(57)【要約】【課題】本発明による実施形態は、複数の信号経路を用いたセンサ自己診断のためのシステムおよび方法に関する。【解決手段】１つの実施形態によれば、センサは磁界センサであり、システムおよび／または方法は、ＳＩＬ規格など関連する安全規格または他の工業規格に合致するように、またはそれらの規格を上回るように構成されている。たとえば、単一半導体チップ上に実装されたモノリシック集積回路センサシステムは、第１のセンサ信号のための第１の信号経路を有する第１のセンサデバイスを半導体チップ上に含むことができ、さらに第１の信号経路とは異なる第２のセンサ信号のための第２の信号経路を有する第２のセンサデバイスを半導体チップ上に含むことができ、第１の信号経路の信号と第２の信号経路の信号との比較によって、センサシステムのセルフテストが提供される。【選択図】図１
2017194466.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モノリシック集積回路であって、
物理量を指示するように構成され、半導体チップ上に第１のセンサ信号のための第１の信号経路を有する、第１のセンサデバイスと、
前記物理量を指示するように構成され、前記半導体チップ上に第２のセンサ信号のための第２の信号経路を有する、第２のセンサデバイスと、
が設けられており、
前記第２の信号経路は、前記第１の信号経路とは分離していて異なるものであり、前記第１の信号経路と比較すると前記第１の信号経路よりも、
低いサンプリングレート、長いレイテンシタイム、狭い帯域幅、低い精度、大きいノイズ、低いアナログ／ディジタル変換分解能、および、狭い信号レンジ、
から成るグループから選択された少なくとも１つの特性を有しており、
前記第２のセンサデバイスは、第１のセンシング素子を含む前記第１のセンサデバイスよりも少ない第２のセンシング素子を含み、
前記第２のセンサデバイスは、第１の検知面積の第１のセンシング素子を含む前記第１のセンサデバイスよりも狭い第２の検知面積の第２のセンシング素子を含み、かつ、異なる動作方式、異なる信号符号化、異なるセンサ信号マッピング、異なる補償アルゴリズム、および、異なる処理スケジュールを有しており、
前記第１の信号経路に関連する第１の出力信号、および、前記第２の信号経路に関連する第２の出力信号は、前記モノリシック集積回路から外部制御ユニットへ伝達可能である、
モノリシック集積回路。
【請求項２】
前記異なる動作方式は、前記第１の信号経路の機能部のためにはハードウェア実装として実現される一方、前記第２の信号経路の対応する機能部は、ソフトウェアとして実現される、
請求項１記載のモノリシック集積回路。
【請求項３】
前記異なる動作方式は、前記第１の信号経路のために前記第２の信号経路とは異なるセンシング技術を用いて実現される、
請求項１記載のモノリシック集積回路。
【請求項４】
前記異なる動作方式は、前記第１の信号経路の第１の機能部のために、前記第１の機能部に対応する前記第２の信号経路の第２の機能部とは少なくとも部分的に異なる機能処理ハードウェアを採用することによって実現される、
請求項１記載のモノリシック集積回路。
【請求項５】
前記第１の信号経路および前記第２の信号経路の信号を受信するために、前記第１の信号経路および前記第２の信号経路に接続されたディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）が前記半導体チップ上にさらに設けられており、前記ＤＳＰは、前記第１の信号経路の信号と前記第２の信号経路の信号とを比較するように構成されている、
請求項１記載のモノリシック集積回路。
【請求項６】
前記ＤＳＰは、前記第１の信号経路に関連づけられた第１のディジタル信号処理部と、前記第２の信号経路に関連づけられた第２のディジタル信号処理部と、を含む、
請求項２記載のモノリシック集積回路。
【請求項７】
前記ＤＳＰは、アナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換チャネルのクロススイッチングデバイスによって、前記第１の信号経路および前記第２の信号経路に接続されている、
請求項２記載のモノリシック集積回路。
【請求項８】
前記第１の信号経路および前記第２の信号経路のうちの一方に接続された、少なくとも１つの付加的なセンサデバイスがさらに設けられている、
請求項１記載のモノリシック集積回路。
【請求項９】
前記少なくとも１つの付加的なセンサデバイスは、温度センサ、応力センサ、電流センサ、電圧センサ、および、磁界センサから成るグループから選択される、
請求項８記載のモノリシック集積回路。
【請求項１０】
前記半導体チップ上にさらにマルチプレクサが設けられており、前記マルチプレクサは、前記第２のセンサデバイスおよび前記少なくとも１つの付加的なセンサデバイスを、前記第１の信号経路および前記第２の信号経路のうち、選択された一方の経路に接続するように構成されている、
請求項８記載のモノリシック集積回路。
【請求項１１】
前記第１のセンサデバイスおよび前記第２のセンサデバイスは、磁界センサを含む、
請求項１記載のモノリシック集積回路。
【請求項１２】
前記第１のセンサデバイスおよび前記第１の信号経路に接続された第１のバイアシング回路と、前記第２のセンサデバイスおよび前記第２の信号経路に接続された第２のバイアシング回路と、がさらに設けられている、
請求項１記載のモノリシック集積回路。
【請求項１３】
バイアシング比較器がさらに設けられており、前記バイアシング比較器は、前記第１のバイアシング回路から第１のバイアシング信号を受信し、前記第２のバイアシング回路から第２のバイアシング信号を受信し、前記第１のバイアシング信号と前記第２のバイアシング信号とを比較するように構成されている、
請求項１２記載のモノリシック集積回路。
【請求項１４】
モノリシック集積回路の監視方法であって、
単一半導体チップ上に、メインセンサを有するメイン信号経路を実装するステップと、
前記単一半導体チップ上に、セカンダリセンサおよびセカンダリ信号経路を実装するステップと、
ただし、前記セカンダリ信号経路は、前記メイン信号経路とは分離していて異なるものであり、前記メイン信号経路と比較すると前記メイン信号経路よりも低いサンプリングレート、長いレイテンシタイム、狭い帯域幅、低い精度、大きいノイズ、低いアナログ／ディジタル変換分解能、狭い信号レンジ、および、異なる動作方式から成るグループから選択された少なくとも１つの特性を有し、
前記セカンダリセンサは、第１のセンシング素子を含む前記メインセンサよりも少ない第２のセンシング素子を含み、前記セカンダリセンサは、第１の検知面積の第１のセンシング素子を含む前記メインセンサよりも狭い第２の検知面積の第２のセンシング素子を含み、かつ、異なる動作方式、異なる信号符号化、異なるセンサ信号マッピング、異なる補償アルゴリズム、および、異なる処理スケジュールを有し、
前記メイン信号経路の信号を第１の出力信号として供給し、前記セカンダリ信号経路の信号を第２の出力信号として供給するステップと、
前記第１の出力信号と前記第２の出力信号とを比較するステップと、
を含む方法。
【請求項１５】
少なくとも１つの付加的なセンサを前記セカンダリ信号経路に多重化するステップをさらに含む、
請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの付加的なセンサから、少なくとも１つの補償信号を受信するステップをさらに含む、
請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記メインセンサを第１のバイアシング部によってバイアスするステップと、
前記セカンダリセンサを、前記第１のバイアシング部とは異なる第２のバイアシング部によりバイアスするステップと、
前記メインセンサのバイアス電流および前記セカンダリセンサのバイアス電流を測定するステップと、
をさらに含む、
請求項１４記載の方法。
【請求項１８】
前記メイン信号経路および前記セカンダリ信号経路をディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）に接続するステップと、
前記ＤＳＰの第１のソフトウェア部を用いて前記メイン信号経路の信号を処理し、前記第１の出力信号を決定するステップと、
前記ＤＳＰの、前記第１のソフトウェア部とは異なる第２のソフトウェア部を用いて、前記セカンダリ信号経路の信号を処理し、前記第２の出力信号を決定するステップと、
をさらに含む、
請求項１４記載の方法。
【請求項１９】
メイン信号経路部とセカンダリ信号経路部とを含む、前記ＤＳＰのパラレル出力部を設けるステップをさらに含む、
請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記比較するステップは、前記メイン信号経路の信号および前記セカンダリ信号経路の信号の商または線形変換のうち、少なくとも一方を形成するステップを含む、
請求項１４記載の方法。
【請求項２１】
前記商または前記線形変換のうち少なくとも一方を評価するステップをさらに含む、
請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
前記メインセンサまたは前記セカンダリセンサのうち、選択されたセンサの測定レンジを調整する一方、前記メインセンサまたは前記セカンダリセンサのうち、選択されなかったセンサの測定レンジを変更しないまま維持するステップをさらに含む、
請求項１４記載の方法。
【請求項２３】
前記メインセンサが前記セカンダリ信号経路に接続され、前記セカンダリセンサが前記メイン信号経路に接続されるように、前記メインセンサおよび前記セカンダリセンサを交換するステップをさらに含む、
請求項１４記載の方法。
【請求項２４】
前記外部制御ユニットは、
前記外部制御ユニットが受信して比較した伝達可能な前記第１の出力信号および前記第２の出力信号に応答して警告を供給する、
ように構成されている、
請求項２記載のモノリシック集積回路。
【請求項２５】
前記メイン信号経路部により前記第１の出力信号を供給するステップと、
前記セカンダリ信号経路部により前記第２の出力信号を供給するステップと、
をさらに含む、
請求項１９記載の方法。
【請求項２６】
１つの出力部により前記第１の出力信号を供給するステップと、
時分割多重方式を用いて前記出力部により前記第２の出力信号を供給するステップと、
をさらに含む、
請求項１８記載の方法。
【請求項２７】
前記ＤＳＰの前記パラレル出力部を外部制御ユニットに接続するステップをさらに含む、
請求項２５記載の方法。
【請求項２８】
前記比較するステップの結果として、前記外部制御ユニットにより警告を供給するステップをさらに含む、
請求項２６記載の方法。
【請求項２９】
前記比較するステップを前記単一半導体チップ上で実施する、
請求項１４記載の方法。
【請求項３０】
前記比較するステップの結果として、
・前記モノリシック集積回路のエラーまたは偏差の識別、
・前記センサ、前記信号経路、または、前記ＤＳＰのうち少なくとも１つの妥当性チェック、または、
・前記センサ、前記信号経路、または前記ＤＳＰのうち少なくとも１つの検証、
のうちの少なくとも１つを提供する、
請求項１４記載の方法。
【請求項３１】
前記第１の出力信号および前記第２の出力信号は、前記モノリシック集積回路から前記外部制御ユニットへ、比較のために伝達可能である、
請求項１記載のモノリシック集積回路。
【請求項３２】
前記比較には、
前記モノリシック集積回路のエラーまたは偏差の識別、
前記センサ、前記信号経路または前記ＤＳＰのうち少なくとも１つの妥当性チェック、
前記センサ、前記信号経路または前記ＤＳＰのうち少なくとも１つの検証、
のうちの少なくとも１つが含まれる、
請求項３１記載のモノリシック集積回路。
【請求項３３】
前記比較には、前記第１の出力信号と前記第２の出力信号の商、線形変換、前記第１の出力信号と前記第２の出力信号との間の差分絶対値と差分閾値との比較のうち、少なくとも１つの形成が含まれる、
請求項３１記載のモノリシック集積回路。
【請求項３４】
前記メイン信号経路に、第１のアナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換技術を実装するステップと、
前記セカンダリ信号経路に、前記第１のＡ／Ｄ変換技術とは異なる第２のＡ／Ｄ変換技術を実装するステップと、
をさらに含む、
請求項１４記載の方法。
【請求項３５】
前記第１の信号経路は、第１のアナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器を含み、前記第２の信号経路は、前記第１のＡ／Ｄ変換器とは異なる第２のＡ／Ｄ変換器を含み、
前記第１のＡ／Ｄ変換器からの前記第１の信号経路に関連する前記第１の出力信号、および、前記第２のＡ／Ｄ変換器からの前記第２の信号経路に関連する第２の出力信号は、前記モノリシック集積回路から前記外部制御ユニットへ伝達可能である、
請求項１記載のモノリシック集積回路。
【請求項３６】
前記第１のＡ／Ｄ変換器は、前記第２のＡ／Ｄ変換器の動作方式とは異なる少なくとも１つの動作方式によって動作する、
請求項３５記載のモノリシック集積回路。
【請求項３７】
前記ＤＳＰは、前記第１の信号経路だけに関連づけられた第１のディジタル信号処理部と、前記第２の信号経路だけに関連づけられた第２のディジタル信号処理部と、を含む、
請求項２記載のモノリシック集積回路。
【請求項３８】
前記外部制御ユニットは、伝達可能な前記第１の出力信号と前記第２の出力信号とを受信して比較するように構成されている、
請求項２記載のモノリシック集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本願は、２０１０年９月２４日出願の米国特許出願第１２／８８９，７４９号（U.S. application Ser. No. 12/889,749）の一部継続出願（CIP）であり、この出願をここで参照したことにより、その開示内容全体が本願に取り込まれたものとする。
【０００２】
技術分野
本発明は、一般的には集積回路（ＩＣ）センサに関するものであり、具体的には複数の通信信号経路を用いたＩＣセンサ自己診断に関する。
【背景技術】
【０００３】
自動車エレクトロニクス分野における開発の一部として、自動車運転技術の最近の傾向は、シートベルトやエアバッグなど確立された受動的な安全システムを、アンチロックブレーキングシステム（ＡＢＳ）、電子安定化（横滑り防止）プログラム（ＥＳＰ）、電動ステアリングシステムなどのような能動的な安全システムによって拡張し、運転支援機能の範囲を拡げようというものである。すでにここしばらくはドライブトレインにおいて該当してきたように、危険な運転状況を検出し、制御システムが能動的に介入して事故防止の一助となるようにするために、いまやシステムも次々と複雑になってきている。技術が進歩し続けていく中で、このような傾向はこのまま続き、将来はさらに強まることが予想される。
【０００４】
結果として、安全関連の機能を有する電子部品数が著しく増加することで、信頼性およびシステム可用性の点でこれまでには前例のなかった要求が生じるようになってきた。そのような要求を達成できるようにする一方で、費用目標にも合致させるために、冗長性と共に統合されたテスト方法による機能的な自己監視のための効率的な方法を開発することが望まれている。しかもこれと同時に、安全システムにおいて起こり得る弱点を早い段階で検出して回避できるようにする目的で、設計技法を発展させることも望まれている。磁界センサの分野においては、たとえばこのことは安全度水準（Safety Integrity Level, SIL）規格の導入によって行われてきた。
【０００５】
自動車分野においてＳＩＬ規格を満たすためには、始動時だけでなく通常運転中も、ビルトインテストを含めそれ相応のセルフテストを実装および使用すること、ならびに自動監視構造またはそれ相応の冗長機能ブロックおよび／または信号経路を設けることが求められる。慣用の磁気センサシステム、特にリニアホール測定システムでは、単一チャネルのアナログメイン信号経路が使用されてきた。このコンセプトで安全上クリティカルな用途においてＳＩＬ要求を満たすのは、技術的に非常に難しく、またはおそらくは実現不可能ですらある。よって、ただ１つのセンサシステムを用いて安全要求をカバーするのは、もはや不可能である。したがってＳＩＬの要求を満たすために他の慣用の解決策では、２つの同一の冗長的な磁界センサが用いられてきた。言うまでもなく、これらの解決策の重大な欠点は、センサが１つではなく２つ設けられていることから、コストがそれに応じて倍増することである。さらに別の解決策によって提案されているのは、信号周波数レンジ外に規定のテスト信号を重畳することであり、たとえば磁界センサに付加的なオンチップ導体ループを設けること、またはセンサに対し重畳された静電結合を有する圧力センサなどである。
【０００６】
ＳＩＬおよび／または他の適用可能な安全規格を満たす、信頼性および費用対効果の高いセンサシステムが、依然として必要とされている。
【０００７】
本発明の様々な実施形態に関する以下の詳細な説明を、添付の図面と併せて参酌すれば、本発明をいっそう完全に理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】１つの実施形態によるシステムを示すブロック図
【図２】１つの実施形態によるシステムを示すブロック図
【０００９】
本発明は、種々の変形や代替形態に適用可能であるが、具体例を挙げる目的で、図面にはそれらのうち特定の実施形態を示し、以下で詳しく述べることにする。ただし自明のとおり、ここで述べる特定の実施形態に本発明を限定することを意図したものではなく、逆に、添付の特許請求の範囲により規定した本発明の着想および範囲に含まれるあらゆる変形形態、等価形態および代替形態の包括を意図したものである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明による実施形態は、複数の信号経路を用いたセンサ自己診断のためのシステムおよび方法に関する。１つの実施形態によれば、センサは磁界センサであり、システムおよび／または方法は、ＳＩＬ規格など関連する安全規格または他の工業規格に合致するように、またはそれらの規格よりも優れたものとなるように構成されている。
【００１１】
図１には、１つの実施形態によるセンサシステム１００の概念的なブロック図が示されている。システム１００には、第１のセンサ１０２と第２のセンサ１０４とが含まれており、これらのセンサは各々、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）１０３と通信する。１つの実施形態によれば、第１のセンサ１０２、第２のセンサ１０４およびＤＳＰ１０３は、単一のチップ１０５に実装されたモノリシック集積回路を成しており、ＤＳＰ１０３は外部の電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０６と通信する。
【００１２】
これらのセンサのうちの１つは、プライマリセンサまたはメインセンサである。図１の実施形態によれば、センサ１０２がメインセンサであるのに対し、センサ１０４はセカンダリセンサである。メインセンサ１０２はメイン信号経路を介してＤＳＰ１０３と通信し、セカンダリセンサ１０４は、少なくとも部分的にメイン信号経路とは異なるセカンダリ信号経路を介して、ＤＳＰ１０３と通信する。これについては、以下で詳しく説明する。
【００１３】
セカンダリセンサ１０４およびこのセンサに対応するセカンダリ信号経路は通常、メインセンサ１０２と比較すると、精度が低くかつ低速であり、および／またはノイズが多く、異なる動作方式を用いて動作し、および／または付加的なセカンダリセンシングタスクを有する。このためセカンダリセンサ１０４には、メインセンサ１０２よりもコストをかけないようにすることができ、また、ポジショニングおよびチップ面積、ならびにシステム１００のコストと複雑さに影響を及ぼすその他のファクタに対し、メインセンサ１０２よりも僅かな制約しかないようにすることもできる。上述のセカンダリセンシングタスクとして挙げられるのは、温度、機械的応力、内部動作電圧またはバイアス電圧、動作電流またはバイアス電流など補償信号の測定、および／または、対象のいっそう簡易な補助的測定である。たとえばセンサ１０２および１０４は、１つの実施形態によれば磁界センサを含み、その場合であれば、この種のセンサの測定対象となるのは磁界となる。とはいえ、いくつかの実施形態においてセカンダリセンサ１０４が、複数のセンサまたはセンサアレイを含むようにしてもよく、具体例として１つの実施形態によれば、メインセンサ１０２をミラーリングする磁界センサと、温度センサおよび応力センサを含むようにしてもよい。
【００１４】
ただし１つの実施形態によれば、セカンダリセンサおよびセカンダリ信号経路を、メインセンサおよびメイン信号経路との妥当性比較に用いることができる。さらにセカンダリセンサおよびセカンダリ信号経路を、メインセンサおよびメイン信号経路の故障検出ならびに検証のために用いることができる。このような構成によって、いくつかの利点をもたらすことができる。１つめとして、ＳＩＬ互換性を実現することができる。２つめとして、慣用の解決策と対比すると、サイズおよびコストに関して優位性を実現することができ、また、余分なハードウェアをほとんど用いることなく、通常動作中にセルフテストを実行することができる。さらに、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）および信号処理ソフトウェアの付加的なセルフテスト機能を実装することができる。これらに加え、フィールド故障率および返却率も低減させることができ、これにより両者にとって、すなわち元になるチップを製造する側にとっても、チップを実装する顧客にとっても、費用対効果が改善される。
【００１５】
図２を次に参照すると、図１に示したコンセプトをベースとするセンサシステム２００の実施形態が、ブロック図として描かれている。システム２００には、ホール効果または巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）などのような、メイン磁界センサ２０２およびセカンダリ磁界センサ２０４が含まれている。ただし別の実施形態によれば、センサ２０２および２０４を別のタイプのセンサとしてもよく、これらのセンサは磁界センサに限定されるものではない。センサ２０２は、コンセプトとしてセンサ１０２と類似しており、他方、センサ２０４は、コンセプトとしてセンサ１０４と類似しており、それらのセンサについては図１を参照しながらすでに説明した。
【００１６】
システム２００は、１つまたは複数の付加的なセンサ２０８も含んでおり、これらはセカンダリセンサまたは補助センサであるとも見なされる。１つまたは複数のセンサ２０８は種々の実施形態において、温度センサ、応力センサ、電流センサ、磁界センサまたは何らかの他のセンサの形式を含むことができる。
【００１７】
１つの実施形態によればメインセンサ２０２は、ディジタル信号処理（ＤＳＰ）部２２０と通信する。ＤＳＰ部２２０自体は、外部のＥＣＵまたは他の制御ユニット（たとえば図１参照）と、入／出力部２１０を介して通信することができる。１つの実施形態によればセンサ２０２および２０４は、別個の信号経路を介してＤＳＰ部２２０と通信し、それら別個の信号経路は、構造的に異なるアナログ信号経路、合成信号経路を含むことができ、さらに特定の範囲に関して、ディジタル信号経路およびディジタル信号処理部、およびソフトウェアコンポーネントを含むことができる。図２では、メインセンサ２０２に関連づけられたメイン信号経路は太線で示されているのに対し、センサ２０４に関連づけられたセカンダリ信号経路はシンプルな破線で示されている。
【００１８】
たとえば図２の実施形態によればメイン信号経路は、メインセンサ２０２からアナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器２１２およびＡ／Ｄ変換チャネルのクロススイッチ２１４へ、信号を伝達することができる。セカンダリ信号経路は、セカンダリセンサ２０４からマルチプレクサ２１６へ信号を伝達し、マルチプレクサ２１６は入力として、付加的なセンサまたは補助センサ２０８からもすべての信号を受信する。ついでセカンダリ信号経路は、ＭＵＸ２１６から第２のＡ／Ｄ変換器２１８へと続き、第２のＡ／Ｄ変換器２１８はその出力を、やはりクロススイッチ２１４へ送信する。
【００１９】
１つの実施形態によれば、メイン信号経路の要素とセカンダリ信号経路の要素は、同一ではなく、および／または、異なる動作方式を用いて実装されている。たとえば、メイン信号経路中のＡ／Ｄ変換器２１２は、３次のデルタ・シグマ型変換器を有することができる一方、セカンダリ信号経路中のＡ／Ｄ変換器２１８は、１次のデルタ・シグマ型変換器を有することができ、または１つまたは複数のＡ／Ｄ変換器が、デルタ・シグマ型ではなく、逐次比較レジスタ（ＳＡＲ）型またはフラッシュ型の技術を用いることができる。換言すれば、セカンダリセンサ２０４は通常、メインセンサ１０２と比較すると、精度が低くかつ低速であり、および／またはノイズが多く、異なる動作方式を用いて動作し、および／または付加的なセカンダリセンシングタスクを有するものであるが、これと同様に、Ａ／Ｄ変換器２１２と比較したときに、Ａ／Ｄ変換器２１８についても同じことが当てはまる。さらにセカンダリセンサ２０４を、メインセンサ１０２と比較したときに、サンプリングレートが低く、レイテンシタイムが大きく、帯域幅が小さく、アナログ／ディジタル変換分解能が低く、信号レンジが狭くなるようにすることができ、さらに信号符号化が異なり、センサ信号のマッピングが異なり、補償アルゴリズムが異なり、および／または、処理スケジュールが異なるようにすることができる。しかもセカンダリセンサ２０４は、第１のセンシング素子を含むメインセンサ１０２よりも少ない第２のセンシング素子を含むことができる。さらにセカンダリセンサ２０４は、第１の検知面積の第１のセンシング素子を含むメインセンサ１０２よりも狭い第２の検知面積の第２のセンシング素子を含むようにしてもよい。
【００２０】
異なる動作方式を、複数の手法のうちのいずれかで実装することができる。異なる動作方式を、第１の信号経路のある機能部のためには、ハードウェア実装として実現できる一方、第２の信号経路の対応する機能部はソフトウェアで実現される。別の選択肢として、異なる動作方式を、第１の信号経路に対し第２の信号経路とは異なるセンシング技術を用いて、実現することができる。さらに別の選択肢として、異なる動作方式を、第１の信号経路の第１の機能部に関して、この第１の機能部に対応する第２の信号経路の第２の機能部とは少なくとも部分的に異なる機能処理ハードウェアを採用することによって、実装することができる。
【００２１】
クロススイッチ２１４の出力は、メイン信号経路とセカンダリ信号経路の双方に関連づけられており、ディジタル信号処理（ＤＳＰ）部２２０へ供給される。１つの実施形態によればＤＳＰ２２０には、状態機械２２２とクランピングアルゴリズム２２４とメモリマトリックス２２６とが含まれている。メイン信号経路とセカンダリ信号経路とを設けるというコンセプトに合致するように、ＤＳＰ２２０には、メイン信号経路に関連づけられた第１のソフトウェア部と、セカンダリ信号経路に関連づけられた第２のソフトウェア部も含まれている。これらに加え、または択一的に、ＤＳＰ２２０は、メイン信号経路と第２の信号経路とに対し、それぞれ異なるＤＳＰ技法またはＤＳＰ技術を実装してもよい。１つの実施形態によれば、ＤＳＰ２２０は、インタフェース２２８を介してＩ／Ｏ２１０に接続されており、さらにＩ／Ｏ２１０自体は、（図２には示されていない）外部のＥＣＵに接続されている。
【００２２】
ＤＳＰ２２０を、マルチコアプロセッサとして、または２つ以上のＤＳＰとして、実装することができる。この場合、マルチコアＤＳＰは、同一のコアを有していてもよいし、または異なるコアを有していてもよい。また、ＤＳＰ２２０は、メイン経路内ではある提供メーカーのＤＳＰを有し、セカンダリ信号経路内では、これとは異なる提供メーカーのマルチコアＤＳＰを有することができる。
【００２３】
このようにすれば、メイン信号経路とセカンダリ信号経路とによって、それぞれ異なるいわば冗長的な２つのアナログ信号経路を提供することができ、これらの信号経路によって数多くの有用な特性がもたらされる。たとえば、メイン信号経路を介して１つのサイクルでセンサ２０２からメイン磁界信号を伝送することによって、高精度の計算結果をもたらすことができる。ここでメイン信号経路自体は、チョッピングまたは他の技術を用いるなどして、少なくともセカンダリ信号経路よりも極めて高い精度で迅速に動作する。さらにメイン信号経路は、他のシステムコンポーネントによる影響を受けることなく、独立して自由に動作もする。
【００２４】
解析の目的でセカンダリ信号経路により、自身のデータを制御ユニットへ供給するオプションも提供され、その際にデータを正または負の極性符号のいずれかで処理することができる。システム２００において、ＤＳＰ２２０からインタフェース２２８およびＩ／Ｏ２１０へパラレル出力が可能なことが示されている一方、たとえば時分割多重を用いてまたは外部からの要求としてオンデマンドで、シーケンシャル伝送を実装することもできる。
【００２５】
ＤＳＰ２２０からインタフェース２２８への出力を、１つの端子のみを介して送出させることができる。この端子からはマルチプレクス方式に応じて、ある場合には、メイン信号経路に関連づけられた第１の出力信号が供給されることになり、別の場合には、マルチプレクス方式によれば、セカンダリ信号経路に関連づけられた第２の出力信号が供給されることになる。
【００２６】
センサ２０２および２０４、さらにオプションとしてセンサ２０８は、それらの測定値に関してそれぞれ異なるセンシング方式を用いることができ、そのような種々のセンシング方式として、処理手法、技術的なパフォーマンスおよび仕様、センサ２０２および２０４自体のサイズおよび／または配置、ならびにバイアシングが含まれる。システム２００の１つの実施形態には、２つのバンドギャップバイアシング部２３０および２３２と、バイアシング比較部２３４とが含まれている。バイアシング部２３０はメイン信号経路と関連づけられており、バイアシング部２３２はセカンダリ信号経路と関連づけられている。バイアシング部２３０および２３２によって、センサ１０２と１０４とでそれぞれ異なるバイアシングのオプションが提供される一方、バイアシング比較部２３４によって、ＤＳＰ２２０への出力信号を考慮することができるようになる。
【００２７】
さらにシステム２００のいくつかの実施形態によれば、Ａ／Ｄ変換器２１２および２１８ならびにクロススイッチ２１４を介した、それぞれ異なるＡ／Ｄ変換および／またはスイッチングコンセプトを用いることもできる。たとえば既述のように、メイン信号経路中のＡ／Ｄ変換器２１２は、３次のデルタ・シグマ型変換器を有することができる一方、セカンダリ信号経路中のＡ／Ｄ変換器２１８は、１次のデルタ・シグマ型変換器を有することができ、または１つまたは複数のＡ／Ｄ変換器が、デルタ・シグマ型ではなく、逐次比較レジスタ（ＳＡＲ）型またはフラッシュ型の技術を用いることができる。種々の実施形態において、このようなそれぞれ異なるＡ／Ｄ変換および／またはスイッチングコンセプトによって、それぞれ異なる故障時の挙動および／または故障の確率がもたらされるようにすることができる。さらにいくつかの実施形態において、クランピング作用または制限作用を検出する目的で、図２のＡ／Ｄ変換器２１２および２１８への既述の入力を介して、測定レンジを切り替えることもできる。
【００２８】
さらにいくつかの実施形態によれば、センサ２０２および２０４とそれらの個々のメイン信号経路およびセカンダリ信号経路とを切り替えるオプションを、提供することもできる。たとえば、セカンダリセンサ２０４をメイン信号経路に切り替えることができ、センサ２０２とセカンダリ信号経路についても同様である。このオプションによって、たとえばセンサをその経路とは独立させることで、故障の検出および／または故障の位置特定を向上させることができる。
【００２９】
システム２００の実施形態によってもたらされるその他の利点は、商の形成などによって、メイン信号経路とセカンダリ信号経路各々の出力信号を比較して、その結果を評価できることである。この結果を評価して、センサ２０２および２０４、各信号経路、システム２００、および／または他の何らかのコンポーネントの性能または機能に関連する１つまたは複数の状況を判定することができる。たとえば、出力信号の比較によって、入力信号の急速な変化を検出することができる。センサ２０８が温度センサを含む場合には温度補償といったような補償を用いる実施形態において、温度補償信号に依存して出力信号を比較することができる。さらに別の実施形態によれば、他の信号、特性または情報を分離するために、センサ２０８からの情報のクランピングまたは制限を実施することができる。
【００３０】
ＤＳＰ２２０は、メイン信号経路のためのソフトウェア１と、セカンダリ信号経路のためのソフトウェア２とを使用するので、いくつかの実施形態によれば、これらの信号経路の出力結果を比較することができる。このような比較によって、ソフトウェアアルゴリズム自体のチェックを行えるようになる。ＤＳＰ２２０の２つの信号経路または比較結果の妥当性チェックにおいて、内部または外部の窓比較（Internal or external window comparisons）を用いることができる。この種の妥当性チェックの一部として、警告および／または故障閾値を実装することができる。
【００３１】
２つの信号経路の各出力結果の比較には、２つの信号経路の各出力結果の商、線形変換、および２つの信号経路の各出力結果の間の差分絶対値と差分閾値との比較、のうちの少なくとも１つを含めることができる。
【００３２】
したがっていくつかの実施形態によれば、安全規格の互換性ならびにセンサシステムにおける故障自己診断を提供することができる。種類および厳密性ならびに着目する特定のシステムおよび／または関係する標準規格に応じて、故障の取り扱いが変わる可能性があるけれども、いくつかの実施形態によれば、検出された問題点をシステムユーザに警告する機会をもたらすことができるようになる。たとえば、磁界センサを用いる安全上クリティカルな自動車の電子パワーステアリングセンサの用途であれば、検出された故障をＥＣＵに伝達して、適切なアクションをとることができるよう、クリティカルなシステム上の問題点を運転者に警告することができる。いくつかの用途において、エラー、故障または偏差が生じた状況のときに、セーフモードまたは安全動作プロトコルに切り替えられるように、ＥＣＵをプログラミングすることができる。
【００３３】
さらにいくつかの実施形態は、冗長的なプライマリセンサを用いた慣用の解決策よりも、スペースおよびコストの面でいっそう効率的である。たとえば、２つのプライマリセンサではなくただ１つのプライマリセンサだけしか用いず、それと共にセカンダリセンサを、パフォーマンスに対する要求が下げられた点で一般にコストが抑えられたデバイスとしながら、いくつかの実施形態によれば、メイン／セカンダリのセンサおよび信号経路によって、チップ面積を１０％未満の増加に抑えることができる。セカンダリセンサのコストが抑えられているという点で、単一のチップ上で２つのプライマリセンサを用いた慣用の解決策を上回る利点も達成される。
【００３４】
これまでシステム、装置および方法に関する様々な実施形態について説明してきた。これらの実施形態は、具体例を示す目的で呈示しただけであり、本発明の範囲を限定しようというものではない。さらに、これまで述べてきた実施形態の種々の特徴を様々な態様で組み合わせて、数多くの付加的な実施形態を作り出せることも理解されたい。また、開示した実施形態と共に使用するために、種々の材料、寸法、形状、組み込み場所等について説明してきたが、ここで開示した以外のその他のものも、本発明の範囲を超えることなく使用することができる。
【００３５】
さらに当業者に自明のとおり、本発明に含めることのできる特徴が、これまで述べてきた個々のいずれの実施形態で示した特徴より僅かであるとしてもよい。さらにここで説明した実施形態は、本発明の様々な特徴を組み合わせることのできる手法を余すことなく呈示しようとしたものではない。よって、それらの実施形態は、相互排他的に特徴が組み合わせられたものではなく、むしろ本発明は、当業者には自明のとおり、個々の様々な実施形態から選ばれた個々の様々な特徴の組み合わせを含み得るものである。
【００３６】
先に挙げた文献の参照によるいかなる取り込みであっても、本願の明示的な開示に反する要旨が組み込まれることのないよう制限される。また、先に挙げた文献の参照によるいかなる取り込みであっても、文献中に含まれる特許請求の範囲が参照によって取り込まれることのないよう、さらに制限される。しかも、先に挙げた文献の参照によるいかなる取り込みであろうと、文献中で呈示されたいずれの定義も、本願に別途記載されていないかぎり、参照によって取り込まれることがないよう、さらに制限される。
【００３７】
本発明の特許請求の範囲を解釈する目的で特に意図されているのは、米国特許法（35 U.S.C.）第１１２条第６項の条項は、特定用語「〜ための手段」（means for）または「〜ためのステップ」（step for）が請求項中に記載されていないかぎり適用されない、ということである。
【図１】
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【図２】
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【外国語明細書】
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