電子機器、開回路検出システム及びその検出方法
【課題】様々な回路素子やそれらのお互いの相互作用によって生成されるノイズに関わらず、対象回路の状態を決定する。
【解決手段】本実施の形態に係る開回路検出システムは、対象回路１２０に接続され、対象回路１２０の寄生容量１３０の特性インピーダンスによって誘導される仮想グランドを介して電気信号を取得し、電気信号に応じて対象回路１２０がオープンであるかを決定するものである。開回路検出システムによって取得される電気信号は、正常な回路の寄生容量１３０のキャパシタンスが、開回路の寄生容量のキャパシタンスよりも大きいことを示す。
【解決手段】本実施の形態に係る開回路検出システムは、対象回路１２０に接続され、対象回路１２０の寄生容量１３０の特性インピーダンスによって誘導される仮想グランドを介して電気信号を取得し、電気信号に応じて対象回路１２０がオープンであるかを決定するものである。開回路検出システムによって取得される電気信号は、正常な回路の寄生容量１３０のキャパシタンスが、開回路の寄生容量のキャパシタンスよりも大きいことを示す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般的に回路検出技術に関し、特に、電子機器、開回路の検出システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
開回路を検出する２つのシステムがあり、それらは交流電流（ＡＣ）検出システム及び直流電流（ＤＣ）検出システムである。
【０００３】
開回路を検出する交流電流検出システムが図１に示される。テストされる対象回路は、等価レジスタとレジスタに直列に接続された等価キャパシタと等価である。対象回路が電気的にオープンか否かを決定するために、ＡＣ電源が対象回路の一端とグランドとの間に接続される。対象回路の他端は、検出モジュールの一端に接続される。この検出システムは、物理的なグランドループを有している。ＡＣ電源により生成されるＡＣ信号は、対象回路を介して検出モジュールに伝送される。これにより、検出モジュールは、ＡＣ信号の周波数、大きさに基づいて対象回路の状態を決定しうる。
【０００４】
開回路を検出する直流電流検出システムが図２に示される。テストされる対象回路は、等価レジスタとして表わされうる。対象回路の状態を決定するために、ＤＣ電源により発生されたＤＣ信号が対象回路の一端に供給される。対象回路の他端は、検出モジュールの一端に接続される。ＤＣ電源の他端及び検出モジュールの他端は、グランドに接続されている。この検出システムは、物理的なグランドループを有している。検出モジュールは、ＤＣ信号の電流又はＤＣ信号の電圧を取得することにより、対象回路がオープンであるか否かを決定しうる。
【０００５】
典型的な検出システムは、物理的なグランドループを有している。システム中の様々な配線が検出システムに影響を及ぼす可能性がある。このため、検出システムは、常に対象回路の真の状態を決定できるわけではない。交流電流検出システムにおいて配線によって生成される等価抵抗は大きい場合がある。式V(noise)=I(noise)*Z(line)によれば、弱いノイズ（I(noise)）は、レジスタ（Z(line)）を流れる間に大きい干渉信号（V(noise)）になる。この問題の解決方法の一つは、フィルターモジュールを付け加えることである。しかしながら、特定の周波数のみがフィルターモジュールによりフィルターされる。フィルターは与えられた信号から不要な周波数を取り除くのに有用であるが、信号中のいくつかの求められる周波数が当該信号から取り除かれ、求められる特徴が失われてしまう。さらに、対象回路中のキャパシタンスが小さい場合、ＡＣ信号の周波数は増加することとなる。この周波数の増加は、寄生容量とループインピーダンスによるＡＣ信号のポテンシャルの低下をもたらす。これらの望ましくない影響を取り除くために、追加の補償回路が必要となる可能性がある。ＤＣシステム中の長く、細い接地配線は、電圧を減少させるだけでなく、システムノイズを増加させる。高い精度を確保するためには、これらのシステムにおいて電圧の振幅及びサンプリング分解能のレベルを増加させる必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】中国特許出願公開第１０１３６９５５０号明細書
【特許文献２】中国特許出願公開第１０１６９９５４０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、これらの言及した問題を解決するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の目的は、対象回路の所定の特徴を用い、様々な回路素子やそれらのお互いの相互作用によって生成されるノイズに関わらず、対象回路の状態を決定することである。
【０００９】
開回路検出システムは、対象回路に接続され、前記対象回路の寄生容量の特性インピーダンスによって誘導される仮想グランドを介して電気信号を取得し、前記電気信号に応じて前記対象回路がオープンであるかを決定するものである。
【００１０】
好ましい態様において、前記開回路検出システムによって取得される前記電気信号は、正常な回路の寄生容量のキャパシタンスが、開回路の寄生容量のキャパシタンスよりも大きいことを示す。
【００１１】
好ましい態様において、前記対象回路に接続され、前記寄生容量のキャパシタンスをテストするテストユニットと、前記テストユニットに接続され、前記寄生容量の状態を反映するサンプリングユニットとを含む。
【００１２】
好ましい態様において、前記テストユニットは、前記寄生容量を充電するバーストパルスを生成し、前記サンプリングユニットは、充電された前記寄生容量を放電させる。
【００１３】
好ましい態様において、前記バーストパルスの立ち上がりエッジは、当該バーストパルスの立下りエッジの前に存在する
【００１４】
好ましい態様において、前記対象回路、前記テストユニット及び前記サンプリング回路に接続され、荷電効果、放電効果を増幅する浮遊容量ブースターユニットをさらに備える。
【００１５】
好ましい態様において、前記浮遊容量ブースターユニットは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、三極管、又は、ダーリントントランジスタである。
【００１６】
好ましい態様において、前記サンプリングユニットは、サンプリングレジスタである。
【００１７】
好ましい態様において、開回路検出システムは、前記サンプリングユニットに接続され、前記電気信号を識別信号に変換する信号処理ユニットをさらに備える。
【００１８】
好ましい態様において、前記信号処理ユニットは、前記電気信号を前記寄生容量のキャパシタンスに相当するパルスに変換する。
【００１９】
好ましい態様において、前記信号処理ユニットは、インバータと、前記インバータに接続されたコンパレータと、前記コンパレータに接続されたＡＮＤゲートとを有する。
【００２０】
好ましい態様において、開回路検出システムは、テストユニット、浮遊容量ブースターユニット、サンプリングユニット、信号処理ユニットを備え、前記サンプリングユニットはサンプリングレジスタであり、前記信号処理ユニットはインバータ、前記インバータに接続されたコンパレータ、前記コンパレータに接続されたＡＮＤゲートを有し、前記テストユニットの一端は、電源に接続され、前記テストユニットの他端は、前記浮遊容量ブースターユニットの第１端子に接続され、前記浮遊容量ブースターユニットの第２端子は、対象回路に接続され、前記浮遊容量ブースターユニットの出力は、前記サンプリングレジスタの一端に接続され、前記サンプリングレジスタの他端は、グランドに接続され、前記インバータの入力は、前記浮遊容量ブースターユニットと前記サンプリングレジスタの共通点に接続され、前記インバータの出力は、前記コンパレータの負端子に接続され、前記コンパレータの正端子は、参照電圧を受信し、前記コンパレータの出力は、前記ＡＮＤゲートの第１入力に接続され、前記ＡＮＤゲートの第２入力は、ゲートパルスを受信し、前記ＡＮＤゲートの出力は、前記寄生容量のキャパシタンスに相当するパルスを出力する。
【００２１】
開回路検出方法は、対象回路の寄生容量の特性インピーダンスによって誘導される仮想グランドを介して電気信号を取得し、前記電気信号に応じて、前記対象回路がオープンであるかを決定する。
【００２２】
好ましい態様において、前記電気信号は、正常な回路の寄生容量のキャパシタンスが開回路の寄生容量のキャパシタンスよりも大きいことを示す。
【００２３】
開回路検出方法は、対象回路の寄生容量を、当該寄生容量の特性インピーダンスを介して仮想グランドに接続し、前記寄生容量のキャパシタンスをテストし、当該寄生容量のキャパシタンスを示す電気信号を生成し、前記電気信号に応じて前記対象回路がオープンであるかを決定する。
【００２４】
好ましい態様において、前記電気信号は、正常な回路の寄生容量のキャパシタンスが、開回路の寄生容量のキャパシタンスよりも大きいことを示す。
【００２５】
好ましい態様において、前記寄生容量のキャパシタンスをテストするステップでは、前記寄生容量を充電するバーストパルスを生成し、サンプリングユニットを介して前記寄生容量を放電して前記電子信号を生成する。
【００２６】
好ましい態様において、前記対象回路がオープンであるかを決定するステップでは、電気信号を識別信号に変換し、前記識別信号に応じて前記対象回路がオープンであるかを決定する
【００２７】
電子デバイスは、対象回路と、前記対象回路に接続された開回路検出システムを有し、前記開回路検出システムは、前記対象回路の寄生容量の特性インピーダンスによって誘導される仮想グランドを介して電気信号を取得し、前記電気信号に応じて前記対象回路がオープンであるか、又は当該開回路検出システムに電気的に接続されていないかを決定する。
【００２８】
好ましい態様において、前記開回路検出システムで取得される電気信号は、正常な回路の寄生容量のキャパシタンスが、前記対象回路が内部的にオープン又は前記開回路検出システムに電気的に接続されていないときのキャパシタンスよりも大きいことを示す。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、様々な回路素子やそれらのお互いの相互作用によって生成されるノイズに関わらず、対象回路の状態を決定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
図中の構成要素は、必ずしも一定の縮尺で記載されておらず、本開示の原理を明確に説明するために強調がなされている。
【図１】開回路を検出する従来の交流電流検出システムの機能ブロック図である。
【図２】開回路を検出する従来の直流電流検出システムの機能ブロック図である。
【図３】第１の実施の形態の開回路検出システムの機能ブロック図である。
【図４】第２の実施の形態の開回路検出システムの機能ブロック図である。
【図５】第３の実施の形態の開回路検出システムの機能ブロック図である。
【図６】第３の実施の形態の開回路検出システムの回路図である。
【図７】開回路検出システムのシーケンスダイアグラムである。
【図８】第１の実施の形態の開回路検出方法のフローチャートである。
【図９】第２の実施の形態の開回路検出方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本開示は例として説明され、同様の参照符号が同様の要素を示す添付図面の図に限定されない。本開示における一つの実施の形態の参照符号は必ずしも同じ実施の形態のものではなく、このような参照符号は少なくとも一つを意味している。
【００３２】
図３を参照して、第１の実施の形態の開回路検出システム１１０について説明する。
【００３３】
開回路検出システム１１０の一端はグランドに接続され、開回路検出システム１１０の他端は対象回路１２０に接続されている。開回路検出システム１１０は、開回路を検出する機能を有する回路又はデバイスである。
【００３４】
対象回路１２０は、開回路が存在する可能性がある、テストを受ける回路又はデバイスである。正常な回路では、対象回路１２０の一端は開回路検出システム１１０に接続され、対象回路１２０の他端は寄生容量１３０の特性インピーダンスによって誘導される仮想グランドに接続されている。寄生容量１３０は、回路の導体間、導体や構成要素とグランドとの間、物理的な実体のない構成要素間に存在するキャパシタンスである。説明の便宜上、寄生容量１３０は、対象回路１２０のすべての寄生容量を表わすように作られている。
【００３５】
物理法則によれば、キャパシタンスは、回路における導体の長さに比例する。正常な回路における寄生容量１３０は、開回路における寄生容量１３０よりも大きいため、正常な回路の導体は開回路の導体よりも長い。キャパシタンスが決定された場合、回路の状態は、熟練した人又は機械によって解明されうる。このため、開回路検出システム１１０は、電気信号を誘導するように配置され、当該電気信号は、正常な回路における寄生容量１３０のキャパシタンスが開回路における寄生容量１３０のキャパシタンスよりも大きいことを示すために用いられる。
【００３６】
特定の周波数で動作する場合、寄生容量１３０は、特性インピーダンスによる仮想グランドに接続される。換言すると、寄生容量１３０は、実際にはグランドに接続されておらず、寄生容量１３０とグランドとの電位差はゼロである。開回路検出システム１１０は、参照電位下で動作し始め、対象回路１２０の回路がオープンであるか否かを示す電気信号を供給する。
【００３７】
図４を参照して、第２の実施の形態の開回路検出システム２１０について説明する。寄生容量２３０は、回路の導体間、導体とグランドとの間、構成要素とグランドとの間、物理的な実体のない構成要素間に存在するキャパシタンスである。説明の便宜上、寄生容量２３０は、対象回路２２０のすべての寄生容量を表わすように作られている。
【００３８】
物理法則によれば、キャパシタンスは、導体の長さに比例する。正常な回路における寄生容量２３０は、開回路における寄生容量２３０よりも大きいため、正常な回路の導体は開回路の導体よりも長い。キャパシタンスが決定された場合、回路の状態は、熟練した人又は機械によって解明されうる。このため、開回路検出システム２１０は、電気信号を誘導するように配置され、当該電気信号は、正常な回路における寄生容量２３０のキャパシタンスが開回路における寄生容量２３０のキャパシタンスよりも大きいことを示すために用いられる。正常な回路では、開回路検出システム２１０の一端はグランドに接続され、開回路検出システム２１０の他端は、対象回路２２０に接続される。
【００３９】
開回路検出システム２１０は、開回路を検出する機能を有する回路又はデバイスである。開回路検出システム２１０は、対象回路２２０に接続されたテストユニット２１２、テストユニット２１２に接続されたサンプリングユニット２１４、サンプリングユニット２１４に接続された信号処理ユニット２１６を含む。
【００４０】
テストユニット２１２は、寄生容量２３０のキャパシタンスをテストするのに用いられる。テストユニット２１２は、寄生容量２３０又は寄生容量２３０に含まれる共振回路を充電することにより寄生容量２３０のキャパシタンスをテストする。テストユニット２１２が同じテスト信号を供給する場合、寄生容量が異なるために、開回路及び通常の回路における充電時間定数又は放電時間定数は異なる。
【００４１】
サンプリングユニット２１４は、寄生容量２３０の状態を反映する。サンプリングユニット２１４は、サンプリングレジスタやサンプリング機能を有する他の回路でありうる。観察が容易な電気信号が、サンプリングユニット２１４によってサンプリングされる。対象回路２２０では、開回路の充電時間定数は、正常な回路の充電時間定数よりも小さい。キャパシタンスが決定された場合、回路の状態は、熟練した人又は機械によって解明されうる。同様に、寄生容量２３０は、テストユニット２１２によって充電された後、サンプリングユニット２１４を介して放電する。観察容易な電気信号はサンプリングユニット２１４によってサンプルされる。
【００４２】
対象回路２２０では、正常な回路における寄生容量２３０は、開回路の寄生容量２３０よりも大きい。キャパシタンスが決定された場合、回路の状態は、熟練した人又は機械によって解明されうる。同様に、共振周波数は、異なる寄生容量、同一のレジスタ、同一の導体を含む、異なる共振回路で異なる。サンプリングユニット２１４は、テストユニット２１２、寄生容量２３０を含む共振回路からの共振信号を取得する。キャパシタンスが決定された場合、回路の状態は、熟練した人又は機械によって解明されうる。
【００４３】
自動化を実現するために、信号処理ユニット２１６は、電気信号を機械によって容易に認識できる識別信号へと変換するためにつけ加えられている。"ＡＮＤ"、"ＯＲ"、"ＮＯＴ"と比較演算、又は他の信号との結合が、信号処理ユニット２１６により実行され、サンプリングユニット２１４で得られた電気信号を機械によって容易に認識される識別信号へと変換する。識別信号は、識別信号が取得された後に、演算又は表示のために、コンピュータ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ：digital signal processor）、advanced RISC machineなどに送信される。
【００４４】
特定の周波数で動作する場合、寄生容量２３０は、特性インピーダンスによる仮想グランドに接続される。換言すると、寄生容量２３０は実際にはグランドに接続されておらず、寄生容量２３０とグランドとの電位差はゼロである。開回路検出システム２１０は、参照電位を得た後に動作し始める。開回路検出システム２１０は、対象回路２２０をチェックし、回路がオープンであるかを解明する。テストユニット２１２は、寄生容量２３０又は寄生容量２３０を含む共振回路を充電することにより、寄生容量２３０のキャパシタンスのテストを開始する。
【００４５】
対象回路２２０に関しては、正常な回路の寄生容量２３０は、開回路の寄生容量２３０よりも大きい。サンプリングユニット２１４は、寄生容量２３０はサンプリングユニット２１４を介して放電するときに電気信号を供給する。好ましくは、電気信号は、機械により容易に観測、処理される。自動化を実現するため、信号処理ユニット２１６は、電気信号を機械によって容易に認識できる識別信号へと変換する。"ＡＮＤ"、"ＯＲ"、"ＮＯＴ"と比較演算、又は他の信号との結合が、信号処理ユニット２１６により実行され、サンプリングユニット２１４で得られた電気信号が機械によって容易に認識される識別信号へと変換される。識別信号は、演算又は表示のために、コンピュータに送信され、対象回路２２０の状態はコンピュータによってもたらされうる。
【００４６】
図５、６を参照して、第３の実施の形態の開回路検出システム３１０について説明する。開回路検出システム３１０の一端は、グランドに接続されており、開回路検出システム３１０の他端は、対象回路３２０に接続されている。寄生容量３３０は、回路の導体間、導体とグランドとの間、構成要素とグランド、物理的な実体のない構成要素間に存在するキャパシタンスである。説明の便宜上、寄生容量３３０は、対象回路３２０のすべての寄生容量を表わすように作られている。
【００４７】
検出は寄生容量３３０のみに関連し、説明の便宜上、図６では対象回路３２０を省略している。さらに、寄生容量３３０はそれ自体のレジスタンスを有しており、そのため、図６では、寄生容量３３０を表わすため等価キャパシタと等価レジスタが直列に接続されている。
【００４８】
開回路検出システム３１０は、開回路を検出する機能を有する回路又はデバイスである。開回路検出システム３１０は、テストユニット３１２、テストユニット３１２及び寄生容量３３０に接続された浮遊容量ブースターユニット３１３、浮遊容量ブースターユニット３１３に接続されたサンプリングユニット３１４、サンプリングユニット３１４に接続された信号処理ユニット３１６を含む。
【００４９】
テストユニット３１２は、バーストパルスを生成するものである。テストユニット３１２の一端は電源に接続されており、テストユニット３１２の他端は、浮遊容量ブースターユニット３１３の第１入力に接続されている。テストユニット３１２は、寄生容量３３０に浮遊容量ブースターユニット３１３を介して電気的に接続されている。このため、テストユニット３１２は、寄生容量３３０を、浮遊容量ブースターユニット３１３を介して充電する。
【００５０】
浮遊容量ブースターユニット３１３は、荷電効果、放電効果を増幅するために設けられている。これは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、三極管、ダーリントントランジスタ又は増幅機能を有する他の回路でありうる。浮遊容量ブースターユニット３１３の第１入力はテストユニット３１２に接続されており、浮遊容量ブースターユニット３１３の第２入力は寄生容量３３０に接続されており、浮遊容量ブースターユニット３１３の出力は、サンプリングユニット３１４と信号処理ユニット３１６の共通点に接続されている。
【００５１】
実施の形態では、浮遊容量ブースターユニット３１３は、トランジスタであり、浮遊容量ブースターユニット３１３の第１入力は、トランジスタのエミッタであり、浮遊容量ブースターユニット３１３の第２入力は、トランジスタのベースであり、浮遊容量ブースターユニット３１３の出力は、トランジスタのコレクタである。テストユニット３１２により生成されるバーストパルスは、トランジスタのエミッタ、トランジスタのベースを介して寄生容量３３０を充電する。エミッタ−ベースジャンクションは、寄生容量３３０の電圧が予め設定された電圧に達するまで、フォワードにバイアスされている。トランジスタの線形領域で動作する場合、トランジスタはアクティブモードであり、荷電効果、放電効果は増幅される。放電電流は、サンプリングユニット３１４を介して流れ、電圧信号を形成する。
【００５２】
サンプリングユニット３１４は、寄生容量３３０の状態を反映する。サンプリングユニット３１４は、サンプリングレジスタやサンプリング機能を有する他の回路である。サンプリングユニット３１４の一端は、浮遊容量ブースターユニット３１３と信号処理ユニット３１６の共通点に接続されており、サンプリングユニット３１４の他端は、グランドに接続されている。寄生容量３３０の放電電流は、サンプリングユニット３１４を介して、浮遊容量ブースターユニット３１３からグランドに流れ、浮遊容量ブースターユニット３１３とサンプリングユニット３１４の共通点から電圧信号がサンプルされる。最後に、電圧信号は、信号処理ユニット３１６に送信される。
【００５３】
信号処理ユニット３１６は、インバータ３１６２、インバータ３１６２に接続されたコンパレータ３１６４、コンパレータ３１６４に接続されたＡＮＤゲート３１６６を含む。
【００５４】
インバータ３１６２の入力は、浮遊容量ブースターユニット３１３とサンプリングユニット３１４の共通点に接続されており、インバータ３１６２の出力は、コンパレータ３１６４の負端子に接続されている。インバータ３１６２は、サンプリングユニット３１４により供給された電圧信号を反転させる。インバータ３１６２は、相対的に高いインピーダンスを有しており、電圧信号に僅かな影響しか与えない。
【００５５】
参照電圧は、コンパレータ３１６４の正端子に供給され、コンパレータ３１６４の負端子は、インバータ３１６２の出力に接続されている。正端子の電圧が負端子の電圧よりも高い場合、すなわち、インバータ３１６２の出力電圧よりも参照電圧が高い場合、コンパレータ３１６４の出力電圧はハイレベルになる。そうでない場合、コンパレータ３１６４の出力電圧はローレベルになる。
【００５６】
ＡＮＤゲート３１６６の第１入力は、コンパレータ３１６４に接続されており、ＡＮＤゲート３１６６の第２入力はゲートパルスを受信するために用いられる。ＡＮＤゲート３１６６の第１入力とＡＮＤゲート３１６６の第２入力がともにハイレベルの場合のみ、ＡＮＤゲート３１６６の出力がハイレベルになる。すなわち、ＡＮＤゲート３１６６の第１入力がハイレベルの場合、ＡＮＤゲート３１６６の出力は、ゲートパルスを出力する。一方、ＡＮＤゲート３１６６の第１入力がローレベルの場合、ＡＮＤゲート３１６６はいずれの信号も出力しない。
【００５７】
本実施の形態の開回路検出システム３１０の動作を説明するために、以下にシーケンスダイアグラムが組み合わせられる。
【００５８】
図７に示すように、特定の周波数で動作する場合、寄生容量３３０が特性インピーダンスによる仮想グランドに接続される。換言すると、寄生容量３３０は、実際にはグランドに接続されておらず、寄生容量３３０とグランドとの電位差はゼロである。開回路検出システム３１０は、参照電位下で動作する。開回路検出システム３１０は、回路がオープンであるか否かを解明する。
【００５９】
テストユニット３１２はバーストパルス４１０を生成する。バーストパルス４１０は、立ち上がりエッジが立ち下がりエッジの前に存在する矩形波信号である。バーストパルス４１０がハイレベルのとき、インバータ３１６２、コンパレータ３１６４、アンドゲート３１６６が有効になる。バーストパルス４１０は、寄生容量３３０を充電する。等価レジスタは小さいため、充電処理は短時間で終わる。放電電流は浮遊容量ブースターユニット３１３で増幅され、サンプリングユニット３１４へと流れる。
【００６０】
そして、放電電流は、サンプリングユニット３１４で電圧信号を形成する。電圧信号は、インバータ３１６２によってインバータ出力信号４２０へと変化する。インバータ出力信号４２０は、コンパレータ３１６４の負端子へと送信され、コンパレータ３１６４の正端子に送信された参照電圧４０２と比較される。コンパレータ３１６４の正端子の参照電圧４０２が、コンパレータ３１６４の負端子のインバータ出力信号４２０の電圧よりも高い場合、コンパレータ３１６４の出力電圧はハイレベルとなり、そうでない場合、コンパレータ３１６４の出力電圧はローレベルになる。
【００６１】
コンパレータ３１６４の出力信号とゲートパルスのＡＮＤ演算が実行される。コンパレータ３１６４の出力がハイレベルのとき、ＡＮＤゲート３１６６はゲートパルスを出力する。そうでなく、コンパレータ３１６４の出力がローレベルのとき、ＡＮＤゲート３１６６はいずれの信号も出力しない。上述したように、正常な回路の寄生容量３３０は、開回路の寄生容量３３０よりも大きく、便宜上、正常な回路の寄生容量３３０を大容量と呼ぶ。反対に、開回路の寄生容量３３０を小容量と呼ぶ。キャパシタの放電特性のため、インバータ出力信号４２０はゆっくりと上昇する。インバータ出力信号４２０の大容量の信号線４２２は、インバータ出力信号４２０の小容量の信号線４２４よりもゆっくりと上昇する。
【００６２】
従って、大容量コンパレータ出力信号４３０のデューティ比は、小容量コンパレータ出力信号４４０よりも大きくなる。ＡＮＤゲート３１６６の第１入力に送信されるコンパレータ３１６４の出力信号と、ＡＮＤゲート３１６６の第２入力に送信されるゲートパルス４５０のＡＮＤ演算が実行される。大容量コンパレータ出力信号４３０のデューティ比は、小容量コンパレータ出力信号４４０のデューティ比よりも大きいため、大容量ＡＮＤゲート出力信号４６０のパルスの数は小容量ＡＮＤゲート出力信号４７０のそれよりも多い。パルスの数は、コンピュータ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ：digital signal processor）、advanced RISC machineなどに送信され、演算、表示がなされる。
【００６３】
図８を参照して、第１の実施の形態の開回路検出方法について説明する。
【００６４】
ステップＳ８１０は、特性インピーダンス又は寄生容量により誘導される仮想グランドを介して電気信号を取得することを表わしている。換言すると、寄生容量は実際にはグランドに接続されておらず、寄生容量とグランドとの電位差はゼロである。開回路検出システムは参照電圧下で動作し始め、対象回路中の回路がオープンであることを示す電気信号が得られる。寄生容量は直接観察することができないため、容易に観察できる電気信号を生成するために寄生容量が充電される。
【００６５】
ステップＳ８２０は、電気信号に応じて対象回路がオープンであるか決定することを示している。電気信号が測定されると、回路の状態が熟練した人又は機械により解明される。すなわち、電気信号は、正常な回路の寄生容量のキャパシタンスが開回路の寄生容量のキャパシタンスが大きいことを示している。
【００６６】
図９を参照して、第２の実施の形態の開回路検出方法について説明する。
【００６７】
ステップ９１０は、寄生容量の特性インピーダンスを介して仮想グランドへ寄生容量を接続することを示している。特定の周波数で動作する場合、寄生容量は、特性インピーダンスによる仮想グランドに接続される。換言すると、寄生容量は、実際にはグランドに接続されておらず、寄生容量とグランドとの電位差はゼロである。
【００６８】
ステップＳ９２０は、寄生容量のキャパシタンスをテストし、寄生容量のキャパシタンスを表わす電気信号を生成することを示している。寄生容量は直接観察することができないため、容易に観察できる電気信号を生成するために寄生容量が充電される。
【００６９】
ステップＳ９３０は、電気信号の識別信号への変換を示している。自動化を実現するために、信号処理ユニットが付加され、電気信号を識別信号に変換する。"ＡＮＤ"、"Ｏｒ"、"ＮＯＴ"及び比較演算、又は他の信号との合成が変換処理において用いられうる。
【００７０】
ステップＳ９４０では、識別信号に応じて、対象回路がオープンであるかが決定される。識別信号が取得された後、演算及び表示のため、識別信号がコンピュータに送信されることが好ましい。最後に、対象回路の状態が解明される。上述したように、正常な回路の寄生容量のキャパシタンスは、開回路の寄生容量のキャパシタンスよりも大きい。
【００７１】
開回路検出システム及び方法は、携帯電話やノートパソコン（laptop computers）、携帯端末（personal digital assistants）等の電子デバイスで用いられうる。開回路検出システムが電子デバイスに組み込まれた場合、対象回路は、電子デバイスのその他のパーツでありうる。開回路検出システムは、寄生容量の特性インピーダンスによって誘導される仮想グランドを介して電気信号を取得するために対象回路に接続され、当該電気信号に応じて開回路検出システムに電気的に接続された対象回路がオープンであるか否かが決定される。
【００７２】
開回路検出システムで取得された電気信号は、対象回路が内部的にオープン又は開回路検出システムに電気的に接続されていない場合、正常回路の寄生容量のキャパシタンスが対象回路の寄生容量のキャパシタンスよりも大きいことを示す。例えば、タッチパネルを有する携帯電話である場合、開回路検出システムはチップに組み込まれ、対象回路はフレキシブルケーブル（flex-cable）又はガラス上の導電配線である。フレキシブルケーブル又はガラス上の導電配線が内部でオープン又はチップに電気的に接続されていない場合、寄生容量は正常状態よりも小さくなる。
【００７３】
本発明は、構造的特徴及び／又は方法的動作に特有の言語で説明されたが、添付の特許請求の範囲で規定される発明が説明した特定の特徴又は動作に限定されるわけではないことが理解される。正確に言うと、特定の特徴及び動作は、クレームされた発明を実現する実施例の形態として開示される。
【符号の説明】
【００７４】
１１０ 開回路検出システム
１２０ 対象回路
１３０ 寄生容量
２１０ 開回路検出システム
２２０ 対象回路
２３０ 寄生容量
２１２ テストユニット
２１４ サンプリングユニット
２１６ 信号処理ユニット
３１０ 開回路検出システム
３２０ 対象回路
３３０ 寄生容量
３１２ テストユニット
３１３ 浮遊容量ブースターユニット
３１４ サンプリングユニット
３１６ 信号処理ユニット
３１６２ インバータ
３１６４ コンパレータ
３１６６ ＡＮＤゲート
４０２ 参照電圧
４１０ バーストパルス
４２０ インバータ出力信号
４２２ 信号線
４２４ 信号線
４３０ 大容量コンパレータ出力信号
４４０ 小容量コンパレータ出力信号
４５０ ゲートパルス
４６０ 大容量ＡＮＤゲート出力信号
４７０ 小容量ＡＮＤゲート出力信号
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般的に回路検出技術に関し、特に、電子機器、開回路の検出システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
開回路を検出する２つのシステムがあり、それらは交流電流（ＡＣ）検出システム及び直流電流（ＤＣ）検出システムである。
【０００３】
開回路を検出する交流電流検出システムが図１に示される。テストされる対象回路は、等価レジスタとレジスタに直列に接続された等価キャパシタと等価である。対象回路が電気的にオープンか否かを決定するために、ＡＣ電源が対象回路の一端とグランドとの間に接続される。対象回路の他端は、検出モジュールの一端に接続される。この検出システムは、物理的なグランドループを有している。ＡＣ電源により生成されるＡＣ信号は、対象回路を介して検出モジュールに伝送される。これにより、検出モジュールは、ＡＣ信号の周波数、大きさに基づいて対象回路の状態を決定しうる。
【０００４】
開回路を検出する直流電流検出システムが図２に示される。テストされる対象回路は、等価レジスタとして表わされうる。対象回路の状態を決定するために、ＤＣ電源により発生されたＤＣ信号が対象回路の一端に供給される。対象回路の他端は、検出モジュールの一端に接続される。ＤＣ電源の他端及び検出モジュールの他端は、グランドに接続されている。この検出システムは、物理的なグランドループを有している。検出モジュールは、ＤＣ信号の電流又はＤＣ信号の電圧を取得することにより、対象回路がオープンであるか否かを決定しうる。
【０００５】
典型的な検出システムは、物理的なグランドループを有している。システム中の様々な配線が検出システムに影響を及ぼす可能性がある。このため、検出システムは、常に対象回路の真の状態を決定できるわけではない。交流電流検出システムにおいて配線によって生成される等価抵抗は大きい場合がある。式V(noise)=I(noise)*Z(line)によれば、弱いノイズ（I(noise)）は、レジスタ（Z(line)）を流れる間に大きい干渉信号（V(noise)）になる。この問題の解決方法の一つは、フィルターモジュールを付け加えることである。しかしながら、特定の周波数のみがフィルターモジュールによりフィルターされる。フィルターは与えられた信号から不要な周波数を取り除くのに有用であるが、信号中のいくつかの求められる周波数が当該信号から取り除かれ、求められる特徴が失われてしまう。さらに、対象回路中のキャパシタンスが小さい場合、ＡＣ信号の周波数は増加することとなる。この周波数の増加は、寄生容量とループインピーダンスによるＡＣ信号のポテンシャルの低下をもたらす。これらの望ましくない影響を取り除くために、追加の補償回路が必要となる可能性がある。ＤＣシステム中の長く、細い接地配線は、電圧を減少させるだけでなく、システムノイズを増加させる。高い精度を確保するためには、これらのシステムにおいて電圧の振幅及びサンプリング分解能のレベルを増加させる必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】中国特許出願公開第１０１３６９５５０号明細書
【特許文献２】中国特許出願公開第１０１６９９５４０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、これらの言及した問題を解決するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の目的は、対象回路の所定の特徴を用い、様々な回路素子やそれらのお互いの相互作用によって生成されるノイズに関わらず、対象回路の状態を決定することである。
【０００９】
開回路検出システムは、対象回路に接続され、前記対象回路の寄生容量の特性インピーダンスによって誘導される仮想グランドを介して電気信号を取得し、前記電気信号に応じて前記対象回路がオープンであるかを決定するものである。
【００１０】
好ましい態様において、前記開回路検出システムによって取得される前記電気信号は、正常な回路の寄生容量のキャパシタンスが、開回路の寄生容量のキャパシタンスよりも大きいことを示す。
【００１１】
好ましい態様において、前記対象回路に接続され、前記寄生容量のキャパシタンスをテストするテストユニットと、前記テストユニットに接続され、前記寄生容量の状態を反映するサンプリングユニットとを含む。
【００１２】
好ましい態様において、前記テストユニットは、前記寄生容量を充電するバーストパルスを生成し、前記サンプリングユニットは、充電された前記寄生容量を放電させる。
【００１３】
好ましい態様において、前記バーストパルスの立ち上がりエッジは、当該バーストパルスの立下りエッジの前に存在する
【００１４】
好ましい態様において、前記対象回路、前記テストユニット及び前記サンプリング回路に接続され、荷電効果、放電効果を増幅する浮遊容量ブースターユニットをさらに備える。
【００１５】
好ましい態様において、前記浮遊容量ブースターユニットは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、三極管、又は、ダーリントントランジスタである。
【００１６】
好ましい態様において、前記サンプリングユニットは、サンプリングレジスタである。
【００１７】
好ましい態様において、開回路検出システムは、前記サンプリングユニットに接続され、前記電気信号を識別信号に変換する信号処理ユニットをさらに備える。
【００１８】
好ましい態様において、前記信号処理ユニットは、前記電気信号を前記寄生容量のキャパシタンスに相当するパルスに変換する。
【００１９】
好ましい態様において、前記信号処理ユニットは、インバータと、前記インバータに接続されたコンパレータと、前記コンパレータに接続されたＡＮＤゲートとを有する。
【００２０】
好ましい態様において、開回路検出システムは、テストユニット、浮遊容量ブースターユニット、サンプリングユニット、信号処理ユニットを備え、前記サンプリングユニットはサンプリングレジスタであり、前記信号処理ユニットはインバータ、前記インバータに接続されたコンパレータ、前記コンパレータに接続されたＡＮＤゲートを有し、前記テストユニットの一端は、電源に接続され、前記テストユニットの他端は、前記浮遊容量ブースターユニットの第１端子に接続され、前記浮遊容量ブースターユニットの第２端子は、対象回路に接続され、前記浮遊容量ブースターユニットの出力は、前記サンプリングレジスタの一端に接続され、前記サンプリングレジスタの他端は、グランドに接続され、前記インバータの入力は、前記浮遊容量ブースターユニットと前記サンプリングレジスタの共通点に接続され、前記インバータの出力は、前記コンパレータの負端子に接続され、前記コンパレータの正端子は、参照電圧を受信し、前記コンパレータの出力は、前記ＡＮＤゲートの第１入力に接続され、前記ＡＮＤゲートの第２入力は、ゲートパルスを受信し、前記ＡＮＤゲートの出力は、前記寄生容量のキャパシタンスに相当するパルスを出力する。
【００２１】
開回路検出方法は、対象回路の寄生容量の特性インピーダンスによって誘導される仮想グランドを介して電気信号を取得し、前記電気信号に応じて、前記対象回路がオープンであるかを決定する。
【００２２】
好ましい態様において、前記電気信号は、正常な回路の寄生容量のキャパシタンスが開回路の寄生容量のキャパシタンスよりも大きいことを示す。
【００２３】
開回路検出方法は、対象回路の寄生容量を、当該寄生容量の特性インピーダンスを介して仮想グランドに接続し、前記寄生容量のキャパシタンスをテストし、当該寄生容量のキャパシタンスを示す電気信号を生成し、前記電気信号に応じて前記対象回路がオープンであるかを決定する。
【００２４】
好ましい態様において、前記電気信号は、正常な回路の寄生容量のキャパシタンスが、開回路の寄生容量のキャパシタンスよりも大きいことを示す。
【００２５】
好ましい態様において、前記寄生容量のキャパシタンスをテストするステップでは、前記寄生容量を充電するバーストパルスを生成し、サンプリングユニットを介して前記寄生容量を放電して前記電子信号を生成する。
【００２６】
好ましい態様において、前記対象回路がオープンであるかを決定するステップでは、電気信号を識別信号に変換し、前記識別信号に応じて前記対象回路がオープンであるかを決定する
【００２７】
電子デバイスは、対象回路と、前記対象回路に接続された開回路検出システムを有し、前記開回路検出システムは、前記対象回路の寄生容量の特性インピーダンスによって誘導される仮想グランドを介して電気信号を取得し、前記電気信号に応じて前記対象回路がオープンであるか、又は当該開回路検出システムに電気的に接続されていないかを決定する。
【００２８】
好ましい態様において、前記開回路検出システムで取得される電気信号は、正常な回路の寄生容量のキャパシタンスが、前記対象回路が内部的にオープン又は前記開回路検出システムに電気的に接続されていないときのキャパシタンスよりも大きいことを示す。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、様々な回路素子やそれらのお互いの相互作用によって生成されるノイズに関わらず、対象回路の状態を決定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
図中の構成要素は、必ずしも一定の縮尺で記載されておらず、本開示の原理を明確に説明するために強調がなされている。
【図１】開回路を検出する従来の交流電流検出システムの機能ブロック図である。
【図２】開回路を検出する従来の直流電流検出システムの機能ブロック図である。
【図３】第１の実施の形態の開回路検出システムの機能ブロック図である。
【図４】第２の実施の形態の開回路検出システムの機能ブロック図である。
【図５】第３の実施の形態の開回路検出システムの機能ブロック図である。
【図６】第３の実施の形態の開回路検出システムの回路図である。
【図７】開回路検出システムのシーケンスダイアグラムである。
【図８】第１の実施の形態の開回路検出方法のフローチャートである。
【図９】第２の実施の形態の開回路検出方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本開示は例として説明され、同様の参照符号が同様の要素を示す添付図面の図に限定されない。本開示における一つの実施の形態の参照符号は必ずしも同じ実施の形態のものではなく、このような参照符号は少なくとも一つを意味している。
【００３２】
図３を参照して、第１の実施の形態の開回路検出システム１１０について説明する。
【００３３】
開回路検出システム１１０の一端はグランドに接続され、開回路検出システム１１０の他端は対象回路１２０に接続されている。開回路検出システム１１０は、開回路を検出する機能を有する回路又はデバイスである。
【００３４】
対象回路１２０は、開回路が存在する可能性がある、テストを受ける回路又はデバイスである。正常な回路では、対象回路１２０の一端は開回路検出システム１１０に接続され、対象回路１２０の他端は寄生容量１３０の特性インピーダンスによって誘導される仮想グランドに接続されている。寄生容量１３０は、回路の導体間、導体や構成要素とグランドとの間、物理的な実体のない構成要素間に存在するキャパシタンスである。説明の便宜上、寄生容量１３０は、対象回路１２０のすべての寄生容量を表わすように作られている。
【００３５】
物理法則によれば、キャパシタンスは、回路における導体の長さに比例する。正常な回路における寄生容量１３０は、開回路における寄生容量１３０よりも大きいため、正常な回路の導体は開回路の導体よりも長い。キャパシタンスが決定された場合、回路の状態は、熟練した人又は機械によって解明されうる。このため、開回路検出システム１１０は、電気信号を誘導するように配置され、当該電気信号は、正常な回路における寄生容量１３０のキャパシタンスが開回路における寄生容量１３０のキャパシタンスよりも大きいことを示すために用いられる。
【００３６】
特定の周波数で動作する場合、寄生容量１３０は、特性インピーダンスによる仮想グランドに接続される。換言すると、寄生容量１３０は、実際にはグランドに接続されておらず、寄生容量１３０とグランドとの電位差はゼロである。開回路検出システム１１０は、参照電位下で動作し始め、対象回路１２０の回路がオープンであるか否かを示す電気信号を供給する。
【００３７】
図４を参照して、第２の実施の形態の開回路検出システム２１０について説明する。寄生容量２３０は、回路の導体間、導体とグランドとの間、構成要素とグランドとの間、物理的な実体のない構成要素間に存在するキャパシタンスである。説明の便宜上、寄生容量２３０は、対象回路２２０のすべての寄生容量を表わすように作られている。
【００３８】
物理法則によれば、キャパシタンスは、導体の長さに比例する。正常な回路における寄生容量２３０は、開回路における寄生容量２３０よりも大きいため、正常な回路の導体は開回路の導体よりも長い。キャパシタンスが決定された場合、回路の状態は、熟練した人又は機械によって解明されうる。このため、開回路検出システム２１０は、電気信号を誘導するように配置され、当該電気信号は、正常な回路における寄生容量２３０のキャパシタンスが開回路における寄生容量２３０のキャパシタンスよりも大きいことを示すために用いられる。正常な回路では、開回路検出システム２１０の一端はグランドに接続され、開回路検出システム２１０の他端は、対象回路２２０に接続される。
【００３９】
開回路検出システム２１０は、開回路を検出する機能を有する回路又はデバイスである。開回路検出システム２１０は、対象回路２２０に接続されたテストユニット２１２、テストユニット２１２に接続されたサンプリングユニット２１４、サンプリングユニット２１４に接続された信号処理ユニット２１６を含む。
【００４０】
テストユニット２１２は、寄生容量２３０のキャパシタンスをテストするのに用いられる。テストユニット２１２は、寄生容量２３０又は寄生容量２３０に含まれる共振回路を充電することにより寄生容量２３０のキャパシタンスをテストする。テストユニット２１２が同じテスト信号を供給する場合、寄生容量が異なるために、開回路及び通常の回路における充電時間定数又は放電時間定数は異なる。
【００４１】
サンプリングユニット２１４は、寄生容量２３０の状態を反映する。サンプリングユニット２１４は、サンプリングレジスタやサンプリング機能を有する他の回路でありうる。観察が容易な電気信号が、サンプリングユニット２１４によってサンプリングされる。対象回路２２０では、開回路の充電時間定数は、正常な回路の充電時間定数よりも小さい。キャパシタンスが決定された場合、回路の状態は、熟練した人又は機械によって解明されうる。同様に、寄生容量２３０は、テストユニット２１２によって充電された後、サンプリングユニット２１４を介して放電する。観察容易な電気信号はサンプリングユニット２１４によってサンプルされる。
【００４２】
対象回路２２０では、正常な回路における寄生容量２３０は、開回路の寄生容量２３０よりも大きい。キャパシタンスが決定された場合、回路の状態は、熟練した人又は機械によって解明されうる。同様に、共振周波数は、異なる寄生容量、同一のレジスタ、同一の導体を含む、異なる共振回路で異なる。サンプリングユニット２１４は、テストユニット２１２、寄生容量２３０を含む共振回路からの共振信号を取得する。キャパシタンスが決定された場合、回路の状態は、熟練した人又は機械によって解明されうる。
【００４３】
自動化を実現するために、信号処理ユニット２１６は、電気信号を機械によって容易に認識できる識別信号へと変換するためにつけ加えられている。"ＡＮＤ"、"ＯＲ"、"ＮＯＴ"と比較演算、又は他の信号との結合が、信号処理ユニット２１６により実行され、サンプリングユニット２１４で得られた電気信号を機械によって容易に認識される識別信号へと変換する。識別信号は、識別信号が取得された後に、演算又は表示のために、コンピュータ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ：digital signal processor）、advanced RISC machineなどに送信される。
【００４４】
特定の周波数で動作する場合、寄生容量２３０は、特性インピーダンスによる仮想グランドに接続される。換言すると、寄生容量２３０は実際にはグランドに接続されておらず、寄生容量２３０とグランドとの電位差はゼロである。開回路検出システム２１０は、参照電位を得た後に動作し始める。開回路検出システム２１０は、対象回路２２０をチェックし、回路がオープンであるかを解明する。テストユニット２１２は、寄生容量２３０又は寄生容量２３０を含む共振回路を充電することにより、寄生容量２３０のキャパシタンスのテストを開始する。
【００４５】
対象回路２２０に関しては、正常な回路の寄生容量２３０は、開回路の寄生容量２３０よりも大きい。サンプリングユニット２１４は、寄生容量２３０はサンプリングユニット２１４を介して放電するときに電気信号を供給する。好ましくは、電気信号は、機械により容易に観測、処理される。自動化を実現するため、信号処理ユニット２１６は、電気信号を機械によって容易に認識できる識別信号へと変換する。"ＡＮＤ"、"ＯＲ"、"ＮＯＴ"と比較演算、又は他の信号との結合が、信号処理ユニット２１６により実行され、サンプリングユニット２１４で得られた電気信号が機械によって容易に認識される識別信号へと変換される。識別信号は、演算又は表示のために、コンピュータに送信され、対象回路２２０の状態はコンピュータによってもたらされうる。
【００４６】
図５、６を参照して、第３の実施の形態の開回路検出システム３１０について説明する。開回路検出システム３１０の一端は、グランドに接続されており、開回路検出システム３１０の他端は、対象回路３２０に接続されている。寄生容量３３０は、回路の導体間、導体とグランドとの間、構成要素とグランド、物理的な実体のない構成要素間に存在するキャパシタンスである。説明の便宜上、寄生容量３３０は、対象回路３２０のすべての寄生容量を表わすように作られている。
【００４７】
検出は寄生容量３３０のみに関連し、説明の便宜上、図６では対象回路３２０を省略している。さらに、寄生容量３３０はそれ自体のレジスタンスを有しており、そのため、図６では、寄生容量３３０を表わすため等価キャパシタと等価レジスタが直列に接続されている。
【００４８】
開回路検出システム３１０は、開回路を検出する機能を有する回路又はデバイスである。開回路検出システム３１０は、テストユニット３１２、テストユニット３１２及び寄生容量３３０に接続された浮遊容量ブースターユニット３１３、浮遊容量ブースターユニット３１３に接続されたサンプリングユニット３１４、サンプリングユニット３１４に接続された信号処理ユニット３１６を含む。
【００４９】
テストユニット３１２は、バーストパルスを生成するものである。テストユニット３１２の一端は電源に接続されており、テストユニット３１２の他端は、浮遊容量ブースターユニット３１３の第１入力に接続されている。テストユニット３１２は、寄生容量３３０に浮遊容量ブースターユニット３１３を介して電気的に接続されている。このため、テストユニット３１２は、寄生容量３３０を、浮遊容量ブースターユニット３１３を介して充電する。
【００５０】
浮遊容量ブースターユニット３１３は、荷電効果、放電効果を増幅するために設けられている。これは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、三極管、ダーリントントランジスタ又は増幅機能を有する他の回路でありうる。浮遊容量ブースターユニット３１３の第１入力はテストユニット３１２に接続されており、浮遊容量ブースターユニット３１３の第２入力は寄生容量３３０に接続されており、浮遊容量ブースターユニット３１３の出力は、サンプリングユニット３１４と信号処理ユニット３１６の共通点に接続されている。
【００５１】
実施の形態では、浮遊容量ブースターユニット３１３は、トランジスタであり、浮遊容量ブースターユニット３１３の第１入力は、トランジスタのエミッタであり、浮遊容量ブースターユニット３１３の第２入力は、トランジスタのベースであり、浮遊容量ブースターユニット３１３の出力は、トランジスタのコレクタである。テストユニット３１２により生成されるバーストパルスは、トランジスタのエミッタ、トランジスタのベースを介して寄生容量３３０を充電する。エミッタ−ベースジャンクションは、寄生容量３３０の電圧が予め設定された電圧に達するまで、フォワードにバイアスされている。トランジスタの線形領域で動作する場合、トランジスタはアクティブモードであり、荷電効果、放電効果は増幅される。放電電流は、サンプリングユニット３１４を介して流れ、電圧信号を形成する。
【００５２】
サンプリングユニット３１４は、寄生容量３３０の状態を反映する。サンプリングユニット３１４は、サンプリングレジスタやサンプリング機能を有する他の回路である。サンプリングユニット３１４の一端は、浮遊容量ブースターユニット３１３と信号処理ユニット３１６の共通点に接続されており、サンプリングユニット３１４の他端は、グランドに接続されている。寄生容量３３０の放電電流は、サンプリングユニット３１４を介して、浮遊容量ブースターユニット３１３からグランドに流れ、浮遊容量ブースターユニット３１３とサンプリングユニット３１４の共通点から電圧信号がサンプルされる。最後に、電圧信号は、信号処理ユニット３１６に送信される。
【００５３】
信号処理ユニット３１６は、インバータ３１６２、インバータ３１６２に接続されたコンパレータ３１６４、コンパレータ３１６４に接続されたＡＮＤゲート３１６６を含む。
【００５４】
インバータ３１６２の入力は、浮遊容量ブースターユニット３１３とサンプリングユニット３１４の共通点に接続されており、インバータ３１６２の出力は、コンパレータ３１６４の負端子に接続されている。インバータ３１６２は、サンプリングユニット３１４により供給された電圧信号を反転させる。インバータ３１６２は、相対的に高いインピーダンスを有しており、電圧信号に僅かな影響しか与えない。
【００５５】
参照電圧は、コンパレータ３１６４の正端子に供給され、コンパレータ３１６４の負端子は、インバータ３１６２の出力に接続されている。正端子の電圧が負端子の電圧よりも高い場合、すなわち、インバータ３１６２の出力電圧よりも参照電圧が高い場合、コンパレータ３１６４の出力電圧はハイレベルになる。そうでない場合、コンパレータ３１６４の出力電圧はローレベルになる。
【００５６】
ＡＮＤゲート３１６６の第１入力は、コンパレータ３１６４に接続されており、ＡＮＤゲート３１６６の第２入力はゲートパルスを受信するために用いられる。ＡＮＤゲート３１６６の第１入力とＡＮＤゲート３１６６の第２入力がともにハイレベルの場合のみ、ＡＮＤゲート３１６６の出力がハイレベルになる。すなわち、ＡＮＤゲート３１６６の第１入力がハイレベルの場合、ＡＮＤゲート３１６６の出力は、ゲートパルスを出力する。一方、ＡＮＤゲート３１６６の第１入力がローレベルの場合、ＡＮＤゲート３１６６はいずれの信号も出力しない。
【００５７】
本実施の形態の開回路検出システム３１０の動作を説明するために、以下にシーケンスダイアグラムが組み合わせられる。
【００５８】
図７に示すように、特定の周波数で動作する場合、寄生容量３３０が特性インピーダンスによる仮想グランドに接続される。換言すると、寄生容量３３０は、実際にはグランドに接続されておらず、寄生容量３３０とグランドとの電位差はゼロである。開回路検出システム３１０は、参照電位下で動作する。開回路検出システム３１０は、回路がオープンであるか否かを解明する。
【００５９】
テストユニット３１２はバーストパルス４１０を生成する。バーストパルス４１０は、立ち上がりエッジが立ち下がりエッジの前に存在する矩形波信号である。バーストパルス４１０がハイレベルのとき、インバータ３１６２、コンパレータ３１６４、アンドゲート３１６６が有効になる。バーストパルス４１０は、寄生容量３３０を充電する。等価レジスタは小さいため、充電処理は短時間で終わる。放電電流は浮遊容量ブースターユニット３１３で増幅され、サンプリングユニット３１４へと流れる。
【００６０】
そして、放電電流は、サンプリングユニット３１４で電圧信号を形成する。電圧信号は、インバータ３１６２によってインバータ出力信号４２０へと変化する。インバータ出力信号４２０は、コンパレータ３１６４の負端子へと送信され、コンパレータ３１６４の正端子に送信された参照電圧４０２と比較される。コンパレータ３１６４の正端子の参照電圧４０２が、コンパレータ３１６４の負端子のインバータ出力信号４２０の電圧よりも高い場合、コンパレータ３１６４の出力電圧はハイレベルとなり、そうでない場合、コンパレータ３１６４の出力電圧はローレベルになる。
【００６１】
コンパレータ３１６４の出力信号とゲートパルスのＡＮＤ演算が実行される。コンパレータ３１６４の出力がハイレベルのとき、ＡＮＤゲート３１６６はゲートパルスを出力する。そうでなく、コンパレータ３１６４の出力がローレベルのとき、ＡＮＤゲート３１６６はいずれの信号も出力しない。上述したように、正常な回路の寄生容量３３０は、開回路の寄生容量３３０よりも大きく、便宜上、正常な回路の寄生容量３３０を大容量と呼ぶ。反対に、開回路の寄生容量３３０を小容量と呼ぶ。キャパシタの放電特性のため、インバータ出力信号４２０はゆっくりと上昇する。インバータ出力信号４２０の大容量の信号線４２２は、インバータ出力信号４２０の小容量の信号線４２４よりもゆっくりと上昇する。
【００６２】
従って、大容量コンパレータ出力信号４３０のデューティ比は、小容量コンパレータ出力信号４４０よりも大きくなる。ＡＮＤゲート３１６６の第１入力に送信されるコンパレータ３１６４の出力信号と、ＡＮＤゲート３１６６の第２入力に送信されるゲートパルス４５０のＡＮＤ演算が実行される。大容量コンパレータ出力信号４３０のデューティ比は、小容量コンパレータ出力信号４４０のデューティ比よりも大きいため、大容量ＡＮＤゲート出力信号４６０のパルスの数は小容量ＡＮＤゲート出力信号４７０のそれよりも多い。パルスの数は、コンピュータ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ：digital signal processor）、advanced RISC machineなどに送信され、演算、表示がなされる。
【００６３】
図８を参照して、第１の実施の形態の開回路検出方法について説明する。
【００６４】
ステップＳ８１０は、特性インピーダンス又は寄生容量により誘導される仮想グランドを介して電気信号を取得することを表わしている。換言すると、寄生容量は実際にはグランドに接続されておらず、寄生容量とグランドとの電位差はゼロである。開回路検出システムは参照電圧下で動作し始め、対象回路中の回路がオープンであることを示す電気信号が得られる。寄生容量は直接観察することができないため、容易に観察できる電気信号を生成するために寄生容量が充電される。
【００６５】
ステップＳ８２０は、電気信号に応じて対象回路がオープンであるか決定することを示している。電気信号が測定されると、回路の状態が熟練した人又は機械により解明される。すなわち、電気信号は、正常な回路の寄生容量のキャパシタンスが開回路の寄生容量のキャパシタンスが大きいことを示している。
【００６６】
図９を参照して、第２の実施の形態の開回路検出方法について説明する。
【００６７】
ステップ９１０は、寄生容量の特性インピーダンスを介して仮想グランドへ寄生容量を接続することを示している。特定の周波数で動作する場合、寄生容量は、特性インピーダンスによる仮想グランドに接続される。換言すると、寄生容量は、実際にはグランドに接続されておらず、寄生容量とグランドとの電位差はゼロである。
【００６８】
ステップＳ９２０は、寄生容量のキャパシタンスをテストし、寄生容量のキャパシタンスを表わす電気信号を生成することを示している。寄生容量は直接観察することができないため、容易に観察できる電気信号を生成するために寄生容量が充電される。
【００６９】
ステップＳ９３０は、電気信号の識別信号への変換を示している。自動化を実現するために、信号処理ユニットが付加され、電気信号を識別信号に変換する。"ＡＮＤ"、"Ｏｒ"、"ＮＯＴ"及び比較演算、又は他の信号との合成が変換処理において用いられうる。
【００７０】
ステップＳ９４０では、識別信号に応じて、対象回路がオープンであるかが決定される。識別信号が取得された後、演算及び表示のため、識別信号がコンピュータに送信されることが好ましい。最後に、対象回路の状態が解明される。上述したように、正常な回路の寄生容量のキャパシタンスは、開回路の寄生容量のキャパシタンスよりも大きい。
【００７１】
開回路検出システム及び方法は、携帯電話やノートパソコン（laptop computers）、携帯端末（personal digital assistants）等の電子デバイスで用いられうる。開回路検出システムが電子デバイスに組み込まれた場合、対象回路は、電子デバイスのその他のパーツでありうる。開回路検出システムは、寄生容量の特性インピーダンスによって誘導される仮想グランドを介して電気信号を取得するために対象回路に接続され、当該電気信号に応じて開回路検出システムに電気的に接続された対象回路がオープンであるか否かが決定される。
【００７２】
開回路検出システムで取得された電気信号は、対象回路が内部的にオープン又は開回路検出システムに電気的に接続されていない場合、正常回路の寄生容量のキャパシタンスが対象回路の寄生容量のキャパシタンスよりも大きいことを示す。例えば、タッチパネルを有する携帯電話である場合、開回路検出システムはチップに組み込まれ、対象回路はフレキシブルケーブル（flex-cable）又はガラス上の導電配線である。フレキシブルケーブル又はガラス上の導電配線が内部でオープン又はチップに電気的に接続されていない場合、寄生容量は正常状態よりも小さくなる。
【００７３】
本発明は、構造的特徴及び／又は方法的動作に特有の言語で説明されたが、添付の特許請求の範囲で規定される発明が説明した特定の特徴又は動作に限定されるわけではないことが理解される。正確に言うと、特定の特徴及び動作は、クレームされた発明を実現する実施例の形態として開示される。
【符号の説明】
【００７４】
１１０ 開回路検出システム
１２０ 対象回路
１３０ 寄生容量
２１０ 開回路検出システム
２２０ 対象回路
２３０ 寄生容量
２１２ テストユニット
２１４ サンプリングユニット
２１６ 信号処理ユニット
３１０ 開回路検出システム
３２０ 対象回路
３３０ 寄生容量
３１２ テストユニット
３１３ 浮遊容量ブースターユニット
３１４ サンプリングユニット
３１６ 信号処理ユニット
３１６２ インバータ
３１６４ コンパレータ
３１６６ ＡＮＤゲート
４０２ 参照電圧
４１０ バーストパルス
４２０ インバータ出力信号
４２２ 信号線
４２４ 信号線
４３０ 大容量コンパレータ出力信号
４４０ 小容量コンパレータ出力信号
４５０ ゲートパルス
４６０ 大容量ＡＮＤゲート出力信号
４７０ 小容量ＡＮＤゲート出力信号
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象回路に接続され、前記対象回路の寄生容量の特性インピーダンスによって誘導される仮想グランドを介して電気信号を取得し、前記電気信号に応じて前記対象回路がオープンであるかを決定する開回路検出システム。
【請求項２】
前記開回路検出システムによって取得される前記電気信号は、正常な回路の寄生容量のキャパシタンスが、開回路の寄生容量のキャパシタンスよりも大きいことを示すことを特徴とする請求項１に記載の開回路検出システム。
【請求項３】
前記対象回路に接続され、前記寄生容量のキャパシタンスをテストするテストユニットと、
前記テストユニットに接続され、前記寄生容量の状態を反映するサンプリングユニットと、
を備える請求項１又は２に記載の開回路検出システム。
【請求項４】
前記テストユニットは、前記寄生容量を充電するバーストパルスを生成し、
前記サンプリングユニットは、充電された前記寄生容量を放電させる、
請求項３に記載の開回路検出システム。
【請求項５】
前記バーストパルスの立ち上がりエッジは、当該バーストパルスの立下りエッジの前に存在する請求項４に記載の開回路検出システム。
【請求項６】
前記対象回路、前記テストユニット及び前記サンプリング回路に接続され、荷電効果、放電効果を増幅する浮遊容量ブースターユニットをさらに備える請求項４又は５に記載の開回路検出システム。
【請求項７】
前記浮遊容量ブースターユニットは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、三極管、又は、ダーリントントランジスタである請求項６に記載の開回路検出システム。
【請求項８】
前記サンプリングユニットは、サンプリングレジスタである請求項３〜６のいずれか１項に記載の開回路検出システム。
【請求項９】
前記サンプリングユニットに接続され、前記電気信号を識別信号に変換する信号処理ユニットをさらに備える、
請求項３〜７のいずれか１項に記載の開回路検出システム。
【請求項１０】
前記信号処理ユニットは、前記電気信号を前記寄生容量のキャパシタンスに相当するパルスに変換することを特徴とする請求項９に記載の開回路検出システム。
【請求項１１】
前記信号処理ユニットは、
インバータと、
前記インバータに接続されたコンパレータと、
前記コンパレータに接続されたＡＮＤゲートと、
を有する請求項９又は１０に記載の開回路検出システム。
【請求項１２】
テストユニット、浮遊容量ブースターユニット、サンプリングユニット、信号処理ユニットを備え、
前記サンプリングユニットはサンプリングレジスタであり、
前記信号処理ユニットはインバータ、前記インバータに接続されたコンパレータ、前記コンパレータに接続されたＡＮＤゲートを有し、
前記テストユニットの一端は、電源に接続され、
前記テストユニットの他端は、前記浮遊容量ブースターユニットの第１端子に接続され、
前記浮遊容量ブースターユニットの第２端子は、対象回路に接続され、
前記浮遊容量ブースターユニットの出力は、前記サンプリングレジスタの一端に接続され、
前記サンプリングレジスタの他端は、グランドに接続され、
前記インバータの入力は、前記浮遊容量ブースターユニットと前記サンプリングレジスタの共通点に接続され、
前記インバータの出力は、前記コンパレータの負端子に接続され、
前記コンパレータの正端子は、参照電圧を受信し、
前記コンパレータの出力は、前記ＡＮＤゲートの第１入力に接続され、
前記ＡＮＤゲートの第２入力は、ゲートパルスを受信し、
前記ＡＮＤゲートの出力は、前記寄生容量のキャパシタンスに相当するパルスを出力する、
請求項２に記載の開回路検出システム。
【請求項１３】
対象回路の寄生容量の特性インピーダンスによって誘導される仮想グランドを介して電気信号を取得し、
前記電気信号に応じて、前記対象回路がオープンであるかを決定する、
開回路検出方法。
【請求項１４】
前記電気信号は、正常な回路の寄生容量のキャパシタンスが開回路の寄生容量のキャパシタンスよりも大きいことを示す請求項１３に記載の開回路検出方法。
【請求項１５】
対象回路の寄生容量を、当該寄生容量の特性インピーダンスを介して仮想グランドに接続し、
前記寄生容量のキャパシタンスをテストし、当該寄生容量のキャパシタンスを示す電気信号を生成し、
前記電気信号に応じて前記対象回路がオープンであるかを決定する、
開回路検出方法。
【請求項１６】
前記電気信号は、正常な回路の寄生容量のキャパシタンスが、開回路の寄生容量のキャパシタンスよりも大きいことを示す請求項１５に記載の開回路検出方法。
【請求項１７】
前記寄生容量のキャパシタンスをテストするステップでは、前記寄生容量を充電するバーストパルスを生成し、サンプリングユニットを介して前記寄生容量を放電して前記電子信号を生成することを特徴とする請求項１５又は１６に記載の開回路検出方法。
【請求項１８】
前記対象回路がオープンであるかを決定するステップでは、電気信号を識別信号に変換し、前記識別信号に応じて前記対象回路がオープンであるかを決定する請求項１５〜１７のいずれか１項に記載の開回路検出方法。
【請求項１９】
対象回路と、
前記対象回路に接続された開回路検出システムを有し、
前記開回路検出システムは、前記対象回路の寄生容量の特性インピーダンスによって誘導される仮想グランドを介して電気信号を取得し、前記電気信号に応じて前記対象回路がオープンであるか、又は当該開回路検出システムに電気的に接続されていないかを決定する電子デバイス。
【請求項２０】
前記開回路検出システムで取得される電気信号は、正常な回路の寄生容量のキャパシタンスが、前記対象回路が内部的にオープン又は前記開回路検出システムに電気的に接続されていないときのキャパシタンスよりも大きいことを示す請求項１９に記載の電子デバイス。
【請求項１】
対象回路に接続され、前記対象回路の寄生容量の特性インピーダンスによって誘導される仮想グランドを介して電気信号を取得し、前記電気信号に応じて前記対象回路がオープンであるかを決定する開回路検出システム。
【請求項２】
前記開回路検出システムによって取得される前記電気信号は、正常な回路の寄生容量のキャパシタンスが、開回路の寄生容量のキャパシタンスよりも大きいことを示すことを特徴とする請求項１に記載の開回路検出システム。
【請求項３】
前記対象回路に接続され、前記寄生容量のキャパシタンスをテストするテストユニットと、
前記テストユニットに接続され、前記寄生容量の状態を反映するサンプリングユニットと、
を備える請求項１又は２に記載の開回路検出システム。
【請求項４】
前記テストユニットは、前記寄生容量を充電するバーストパルスを生成し、
前記サンプリングユニットは、充電された前記寄生容量を放電させる、
請求項３に記載の開回路検出システム。
【請求項５】
前記バーストパルスの立ち上がりエッジは、当該バーストパルスの立下りエッジの前に存在する請求項４に記載の開回路検出システム。
【請求項６】
前記対象回路、前記テストユニット及び前記サンプリング回路に接続され、荷電効果、放電効果を増幅する浮遊容量ブースターユニットをさらに備える請求項４又は５に記載の開回路検出システム。
【請求項７】
前記浮遊容量ブースターユニットは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、三極管、又は、ダーリントントランジスタである請求項６に記載の開回路検出システム。
【請求項８】
前記サンプリングユニットは、サンプリングレジスタである請求項３〜６のいずれか１項に記載の開回路検出システム。
【請求項９】
前記サンプリングユニットに接続され、前記電気信号を識別信号に変換する信号処理ユニットをさらに備える、
請求項３〜７のいずれか１項に記載の開回路検出システム。
【請求項１０】
前記信号処理ユニットは、前記電気信号を前記寄生容量のキャパシタンスに相当するパルスに変換することを特徴とする請求項９に記載の開回路検出システム。
【請求項１１】
前記信号処理ユニットは、
インバータと、
前記インバータに接続されたコンパレータと、
前記コンパレータに接続されたＡＮＤゲートと、
を有する請求項９又は１０に記載の開回路検出システム。
【請求項１２】
テストユニット、浮遊容量ブースターユニット、サンプリングユニット、信号処理ユニットを備え、
前記サンプリングユニットはサンプリングレジスタであり、
前記信号処理ユニットはインバータ、前記インバータに接続されたコンパレータ、前記コンパレータに接続されたＡＮＤゲートを有し、
前記テストユニットの一端は、電源に接続され、
前記テストユニットの他端は、前記浮遊容量ブースターユニットの第１端子に接続され、
前記浮遊容量ブースターユニットの第２端子は、対象回路に接続され、
前記浮遊容量ブースターユニットの出力は、前記サンプリングレジスタの一端に接続され、
前記サンプリングレジスタの他端は、グランドに接続され、
前記インバータの入力は、前記浮遊容量ブースターユニットと前記サンプリングレジスタの共通点に接続され、
前記インバータの出力は、前記コンパレータの負端子に接続され、
前記コンパレータの正端子は、参照電圧を受信し、
前記コンパレータの出力は、前記ＡＮＤゲートの第１入力に接続され、
前記ＡＮＤゲートの第２入力は、ゲートパルスを受信し、
前記ＡＮＤゲートの出力は、前記寄生容量のキャパシタンスに相当するパルスを出力する、
請求項２に記載の開回路検出システム。
【請求項１３】
対象回路の寄生容量の特性インピーダンスによって誘導される仮想グランドを介して電気信号を取得し、
前記電気信号に応じて、前記対象回路がオープンであるかを決定する、
開回路検出方法。
【請求項１４】
前記電気信号は、正常な回路の寄生容量のキャパシタンスが開回路の寄生容量のキャパシタンスよりも大きいことを示す請求項１３に記載の開回路検出方法。
【請求項１５】
対象回路の寄生容量を、当該寄生容量の特性インピーダンスを介して仮想グランドに接続し、
前記寄生容量のキャパシタンスをテストし、当該寄生容量のキャパシタンスを示す電気信号を生成し、
前記電気信号に応じて前記対象回路がオープンであるかを決定する、
開回路検出方法。
【請求項１６】
前記電気信号は、正常な回路の寄生容量のキャパシタンスが、開回路の寄生容量のキャパシタンスよりも大きいことを示す請求項１５に記載の開回路検出方法。
【請求項１７】
前記寄生容量のキャパシタンスをテストするステップでは、前記寄生容量を充電するバーストパルスを生成し、サンプリングユニットを介して前記寄生容量を放電して前記電子信号を生成することを特徴とする請求項１５又は１６に記載の開回路検出方法。
【請求項１８】
前記対象回路がオープンであるかを決定するステップでは、電気信号を識別信号に変換し、前記識別信号に応じて前記対象回路がオープンであるかを決定する請求項１５〜１７のいずれか１項に記載の開回路検出方法。
【請求項１９】
対象回路と、
前記対象回路に接続された開回路検出システムを有し、
前記開回路検出システムは、前記対象回路の寄生容量の特性インピーダンスによって誘導される仮想グランドを介して電気信号を取得し、前記電気信号に応じて前記対象回路がオープンであるか、又は当該開回路検出システムに電気的に接続されていないかを決定する電子デバイス。
【請求項２０】
前記開回路検出システムで取得される電気信号は、正常な回路の寄生容量のキャパシタンスが、前記対象回路が内部的にオープン又は前記開回路検出システムに電気的に接続されていないときのキャパシタンスよりも大きいことを示す請求項１９に記載の電子デバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−２４２３７８（Ｐ２０１２−２４２３７８Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−７６３０５（Ｐ２０１２−７６３０５）
【出願日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【出願人】（５０４２７２３２７）宸鴻光電科技股▲分▼有限公司 (30)
【氏名又は名称原語表記】ＴＰＫ ＴＯＵＣＨ ＳＯＬＵＴＩＯＮＳ ＩＮＣ．
【住所又は居所原語表記】６Ｆ，ＮＯ．１３−１８，Ｓｅｃ．６， Ｍｉｎ Ｑｕａｎ Ｅ．Ｒｄ．，Ｎｅｉｈｕ Ｄｉｓｔ．，Ｔａｉｐｅｉ，Ｔａｉｗａｎ．
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【出願人】（５０４２７２３２７）宸鴻光電科技股▲分▼有限公司 (30)
【氏名又は名称原語表記】ＴＰＫ ＴＯＵＣＨ ＳＯＬＵＴＩＯＮＳ ＩＮＣ．
【住所又は居所原語表記】６Ｆ，ＮＯ．１３−１８，Ｓｅｃ．６， Ｍｉｎ Ｑｕａｎ Ｅ．Ｒｄ．，Ｎｅｉｈｕ Ｄｉｓｔ．，Ｔａｉｐｅｉ，Ｔａｉｗａｎ．
【Ｆターム（参考）】
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