物理量検出装置および物理量検出システム
【課題】より確実に異常を通知できるようにする。
【解決手段】センシング素子１１により検出された検出信号が非反転入力端子に入力され、反転入力端子および出力端子が外部信号出力端子ＳＯに接続された演算増幅回路１００と、この演算増幅回路１００の出力端子と、反転入力端子と外部信号出力端子ＳＯとの接続点との間に配置され、異常検出回路１３〜１５により異常が検出されたときに、演算増幅回路１００の出力端子と外部信号出力端子ＳＯとの間を開放するアナログスイッチ４０を備える。
【解決手段】センシング素子１１により検出された検出信号が非反転入力端子に入力され、反転入力端子および出力端子が外部信号出力端子ＳＯに接続された演算増幅回路１００と、この演算増幅回路１００の出力端子と、反転入力端子と外部信号出力端子ＳＯとの接続点との間に配置され、異常検出回路１３〜１５により異常が検出されたときに、演算増幅回路１００の出力端子と外部信号出力端子ＳＯとの間を開放するアナログスイッチ４０を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部装置内で抵抗を介してプルアップ接続またはプルダウン接続された信号入力端子と接続される外部信号出力端子を介してセンシング素子により検出された物理量に応じた信号を外部装置へ出力する物理量検出装置および物理量検出システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、予め定められた規格範囲内の電圧でセンシング素子により検出された検出信号を出力し、規格範囲外の電圧で異常を示す異常信号を出力することにより、１本の信号ラインを介して検出信号と異常信号を外部制御装置へ通知するように構成された物理量検出装置がある。
【０００３】
また、このように信号ラインを介して検出信号と異常信号を外部制御装置へ通知する物理量検出装置として、物理量検出装置側に、センサ出力を増幅するとともに電源電圧が基準値未満に下がったときにオープンコレクタ出力端子がハイインピーダンス状態となるように構成されたオペアンプを備え、このオペアンプの出力端子が信号ラインを介して外部制御装置内に設けられたプルアップ抵抗を介して外部制御装置内の安定化電源にプルアップ接続されるようにし、電源電圧が基準値未満に下がったときに、プルアップ抵抗と、オペアンプの帰還抵抗、オペアンプの入力抵抗とで分圧した電圧レベルの信号が出力されるように構成された物理量センサ装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−２９４０６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記特許文献１に記載されたような物理量検出装置は、電源電圧が基準値未満に下がったときに、プルアップ抵抗と、オペアンプの帰還抵抗、オペアンプの入力抵抗とで分圧した電圧レベルの信号が出力される構成となっているので、例えば、外部制御装置に接続される電源ラインや接地ラインの接触不良により、物理量検出装置内で電源電圧の異常が検出されたような場合、プルアップ抵抗、オペアンプの帰還抵抗、オペアンプの入力抵抗の各抵抗値によっては、規格範囲外の電圧とならない場合があるといった問題がある。
【０００５】
本発明は上記問題に鑑みたもので、より確実に異常を通知できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、物理量を検出するセンシング素子（１１）と、外部装置（５０）内で抵抗（５１）を介してプルアップ接続またはプルダウン接続された信号入力端子（ＳＩ）と接続される外部信号出力端子（ＳＯ）とを有し、当該外部信号出力端子（ＳＯ）を介してセンシング素子（１１）により検出された検出信号を外部装置（５０）へ出力する物理量検出装置であって、異常を検出する異常検出回路（１３〜１５）と、センシング素子（１１）により検出された検出信号が非反転入力端子に入力され、反転入力端子および出力端子が外部信号出力端子（ＳＯ）に接続された演算増幅回路（１００）と、異常検出回路（１３〜１５）により異常が検出されたときに、外部信号出力端子（ＳＯ）から装置内部を見たインピーダンスをハイインピーダンスにするインピーダンス変更手段（４０、１１４〜１１６、１６４〜１６６）と、を備えたことを特徴としている。
【０００７】
このような構成によれば、異常検出回路（１３〜１５）により異常が検出されたときに、外部信号出力端子（ＳＯ）から装置内部を見たインピーダンスがハイインピーダンスになるので、より確実に異常を通知することができる。
【０００８】
インピーダンス変更手段としては、請求項２に記載の発明のように、演算増幅回路（１００）の出力端子と、反転入力端子と外部信号出力端子（ＳＯ）との接続点との間に配置され、異常検出回路（１３〜１５）により異常が検出されないときに、演算増幅回路（１００）の出力端子と外部信号出力端子（ＳＯ）との間を短絡し、異常検出回路（１３〜１５）により異常が検出されたときに、演算増幅回路（１００）の出力端子と外部信号出力端子（ＳＯ）との間を開放するスイッチ手段（４０）により構成することができる。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明のように、演算増幅回路（１００）は、外部信号出力端子（ＳＯ）に接続された演算増幅回路（１００）の出力端子と電源端子との間に配置され、当該電源端子から出力端子へ電流を供給する第１のトランジスタ（１１１〜１１３、１６１〜１６３）と、演算増幅回路（１００）の出力端子とグランド端子との間に配置され、出力端子の電圧を決定する第２のトランジスタ（１１０、１６０）と、を有し、異常検出回路（１３〜１５）により異常が検出されないときに、第１、第２のトランジスタ（１１０〜１１３）をオンさせ、異常検出回路（１３〜１５）により異常が検出されたときに、第１、第２のトランジスタ（１１０〜１１３、１６０〜１６３）をオフさせる切替回路（１１４〜１１６）によりインピーダンス変更手段を構成することもできる。
【００１０】
また、請求項６に記載の発明のように、演算増幅回路（１００）の反転入力端子と演算増幅回路（１００）の出力端子の接続点と外部信号出力端子（ＳＯ）との間に配置され、異常検出回路（１３〜１５）により異常が検出されないときに、演算増幅回路（１００）の出力端子と外部信号出力端子（ＳＯ）との間を短絡し、異常検出回路（１３〜１５）により異常が検出されたときに、演算増幅回路（１００）の出力端子と外部信号出力端子（ＳＯ）との間を開放するスイッチ手段（４０）によりインピーダンス変更手段を構成することもできる。
【００１１】
また、演算増幅回路（１００）を構成する各トランジスタとしては、請求項４に記載の発明のように、ＭＯＳトランジスタにより構成することができ、また、請求項５に記載の発明のように、バイポーラトランジスタにより構成することもできる。
【００１２】
また、演算増幅回路（１００）の反転入力端子と出力端子との間は、請求項７に記載の発明のように直接接続してもよく、請求項８に記載の発明のように抵抗（１６）を介して接続してもよい。
【００１３】
また、請求項９に記載の発明は、センシング素子（１１）により検出された検出信号を増幅する信号増幅回路（１２）を備え、演算増幅回路（１００）の非反転入力端子には、信号増幅回路（１２）により増幅された検出信号が入力されていることを特徴としている。
【００１４】
このような構成によれば、演算増幅回路（１００）の非反転入力端子には、信号増幅回路（１２）により増幅された検出信号が入力されるので、センシング素子（１１）により出力される検出信号が微少電圧であっても外部装置（５０）に規格電圧範囲内の検出信号を通知することができる。
【００１５】
また、上記目的を達成するため、請求項１０に記載の発明は、物理量を検出するセンシング素子（１１）と、当該センシング素子（１１）により検出された検出信号を出力する外部信号出力端子（ＳＯ）を有する物理量検出装置と、外部信号出力端子（ＳＯ）に接続されるとともに、抵抗（５１）を介してプルアップ接続またはプルダウン接続される信号入力端子（ＳＩ）を有する外部装置とを備えた物理量検出システムであって、物理量検出装置は、異常を検出する異常検出回路（１３〜１５）と、センシング素子（１１）により検出された検出信号が非反転入力端子に入力され、反転入力端子および出力端子が外部信号出力端子（ＳＯ）に接続された演算増幅回路（１００）と、異常検出回路（１３〜１５）により異常が検出されたときに、外部信号出力端子（ＳＯ）から装置内部を見たインピーダンスをハイインピーダンスにするインピーダンス変更手段（４０、１１４〜１１６、１６４〜１６６）と、を備えたことを特徴としている。
【００１６】
上記した構成によれば、異常検出回路（１３〜１５）により異常が検出されたときに、外部信号出力端子（ＳＯ）から装置内部を見たインピーダンスがハイインピーダンスとなるので、より確実に異常を通知することができる。
【００１７】
なお、請求項１０に記載の発明においても、請求項２〜９に記載の特徴を有して構成することができる。
【００１８】
また、この欄および特許請求の範囲で記載した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】
【００１９】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る物理量検出システムの全体構成を図１に示す。本物理量検出システムは、物理量検出装置１０と外部装置としてのＥＣＵ５０により構成されている。物理量検出装置１０は、センシング素子１１、演算増幅器１２、電源電圧検出部１３、故障検出部１４、故障通知制御部１５、演算増幅器１００およびアナログスイッチ４０を備えている。また、本物理量検出装置１０は、電源端子Ｖ、外部信号出力端子ＳＯおよび接地端子Ｇを有しており、これらの各端子は、ワイヤーハーネス（図中、Ｌ１〜Ｌ３に示す）を介して外部装置としてのＥＣＵ５０に設けられた各端子と接続されるようになっている。
【００２０】
センシング素子１１は、物理量を検出するセンサとして構成されており、物理量に応じた検出信号を出力する。本実施形態におけるセンシング素子１１は、気圧、油圧等の圧力を検出する圧力センサとして構成されている。
【００２１】
演算増幅器１２は、センシング素子１１により検出された検出信号を予め定められたゲインで増幅し、この増幅した信号を演算増幅器１００へ出力する。
【００２２】
電源電圧検出部１３は、ＥＣＵ５０より供給される電源の電圧が正常範囲内であるか否かを検出し、異常検出時に異常を示す信号を出力する。また、故障検出部１４は、センシング素子１１の故障および演算増幅器１２の故障を検出し、故障検出時に故障を示す信号を出力する。
【００２３】
故障通知制御部１５は、電源電圧検出部１３より異常を示す信号が入力された場合、あるいは故障検出部１４より故障を示す信号が入力された場合に、故障信号を出力する。本実施形態における故障通知制御部１５は、通常時にローレベルの信号を出力し、電源電圧検出部１３より異常を示す信号が入力された場合、あるいは故障検出部１４より故障を示す信号が入力された場合、ハイレベルの故障信号を出力する。
【００２４】
なお、上記した電源電圧検出部１３、故障検出部１４および故障通知制御部１５は、いずれも周知のものである。
【００２５】
本実施形態において、演算増幅器１００の反転入力端子と外部信号出力端子ＳＯとの間は短絡されている。演算増幅器１００は、ボルテージフォロアとして用いられ、非反転入力端子に入力される信号と同電圧の信号が出力端子から出力される。なお、演算増幅器１００の反転入力端子と非反転入力端子の各入力インピーダンスはハイインピーダンスとなっている。
【００２６】
アナログスイッチ４０は、演算増幅器１００の出力端子と、反転入力端子と外部信号出力端子ＳＯの接続点との間に配置されている。アナログスイッチ４０は、故障通知制御部１５より入力される故障信号に応じてオンオフするようになっており、オン時に信号出力端子ＳＯと演算増幅器１００の出力端子との間は短絡状態となり、センシング素子１１により検出された物理量に応じた信号が信号出力端子ＳＯより出力され、オフ時に信号出力端子ＳＯと演算増幅器１００の出力端子との間は開放状態となる。
【００２７】
ＥＣＵ５０は、物理量検出装置１０に電源を供給するための電源端子Ｐ、物理量検出装置１０からの検出信号を入力するための信号入力端子ＳＩ、物理量検出装置１０の接地端子に接続される接地端子Ｅを有している。電源端子Ｐは、電源ラインＬ１を介して物理量検出装置１０の電源端子Ｖに接続され、信号入力端子ＳＩは、信号ラインＬ２を介して物理量検出装置１０の外部信号出力端子ＳＯに接続され、接地端子Ｅは、接地ラインを介して物理量検出装置１０の接地端子Ｇに接続されている。
【００２８】
また、本実施形態における信号入力端子ＳＩは、抵抗５１を介して電源Ｖｃｃにプルアップ接続されている。
【００２９】
また、ＥＣＵ５０は、信号入力端子ＳＩより入力される検出信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換回路５２と、各種演算を行うＣＰＵ５３を備えている。
【００３０】
ＣＰＵ５３は、ＡＤ変換回路５２によりＡＤ変換された信号に基づいて、信号入力端子ＳＩの電圧値が予め定められた規格電圧範囲内にある場合には、検出信号が通知されたものと判定し、信号入力端子ＳＩの電圧値が規格電圧範囲外にある場合には異常信号が通知されたものと判定する。
【００３１】
本実施形態における電源Ｖｃｃの電圧は＋５Ｖとなっており、図２に示すように、０．５Ｖをロークランプリミット電圧、４．５Ｖをハイクランプリミット電圧とし、０．５Ｖ〜４．５Ｖの範囲を規格電圧範囲として、信号入力端子ＳＩの電圧値が０．５Ｖ〜４．５Ｖの範囲内である場合には、検出信号が通知されたものと判定し、信号入力端子ＳＩの電圧値が０．５Ｖ未満または４．５Ｖよりも高い場合には、異常信号が通知されたものと判定する。
【００３２】
上記した構成において、センシング素子１１により検出された検出信号は、演算増幅器１２により予め定められたゲインで増幅され、この増幅された信号は演算増幅器１００の非反転入力端子に入力される。
【００３３】
ここで、故障通知制御部１５より故障信号が入力されていない場合、アナログスイッチ４０はオン状態となり、演算増幅器１００の出力端子と外部信号出力端子との間は短絡される。演算増幅器１００はボルテージフォロアとなっており、演算増幅器１００の出力端子から非反転入力端子に入力される信号と同電圧の信号が出力される。そして、演算増幅器１００の出力信号は、アナログスイッチ４０、外部信号出力端子ＳＯおよび信号ラインＬ２を介してＡＤ変換回路５２に入力される。
【００３４】
なお、信号入力端子ＳＩの電圧値が規格電圧範囲内となるように演算増幅器１２のゲインが調整されており、信号入力端子ＳＩの電圧値は規格電圧範囲内となるようになっている。したがって、ＣＰＵ５３は、検出信号が通知されたものと判定する。
【００３５】
ここで、例えば、電源ラインＬ１または接地ラインＬ３の接触不良などにより、各ラインの接触抵抗が大きくなり、電源電圧検出部１３により電源ＶＣＣの電圧異常が検出され、故障通知制御部１５より故障信号が入力されると、アナログスイッチ４０はオフ状態となり、演算増幅器１００の出力端子と外部信号出力端子ＳＯとの間は開放される。このとき、外部信号出力端子ＳＯには演算増幅器１００の反転入力端子のみが接続されることとなり、外部信号出力端子ＳＯから装置内部を見たインピーダンスはハイインピーダンスとなる。
【００３６】
したがって、ＥＣＵ５０の信号入力端子ＳＩの電圧値は、電源Ｖｃｃにプルアップ接続された抵抗５１により、電源Ｖｃｃとほぼ等しい５Ｖとなり規格電圧範囲外となる。したがって、ＣＰＵ５３は、異常信号が通知されたものと判定する。
【００３７】
また、故障検出部１４による故障が検出され、故障通知制御部１５より故障信号が入力された場合も、同様に、アナログスイッチ４０はオフ状態となり、演算増幅器１００の出力端子と外部信号出力端子ＳＯとの間は開放され、外部信号出力端子ＳＯから装置内部を見たインピーダンスはハイインピーダンスとなる。
【００３８】
上記した構成によれば、ＥＣＵ５０に設けられた信号入力端子ＳＩは、抵抗５１を介してプルアップ接続されており、電源電圧検出部１３または故障検出部１４により異常が検出されたときに、アナログスイッチ４０により演算増幅回路１００の出力端子と外部信号出力端子ＳＯとの間が開放となり、外部信号出力端子ＳＯから装置内部を見たインピーダンスがハイインピーダンスとなるので、ＥＣＵ５０に設けられた信号入力端子ＳＩの電圧は規格電圧範囲外となり、より確実に異常を通知することができる。
【００３９】
（第２実施形態）
上記第１実施形態では、故障通知制御部１５より故障信号が入力されたときに、演算増幅回路１００の出力端子と外部信号出力端子との間に設けられたアナログスイッチ４０を開放するようにして、外部信号出力端子ＳＯから装置内部を見たインピーダンスをハイインピーダンスにする構成を示したが、本実施形態では、故障通知制御部１５より故障信号が入力されたときに、演算増幅回路１００の出力インピーダンスがハイインピーダンスとなるように構成されている。以下、上記実施形態と同一部分については同一符号を付して説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。
【００４０】
本実施形態に係る物理量検出システムの全体構成を図３に示す。本物理量検出装置１０は、図１に示したアナログスイッチ４０を備えていない。また、演算増幅器１００には、故障通知制御部１５より故障信号が入力されるようになっている。
【００４１】
図４に、演算増幅器１００の回路構成を示す。演算増幅回路１００は、Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタ１０１、１０２、１０５、１０６、１０７、１１１、１１２、１１３、１１５、１１７、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタ１０３、１０４、１０８、１０９、１１０、１１４、１１６、抵抗１２０〜１２２およびコンデンサ１３０を備えている。
【００４２】
図に示す回路において、切替回路としてのＰチャネル型ＭＯＳトランジスタ１１５およびＮチャネル型ＭＯＳトランジスタ１１４、１１６を除く各部は、周知の構成となっている。なお、ＭＯＳトランジスタ１１１〜１１３により、電源ＶＣＣから出力端子Ｖｏｕｔに電流が供給され、ＭＯＳトランジスタ１１０により出力端子Ｖｏｕｔの電圧が決定されるようになっている。また、コンデンサ１３０は位相補償用コンデンサとして設けられている。
【００４３】
ＭＯＳトランジスタ１１４、１１６の各ゲートには、故障通知制御部１５よりハイレベルの故障信号が入力されるようになっている。すなわち、故障信号が入力されていない場合、すなわちＭＯＳトランジスタ１１４、１１６の各ゲートはローレベルとなっており、ＭＯＳトランジスタ１１４、１１５、１１６は、それぞれオフとなっている。
【００４４】
図に示す構成において、ＭＯＳトランジスタ１０６のゲート端子には、非反転入力端子と反転入力端子の電位差に応じた電圧が印加され、ＭＯＳトランジスタ１０６のソース端子、すなわちＭＯＳトランジスタ１０８のゲート端子は、非反転入力端子と反転入力端子の電位差に応じて変化する。ＭＯＳトランジスタ１１０とともにカレントミラー回路を構成しているＭＯＳトランジスタ１０９には、抵抗１２０およびＭＯＳトランジスタ１０８を介してＭＯＳトランジスタ１０８のゲート端子の電圧に応じた電流が流れるようになっており、ＭＯＳトランジスタ１１０には、ＭＯＳトランジスタ１０９と等しい電流が流れる。そして、このＭＯＳトランジスタ１１０により出力端子Ｖｏｕｔの電圧が決定されるようになっている。
【００４５】
ここで、故障通知制御部１５よりハイレベルの故障信号が入力されると、ＭＯＳトランジスタ１１４、１１６は、それぞれオンとなり、ＭＯＳトランジスタ１１５もオンとなる。したがって、ＭＯＳトランジスタ１０９、１１０は、それぞれオフとなり、ＭＯＳトランジスタ１１１〜１１３もオフとなる。すなわち、本演算増幅器１００の出力インピーダンスは、ハイインピーダンスとなる。
【００４６】
上記した構成によれば、演算増幅回路１００は、外部信号出力端子ＳＯに接続された演算増幅回路１００の出力端子と電源端子との間に配置され、当該電源端子から出力端子へ電流を供給する第１のトランジスタ１１１〜１１３と、演算増幅回路１００の出力端子とグランド端子との間に配置され、出力端子の電圧を決定する第２のトランジスタ１１０と、を有し、電源電圧検出部１３または故障検出部１４により異常が検出されたときに、切替回路１１５〜１１７により第１、第２のトランジスタ１１０〜１１３がオフし、外部信号出力端子ＳＯから装置内部を見たインピーダンスがハイインピーダンスとなるので、ＥＣＵ５０に設けられた信号入力端子ＳＩの電圧は規格電圧範囲外となり、より確実に異常を通知することができる。
【００４７】
（第３実施形態）
上記第２実施形態では、ＭＯＳトランジスタを用いて演算増幅回路１００を構成したが、本実施形態では、バイポーラトランジスタを用いて演算増幅回路１００を構成する点が異なる。
【００４８】
本実施形態に係る演算増幅回路１００の構成を図５に示す。演算増幅回路１００は、ＰＮＰ型トランジスタ１５０、１５１、１５２、１５５、１５６、１５７、１６１、１６２、１６３、１６５、ＮＰＮ型トランジスタ１５３、１５４、１５８、１５９、１６０、１６４、１６６、抵抗１７０〜１７７およびコンデンサ１８０を備えている。
【００４９】
図に示す回路において、トランジスタ１６４〜１６６を除く各部は、周知の構成となっている。なお、直接接続されたトランジスタ１６１と抵抗１７４、直接接続されたトランジスタ１６２と抵抗１７５、直接接続されたトランジスタ１６３と抵抗１７５により、電源ＶＣＣから出力端子Ｖｏｕｔに電流が供給され、トランジスタ１６０と抵抗１７７により出力端子Ｖｏｕｔの電圧が決定されるようになっている。
【００５０】
故障信号が入力されていない場合、すなわちトランジスタ１６４、１６６の各ベースはローレベルとなっており、バイポーラトランジスタ１６４、１６５、１６６は、それぞれオフとなっている。
【００５１】
そして、故障通知制御部１５よりハイレベルの故障信号が入力されると、トランジスタ１６４、１６６は、それぞれオンとなり、トランジスタ１６５もオンとなる。したがって、トランジスタ１５９、１６０は、それぞれオフとなり、トランジスタ１６１〜１６３もオフとなる。すなわち、本演算増幅器１００の出力インピーダンスは、ハイインピーダンスとなる。
【００５２】
（第４実施形態）
本実施形態に係る物理量検出システムの全体構成を図６に示す。上記第１〜第３実施形態では、演算増幅回路１００の反転入力端子と出力端子との間を直接接続して演算増幅回路１００をボルテージフォロアとして用いたが、図７に示すように、演算増幅回路１００の反転入力端子と出力端子との間に抵抗１６を設け、この抵抗１６を介して演算増幅回路１００の反転入力端子と出力端子との間を接続するように構成としてもよい。
【００５３】
（第５実施形態）
本実施形態に係る物理量検出システムの全体構成を図７に示す。上記第１実施形態では、図１に示したように、演算増幅回路１００の反転入力端子と外部信号出力端子ＳＯとの間を接続し、演算増幅回路１００の出力端子と演算増幅回路１００の反転入力端子との間にアナログスイッチ４０を備えた構成を示したが、図７に示すように、演算増幅回路１００の反転入力端子と出力端子との間を接続し、この演算増幅回路１００の出力端子と外部信号出力端子ＳＯとの間にアナログスイッチ４０を備えた構成としてもよい。
【００５４】
（第６実施形態）
本実施形態に係る物理量検出システムの全体構成を図８に示す。上記第１実施形態では、ＥＣＵ５０内において信号入力端子ＳＩが抵抗５１を介して電源端子Ｐにプルアップ接続された構成となっているが、本実施形態では、ＥＣＵ５０内において信号入力端子ＳＩが抵抗５１を介して接地端子Ｅにプルダウン接続されている。この場合、異常検出時に、ＥＣＵ５０内において信号入力端子ＳＩが接地電位となり、確実に異常を通知することができる。なお、上記第２〜第５実施形態においても、同様に、ＥＣＵ５０内において信号入力端子ＳＩが抵抗５１を介して接地端子Ｅにプルダウン接続した構成としてもよい。
【００５５】
（その他の実施形態）
上記第１〜第６実施形態では、物理量検出装置１０の電源端子Ｖ、外部信号出力端子ＳＯおよび接地端子Ｇと、ＥＣＵ５０の電源端子Ｐ、信号入力端子ＳＩおよび接地端子Ｅとの間を、信号ラインＬ１〜Ｌ３を介して接続した構成を示したが、各端子間をコネクタ接続するようにしてもよい。
【００５６】
また、上記第１〜第６実施形態では、圧力センサを用いてセンシング素子を構成したが、圧力センサに限定されるものではなく、例えば、加速度センサ、光センサ等、各種物理量を検出するセンサを用いて構成してもよい。
【００５７】
また、上記第１、第５、第６実施形態では、アナログスイッチ４０を用いてスイッチ手段を構成したが、アナログスイッチに限定されるものではなく、例えば、半導体リレー、電磁式リレー等を用いてスイッチ手段を構成するようにしてもよい。
【００５８】
また、上記第１〜第６実施形態では、アナログスイッチ４０や切替回路により異常が検出されたときに、外部信号出力端子ＳＯから装置内部を見たインピーダンスをハイインピーダンスにする構成を示したが、上記第１〜第６実施形態に示した構成に限定されるものではなく、要するに、異常が検出されたときに、外部信号出力端子ＳＯから装置内部を見たインピーダンスをハイインピーダンスにする構成とすることにより、より確実に異常を通知することができるといった効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る物理量検出システムの全体構成を示す図である。
【図２】規格電圧範囲について説明するための図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る物理量検出システムの全体構成を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る演算増幅回路の構成を示す図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る演算増幅回路の構成を示す図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係る物理量検出システムの全体構成を示す図である。
【図７】本発明の第５実施形態に係る物理量検出システムの全体構成を示す図である。
【図８】本発明の第６実施形態に係る物理量検出システムの全体構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０ 物理量検出装置
１１ センシング素子
１２ 演算増幅器
１３ 電源電圧検出部
１４ 故障検出部
１５ 故障通知制御部
１００ 演算増幅器
５０ ＥＣＵ
５１ 抵抗
５２ ＡＤ変換回路
５３ ＣＰＵ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部装置内で抵抗を介してプルアップ接続またはプルダウン接続された信号入力端子と接続される外部信号出力端子を介してセンシング素子により検出された物理量に応じた信号を外部装置へ出力する物理量検出装置および物理量検出システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、予め定められた規格範囲内の電圧でセンシング素子により検出された検出信号を出力し、規格範囲外の電圧で異常を示す異常信号を出力することにより、１本の信号ラインを介して検出信号と異常信号を外部制御装置へ通知するように構成された物理量検出装置がある。
【０００３】
また、このように信号ラインを介して検出信号と異常信号を外部制御装置へ通知する物理量検出装置として、物理量検出装置側に、センサ出力を増幅するとともに電源電圧が基準値未満に下がったときにオープンコレクタ出力端子がハイインピーダンス状態となるように構成されたオペアンプを備え、このオペアンプの出力端子が信号ラインを介して外部制御装置内に設けられたプルアップ抵抗を介して外部制御装置内の安定化電源にプルアップ接続されるようにし、電源電圧が基準値未満に下がったときに、プルアップ抵抗と、オペアンプの帰還抵抗、オペアンプの入力抵抗とで分圧した電圧レベルの信号が出力されるように構成された物理量センサ装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−２９４０６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記特許文献１に記載されたような物理量検出装置は、電源電圧が基準値未満に下がったときに、プルアップ抵抗と、オペアンプの帰還抵抗、オペアンプの入力抵抗とで分圧した電圧レベルの信号が出力される構成となっているので、例えば、外部制御装置に接続される電源ラインや接地ラインの接触不良により、物理量検出装置内で電源電圧の異常が検出されたような場合、プルアップ抵抗、オペアンプの帰還抵抗、オペアンプの入力抵抗の各抵抗値によっては、規格範囲外の電圧とならない場合があるといった問題がある。
【０００５】
本発明は上記問題に鑑みたもので、より確実に異常を通知できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、物理量を検出するセンシング素子（１１）と、外部装置（５０）内で抵抗（５１）を介してプルアップ接続またはプルダウン接続された信号入力端子（ＳＩ）と接続される外部信号出力端子（ＳＯ）とを有し、当該外部信号出力端子（ＳＯ）を介してセンシング素子（１１）により検出された検出信号を外部装置（５０）へ出力する物理量検出装置であって、異常を検出する異常検出回路（１３〜１５）と、センシング素子（１１）により検出された検出信号が非反転入力端子に入力され、反転入力端子および出力端子が外部信号出力端子（ＳＯ）に接続された演算増幅回路（１００）と、異常検出回路（１３〜１５）により異常が検出されたときに、外部信号出力端子（ＳＯ）から装置内部を見たインピーダンスをハイインピーダンスにするインピーダンス変更手段（４０、１１４〜１１６、１６４〜１６６）と、を備えたことを特徴としている。
【０００７】
このような構成によれば、異常検出回路（１３〜１５）により異常が検出されたときに、外部信号出力端子（ＳＯ）から装置内部を見たインピーダンスがハイインピーダンスになるので、より確実に異常を通知することができる。
【０００８】
インピーダンス変更手段としては、請求項２に記載の発明のように、演算増幅回路（１００）の出力端子と、反転入力端子と外部信号出力端子（ＳＯ）との接続点との間に配置され、異常検出回路（１３〜１５）により異常が検出されないときに、演算増幅回路（１００）の出力端子と外部信号出力端子（ＳＯ）との間を短絡し、異常検出回路（１３〜１５）により異常が検出されたときに、演算増幅回路（１００）の出力端子と外部信号出力端子（ＳＯ）との間を開放するスイッチ手段（４０）により構成することができる。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明のように、演算増幅回路（１００）は、外部信号出力端子（ＳＯ）に接続された演算増幅回路（１００）の出力端子と電源端子との間に配置され、当該電源端子から出力端子へ電流を供給する第１のトランジスタ（１１１〜１１３、１６１〜１６３）と、演算増幅回路（１００）の出力端子とグランド端子との間に配置され、出力端子の電圧を決定する第２のトランジスタ（１１０、１６０）と、を有し、異常検出回路（１３〜１５）により異常が検出されないときに、第１、第２のトランジスタ（１１０〜１１３）をオンさせ、異常検出回路（１３〜１５）により異常が検出されたときに、第１、第２のトランジスタ（１１０〜１１３、１６０〜１６３）をオフさせる切替回路（１１４〜１１６）によりインピーダンス変更手段を構成することもできる。
【００１０】
また、請求項６に記載の発明のように、演算増幅回路（１００）の反転入力端子と演算増幅回路（１００）の出力端子の接続点と外部信号出力端子（ＳＯ）との間に配置され、異常検出回路（１３〜１５）により異常が検出されないときに、演算増幅回路（１００）の出力端子と外部信号出力端子（ＳＯ）との間を短絡し、異常検出回路（１３〜１５）により異常が検出されたときに、演算増幅回路（１００）の出力端子と外部信号出力端子（ＳＯ）との間を開放するスイッチ手段（４０）によりインピーダンス変更手段を構成することもできる。
【００１１】
また、演算増幅回路（１００）を構成する各トランジスタとしては、請求項４に記載の発明のように、ＭＯＳトランジスタにより構成することができ、また、請求項５に記載の発明のように、バイポーラトランジスタにより構成することもできる。
【００１２】
また、演算増幅回路（１００）の反転入力端子と出力端子との間は、請求項７に記載の発明のように直接接続してもよく、請求項８に記載の発明のように抵抗（１６）を介して接続してもよい。
【００１３】
また、請求項９に記載の発明は、センシング素子（１１）により検出された検出信号を増幅する信号増幅回路（１２）を備え、演算増幅回路（１００）の非反転入力端子には、信号増幅回路（１２）により増幅された検出信号が入力されていることを特徴としている。
【００１４】
このような構成によれば、演算増幅回路（１００）の非反転入力端子には、信号増幅回路（１２）により増幅された検出信号が入力されるので、センシング素子（１１）により出力される検出信号が微少電圧であっても外部装置（５０）に規格電圧範囲内の検出信号を通知することができる。
【００１５】
また、上記目的を達成するため、請求項１０に記載の発明は、物理量を検出するセンシング素子（１１）と、当該センシング素子（１１）により検出された検出信号を出力する外部信号出力端子（ＳＯ）を有する物理量検出装置と、外部信号出力端子（ＳＯ）に接続されるとともに、抵抗（５１）を介してプルアップ接続またはプルダウン接続される信号入力端子（ＳＩ）を有する外部装置とを備えた物理量検出システムであって、物理量検出装置は、異常を検出する異常検出回路（１３〜１５）と、センシング素子（１１）により検出された検出信号が非反転入力端子に入力され、反転入力端子および出力端子が外部信号出力端子（ＳＯ）に接続された演算増幅回路（１００）と、異常検出回路（１３〜１５）により異常が検出されたときに、外部信号出力端子（ＳＯ）から装置内部を見たインピーダンスをハイインピーダンスにするインピーダンス変更手段（４０、１１４〜１１６、１６４〜１６６）と、を備えたことを特徴としている。
【００１６】
上記した構成によれば、異常検出回路（１３〜１５）により異常が検出されたときに、外部信号出力端子（ＳＯ）から装置内部を見たインピーダンスがハイインピーダンスとなるので、より確実に異常を通知することができる。
【００１７】
なお、請求項１０に記載の発明においても、請求項２〜９に記載の特徴を有して構成することができる。
【００１８】
また、この欄および特許請求の範囲で記載した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】
【００１９】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る物理量検出システムの全体構成を図１に示す。本物理量検出システムは、物理量検出装置１０と外部装置としてのＥＣＵ５０により構成されている。物理量検出装置１０は、センシング素子１１、演算増幅器１２、電源電圧検出部１３、故障検出部１４、故障通知制御部１５、演算増幅器１００およびアナログスイッチ４０を備えている。また、本物理量検出装置１０は、電源端子Ｖ、外部信号出力端子ＳＯおよび接地端子Ｇを有しており、これらの各端子は、ワイヤーハーネス（図中、Ｌ１〜Ｌ３に示す）を介して外部装置としてのＥＣＵ５０に設けられた各端子と接続されるようになっている。
【００２０】
センシング素子１１は、物理量を検出するセンサとして構成されており、物理量に応じた検出信号を出力する。本実施形態におけるセンシング素子１１は、気圧、油圧等の圧力を検出する圧力センサとして構成されている。
【００２１】
演算増幅器１２は、センシング素子１１により検出された検出信号を予め定められたゲインで増幅し、この増幅した信号を演算増幅器１００へ出力する。
【００２２】
電源電圧検出部１３は、ＥＣＵ５０より供給される電源の電圧が正常範囲内であるか否かを検出し、異常検出時に異常を示す信号を出力する。また、故障検出部１４は、センシング素子１１の故障および演算増幅器１２の故障を検出し、故障検出時に故障を示す信号を出力する。
【００２３】
故障通知制御部１５は、電源電圧検出部１３より異常を示す信号が入力された場合、あるいは故障検出部１４より故障を示す信号が入力された場合に、故障信号を出力する。本実施形態における故障通知制御部１５は、通常時にローレベルの信号を出力し、電源電圧検出部１３より異常を示す信号が入力された場合、あるいは故障検出部１４より故障を示す信号が入力された場合、ハイレベルの故障信号を出力する。
【００２４】
なお、上記した電源電圧検出部１３、故障検出部１４および故障通知制御部１５は、いずれも周知のものである。
【００２５】
本実施形態において、演算増幅器１００の反転入力端子と外部信号出力端子ＳＯとの間は短絡されている。演算増幅器１００は、ボルテージフォロアとして用いられ、非反転入力端子に入力される信号と同電圧の信号が出力端子から出力される。なお、演算増幅器１００の反転入力端子と非反転入力端子の各入力インピーダンスはハイインピーダンスとなっている。
【００２６】
アナログスイッチ４０は、演算増幅器１００の出力端子と、反転入力端子と外部信号出力端子ＳＯの接続点との間に配置されている。アナログスイッチ４０は、故障通知制御部１５より入力される故障信号に応じてオンオフするようになっており、オン時に信号出力端子ＳＯと演算増幅器１００の出力端子との間は短絡状態となり、センシング素子１１により検出された物理量に応じた信号が信号出力端子ＳＯより出力され、オフ時に信号出力端子ＳＯと演算増幅器１００の出力端子との間は開放状態となる。
【００２７】
ＥＣＵ５０は、物理量検出装置１０に電源を供給するための電源端子Ｐ、物理量検出装置１０からの検出信号を入力するための信号入力端子ＳＩ、物理量検出装置１０の接地端子に接続される接地端子Ｅを有している。電源端子Ｐは、電源ラインＬ１を介して物理量検出装置１０の電源端子Ｖに接続され、信号入力端子ＳＩは、信号ラインＬ２を介して物理量検出装置１０の外部信号出力端子ＳＯに接続され、接地端子Ｅは、接地ラインを介して物理量検出装置１０の接地端子Ｇに接続されている。
【００２８】
また、本実施形態における信号入力端子ＳＩは、抵抗５１を介して電源Ｖｃｃにプルアップ接続されている。
【００２９】
また、ＥＣＵ５０は、信号入力端子ＳＩより入力される検出信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換回路５２と、各種演算を行うＣＰＵ５３を備えている。
【００３０】
ＣＰＵ５３は、ＡＤ変換回路５２によりＡＤ変換された信号に基づいて、信号入力端子ＳＩの電圧値が予め定められた規格電圧範囲内にある場合には、検出信号が通知されたものと判定し、信号入力端子ＳＩの電圧値が規格電圧範囲外にある場合には異常信号が通知されたものと判定する。
【００３１】
本実施形態における電源Ｖｃｃの電圧は＋５Ｖとなっており、図２に示すように、０．５Ｖをロークランプリミット電圧、４．５Ｖをハイクランプリミット電圧とし、０．５Ｖ〜４．５Ｖの範囲を規格電圧範囲として、信号入力端子ＳＩの電圧値が０．５Ｖ〜４．５Ｖの範囲内である場合には、検出信号が通知されたものと判定し、信号入力端子ＳＩの電圧値が０．５Ｖ未満または４．５Ｖよりも高い場合には、異常信号が通知されたものと判定する。
【００３２】
上記した構成において、センシング素子１１により検出された検出信号は、演算増幅器１２により予め定められたゲインで増幅され、この増幅された信号は演算増幅器１００の非反転入力端子に入力される。
【００３３】
ここで、故障通知制御部１５より故障信号が入力されていない場合、アナログスイッチ４０はオン状態となり、演算増幅器１００の出力端子と外部信号出力端子との間は短絡される。演算増幅器１００はボルテージフォロアとなっており、演算増幅器１００の出力端子から非反転入力端子に入力される信号と同電圧の信号が出力される。そして、演算増幅器１００の出力信号は、アナログスイッチ４０、外部信号出力端子ＳＯおよび信号ラインＬ２を介してＡＤ変換回路５２に入力される。
【００３４】
なお、信号入力端子ＳＩの電圧値が規格電圧範囲内となるように演算増幅器１２のゲインが調整されており、信号入力端子ＳＩの電圧値は規格電圧範囲内となるようになっている。したがって、ＣＰＵ５３は、検出信号が通知されたものと判定する。
【００３５】
ここで、例えば、電源ラインＬ１または接地ラインＬ３の接触不良などにより、各ラインの接触抵抗が大きくなり、電源電圧検出部１３により電源ＶＣＣの電圧異常が検出され、故障通知制御部１５より故障信号が入力されると、アナログスイッチ４０はオフ状態となり、演算増幅器１００の出力端子と外部信号出力端子ＳＯとの間は開放される。このとき、外部信号出力端子ＳＯには演算増幅器１００の反転入力端子のみが接続されることとなり、外部信号出力端子ＳＯから装置内部を見たインピーダンスはハイインピーダンスとなる。
【００３６】
したがって、ＥＣＵ５０の信号入力端子ＳＩの電圧値は、電源Ｖｃｃにプルアップ接続された抵抗５１により、電源Ｖｃｃとほぼ等しい５Ｖとなり規格電圧範囲外となる。したがって、ＣＰＵ５３は、異常信号が通知されたものと判定する。
【００３７】
また、故障検出部１４による故障が検出され、故障通知制御部１５より故障信号が入力された場合も、同様に、アナログスイッチ４０はオフ状態となり、演算増幅器１００の出力端子と外部信号出力端子ＳＯとの間は開放され、外部信号出力端子ＳＯから装置内部を見たインピーダンスはハイインピーダンスとなる。
【００３８】
上記した構成によれば、ＥＣＵ５０に設けられた信号入力端子ＳＩは、抵抗５１を介してプルアップ接続されており、電源電圧検出部１３または故障検出部１４により異常が検出されたときに、アナログスイッチ４０により演算増幅回路１００の出力端子と外部信号出力端子ＳＯとの間が開放となり、外部信号出力端子ＳＯから装置内部を見たインピーダンスがハイインピーダンスとなるので、ＥＣＵ５０に設けられた信号入力端子ＳＩの電圧は規格電圧範囲外となり、より確実に異常を通知することができる。
【００３９】
（第２実施形態）
上記第１実施形態では、故障通知制御部１５より故障信号が入力されたときに、演算増幅回路１００の出力端子と外部信号出力端子との間に設けられたアナログスイッチ４０を開放するようにして、外部信号出力端子ＳＯから装置内部を見たインピーダンスをハイインピーダンスにする構成を示したが、本実施形態では、故障通知制御部１５より故障信号が入力されたときに、演算増幅回路１００の出力インピーダンスがハイインピーダンスとなるように構成されている。以下、上記実施形態と同一部分については同一符号を付して説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。
【００４０】
本実施形態に係る物理量検出システムの全体構成を図３に示す。本物理量検出装置１０は、図１に示したアナログスイッチ４０を備えていない。また、演算増幅器１００には、故障通知制御部１５より故障信号が入力されるようになっている。
【００４１】
図４に、演算増幅器１００の回路構成を示す。演算増幅回路１００は、Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタ１０１、１０２、１０５、１０６、１０７、１１１、１１２、１１３、１１５、１１７、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタ１０３、１０４、１０８、１０９、１１０、１１４、１１６、抵抗１２０〜１２２およびコンデンサ１３０を備えている。
【００４２】
図に示す回路において、切替回路としてのＰチャネル型ＭＯＳトランジスタ１１５およびＮチャネル型ＭＯＳトランジスタ１１４、１１６を除く各部は、周知の構成となっている。なお、ＭＯＳトランジスタ１１１〜１１３により、電源ＶＣＣから出力端子Ｖｏｕｔに電流が供給され、ＭＯＳトランジスタ１１０により出力端子Ｖｏｕｔの電圧が決定されるようになっている。また、コンデンサ１３０は位相補償用コンデンサとして設けられている。
【００４３】
ＭＯＳトランジスタ１１４、１１６の各ゲートには、故障通知制御部１５よりハイレベルの故障信号が入力されるようになっている。すなわち、故障信号が入力されていない場合、すなわちＭＯＳトランジスタ１１４、１１６の各ゲートはローレベルとなっており、ＭＯＳトランジスタ１１４、１１５、１１６は、それぞれオフとなっている。
【００４４】
図に示す構成において、ＭＯＳトランジスタ１０６のゲート端子には、非反転入力端子と反転入力端子の電位差に応じた電圧が印加され、ＭＯＳトランジスタ１０６のソース端子、すなわちＭＯＳトランジスタ１０８のゲート端子は、非反転入力端子と反転入力端子の電位差に応じて変化する。ＭＯＳトランジスタ１１０とともにカレントミラー回路を構成しているＭＯＳトランジスタ１０９には、抵抗１２０およびＭＯＳトランジスタ１０８を介してＭＯＳトランジスタ１０８のゲート端子の電圧に応じた電流が流れるようになっており、ＭＯＳトランジスタ１１０には、ＭＯＳトランジスタ１０９と等しい電流が流れる。そして、このＭＯＳトランジスタ１１０により出力端子Ｖｏｕｔの電圧が決定されるようになっている。
【００４５】
ここで、故障通知制御部１５よりハイレベルの故障信号が入力されると、ＭＯＳトランジスタ１１４、１１６は、それぞれオンとなり、ＭＯＳトランジスタ１１５もオンとなる。したがって、ＭＯＳトランジスタ１０９、１１０は、それぞれオフとなり、ＭＯＳトランジスタ１１１〜１１３もオフとなる。すなわち、本演算増幅器１００の出力インピーダンスは、ハイインピーダンスとなる。
【００４６】
上記した構成によれば、演算増幅回路１００は、外部信号出力端子ＳＯに接続された演算増幅回路１００の出力端子と電源端子との間に配置され、当該電源端子から出力端子へ電流を供給する第１のトランジスタ１１１〜１１３と、演算増幅回路１００の出力端子とグランド端子との間に配置され、出力端子の電圧を決定する第２のトランジスタ１１０と、を有し、電源電圧検出部１３または故障検出部１４により異常が検出されたときに、切替回路１１５〜１１７により第１、第２のトランジスタ１１０〜１１３がオフし、外部信号出力端子ＳＯから装置内部を見たインピーダンスがハイインピーダンスとなるので、ＥＣＵ５０に設けられた信号入力端子ＳＩの電圧は規格電圧範囲外となり、より確実に異常を通知することができる。
【００４７】
（第３実施形態）
上記第２実施形態では、ＭＯＳトランジスタを用いて演算増幅回路１００を構成したが、本実施形態では、バイポーラトランジスタを用いて演算増幅回路１００を構成する点が異なる。
【００４８】
本実施形態に係る演算増幅回路１００の構成を図５に示す。演算増幅回路１００は、ＰＮＰ型トランジスタ１５０、１５１、１５２、１５５、１５６、１５７、１６１、１６２、１６３、１６５、ＮＰＮ型トランジスタ１５３、１５４、１５８、１５９、１６０、１６４、１６６、抵抗１７０〜１７７およびコンデンサ１８０を備えている。
【００４９】
図に示す回路において、トランジスタ１６４〜１６６を除く各部は、周知の構成となっている。なお、直接接続されたトランジスタ１６１と抵抗１７４、直接接続されたトランジスタ１６２と抵抗１７５、直接接続されたトランジスタ１６３と抵抗１７５により、電源ＶＣＣから出力端子Ｖｏｕｔに電流が供給され、トランジスタ１６０と抵抗１７７により出力端子Ｖｏｕｔの電圧が決定されるようになっている。
【００５０】
故障信号が入力されていない場合、すなわちトランジスタ１６４、１６６の各ベースはローレベルとなっており、バイポーラトランジスタ１６４、１６５、１６６は、それぞれオフとなっている。
【００５１】
そして、故障通知制御部１５よりハイレベルの故障信号が入力されると、トランジスタ１６４、１６６は、それぞれオンとなり、トランジスタ１６５もオンとなる。したがって、トランジスタ１５９、１６０は、それぞれオフとなり、トランジスタ１６１〜１６３もオフとなる。すなわち、本演算増幅器１００の出力インピーダンスは、ハイインピーダンスとなる。
【００５２】
（第４実施形態）
本実施形態に係る物理量検出システムの全体構成を図６に示す。上記第１〜第３実施形態では、演算増幅回路１００の反転入力端子と出力端子との間を直接接続して演算増幅回路１００をボルテージフォロアとして用いたが、図７に示すように、演算増幅回路１００の反転入力端子と出力端子との間に抵抗１６を設け、この抵抗１６を介して演算増幅回路１００の反転入力端子と出力端子との間を接続するように構成としてもよい。
【００５３】
（第５実施形態）
本実施形態に係る物理量検出システムの全体構成を図７に示す。上記第１実施形態では、図１に示したように、演算増幅回路１００の反転入力端子と外部信号出力端子ＳＯとの間を接続し、演算増幅回路１００の出力端子と演算増幅回路１００の反転入力端子との間にアナログスイッチ４０を備えた構成を示したが、図７に示すように、演算増幅回路１００の反転入力端子と出力端子との間を接続し、この演算増幅回路１００の出力端子と外部信号出力端子ＳＯとの間にアナログスイッチ４０を備えた構成としてもよい。
【００５４】
（第６実施形態）
本実施形態に係る物理量検出システムの全体構成を図８に示す。上記第１実施形態では、ＥＣＵ５０内において信号入力端子ＳＩが抵抗５１を介して電源端子Ｐにプルアップ接続された構成となっているが、本実施形態では、ＥＣＵ５０内において信号入力端子ＳＩが抵抗５１を介して接地端子Ｅにプルダウン接続されている。この場合、異常検出時に、ＥＣＵ５０内において信号入力端子ＳＩが接地電位となり、確実に異常を通知することができる。なお、上記第２〜第５実施形態においても、同様に、ＥＣＵ５０内において信号入力端子ＳＩが抵抗５１を介して接地端子Ｅにプルダウン接続した構成としてもよい。
【００５５】
（その他の実施形態）
上記第１〜第６実施形態では、物理量検出装置１０の電源端子Ｖ、外部信号出力端子ＳＯおよび接地端子Ｇと、ＥＣＵ５０の電源端子Ｐ、信号入力端子ＳＩおよび接地端子Ｅとの間を、信号ラインＬ１〜Ｌ３を介して接続した構成を示したが、各端子間をコネクタ接続するようにしてもよい。
【００５６】
また、上記第１〜第６実施形態では、圧力センサを用いてセンシング素子を構成したが、圧力センサに限定されるものではなく、例えば、加速度センサ、光センサ等、各種物理量を検出するセンサを用いて構成してもよい。
【００５７】
また、上記第１、第５、第６実施形態では、アナログスイッチ４０を用いてスイッチ手段を構成したが、アナログスイッチに限定されるものではなく、例えば、半導体リレー、電磁式リレー等を用いてスイッチ手段を構成するようにしてもよい。
【００５８】
また、上記第１〜第６実施形態では、アナログスイッチ４０や切替回路により異常が検出されたときに、外部信号出力端子ＳＯから装置内部を見たインピーダンスをハイインピーダンスにする構成を示したが、上記第１〜第６実施形態に示した構成に限定されるものではなく、要するに、異常が検出されたときに、外部信号出力端子ＳＯから装置内部を見たインピーダンスをハイインピーダンスにする構成とすることにより、より確実に異常を通知することができるといった効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る物理量検出システムの全体構成を示す図である。
【図２】規格電圧範囲について説明するための図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る物理量検出システムの全体構成を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る演算増幅回路の構成を示す図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る演算増幅回路の構成を示す図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係る物理量検出システムの全体構成を示す図である。
【図７】本発明の第５実施形態に係る物理量検出システムの全体構成を示す図である。
【図８】本発明の第６実施形態に係る物理量検出システムの全体構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０ 物理量検出装置
１１ センシング素子
１２ 演算増幅器
１３ 電源電圧検出部
１４ 故障検出部
１５ 故障通知制御部
１００ 演算増幅器
５０ ＥＣＵ
５１ 抵抗
５２ ＡＤ変換回路
５３ ＣＰＵ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理量を検出するセンシング素子（１１）と、外部装置（５０）内で抵抗（５１）を介してプルアップ接続またはプルダウン接続された信号入力端子（ＳＩ）と接続される外部信号出力端子（ＳＯ）とを有し、当該外部信号出力端子（ＳＯ）を介して前記センシング素子（１１）により検出された物理量に応じた信号を前記外部装置（５０）へ出力する物理量検出装置であって、
異常を検出する異常検出回路（１３〜１５）と、
前記センシング素子（１１）により検出された検出信号が非反転入力端子に入力され、反転入力端子および出力端子が前記外部信号出力端子（ＳＯ）に接続された演算増幅回路（１００）と、
前記異常検出回路（１３〜１５）により異常が検出されたときに、前記外部信号出力端子（ＳＯ）から装置内部を見たインピーダンスをハイインピーダンスにするインピーダンス変更手段（４０、１１４〜１１６、１６４〜１６６）と、を備えたことを特徴とする物理量検出装置。
【請求項２】
前記インピーダンス変更手段は、前記演算増幅回路（１００）の前記出力端子と、反転入力端子と前記外部信号出力端子（ＳＯ）との接続点との間に配置され、前記異常検出回路（１３〜１５）により異常が検出されないときに、前記演算増幅回路（１００）の前記出力端子と前記外部信号出力端子（ＳＯ）との間を短絡し、前記異常検出回路（１３〜１５）により異常が検出されたときに、前記演算増幅回路（１００）の前記出力端子と前記外部信号出力端子（ＳＯ）との間を開放するスイッチ手段（４０）により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の物理量検出装置。
【請求項３】
前記演算増幅回路（１００）は、前記外部信号出力端子（ＳＯ）に接続された前記演算増幅回路（１００）の前記出力端子と電源端子との間に配置され、当該電源端子から前記出力端子へ電流を供給する第１のトランジスタ（１１１〜１１３、１６１〜１６３）と、前記演算増幅回路（１００）の前記出力端子とグランド端子との間に配置され、前記出力端子の電圧を決定する第２のトランジスタ（１１０、１６０）と、を有し、
前記インピーダンス変更手段は、前記異常検出回路（１３〜１５）により異常が検出されないときに、前記第１、第２のトランジスタ（１１０〜１１３、１６０〜１６３）をオンさせ、前記異常検出回路（１３〜１５）により異常が検出されたときに、前記第１、第２のトランジスタ（１１０〜１１３、１６０〜１６３）をオフさせる切替回路（１１４〜１１６）により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の物理量検出装置。
【請求項４】
前記演算増幅回路（１００）を構成する各トランジスタは、ＭＯＳトランジスタであることを特徴とする請求項３に記載の物理量検出装置。
【請求項５】
前記演算増幅回路（１００）を構成する各トランジスタは、バイポーラトランジスタであることを特徴とする請求項３に記載の物理量検出装置。
【請求項６】
前記インピーダンス変更手段は、前記演算増幅回路（１００）の前記反転入力端子と前記演算増幅回路（１００）の前記出力端子の接続点と前記外部信号出力端子（ＳＯ）との間に配置され、前記異常検出回路（１３〜１５）により異常が検出されないときに、前記演算増幅回路（１００）の前記出力端子と前記外部信号出力端子（ＳＯ）との間を短絡し、前記異常検出回路（１３〜１５）により異常が検出されたときに、前記演算増幅回路（１００）の前記出力端子と前記外部信号出力端子（ＳＯ）との間を開放するスイッチ手段（４０）により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の物理量検出装置。
【請求項７】
前記演算増幅回路（１００）の前記反転入力端子と前記出力端子との間は、直接接続されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の物理量検出装置。
【請求項８】
前記演算増幅回路（１００）の前記反転入力端子と前記出力端子との間は、抵抗（１６）を介して接続されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の物理量検出装置。
【請求項９】
前記センシング素子（１１）により検出された検出信号を増幅する信号増幅回路（１２）を備え、
前記演算増幅回路（１００）の前記非反転入力端子には、前記信号増幅回路（１２）により増幅された前記検出信号が入力されていることを特徴とする請求項１ないし８いずれか１つに記載の物理量検出装置。
【請求項１０】
物理量を検出するセンシング素子（１１）と、当該センシング素子（１１）により検出された物理量に応じた信号を出力する外部信号出力端子（ＳＯ）を有する物理量検出装置と、前記外部信号出力端子（ＳＯ）に接続されるとともに、抵抗（５１）を介してプルアップ接続またはプルダウン接続される信号入力端子（ＳＩ）を有する外部装置とを備えた物理量検出システムであって、
前記物理量検出装置は、
異常を検出する異常検出回路（１３〜１５）と、
前記センシング素子（１１）により検出された検出信号が非反転入力端子に入力され、反転入力端子および出力端子が前記外部信号出力端子（ＳＯ）に接続された演算増幅回路（１００）と、
前記異常検出回路（１３〜１５）により異常が検出されたときに、前記外部信号出力端子（ＳＯ）から装置内部を見たインピーダンスをハイインピーダンスにするインピーダンス変更手段（４０、１１４〜１１６、１６４〜１６６）と、を備えたことを特徴とする物理量検出システム。
【請求項１】
物理量を検出するセンシング素子（１１）と、外部装置（５０）内で抵抗（５１）を介してプルアップ接続またはプルダウン接続された信号入力端子（ＳＩ）と接続される外部信号出力端子（ＳＯ）とを有し、当該外部信号出力端子（ＳＯ）を介して前記センシング素子（１１）により検出された物理量に応じた信号を前記外部装置（５０）へ出力する物理量検出装置であって、
異常を検出する異常検出回路（１３〜１５）と、
前記センシング素子（１１）により検出された検出信号が非反転入力端子に入力され、反転入力端子および出力端子が前記外部信号出力端子（ＳＯ）に接続された演算増幅回路（１００）と、
前記異常検出回路（１３〜１５）により異常が検出されたときに、前記外部信号出力端子（ＳＯ）から装置内部を見たインピーダンスをハイインピーダンスにするインピーダンス変更手段（４０、１１４〜１１６、１６４〜１６６）と、を備えたことを特徴とする物理量検出装置。
【請求項２】
前記インピーダンス変更手段は、前記演算増幅回路（１００）の前記出力端子と、反転入力端子と前記外部信号出力端子（ＳＯ）との接続点との間に配置され、前記異常検出回路（１３〜１５）により異常が検出されないときに、前記演算増幅回路（１００）の前記出力端子と前記外部信号出力端子（ＳＯ）との間を短絡し、前記異常検出回路（１３〜１５）により異常が検出されたときに、前記演算増幅回路（１００）の前記出力端子と前記外部信号出力端子（ＳＯ）との間を開放するスイッチ手段（４０）により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の物理量検出装置。
【請求項３】
前記演算増幅回路（１００）は、前記外部信号出力端子（ＳＯ）に接続された前記演算増幅回路（１００）の前記出力端子と電源端子との間に配置され、当該電源端子から前記出力端子へ電流を供給する第１のトランジスタ（１１１〜１１３、１６１〜１６３）と、前記演算増幅回路（１００）の前記出力端子とグランド端子との間に配置され、前記出力端子の電圧を決定する第２のトランジスタ（１１０、１６０）と、を有し、
前記インピーダンス変更手段は、前記異常検出回路（１３〜１５）により異常が検出されないときに、前記第１、第２のトランジスタ（１１０〜１１３、１６０〜１６３）をオンさせ、前記異常検出回路（１３〜１５）により異常が検出されたときに、前記第１、第２のトランジスタ（１１０〜１１３、１６０〜１６３）をオフさせる切替回路（１１４〜１１６）により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の物理量検出装置。
【請求項４】
前記演算増幅回路（１００）を構成する各トランジスタは、ＭＯＳトランジスタであることを特徴とする請求項３に記載の物理量検出装置。
【請求項５】
前記演算増幅回路（１００）を構成する各トランジスタは、バイポーラトランジスタであることを特徴とする請求項３に記載の物理量検出装置。
【請求項６】
前記インピーダンス変更手段は、前記演算増幅回路（１００）の前記反転入力端子と前記演算増幅回路（１００）の前記出力端子の接続点と前記外部信号出力端子（ＳＯ）との間に配置され、前記異常検出回路（１３〜１５）により異常が検出されないときに、前記演算増幅回路（１００）の前記出力端子と前記外部信号出力端子（ＳＯ）との間を短絡し、前記異常検出回路（１３〜１５）により異常が検出されたときに、前記演算増幅回路（１００）の前記出力端子と前記外部信号出力端子（ＳＯ）との間を開放するスイッチ手段（４０）により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の物理量検出装置。
【請求項７】
前記演算増幅回路（１００）の前記反転入力端子と前記出力端子との間は、直接接続されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の物理量検出装置。
【請求項８】
前記演算増幅回路（１００）の前記反転入力端子と前記出力端子との間は、抵抗（１６）を介して接続されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の物理量検出装置。
【請求項９】
前記センシング素子（１１）により検出された検出信号を増幅する信号増幅回路（１２）を備え、
前記演算増幅回路（１００）の前記非反転入力端子には、前記信号増幅回路（１２）により増幅された前記検出信号が入力されていることを特徴とする請求項１ないし８いずれか１つに記載の物理量検出装置。
【請求項１０】
物理量を検出するセンシング素子（１１）と、当該センシング素子（１１）により検出された物理量に応じた信号を出力する外部信号出力端子（ＳＯ）を有する物理量検出装置と、前記外部信号出力端子（ＳＯ）に接続されるとともに、抵抗（５１）を介してプルアップ接続またはプルダウン接続される信号入力端子（ＳＩ）を有する外部装置とを備えた物理量検出システムであって、
前記物理量検出装置は、
異常を検出する異常検出回路（１３〜１５）と、
前記センシング素子（１１）により検出された検出信号が非反転入力端子に入力され、反転入力端子および出力端子が前記外部信号出力端子（ＳＯ）に接続された演算増幅回路（１００）と、
前記異常検出回路（１３〜１５）により異常が検出されたときに、前記外部信号出力端子（ＳＯ）から装置内部を見たインピーダンスをハイインピーダンスにするインピーダンス変更手段（４０、１１４〜１１６、１６４〜１６６）と、を備えたことを特徴とする物理量検出システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−１０７３３１（Ｐ２０１０−１０７３３１Ａ）
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７９２５６（Ｐ２００８−２７９２５６）
【出願日】平成２０年１０月３０日（２００８．１０．３０）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月３０日（２００８．１０．３０）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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