(57)【要約】【課題】外部ノイズなどによって誤って自己診断が行われることで、物理量が印加されたと誤認識されることを防止する。【解決手段】ＰＩＮ信号がＨｉになったときに、ＰＩＮ信号が外部ノイズなどよりも長い時間と想定される時間継続した場合にのみ、自己診断モードに移行するようにする。これにより、外部ノイズなどによってＰＩＮ信号がＨｉになったとしても、自己診断モードに移行しないようにできる。このため、自己診断時でないにもかかわらず、外部ノイズなどに起因して加速度センサから加速度を示す出力信号Ｇｏが出力されることで、加速度が印加されているとご認識されることを防止することができる。そして、加速度センサに基づいて作動する装置などが誤作動を起こすことも防止することができる。【選択図】図１
2007178420.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理量の変化に応じて変位する可動電極（１ａ、１ｂ）と、
前記可動電極に対向して配置された固定電極（２ａ、２ｂ）と、
自己診断でない通常動作時には、前記可動電極と前記固定電極によって形成される容量の変化を検出するための信号を前記可動電極と前記固定電極との間に周期的に印加し、自己診断時には、前記可動電極を変位させるための信号を前記可動電極と前記固定電極との間に印加したのち、前記容量の変化を検出するための信号を前記可動電極と前記固定電極との間に加える制御手段（２２、２４）と、
前記容量の変化を検出するための信号が前記可動電極と前記固定電極との間に印加されているときに、前記容量の変化に応じた電圧を出力するＣ−Ｖ変換回路（２１）と、
前記Ｃ−Ｖ変換回路の出力電圧を信号処理して前記物理量の変化に応じた信号を出力する信号処理回路（２３）とを備え、
前記制御手段は、前記自己診断を行うか否かを表す自己診断指令信号が入力される入力端子と、前記自己診断を行っているか否かの状態を表す信号を出力する出力端子と、クロック信号を発生するクロックを有しており、前記入力端子に入力される前記自己診断指令信号が前記自己診断を行うことを示す信号であった場合に、前記クロックによるクロック数の計数を行い、前記自己診断を行うことを示す信号が規定クロック数分継続したときに、前記可動電極を変位させるための信号を前記可動電極と前記固定電極との間に印加したのち、前記容量の変化を検出するための信号を前記可動電極と前記固定電極との間に加えることで自己診断を行うことを特徴とする容量式物理量センサ 。
【請求項２】
前記規定クロック数は、外部ノイズとして想定される時間よりも長い期間に相当するクロック数であることを特徴とする請求項１に記載の容量式物理量センサ。
【請求項３】
前記制御手段は、前記自己診断が完了して、前記入力端子に入力される前記自己診断指令信号が前記自己診断を行うことを示す信号から切り替わったときに、前記出力端子からＩＤ信号を出力することを特徴とする請求項１または２に記載の容量式物理量センサ。
【請求項４】
物理量の変化に応じて変位する可動電極（１ａ、１ｂ）と、
前記可動電極に対向して配置された固定電極（２ａ、２ｂ）と、
自己診断でない通常動作時には、前記可動電極と前記固定電極によって形成される容量の変化を検出するための信号を前記可動電極と前記固定電極との間に周期的に印加し、自己診断時には、前記可動電極を変位させるための信号を前記可動電極と前記固定電極との間に印加したのち、前記容量の変化を検出するための信号を前記可動電極と前記固定電極との間に加える制御手段（２２、２４）と、
前記容量の変化を検出するための信号が前記可動電極と前記固定電極との間に印加されているときに、前記容量の変化に応じた電圧を出力するＣ−Ｖ変換回路（２１）と、
前記Ｃ−Ｖ変換回路の出力電圧を信号処理して前記物理量の変化に応じた信号を出力する信号処理回路（２３）とを備え、
前記制御手段は、前記自己診断を行うか否かを表す自己診断指令信号が入力される入力端子と、前記自己診断を行っているか否かの状態を表す信号を出力する出力端子と、クロック信号を発生するクロックを有しており、前記入力端子に入力される前記自己診断指令信号が前記自己診断を行うことを示す信号であった場合に、該信号が複数回繰り返された場合には、前記可動電極を変位させるための信号を前記可動電極と前記固定電極との間に印加したのち、前記容量変化を検出するための信号を前記可動電極と前記固定電極との間に加えることで自己診断を行い、前記複数回繰り返されなかった場合には、前記自己診断を行わないことを特徴とする容量式物理量センサ 。
【請求項５】
前記制御手段は、前記自己診断を行うことを示す信号が２回繰り返された場合に前記自己診断を行い、１回のみであった場合には、前記自己診断を行わないことを特徴とする請求項４に記載の容量式物理量センサ 。
【請求項６】
前記制御手段は、前記自己診断を行うことを示す信号が１回目に入力されたときと、２回続けて入力されたときとで、前記出力端子から異なる信号を出力することを特徴とする請求項５に記載の容量式物理量センサ 。
【請求項７】
前記制御手段は、前記自己診断を行うことを示す信号が１回目に入力されてから、規定時間を経過するまで２回目の信号が入力されなかった場合に、それ以降に該信号が入力されたときに再び１回目の入力とすることを特徴とする請求項５または６に記載の容量式物理量センサ。
【請求項８】
前記規定時間は、前記自己診断の際に前記自己診断を行うことを示す信号が繰り返し入力されると予想される時間よりも長く設定されていることを特徴とする請求項７に記載の容量式物理量センサ。
【請求項９】
前記制御手段は、前記自己診断が完了して、前記入力端子に入力される前記自己診断指令信号が前記自己診断を行うことを示す信号から切り替わったときに、前記出力端子からＩＤ信号を出力することを特徴とする請求項４ないし８のいずれか１つに記載の容量式物理量センサ。
【請求項１０】
物理量の変化に応じて変位する可動電極（１ａ、１ｂ）と、
前記可動電極に対向して配置された固定電極（２ａ、２ｂ）と、
自己診断でない通常動作時には、前記可動電極と前記固定電極によって形成される容量の変化を検出するための信号を前記可動電極と前記固定電極との間に周期的に印加し、自己診断時には、前記可動電極を変位させるための信号を前記可動電極と前記固定電極との間に印加したのち、前記容量の変化を検出するための信号を前記可動電極と前記固定電極との間に加える制御手段（２２、２４）と、
前記容量の変化を検出するための信号が前記可動電極と前記固定電極との間に印加されているときに、前記容量の変化に応じた電圧を出力するＣ−Ｖ変換回路（２１）と、
前記Ｃ−Ｖ変換回路の出力電圧を信号処理して前記物理量の変化に応じた信号を出力する信号処理回路（２３）と、
前記自己診断を行うか否かを表す自己診断指令信号が入力される入力端子と、
前記信号処理回路（２３）の信号を出力する信号出力端子とを備える容量式物理量センサの診断方法であって、
前記診断方法は、前記容量式物理量センサの入力端子に所定時間の準備信号を入力して、前記出力端子より出力される信号が該所定時間に対応した時間長であるか否かを判定する準備処理と、
前記準備処理において、前記出力端子より出力される信号が該所定時間に対応した時間長であると判定された場合に、前記入力端子に自己診断を行うことを示す信号を所定時間入力して、前記出力端子より出力される信号が該所定時間に対応した時間長である場合に、前記容量式物理量センサは正常であると判定する診断処理とからなることを特徴とする容量式物理量センサの診断方法。
【請求項１１】
前記容量式物理量センサは、同一方向に第１感度と第２感度とを有するとともに、該第１感度における信号を出力する第１出力端子と、該第２感度における信号を出力する第２出力端子とを備え、
前記第２感度における信号は、前記第１感度における信号を増幅したものであり、
前記診断処理は、前記第２感度における信号の時間長に基づいて行われることを特徴とする請求項１０に記載の容量式物理量センサの診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動電極と固定電極との間に形成した容量が物理量の印加により変動することを利用して、印加された物理量の検出を行う容量式物理量センサおよびその診断方法に関するものであり、例えば、加速度センサ等に適用することができる。
【背景技術】
【０００２】
従来より、容量式物理量センサとして、自己診断機能を備えた加速度センサが知られている（例えば、特許文献１参照）。この加速度センサでは、自己診断モードの時に可動電極と固定電極の間に電圧を印加することで強制的に可動電極を移動させ、可動電極を振動させると共に、それに応じた加速度信号が出力されるか否かを検出することで異常の発生を自己診断する。
【０００３】
具体的には、加速度センサには、可動電極に対して加速度検出のために駆動電圧を印加したり、自己診断の為に自己診断用電圧を印加したりすることを制御する制御回路が備えられている。この制御回路には、自己診断を行うことを指示するＰＩＮ信号が入力される入力端子と、自己診断中であること及びどの加速度センサが自己診断中であるかを示すＩＤ信号を出力する出力端子に相当するステータス（ＳＴＡＴ）端子が備えられている。
【０００４】
そして、入力端子にＰＩＮ信号が入力されると、可動電極と固定電極との間に自己診断用の電圧が印加されることで、自己診断が行われる。図６は、従来の加速度センサの自己診断動作を示したタイミングチャートである。この図に示されるように、ＰＩＮ信号がＨｉになると自己診断モードとなり、加速度センサの出力信号ＧｏがＨｉになる。これと同時に、ＳＴＡＴ端子の出力もＨｉとなり、自己診断が行われる。その後、ＰＩＮ信号がＬｏｗになると、ＳＴＡＴ端子からＩＤ信号が出力されることで、どの加速度センサが自己診断中であるかが示される。
【特許文献１】特開２００２−０４００４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のように自己診断機能を備えた加速度センサにおいては、自己診断モードとされていない時にも、ＰＩＮ信号がＥＭＣノイズなどの外部ノイズによってＨｉ状態に切り替わると、加速度センサの出力信号ＧｏがＨｉとなる。したがって、自己診断時でないときに出力信号ＧｏがＨｉ状態となることから、加速度が加わった状態とご認識され、加速度センサに基づいて作動する装置などが誤作動を起こす恐れがある。
【０００６】
本発明は上記点に鑑みて、自己診断機能を備えた容量式物理量センサにおいて、外部ノイズなどによって誤って自己診断が行われることで、物理量が印加されたと誤認識されることを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の第１の特徴によれば、制御手段（２２、２４）は、自己診断を行うか否かを表す自己診断指令信号が入力される入力端子と、自己診断を行っているか否かの状態を表す信号を出力する出力端子と、クロック信号を発生するクロックを有しており、入力端子に入力される自己診断指令信号が自己診断を行うことを示す信号であった場合に、クロックによるクロック数の計数を行い、自己診断を行うことを示す信号が規定クロック数分継続したときに、可動電極を変位させるための信号を可動電極と固定電極との間に印加したのち、容量の変化を検出するための信号を可動電極と固定電極との間に加えることで自己診断を行うようにしている。
【０００８】
このように、自己診断指令信号が自己診断を行うことを示す信号であった場合に、それが規定クロック数分継続した場合にのみ、自己診断が行われるようにしている。これにより、外部ノイズなどによって自己診断指令信号が自己診断を行うことを示す信号になったとしても、自己診断が行われないようにできる。このため、自己診断時でないにもかかわらず、外部ノイズなどに起因して容量式物理量センサから物理量を示す出力信号が出力されることで、物理量が印加されているとご認識されることを防止することができる。
【０００９】
具体的には、規定クロック数は、外部ノイズとして想定される時間よりも長い期間に相当するクロック数とされる。
【００１０】
なお、制御手段にて、自己診断が完了して、入力端子に入力される自己診断指令信号が自己診断を行うことを示す信号から切り替わったときに、出力端子からＩＤ信号を出力することで、どの容量式物理量センサで自己診断が行われたかを外部の装置に知らせることができる。
【００１１】
本発明の第２の特徴によれば、制御手段は、入力端子に入力される自己診断指令信号が自己診断を行うことを示す信号であった場合に、該信号が複数回繰り返された場合には、可動電極を変位させるための信号を可動電極と固定電極との間に印加したのち、容量の変化を検出するための信号を可動電極と固定電極との間に加えることで自己診断を行い、複数回繰り返されなかった場合には、自己診断を行わないようにしている。
【００１２】
このように、入力端子に入力される自己診断指令信号が自己診断を行うことを示す信号であった場合に、それが複数回繰り返された場合には自己診断を行うものと判定し、繰り返されなかった場合には、外部ノイズなどによるものと判定することができる。このようにしても、上記した本発明の第１の特徴と同様の効果を得ることができる。
【００１３】
例えば、制御手段は、自己診断を行うことを示す信号が２回繰り返された場合に自己診断を行い、１回のみであった場合には、自己診断を行わないようにすることができる。
【００１４】
この場合、制御手段は、自己診断を行うことを示す信号が１回目に入力されたときと、２回続けて入力されたときとで、出力端子から異なる信号を出力することで、出力端子の出力に基づいて、容量式物理量センサが自己診断をしているか否かを外部の装置が確認することができる。
【００１５】
また、制御手段は、自己診断を行うことを示す信号が１回目に入力されてから、規定時間を経過するまで２回目の信号が入力されなかった場合に、それ以降に該信号が入力されたときに再び１回目の入力とすることができる。
【００１６】
この場合、規定時間は、例えば、自己診断の際に自己診断を行うことを示す信号が繰り返し入力されると予想される時間よりも長く設定される。
【００１７】
また、本発明では、容量式物理量センサの診断方法が、容量式物理量センサの入力端子に所定時間の準備信号を入力して、出力端子より出力される信号が該所定時間に対応した時間長であるか否かを判定する準備処理と、準備処理において出力端子より出力される信号が該所定時間に対応した時間長であると判定された場合に、入力端子に自己診断を行うことを示す信号を所定時間入力して、出力端子より出力される信号が該所定時間に対応した時間長である場合に容量式物理量センサは正常であると判定する診断処理とからなることを第３の特徴としている。
【００１８】
このような診断方法とすることで、容量式物理量センサの入力端子に準備信号と類似したノイズが入力されたとしても、ノイズが所定時間入力され続けなければ準備処理以降の処理が行われないため、ノイズに起因して診断処理が開始されることを防止することができる。
【００１９】
さらに、本発明では、容量式物理量センサは、同一方向に第１感度と第２感度とを有するとともに、該第１感度における信号を出力する第１出力端子と、該第２感度における信号を出力する第２出力端子とを備えることと、第２感度における信号は第１感度における信号を増幅したものであり、診断処理が第２感度における信号の時間長に基づいて行われるようにすることを第４の特徴としている。
【００２０】
第２感度における信号は、第１感度における信号を増幅して生成されるため、第２感度における信号の時間長に基づいて診断処理を行うことで、第１感度における信号が正常であるか否かも同時に診断することができる。
【００２１】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００２３】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態にかかる半導体式容量式の加速度センサの全体構成を図１に示す。以下、図１に基づいて加速度センサの構成を説明する。
【００２４】
加速度センサは、可動電極１ａ、１ｂ及び固定電極２ａ、２ｂを備えたセンサエレメント１０と、可動電極１ａ、１ｂと固定電極２ａ、２ｂによる差動容量の変化に基づいて加速度を検出する検出回路２０とを有した構成となっている。
【００２５】
センサエレメント１０は梁構造体を有する構造となっており、この梁構造体によって可動電極１ａ、１ｂ及び固定電極２ａ、２ｂが構成されている。そして、対向配置された可動電極１ａ及び固定電極２ａと可動電極１ｂ及び固定電極２ｂとによって差動の容量を構成し、各固定電極２ａ、２ｂに対して互いに反転する電圧を周期的に印加することで、可動電極１ａ、１ｂの変位に応じた差動容量の変化に基づく加速度検出が行われる。
【００２６】
一方、検出回路２０には、Ｃ−Ｖ変換回路２１、スイッチ回路２２、信号処理回路２３、及び制御信号発生回路２４が備えられている。
【００２７】
Ｃ−Ｖ変換回路２１は、可動電極１ａ、１ｂと固定電極２ａ、２ｂからなる差動容量の変化を電圧に変換するもので、オペアンプ２１ａ、コンデンサ２１ｂ、スイッチ２１ｃとを有した構成となっている。オペアンプ２１ａの反転入力端子は可動電極１ａ、１ｂに接続されており、反転入力端子と出力端子との間には、コンデンサ２１ｂ及びスイッチ２１ｃが並列に接続されている。スイッチ２１ｃは制御信号発生回路２４からの信号Ｓ１によって駆動されるようになっており、オペアンプ２１ａの非反転入力端子にはスイッチ回路２２を介して、固定電極２ａ、２ｂに印加された電圧の半分の電圧（すなわち中点電圧、本実施形態の場合には２．５Ｖ）と、この中点電圧とは異なる電圧（本実施形態の場合には４Ｖ）のいずれかが入力されるようになっている。
【００２８】
スイッチ回路２２は、Ｃ−Ｖ変換回路２１におけるオペアンプ２１ａの非反転入力端子に、図示しないそれぞれの電圧源からの電圧を入力するもので、スイッチ２２ａとスイッチ２２ｂとから構成されている。これら各スイッチ２２ａ、２２ｂは、制御信号発生回路２４からの信号Ｓｔに基づいて駆動され、一方が閉じている時には他方が開くようになっている。
【００２９】
信号処理回路２３は、サンプルホールド回路２３ａとＳＣＦ回路２３ｂとを有した構成となっている。サンプルホールド回路２３ａは、制御信号発生回路２４からの信号Ｓ２に基づいて駆動され、Ｃ−Ｖ変換回路２１の出力をサンプリングして一定期間保持する。ＳＣＦ回路２３ｂは、制御信号発生回路２４からの信号Ｆ１に基づいて駆動され、サンプルホールド回路２３ａの出力電圧から所定の周波数帯域の成分のみを取り出して加速度信号として出力する。
【００３０】
制御信号発生回路２４は、固定電極２ａ、２ｂへの電圧印加タイミングを示す信号（搬送波）ＰＷ１、ＰＷ２、スイッチ回路２２のスイッチの切替えタイミングを示す信号Ｓｔ、スイッチ２１ｃの切替えタイミングＳ１、サンプルホールド回路２３ａの制御信号Ｓ２、ＳＣＦ回路２３ｂの駆動クロック信号Ｆ１を出力する。
【００３１】
次に、このように構成された加速度センサの作動について説明する。
【００３２】
まず、通常の加速度検出時の作動について説明する。通常の加速度検出時には、制御信号発生回路２４からの信号Ｓｔにより、スイッチ２２ａが閉じ、スイッチ２２ｂが開くように制御される。
【００３３】
制御信号発生回路２４から出力された信号ＰＷ１、ＰＷ２は、互いに電圧レベルが反転した電圧Ｖｃｃの振幅（例えば５Ｖ）を有する信号となっており、４つの期間ｔ１〜ｔ４でハイレベル（Ｈｉ）とローレベル（Ｌｏｗ）が変化する一定振幅の矩形波信号となっている。
【００３４】
まず、第１の期間ｔ１では、信号ＰＷ１、ＰＷ２に基づいて固定電極２ａの電位がＶ、固定電極２ｂの電位が０にされると共に、制御信号発生回路２４からの信号Ｓ１によりスイッチ２１ｃが閉じられる。このため、オペアンプ２１ａの働きにより可動電極１ａ、１ｂがＶ／２の電位にバイアスされると共に、帰還容量となるコンデンサ２１ｂの電極間に蓄えられた電荷が放電される。
【００３５】
このとき、仮に可動電極１ａと固定電極２ａとの間の容量Ｃ１と、可動電極１ｂと固定電極２ｂとの間の容量Ｃ２とが、Ｃ１＞Ｃ２の関係となっている場合には、この関係と固定電極２ａ、２ｂに印加される電位の関係とから、可動電極１ａ、１ｂは負の電荷が多い状態になる。
【００３６】
次に、第２の期間ｔ２では、信号ＰＷ１、ＰＷ２に基づいて固定電極２ａの電位がＶ、固定電極２ｂの電位が０にされると共に、制御信号発生回路２４からの信号Ｓ１によりスイッチ２１ｃが開かれる。このため、可動電極１ａ、１ｂの状態に応じた電荷がコンデンサ２１ｂに蓄えられる。そして、このときコンデンサ２１ｂに蓄えられた電荷に応じた電圧値がＣ−Ｖ変換回路２１から出力されると、信号Ｓ２に基づきサンプルホールド回路２３ａによってＣ−Ｖ変換回路２１の出力電圧がサンプリングされる。
【００３７】
続いて、第３の期間ｔ３では、信号ＰＷ１、ＰＷ２に基づいて固定電極２ａの電位が０、固定電極２ｂの電位がＶとなるように電位が入れ替えられると共に、制御信号発生回路２４からの信号Ｓ１によりスイッチ２１ｃが開かれたままにされる。
【００３８】
このとき、可動電極１ａ、１ｂの電荷の状態は信号ＰＷ１、ＰＷ２の反転により、第２の期間ｔ２と逆になる。すなわち、上述したようにＣ１＞Ｃ２の関係を満たす場合には、固定電極２ａ、２ｂへの印加電位の反転により、可動電極１ａ、１ｂは正の電荷が多い状態になる。
【００３９】
しかしながら、このとき、可動電極１ａ、１ｂとコンデンサ２１ｂとの間が閉回路となっており、第１の期間ｔ１の電荷量が保存されているため、可動電極１ａ、１ｂの電荷量のバランスから溢れ出した電荷がコンデンサ２１ｂに移動して蓄えられる。そして、Ｑ＝ＣＶの関係から、移動してきた電荷量に比例すると共にコンデンサ２１ｂの容量Ｃに反比例した電圧値がＣ−Ｖ変換回路２１から出力される。
【００４０】
さらに、第４の期間ｔ４、すなわち信号ＰＷ１、ＰＷ２に基づいて固定電極２ａの電位が０、固定電極２ｂの電位がＶにしたのちＣ−Ｖ変換回路２１の出力が十分に安定すると、信号Ｓ２に基づきサンプルホールド回路２３ａにて、Ｃ−Ｖ変換回路２１の出力電圧がサンプリングされる。
【００４１】
そして、最終的に、第２の期間ｔ２にサンプリングされた電圧値と第４の期間ｔ４にサンプリングされた電圧値とがサンプルホールド回路２３ａで差動演算されたのち出力される。この出力に基づいて可動電極１ａ、１ｂの変位に応じた加速度検出が行われる。
【００４２】
次に、本実施形態の加速度センサの自己診断時および自己診断時でないにもかかわらず外部ノイズなどによってＰＩＮ信号がＨｉになった場合における作動を説明する。
【００４３】
自己診断時には、制御信号発生回路２４に自己診断指令信号となるＰＩＮ信号がＨｉになる。また、外部ノイズなどに起因としてＰＩＮ信号がＨｉになる。このため、ＰＩＮ信号がＨｉになったときには、制御信号発生回路２４に内蔵されたクロックが発生するクロック信号ＣＬＫに基づいて、ＰＩＮ信号がＨｉになった理由が、自己診断のためであるのか、それとも外部ノイズなどによるものなのかが制御信号発生回路２４において判定される。
【００４４】
まず、クロック信号ＣＬＫにてＰＩＮ信号のＨｉが継続されている時間が計数される。このとき、規定クロック数分のクロックが発生する期間中、ＰＩＮ信号のＨｉが継続した場合には、そのクロックの立上り（もしくは立下り）に基づいて信号Ｓｔが通常の加速度検出時から切替えられ、その期間中にＰＩＮ信号がＬｏに戻った場合には、信号Ｓｔは通常の加速度検出時のままとされる。
【００４５】
規定クロック数とは、外部ノイズなどとして想定される時間よりも長い時間分に相当するクロック数のことを意味している。つまり、ＰＩＮ信号がＨｉになったときに、クロック信号ＣＬＫでのクロック数を計数し、ＰＩＮ信号のＨｉが維持された期間が規定クロック数を超えるような場合には、ＰＩＮ信号が外部ノイズなどによって誤ってＨｉになってしまったのではなく、真に自己診断の為にＨｉになったものと考えられる。逆に、ＰＩＮ信号がＨｉになったとしても、ＰＩＮ信号のＨｉが維持された期間が規定クロック数未満であった場合には、ＰＩＮ信号が外部ノイズなどによって誤ってＨｉになってしまったものと考えられる。
【００４６】
このため、制御信号発生回路２４では、ＰＩＮ信号のＨｉが規定クロック数分継続した場合には、外部ノイズなどではないと判定して自己診断モードに移行すべく信号Ｓｔを通常の加速度検出時から切り替え、継続しなかった場合には、外部ノイズなどであると判定して自己診断モードへは移行せずに、そのまま通常の加速度検出を続ける。
【００４７】
これにより、自己診断モードに移行した場合には、信号Ｓｔに基づいてスイッチ回路２２のスイッチ２２ａが開、スイッチ２２ｂが閉とされ、オペアンプ２１ａに固定電極２ａ、２ｂの中点電圧とは異なる電圧（本実施形態では４Ｖ）が印加される。
【００４８】
これと同時に、信号ＰＷ１及び信号ＰＷ２に基づいて固定電極２ａと固定電極２ｂとの間に電位差が形成される。このため、例えば、可動電極１ａと固定電極２ａとの間の電位差（１Ｖ）よりも可動電極１ｂと固定電極２ｂとの間の電位差（４Ｖ）の方が大きくなり、静電気力が増大するため、この静電気力によって可動電極１ａ、１ｂが強制的に中心点から移動させられる。
【００４９】
続いて、信号Ｓｔに基づいてスイッチ回路２２によるスイッチ切替えが行われ、通常の加速度検出時と同様に、オペアンプ２１ａの非反転入力端子に固定電極２ａ、２ｂの中点電圧が印加されるようにする。
【００５０】
この後、上記した通常の加速度検出時と同様の作動を行い、可動電極１ａ、１ｂの変位量に応じた出力を得る。このとき、上記静電気力による可動電極１ａ、１ｂの変位量はオペアンプ２１ａの非反転入力端子に印加される電圧によって一義的に決まるため、可動電極１ａ、１ｂの変位量に応じた出力も一義的に決まっており、得られた出力と一義的に決まっている出力とを比較することによって自己診断が行える。
【００５１】
そして、この自己診断が完了すると、ＳＴＡＴ端子からどの加速度センサで自己診断が行われたかということを示すＩＤ信号がクロック信号ＣＬＫに同期して出力され、加速度センサの検出結果に基づいて各種制御を実行する装置において、自己診断結果がどの加速度センサのものであるかが認識される。
【００５２】
図２は、本実施形態の加速度センサの作動を示す状態遷移図である。この図に示されるように、ＰＩＮ信号がＬｏの時には、通常の加速度検出の状態（通常状態）となっている。このときには、基本的に加速度センサの出力信号Ｇｏは０Ｇを示しており、加速度が印加されたときに、それに応じた値を示すことになる。また、ＳＴＡＴ端子の電位はＬｏになっている。
【００５３】
ＰＩＮ信号がＨｉになると、プライマリ状態（１）となり、ＰＩＮ信号がＨｉとなっている期間が規定クロック数分継続するか否かを検出している状態、つまり、自己診断を行う必要性があるか否かの判定状態となる。このときにも、基本的に加速度センサの出力信号Ｇｏは０Ｇを示しており、ＳＴＡＴ端子の電位はＬｏのままとなる。このプライマリ状態（１）においては、ＰＩＮ信号のＨｉが継続している最中には、プライマリ状態（１）が継続し、ＰＩＮ信号がＬｏに切り替わると、再び通常状態に戻る。
【００５４】
プライマリ状態（１）において、クロック信号ＣＬＫが規定クロック数（例えば４クロック）分計数されると、プライマリ状態（２）、つまり自己診断モードに移行する。これにより、自己診断が行われ、加速度センサの出力信号Ｇｏは、自己診断に応じた値（プライマリ出力）となる。このプライマリ状態（２）においても、ＰＩＮ信号のＨｉが継続している最中には、プライマリ状態（２）が継続する。そして、ＰＩＮ信号がＬｏに切り替わると、ＩＤ出力状態になる。
【００５５】
ＩＤ出力状態では、基本的に加速度センサの出力信号Ｇｏは０Ｇを示しており、ＳＴＡＴ端子からクロック信号ＣＬＫに同期してＩＤ信号が出力される。このＩＤ出力状態においては、ＰＩＮ信号がＬｏが継続している最中はＩＤ出力状態が続けられ、Ｈｉになるとプライマリ状態（２）に再び戻る。そして、ＩＤ信号の出力が完了すると、自己診断が完了したものとして、通常状態に移行する。
【００５６】
図３（ａ）は、自己診断時における加速度センサの作動を示すタイミングチャート、図３（ｂ）は、自己診断時でないにも関わらず、外部ノイズなどによってＰＩＮ信号が瞬間的にＨｉになったときの加速度センサの動作を示すタイミングチャートである。
【００５７】
これらの図に示されるように、自己診断時には、ＰＩＮ信号のＨｉが規定クロック数分継続することになるため、規定クロック数分継続したのち自己診断が行われ、加速度センサから自己診断に応じた出力信号Ｇｏが出力されることになる。一方、外部ノイズなどによってＰＩＮ信号が瞬間的にＨｉになったときには、ＰＩＮ信号のＨｉが規定クロック数分継続しないため、自己診断が行われず、加速度センサの出力信号Ｇｏは０になる。
【００５８】
以上説明した本実施形態の加速度センサによれば、ＰＩＮ信号がＨｉになったときに、ＰＩＮ信号が外部ノイズなどよりも長い時間と想定される時間継続した場合にのみ、自己診断モードに移行するようにしている。これにより、外部ノイズなどによってＰＩＮ信号がＨｉになったとしても、自己診断モードに移行しないようにできる。
【００５９】
このため、自己診断時でないにもかかわらず、外部ノイズなどに起因して加速度センサから加速度を示す出力信号Ｇｏが出力されることで、加速度が印加されているとご認識されることを防止することができる。そして、加速度センサに基づいて作動する外部の装置などが誤作動を起こすことも防止することができる。
【００６０】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態を変更したものであるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００６１】
本実施形態では、ＰＩＮ信号を複数回に分けてＨｉとすることで自己診断であるか外部ノイズであるかを判定するものであり、加速度センサの基本構造などに関しては第１実施形態と同様である。したがって、ここでは、本実施形態の加速度センサについて、自己診断時および自己診断時でないにも関わらず、外部ノイズなどによってＰＩＮ信号が瞬間的にＨｉになったときの加速度センサの動作についてのみ説明する。
【００６２】
自己診断時には、制御信号発生回路２４に自己診断指令信号となるＰＩＮ信号がＨｉになる。また、外部ノイズなどに起因としてＰＩＮ信号がＨｉになる。このため、ＰＩＮ信号がＨｉになったときには、制御信号発生回路２４に内蔵されたクロックが発生するクロック信号ＣＬＫに基づいて、ＰＩＮ信号がＨｉになった理由が、自己診断のためであるのか、それとも外部ノイズなどによるものなのかが制御信号発生回路２４において判定される。
【００６３】
まず、ＰＩＮ信号がＨｉになったとき、ＰＩＮ信号の立上りと同期して、制御信号発生回路２４から各種信号が出力され、またＳＴＡＴ端子の出力がＨｉになる。
【００６４】
具体的には、制御信号発生回路２４から出力された各種信号に基づき、第１実施形態で説明した自己診断モードの場合と同様の動作が行われる。
【００６５】
このため、通常の自己診断時と同様の動作が行われることになるが、このときにはまだ自己診断のための動作であるのか、外部ノイズなどに起因して行われた動作なのか分からない。したがって、自己診断であるか否か不明であるということがＳＴＡＴ端子の出力（Ｈｉ）に基づいて判定され、このときに得られる加速度センサの出力は自己診断に用いないようにされる。言い換えると、自己診断時と同様の動作が行われるものの、まだこの段階では自己診断モードへのエントリが行われないようにされる。
【００６６】
続いて、自己診断の場合には、先ほどＨｉにしたときから一定の時間間隔を空けて、もう一度ＰＩＮ信号としてＨｉが入力されるようにする。つまり、外部ノイズなどの場合には不定期にＰＩＮ信号がＨｉになり、連続してＨｉにならないため、自己診断のときにはＰＩＮ信号を複数回にわたって定期的にＨｉとすることで、外部ノイズなどと区別できるようにするのである。
【００６７】
このため、自己診断の場合には、もう一度ＰＩＮ信号がＨｉになるため、再度、上記と同様に自己診断モードに移行し、今度は正式な自己診断（２回目の自己診断）が行われる。このときにはＳＴＡＴ端子の出力がＨｉにならないようにする。このようにすることで、１度目の自己診断のときに対してＳＴＡＴ端子の出力が変わるため、ＳＴＡＴ端子の出力を読み取ることで自己診断中であるか否かを判定することができる。そして、２回目の自己診断が完了した後、ＳＴＡＴ端子からＩＤ信号を出力させるようにしている。
【００６８】
図４は、本実施形態の加速度センサの作動を示す状態遷移図である。この図に示されるように、ＰＩＮ信号がＬｏの時には、通常の加速度検出の状態（通常状態）となっている。このときには、基本的に加速度センサの出力信号Ｇｏは０Ｇを示しており、加速度が印加されたときに、それに応じた値を示すことになる。また、ＳＴＡＴ端子の電位はＬｏになっている。
【００６９】
ＰＩＮ信号がＨｉになると、プライマリ状態（１）となり、自己診断モードに移行する。これにより、自己診断が行われ、加速度センサの出力信号Ｇｏは、自己診断に応じた値（プライマリ出力）となる。また、ＳＴＡＴ端子の出力はＨｉとなる。このプライマリ状態（１）においても、ＰＩＮ信号のＨｉが継続している最中には、プライマリ状態（１）が継続する。そして、ＰＩＮ信号がＬｏに切り替わると、プライマリ状態（２）に移行する。
【００７０】
プライマリ状態（２）においては、基本的に加速度センサの出力信号Ｇｏは０Ｇを示しており、ＳＴＡＴ端子の電位はＬｏのままとなる。このプライマリ状態（２）においては、ＰＩＮ信号のＬｏが継続している最中には、プライマリ状態（２）が継続し、ＰＩＮ信号がＨｉに切り替わると、プライマリ状態（３）に移行する。なお、プライマリ状態（２）が一定期間、つまり自己診断の為にＰＩＮ信号が複数回Ｈｉに切り替わると想定される期間を過ぎた場合には、通常状態に戻る。この場合、それ以降にＰＩＮ信号がＨｉになったとしても、再度１回目として取り扱われる。
【００７１】
プライマリ状態（３）では、再び自己診断モードに移行する。これにより、自己診断が行われ、加速度センサの出力信号Ｇｏは、自己診断に応じた値（プライマリ出力）となる。ただし、このときにはＳＴＡＴ端子の出力はＬｏｗとなる。このプライマリ状態（３）においても、ＰＩＮ信号のＨｉが継続している最中には、プライマリ状態（３）が継続する。そして、ＰＩＮ信号がＬｏに切り替わると、ＩＤ出力状態に移行する。
【００７２】
ＩＤ出力状態では、基本的に加速度センサの出力信号Ｇｏは０Ｇを示しており、ＳＴＡＴ端子からクロック信号ＣＬＫに同期してＩＤ信号が出力される。このＩＤ出力状態においては、ＰＩＮ信号がＬｏが継続している最中はＩＤ出力状態が続けられ、Ｈｉになるとプライマリ状態（３）に再び戻る。そして、ＩＤ信号の出力が完了すると、自己診断が完了したものとして、通常状態に移行する。
【００７３】
図５（ａ）は、自己診断時における加速度センサの作動を示すタイミングチャート、図５（ｂ）は、自己診断時でないにも関わらず、外部ノイズなどによってＰＩＮ信号が瞬間的にＨｉになったときの加速度センサの動作を示すタイミングチャートである。
【００７４】
これらの図に示されるように、自己診断時には、ＰＩＮ信号のＨｉが２回続くが、外部ノイズなどによる場合にはＰＩＮ信号のＨｉが単独で発生する。このため、自己診断時には、２回目にＰＩＮ信号がＨｉになったときに自己診断が行われ、加速度センサから自己診断に応じた出力信号Ｇｏが出力されることになる。一方、外部ノイズなどによる場合には、ＰＩＮ信号が２回続いてＨｉにならないため、自己診断が行われず、加速度センサの出力信号Ｇｏは０になる。
【００７５】
このように、ＰＩＮ信号がＨｉになるのが複数回繰り返された場合には自己診断を行うものと判定し、繰り返されなかった場合には、外部ノイズなどによってＰＩＮ信号がＨｉになったものと判定することができる。本実施形態のようにしても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７６】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は、加速度センサが１軸方向に２出力の感度を有する点で前述の各実施形態と異なる。なお、加速度センサの基本構造は第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と同様の部分に関しては同様の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００７７】
図７は、本実施形態の加速度センサのパッケージＩＣ３０の構成を示す。この図に示すように、パッケージＩＣ３０は、センサエレメント１０、Ｃ−Ｖ変換回路２１、検出回路２０、スイッチ回路２２、制御信号発生回路２４とを含んだ構成とされている。パッケージＩＣ３０には、パッケージＩＣ３０への駆動電圧ＶＣＣを供給する電源端子３０ａ、後述する出力信号Ｇｏ１を出力する第１出力端子３０ｂ、後述する出力信号Ｇｏ２を出力する第２出力端子３０ｃ、パッケージＩＣ３０の基準電位ＧＮＤと接続されるＧＮＤ端子３０ｄ、加速度センサの状態を示す信号を出力するＳＴＡＴ端子３０ｅ、自己診断指令信号となるＰＩＮ信号が入力される入力端子３０ｆを出力する端子の合計６本の端子３０ａ〜３０ｆ（後述するリードフレーム３５に相当）が設けられている。
【００７８】
ここで、図８（ａ）および図８（ｂ）を用いて前述した端子の配置について詳細に説明する。図８（ａ）は、加速度センサの実装構造を示した側面図である。また、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＡ−Ａ'線における断面図である。
【００７９】
図８（ａ）に示すように、加速度センサは、基板部３１とパッケージ部３２とを接合することにより構成されている。基板部３１は、Ｃ−Ｖ変換回路２１と検出回路２０とスイッチ回路２２と制御信号発生回路２４とからなる信号処理回路基板の上に、センサエレメントを有するセンサ回路基板を積層することにより構成されている。
【００８０】
また、図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、基板部３１には、基板部３１のパッケージ部３２側の面に設けられた６箇所の主電極３３が設けられている。同様に、パッケージ部３２にも、基板部３１の６箇所の主電極３３に対応するように、６本のリードフレーム３５が設けられている。これらのうちのリードフレーム３５により上述した６本の端子３０ａ〜３０ｆが構成されている。
【００８１】
主電極３３とリードフレーム３５とはバンプ接続されている。このバンプ接続は、パッケージ部３２から基板部３１に応力（特に、熱応力）が発生した場合であっても、破壊されないように、濡れ性良好な形状によりハンダ付けされている。具体的には、基板部３１側よりもパッケージ部３２側のハンダ付着面積が広くされている。
【００８２】
また、基板部３１とパッケージ部３２との間のバンプ接続は、前述の６箇所だけではなく、基板部３１の４隅に設けられた補助電極３４と、これらの補助電極３４に対応するようにパッケージ部３２に設けられた４箇所のダミーパッド３６とがバンプ接続されている。この補助電極３４は、パッケージ部３２が熱変形した際に、基板部３１に熱応力を印加し難いように、主電極３３とは異なり、基板部３１側もパッケージ部３２側も同じような面積でハンダ付けされている。これにより、パッケージ部３２に応力が発生したとしても、各主電極３３がリードフレーム３５から外れることを防止できると共に、補助電極３４によって該応力を緩和することが可能となる。
【００８３】
次に、図７に基づいて、本実施形態における制御信号発生回路２４について説明する。制御信号発生回路２４は、内部クロック生成回路２４ａを有しており、この内部クロック生成回路２４ａが生成したクロック信号に基づいて、各種信号ＰＷ１、ＰＷ２、Ｓｔ、Ｓ１、Ｓ２、Ｆ１を出力する構成となっている。すなわち、本実施形態の加速度センサは、パッケージ外からのクロック信号を必要としない構成となっている。
【００８４】
ところで、本実施形態の加速度センサは、１軸方向に２出力の感度を有すると述べたが、図７に示す通りセンシング部を構成するセンサエレメントは１つしか設けられておらず、上記各実施形態と同様の構造とされている。しかし、本実施形態の加速度センサは、ＳＣＦ回路２３ｂの出力後に分岐回路２５が設けられている点で上記各実施形態と異なる。
【００８５】
分岐回路２５は、ＳＣＦ回路２３ｂの出力信号を増幅し、出力信号Ｇｏ２を形成するための回路であり、オペアンプ２５ａおよびＳＣＦ回路２３ｂの出力端子とオペアンプ２５ａの反転入力端子との間に接続された抵抗２５ｂ、およびオペアンプ２５ａの反転入力端子と出力端子の間に接続された抵抗２５ｃによる増幅回路にて構成されている。
【００８６】
ＳＣＦ回路２３ｂから出力された信号は、点Ｂにおいて分岐し、一方はそのまま出力信号Ｇｏ１として出力され、他方は分岐回路２５によりさらに増幅された後に出力信号Ｇｏ２として出力される。このように、出力信号Ｇｏ１と出力信号Ｇｏ２とは増幅度が異なるため、この加速度センサは、１軸方向に２つの感度を有する構成となる。なお、分岐回路２５は反転増幅回路とされているので、出力信号Ｇｏ２は出力信号Ｇｏ１に対して反転方向に増幅され、これら２つの出力信号Ｇｏ１、Ｇｏ２が混同し難い構成となっている。
【００８７】
図９は、パッケージＩＣ３０（圧力センサ）とそのセンサ出力に基づいた処理を行うＥＣＵ４０との間の信号の入出力関係を示した模式図である。前述したように、加速度センサへは駆動電圧ＶＤＤ、基準電位ＧＮＤおよび信号ＰＩＮが入力され、加速度センサからは出力信号Ｇｏ１、Ｇｏ２および信号ＳＴＡＴが出力される。そして、加速度センサが出力した出力信号Ｇｏ１、Ｇｏ２および信号ＳＴＡＴは、車両内部のバスを通じてＥＣＵ４０（例えば、エアバッグＥＣＵ）に送信される。
【００８８】
ＥＣＵ４０は、内部にクロック生成回路（制御信号発生回路の内部クロック生成回路２４ａとは同期しなくても良い）を有し、１［ｍｓｅｃ］程度の制御周期で駆動されている。例えば、ＥＣＵ４０がエアバックＥＣＵの場合、ＥＣＵ４０は、図示しないキーシリンダ部が出力したＩＧ信号（エンジンが始動された際に出力される信号）を受信すると、加速度センサに対して信号ＰＩＮを出力する。その後、ＥＣＵ４０は、加速度センサが出力する出力信号Ｇｏ１、Ｇｏ２および信号ＳＴＡＴを受信すると、これらの信号に基づいて診断結果もしくは衝突判定結果を出力する。
【００８９】
衝突判定結果とは、車両各部に設けられた各加速度センサの出力を鑑みて判定されるものであり、具体的には車両がエアバッグを展開すべき物体に衝突したか否かの判定結果のことを示している。これは、通常の加速度検出時における加速度センサの出力に基づいて判定される。一方、診断結果は、ＥＣＵ４０がＩＧ信号を受信した際に行われる自己診断処理の結果であり、具体的にはセンサエレメント１０に電圧を印加して可動電極１ａ、１ｂを変位させたときの加速度センサの出力に基づく判定結果のことを示している。
【００９０】
以下、本実施形態の加速度センサによる自己診断処理について、図１０のフローチャートおよび図１１のタイミングチャートを用いて説明する。
【００９１】
自己診断処理は、図示しないキーシリンダ部が出力したＩＧ信号がＥＣＵ４０に入力されると所定の初期化処理等を経た後に開始され、所定の制御周期毎に実行される。
【００９２】
まず、図１０のステップ１００では、加速度センサに対して信号ＰＩＮを一定期間Δｔ
１［ｓｅｃ］の間、連続してＨｉにする。一定期間Δｔ１［秒］は、車両の通信系に影響
を及ぼすノイズが連続して照射されると予想される時間よりも長い時間に設定される。車両の通信系に影響を与えるノイズは、ギガヘルツ帯の周波数の信号であるため、そのようなノイズは連続して１〜５００［ｎｓｅｃ］程度、通信系に重畳されると予想される。そこで、このようなノイズが通信系に乗りＰＩＮと誤認され自己診断が開始されないように、本実施形態では、Δｔ１［ｓｅｃ］を０．２５［ｍｓｅｃ］としている。一定期間Δｔ１［ｓｅｃ］の範囲としては、０．１〜０．５［ｍｓｅｃ］程度が望ましい。すなわち、Δｔ１［ｓｅｃ］には、重畳されると予想されるノイズ時間１〜１００［ｎｓｅｃ］の５〜５００倍程度のマージンを設けると良い。
【００９３】
これにより、図１１の時点ｔ０〜ｔ２に示すように、加速度センサからはＳＴＡＴ端子３０ｅと第２出力端子３０ｃから加速度センサの状態を示す信号と出力信号Ｇｏ２がＥＣＵ４０に対して出力される。このとき、信号ＰＩＮが一定期間Δｔ１［ｓｅｃ］連続して
入力されているため、一定期間Δｔ１の間、ＳＴＡＴ端子からＨｉの電位、第２出力端子
３０ｃの出力信号Ｇｏ２もＨｉの電位が出力される。
【００９４】
続く、ステップ１０１では、この時点ｔ０〜ｔ２の間のＳＴＡＴ端子の出力電位および第２出力端子３０ｃの出力信号Ｇｏ２を取得し、どれだけの時間連続してＨｉ出力されたかを算出する（正常なら一定期間Δｔ１［ｓｅｃ］と一致する）。そして、ステップ１０
２において、ＳＴＡＴ端子の出力電位がＨｉとなっている期間に基づいて分岐判定を行う。ＳＴＡＴ端子の出力電位がＨｉとなる期間が一定期間Δｔ１［ｓｅｃ］であるなら、信号ＰＩＮは正常に加速度センサに入力されたと判定してステップ１０３へ進み、ＳＴＡＴ端子の出力電位がＨｉとなる期間が一定期間Δｔ１［ｓｅｃ］未満であれば、信号ＰＩＮは正常に加速度センサに入力されていないと判定してステップ１００へ戻る。
【００９５】
ステップ１０３では、再度、加速度センサに対して信号ＰＩＮを一定期間Δ１ｔ［ｓｅ
ｃ］の間、連続してＨｉにする。これにより、図１１の時点ｔ０〜ｔ２と同様に、時点ｔ２〜ｔ４においても、加速度センサからはＳＴＡＴ端子３０ｅと第２出力端子３０ｃから加速度センサの状態を示す信号と出力信号Ｇｏ２がＥＣＵ４０に対して出力される。
【００９６】
続く、ステップ１０４では、この時点ｔ２〜ｔ４の間のＳＴＡＴ端子の出力電位および第２出力端子３０ｃの出力信号Ｇｏ２を取得し、どれだけの時間連続してＨｉ出力されたかを算出する。そして、ステップ１０５において、ＳＴＡＴ端子の出力電位がＨｉとなっている期間に基づいて分岐判定を行う。ＳＴＡＴ端子の出力電位がＨｉとなる期間が一定期間Δｔ１［ｓｅｃ］であるなら、信号ＰＩＮは正常に加速度センサに入力されたと判定
してステップ１０６へ進み、ＳＴＡＴ端子の出力電位がＨｉとなる期間が一定期間Δｔ１
［ｓｅｃ］未満であれば、信号ＰＩＮは正常に加速度センサに入力されていないと判定してステップ１００へ戻る。
【００９７】
上述したステップ１００〜１０２は１回目準備処理であり、ステップ１０３〜１０５は２回目準備処理であるが、これらの両方の準備処理を正常に終了した場合に、ステップ１０６以下の診断判定を行うための出力信号Ｇｏ２を取得する処理に進むことができる。
【００９８】
ステップ１０６では、加速度センサに対して、一定期間Δｔ２［ｓｅｃ］の間、信号Ｐ
ＩＮを連続してＨｉにする。続くステップ１０７では、図１１の時点ｔ４〜ｔ５の間（＝一定期間Δｔ２［ｓｅｃ］）のＳＴＡＴ端子の出力電位および第２出力端子３０ｃの出力
信号Ｇｏ２を取得する。そして、ステップ１０８において、ＳＴＡＴ端子の出力電位に基づいて分岐判定を行う。ＳＴＡＴ端子の出力電位がＨｉとなっている時間が一定期間Δｔ
２［ｓｅｃ］であるなら、信号ＰＩＮは正常に加速度センサに入力されたと判定してステップ１０９へ進み、ＳＴＡＴ端子の出力電位がＨｉとなっている時間が一定期間Δｔ２［ｓｅｃ］未満なら、信号ＰＩＮは正常に加速度センサに入力されていないと判定してステップ１００へ戻る。
【００９９】
ステップ１０９では、ステップ１０７で取得した出力信号Ｇｏ２を用いて分岐判定を行う。出力信号Ｇｏ２が規定値であると判定されたならステップ１１０に進み、出力信号Ｇｏ２が規定値でないと判定されたならステップ１１１に進む。ここでいう規定値とは、信号ＰＩＮが一定期間Δｔ２［ｓｅｃ］連続で入力された際に、加速度センサがそれを検出
して出力信号Ｇｏ２として出力すべき信号が示す値である。
【０１００】
次に、ステップ１１０では、ステップ１０９で出力信号Ｇｏ２が出力されるべき信号と同値であると判定されたため、加速度センサは正常であるとの診断結果を出力する。逆に、ステップ１１１では、ステップ１０９で出力信号Ｇｏ２が出力されるべき信号と同値でないと判定されたため、加速度センサは異常であるとの診断結果を出力する。
【０１０１】
なお、図１１のタイミングチャートでは、信号ＰＩＮの立ち上がり立ち下りと、ＳＴＡＴ端子の出力電位および出力信号Ｇｏ２の立ち上がり立ち下りとが同期しているような表現となっているが、実際のＳＴＡＴ端子の出力電位および出力信号Ｇｏ２の応答は、信号ＰＩＮに対して極少の時間遅れがある。
【０１０２】
このような構成とすることで、第１および第２の実施形態と同様に、信号ＰＩＮに対応してＳＴＡＴ端子からＨｉの出力電位が出力され、かつこれが複数回（本実施形態の場合には２回）連続で成功した場合にのみ自己診断処理がなされるため、外部ノイズなどによって信号ＰＩＮがＨｉになったとしても、自己診断モードに移行しないようにできる。
【０１０３】
また、上述したように、制御信号発生回路２４に内蔵したクロックによりクロック信号ＣＬＫを形成しているため、以下の効果も得られる。これについて、従来構造の加速度センサのパッケージＩＣを例に挙げて説明する。
【０１０４】
従来の１軸１出力の加速度センサパッケージは、本実施形態と同様に６本の主電極、及びリードフレームを有した構造とされている。それらは、それぞれ、電源電圧ＶＣＣ・出力信号Ｇｏ・基準電位ＧＮＤ・ＳＴＡＴ端子の出力電位・信号ＰＩＮとクロック信号ＣＬＫの伝達に使用されている。そして、主電極から入力されたクロック信号ＣＬＫに基づいて、信号処理回路中のサンプルホールド回路やＳＣＦ回路が駆動されている。このため、このような従来構造の加速度センサを本実施形態のような１軸２出力の感度を有する加速度センサにするためには、分岐回路を備えるだけでなく、１出力分の主電極およびリードフレームを増設する必要が出てくる。
【０１０５】
しかしながら、６本の主電極を７本に増設した場合、ＩＣパッケージの形状が従来構造から変わり、従来構造との互換性を保つことができなくなる。また、パッケージ自体の体格も大きくなってしまうという問題がある。
【０１０６】
このため、本実施形態のように、クロック信号ＣＬＫを制御信号発生回路２４に内蔵したクロックにて生成し、従来クロック信号ＣＬＫの入力に使用していた主電極３３の１つを第２出力端子３０ｃとして用い、これから出力信号Ｇｏ２が出力されるようにしている。これにより、従来のパッケージを流用可能としながら、加速度センサの出力を１軸２出力とすることができる。
【０１０７】
さらに、図１０のステップ１０９において、出力信号Ｇｏ２に基づいて加速度センサが正常か否かを判定しているため、追加した分岐回路２５の故障も含めて自己診断することができる。このため、本実施形態のような１軸２出力の加速度センサにおいても、第１、第２実施形態に示した効果を奏することが可能となる。そして、出力信号Ｇｏ１を増幅した出力信号Ｇｏ２に基づいて自己診断処理を行うため、一度の判定で出力信号Ｇｏ１、Ｇｏ２の両方の信号が正常であるか否かを判定することができ、出力信号Ｇｏ１と出力信号Ｇｏ２とを別々に判定する必要も無くせる。
【０１０８】
なお、上記自己診断処理では、信号ＰＩＮを一定期間Δｔ１［ｓｅｃ］連続して出力す
るとともに、ＳＴＡＴ端子の出力電位がＨｉになった時間が一定期間Δｔ１［ｓｅｃ］程
度連続したか否かを判定していた。しかし、ＥＣＵ４０はＥＣＵ４０自体の時間管理のためにパルスクロックを使っているため、信号ＰＩＮを一定期間Δｔ１［ｓｅｃ］ではなく
、１制御周期当たりのＨｉになった時間の割合、すなわちＰＷＭ方式によるデューティ比によって表しても良い。すなわち、ステップ１００で信号ＰＩＮのデューティ比を５０％とし、ステップ１０２でＳＴＡＴ端子の出力電位がＨｉになった時間のデューティ比が５０％であるか否かを判定するなどしても良い。
【０１０９】
（他の実施形態）
上記実施形態では容量式物理量センサとして加速度センサを例に挙げて説明したが、それ以外のセンサ、例えば圧力センサやヨーレートセンサにも本発明を適用することが可能である。
【０１１０】
なお、本実施形態では、自己診断でない通常動作時には、容量の変化を検出するための信号を可動電極１ａ、１ｂと固定電極２ａ、２ｂとの間に周期的に印加し、自己診断時には、可動電極１ａ、１ｂを変位させるための信号を可動電極１ａ、１ｂと固定電極２ａ、２ｂとの間に印加したのち、容量の変化を検出するための信号に加える制御手段として、スイッチ回路２２および制御信号発生回路２４を例に挙げて説明したが、これらが一体的に構成されるものであっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明の第１実施形態における容量式加速度センサの全体構成を示す回路ブロック図である。
【図２】図１に示した加速度センサの作動を示す状態遷移図である。
【図３】（ａ）は、自己診断時における加速度センサの作動を示すタイミングチャート、（ｂ）は、自己診断時でないにも関わらず、外部ノイズなどによってＰＩＮ信号が瞬間的にＨｉになったときの加速度センサの動作を示すタイミングチャートである。
【図４】本発明の第２実施形態における容量式加速度センサの作動を示す状態遷移図である。
【図５】（ａ）は、自己診断時における加速度センサの作動を示すタイミングチャート、（ｂ）は、自己診断時でないにも関わらず、外部ノイズなどによってＰＩＮ信号が瞬間的にＨｉになったときの加速度センサの動作を示すタイミングチャートである。
【図６】従来の加速度センサの自己診断動作を示したタイミングチャートである。
【図７】本発明の第３実施形態の加速度センサのパッケージＩＣ３０の構成を示す。
【図８】（ａ）は、加速度センサの実装構造を示した側面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ’線における断面図である。
【図９】圧力センサとそのそのセンサ出力に基づいた処理を行うＥＣＵ４０との間の信号の入出力関係を示した模式図である。
【図１０】自己診断処理のフローチャートである。
【図１１】自己診断処理時のタイミングチャートである。
【符号の説明】
【０１１２】
１ａ、１ｂ…可動電極、２ａ、２ｂ…固定電極、１０…センサエレメント、
２０…検出回路、２１…Ｃ−Ｖ変換回路、２１ａ…オペアンプ、２１ｂ…コンデンサ、
２１ｃ…スイッチ、２１ｄ…中点電圧供給回路、２１ｅ…オペアンプ、
２２…スイッチ回路、２３…信号処理回路、２３ａ…サンプルホールド回路、
２３ｂ…ＳＣＦ回路、２４…制御信号発生回路、２４ａ…内部クロック生成回路、
３０…パッケージＩＣ、３１…基板部、３２…パッケージ部、３３…主電極、
３４…補助電極、３５…リードフレーム、４０…ＥＣＵ
【図１】
2007178420.tif 000003
【図２】
2007178420.tif 000004
【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９】
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【図１０】
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【図１１】
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