(57)【要約】【課題】消費電力を低減することが可能なΔΣＡＤＣ回路を提供する。【解決手段】ΔΣＡＤＣ回路１００に、所定の周期でサンプリングされる入力信号の積分値を出力する積分器１０３と、前記積分値が基準値を上回った場合にパルス信号を出力するとともに、前記積分値と前記基準値との差分値を積分器１０３に入力する差分器と、前記差分器からのパルス信号が入力され、当該パルス信号の入力回数をカウントしてカウンタ値として出力するカウンタ回路１０５と、積分器１０３への電力供給を停止したときにおける積分器１０３の積分値およびカウンタ回路１０５のカウンタ値を保持する積分値・カウンタ値保持部と、を具備し、前記積分値・カウンタ値保持部により保持された前記積分値および前記カウンタ値を、それぞれ積分器１０３への電力供給を再開したときにおける積分器１０３の積分値の初期値およびカウンタ回路１０５のカウンタ値の初期値とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の周期でサンプリングされる入力信号の積分値を出力する積分器と、
前記積分値が基準値を上回った場合にパルス信号を出力するとともに、前記積分値と前記基準値との差分値を前記積分器に入力する差分器と、
前記差分器からのパルス信号が入力され、当該パルス信号の入力回数をカウントしてカウンタ値として出力するカウンタ回路と、
前記積分器への電力供給を停止したときにおける前記積分器の積分値および前記カウンタ回路のカウンタ値を保持する積分値・カウンタ値保持部と、
を具備し、
前記積分値・カウンタ値保持部により保持された前記積分値および前記カウンタ値を、それぞれ前記積分器への電力供給を再開したときにおける前記積分器の積分値の初期値および前記カウンタ回路のカウンタ値の初期値とするΔΣＡＤＣ回路。
【請求項２】
前記積分値・カウンタ値保持部は、
前記積分器の接続配線の中途部に設けられ、前記積分器への電力供給を停止したときに前記接続配線を遮断するスイッチ群を具備する請求項１に記載のΔΣＡＤＣ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力信号の振幅に比例する密度のパルス信号を出力することにより、アナログ信号をデジタル信号に変換するΔΣＡＤＣ回路の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、入力信号の振幅に比例する密度のパルス信号を出力することにより、アナログ信号をデジタル信号に変換するΔΣＡＤＣ回路の技術は公知となっている。例えば、特許文献１乃至特許文献３に記載の如くである。
ΔΣＡＤＣ回路は音響・映像機器等に広く用いられている他、近年は自動車のセキュリティシステムとして、車体の傾きや振動を検出する加速度センサ（Ｇセンサ）からのアナログ信号をデジタル信号に変換する用途にも用いられる。
【０００３】
自動車のセキュリティシステムを作動させるための電力を自動車に設けられたバッテリーから供給する場合、自動車の駐車時等セキュリティシステムが作動しているときには常時バッテリーの電力を消費するという問題がある。
【０００４】
このような自動車のセキュリティシステムの消費電力を低減する技術としては、当該セキュリティシステムにおけるＧセンサからのアナログ信号をデジタル信号に変換する回路にΔΣＡＤＣ回路を用いずにパイプライン型またはフラッシュ型等のＡ／Ｄ変換回路を用いるものが挙げられる。
Ｇセンサの検出動作は通常は数ｍｓｅｃから数百ｍｓｅｃ間隔の間欠動作であり、かつ実際の動作時間は十数ｍｓｅｃと短時間であることから、高速動作が可能なパイプライン型またはフラッシュ型等のＡ／Ｄ変換回路を用いることによりセキュリティシステムの動作時間を短縮し、消費電力を低減することが可能である。
【０００５】
しかし、パイプライン型またはフラッシュ型等のＡ／Ｄ変換回路は一般にΔΣＡＤＣ回路に比べて分解能が低いという問題がある。
特に、自動車のセキュリティシステムとして用いる場合には高い分解能が要求される場合があることから、パイプライン型またはフラッシュ型等のＡ／Ｄ変換回路を用いることが困難な場合がある。
【０００６】
一方、ΔΣＡＤＣ回路は自動車のセキュリティシステムとして用いるのに十分な分解能を有するが、パイプライン型またはフラッシュ型等のＡ／Ｄ変換回路に比べて変換速度（動作速度）が遅く、その分消費電力が大きくなるという問題がある。これは、ΔΣＡＤＣ回路はＡ／Ｄ変換値の取得のために一定のサンプリング回数およびデジタルフィルタ処理を要することによる。
【特許文献１】特開平４−３６３９１７号公報
【特許文献２】特開２００４−１６５９０５号公報
【特許文献３】特開平１１−７７７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は以上の如き状況に鑑み、消費電力を低減することが可能なΔΣＡＤＣ回路を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００９】
即ち、請求項１においては、
所定の周期でサンプリングされる入力信号の積分値を出力する積分器と、
前記積分値が基準値を上回った場合にパルス信号を出力するとともに、前記積分値と前記基準値との差分値を前記積分器に入力する差分器と、
前記差分器からのパルス信号が入力され、当該パルス信号の入力回数をカウントしてカウンタ値として出力するカウンタ回路と、
前記積分器への電力供給を停止したときにおける前記積分器の積分値および前記カウンタ回路のカウンタ値を保持する積分値・カウンタ値保持部と、
を具備し、
前記積分値・カウンタ値保持部により保持された前記積分値および前記カウンタ値を、それぞれ前記積分器への電力供給を再開したときにおける前記積分器の積分値の初期値および前記カウンタ回路のカウンタ値の初期値とするものである。
【００１０】
請求項２においては、
前記積分値・カウンタ値保持部は、
前記積分器の接続配線の中途部に設けられ、前記積分器への電力供給を停止したときに前記接続配線を遮断するスイッチ群を具備するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、消費電力を低減することが可能であるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下では、図１を用いて本発明に係るΔΣＡＤＣ回路の第一実施例であるΔΣＡＤＣ回路（ΔΣアナログ−デジタルコンバータ）１００が適用される自動車セキュリティシステム１について説明する。
自動車セキュリティシステム１は自動車に設けられ、自動車の車体の傾斜や振動を検出することにより盗難等を防止するものである。
自動車セキュリティシステム１は主としてＧセンサ１１、ΔΣＡＤＣ回路１００、ＥＣＵ２１等を具備する。
【００１３】
Ｇセンサ１１は設けられた自動車の車体の傾斜や振動を検出するセンサである。本実施例のＧセンサ１１は加速度センサであり、設けられた自動車の車体が傾いたり車体に振動が付与されたりすることにより作用する加速度に略比例する強度（振幅）のアナログ信号を出力し、ΔΣＡＤＣ回路１００に入力する。
【００１４】
ΔΣＡＤＣ回路１００はＧセンサ１１から入力されるアナログ信号（入力信号）の振幅に比例する密度のパルス信号を出力することにより、アナログ信号をデジタル信号に変換するものである。ΔΣＡＤＣ回路１００の詳細は後述する。
【００１５】
ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ；電子制御ユニット）２１は自動車に設けられる種々の電子機器の制御を行うものである。
自動車セキュリティシステム１はＥＣＵ２１の制御対象の一つであり、自動車セキュリティシステム１を制御するためのプログラムはＥＣＵ２１に格納される種々の制御プログラムに含まれる。
なお、本発明に係るΔΣＡＤＣ回路は本実施例の如き自動車のセキュリティシステムに限定されず、ΔΣＡＤＣ回路を用い得る種々の用途に適用可能である。
【００１６】
以下では、図１を用いてΔΣＡＤＣ回路１００の構成について説明する。
ΔΣＡＤＣ回路１００は主として信号増幅回路１０１、減算器１０２、積分器１０３、比較器１０４、カウンタ回路１０５、１ＢｉｔＤ／Ａ変換器１０６、入力側スイッチ１０７、出力側スイッチ１０８、スイッチ制御回路１０９、電位検出回路１１０、主電源回路１１１、副電源回路１１２等を具備する。
【００１７】
信号増幅回路１０１はＧセンサ１１から入力されるアナログ信号（入力信号）の振幅を増幅するものである。信号増幅回路１０１の入力端子はＧセンサ１１の出力端子に接続される。信号増幅回路１０１は、例えばオペアンプ等で構成することができる。
【００１８】
減算器１０２は信号増幅回路１０１からの入力信号（ひいてはＧセンサ１１からの入力信号）を所定の周期（サンプリング周期）でサンプリングし、これに１ＢｉｔＤ／Ａ変換器１０６からの入力信号を減算したものを出力するものである。
減算器１０２の加算側の入力端子は信号増幅回路１０１の出力端子に接続され、減算器１０２の減算側の入力端子は１ＢｉｔＤ／Ａ変換器１０６の出力端子に接続され、減算器１０２の出力端子は入力側スイッチ１０７を介して積分器１０３の入力端子に接続される。
【００１９】
積分器１０３は本発明に係る積分器の実施の一形態であり、所定の周期でサンプリングされる入力信号（本実施例の場合、減算器１０２からの入力信号）の積分値を出力するものである。
積分器１０３は、例えばオペアンプおよびキャパシタを組み合わせたもので構成され、減算器１０２からの入力信号に対応する電荷がキャパシタに蓄えられることにより上昇するオペアンプの出力電圧を積分値として出力する。
【００２０】
比較器１０４は積分器１０３の出力電圧すなわち積分値と、基準電圧すなわち基準値と、を比較し、積分値が基準値を上回った場合にパルス信号を出力するものである。
比較器１０４の入力端子は出力側出力側スイッチ１０８を介して積分器１０３の出力端子に接続される。
【００２１】
カウンタ回路１０５は本発明に係るカウンタ回路の実施の一形態であり、比較器１０４からのパルス信号が入力され、当該パルス信号の入力回数をカウントしてデジタル信号（コード）の形で表されたカウンタ値として出力するものである。
カウンタ回路１０５の入力端子は比較器１０４の出力端子に接続され、カウンタ回路１０５の出力端子はＥＣＵ２１の入力端子に接続される。従って、ＥＣＵ２１はカウンタ値を取得することが可能である。
カウンタ回路１０５は、例えばＲＳフリップフロップ回路等を組み合わせたものを用いて実現することが可能である。
【００２２】
１ＢｉｔＤ／Ａ変換器１０６は、積分器１０３に蓄えられる電荷において比較器１０４が出力するパルス信号の一回分に相当する量の電荷を出力するものである。
１ＢｉｔＤ／Ａ変換器１０６の入力端子は比較器１０４の出力端子に接続され、１ＢｉｔＤ／Ａ変換器１０６の出力端子は減算器１０２の減算側の入力端子に接続される。
【００２３】
比較器１０４からパルス信号が出力されると、１ＢｉｔＤ／Ａ変換器１０６は積分器１０３に蓄えられる電荷において比較器１０４が出力するパルス信号の一回分に相当する量の電荷を出力する。
当該電荷は１ＢｉｔＤ／Ａ変換器１０６からの入力信号として減算器１０２に入力され、１サンプリング周期後の信号増幅回路１０１からの入力信号（ひいてはＧセンサ１１からの入力信号）から１ＢｉｔＤ／Ａ変換器１０６からの入力信号を減算したものが積分器１０３の入力端子に入力される。
従って、比較器１０４からパルス信号が出力されると、積分器１０３に蓄えられている電荷が、比較器１０４が出力するパルス信号の一回分に相当する量だけ減少し、その分積分器１０３の入力端子電圧（入力電位）が低下する。
このように、本実施例における減算器１０２、比較器１０４および１ＢｉｔＤ／Ａ変換器１０６を合わせたものは本発明に係る差分器の実施の一形態に相当し、積分値が基準値を上回った場合にパルス信号を出力するとともに、積分値と基準値との差分値を積分器に入力する（積分器１０３に蓄えられている電荷のうち、比較器１０４が出力するパルス信号一回分に相当する電荷をキャンセルする）ものである。
【００２４】
入力側スイッチ１０７は減算器１０２と積分器１０３との間の導通（オン）および遮断（オフ）を行うスイッチである。入力側スイッチ１０７は減算器１０２の出力端子と積分器１０３の入力端子とを接続する配線の中途部に設けられる。
入力側スイッチ１０７は、例えばＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子等で構成される。
【００２５】
出力側スイッチ１０８は積分器１０３と比較器１０４との間の導通（オン）および遮断（オフ）を行うスイッチである。出力側スイッチ１０８は積分器１０３の出力端子と比較器１０４の入力端子とを接続する配線の中途部に設けられる。
出力側スイッチ１０８は、例えばＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子等で構成される。
【００２６】
スイッチ制御回路１０９はＥＣＵ２１からの入力信号に基づいて入力側スイッチ１０７および出力側スイッチ１０８のオン・オフの切り替えを行うものである。
スイッチ制御回路１０９の入力端子はＥＣＵ２１に接続され、スイッチ制御回路１０９の出力端子は入力側スイッチ１０７および出力側スイッチ１０８に接続される。
【００２７】
電位検出回路１１０は積分器１０３の入力側（入力端子）の電位、ひいては積分器１０３およびその周囲の電荷の状態を検出するものである。
電位検出回路１１０の入力端子は減算器１０２と入力側スイッチ１０７とを接続する配線の中途部に接続され、電位検出回路１１０の出力端子はＥＣＵ２１に接続される。
ＥＣＵ２１は電位検出回路１１０により検出された積分器１０３の入力側（入力端子）の電位に係る情報を取得することが可能である。
【００２８】
主電源回路１１１はΔΣＡＤＣ回路１００を構成する部材のうち、入力側スイッチ１０７、出力側スイッチ１０８、スイッチ制御回路１０９およびカウンタ回路１０５を除くものであって動作のために電力の供給を要するものに電力の供給（主電源ＯＮ）およびその停止（主電源ＯＦＦ）を行うものである。
主電源回路１１１はＥＣＵ２１に接続され、ＥＣＵ２１からの入力信号（電源ＯＮ信号および電源ＯＦＦ信号）に基づいて電力の供給およびその停止を行う。
【００２９】
副電源回路１１２は入力側スイッチ１０７、出力側スイッチ１０８、スイッチ制御回路１０９およびカウンタ回路１０５に電力の供給を行うものである。
副電源回路１１２は主電源回路１１１の電力の供給およびその停止に関わらず、入力側スイッチ１０７、出力側スイッチ１０８、スイッチ制御回路１０９およびカウンタ回路１０５に電力の供給を行う。
【００３０】
以下では、図１および図２を用いてΔΣＡＤＣ回路１００の電力消費低減動作について説明する。
【００３１】
ＥＣＵ２１は、自動車セキュリティシステム１の作動時に、主電源回路１１１に所定の周期で電源ＯＮ信号および電源ＯＦＦ信号を入力する。ここで、ＥＣＵ２１が主電源回路１１１に電源ＯＮ信号および電源ＯＦＦ信号を入力する「所定の周期」は数ｍｓｅｃから数百ｍｓｅｃ程度の範囲に設定される。
Ｇセンサ１１が加速度を検出するための動作を行う時間は全てＥＣＵ２１が主電源回路１１１に電源ＯＮ信号を入力してから電源ＯＦＦ信号を入力するまでの時間に含まれ、ＥＣＵ２１が主電源回路１１１に電源ＯＦＦ信号を入力してから電源ＯＮ信号を入力するまでの時間にはＧセンサ１１が加速度を検出するための動作を行わない。
このように、Ｇセンサ１１が動作しないときに主電源回路１１１が電力の供給を停止することにより、Ｇセンサ１１による加速度の検出を可能としつつ、ΔΣＡＤＣ回路１００ひいては自動車セキュリティシステム１の電力消費を低減することが可能である。
【００３２】
また、ＥＣＵ２１は、自動車セキュリティシステム１の作動時に、主電源回路１１１と同じタイミングでスイッチ制御回路１０９に電源ＯＮ信号および電源ＯＦＦ信号を入力する。
スイッチ制御回路１０９は、ＥＣＵ２１から電源ＯＮ信号が入力されると入力側スイッチ１０７および出力側スイッチ１０８をオン（導通した状態）にし、ＥＣＵ２１から電源ＯＦＦ信号が入力されると入力側スイッチ１０７および出力側スイッチ１０８をオフ（遮断した状態）にする。入力側スイッチ１０７、出力側スイッチ１０８およびスイッチ制御回路１０９には主電源回路１１１が電力の供給を停止している間にも副電源回路１１２により電力が供給されるため、これらは動作可能である。
従って、主電源回路１１１が電力の供給を停止している間において、積分器１０３（具体的には、積分器１０３を構成するオペアンプおよびその周囲のキャパシタ等）は自動車セキュリティシステム１を構成する他の部材から電気的に絶縁された状態となり、積分器１０３の電荷の状態、すなわち主電源回路１１１が電力の供給を停止したときにおける積分器１０３の積分値が保持される。そして、主電源回路１１１が電力の供給を再開したときには、当該保持された積分値が初期値として比較器１０４に入力されることとなる。
【００３３】
なお、ＥＣＵ２１は、電位検出回路１１０により検出される「主電源回路１１１が電力の供給を再開したときにおける積分器１０３の入力端子の電位（すなわち積分器１０３の電荷の状態）」に係る情報を取得することが可能であり、電位検出回路１１０により取得された積分器１０３の入力端子の電位が異常である場合には主電源回路１１１が電力の供給を停止していた間に積分器１０３の積分値が保持されていなかったものと判断し、主電源回路１１１が電力の供給を再開したときにおける積分器１０３の積分値の初期値をキャンセルする。
ここで、「電位検出回路１１０により取得された積分器１０３の入力端子の電位が異常である場合」とは、例えば、積分器１０３を構成するオペアンプ等の素子から電荷がリークすることにより、主電源回路１１１が電力の供給を再開したときにおける積分器１０３の入力端子の電位と、主電源回路１１１が電力の供給を停止したときにおける積分器１０３の入力端子の電位とが大きく異なる場合等を指す。
また、「積分器１０３の積分値の初期値をキャンセルする」とは、例えば、ＥＣＵ２１が当該積分値に基づくカウンタ値を自動車が盗難に遭っているか否か等のセキュリティシステムの判断材料として用いないこと等を指す。
【００３４】
このように、保持された積分器１０３の積分値が異常である場合にキャンセルすることにより、Ａ／Ｄ変換値（本実施例の場合、ＥＣＵ２１が取得するカウンタ値）の信頼性を向上することが可能である。
【００３５】
カウンタ回路１０５には主電源回路１１１が電力の供給を停止している間にも副電源回路１１２により電力が供給される。
従って、主電源回路１１１が電力の供給を停止している間、主電源回路１１１が電力の供給を停止したときにおけるカウンタ値がカウンタ回路１０５に保持される。そして、主電源回路１１１が電力の供給を再開したときには、当該保持されたカウンタ値が初期値としてＥＣＵ２１に入力されることとなる。
【００３６】
このように、本実施例における入力側スイッチ１０７、出力側スイッチ１０８、スイッチ制御回路１０９および副電源回路１０９を合わせたものは、本発明に係る積分値・カウンタ値保持部の実施の一形態に相当し、積分器１０３への電力供給を停止したときにおける積分器１０３の積分値およびカウンタ回路１０５のカウンタ値を保持するものである。
また、本実施例における入力側スイッチ１０７および出力側スイッチ１０８は、本発明に係るスイッチ群に相当し、積分器１０３の接続配線（積分器１０３と他の部材とを接続する配線）の中途部に設けられ、積分器１０３への電力供給を停止したときに前記接続配線を遮断するものである。
【００３７】
主電源回路１１１が電力の供給を停止したときにおける積分値およびカウンタ値を保持し、主電源回路１１１が電力の供給を再開したときにおける積分値の初期値およびカウンタ値の初期値とすることは、以下の利点を有する。
仮にＧセンサ１１の動作およびその停止に合わせて単純にΔΣＡＤＣ回路１００への電力の供給およびその停止を行った場合、ΔΣＡＤＣ回路１００への電力の供給の停止により積分器１０３を構成するオペアンプやキャパシタ等に蓄えられていた電荷が失われ、積分器１０３の入力端子の電位が低下するために、ΔΣＡＤＣ回路１００への電力の供給を再開したときには積分器１０３の入力端子の電位はほとんどゼロになってしまう。
そして、適正な積分値を出力するためには再度積分器１０３を構成するオペアンプやキャパシタ等に所定の電荷を蓄える必要があり、図２の太い点線で示す如くΔΣＡＤＣ回路１００への電力の供給を再開した時点からある程度の時間を要するとともに、当該電荷を蓄えるための電力を要する。
本実施例は主電源回路１１１が電力の供給を停止している間も主電源回路１１１が電力の供給を停止したときにおける積分値を保持することから、図２の太い実線で示す如くΔΣＡＤＣ回路１００への電力の供給を再開したときから早期に適正な積分値を出力することが可能である。従って、従来の自動車のセキュリティシステムに適用されたΔΣＡＤＣ回路に比べて高速動作が可能であるとともに、ΔΣＡＤＣ回路の電力供給の再開時における電力消費（図２中の斜線で示す部分）を削減することが可能である。
特に、本実施例のΔΣＡＤＣ回路１００の如く、自動車のセキュリティシステムに適用する場合は、平時はＧセンサからの入力信号の振幅、ひいてはＧセンサの動作停止時における積分値と動作再開時における積分値がほとんど変化せず、自動車の車体に何らかの異常（傾斜や振動）があった場合に積分値が変化する構成であるため、積分値の保持による動作の高速化および電力削減の効果が大きい。
【００３８】
さらに、図３中の太い点線で示す如く、ΔΣＡＤＣ回路１００に入力される入力信号（アナログ信号）が変動する場合でも、ΔΣＡＤＣ回路１００が間欠動作を行う（主電源回路１１１が電力の供給およびその停止を交互に行う）ことにより、ΔΣＡＤＣ回路１００自身がローパスフィルタとしての機能を果たし、後段の制御回路（本実施例の場合、ＥＣＵ２１）におけるデジタルフィルタ処理を軽減することができる。
特に、ΔΣＡＤＣ回路のＡ／Ｄ変換値（図３中の太い実線参照）はパイプライン型のＡ／Ｄ変換器やフラッシュ型のＡ／Ｄ変換器等のＡ／Ｄ変換値（図３中の太い二点鎖線参照）に比べて一般にＡ／Ｄ変換値が平均化される（Ａ／Ｄ変換値の変動が少ない）こと、および、自動車のセキュリティシステム等の用途ではセンサ信号（入力信号）の処理を非常に低周波で行う必要があることから、後段の制御回路におけるデジタルフィルタ処理の低減効果が大きい。
【００３９】
以上の如く、ΔΣＡＤＣ回路１００は、
所定の周期でサンプリングされる入力信号の積分値を出力する積分器１０３と、
前記積分値が基準値を上回った場合にパルス信号を出力するとともに、前記積分値と前記基準値との差分値を積分器１０３に入力する差分器（減算器１０２、比較器１０４および１ＢｉｔＤ／Ａ変換器１０６を合わせたものに相当）と、
前記差分器からのパルス信号が入力され、当該パルス信号の入力回数をカウントしてカウンタ値として出力するカウンタ回路１０５と、
積分器１０３への電力供給を停止したときにおける積分器１０３の積分値およびカウンタ回路１０５のカウンタ値を保持する積分値・カウンタ値保持部（入力側スイッチ１０７、出力側スイッチ１０８、スイッチ制御回路１０９および副電源回路１１２を合わせたものに相当）と、
を具備し、
前記積分値・カウンタ値保持部により保持された前記積分値および前記カウンタ値を、それぞれ積分器１０３への電力供給を再開したときにおける積分器１０３の積分値の初期値およびカウンタ回路１０５のカウンタ値の初期値とするものである。
このように構成することにより、消費電力を低減することが可能である。
【００４０】
また、ΔΣＡＤＣ回路１００の積分値・カウンタ値保持部は、
積分器１０３の接続配線の中途部に設けられ、積分器１０３への電力供給を停止したときに前記接続配線を遮断するスイッチ群（スイッチ１０７およびスイッチ１０８に相当）を具備するものである。
このように構成することにより、簡便な回路構成で積分器１０３の積分値を保持することが可能である。
【００４１】
なお、本実施例のΔΣＡＤＣ回路１００は一次のΔΣＡＤＣ回路であるが、本発明はこれに限定されず、二次以上の高次のΔΣＡＤＣ回路にも適用可能である。
【００４２】
以下では、図４を用いて本発明に係るΔΣＡＤＣ回路の第二実施例であるΔΣＡＤＣ回路２００が適用される自動車セキュリティシステム２について説明する。
自動車セキュリティシステム２は自動車に設けられ、自動車の車体の傾斜や振動を検出することにより盗難等を防止するものである。
自動車セキュリティシステム２は主としてＧセンサ１２、ΔΣＡＤＣ回路２００、ＥＣＵ２２等を具備する。
【００４３】
Ｇセンサ１２は設けられた自動車の車体の傾斜や振動を検出するセンサである。本実施例のＧセンサ１２は加速度センサであり、二つの出力端子１２ａ・１２ｂを有する。
Ｇセンサ１２は設けられた自動車の車体が傾いたり車体に振動が付与されたりすることにより作用する加速度に略比例する電位差のアナログ信号を二つの出力端子１２ａ・１２ｂから出力し、ΔΣＡＤＣ回路２００に入力する。
【００４４】
ΔΣＡＤＣ回路２００はＧセンサ１２から入力されるアナログ信号（入力信号）の振幅に比例する密度のパルス信号を出力することにより、アナログ信号をデジタル信号に変換するものである。ΔΣＡＤＣ回路２００の詳細は後述する。
【００４５】
ＥＣＵ２２は自動車に設けられる種々の電子機器の制御を行うものである。
自動車セキュリティシステム２はＥＣＵ２２の制御対象の一つであり、自動車セキュリティシステム２を制御するためのプログラムはＥＣＵ２２に格納される種々の制御プログラムに含まれる。
【００４６】
以下では、図４を用いてΔΣＡＤＣ回路２００の構成について説明する。
ΔΣＡＤＣ回路２００は主としてキャパシタ２１５・２１６、スイッチ２２１・２２２、参照スイッチ２３３・２３４、積分器２０３、スイッチ２２３・２２４、比較器２０４、スイッチ２２５・２２６、カウンタ回路２０５、Ｄ／Ａコンバータスイッチ２３１・２３２、電位検出回路２１０、スイッチ２２７・２２８、スイッチ制御回路２０９、主電源回路２１１、副電源回路２１２等を具備する。
【００４７】
キャパシタ２１５は、Ｇセンサ１２の出力端子１２ａと積分器２０３の一方の入力端子（厳密には、後述する全差動アンプ２０３ａの非反転入力端子）とを接続する配線の中途部に設けられる。
キャパシタ２１６は、Ｇセンサ１２の出力端子１２ｂと積分器２０３の他方の入力端子（厳密には、後述する全差動アンプ２０３ａの反転入力端子）とを接続する配線の中途部に設けられる。
【００４８】
スイッチ２２１は、Ｇセンサ１２の出力端子１２ａと積分器２０３の一方の入力端子とを接続する配線のうち、キャパシタ２１５と積分器２０３とで挟まれる部分に設けられる。
スイッチ２２２は、Ｇセンサ１２の出力端子１２ｂと積分器２０３の他方の入力端子とを接続する配線のうち、キャパシタ２１６と積分器２０３とで挟まれる部分に設けられる。
【００４９】
参照スイッチ２３３は、キャパシタ２１５とスイッチ２２１とを接続する配線の中途部と参照電圧源（Ｖｒｅｆ）とを接続する配線の中途部に設けられる。
参照スイッチ２３４は、キャパシタ２１６とスイッチ２２２とを接続する配線の中途部と参照電圧源（Ｖｒｅｆ）とを接続する配線の中途部に設けられる。
【００５０】
積分器２０３は本発明に係る積分器の実施の一形態であり、所定の周期でサンプリングされる入力信号（出力端子１２ａ・１２ｂからのアナログ信号）の積分値を出力するものである。
積分器２０３は全差動アンプ２０３ａ、キャパシタ２０３ｂ、キャパシタ２０３ｃ等を具備する。
全差動アンプ２０３ａは非反転入力端子および反転入力端子からなる二つの入力端子および非反転出力端子および反転出力端子からなる二つの出力端子を有する。
全差動アンプ２０３ａの非反転入力端子と反転出力端子とを接続する配線の中途部にはキャパシタ２０３ｂが設けられる。
全差動アンプ２０３ａの反転入力端子と非反転出力端子とを接続する配線の中途部にはキャパシタ２０３ｃが設けられる。
【００５１】
スイッチ２２３は全差動アンプ２０３ａの非反転入力端子と反転出力端子とを接続する配線の中途部においてキャパシタ２０３ｂよりも非反転入力端子に近い位置に設けられる。
スイッチ２２４は全差動アンプ２０３ａの反転入力端子と非反転出力端子とを接続する配線の中途部においてキャパシタ２０３ｃよりも反転入力端子に近い位置に設けられる。
【００５２】
ΔΣＡＤＣ回路２００は、スイッチ２２１・２２２がオフになるとともに参照スイッチ２３３・２３４がオンになる第一フェーズ（φ１）と、スイッチ２２１・２２２がオンになるとともに参照スイッチ２３３・２３４がオフになる第二フェーズ（φ２）と、を交互に繰り返す。なお、スイッチ２２３・２２４は第一フェーズ（φ１）、第二フェーズ（φ２）ともオンになっている。
第一フェーズ（φ１）では、Ｇセンサ１２の出力端子１２ａ・１２ｂと参照電圧源との電位差に対応する電荷がキャパシタ２１５・２１６にそれぞれサンプリングされ、第二フェーズ（φ２）では、キャパシタ２１５・２１６にサンプリングされた電荷がそれぞれキャパシタ２０３ｂ・２０３ｃに転送され、蓄えられる。
全差動アンプ２０３ａはキャパシタ２０３ｂ・２０３ｃに蓄えられた電荷に略比例する電位差を有する一対の出力信号を非反転出力端子および反転出力端子からそれぞれ出力する。
【００５３】
比較器２０４は非反転入力端子および反転入力端子の二つの入力端子および出力端子を有する。比較器２０４の非反転入力端子は全差動アンプ２０３ａの反転出力端子に接続される。比較器２０４の反転入力端子は全差動アンプ２０３ａの非反転出力端子に接続される。
比較器２０４は全差動アンプ２０３ａが出力する一対の出力信号の電位差すなわち積分値と、基準電圧すなわち基準値と、を比較し、積分値が基準値を上回った場合に出力端子からパルス信号を出力する。
【００５４】
スイッチ２２５は比較器２０４の非反転入力端子と全差動アンプ２０３ａの反転出力端子とを接続する配線の中途部に設けられる。
スイッチ２２６は比較器２０４の反転入力端子と全差動アンプ２０３ａの非反転出力端子とを接続する配線の中途部に設けられる。
スイッチ２２５・２２６は、後述する主電源回路２１１が電力を供給しているときはオンになっている。
【００５５】
カウンタ回路２０５は本発明に係るカウンタ回路の実施の一形態であり、比較器２０４からのパルス信号が入力され、当該パルス信号の入力回数をカウントしてデジタル信号（コード）の形で表されたカウンタ値として出力するものである。
カウンタ回路２０５の入力端子は比較器２０４の出力端子に接続され、カウンタ回路２０５の出力端子はＥＣＵ２２の入力端子に接続される。従って、ＥＣＵ２２はカウンタ値を取得することが可能である。
【００５６】
Ｄ／Ａコンバータスイッチ２３１・２３２はそれぞれキャパシタ２０３ｂおよびキャパシタ２０３ｃに蓄えられている電荷のうち、比較器２０４が出力するパルス信号の一回分に相当する電荷をキャンセルするものである。
Ｄ／Ａコンバータスイッチ２３１は三つの端子を有する。Ｄ／Ａコンバータスイッチ２３１の第一の端子はＧセンサ１２の出力端子１２ａとキャパシタ２１５とを接続する配線の中途部に接続される。Ｄ／Ａコンバータスイッチ２３１の第二の端子は所定電圧の電源（ＶＣＣ）に接続される。Ｄ／Ａコンバータスイッチ２３１の第三の端子はグラウンドに接続される。
Ｄ／Ａコンバータスイッチ２３２は三つの端子を有する。Ｄ／Ａコンバータスイッチ２３２の第一の端子はＧセンサ１２の出力端子１２ｂとキャパシタ２１６とを接続する配線の中途部に接続される。Ｄ／Ａコンバータスイッチ２３２の第二の端子は所定電圧の電源（ＶＣＣ）に接続される。Ｄ／Ａコンバータスイッチ２３２の第三の端子はグラウンドに接続される。
【００５７】
Ｄ／Ａコンバータスイッチ２３１・２３２は、それぞれ（１）第一の端子、第二の端子および第三の端子がいずれも相互に導通していない状態、（２）第一の端子と第二の端子とが導通している状態、（３）第一の端子と第三の端子とが導通している状態、のいずれかに切り替えることが可能である。
Ｄ／Ａコンバータスイッチ２３１・２３２は、平時は（１）第一の端子、第二の端子および第三の端子がいずれも相互に導通していない状態を保持している。
Ｄ／Ａコンバータスイッチ２３１・２３２は、比較器２０４の出力信号（パルス信号）が入力されると、それぞれ（２）第一の端子と第二の端子とが導通している状態、（３）第一の端子と第三の端子とが導通している状態になる。その結果、キャパシタ２０３ｂおよびキャパシタ２０３ｃに蓄えられている電荷のうち、比較器２０４が出力するパルス信号の一回分に相当する電荷がキャンセルされる。
【００５８】
このように、本実施例におけるキャパシタ２１５・２１６、比較器２０４およびＤ／Ａコンバータスイッチ２３１・２３２を合わせたものは本発明に係る差分器の実施の一形態に相当し、積分値が基準値を上回った場合にパルス信号を出力するとともに、積分値と基準値との差分値を積分器に入力する（積分器２０３に蓄えられている電荷のうち、比較器２０４が出力するパルス信号一回分に相当する電荷をキャンセルする）ものである。
【００５９】
電位検出回路２１０は積分器２０３の入力側（入力端子）の電位、ひいては積分器２０３およびその周囲の電荷の状態を検出するものである。
電位検出回路２１０の二つの入力端子はそれぞれ全差動アンプ２０３ａの非反転入力端子および反転入力端子に接続され、電位検出回路２１０の出力端子はＥＣＵ２２に接続される。
ＥＣＵ２２は電位検出回路２１０により検出された積分器２０３の入力側（入力端子）の電位に係る情報を取得することが可能である。
【００６０】
スイッチ２２７は電位検出回路２１０の一方の入力端子と全差動アンプ２０３ａの非反転入力端子とを接続する配線の中途部に設けられる。
スイッチ２２８は電位検出回路２１０の他方の入力端子と全差動アンプ２０３ａの反転入力端子とを接続する配線の中途部に設けられる。
【００６１】
スイッチ制御回路２０９はＥＣＵ２２からの入力信号に基づいてスイッチ２２１・２２２、スイッチ２２３・２２４、スイッチ２２５・２２６およびスイッチ２２７・２２８のオン・オフの切り替えを行うものである。
スイッチ制御回路２０９の入力端子はＥＣＵ２２に接続され、スイッチ制御回路２０９の出力端子はスイッチ２２１・２２２、スイッチ２２３・２２４、スイッチ２２５・２２６およびスイッチ２２７・２２８に接続される（図４では、便宜上、スイッチ制御回路２０９の出力端子とスイッチ２２１・２２２、スイッチ２２３・２２４、スイッチ２２５・２２６およびスイッチ２２７・２２８とを接続する配線を省略している）。
【００６２】
主電源回路２１１はΔΣＡＤＣ回路２００を構成する部材のうち、スイッチ２２１・２２２、スイッチ２２３・２２４、スイッチ２２５・２２６、スイッチ２２７・２２８、スイッチ制御回路２０９およびカウンタ回路２０５を除くものであって動作のために電力の供給を要するものに電力の供給（主電源ＯＮ）およびその停止（主電源ＯＦＦ）を行うものである。
主電源回路２１１はＥＣＵ２２に接続され、ＥＣＵ２２からの入力信号（電源ＯＮ信号および電源ＯＦＦ信号）に基づいて電力の供給およびその停止を行う。
【００６３】
副電源回路２１２はスイッチ２２１・２２２、スイッチ２２３・２２４、スイッチ２２５・２２６、スイッチ２２７・２２８、スイッチ制御回路２０９およびカウンタ回路２０５に電力の供給を行うものである。
副電源回路２１２は主電源回路２１１の電力の供給およびその停止に関わらず、スイッチ２２１・２２２、スイッチ２２３・２２４、スイッチ２２５・２２６、スイッチ２２７・２２８、スイッチ制御回路２０９およびカウンタ回路２０５に電力の供給を行う。
【００６４】
以下では、ΔΣＡＤＣ回路２００の電力消費低減動作について説明する。
【００６５】
ＥＣＵ２２は、自動車セキュリティシステム２の作動時に、主電源回路２１１に所定の周期で電源ＯＮ信号および電源ＯＦＦ信号を入力する。ここで、ＥＣＵ２１が主電源回路１１１に電源ＯＮ信号および電源ＯＦＦ信号を入力する「所定の周期」は数ｍｓｅｃから数百ｍｓｅｃ程度の範囲に設定される。
Ｇセンサ１２が加速度を検出するための動作を行う時間は全てＥＣＵ２２が主電源回路２１１に電源ＯＮ信号を入力してから電源ＯＦＦ信号を入力するまでの時間に含まれ、ＥＣＵ２２が主電源回路２１１に電源ＯＦＦ信号を入力してから電源ＯＮ信号を入力するまでの時間にはＧセンサ１２が加速度を検出するための動作を行わない。
【００６６】
また、ＥＣＵ２２は、自動車セキュリティシステム２の作動時に、主電源回路２１１と同じタイミングでスイッチ制御回路２０９に電源ＯＮ信号および電源ＯＦＦ信号を入力する。
スイッチ制御回路２０９は、ＥＣＵ２２から電源ＯＮ信号が入力されるとスイッチ２２５・２２６、スイッチ２２７・２２８をオン（導通した状態）にし、ＥＣＵ２２から電源ＯＦＦ信号が入力されるまでの間、スイッチ２２１・２２２を所定の周期（サンプリング周期）で第一フェーズ（φ１）と第二フェーズ（φ２）に交互に切り替える。
スイッチ制御回路２０９は、ＥＣＵ２２から電源ＯＦＦ信号が入力されるとスイッチ２２１・２２２、スイッチ２２５・２２６およびスイッチ２２７・２２８をオフ（遮断した状態）にするとともに、スイッチ２２３・２２４をオン（導通した状態）にする。スイッチ２２１・２２２、スイッチ２２３・２２４、スイッチ２２５・２２６、スイッチ２２７・２２８およびスイッチ制御回路２０９には主電源回路２１１が電力の供給を停止している間にも副電源回路２１２により電力が供給されるため、これらは動作可能である。
従って、主電源回路２１１が電力の供給を停止している間において、積分器２０３は自動車セキュリティシステム２を構成する他の部材から電気的に絶縁された状態となり、積分器２０３の電荷の状態（キャパシタ２０３ｂ・２０３ｃに蓄えられた電荷の状態）、すなわち主電源回路２１１が電力の供給を停止したときにおける積分器２０３の積分値が保持される。そして、主電源回路２１１が電力の供給を再開したときには、当該保持された積分値が初期値として比較器２０４に入力されることとなる。
【００６７】
なお、ＥＣＵ２２は、電位検出回路２１０により検出される「主電源回路２１１が電力の供給を再開したときにおける積分器２０３の入力端子の電位（すなわち積分器２０３の電荷の状態）」に係る情報を取得することが可能であり、電位検出回路２１０により取得された積分器２０３の入力端子の電位が異常である場合（例えば、キャパシタ２０３ｂ・２０３ｃに蓄えられた電荷が異なる場合等）には主電源回路２１１が電力の供給を停止していた間に積分器２０３の積分値が保持されていなかったものと判断し、主電源回路２１１が電力の供給を再開したときにおける積分器２０３の積分値の初期値をキャンセルする。
【００６８】
このように、保持された積分器２０３の積分値が異常である場合にキャンセルすることにより、Ａ／Ｄ変換値（本実施例の場合、ＥＣＵ２２が取得するカウンタ値）の信頼性を向上することが可能である。
【００６９】
カウンタ回路２０５には主電源回路２１１が電力の供給を停止している間にも副電源回路２１２により電力が供給される。
従って、主電源回路２１１が電力の供給を停止している間、主電源回路２１１が電力の供給を停止したときにおけるカウンタ値がカウンタ回路２０５に保持される。そして、主電源回路２１１が電力の供給を再開したときには、当該保持されたカウンタ値が初期値としてＥＣＵ２２に入力されることとなる。
【００７０】
このように、本実施例におけるスイッチ２２１・２２２、スイッチ２２３・２２４、スイッチ２２５・２２６、スイッチ２２７・２２８、スイッチ制御回路２０９および副電源回路２１２を合わせたものは、本発明に係る積分値・カウンタ値保持部の実施の一形態に相当し、積分器２０３への電力供給を停止したときにおける積分器２０３の積分値およびカウンタ回路２０５のカウンタ値を保持するものである。
また、本実施例におけるスイッチ２２１・２２２、スイッチ２２３・２２４、スイッチ２２５・２２６およびスイッチ２２７・２２８は、本発明に係るスイッチ群に相当し、積分器２０３の接続配線（積分器２０３と他の部材とを接続する配線）の中途部に設けられ、積分器２０３への電力供給を停止したときに前記接続配線を遮断するものである。
【００７１】
主電源回路１１１が電力の供給を停止したときにおける積分値およびカウンタ値を保持し、主電源回路１１１が電力の供給を再開したときにおける積分値の初期値およびカウンタ値の初期値とすることにより、ΔΣＡＤＣ回路２００は図１に示すΔΣＡＤＣ回路１００と略同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明に係るΔΣＡＤＣ回路の第一実施例を示す図。
【図２】積分器の積分値の保持の有無とＡ／Ｄ変換値の時間変化との関係を示す図。
【図３】Ｇセンサの出力とＡ／Ｄ変換値との関係を示す図。
【図４】本発明に係るΔΣＡＤＣ回路の第二実施例を示す図。
【符号の説明】
【００７３】
１００    ΔΣＡＤＣ回路
１０２    減算器（差分器の一部）
１０３    積分器
１０４    比較器（差分器の一部）
１０５    カウンタ回路
１０６    １ＢｉｔＤ／Ａ変換器（差分器の一部）
１０７    入力側スイッチ（積分値・カウンタ値保持部の一部）
１０８    出力側スイッチ（積分値・カウンタ値保持部の一部）
１０９    スイッチ制御回路（積分値・カウンタ値保持部の一部）
１１２    副電源回路（積分値・カウンタ値保持部の一部）
【図１】
2008187299.tif 000003
【図２】
2008187299.tif 000004
【図３】
2008187299.tif 000005
【図４】
2008187299.tif 000006