると共に、入力ＶＩＮは、デジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）からの出力に連結され得る。別の実施例において、フィードバック信号は、抵抗分割器を経由して連結され得る。
【０００８】
比較器１０４及びカウンタ１０８は、ピン１１０に連結された負荷回路がある電圧に充電される応答時間を推定し得る。例えば、負荷装置（例えば、コンデンサ１０６）がピン１１０に連結されるならば、負荷装置は、電気容量を有し得る。その電気容量は、出力電圧ＶＯＵＴが基準電圧ＶＲＥＦに一致するための応答遅延によって判定され得る。比較器１０４の出力信号ＶＣＯＭＰは、カウンタ１０８の入力ピンに連結され得る。カウンタ１０８の別の入力ピンは、クロック信号ＦＣＬＫに連結され得る。それによって、カウンタ１０８は、出力電圧ＶＯＵＴが基準電圧ＶＲＥＦに一致するための応答時間（例えば、応答遅延）を計数（count：測定）し得る。従って、負荷回路の電気容量が判定され得る。一実施例において、カウンタ１０８は、ピン１１０に連結された負荷回路の電気容量を推定するための電気容量検知回路１００の判定ロジック（図示せず）の一部であり得る。電気容量の推定は、ピン１１０に連結された負荷回路が基準電圧に充電される概算の（推定の）応答時間に基づき得る。１つ以上の実施例において、負荷装置が存在するであろうかどうかは、電気容量に基づいて判定され得る。
【０００９】
図１Ａに示された実施例において、出力信号ＶＯＵＴは、比較器１０４が直接ＶＯＵＴをＶＲＥＦと比較するために、比較器１０４の入力ピンに接続され得る。
【００１０】
別の実施例において、比較器１０４によって使用される基準電圧は、入力電圧ＶＩＮであり得る。従って、出力電圧ＶＯＵＴは、入力電圧ＶＩＮと比較され得る。その電気容量は、出力電圧ＶＯＵＴが入力電圧ＶＩＮに一致するための応答遅延によって判定され得る。しかしながら、図２の（ａ）に示されるように、出力電圧ＶＯＵＴの立ち上がり（rise）は、そのレベルが入力電圧ＶＩＮに近づくと、線形ではなくなる可能性がある。従って、出力信号ＶＯＵＴは、（点線によって示される）オフセット電圧ＶＯＦＦを経由して比較器１０４の入力ピンに接続され得る。
【００１１】
図１Ｂは、増幅器１０２の出力部分における更なる詳細構成を有する電気容量検知回路１００を示す構成図である。増幅器１０２の出力部分は、トランジスタ１１４を含み得ると共に、電流源１１２は、トランジスタ１１４の１つの端子に連結され得る。出力ピン１１０は、トランジスタ１１４の別の端子に連結され得る。トランジスタ１１４の制御端子は、増幅器１０２の出力に連結され得る。図１Ｂに示された実施例において、トランジスタ１１４は、ＰＭＯＳトランジスタであり得る。しかしながら、トランジスタ１１４は、ＰＭＯＳトランジスタのみに限定されず、ＮＭＯＳトランジスタ、またはバイポーラトランジスタ（ｐ−チャンネルかＮ−チャンネルのいずれか）であり得る。
【００１２】
一実施例において、電気容量検知回路１００は、ＰＭＯＳトランジスタ１１４のドレインをグランド（アース）に連結する電流シンクとして、別のトランジスタ（例えば、図示されないＮＭＯＳトランジスタ）を備え得る。ＮＭＯＳトランジスタのゲートは、ＰＭＯＳトランジスタ１１４と同じように、増幅器１０２の出力に連結され得る。ＰＭＯＳトランジスタ１１４が増幅器１０２の出力信号を反転し得るので、同様の出力信号を出力ピン１１０において生成するために、図１Ｂの増幅器１０２に対する正入力（positive input：非反転入力）と負入力（negative input：反転入力）は、図１Ａの増幅器１０２と比較して、交換され得る。図１Ｂに示される電気容量検知回路１００の他の構成要素は、図１Ａに示される対応する構成要素と同じように機能し得る。
【００１３】
図２は、図１のシステムによって生成され得る代表的な波形を例証する。図２に示された実施例に関して、基準電圧ＶＲＥＦは、ＶＩＮであるように設定され得る。図２の（ａ）は、入力電圧ＶＩＮに応答して生成される増幅器１０２の出力電圧ＶＯＵＴを例証する。時刻ｔ０から時刻ｔ１まで、ＶＩＮ及びＶＯＵＴは、同じ電圧レベルにある。時刻ｔ１において、ＶＩＮは、ΔＶの量によって急に変化し得る。出力信号ＶＯＵＴは、下記のように、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間、出力ピン１１０に存在する電気容量ＣＯＵＴに基づいて変化することになる。
【００１４】
【数１】
2013503346.tif 000003
【００１５】
（時刻ｔ２の）いくらか後で、ＶＯＵＴは、ＶＩＮの所定範囲内に到達し、そして線形の上昇率（rising rate）を失い得る。カウンタ１０８は、時刻ｔ２において計数（count：測定）するのを終了し得る。計数値が、カウンタ１０８から読み取られると共に、ＣＯＵＴの値を判定するために分析され得る。負荷装置が存在しないならば、ＣＯＵＴの値は、低くなるであろう。ＶＯＵＴは、ほとんど瞬時にＶＩＮに達し得ると共に、カウンタ１０８の比較的低い計数値が発生することになる。それとは対照的に、負荷装置が存在するならば、ＣＯＵＴのより大きな値が観察されることになると共に、より高い計数値が発生することになる。
【００１６】
図２の（ｂ）は、出力電圧ＶＯＵＴがオフセット電圧ＶＯＦＦを経由して比較器１０４に接続される場合の、図２の（ａ）の波形に応答する比較器の出力信号ＶＣＯＭＰを例証する。入力電圧ＶＩＮが出力ピンにおける電圧ＶＯＵＴ足すオフセット電圧ＶＯＦＦの電圧より大きいとき、カウンタ１０８は動作可能（有効）にされる。図２の（ｃ）は、時刻ｔ１から時刻ｔ２まで計数（count：測定）するが、時刻ｔ２において計数（count：測定）することを再度動作不能（無効）にされるカウンタ１０８を例証する。時刻ｔ２において、ＶＯＵＴがＶＩＮの所定範囲内に達する場合に、比較器１０４が活性化（trigger）する。時刻ｔ２の後、計数値は、カウンタ１０８において、それがリセットされるまで維持され得る。一実施例において、図１に示されたように、カウンタ１０８は、リセット信号によってリセットされ得る。
【００１７】
一実施例において、ＶＯＵＴがＶＩＮのしきい値オフセット値ＶＯＦＦの範囲内に達する場合に、比較器１０４が活性化（trigger）され得る。電気容量ＣＯＵＴを判定する目的で、オフセット電圧ＶＯＦＦは、比較器１０４が活性化したときに、増幅器１０２がまだスルーイング（slewing）している（例えば、電圧変化が線形である）ことを保証し得る。更に、増幅器１０２及び比較器１０４の信号は、誤差原因（error source）を有している場合があると共に、図２の（ａ）に示されたほど理想的ではない。従って、オフセット電圧ＶＯＦＦは、安全要因（safety factor：安全係数）を提供し得ると共に、増幅器１０２及び比較器１０４の結合されたオフセットより更に大きい必要があり得る。出力ピン１１０に存在する電気容量ＣＯＵＴは、下記のとおりに判定され得る。
【００１８】
【数２】
2013503346.tif 000004
【００１９】
１つ以上の実施例において、電気容量ＣＯＵＴは印加された電圧によって変化し、従って、増幅器１０２に対する入力ＶＩＮがピン１１０を所望の電圧Ｖに維持し得ると共に、小さなΔＶが所望の電圧Ｖの近くで電気容量を更に正確に判定することに寄与し得る。一方、ΔＶがＶＯＦＦより大きくなければならないので、電圧変化値ΔＶは、オフセット電圧によって制限され得る。
【００２０】
図１に示された代表的な実施例において、ＶＩＮは比較器１０４の反転入力に接続されることができると共に、ＶＯＵＴは比較器１０４の非反転入力に接続されることができる。しかしながら、別の実施例では、その接続は交換されることができ、例えば、ＶＩＮは比較器１０４の非反転入力に接続されることができると共に、ＶＯＵＴは比較器１０４の反転入力に接続されることができ、そして、オフセット電圧ＶＯＦＦが、従って同様に印加されることができる。
【００２１】
図３は、本発明の別の代表的な実施例による電気容量検知回路１００の代表的な信号出力を例証する。図２とは対照的に、図３に示された実施例に関して、基準電圧ＶＲＥＦは、入力電圧ＶＩＮ以外に設定され得る。図３に示されたように、時刻ｔ１において、入力電圧ＶＩＮは、初期電圧レベルＶからの階段状変化ΔＶを有し得る。更に、時刻ｔ１において、基準電圧ＶＲＥＦは、ΔＶ１がΔＶ未満であると共に、従って、時刻ｔ１において、基準電圧ＶＲＥＦが入力電圧ＶＩＮ未満である状態で、“Ｖ＋ΔＶ１”のレベルに設定され得る。時刻ｔ２は、出力電圧ＶＯＵＴが“Ｖ＋ΔＶ１”の基準電圧ＶＲＥＦに一致するときの比較器１０４の活性化によって判定され得る。比較器１０４は、時間を計数し始めるために、カウンタ１０８を活性化し得る。時刻ｔ２において、基準電圧ＶＲＥＦは、“ΔＶ１＋ΔＶ２”が入力変化ΔＶ未満であると共に、出力電圧ＶＯＵＴの立ち上がりがまだ線形である状態で、新しい値“Ｖ＋ΔＶ１＋ΔＶ２”に設定され得る。比較器１０４は、出力電圧ＶＯＵＴがもはや基準電圧ＶＲＥＦと一致しなくなった後において、再び活性化する短い応答時間“ｔ３−ｔ２”を有することができる。しかし、時刻ｔ３において、カウンタ１０８は、影響を受けない可能性があると共に、そして、計数を継続する。時刻ｔ４において、出力電圧ＶＯＵＴは、再び基準電圧ＶＲＥＦに一致すると共に、比較器１０４は、再び活性化され得る。カウンタ１０８は、その場合に、時刻ｔ４において、計数することを終了するように誘発される。出力ピン１１０に存在する電気容量ＣＯＵＴは、下記の式によって判定され得る。
【００２２】
【数３】
2013503346.tif 000005
【００２３】
１つ以上の実施例において、電気容量ＣＯＵＴは、負荷回路に印加される電圧に従って変化し得る。一実施例において、出力電圧ＶＯＵＴは、入力電圧ＶＩＮによって所望の電圧まで駆動され得る。その場合に、階段状変化ΔＶがＶＩＮに印加され得ると共に、２つの階段状変化ΔＶ１及びΔＶ２が基準電圧ＶＲＥＦに印加され得る。２つの階段状変化ΔＶ１及びΔＶ２は、等しいか、あるいは異なる可能性があるが、しかし、これらの２つの変化の間の出力電圧ＶＯＵＴは、線形であり得る。比較器の２回の活性化を利用することは、出力電圧ＶＯＵＴが２度基準電圧ＶＲＥＦと一致する場合に充電期間が比較器の２回の活性化の間に計数されるので、システムエラー（例えば、比較器に関するスルーイング（slewing）及び／または応答遅延）を回避することを支援し得る。
【００２４】
図４は、本発明の代表的な実施例による負荷検知回路を使用する方法４００を例証する。方法４００は、ステップ４０２で開始し得る。ステップ４０２において、方法４００は、増幅器によって負荷回路（例えば負荷装置）を駆動するように電気回路（例えば駆動回路）を設定する。例えば、その増幅器は、電圧出力増幅器であり得る。図１に示されたように、代表的実施例は、外部の負荷装置を駆動するために、増幅器１０２を使用し得る。負荷装置は、電気容量ＣＯＵＴを有するモータであり得る。負荷装置は、増幅器１０２の出力に電気的に接続された出力ピン１１０に連結され得る。次に、ステップ４０４において、方法４００は、電気容量の検知を実行するために、増幅器の入力を所望の電圧Ｖにロード（load）する。１つ以上の実施例において、負荷回路の電気容量ＣＯＵＴは印加電圧によって変化し得るので、従って、電気容量の検知は、所望の電圧で、もしくは所望の電圧に関して実行され得る。
【００２５】
ステップ４０４から、方法４００は、ステップ４０６に進行し得る。ステップ４０６において、方法４００は、増幅器の入力において、速い電圧変化“＋ΔＶ”を生成し得る。上述のように、増幅器の出力電圧は、入力の電圧変化ΔＶに応答して上昇することになる。次に、ステップ４０８において、方法４００は、増幅器の出力電流をＩＣＨＡＲＧＥに制限し得る。従って、負荷回路は、特定の電流ＩＣＨＡＲＧＥによって充電され得る。一実施例において、充電電流ＩＣＨＡＲＧＥは、（図１に示されたように）増幅器の出力に連結された電流源によって制御され得る。次に、方法４００は、ステップ４１０に進行し得る。ステップ４１０において、方法４００は、出力ピンにおける電圧が電圧変化ΔＶ’（例えば、図２における“ΔＶ−ＶＯＦＦ”、または図３における“ΔＶ２”）を経験するのにかかる時間ＴＣＨＡＲＧＥを測定し得る。例えば、図１に示されたように、比較器は、増幅器１０２の２つの入力を比較し得る。一実施例において、オフセット電圧ＶＯＦＦが、比較器に加えられ得る。ＶＯＦＦは、増幅器と比較器の結合されたオフセットより大きい必要があり得る。更に、オフセット電圧ＶＯＦＦは、比較器が活性化したときに、増幅器がまだスルーイング（slewing）していることを保証し得る。ＴＣＨＡＲＧＥは、図２に示された“ｔ２−ｔ１”か、または図３に示された“ｔ４−ｔ２”であり得る。
【００２６】
ステップ４１２において、負荷装置の電気容量ＣＯＵＴが判定され得る。一実施例において、電圧変化ΔＶ’は、（図２に示されたように）オフセット値を有する入力電圧変化であり得ると共に、電気容量ＣＯＵＴは下記のように計算され得る。
【００２７】
【数４】
2013503346.tif 000006
【００２８】
別の実施例において、電圧変化ΔＶ’は、基準電圧ＶＲＥＦによる変化であり得ると共に、電気容量ＣＯＵＴは下記のように計算され得る。
【００２９】
【数５】
2013503346.tif 000007
【００３０】
１つ以上の実施例において、負荷装置が存在するかどうかに関する判定が、電気容量ＣＯＵＴに基づいて実行され得る。例えば、ＣＯＵＴに関するしきい値は、３００ピコファラド（ｐＦ）であり得る。すなわち、３００ｐＦより大きいＣＯＵＴは、負荷（例えばモータ）が存在すると電気容量検知回路５００が判定するのに十分であり得る。そして、３００ｐＦ未満のＣＯＵＴは、モータが存在しないことを示し得る。
【００３１】
図５は、本発明の代表的な実施例による電気容量検知回路５００を例証する。電気容量検知回路５００は、増幅器５０２、比較器５０４、カウンタ５０８、検査スイッチ５２２、電流スイッチ５２４、及び電流源５１２を備え得る。出力ピン５１０は、負荷装置５０６が電気的に接続され得る増幅器５０２の出力に連結され得る。比較器５０４は、出力ピン５１０における電圧レベルＶＯＵＴを基準電圧ＶＲＥＦと比較し得る。比較に基づいて、カウンタ５０８は、出力ピン５１０における電圧レベルＶＯＵＴが基準電圧ＶＲＥＦまで充電される時間を計数し得る。一実施例において、カウンタ５０８は、負荷装置５０６の電気容量を推定するための電気容量検知回路５００の判定ロジック（図示せず）の一部であり得る。電気容量の推定は、ピン５１０に連結された負荷回路が基準電圧に充電される概算の（推定の）応答時間に基づき得る。
【００３２】
いくらかの実施例において、増幅器５０２の１つの入力は、デジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）からの出力に連結され得る。増幅器５０２の第２の入力ピンは、フィードバック経路を経由して、増幅器５０２の出力信号ＶＯＵＴ’に連結され得る。動作の間、スイッチ５２２が切断状態にされた後で、出力ピン５１０における電圧レベルＶＯＵＴは、増幅器５０２の出力信号ＶＯＵＴ’と異なり得る。一実施例において、増幅器５０２は、電圧出力増幅器であり得る。一実施例において、ＤＡＣは、（例えば、出力が２１０（２の１０乗）のレベルを有する）１０ビットＤＡＣであり得る。更に、一実施例において、フィードバック信号（帰還信号）は、抵抗分割器を経由して連結され得る。
【００３３】
通常動作の間、スイッチ５２２は、オンであり得る（例えば接続状態であり得る）と共に、スイッチ５２４はオフであり得る（例えば切断状態であり得る）。増幅器５０２は、出力（例えば、出力ピン５１０に連結される負荷装置５０６）を駆動し得る。電気容量検知コンポーネント（例えば、比較器５０４、カウンタ５０８、及び電流源５１２）は、待機モードにあり得る。
【００３４】
電気容量検知回路５００において、電流源５１２は、スイッチ５２４を経由して出力ピンに連結され得る。これは、電流源１１２によって供給される充電電流が増幅器１０２の出力を経由して供給され得る図１に示される電気容量検知回路１００と異なり得る。電気容量検知動作において、増幅器５０２は、出力ピンを所望の電圧レベルまで駆動し得る。その場合に、スイッチ５２２は、ターンオフされ得る（例えば切断状態にされ得る）と共に、スイッチ５２４は、ターンオンされ得る（例えば接続状態にされ得る）。その後、比較器に提供された基準電圧は、急な変化（例えば図６の（ａ）に示される階段状変化）を経験する。従って、出力ピン５１０及び外部回路（例えば、負荷装置５０６）は、電流源５１２によって駆動され得る。電流源５１２は、増幅器５０２の外部に存在し得ると共に、増幅器５０２の動作によって影響を受けない可能性がある。従って、出力電圧ＶＯＵＴの立ち上がりは、直線的に上昇し得る。一方、図１に基づいた実施例において、出力電圧ＶＯＵＴ（従って増幅器１０２のフィードバック入力）が入力電圧ＶＩＮに更に近づくとき、出力電圧ＶＯＵＴの立ち上がりは、線形ではなくなり得る。
【００３５】
図６は、本発明の別の代表的な実施例による電気容量検知回路５００の代表的な信号出力を例証する。図６に示されたように、時刻ｔ１において、基準電圧ＶＲＥＦは、“Ｖ＋ΔＶ１”のレベルに設定され得ると共に、比較器５０４は、時間を計数し始めるために、カウンタ５０８を活性化し得る。更に、時刻ｔ１において、出力ピン５１０における出力電圧ＶＯＵＴは、スイッチ５２４がターンオンされる（例えば接続状態にされる）と共に、従って出力ピン５１０が電流源５１２によって充電され始めることに応答して、上昇を始め得る。時刻ｔ２において、出力電圧ＶＯＵＴが基準電圧ＶＲＥＦに一致すると共に、比較器１０４がカウンタ５０８を止めるための信号を送信するように活性化され得る。出力ピン１１０に存在する電気容量ＣＯＵＴは、下記の式によって判定され得る。
【００３６】
【数６】
2013503346.tif 000008
【００３７】
図７は、本発明の代表的な実施例による負荷検知回路を使用する方法７００を例証する。方法７００は、電気容量検知回路５００によって使用され得る。方法７００は、ステップ７０２で開始し得る。ステップ７０２において、方法７００は、増幅器によって負荷回路（例えば負荷装置）を駆動するように電気回路（例えば駆動回路）を設定する。例えば、その増幅器は、電圧出力増幅器であり得る。図５に示されたように、代表的実施例は、外部の負荷装置を駆動するために、増幅器５０２を使用し得る。負荷装置は、電気容量ＣＯＵＴを有するモータであり得る。負荷装置は、増幅器５０２の出力にスイッチ５２２を経由して電気的に接続された出力ピン５１０に連結され得る。次に、ステップ７０４において、方法７００は、電気容量の検知を実行するために、増幅器の入力を所望の電圧Ｖにロード（load）する。１つ以上の実施例において、負荷回路の電気容量ＣＯＵＴは印加電圧によって変化し得るので、従って、電気容量の検知は、所望の電圧で、もしくは所望の電圧に関して実行され得る。
【００３８】
ステップ７０４から、方法７００は、ステップ７０６に進行し得る。ステップ７０６で、方法７００は、出力ピン５１０を増幅器５０２から切り離して、出力ピン５１０を電流源５１２に接続し得る。従って、図５において、スイッチ５２２が切断状態にされることができると共に、スイッチ５２４が接続状態にされることができ、そして、電流源５１２が、出力ピン５１０における負荷回路を、一定の充電電流ＩＣＨＡＲＧＥによって充電することを開始し得る。次に、方法は、ステップ７０８に進行し得る。ステップ７０８において、方法７００は、比較器５０４の入力において、速い電圧変化“＋ΔＶ１”を生成し得る（例えば、基準電圧ＶＲＥＦが“Ｖ＋ΔＶ１”に設定される。）。しかし、スイッチ５２２が切断状態にされるので、増幅器５０２からの出力電圧ＶＯＵＴ’は、出力ピン５１０に関する充電速度に影響を及ぼさないことになる。次に、方法７００は、ステップ７１０に進行し得る。ステップ７１０において、方法７００は、出力ピン５１０における電圧が基準電圧ＶＲＥＦ（例えば図６の（ａ）における“Ｖ＋ΔＶ１”）に達するのにかかる時間ＴＣＨＡＲＧＥを測定し得る。例えば、比較器５０４は、ｔ１とｔ２との間の充電時間期間を計数するようにカウンタ５０８を制御し得る。
【００３９】
ステップ７１２において、負荷装置の電気容量ＣＯＵＴが判定され得る。例えば、基準電圧ＶＲＥＦの電圧変化ΔＶ１に基づいて、電気容量ＣＯＵＴが下記のとおりに計算され得る。
【００４０】
【数７】
2013503346.tif 000009
【００４１】
１つ以上の実施例において、電流源（例えば電流源１１２または電流源５１２）は、電流シンクであり得ると共に、出力ピンにおける電気容量ＣＯＵＴは、放電電流ＩＤＩＳＣＨＡＲＧＥによって計算され得る（例えば推定され得る）。すなわち、電流シンク（例えば電流ドレイン）が、出力ピン（例えば、出力ピンに連結された負荷）からグランド（アース）に電荷を排出する（drain）ために、出力ピンに連結され得る。放電電流ＩＤＩＳＣＨＡＲＧＥによって、上述されたような電圧変化ΔＶｓは、負の変化をし得る（例えば、増加する代わりに減少し得る）。増幅器及び比較器の活性化は類似しているかもしれないが、しかし、出力電圧ＶＯＵＴに関する放電スロープは、上昇スロープの代わりに下降スロープであり得ると共に、カウンタは、放電期間に関して、起動及び／または停止に対する基準電圧を使用することによって、同様に時間を計数し得る。電気容量は、電圧変化の絶対値を用いて計算され得る。例えば、オフセット電圧が使用されないならば、その電気容量は、下記のとおりに計算され得る。
【００４２】
【数８】
2013503346.tif 000010
【００４３】
当業者は、本発明が様々な形式において実施され得ると共に、様々な実施例が単独でもしくは組み合わせて実施され得るということを、前述の記述から認識し得る。従って、本発明の実施例がそれについての特定の例に関連して説明された一方、実施例の真の範囲及び／または本発明の方法は、他の修正が、図、明細書、及び特許請求の範囲の学習によって当業者にとって明白になるので、そのように限定されるべきでない。
【符号の説明】
【００４４】
１００    電気容量検知回路
１０２    増幅器
１０４    比較器
１０６    コンデンサ
１０８    カウンタ
１１０    出力ピン
１１２    電流源
１１４    トランジスタ
５００    電気容量検知回路
５０２    増幅器
５０４    比較器
５０６    負荷装置
５０８    カウンタ
５１０    出力ピン
５１２    電流源
５２２    検査スイッチ
５２４    電流スイッチ
【図１Ａ】
2013503346.tif 000011
【図１Ｂ】
2013503346.tif 000012
【図２】
2013503346.tif 000013
【図３】
2013503346.tif 000014
【図４】
2013503346.tif 000015
【図５】
2013503346.tif 000016
【図６】
2013503346.tif 000017
【図７】
2013503346.tif 000018
【国際調査報告】
2013503346.tif 000019