JPH04250537A - 電子装置の信号シーケンス周波数監視用回路装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子装置、例えばマイ
クロプロセッサの信号シーケンス周波数の監視用回路装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常ウォッチドッグとも称されるこの種
の回路装置は、多くの変形実施例で公知であり、電子装
置、例えばマイクロプロセッサの正常な機能を監視する
のに用いる。そのために、監視すべき装置の出力側にて
信号シーケンスを検査する。この信号シーケンスは例え
ばプログラム経過中に所定の間隔で出力側に信号を形成
するようにして作られる。プログラム経過が正常な際に
は、この信号は完全に所定の周波数を有していなければ
ならないか、または完全に所定の周波数帯域内になけれ
ばならない。しかしこの信号シーケンスは、例えばクロ
ック周波数または発振器から導出することもできる。許
容できない偏差が所定の周波数に検出されると、監視す
べき電子装置に対するリセット信号が形成され、この信
号は電子装置をリセットないし初期化する。このように
して、この電子装置をその再スタートによって再び正常
に動作させる手段が得られる。その他の場合には、例え
ば誤機能を表す信号が形成される。

【０００３】この公知の装置の欠点はリセット信号のみ
が形成されることである。そのため、自動車の電子制御
装置の場合、送信機の障害電磁界を通過する際に、非常
動作から正規動作への再始動ないし再切換えが可能でな
い。さらに公知のウォッチドッグでは通常、上側限界周
波数を上回ること、または下側限界周波数を下回ること
のみが監視され、そのため監視すべき周波数のそれぞれ
監視しない方向への偏差を識別することができない。公
知のウォッチドッグはさらに、このウォッチドッグによ
って監視すべき電子装置の再スタートが試みられるのみ
であり、誤機能の作用を阻止しまたは緩和する手段が設
けられていないという欠点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、被監
視信号シーケンス周波数偏差という形で現れる誤機能が
発生した際に、周期的なエラー信号またはリセット信号
が連続的に形成され、電子装置を再び正常機能にもたら
されるように構成することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題は本発明により
、所定の周波数が設定可能な偏差を上回わっている間、
周期的なエラー信号シーケンスまたはリセット信号シー
ケンスを形成する周波数発生器が設けられているように
構成して解決される。

【０００６】発明の利点請求項１の特徴を有する本発明
の回路装置は、被監視信号シーケンス周波数偏差という
形で現れる誤機能が発生した際に、周期的なエラー信号
またはリセット信号が連続的に形成され、電子装置を再
び正常機能にもたらすという利点がある。この周期的な
エラー信号シーケンスまたはリセット信号シーケンスは
、正常機能が再び検出されるまで形成される。このよう
にして、長く持続し、外部から作用する障害の場合にも
、その障害が緩和した後に正常な動作が自動的に達成さ
れる。

【０００７】周波数発生器としては特にスタート−スト
ップ発振器が適している。

【０００８】リセット信号シーケンスが信号間隔と比較
して格段に短いリセット信号を有し、信号間隔が被監視
電子装置の初期化フェーズの長さに少なくとも相応する
ように構成することによって、一方では被監視電子装置
を再び正常な機能にもたらすような試行が可能な限り頻
繁に連続して行われ、他方ではその初期化フェーズの終
了がそれぞれ待機される。というのは、通常そのような
場合に初めて周期的動作が開始されるからである。

【０００９】有利には、所定の周波数が設定可能な偏差
を上回っている持続時間の間に静的エラー信号を形成す
るエラーメモリを設け、エラー信号を周波数発生器に対
する投入信号および／または電子装置に所属する出力段
に対する遮断信号とする。従い、静的エラー信号によっ
て、エラー信号またはリセット信号を周期的に形成する
ための周波数発生器の動作を保持することができる。ま
たは、電子装置のエラーのある動作の不利な影響を阻止
するために所属の出力段を遮断することができる。ここ
では特に問題となる経路および機能領域を遮断すること
ができる。勿論、静的エラー信号が２つの機能を同時に
果すこともできる。

【００１０】エラー信号またはリセット信号を形成する
ための手段が帯域通過特性を有し、監視すべき信号シー
ケンスの周波数が帯域通過フィルタの周波数帯域外にあ
るときに、エラー信号またはリセット信号をトリガする
と特に有利である。これにより、両方向への正常周波数
値の偏差を監視することができ、監視時に最高の確実性
が達成される。

【００１１】帯域通過フィルタの上側限界周波数を監視
するために、被監視信号シーケンスによりトリガ可能な
第１の単安定スイッチ段を設け、その調整可能な保持時
間を上側限界周波数の持続期間に相応するようにする。 帯域通過フィルタの下側限界周波数を監視するために有
利には、単安定スイッチ段の出力側に接続された記憶素
子を設け、その記憶内容が単安定スイッチ段の出力信号
の持続中は一方の方向に、信号休止の持続中は他方の方
向に変化するようにする。その際、記憶素子の記憶内容
を監視する閾値段を設ける。その閾値は、被監視信号シ
ーケンスの周波数が許容される際、変化する記憶内容の
変動領域内で下側限界周波数の上側にあるようにする。 その際、記憶素子をコンデンサとして構成し、そのコン
デンサに放電抵抗を接続すれば、この放電抵抗と第１の
単安定スイッチ段の保持時間を調整する抵抗を変化する
ことにより両方の限界周波数を調整することができる。 すなわち、単に２つの抵抗の変化により調整することが
できる。

【００１２】静的エラー信号を形成するには、例えば閾
値段の出力によりトリガされる第２の単安定スイッチ段
が適している。このスイッチ段は有利には第２のエラー
メモリを構成する。

【００１３】周波数発生器の出力側に発生する信号は、
一方のエラーメモリをエラー状態に初期化する、このエ
ラーメモリの初期化入力側に供給され、被監視電子装置
をそれぞれ後続のリセットパルスの前に確実に初期化フ
ェーズにもたらす。それにより所定の再投入接続が散在
性の障害の場合にも可能である。

【００１４】特に有利には、許容できない動作電圧が発
生した際に、周波数発生器の出力側でリセット信号を阻
止する電圧監視回路を設ける。これにより簡単に、電圧
が許容できない場合にリセット信号の阻止により電子装
置の再スタートを阻止する電圧監視が実現される。電圧
監視回路の簡単な構成は、一方で定電圧が供給され、他
方で被監視動作電圧の供給されるコンパレータにより実
現される。このコンパレータの出力は、最大許容電圧を
上回る際に周波数発生器の出力側を阻止電位、有利には
零電位にする。

【００１５】確実性を高めるために有利には、リセット
信号および／または許容できない動作電圧の発生中に、
外部構成群に対して遮断信号を形成する遮断回路を設け
る。この遮断回路は、特に許容できない動作電圧の際の
誤機能を阻止する。

【００１６】

【実施例】本発明の実施例が図面に示されており、以下
詳細に説明する。

【００１７】被監視マイクロコンピュータ１１のポート
１０には所定の周波数を有する信号シーケンスが印加さ
れる。この信号シーケンスはマイクロコンピュータ１１
内でプログラム制御されて形成される。プログラムが正
常に経過すれば、この信号シーケンスは所定の周波数を
有するか、または所定の周波数帯域内にある。通常、ウ
ォッチドッグと称される、この信号シーケンスの周波数
監視用回路装置の役目は、規定の周波数からの所定の偏
差を検出することである。これはマイクロコンピュータ
１１のリセット入力側１２におけるリセット信号によっ
て行われる。

【００１８】ポート１０は再トリガ可能な単安定スイッ
チ段１３のトリガ入力側と接続されており、トリガは下
降縁により行われる。単安定スイッチ段１３の保持時間
を調整するために、抵抗１４とコンデンサ１５の直列回
路が用いられる。この直列回路は供給電圧Ｕｖの正極に
接続された端子１６とアースとの間に配置されている。 コンデンサ１５から取り出される電圧は単安定スイッチ
段１３の保持時間の調整に用いられる。それによりこの
スイッチ段は抵抗１４の変化により間接的に簡単に調整
することができる。

【００１９】反転出力側Ｑ￣は減結合ダイオード１７を
介して充電抵抗１８、コンデンサ１９およびアースと接
続されている。コンデンサ１９に並列に放電抵抗２０が
接続されている。減結合ダイオード１７と充電抵抗１８
との間のタップは演算増幅器２１の反転入力側と接続さ
れている。演算増幅器２１の切り換え閾値は、２つの抵
抗２２、２３からなる分圧器のタップにより、非反転入
力側にて設定される。分圧器２２、２３は端子１６とア
ースの間に接続されている。抵抗２４を介した演算増幅
器２１の帰還結合および抵抗２５を介した演算増幅器２
１と端子１６との接続により全体でコンパレータ２６が
形成される。

【００２０】コンパレータ２６の出力側は第２のトリガ
可能単安定スイッチ段２７のトリガ入力側と接続されて
いる。スイッチ段２７は上昇縁によりトリガされる。こ
の第２の単安定スイッチ段２７の保持時間は、第１の単
安定スイッチ段１３の場合と同様に相応に接続された抵
抗２８およびコンデンサ２９により調整される。単安定
スイッチ段２７の反転出力側Ｑ￣と出力側Ｑの信号は、
障害の場合に、図示しない出力段、メモリ構成素子およ
び／または安全論理回路の遮断に用いる。これはプログ
ラム経過が正常でない場合に誤機能が外部素子の損傷に
至ることを阻止するためである。

【００２１】単安定スイッチ段２７の出力側Ｑは抵抗３
０を介してスタート−ストップ発振器３１の制御入力側
と接続されている。この発振器は実質的に、演算増幅器
３２からなり、この演算増幅器の非反転入力側は制御入
力側として抵抗３３を介して端子１６と接続されている
。この演算増幅器３１は抵抗３４を介して帰還結合され
ている。３つの抵抗３５〜３７からなる分圧器は端子１
６とアースの間に接続されている。抵抗３５と３６の間
の結合点はスタート−ストップ発振器３１の出力側を形
成し、演算増幅器３２の出力側と接続されている。抵抗
３６と３７の結合点は演算増幅器３２の反転入力側と、
並びにコンデンサ３８を介してアースと接続されている
。説明したスタート−ストップ発振器３１の回路はそれ
自体公知であるから、詳細は省略する。発振時定数は実
質的に抵抗３６、３７およびコンデンサ３８により抵抗
３３と３４との共働で調整される。原則的に、説明した
スタート−ストップ発振器の代わりに、相応に制御可能
で相応の出力信号を送出する別のマルチバイブレータ回
路を使用することも勿論できる。

【００２２】２つの抵抗４０、４１からなり、端子１６
とアースとの間に接続された分圧器のタップは、コンパ
レータとして使用される演算増幅器４２の反転入力側に
接続される。演算増幅器の非反転入力側には定電圧が印
加される。定電圧はＺダイオード４３から取り出される
。片側がアースされたこのＺダイオード４３は抵抗４５
を介して基準電圧Ｕｂに接続されている。演算増幅器４
２の出力側はスタート−ストップ発振器４２の出力側と
共にマイクロコンピュータ１１のリセット入力側１２と
接続されている。さらにこの出力側は単安定スイッチ段
２７のリセット入力側Ｒと接続されている。

【００２３】コンパレータとして使用される別の演算増
幅器４６は、電圧低下の際に図示しない端末構成素子の
遮断に用いる。その非反転入力側は演算増幅器４２の出
力側と接続されており、一方Ｚダイオード４３のゼナー
電圧はその反転入力側に印加される。

【００２４】図１に示されたウォッチドッグの実施例の
作用を以下、図２に示された信号線図に基づき説明する
。ここで符号Ｕの後のそれぞれの数字は、図示された電
圧Ｕの印加される構成素子ないし電圧Ｕを出力する構成
素子を表す。

【００２５】領域Ａには、ポート１０の信号シーケンス
Ｕ１０の周波数が許容できないほど低い場合が示されて
いる。信号Ｕ１０の各下降縁により単安定スイッチ段１
３がトリガされ、それによりスイッチ段の出力側に信号
シーケンスＵ１３が形成される。信号Ｕ１３の間にコン
デンサ１９がそれぞれ充電され、信号休止の間に放電抵
抗２０を介して放電される。生成された電圧Ｕ１７はコ
ンパレータ２６に供給され、そこで２つの抵抗２２、２
３により設定された比較電圧Ｓと比較される。信号シー
ケンスＵ１０が過度に低い周波数を有している場合、信
号シーケンスＵ１３の信号対信号休止の比は、電圧値Ｓ
が電圧Ｕ１７により常に上回られるほど大きい。従って
、コンパレータ２６の出力電圧Ｕ２６は常に低信号レベ
ルにあり、信号エッジが発生せず、単安定スイッチ段２
７をトリガすることができない。相応して出力側Ｑ￣と
Ｑに形成される信号Ｕ２７とＵ￣２７は図示しない出力
段を遮断する。

【００２６】信号Ｕ２７によりスタート−ストップ発振
器３１は投入接続され、この発振器はそれにより周期的
なリセット信号Ｕ３１を形成する。これは信号線図の一
番下に示されている。この信号Ｕ３１によりマイクロコ
ンピュータ１１は周期的にリセットされ、それぞれ新た
に初期化フェーズを実行する。この初期化フェーズは零
レベルを有する２つのリセット信号Ｕ３１の間の信号間
隔よりも短くなければならない。初期化が行われれば、
既に説明したようにそれに続くリセット信号を阻止する
ことができる。

【００２７】信号線図の中央領域Ｂには、信号シーケン
スＵ１０が過度に高い周波数を有する場合が示されてい
る。２つの信号シーケンスＵ１０間の信号間隔は、再ト
リガ可能単安定スイッチ段１３の保持時間よりも小さい
から、このスイッチ段をリセットすることはもはやでき
ず、連続的な信号Ｕ１３が発生する。それによりコンデ
ンサ１９は電圧値Ｓよりも低い０Ｖに放電される。これ
によりコンパレータ２６の出力信号Ｕ２６はハイレベル
を有し、それにより再び単安定スイッチ段２７のトリガ
が阻止される。結果は同じである。すなわち、再び信号
シーケンスＵ３１が発生する。

【００２８】このようにして、例えば上側限界周波数は
抵抗１４によってのみ、下側限界周波数は抵抗１８によ
ってのみ調整され、ウォッチドッグの帯域通過特性を簡
単に調整することができる。勿論、周波数帯域の幅は抵
抗２０、２２、２３およびコンデンサ１９、２０によっ
ても調整することができる。

【００２９】信号線図の領域Ｃには、信号シーケンスＵ
１０が許容周波数帯域内にある場合が示されている。単
安定スイッチ段１３は周期的にトリガされ、再び信号シ
ーケンスＵ１３が発生する。しかし今度は次のようなデ
ューティ比を有している。すなわち、電圧Ｕ１７が電圧
値Ｓを規則的に上回ったり下回ったりするようなデュー
ティ比を有している。これによりコンパレータ２６の出
力側には信号シーケンスＵ２６が形成される。これによ
り、周期的にトリガされる単安定スイッチ段２７の保持
時間は信号シーケンスＵ２６の２つの上昇縁間の間隔よ
りも大きいから、出力Ｑは常に高信号レベルに留まる。 そのためスタート−ストップ発振器３１は投入接続され
ず、結果としてリセット信号をリセット入力側１２に形
成することができない。上に述べた場合に関連する、単
安定スイッチ段２７の出力側ＱおよびＱ￣での反転信号
レベルにより、出力段が遮断されたり、遮断が中止され
たりする。

【００３０】演算増幅器４２により過電圧の監視が行わ
れ、演算増幅器４６により電圧低下の監視が行われる。 端子１６の供給電圧Ｕｖが設定したウィンドの外にある
と、この演算増幅器４２、４６出力側の信号レベルが高
電位から低電位に交番する。ウィンドは抵抗４１の電圧
降下をＺダイオード４３のゼナー電圧と比較することに
より設定される。オープンコレクタ出力側により信号シ
ーケンスＵ３１は抑圧され、それにより持続的にリセッ
ト信号がマイクロコンピュータに印加される。同時に、
過電圧の際に誤機能を阻止するため、演算増幅器４６の
出力側と接続されている端末構成素子が遮断される。最
低電圧を下回ることは電圧供給部ＩＣにより監視され、
スタート−ストップ発振器３１の出力側との結合部を介
してリセット信号がトリガされる。

【００３１】電圧低下の監視の代わりに、それぞれ付加
的または選択的に、過電圧の監視を同じように行うこと
ができる。または反対に行うことができる。

【００３２】マイクロコンピュータ１１のリセット入力
側１２から単安定スイッチ段２７のリセット入力側Ｒへ
の線路により、この単安定スイッチ段は投入接続の際に
所定の開始状態にセットされる。付加的にこれにより電
圧低下ないし過電圧の発生時の（演算増幅器４２の出力
側における）零レベルを次のことに用いることができる
。すなわち、単安定スイッチ段２７を静的にリセットし
、それにより図示しない出力段をこの単安定スイッチ段
２７の出力側ＱおよびＱ￣を介して遮断するのに用いる
のである。

【００３３】２つの単安定スイッチ段１３を実現するた
めに、例えば集積回路７４ＨＣ４５３８Ｔを用いること
ができ、また演算増幅器を実現するのに集積回路ＬＭ２
９０３を用いることができる。その際、一方では演算増
幅器２１と３２に対し、他方では演算増幅器４２、４６
に対してそれぞれ１つの集積回路が必要である。周波数
帯域に対する典型的な構成は、例えば５７０〜１４００
Ｈｚまたは９４０〜１０６０Ｈｚである。

【００３４】以下本発明の有利な実施形態をまとめる。

【００３５】周波数発生器３１をスタート−ストップ発
振器として構成する。

【００３６】リセット信号シーケンスＵ３１が信号間隔
に対して格段に短いリセット信号を有し、信号間隔が監
視すべき電子装置１１の初期化フェーズの長さに少なく
とも対応するようにする。

【００３７】所定の周波数が設定可能な偏差を上回る持
続時間中、静的エラー信号を形成するエラーメモリ２７
が設けられており、エラー信号を周波数発生器３１に対
する投入接続信号として、および／または電子装置１１
に所属する出力段に対する遮断信号として用いる。

【００３８】エラー信号またはリセット信号を形成する
ための手段が帯域通過特性を有し、被監視信号シーケン
スＵ１０の周波数が帯域通過フィルタの周波数帯域外に
ある際、エラー信号またはリセット信号を形成する。

【００３９】帯域通過フィルタの上側限界周波数を監視
するため、被監視信号シーケンス１０によりトリガ可能
な第１の単安定スイッチ段１３が設けられており、この
スイッチ段の調整可能な保持時間は上側限界周波数の周
期持続時間に相応するようにする。

【００４０】帯域通過フィルタの下側限界周波数を監視
するため、単安定スイッチ段１３の出力側に接続された
記憶素子１９が設けられており、この記憶素子の記憶内
容は、単安定スイッチ段１３の出力信号の持続中に一方
の方向へ、かつ信号休止の持続中に他方の方向へ変化し
、記憶素子１９の記憶内容を監視する閾値段２６が設け
られており、この閾値段の閾値は、非監視信号シーケン
スＵ１０の周波数が許容内である際、変化する記憶内容
の振動領域中の下側限界周波数の上側にあるようにする
。

【００４１】記憶素子１９は、放電抵抗２０に接続され
たコンデンサである。

【００４２】放電抵抗２０はコンデンサに並列に接続さ
れており、減結合ダイオード１７が第１の単安定スイッ
チ段１３とコンデンサ１９との間に設けられている。

【００４３】閾値段２６の出力によりトリガ可能な第２
の単安定スイッチ段２７が設けられており、このスイッ
チ段はトリガされた状態で出力側に静的エラー信号を形
成する。

【００４４】エラーメモリ２７が第２の単安定スイッチ
段により構成されている。

【００４５】周波数発生器３１の出力側に発生する信号
が、エラーメモリ２７の初期化入力側に供給され、エラ
ーメモリ２７の一方をエラー状態へ初期化する。

【００４６】許容されない動作電圧が存在する場合、周
波数発生器３１の出力側にてリセット信号を阻止する電
圧監視回路４０〜４５が設けられている。

【００４７】一方で定電圧が印加され、他方で非監視動
作電圧が印加されるコンパレータが設けられており、こ
のコンパレータの出力は、最大許容電圧を上回る際に、
および／または最小電圧を下回る際に、周波数発生器３
１の出力側に遮断電位、有利には零電位を印加する。

【００４８】リセット信号および／または許容されない
動作電圧の発生中に、外部構成群に対して遮断信号を形
成する遮断スイッチ回路４６が設けられている。

【００４９】遮断スイッチ回路４６は、定電圧を電圧監
視回路の出力信号と比較するコンパレータとして構成さ
れている。

【００５０】

【発明の効果】本発明の回路装置は、被監視信号シーケ
ンス周波数偏差という形で現れる誤機能が発生した際に
、周期的なエラー信号またはリセット信号が連続的に形
成され、電子装置を再び正常機能にもたらすという利点
がある。

【００５１】なお、本明細書において、「Ｑ￣」なる表
記は、

【００５２】

【数１】

【００５３】を表わす。

【図面の簡単な説明】

【図１】マイクロコンピュータ監視のための実施例の回
路図である。

【図２】本発明の作用を説明するための信号線図である
。

【符号の説明】

１０　　ポート １１　　マイクロコンピュータ １２　　リセット入力側 １３　　単安定スイッチ段 １４　　抵抗 １５　　コンデンサ １６　　端子 １７　　減結合ダイオード １８　　充電抵抗 ２１演算増幅器 ２６　　コンパレータ ２７　　単安定スイッチ段 ３１　　スタート−ストップ発振器 ３２　　演算増幅器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　電子装置の信号シーケンス周波数の監
   視用回路装置であって、所定の周波数が設定可能な偏差
   を上回る際にエラー信号またはリセット信号を電子装置
   に対して形成する手段を有する回路装置において、前記
   の上回りが生じている間、周期的なエラー信号シーケン
   スまたはリセット信号シーケンス（Ｕ３１）を形成する
   周波数発生器（３１）が設けられていることを特徴とす
   る電子装置の信号シーケンス周波数の監視用回路装置。