(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
従属性分離回路において、
前記従属性分離回路は、少なくとも１つの妨害パラメータに感応するセンサ素子と、前記センサ素子に接続された出力端と、を含み、前記出力端における信号は、明確に定義された態様で少なくとも１つの妨害パラメータに依存し、
前記従属性分離回路は、別の回路に接続されており、前記少なくとも１つの妨害パラメータが指定範囲外にあるとき、前記別の回路の出力を変更する、
従属性分離回路。
【請求項２】
基準電位と前記出力端との間に接続されたトランジスタを含み、前記トランジスタの制御入力端は、前記センサ素子に接続されている、
請求項１記載の従属性分離回路。
【請求項３】
前記センサ素子は、分圧器を含み、前記分圧器は、前記妨害パラメータに感応するインピーダンスを有するコンポーネントを含む、
請求項１または２記載の従属性分離回路。
【請求項４】
前記コンポーネントは、抵抗とトランジスタとから成るグループから選択される、
請求項３記載の従属性分離回路。
【請求項５】
前記センサ素子は、発振器を含み、前記発振器は、前記妨害パラメータの変動に感応する、
請求項１から４までのいずれか１項記載の従属性分離回路。
【請求項６】
前記発振器は、湿気に感応するキャパシタを含む、
請求項５記載の従属性分離回路。
【請求項７】
前記センサ素子は、アンテナを含む、
請求項１から６までのいずれか１項記載の従属性分離回路。
【請求項８】
前記妨害パラメータは、機械的応力、基板中のキャリア、電磁放射、湿気、粒子放射線または温度から成るグループから選択される少なくとも１つのパラメータを含む、
請求項１から７までのいずれか１項記載の従属性分離回路。
【請求項９】
機能安全装置であって、
前記機能安全装置は、第１の従属性分離回路と第２の従属性分離回路とを含み、
前記第１の従属性分離回路と前記第２の従属性分離回路とは、それぞれ、少なくとも１つの妨害パラメータに感応するセンサ素子と、前記センサ素子に接続された出力端と、を含み、前記出力端における信号は、明確に定義された態様で前記少なくとも１つの妨害パラメータに依存し、
前記少なくとも１つの妨害パラメータが指定範囲から出たときの、前記第１の従属性分離回路の出力端における信号の第１の応答は、前記少なくとも１つの妨害パラメータが前記指定範囲から出たときの、前記第２の従属性分離回路の出力端における信号の第２の応答とは異なる、
機能安全装置。
【請求項１０】
機能安全装置であって、
前記機能安全装置は、予め定められた機能を提供する第１の回路と、冗長性を与えるために前記予め定められた機能を提供する第２の回路と、請求項１から８までのいずれか１項記載の従属性分離回路と、を含み、
前記従属性分離回路は、前記第１の回路に接続されており、少なくとも１つの妨害パラメータが指定範囲外にあるとき、前記第１の回路の出力を変更する、
機能安全装置。
【請求項１１】
前記第１の応答は、第１の勾配を有し、前記第２の応答は、前記第１の勾配とは異なる第２の勾配を有する、
請求項９記載の機能安全装置。
【請求項１２】
前記第１の勾配の極性符号は、前記第２の勾配の極性符号とは異なる、
請求項１１記載の機能安全装置。
【請求項１３】
前記第１の応答は、第１の信号レベルへの引き寄せを含み、前記第２の応答は、前記第１の信号レベルとは異なる第２の信号レベルへの引き寄せを含む、
請求項９または１１記載の機能安全装置。
【請求項１４】
前記第１の信号レベルは、第１の電圧の電位であり、前記第２の信号レベルは、前記第１の電圧の電位とは異なる第２の電圧の電位である、
請求項１３記載の機能安全装置。
【請求項１５】
前記第１の従属性分離回路と前記第２の従属性分離回路とは、単一の基板に実装されている、
請求項９または１１から１４までのいずれか１項記載の機能安全装置。
【請求項１６】
さらに評価回路を含み、前記評価回路は、前記第１の従属性分離回路の前記出力端における信号と、前記第２の従属性分離回路の前記出力端における信号と、の差に応答する、
請求項９または１１から１５までのいずれか１項記載の機能安全装置。
【請求項１７】
予め定められた機能を提供する第１の回路と、冗長性を与えるために前記予め定められた機能を提供する第２の回路と、をさらに含む、
請求項９または１１から１６までのいずれか１項記載の機能安全装置。
【請求項１８】
前記第１の従属性分離回路は、前記第１の回路に接続されており、前記少なくとも１つの妨害パラメータが前記指定範囲外にあるときに、前記第１の回路の出力を変更し、
前記第２の従属性分離回路は、前記第２の回路に接続されており、前記少なくとも１つの妨害パラメータが前記指定範囲外にあるときに、前記第２の回路の出力を変更し、
前記第１の回路の出力の変更は、前記第２の回路の出力の変更とは異なる、
請求項１７記載の機能安全装置。
【請求項１９】
前記第１の回路と前記第２の回路とは、単一の基板に設けられている、
請求項１０、１７または１８までのいずれか１項記載の機能安全装置。
【請求項２０】
前記第１の回路は、前記第２の回路と実質的に同一の回路設計を有する、
請求項１０または１７から１９までのいずれか１項記載の機能安全装置。
【請求項２１】
機能安全装置であって、
前記機能安全装置は、少なくとも１つの妨害パラメータが指定範囲内にあるときに、予め定められた機能を提供する第１の回路と、冗長性を与えるために、前記少なくとも１つの妨害パラメータが指定範囲内にあるときに、前記予め定められた機能を提供する第２の回路と、を含み、
前記少なくとも１つの妨害パラメータが指定範囲外にあるときに、第１の信号が予め定められた許容範囲よりも大きく第２の信号から隔たるよう、前記第１の回路は、前記第２の回路とは異なるように調整されている、
機能安全装置。
【請求項２２】
前記第１の回路は、第１のバンドギャップ基準回路を含み、前記第２の回路は、前記第１のバンドギャップ基準回路とは異なるように調整された第２のバンドギャップ基準回路を含む、
請求項２１記載の機能安全装置。
【請求項２３】
前記第１の回路は、前記第２の回路と実質的に同一の回路設計を有しており、ただし前記第１の回路のコンポーネントは、前記第２の回路に対し異なる調整となるよう変更されている、
請求項２１または２２記載の機能安全装置。
【請求項２４】
基板に設けられ少なくとも１つの妨害パラメータに感応する回路の第１の出力端において、第１の信号を測定するステップと、
前記回路の第２の出力端において、第２の信号を測定するステップと、
前記第１の信号の特性が、予め定められた許容範囲よりも大きく、前記第２の信号の特性とは異なっているならば、前記少なくとも１つの妨害パラメータが指定範囲外にある、と判定するステップと、
を含む方法。
【請求項２５】
前記回路は、請求項９または１１から１８までのいずれか１項記載の機能安全装置を含み、
前記回路の第１の出力端は、請求項９または１１から１８までのいずれか１項記載の機能安全装置の第１の従属性分離回路の出力端に接続されており、
前記回路の第２の出力端は、請求項９または１１から１８までのいずれか１項記載の機能安全装置の第２の従属性分離回路の出力端に接続されている、
請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
前記回路は、請求項１０または１９から２３までのいずれか１項記載の機能安全装置を含み、
前記回路の第１の出力端は、請求項１０または１９から２３までのいずれか１項記載の機能安全装置の第１の回路の出力端に接続されており、
前記回路の第２の出力端は、請求項１０または１９から２３までのいずれか１項記載の機能安全装置の第２の回路の出力端に接続されている、
請求項２４記載の方法。
【請求項２７】
前記特性を、電圧、電流、デューティサイクル、周波数、またはパルス波形から成るグループから選択する、
請求項２４から２６までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば２つ以上の冗長回路に作用を及ぼす従属故障を検出する可能性を提供することに関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば運転者支援システムや自律運転のために自動車用途など、安全上クリティカルな環境において電子システムを使用するためには、電子システムの動作に左右される人間に対する危険、たとえば自動車用途であれば乗客または他の乗員に対する危険を回避する目的で、このような電子システムの信頼性のある動作が要求される。
【０００３】
安全性を高めるためにしばしば講じられる措置は、冗長回路を設けることであり、すなわち本質的に同じ機能を実行する２つ以上の回路を設けることである。これらの冗長回路のうち１つが故障しても、他の（複数の）冗長回路を依然として使用することができる。しかも、これらの冗長回路のうちの１つの故障は、通常は容易に検出可能であり、それというのも、たとえば２つの冗長回路のうちの１つが故障したケースであれば、２つの冗長回路の各出力信号が互いに異なることになるからである。他のアプローチとして挙げられるのは、所定の機能を実行する第１の回路と、この第１の回路の適正な動作を監視する第２の回路とを設けることである。
【０００４】
ただし、従属故障とも呼ばれる種類の故障もあり、これは２つの冗長回路に機能障害または故障を同時に引き起こす可能性があり、あるいは所定の機能を実行する第１の回路と、この第１の回路を監視する第２の回路とに、同時に故障を引き起こす可能性がある。このような従属故障が発生する可能性があるのは特に、２つ以上の冗長回路または関連する他の回路が単一の基板に設けられており、たとえば単一の基板に集積されている場合であり、それというのもこのようなケースでは、それらの回路が互いに密接して配置されており、基板を介して結合されているからである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
いくつかの実施形態によれば、請求項１または１７記載の装置および請求項２８または３０記載の方法が提供される。従属請求項には、さらに別の実施形態が記載されている。
【０００６】
上述の手短な概要は、いくつかの実施形態に関する簡潔な概要の呈示を意図したにすぎず、包括的なものとみなされるべきではないし、本願の不可欠または重要な要素を特定したものと解釈されるべきものでもない。そうではなくこの概要は、以下の詳細な説明に対する前置きとみなされるべきものにすぎない。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】１つの実施形態による回路を示す概略図
【図２】１つの実施形態による汎用回路を示すブロック図
【図３】図２による回路の動作特性の一例を示すグラフ
【図４】１つの実施形態による方法を示すフローチャート
【図５】１つの基板に及ぼされる様々な妨害作用を示す概略図
【図６】１つの基板に及ぼされる様々な妨害作用を示す概略図
【図７】１つの基板に及ぼされる様々な妨害作用を示す概略図
【図８】１つの基板に及ぼされる様々な妨害作用を示す概略図
【図９Ａ】いくつかの実施例による信号の動作特性を示すグラフ
【図９Ｂ】いくつかの実施例による信号の動作特性を示すグラフ
【図１０】１つの実施形態による回路を示すブロック図
【図１１】１つの実施形態による回路を示すブロック図
【図１２】１つの実施形態による回路を示すブロック図
【図１３】１つの実施形態による回路を示すブロック図
【図１４】１つの実施形態による回路を示す図
【図１５】いくつかの実施形態において使用可能なシュミットトリガのヒステリシス動作特性を示すグラフ
【図１６】１つの実施形態による回路を示す図
【図１７】１つの実施形態による回路を示す図
【図１８】いくつかの実施形態で使用可能な容量を示す図
【図１９】いくつかの実施形態で使用可能な容量を示す図
【図２０Ａ】いくつかの実施形態で使用可能な発振器回路を示す図
【図２０Ｂ】いくつかの実施形態で使用可能な発振器回路を示す図
【図２１】１つの実施形態による従属性分離回路を示す図
【図２２】いくつかの実施形態で使用可能な抵抗を示す図
【図２３】いくつかの実施形態で使用可能なバンドギャップ基準回路を示す図
【図２４】１つの実施形態による２つのバンドギャップ基準回路の動作特性を示すグラフ
【図２５】１つの実施形態による方法を示すフローチャート
【図２６】さらに別の実施形態による方法を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【０００８】
次に、添付の図面を参照しながら、様々な実施形態について詳しく説明する。なお、これらの実施形態は、いかなるかたちでも本願の範囲を制限するものと解釈されるべきものではなく、例示のための具体例として挙げたものにすぎない。たとえば、複数の要素を含む１つの実施形態の説明が、それらの要素すべてが実施形態の実現に必須であることを表すと解釈されるべきではない。それというのも他の実施形態ではそれらの特徴のいくつかを省略してもよいし、または代替的な要素と置き換えてもよいからである。また、他に特段の記載がないかぎり、異なる実施形態による要素を組み合わせて、さらに別の実施形態を形成してもよい。
【０００９】
それらの実施形態のいくつかは、複数の冗長回路を含むことができる。この点において「冗長」という用語により表すことができるのは、複数の回路が同じまたは等価の機能を実行するように設計されている、ということである。冗長回路を、単一の回路の一部分としてもよく、たとえば単一の基板における単一の集積回路の一部分としてもよい。一般に本願の文脈においては用語「回路」を、１つの回路の一部のみを指すために用いる場合もある。換言すれば、１つの回路が複数の回路部分から成るようにしてもよく、それらの回路部分を単に回路と呼ぶこともある。たとえば２つ以上の回路を、単一の集積回路として１つの基板にまとめて集積してもよい。同じまたは等価の機能を提供するために、いくつかの実施形態ではこれらの回路を、公称的に同一であるようにすることができ、たとえばこの場合、２つの回路双方に対して同じ回路レイアウトが用いられる。この文脈において「公称的に」とは、たとえば製造公差または他の公差に起因するなどして、どうしても偏差が存在する可能性があることを表す。別の実施形態として、機能的に等価である回路が、同じ機能を実行するために異なる回路設計を有することができる。たとえば、望まれる機能がアナログ／ディジタル変換であるならば、一方の回路を第１のタイプのアナログ／ディジタル変換器（たとえばフラッシュ型アナログ／ディジタル変換器）とし、他方の回路を第２のタイプのアナログ／ディジタル変換器（たとえばシグマ・デルタ型アナログ／ディジタル変換器）とすることができる。
【００１０】
様々な妨害パラメータが、回路に作用を及ぼす可能性がある。本願の文脈において一般に妨害パラメータとは、回路の機能動作に影響を及ぼす可能性のあるパラメータを指すものとすることができる。たとえば回路の動作特性は、回路のそのときの温度に依存する可能性があり、このケースでは温度が妨害パラメータの一例である。妨害パラメータのその他の例については、あとで説明することにする。回路は通常、所定の範囲内の妨害パラメータであれば動作する仕様とすることができるけれども、この範囲外では適正な機能動作を保証することはできない。多くのケースでは妨害パラメータに対する指定範囲を、回路の用途に応じたものとすることができる。たとえば、自動車の内燃機関においてまたはその近くで使用される回路は一般に、広い温度範囲にわたり信頼性を伴って動作することが要求される一方、たとえば室内など比較的温度が安定した環境で動作する回路には、比較的狭い特定の範囲をもたせることができる。
【００１１】
機能安全を強化するために、冗長性を利用することができる。電子システムの機能安全は、様々な標準や規格で指定されている可能性がある。たとえば乗用車における電子システムの機能安全に対する要求は、ＩＳＯ２６２６２において指定されている。用語「機能安全」は、ＩＳＯ２６２６２のパート１，１．５．１において、「電気または電子システムの機能不全のふるまいにより引き起こされるハザードが原因となる、不合理なリスクの不在」として規定されており、本願ではこの意味で用いられる。
【００１２】
いくつかの実施形態によれば、従属性分離回路を設けることができ、この従属性分離回路は、少なくとも１つの妨害パラメータに感応するセンサ素子と、このセンサ素子に接続された出力端とを含み、この出力端における信号は、明確に定義された態様で少なくとも１つの妨害パラメータに依存する。この点に関して「明確に定義された態様」が表しているのは、出力端を監視することによって、特に、少なくとも１つの妨害パラメータが指定範囲外にあるときにそれを検出できるように、この少なくとも１つの妨害パラメータを監視できる、ということである。換言すれば、少なくとも１つの妨害パラメータに対する出力端における信号の応答は明確に定義されている。用語「応答」はここでは、信号の動作特性を表すために、たとえば妨害パラメータなどのパラメータに依存する出力信号の動作特性を表すために、用いることができる。明確に定義された態様を、特定の用途のために必要とされるように選定することができ、特に、たとえば検出しやすい応答を供給することによって、少なくとも１つの妨害パラメータがいつ指定範囲外にあるのかを容易に検出できるように、選定することができる。このような応答および明確に定義された態様の例については、あとで詳しく述べることにする。一般に妨害パラメータは、デバイスに及ぼされる作用を表すものであって、場合によってはデバイスの故障に至る可能性のある作用を表す。したがって、妨害パラメータに対する指定範囲から出た妨害パラメータを検出する手段を提供することが着目対象となる。
【００１３】
このような従属性分離回路は特に、セーフティアプリケーションにおいて、たとえばいわゆる従属故障を検出するために用いることができる。このような従属故障は、あとで述べるように、指定範囲から出た少なくとも１つの妨害パラメータによって引き起こされる可能性がある。
【００１４】
いくつかの実施形態は、上述のような第１の従属性分離回路と上述のような第２の従属性分離回路とを含むことができる。出力が少なくとも１つの妨害パラメータに依存する明確に定義された態様を、第１の回路と第２の回路とで異ならせることができ、たとえば少なくとも１つの妨害パラメータが指定範囲を離れたときに、異なる勾配または異なる方向での信号跳躍を示すようにすることによって、異ならせることができる。換言すれば、上述の実施形態の場合、第１の従属性分離回路と第２の従属性分離回路の出力信号の応答がそれぞれ異なり、すなわち少なくとも１つの妨害パラメータが指定範囲から出たときの、第１の従属性分離回路の出力端における信号の第１の応答は、少なくとも１つの妨害パラメータが指定範囲から出たときの、第２の従属性分離回路の出力端における信号の第２の応答とは異なる。
【００１５】
別の実施形態によれば、機能安全装置が設けられており、この装置には、予め定められた機能を提供する第１の回路と、冗長性を与えるためにこの予め定められた機能を提供する第２の回路と、上述のような従属性分離回路とが含まれている。この場合、従属性分離回路は第１の回路に接続されており、少なくとも１つの妨害パラメータが指定範囲外であるとき、第１の回路の出力を変更する。この種の実施形態によれば、少なくとも１つの妨害パラメータが指定範囲から出たとき、このような変更によって、第１の回路と第２の回路とにより出力される信号が、互いに異なるようになる。したがってこの種の実施形態によれば、これらの信号を監視することによって、少なくとも１つの妨害パラメータがいつ指定範囲から出たのかを検出することができる。
【００１６】
さらに別の実施形態によれば、機能安全装置が提供され、この装置には、少なくとも１つの妨害パラメータが指定範囲内にあるときに、予め定められた機能を提供する第１の回路と、冗長性を与えるために、少なくとも１つの妨害パラメータが指定範囲内にあるときに、この予め定められた機能を提供する第２の回路とが含まれている。この場合、第１の回路は、第２の回路とは異なるように調整されていて、少なくとも１つの妨害パラメータが指定範囲外にあるとき、第１の信号が予め定められた許容範囲よりも大きく第２の信号から隔たるようにしている。この種の実施形態によれば、調整を異ならせることで、第１の信号と第２の信号とを監視することによって、少なくとも１つの妨害パラメータがいつ指定範囲から出たのかを検出することができる。
【００１７】
他のいくつかの実施形態によれば、第１の出力端と第２の出力端とを含む装置が設けられている。１つの実施形態によれば、１つの妨害パラメータが指定範囲内にあれば、第１の出力端における第１の信号は、第２の出力端における第２の信号と、予め定められた許容範囲内で一致している。さらに１つの実施形態によれば、この妨害パラメータが指定範囲外にあると、第１の信号は第２の信号から、予め定められた許容範囲よりも大きく隔たる。たとえば、妨害パラメータと指定範囲との間隔が広がるにつれて、第１の信号と第２の信号との偏差を増加させてもよい。
【００１８】
したがってこの種の実施形態によれば、たとえば第１の信号と第２の信号との比較によって、妨害パラメータが指定範囲から出たことを検出することができる。１つの実施形態によれば、第１の出力端を第１の回路の出力端とすることができ、第２の出力端を第２の回路の出力端とすることができる。１つの実施形態によれば、第１の回路と第２の回路は冗長回路を有することができ、これらの冗長回路はたとえば、妨害パラメータが指定範囲内にあるときに、予め定められた機能を提供する。この種の実施形態によれば、第１の回路と第２の回路は、妨害パラメータが指定範囲から出ると、それらの出力信号が互いに異なるようにして、指定範囲から出たことを検出できるように設計されている。いくつかの実施形態によれば、第１の回路と第２の回路とを単一の基板に設けることができる。
【００１９】
このようなデバイスはたとえば、指定範囲から出た妨害パラメータに応答する１つまたは複数の付加的な構造を、他の点では機能的に等価である第１および第２の回路に加えることによって、達成することができる。たとえば、第１の回路および／または第２の回路は、上述の従属性分離回路を含むことができる。別の実施形態によれば、機能的に等価である第１および第２の回路の要素を、指定範囲外ではそれらの出力信号が異なるように、変更することができる。
【００２０】
さらに別の実施形態によれば、第１の回路と、この第１の回路のために安全機構を提供する第２の回路と、第３の回路とを含む基板を設けることができ、この第３の回路の出力信号は、指定範囲外の妨害パラメータに対し感応する。たとえば第３の回路は、上述のような従属性分離回路を含むことができる。
【００２１】
いくつかの実施形態によれば、冗長性を提供するために、第２の回路を第１の回路と公称的に等価なものとすることができる。この点において「公称的に等価」が意味するのは、第１の回路と第２の回路とが同じ機能を実行するように設計されている、ということである。他の実施形態によれば、第２の回路は、第１の回路に対する監視機能を実行することができる。
【００２２】
いくつかの実施形態によれば、第３の回路を使用することによって、妨害パラメータがいつ指定範囲外にあるのかを検出することができ、いくつかの実施形態によれば、この妨害パラメータは、第１および第２の回路の機能動作に悪影響を及ぼす可能性がある。
【００２３】
さらに別の実施形態によれば、以下のステップを含む方法が提供される。すなわち、
基板に設けられ少なくとも１つの妨害パラメータに感応する回路の第１の出力端において、第１の信号を測定するステップと、
前記回路の第２の出力端において第２の信号を測定するステップと、
第１の信号の特性が、予め定められた許容範囲よりも大きく、第２の信号の特性とは異なっているならば、少なくとも１つの妨害パラメータが指定範囲外にある、と判定するステップと
を含む。
【００２４】
次に図面を参照すると、図１には、１つの実施形態による回路たとえば冗長回路が示されている。図１の実施形態による回路は、１つの共通の基板１０に配置された第１の回路１１と第２の回路１２とを含む。第１の回路１１と第２の回路１２とを、公称的に等価なものとすることができ、たとえば実質的に同じ機能を実行するように設計することができる。
【００２５】
あとで説明するように、第１の回路１１と第２の回路１２とを変更することができ、この変更は、従属性分離構造または従属性分離回路とも称する特定の付加的な回路を加えることによって、または、妨害パラメータが指定範囲外にあれば第１の回路１１と第２の回路１２の動作特性が互いに異なるように、回路の要素を変えることによって、行うことができる。これについてさらに説明するために、次に例示目的で用いるいくつかの回路モデルについて、図２および図３を参照しながら説明する。
【００２６】
図２には、１つの回路の単純化モデル２０が示されており、あるいは第１の回路１１または第２の回路１２のような回路が示されている。回路２０は信号ｏを出力する。いくつかの実施形態によれば回路２０は、入力信号ｉに応答して信号ｏを出力することができる。別のケースとして、信号ｏをどのような入力信号ｉとも無関係に出力させてもよい。なお、ここで述べておくと、入力信号ｉは必ずしも電気的な信号でなくてもよく、異なる種類の信号としてもよく、たとえば回路２０が磁界センサであるケースでは、磁界としてもよい。さらに述べておくと、回路２０は単純化されたモデルであって、他の回路として、たとえば２つ以上の入力端および／または２つ以上の出力端を設けてもよい。さらに回路２０に、給電電圧を受け取る給電端子（図２に「給電」で示す）を設けてもよい。図２のｘは、あとで説明する温度またはその他の妨害パラメータのような１つまたは複数の妨害パラメータを表している。図１の回路の場合には、たとえば基板１０を介して、または周囲空気を介して、または周囲の他の気体を介して、妨害パラメータｘが第１の回路１１と第２の回路１２の双方に作用する可能性がある。慣用の冗長回路の場合、妨害パラメータｘが第１の回路１１と第２の回路１２の双方に同じように作用を及ぼしていると、妨害パラメータの作用を検出するのが難しくなる可能性がある。しかしながら、あとでさらに詳しく説明するように、いくつかの実施形態によれば、指定範囲外にある妨害パラメータを特に信頼性のある手法で検出可能にする措置が講じられる。
【００２７】
図３には、図２の回路モデルの動作特性の例が示されている。図３に示されているように、出力値ｏは入力信号ｉに応じて変化している。たとえば、入力信号が値ｉ１のとき、値ｏ１の出力信号が出力される。たとえば入力がなければ、一般にたとえば基準信号として値ｏ１を出力することができる。以下で説明するように、妨害パラメータｘは、出力信号の値ｏ１に影響を及ぼす可能性がある。
【００２８】
すでに述べたように図１の実施形態によれば、第１の回路１１と第２の回路１２を、妨害パラメータｘがこれら第１の回路１１と第２の回路１２の双方に作用したとしても、妨害パラメータｘにより引き起こされる異常または故障を検出できるように、設計することができる。
【００２９】
図４には、たとえば図１の実施形態の回路のような回路の設計に利用可能な１つの実施形態による方法が示されている。ステップ４０において、回路において場合によっては発生する可能性のある従属故障が分析される。この点において従属故障とは、２つ以上の冗長回路に、または所定の機能を実行する第１の回路と、この第１の回路を監視する第２の回路とに、同じようにまたは類似したかたちで作用を及ぼす故障とすることができる。このため、従属故障の検出が難しくなる可能性がある。いくつかの実施形態によれば特に、図１の基板１０のような１つの共通の基板を介した結合を伴う従属故障を、および／または、２つの冗長回路または他の関連する回路が同じチップに集積されている場合にはさらに起こる可能性が高い従属故障を、ステップ４０において分析することができる。
【００３０】
ステップ４１において、問題になる可能性のある従属故障が同定される。この点に関して、ステップ４０の分析により検出された従属故障のうちのいくつかは、特定の用途においては問題がない場合もあり、したがってそれらは無視してかまわない。たとえば、温度が安定した環境で用いられることを意図した回路であれば、大きな温度変動によって引き起こされる従属故障は、問題にしなくてよい。
【００３１】
ステップ４２において、１つまたは複数の出力信号を介して従属故障を検出できるように、回路が設計される。たとえば図１の実施形態の場合、ステップ４１で同定された従属故障に関連する１つまたは複数の妨害パラメータが指定範囲外であるときに、第１の回路１１と第２の回路１２の出力信号が互いに異なるようにすることができる。
【００３２】
次にこれについてさらに説明するため、従属故障たとえば１つの基板を介した結合を伴う従属故障の様々な例について述べることにする。なお、ここで論じる例を限定的なものと解釈すべきではなく、別の実施形態としてさらに別の種類の従属故障を考慮することができる。この場合、１つまたは複数のタイプの従属故障および／または関連する妨害パラメータを考慮するために、複数の実施形態を設計することができる。
【００３３】
従属故障には、たとえばハードウェア故障を含めることができ、このようなハードウェア故障は、たとえば２つ以上の冗長回路に、または所定の機能を実行する第１の回路とこの第１の回路を監視する第２の回路とに影響を及ぼす物理的欠陥により、引き起こされる可能性がある。他のタイプの従属故障は開発障害であり、たとえば開発において入り込んだ障害であって、それらはたとえば冗長回路間のクロストーク、機能の不適正な実装、仕様の誤りまたは間違ったマイクロコントローラコンフィギュレーションなどに起因して、従属故障を引き起こす可能性がある。
【００３４】
従属故障にはさらに取り付け障害も含まれる可能性があり、これはたとえば取り付け中に入り込んだ障害であって、このような障害は、たとえば回路またはデバイスの隣接部分間の干渉、または誤ったマイクロコントローラＰＣＢ（プリント配線板）接続が原因となって、従属故障を引き起こす可能性がある。また、従属故障は修理によっても引き起こされる可能性があり、たとえばメモリ素子の誤った取り付けが原因となるメモリスペアの行／列の障害などの従属故障が、修理によって引き起こされる可能性がある。
【００３５】
さらに従属故障には、共通のすなわち共有される内部および／または外部のリソースの故障も含まれる可能性がある。たとえばマイクロコントローラのために、または他のディジタル回路のためにも、共有のリソースとして、クロック、リセットおよび給電をそれらの分配も含めて、挙げることができる。したがってたとえば、共有されたクロック信号の不正確さによって、このクロック信号を利用する２つの冗長回路の機能動作に悪影響が及ぼされる可能性がある。また、磨耗またはエージングのような特定の状況に起因するストレスによって、たとえばエレクトロマイグレーションが原因となって、従属故障が引き起こされる場合もある。最後に挙げておくと、既述の温度、電磁干渉（ＥＭＩ）、湿気、機械的応力等などのような周囲環境要因によっても、従属故障が引き起こされる場合がある。
【００３６】
従属故障のさらに別の原因として放射線も挙げることができ、これはたとえばα粒子のような粒子放射線などである。このようなα粒子は、チップのハウジングを含む様々なソースに由来する可能性がある。いくつかのケースでは、この種のα粒子は、基板たとえば半導体基板において、基板平面と平行な方向に伝搬する可能性があり、したがって基板の様々な回路または回路部分たとえば複数の冗長回路に影響を及ぼす可能性があり、さらにこれによって従属故障が引き起こされる可能性がある。
【００３７】
上述の例からわかるように、従属故障はランダムな故障および／またはシステマティックな故障に由来する可能性がある。ランダムな故障にはたとえば、欠陥に起因する短絡などのハードエラー、および／または、たとえばメモリセルの内容が粒子放射線により書き換えられるなど、ソフトエラーのような一時的なエラーが含まれる。システマティックな故障にはたとえば、開発エラーおよび／またはソフトウェアエラーを含めることができる。
【００３８】
次に、非限定的な例として、従属故障を引き起こす可能性のあるいくつかの種類の妨害パラメータについて、さらに詳しく説明する。いくつかのケースではこの種の従属故障は、たとえば２つの冗長回路が形成された、または１つの回路とそれに関連づけられた１つの監視回路とが形成された、半導体基板などの基板に付随して生じる可能性があり、またはそのような基板によって強められる可能性がある。このような従属故障はたとえば、図１を参照しながら説明した回路において発生する可能性があり、または以下で説明する回路のうちの少なくともいくつかにおいて発生する可能性がある。以下でさらに詳しく論じるこの種の従属故障を引き起こす妨害パラメータのいくつかの例には、温度、電磁干渉、湿気、機械的ストレス、ならびに基板における電荷が含まれる。
【００３９】
図５には一例として、２つの温度ＴＡおよびＴＢ（すなわち温度勾配）を有する基板５０が示されている。熱エネルギー流Ｅが温度勾配によって引き起こされ、これにより最終的には温度が平衡状態に至る。換言すれば、基板５０の様々な部分（たとえば図１の回路１１および１２などの冗長回路が設けられている可能性のある部分）が熱的に結合し、一方の部分の温度変化によって他方の部分にも影響が及ぼされる可能性がある。したがって指定範囲外の温度であると、図１の回路１１または１２など基板の様々な部分において、回路の故障または誤動作を引き起こす可能性がある。
【００４０】
温度変化たとえば半導体デバイスのｐｎ接合部における温度変化によって、トランジスタまたはダイオードなど半導体デバイスの電流および動作範囲に変化が引き起こされる可能性がある。
【００４１】
図６には、２つの異なるキャリア密度（図示の例では正孔ただし電子など他タイプのキャリアも適用可能）ＤＡ，ＤＢを有する基板６０が示されている。電流Ｉによって、キャリア密度が平衡状態に至る。このため、図５を参照しながら説明した熱結合と多少似ているが、図６によれば、基板６０のそれぞれ異なる部分間に電気的結合が生じ、したがって指定範囲から出たキャリア密度によって、基板のそれぞれ異なる部分においてたとえば２つの冗長回路に影響が及ぼされ、ひいては従属故障が引き起こされる可能性がある。
【００４２】
基板中のキャリアの作用について、図８を参照しながら説明する。図８には、基板８０に形成されたＮＭＯＳ電界効果トランジスタが示されている。このＮＭＯＳトランジスタには、ポリシリコンゲート８１と、ゲート絶縁体８２（たとえば酸化物層）と、ｐ型ウェル８４に形成されｎ＋ドーピングされた２つのソース／ドレイン領域８３と、ｎ＋ドーピングされたウェルコンタクト８６と、が含まれている。ソース／ドレイン領域８３およびウェルコンタクト８６は、たとえばタングステンから成る個々の金属コンタクト８５を介して接触接続可能である。たとえばｐ型ウェル８４が、図６に示したように正に帯電されている場合（高い正孔濃度）、いわゆるバックバイアス効果を介して、このことでＮＭＯＳトランジスタの閾値電圧に変化が引き起こされ、そのためトランジスタの電流も、たとえば線形領域などトランジスタの何らかの動作領域において、変化が生じることになる。換言すれば、トランジスタの実効抵抗が基板のキャリアによって変えられる可能性があり、それによってこのトランジスタを含む基板における回路の誤動作が引き起こされる可能性がある。
【００４３】
図７には、基板の第１の部分で機械的応力ＳＡを受け、第２の部分で（ＳＡと等しいかまたは異なる可能性のある）機械的応力ＳＢを受けた基板７０が示されている。多くのケースにおいて、応力が基板の１つの部分に発生すると、（たとえば基板全体が撓むなどに起因して）他の部分にも応力が発生し、それによって従属故障に至る可能性がある。
【００４４】
機械的応力によって、半導体基板および／またはその基板に形成された回路におけるキャリア移動度に影響が及ぼされる可能性があり、さらにそのことによって、トランジスタ電流に変化が引き起こされる可能性がある。
【００４５】
上述の説明からわかるように、様々な妨害パラメータの作用によって、たとえばトランジスタ電流など電気回路の動作特性に影響が及ぼされる可能性がある。これによって、たとえば信頼性のある回路動作がもはや保証されないほどトランジスタ電流が変化した場合などに、たとえば２つの冗長回路において従属故障が引き起こされる可能性がある。
【００４６】
特に、回路は通常、妨害パラメータが所定の指定範囲内にあるかぎり、適正に動作するように設計されており、他方、妨害パラメータが指定範囲外にあると、信頼性のある動作はもはや保証されない。
【００４７】
慣用のアプローチの場合、たとえば妨害パラメータが指定範囲外にあったとしても、２つの冗長回路は依然として同じ結果を、それらが誤っているにもかかわらず、生じさせることになる。これに対しいくつかの実施形態によれば、妨害パラメータが指定範囲外にあるときに、それぞれ異なる結果を生じさせるように、冗長回路が変更されている。特にいくつかの実施形態によれば冗長回路は、妨害パラメータが指定範囲外にあるときに、互いに逸脱して発散した結果、相補的な結果、または正反対の結果を生じさせることすらできる。たとえば図１の実施形態の回路１１，１２を、以下のように構成することができる。すなわち、妨害パラメータが指定範囲内にあるかぎり、たとえば製造公差または特定の用途に対しては容認できる許容範囲などに拠るものとすることができる予め定められた許容範囲内で、出力端ｏに同じ結果（たとえば図３に示されているように入力信号ｉ１に対する出力信号ｏ１）を生じさせるように、構成することができる。ただしいくつかの実施形態において、指定範囲外にある場合に、出力信号がそれぞれ異なるようにすることができ、明確に定義された動作特性すなわちそれぞれ異なる応答となるようにすることができ、妨害パラメータが指定範囲から出たことが、これによって容易に検出されるようになる。
【００４８】
図９Ａおよび図９Ｂに示されているグラフには、簡単な例を用いてこのことが描かれている。図９Ａによれば、妨害パラメータｘ（たとえば温度、応力、湿気、基板中のキャリア、または電磁干渉など上述の妨害パラメータのうちの１つ）の指定範囲がＳＰで表されている。この指定範囲ＳＰ内であれば、図１の回路１１，１２のような２つの回路たとえば２つの冗長回路または２つの従属性分離回路は、曲線部分９１で示されているように実質的に同じ出力信号を送出し、たとえば図９Ａに示された値ｏ１を有する出力信号を送出する。
【００４９】
妨害パラメータｘが指定範囲ＳＰから出ると、いくつかの実施形態によれば、２つの回路からの出力信号がそれぞれ異なるようになる。たとえば図１の回路１１には、図９Ａの曲線部分９２および９４により示された動作特性をもたせることができ、図１の回路１２には、図９Ａの曲線部分９３および９５により示された動作特性をもたせることができ、あるいはこれとは逆のようにすることができる。他の動作特性も可能である。たとえば別の実施形態によれば、曲線部分９２と９５を図１の回路１１の動作特性に対応させてもよく、曲線部分９３と９４を図１の回路１２の動作特性に対応させてもよく、あるいはこの逆のようにしてもよい。
【００５０】
図９Ａの実施例の場合、妨害パラメータｘと指定範囲ＳＰとの間の距離が、妨害パラメータの少なくとも所定の範囲にわたり増加すると、２つの回路の各出力間（すなわち曲線９２と９３との間および曲線部分９４と９５との間）の差が増加する。別の実施形態において、２つの回路からの信号が指定範囲ＳＰ外では明確に異なっているかぎりは、各信号の動作特性を図９Ａに示した動作特性とは異ならせてもよい。たとえば図９Ａの場合には、指定範囲外では、一方の回路の出力信号が正の傾斜を有し、他方の回路の出力信号が負の傾斜を有するのに対し、別の実施形態によれば、これらの両方の回路のための曲線の傾斜を、同じ極性符号であるが異なる大きさ（たとえば急峻な上昇勾配と緩慢な上昇勾配、急峻な下降勾配と緩慢な下降勾配など）であるようにしてもよいし、またはそれらを他の任意の手法で異ならせてもよく、特に、妨害パラメータが指定範囲から出たことを確実に検出できるように、明確に異ならせてもよい。
【００５１】
他の実施例を示すため、図９Ｂには、いくつかの実施形態による２つの回路たとえば図１の回路１１と１２の動作特性のさらに別の例が示されている。図９Ｂの場合も、妨害パラメータｘ（たとえば温度、応力、湿気、基板中のキャリア、または電磁干渉など上述の妨害パラメータのうちの１つ）の指定範囲が、やはりＳＰで表されている。この指定範囲ＳＰ内であれば、図１の回路１１，１２のような２つの回路たとえば２つの冗長回路または２つの従属性分離回路は、曲線部分９６で示されているように実質的に同じ出力信号を送出し、たとえば図９Ｂに示された値ｏ１を有する出力信号を送出する。
【００５２】
妨害パラメータｘが指定範囲ＳＰから出ると、いくつかの実施形態によれば、２つの回路からの出力信号がそれぞれ異なるようになる。たとえば図１の回路１１には、図９Ｂの曲線部分９７および９９により示された動作特性をもたせることができ、図１の回路１２には、図９Ｂの曲線部分９８および９１０により示された動作特性をもたせることができ、あるいはこれとは逆のようにすることができる。他の動作特性も可能である。たとえば別の実施形態によれば、曲線部分９７と９１０を図１の回路１１の動作特性に対応させてもよく、曲線部分９８と９９を図１の回路１２の動作特性に対応させてもよく、あるいはこの逆のようにしてもよい。この図からわかるように、図９Ａに示した傾斜とは異なり図９Ｂの場合には、指定範囲ＳＰから出たことに応じて、２つの回路により出力された信号の一方が、正の信号値たとえば正の給電電圧のような正の電圧に向かって「跳躍」し、２つの回路により出力された信号の他方が、負の信号値たとえば負の給電電圧またはアースのような負の電圧に向かって「跳躍」する。
【００５３】
したがってこの種の実施形態によれば、２つの回路の出力信号を比較することにより、妨害パラメータｘが指定範囲ＳＰ外にあることを検出できる。たとえば、出力信号間の差が予め定められた許容範囲よりも大きければ、妨害パラメータが指定範囲外にある、と判定することができる。いくつかの実施形態によれば、このことを達成するために、たとえば妨害パラメータが指定範囲から出たときに各出力を明確に区別できるように、１つまたは複数の従属性分離構造たとえば従属性分離回路によって、２つの冗長回路の出力を変更することができる。
【００５４】
図９Ａおよび図９Ｂの実施例によれば、これらの信号をたとえば電圧信号または電流信号とすることができ、その場合、ｏ１を所定の電圧値または電流値とすることができる。他の実施形態として、妨害パラメータｘがいつ指定範囲から出たのかを、各出力信号の監視により検出可能なかぎりにおいて、妨害パラメータが指定範囲から出たときに、各出力信号のさらに別の量を異ならせることができ、たとえば周波数、デューティサイクルまたはパルス波形などを異ならせることができる。
【００５５】
図９Ａおよび図９Ｂの場合、指定範囲ＳＰは下方の境界と上方の境界を有している。別のケースとして、ただ１つの境界だけしか設けなくてもよい。一例としていくつかの妨害パラメータは、それらが１つの何らかの限界から出たときにのみ、クリティカルなものとなる場合もあり、たとえばおそらくは従属故障を引き起こすであろう場合もある。
【００５６】
次に、たとえば図９Ａまたは図９Ｂに示されているような動作特性または他の任意の動作特性によって、妨害パラメータが指定範囲外にあることをどのようにして検出できるのかを述べた様々な実施形態について、詳しく説明する。
【００５７】
図１０には、１つの実施形態のブロック概略図が示されている。
【００５８】
図１０の実施形態によれば、基板１００たとえばシリコン基板などのような半導体基板に、２つの回路１０１，１０３が設けられている。第１の回路１０１と第２の回路１０３とを、公称的に等価な回路とすることができ、つまり同じ機能を実行するように、それらの回路を設計することができる。たとえば、第１の回路１０１と第２の回路１０３とが同一の回路設計であるようにしてもよく、その際にたとえば製造公差や同様の作用のみに起因して互いに偏差があってもよい。
【００５９】
いくつかの実施形態によれば第１および第２の回路１０１，１０３を、一例として自動車環境などにおいて、たとえばエアバッグ展開、自動制動、自律運転等などに関連して、安全上クリティカルな機能を実行するために用いることができる。
【００６０】
さらに図１０の実施形態には、第１の回路１０１の出力端に接続された第１の従属性分離構造１０２と、第２の回路１０３の出力端に接続された第２の従属性分離構造１０４とが含まれている。本願の文脈において従属性分離構造とは一般に、妨害パラメータ特に指定範囲外にある妨害パラメータに感応する回路のことを指す。たとえば図１０の実施形態によれば、第１および第２の従属性分離構造１０２，１０４は、妨害パラメータが指定範囲内にあるかぎり、第１および第２の回路１０１，１０３の出力信号を、実質的に変更を伴わずにそれぞれ通過させることができる。妨害パラメータが指定範囲外にあるときに、従属性分離構造１０２，１０４は、第１および第２の回路１０１，１０３から出力された信号を、それらを互いに区別できるように変更し、たとえば図９Ａまたは図９Ｂを参照して説明したような動作特性を生じさせるようにする。換言すれば、図１０の実施形態の場合、第１および第２の従属性分離構造１０２，１０４は、第１および第２の回路１０１，１０３の動作特性をそれぞれ変更し、妨害パラメータが指定範囲から出たときに、それらの動作特性を明確に区別できるようになる。説明しやすくする目的で、「１つの」妨害パラメータを説明のために用いたが、ここで述べておくと、従属性分離構造が２つ以上の妨害パラメータに感応できるものであってもよく、その場合、この文脈における「１つの」は「少なくとも１つの」と解釈されるべきである。
【００６１】
従属性分離構造の実現形態に関する特定の例については、あとでさらに詳しく説明する。
【００６２】
ここで述べておくと、いくつかの実施形態によれば、第１および第２の回路１０１，１０３および第１および第２の従属性分離構造１０２，１０４を、単一の回路に集積することができ、および／または単一のチップまたは基板に設けることができる。
【００６３】
図１１には、さらに別の実施形態が略示されている。図１１の実施形態の場合、第１の回路１１１と第２の回路１１３が１つの基板１１０に設けられている。第１および第２の回路１１１，１１３を、安全上クリティカルな用途のために冗長性を提供する公称的に等価の回路とすることができる。いくつかの実施形態によれば、第１および第２の回路１１１，１１３ならびに基板１１０を、図１０を参照しながら説明した第１および第２の回路１０１，１０３ならびに基板１００に相応するものとすることができ、図１０を参照しながら述べたこれらの要素に関するいずれの説明も、図１１の実施形態に適用することができる。
【００６４】
図１０の実施形態とは異なり、図１１の実施形態には、第１の回路１１１の出力を変更するただ１つの従属性分離構造１１２しか含まれていない。いくつかの実施形態によれば、従属性分離構造１１２は、妨害パラメータが指定範囲内にあるかぎり、第１の回路１１１の出力信号を実質的に変更しないままにしておくことができ、妨害パラメータが指定範囲から出たときに、出力信号を変更することができる。択一的な実施形態によれば、従属性分離構造１１２は、第１の回路１１１の出力ではなく第２の回路１１３の出力を変更してもよい。換言すれば、図１１の実施形態の場合、妨害パラメータが指定範囲から出たときに、第１の回路１１１と第２の回路１１３の動作特性を明確に区別できるように、従属性分離構造１１２によって、第１の回路１１１または第２の回路１１３のいずれかの動作特性が変更される。
【００６５】
図１１の実施形態の場合にも、妨害パラメータが指定範囲外にあるときに従属性分離構造１１２により加えられる変更によって、第２の回路１１３の出力信号を、従属性分離構造１１２により変更された第１の回路１１１の出力信号と区別することができる。したがって、指定範囲外にある妨害パラメータの検出が可能となる。ここで述べておくと、図１０の実施形態の場合には、２つの従属性分離構造が設けられていることから、１つの従属性分離構造１１２しか設けられていない図１１の実施形態の場合よりも、妨害パラメータが指定範囲外にあるときの出力信号間の差を明確にすることができ、したがっていっそう容易に検出することができる。他方、いくつかのケースにおいては、１つの従属性分離構造１１２しか設けられていないことから、図１１の実施形態のほうが、僅かなチップ面積しか必要とせず、したがっていっそう低コストで実装することができる。環境および必要性に応じて、これらの実施形態のいずれを選択してもよい。
【００６６】
図１０および図１１の実施形態の場合には従属性分離構造によって、たとえば安全上クリティカルな機能を実行する可能性のある回路から出力された信号が変更される。他の実施形態として、従属性分離構造が別個の出力を有するようにしてもよい。図１２および図１３には、これに相応する実施形態が例示されている。
【００６７】
図１２の場合、第１および第２の回路１２１，１２３が基板１２０に設けられている。図１０および図１１を参照しながら説明したことと同様、第１および第２の回路１２１，１２３は、冗長性をもたせた安全上クリティカルな機能を提供することができ、つまりこれらの回路は公称的に等価の機能を有することができる。
【００６８】
これらに加え基板１２０には、２つの従属性分離構造１２２，１２４が設けられている。図１０および図１１の実施形態とは異なり、従属性分離構造１２２，１２４は、回路１２１，１２３の出力信号を変更するのではなく、それらの出力信号は別個に出力される。その他の点では、従属性分離構造１２２，１２４の機能動作は、図１０および図１１を参照しながら説明したことと同様とすることができる。特にこれらの従属性分離構造は、妨害パラメータが指定範囲外にあることを表す信号を出力することができ、特に、妨害パラメータが指定範囲外にあるときにはそれぞれ明確に異なる動作特性を示すことができる。たとえばこの場合、外部の評価回路（図示せず）が、従属性分離構造１２２，１２４の出力信号を評価することができ、妨害パラメータが指定範囲外にあることが検出されたときに、警告を発することができ、または他の適切な措置を講じることができる。
【００６９】
図１３には、さらに別の実施形態が示されている。図１３の場合、基板１３０に２つの回路１３１，１３３が設けられており、これは図１０〜図１２について説明したことと同様である。特に、すでに説明したように、第１および第２の回路１３１，１３３は、たとえば安全上クリティカルな機能などのために冗長性を提供する公称的に同じ機能を有するようにしてもよいし、または、望ましい機能を実行する第１の回路と、この第１の回路の適正な機能動作を監視する第２の回路と、を含むようにしてもよい。図１２の実施形態とは異なり、この場合にはただ１つの従属性分離構造１３２しか基板１３０に設けられておらず、その出力を基板１３０の外部から取り出すことができ、妨害パラメータが指定範囲外にあることを検出するために、この出力を評価することができる。他の実施形態として、３つ以上の従属性分離構造を設けてもよい。
【００７０】
たとえばチップハウジング内にパッケージングされている場合、図１２および図１３の実施形態のような実施形態のためには、従属性分離構造のための余分な出力端を必要としない図１０および図１１の実施形態よりも、多くのピンが必要である。他方、図１２および図１３の実施形態は、たとえば安全上クリティカルな機能を提供する第１および第２の回路からの出力信号を変更しないことから、これらの実施形態のほうが、従属性分離構造の設計に対する自由度が大きい。当業者であれば、環境および必要性に応じて適切な実施形態を選択することができる。
【００７１】
たとえば図１０の回路１０１と従属性分離構造１０２との組み合わせは、たとえば図１の回路１１に対する１つの例であり、回路１０３と従属性分離構造１０４との組み合わせは、たとえば図１の回路１２に対する１つの例である。
【００７２】
図１４には、従属性分離構造の実現可能な実装について例示した１つの実施形態が示されている。図１４の実施形態は、図１０の実施形態の実装例とみなすことができ、第１の回路１４０と第２の回路１４１とを含む。第１および第２の部分１４０，１４１を、たとえば安全上の用途に対し冗長性を提供するために、公称的に等価とすることができる。第１の回路１４０には第１の従属性分離構造１４２が対応づけられており、第２の回路１４１には第２の従属性分離構造１４３が対応づけられている。
【００７３】
従属性分離構造１４２は、たとえば正の給電電圧１４４とアースとの間に接続されたトランジスタＴ１と抵抗Ｒ１とから成る分圧器を含んでいる。この分圧器は、トランジスタＴ１と抵抗Ｒ１との間の接続点に電圧Ｕｅ１を出力する。上述のように、機械的応力、基板中のキャリア、または温度変動によって、トランジスタ電流の変化または実効抵抗値の変化などのように、トランジスタＴ１の動作特性に変化が引き起こされる可能性がある。別の実施形態として、少なくとも１つの妨害パラメータに依存して、可変のインピーダンスたとえば抵抗値をもつ他の素子たとえば抵抗器を使用してもよい。したがって図１４の実施形態の場合、それらの妨害パラメータによってトランジスタＴ１の動作特性に作用が及ぼされると、妨害パラメータに依存して電圧Ｕｅ１が変化する。電圧Ｕｅ１はボルテージフォロワ（ユニティゲインバッファ）ＳＦ１へ供給され、これは分圧器とは分離された電圧Ｕｅ１を出力する。ボルテージフォロワＳＦ１の出力は、シュミットトリガＳＴ１へ供給される。当業者に周知のようにシュミットトリガは、本質的にヒステリシスをもつスイッチング動作特性を有しており、図１５にはこの動作特性が曲線１５０により示されている。
【００７４】
この場合、それぞれ指定範囲内にある１つまたは複数の妨害パラメータを伴う正常動作であるものとする。このケースでは、シュミットトリガへ供給される電圧を、図１５に示されているように、たとえばＵｅＢとすることができ、その結果、シュミットトリガＳＴ１において高レベル論理値の出力信号が発生し、この出力信号はＰＭＯＳトランジスタＰＭＯＳ１へ供給される。電圧Ｕｅ１が図１５に示されているようにＵｅＢであり、シュミットトリガＳＴ１が高レベル論理値の信号を出力しているとき、ＰＭＯＳトランジスタＰＭＯＳ１は阻止動作特性であり、したがって正の給電電圧１４４を第１の回路１４０の出力から分離している。次に、たとえば妨害パラメータｘ（たとえば温度、機械的応力または基板中のキャリア）によって、トランジスタＴ１のトランジスタ電流が低減されると、抵抗Ｒ１を介して電圧Ｕｅ１がアース側に引き寄せられ、つまりいっそう低い値に引き下げられる。電圧Ｕｅ１が図１５に示されているような値ＵｅＡに達すると、シュミットトリガＳＴ２の出力が低レベル論理値の状態に切り替わり、ＰＭＯＳトランジスタＰＭＯＳ１が導通状態となる。ついでこれによって、正の給電電圧１４４が第１の回路１４０の出力と結合される。したがって、第１の回路１４０の出力は正の給電電圧側に引き寄せられ、いくつかの実施形態によれば、これを図９Ａの曲線部分９２，９４と同様の動作特性に相応させることができる。いくつかの実施形態によれば、たとえば妨害パラメータｘが指定範囲から出たときに、電圧ＵｅＡに達するように、トランジスタＴ１の仕様を選定することができる。したがってここでは、ＰＭＯＳトランジスタを制御するシュミットトリガＳＴ１を考えることができる。いくつかの実施形態によれば、（シュミットトリガＳＴ１の出力信号を切り替える２つの閾値ＵｅＡおよびＵｅＢに対応する）ヒステリシスを有するシュミットトリガＳＴ１を使用することによって、Ｕｅ１がＵｅＡおよびＵｅＢに近い場合に、ＰＭＯＳトランジスタを制御する信号が短時間に相次いで切り替わってしまうのを回避することができる。とはいえ別の実施形態として、シュミットトリガＳＴ１の代わりに、および以下で述べる他のシュミットトリガの代わりに、単一の閾値を有する素子たとえばシンプルな比較器を用いてもよい。
【００７５】
したがって、妨害パラメータが指定範囲内にある間、図１４の実施形態によれば、第１の回路１４０の出力信号は、従属性分離構造１４２によっても変更されず、または少なくとも大きな変更は加えられず、他方、指定範囲外であれば、この出力信号は正の給電電圧側に引き寄せられる。
【００７６】
第２の従属性分離構造１４３は、ある程度までは第１の従属性分離構造１４２と同じように構成されているが、第２の回路１４１の出力端とアースとの間に接続されたＮＭＯＳトランジスタＮＭＯＳ２を有しており、これはプルダウントランジスタとして動作する。さらに第２の従属性分離構造１４３における分圧器は、正の給電電圧１４４とアースとの間に接続された抵抗Ｒ２とトランジスタＴ２とを含む。この分圧器は電圧Ｕｅ２を発生し、これはボルテージフォロワＳＦ２へ供給され、これにはシュミットトリガＳＴ２が続き、これによってトランジスタＮＭＯＳ２が制御される。したがって第２の従属性分離構造１４３の分圧器において、正の給電電圧１４４とアースとの間の抵抗とトランジスタの「順序」は、第１の従属性分離構造１４２とは逆になっている。
【００７７】
トランジスタＴ２はたとえば、妨害パラメータが指定範囲内にあるかぎり、電圧Ｕｅ２が図１５のＵｅＢよりも小さくなるように設計されており、たとえばＵｅＡのところにあるか、またはそれよりも低く設計されている。第１の従属性分離構造１４２について説明したことと同様に、たとえば妨害パラメータが指定範囲外にあるときには、Ｔ２のトランジスタ電流が小さくなる。図１４の場合、トランジスタと抵抗との順序が反転していることから、そのことによって電圧Ｕｅ２が増加する。電圧が図１５のＵｅＢに達すると、図１４における第２の従属性分離構造１４３のシュミットトリガＳＴ２の出力が高レベルになり、ＮＭＯＳトランジスタＮＭＯＳ２が導通状態になって、第２の回路１４１の出力がアース側に引き寄せられるようになる。換言すれば、妨害パラメータが指定範囲から出ると正の給電電圧側への引き寄せが行われる第１の従属性分離構造１４２とは逆の作用（アース側への引き寄せ）が、ここでは達成される。このためいくつかの実施形態によれば、図９Ｂに示した作用を達成することができ、すなわち妨害パラメータが指定範囲外にあるとき、図１４の実施形態の各出力信号は互いに発散して異なるようになり、一方の出力は正の給電電圧１４４側に引き寄せられ、他方の出力はアース側に引き寄せられる。よって、図９Ｂに例示したような出力信号の発散動作特性を得ることができる。ただし実装形態によっては、動作特性を図９Ｂに示したものとは異ならせてもよい。
【００７８】
図１４の実施形態の場合には、出力信号は正の給電電圧側とアース側とにそれぞれ引き寄せられるが、別の実施形態として一般的に、それらの信号を２つの異なる信号レベルに向けて引き寄せることができる。たとえば別の実施形態によれば、２つの異なる信号レベルとして、図１４の正の給電電圧とアースとの代わりに、正の給電電圧と負の給電電圧を使用してもよい。
【００７９】
この場合、外部のユニットたとえば電子制御ユニット（ＥＣＵ）１４５によって、出力信号を評価することができる。いくつかの実施形態によれば、２つの出力信号が予め定められた許容範囲よりも大きく異なり、それによって妨害パラメータが指定範囲外にあることが表されているとき、電子制御ユニット１４５はたとえばアラームを発生することができる。電子制御ユニット１４５を、要素１４０〜１４３とは別個の構成要素とすることができる。たとえば要素１４０〜１４３を、（図１または図１０〜図１３の実施形態に関して説明したように）単一のチップに集積することができ、電子制御ユニット１４５をそれらとは別個に設けることができる。さらに電子制御ユニット１４５を、たとえば自動車の電子制御ユニットとしてもよいし、または他の任意の構成要素としてもよく、いくつかの実施形態によればこのユニットは、妨害パラメータが指定範囲内にある間は他の機能を実行するために、出力信号を評価して利用することができる。
【００８０】
図１４の実施形態において、従属性分離構造１４２，１４３をたとえばアナログシミュレーションを実施しながら設計すれば、トランジスタＴ１，Ｔ２において検出すべき１つまたは複数の妨害パラメータの作用が最大化される一方で、従属性分離構造１４２，１４３の残りの回路の機能動作が、それらの機能に関して妨害パラメータとは十分に独立したものとなるように、保証することができる。
【００８１】
別の実施形態によれば、従属性分離構造の出力信号を評価する回路を、回路および従属性分離構造と共に集積することができる。これに対応する１つの実施形態が、図１６に概略的に示されている。図１６の実施形態によれば、この場合も第１の回路１６１と第２の回路１６３が設けられており、いくつかの実施形態によれば、これらの回路を機能的に等価なものとすることができ、既述のように、たとえば安全機能に関連する機能のために冗長性を提供することができる。さらにこの場合、第１の従属性分離構造１６２および第２の従属性分離構造１６４が設けられている。図１６によれば、第１および第２の従属性分離構造１６２，１６４の出力によっても、第１および第２の回路１６１，１６３の出力は変更されず、図１６の実施形態はこの点では、図１２の実施形態に類似している。さらに別の実施形態によれば、それらは第１および第２の回路１６１，１６３の出力を変更することができ、したがって少なくとも、妨害パラメータが指定範囲外にあるときには、それらの機能が変更される。第１および第２の従属性分離構造１６２，１６４は各々、１つの分圧器を備えている。第１の従属性分離構造１６２の分圧器は、正の給電電圧とアースとの間に接続されたトランジスタＴ１と抵抗Ｒ１とを含む。第２の従属性分離構造１６４における分圧器は、正の給電電圧とアースとの間に接続された抵抗Ｒ２とトランジスタＴ２とを含む。いくつかの実施形態によれば、これらの分圧器は、図１４を参照しながらすでに説明した従属性分離構造１４２，１４３の分圧器に対応する。図１４の実施形態と同様に従属性分離構造１６２，１６４を、機械的応力、温度または基板中のキャリアに感応するものとすることができ、つまりは１つまたは複数の妨害パラメータを監視することができる。特に、第２の従属性分離構造１６４における抵抗とトランジスタの順序は、第１の従属性分離構造１６２とは逆になっているので、可変の妨害パラメータに対する第１および第２の従属性分離構造１６２，１６４の応答は、それぞれ逆極性の勾配を有する（たとえば一方は正の給電電圧側に向かうのに対し他方はアース側に向かう）。
【００８２】
図１６の実施形態によれば、従属性分離構造１６２，１６４からの出力信号は、安全機構と呼ばれることもある評価回路１６５に供給される。いくつかの実施形態によれば、従属性分離構造１６２，１６４および回路１６１，１６３と共に、評価回路１６５を１つの共通の基板に集積することができる。別の実施形態によれば、評価回路１６５などのような評価回路を、外部のユニットたとえば図１４の電子制御ユニット１４５に設けてもよい。
【００８３】
評価回路１６５は、オペアンプＯＰを備えている。第１の従属性分離構造１６２の出力信号は、抵抗Ｒ３を介してオペアンプＯＰの負の入力端へ供給され、第２の従属性分離構造１６４の出力信号は、別の抵抗Ｒ３を介してオペアンプＯＰの正の入力端へ供給される。オペアンプＯＰの出力は、帰還抵抗Ｒ４を介してオペアンプＯＰの負の入力端へフィードバックされ、さらにオペアンプＯＰの正の入力端は、さらに別の抵抗Ｒ４を介してアースに接続されている。
【００８４】
オペアンプＯＰの出力は、さらにシュミットトリガＳＴへ供給される。オペアンプＯＰの出力電圧Ｕａは、第１の従属性分離構造１６２の出力電圧Ｕｅ１と、第２の従属性分離構造１６４の出力信号Ｕｅ２とに、以下のように依存する：
Ｕａ＝（Ｕｅ２−Ｕｅ１）・（Ｒ４／Ｒ３）
【００８５】
したがってシュミットトリガＳＴの設計により、第１および第２の従属性分離構造１６２，１６４の各出力が、所定の閾値よりも大きく異なっているならば、評価回路１６５はたとえば高レベル論理値を出力し、そうでなければ低レベル論理値を出力し、またはこれとは逆のレベルを出力する。ここで述べておくと、評価回路１６５の出力信号を、妨害パラメータが指定範囲外にあることを表す指標として、そのまま用いることができる。この種の実施形態によれば、要素１６２と１６４と１６５とを合わせて、図１３による実施形態の従属性分離構造１３２として用いることができる。さらに述べておくと、択一的な実施形態によれば、評価回路１６５の出力を、第１の回路１６１または第２の回路１６３のいずれかの出力を変更するために用いてもよい。この種の択一的な実施形態によれば、要素１６２と１６４と１６５とを合わせて、図１１の実施形態による従属性分離構造１１２として用いることができる。
【００８６】
図１７には、さらに別の実施形態が示されている。図１７の実施形態は、妨害パラメータである電磁放射たとえば電磁干渉（ＥＭＩ）に対し感応性である。図１７の実施形態は、単一のチップにおける１つの基板に実装可能である。図１７の実施形態によれば、第１の回路１７０と第２の回路１７１が設けられており、これらの回路を機能的に等価なものとすることができ、たとえば安全機能のために冗長性を提供することができる。さらに第１の回路１７０には第１の従属性分離構造１７２が対応づけられており、第２の回路１７１には第２の従属性分離構造１７３が対応づけられている。第１の従属性分離構造１７２は、妨害パラメータ（たとえば電磁放射）が指定範囲から出たときに、第１の回路１７０の出力を変更するように構成されており、特に、第１の回路１７０の出力をアース側に引き寄せるように構成されている。また、第２の従属性分離構造１７３は、妨害パラメータ（たとえば電磁放射）が指定範囲外にあるとき、第２の回路１７１の出力を変更するように構成されており、たとえば第２の回路１７１の出力を正の給電電圧側に引き寄せるように構成されている。
【００８７】
第１の従属性分離構造１７２は、電磁放射を受信するアンテナＡ１と、このアンテナに続いて設けられた増幅器Ｖ１とを備えている。増幅器Ｖ１の出力は、シュミットトリガＳＴ１へ供給される。シュミットトリガＳＴ１の出力によって、ＮＭＯＳトランジスタＮＭＯＳ１が制御される。アンテナＡ１によって受信された電磁放射が閾値よりも小さいかぎり、シュミットトリガＳＴ１は、トランジスタＮＭＯＳ１が非導通状態となるよう、たとえば低レベル論理値を出力する（たとえばＶ１により出力される電圧は、図１５の電圧ＵｅＢよりも低い）。電磁放射が上昇すると、シュミットトリガＳＴ１が高レベル論理値の出力電圧に切り替わるまで、増幅器Ｖ１の出力が高まり、高レベル論理値の出力電圧によってトランジスタＮＭＯＳ１が導通状態となり、ひいては第１の回路１７０の出力がアース側に引き寄せられる。
【００８８】
第２の従属性分離構造１７３は、第１の従属性分離構造１７２と同様に構成されており、アンテナＡ２とシュミットトリガＳＴ２とを備えている。ここでは増幅器Ｖ１ではなく、反転増幅器ＩＶ２が設けられている。このため、電磁放射が上昇すると、反転増幅器ＩＶ２により出力される電圧が減少する。さらに従属性分離構造１７３は、ＮＭＯＳトランジスタではなくＰＭＯＳトランジスタＰＭＯＳ２を備えており、これは第２の回路１７１の出力端と正の給電電圧との間に接続されている。したがって第２の従属性分離構造１７３のケースでは、放射が閾値から出ると、トランジスタＰＭＯＳ２が導通状態となり、第２の回路１７１の出力が正の給電電圧側に引き寄せられる。このため、従属性分離構造１７２，１７３を用いた場合、妨害パラメータ（このケースでは電磁放射）が指定範囲から出ると、図１７の実施形態により出力される出力信号は、互いに発散して異なるようになり、たとえば図９に示した動作特性のようになる。これらの信号の評価を、たとえば図１４を参照しながら説明したように、または図１６を参照しながら説明したように、たとえば外部または内部の評価回路によって、実行することができる。
【００８９】
次に、妨害パラメータとして湿気を考慮することのできる実施形態について、図１８〜図２２を参照しながら説明する。いくつかの実施形態によれば、湿気の検出に容量を利用することができる。図１８には、適切なキャパシタの第１の実施形態が示されている。図１８のキャパシタは、第１の電極１８０と第２の電極１８１とを含み、これらの電極間には（空気などの）気体が存在するか、または真空状態にある。電極１８０，１８１を、たとえばマイクロメカニカル処理によって製造することができ、たとえばシリコン基板をそれ相応にエッチングすることによって製造することができる。たとえば水（Ｈ２Ｏ）または他の液体などの湿気が、第１の電極１８０と第２の電極１８１との間のギャップに入り込んだ場合、それによって図１８のキャパシタの容量値が変化する。あとで図２０および図２１を参照しながら説明するように、容量のこのような変化を、妨害パラメータである湿気の検出に利用することができる。これを達成するために、図１８のキャパシタを回路内に集積することができ、あとで図２０および図２１を参照しながら説明するように、たとえば従属性分離回路内に集積することができる。
【００９０】
図１９には、湿気の検出に利用可能なキャパシタのさらに別の実施形態が示されている。図１９のキャパシタは、第１の電極１９０と第２の電極１９１とを含み、これら第１の電極１９０と第２の電極１９１との間に誘電体材料１９２が設けられている。図１９の構造を、たとえば半導体プロセスによって設けることができ、たとえば第２の電極１９１と誘電体材料１９２と第１の電極１９０とを順番に堆積していくことにより、設けることができる。たとえば水（Ｈ２Ｏ）または他の液体などの湿気が誘電体材料１９２に入り込むと、図１９の構造の容量値すなわち第１の電極１９０と第２の電極１９１との間の容量が変化する。いくつかの実施形態によれば、湿気が入り込みやすい誘電体材料を選択することができ、たとえば所定の多孔率を有する誘電体材料、または湿気を吸収する吸湿性誘電体材料を選択することができる。
【００９１】
図２０Ａには、参照符号ＯＳＣ１が付された発振器回路２００が示されており、これにはキャパシタＣが含まれている。キャパシタＣを、図１８および図１９を参照しながら説明したように実装することができ、すなわち湿気に応じてその容量値を変化させるように構成することができる。発振器回路２００にはさらに、抵抗Ｒと、図２０に示されているように結合された２つのインバータ２０１，２０２とが含まれている。図２０Ａの発振器回路の場合、容量Ｃが増加すると、出力端ｏｕｔにおける周波数が減少する。
【００９２】
図２０Ｂには、別の選択肢となる発振器回路２０５が示されており、これにも同様に参照符号ＯＳＣ１’が付され、やはりキャパシタＣが含まれている。キャパシタＣも、図１８および図１９を参照しながら説明したように実装することができ、すなわち湿気に応じてその容量値を変化させるように構成することができる。発振器回路２０５には、さらに抵抗Ｒが含まれている。図２０Ａとは異なり図２０Ｂの実施形態によれば、キャパシタＣは抵抗Ｒと並列に接続されている。さらに発振器回路２０５には、図２０に示されているように接続された２つのインバータ２０６，２０７が含まれている。図２０Ｂの発振器回路の場合には、容量Ｃが増加すると、出力端ｏｕｔ’における周波数が増加し、つまりこの動作特性は、図２０Ａの発振器回路２００の動作特性とは逆である。当業者であれば、図２０Ａと図２０Ｂを参照しながら説明した発振器回路の互いに逆の動作特性を実装するための択一的な手法を、容易に見出すことができるであろう。
【００９３】
図２０Ａおよび／または図２０Ｂの発振器回路のこのような動作特性を、図２１に示されているような従属性分離構造の実装に用いることができる。図２１の実施形態には第１の発振器２１２が含まれており、これを、図２０Ａを参照しながら説明したように実装することができる。換言すれば、第１の発振器２１２は、湿気のレベルに依存する出力周波数を有する。
【００９４】
第１の発振器２１２の出力は、カウンタ２１３のクロック入力端に供給され、このカウンタはたとえば、第１の発振器２１２により出力された信号の立ち下がり縁ごとに、または立ち上がり縁ごとに、または立ち下がり縁と立ち上がり縁ごとに両方で、その出力信号を増加させる。カウンタ２１３の出力信号を、図２１に示されているようにｎビットのディジタル信号とすることができる。
【００９５】
さらに図２１の実施形態によれば、カウンタ２１３はリセット入力端を備えており、この入力端を介して計数をリセットすることができ、たとえばゼロにリセットすることができる。第２の発振器２１４の信号は、カウンタ２１３のリセット入力端へ供給される。第２の発振器２１４は、第１の発振器２１２の周波数よりも低い、たとえば少なくとも１桁は低い、一定の周波数で動作することができる。
【００９６】
この種の実施形態によれば、カウンタ２１３のｎビットの出力信号は、第１の発振器２１２の出力信号の周波数ｆを表しており、たとえばこの周波数ｆに比例している。この出力信号は、比較器２１６の第１の入力端に供給される。さらに閾値周波数ｆ０を表す定数値が、ブロック２１５により比較器２１６の第２の比較器入力端に供給される。ブロック２１５により出力される定数値は、例を挙げるとすれば、ユーザがコンフィギュレーション可能であり、またはハードワイヤードとしてもよい。
【００９７】
図２１の実施形態によれば、比較器２１６は、２つの出力端を有している。第１の出力端は、カウンタ２１３により出力された値が、ブロック２１５により出力された値を超えたときにアクティブにされ、これは、第１の発振器２１２の周波数ｆがブロック２１５により出力された値により表される周波数ｆ０よりも高い状況に対応する。第２の出力端は、周波数ｆがｆ０以下のときにアクティブにされる。いくつかの実施形態では、第１の出力端を省くこともできる。第２の出力端によって、出力線２１１とアースとの間に接続可能なＮＭＯＳトランジスタ２１０が制御される。出力線２１１をたとえば、冗長性を提供する回路の出力線とすることができる。
【００９８】
この場合、周波数ｆがｆ０を下回ると、ＮＭＯＳトランジスタ２１０は線２１１における信号をアース側へ引き寄せ、これは図１４による従属性分離構造１４３のＮＭＯＳトランジスタＮＭＯＳ２が、第２の回路１４１の出力をアース側に引き寄せる手法と同様である。図２１の実施形態によれば、周波数の低減をたとえば湿気の増大と関連づけることができ、ｆがｆ０を下回ったことによって、湿気が指定範囲から出たことを表すことができる。
【００９９】
いくつかの実施形態によれば、付加的に第１の出力端を、正の給電電圧２１８と線２１９との間に接続されたＰＭＯＳトランジスタ２１７に接続することができる。線２１９を、冗長性を提供するさらに別の回路の出力線とすることができる。周波数ｆがｆ０を下回ると、比較器２１６の第１の出力端は低レベルとなり、したがってＰＭＯＳトランジスタ２１７は導通状態となる。このため線２１９における信号は、正の給電電圧２１８側に引き寄せられる。このようにして、湿気が指定範囲から出たときに、線２１１と線２１９とでそれぞれ逆の動作特性を達成することができる。
【０１００】
別の実施形態として、ＮＭＯＳトランジスタ２１０とＰＭＯＳトランジスタ２１７を省略することができ、比較器２１６の出力を直接、評価することができる（これはたとえば、図２１の従属性分離構造が自身の固有の出力を有する状況に対応することになり、たとえば図１３の実施形態に示されているような状況である）。さらに、第１の発振器回路２１２を図２０Ａに示したように実装するのではなく、別の実施形態として、第１の発振器回路２１２を図２０Ｂに示したように実装してもよく、その場合には、ＮＭＯＳトランジスタ２１０および／またはＰＭＯＳトランジスタ２１７を制御する評価ロジックを反転させることができる。この反転を、たとえばＮＭＯＳトランジスタ２１０を比較器２１６の第１の出力端（ｆ＞ｆ０）に接続し、ＰＭＯＳトランジスタ２１７を比較器２１６の第２の出力端（ｆ≦ｆ０）に接続することにより、達成することができる。
【０１０１】
さらに別の実施形態によれば、図２１に示した従属性分離構造を２つ用いることができ、その場合、一方の従属性分離構造は、図２０Ａに示した発振器を第１の発振器２１２として使用し、他方の従属性分離構造は、図２０Ｂに示した発振器を第１の発振器２１２として使用することができる。この種の実施形態の場合、妨害パラメータである湿気を検出するために、互いに逆の動作特性をもつ２つの構造（図２０Ａおよび図２０Ｂの発振器）が用いられる。
【０１０２】
可変容量のほか、湿気を検出するさらに別の可能性として挙げられるのは、可変抵抗を利用することである。図２２には、１つの実施形態による可変抵抗の一例が示されている。図２２の抵抗は、第１の櫛形電極２２０と第２の櫛形電極２２１とを含み、いくつかの実施形態によれば、これらの電極をプレーナ型半導体プロセスによって、たとえば金属層またはポリシリコン層として製造することができる。櫛形電極２２０，２２１の「歯」は、図２２に示されているようにインターリーブ型で配置されている。湿気が「歯」の間の領域２２２に入り込むと、電極２２１，２２０間の抵抗値が変化し、たとえば低減する。これを用いて、湿気感応型の従属性分離構造を提供することができる。
【０１０３】
たとえば図１４または図１６の実施形態であれば、分圧器において（応力、基板中のキャリアまたは温度などの妨害パラメータに応答して実質的に可変の抵抗を生じさせる）トランジスタＴ１，Ｔ２を、図２２に示されているような（湿気に応答して可変の抵抗を生じさせる）抵抗構造と置き換えることができる。この場合、分圧器に対応して設けられる抵抗Ｒ１，Ｒ２の仕様を、望ましい結果が得られるように相応に選定することができ、たとえば高い抵抗値（高オーミック抵抗）をもたせることができる。
【０１０４】
これらの変形実施形態によれば、図１４および図１６の従属性分離構造を用いて、指定範囲外の湿気を検出することができる。
【０１０５】
図１０〜図２２を参照しながらこれまで説明してきた実施形態の場合には、実際の望ましい機能を実行する回路とは別個に、従属性分離構造が設けられている。別の実施形態として、冗長回路自体を、望ましい従属性分離作用を有するように変更することができる。これについて、図２３および図２４を参照しながら、例示された実施形態を用いて説明する。
【０１０６】
図２３にはバンドギャップ回路が示されており、この回路は、出力端２３５と２３１０との間で基準電圧を出力する。参照符号２３０は正の給電電圧を表し、参照符号２３１１はアースを表す。図２３のバンドギャップ基準回路には、トランジスタ２３２，２３６，２３８、抵抗２３３，２３４，２３９、ならびに電流源２３１が含まれている。図２３の回路自体は、慣用のバンドギャップ基準回路であり、ワイドラー型バンドギャップ基準回路とも呼ばれるものである。
【０１０７】
この種の回路の出力値は、温度が図２３の回路に対する妨害パラメータとなる程度に、多少なりとも回路の温度に依存する。いくつかの実施形態によれば、冗長性をもたせて基準電圧を供給するために、たとえば図１の実施形態の第１の回路１１および第２の回路１２として、２つのバンドギャップ基準回路２３を設けることができる。さらに１つの実施形態によれば、妨害パラメータ（たとえば温度）が指定範囲外にあれば、これら２つのバンドギャップ基準回路が大きく異なる結果を供給するよう、それらの調整が互いにずらされて異なるようにされている。たとえばトランジスタ設計の変更または抵抗値の変更によって、上述のように調整をずらして異ならせることができる。いくつかの実施形態によれば、その結果として、図２４に示されているような動作特性を生じさせることができる。図２４の場合、たとえば第１の曲線２４０は、図２３に示したような第１のバンドギャップ基準回路の出力電圧と温度との関係を示し、第２の曲線２４１は、図２３に示したような第２のバンドギャップ基準回路の出力電圧と温度との関係を示し、この場合、第２のバンドギャップ基準回路は、第１のバンドギャップ基準回路に対し調整が異なるようにずらされている。図２４に示されているように、指定範囲ＳＰ内では２つの曲線２４０，２４１の差は比較的小さく、たとえば基準電圧に対して容認可能な許容範囲内にある。
【０１０８】
指定範囲ＳＰ外では、曲線２４０と２４１との差が大きくなる。したがってたとえば、２つのバンドギャップ基準回路の各出力間の差を所定の閾値と比較すれば、温度が指定範囲ＳＰから出ていることを検出することができる。このような検出を、図１４および図１６を参照しながら概略的に説明したように、内部または外部の回路によって実行することができる。
【０１０９】
ここで述べておくと、図２４の実施形態の場合には、少なくともいくつかの領域において、温度が指定範囲ＳＰ外になるとただちに、温度と指定範囲ＳＰとの距離が拡がるにつれて曲線２４０と２４１との差が増大し、いくつかの実施形態によればこのことによって、温度が指定範囲から出たことについて信頼性のある検出を保証することができる。いくつかの実施形態によれば、他の領域または範囲では、たとえば指定範囲ＳＰから遠く離れた領域または範囲では、このことを該当させる必要がない。さらにいくつかの実施形態によれば、２つのバンドギャップ基準回路は、温度と指定範囲ＳＰとの距離が大きくなるにつれて曲線２４０，２４１間の差が増大する領域が大きくなるように設計されており、これによって妨害パラメータが指定範囲ＳＰから出たことについて信頼性のある検出が保証される。
【０１１０】
ここで述べておくと、図２３に示したバンドギャップ基準回路は、単に一例として捉えるべきであり、一般的には、図２４に例示したように、指定範囲内では２つの回路からの出力の差を容認可能な許容範囲内に保持すればよく、他方、指定範囲外ではこの差が増大するケースにおいて、２つの回路の調整を互いにずらして異ならせるアプローチを採用することができる。
【０１１１】
次に、図２５および図２６を参照しながら、いくつかの実施形態による方法について詳しく説明する。これらの方法は一連の動作または事象として例示されているけれども、それらの動作または事象を例示した順序を、限定的なものと解するべきではない。
【０１１２】
図２５に示した方法の１つの実施形態を、たとえば図１，１０，１１，１２，１４，１７，２１の回路を用いて、または図２３を参照しながら説明したようにして、たとえば妨害パラメータが指定範囲から出たときに２つの出力が発散して異なる動作特性を示す回路と関連させて、用いることができる。ただし図２５の方法の使用は、既述の回路および装置に限定されるものではない。
【０１１３】
ステップ２５０において、回路の第１の出力端における第１の信号が測定される。この第１の出力端はたとえば、１つの従属性分離構造に接続された第１の出力端であり、または別の回路に対し調整がずらされた１つの回路に接続された第１の出力端である。ステップ２５１において、第２の出力端における第２の信号が測定される。この第２の出力端はたとえば、さらに別の従属性分離構造に接続された第２の出力端であり、または従属性分離構造に接続されていない１つの出力端であり、または上述の回路に対し調整がずらされた上述の別の回路に接続された１つの出力端である。
【０１１４】
ステップ２５２において、第１の信号の特性と第２の信号の特性との差が予め定められた閾値を超えたか否か、について評価される。いくつかの例を挙げるにすぎないが、たとえば電圧、電流、デューティサイクル、周波数またはパルス波形を、特性に含めることができる。差が閾値を超えていたならば、この方法はステップ２５３において、妨害パラメータが指定範囲外にあると判定する。この判定に基づき、警告を発する、機能を非アクティブにする、機能を遮断するなどの措置、または他の任意の適切な措置を講じることができる。
【０１１５】
ステップ２５２において、差が閾値を超えていないとされたケースでは、いくつかの実施形態によれば、継続的な監視を行うために、この方法をステップ２５０から続けることができる。別の実施形態としてこの方法をたとえば、規則的なインターバルで実施してもよいし、または不規則なインターバルで実施してもよい。
【０１１６】
図２６には、別の実施形態による方法が概略的に示されている。ステップ２６１において、従属性分離構造の１つの出力端における信号が測定される。たとえば、図１３の従属性分離構造１３２の出力または評価回路１６５の出力を、測定することができる。
【０１１７】
ステップ２６２において、測定された信号の値または特性が通常範囲外であるか否かについて、すなわち妨害パラメータの指定範囲に対応する範囲外であるか否かについて、評価される。範囲外であるならば、ステップ２６３において、妨害パラメータが指定された妨害パラメータ範囲外であると判定され、ここでも適切な措置を講じることができる。測定された信号の値または特性が通常範囲内にあるとされたケースでは、継続的な監視を行うために、この方法をステップ２６１から続けることができる。別の実施形態としてこの方法を、周期的に実施してもよいし、または非周期的なインターバルで実施してもよい。
【０１１８】
これまで複数の様々な実施形態について説明してきたが、これらの実施形態を限定的なものと解するべきではない。たとえば、図面を参照しながら説明した回路のような冗長回路を、特定の用途において必要とされる任意の望ましい機能を実施するために用いることができる。妨害パラメータが指定範囲外にあることを検出するための、ここで説明した技術およびアプローチの採用は、回路の厳密な機能動作に依存するものではないので、これらの技術は実質的にいかなる種類の回路にでも適用可能である。
【０１１９】
しかも、従属性分離回路がそのまま評価されるいくつかの実施形態（たとえば図１２，１３，１６の実施形態）において、適正に動作していれば実質的に同じ出力信号を送出する２つの冗長回路の代わりに、特定の機能を実行する第１の回路と、この第１の回路の適正な機能動作を監視する第２の回路とを、使用してもよい。同じ機能を実行するために、冗長回路が同じ設計であってもよいし、異なる設計であってもよい（たとえば異なる種類のアナログ／ディジタル変換器）。しかも、説明しやすくする目的で、これまでいくつかの実施形態において２つの冗長回路について述べてきたが、３つ以上の冗長回路を用いてもよい。このようなケースではたとえば、冗長回路のうち１つの冗長回路、または２つの冗長回路、または３つ以上の冗長回路が、それらに対応づけられた従属性分離構造を有することができ、および／または、それらの冗長回路を互いにずらして調整することができる。
【０１２０】
したがってこれまでの説明から明らかなように、本発明の範囲を逸脱することなく様々な変更および変形を行うことができる。
【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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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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