JPH0786394A - 信号処理用ｉｃ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】信号処理用ＩＣの１チップ化で信頼性、耐ノイ
ズ性を向上させる。 【構成】図１は本発明の一実施例を示すＮＥ（回転）信
号を処理する信号処理回路１のブロック図で、同一チッ
プ内に、信号処理部と、それに必要かつ外部に電源を供
給する電源部２とが形成されている。電源部２で発生さ
せた定電圧はチップ内の配線のみで基準電圧を作る抵抗
４、５に印加されるので、ノイズを受けることがなく安
定したスレッショルド電圧を決定でき、入力信号の正確
な比較判定ができて、精度良い信号処理を行うことが可
能になる。従来構成の場合に比べて、外部素子の電流に
よる変動を受けることもなく、また外部の入力保護素子
が不要となり、検出精度が向上し、耐ノイズ性のあるコ
ンパクトな構成となる。１チップ化することで、耐ノイ
ズ性の向上、従って、製造上の時間的、工程的メリット
などが向上し、装置の大きさもコンパクトに小型化でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車載用の電子装置に含ま
れる集積回路に関し、特に信号処理用ＩＣに関する。

【０００２】

【従来の技術】車両用の電子回路は、車両が主として屋
外という悪環境で利用される上に、信号にとって最も問
題となるノイズが車両自身からかなり強く発生されるた
め、装置類のなかでも最も厳しい環境条件の制約を受け
ている。近年ではマイクロコンピュータの発展で車両用
電子装置もマイコン化されているが、車両という性格
上、誤動作は許されないので、数多くのノイズ対策が施
されている。一つひとつの機能集積回路自体は信頼性が
高く、誤動作することはほぼ無いが、入力される信号・
データがすでにノイズで変化してしまっていると誤動作
を引き起こす原因となる。そのため従来は、信号処理用
ＩＣは独立した機能素子のみから構成され、電源部など
の周辺ＩＣとは独立して形成されて、その間にノイズ対
策の周辺部品が付加され、ノイズが入り込まないように
信号ラインを引き回して装置に組みつけられていた。

【０００３】例えば図７の回路は、車両用の信号処理Ｉ
Ｃの一部で、ＮＥ（回転）信号を比較器で波形整形する
ことが目的の装置であるが、この信号処理ＩＣに対し
て、電源ＩＣからの定電圧供給（例えば５Ｖ）は、配線
の抵抗分（ｒ）のために、この信号処理装置に至るまで
に他の装置の電流変動の影響を受け、電圧降下を生じて
比較器のスレショルド電圧を変動させ、ＮＥ信号立上が
りタイミングに誤差を与えてしまう。そのため、これを
防ぐために配線幅を太くして抵抗分を下げるとか、コン
デンサを挿入するとかの工夫が必要であった。また、Ｎ
Ｅ信号入力端子部分には負電圧が印加されることがある
ので、入力端子の外部に抵抗や吸収ダイオード等を付加
してＩＣ内部の寄生ダイオードや寄生トランジスタが働
いてしまうのを防いでいた。そのため装置基板はある程
度のスペースを必要としていた。

【０００４】また他の例として図８は、従来の二つの機
能ＩＣをｐｎ接合分離技術で一つにまとめた構造のもの
で、各素子はｐ基板７１上にｐｎ接合の島７４、７５で
分離されているが、基板７１の電位が通常ゼロ、即ちア
ースにとってあることが多いので、入力端子８０に負の
ノイズが印加されると分離機能をはたしているｐｎ接合
は順方向となって導通状態となり、図８に示すような寄
生トランジスタ７９が働いてしまう。そこで、図８(b)
のように入出力部にノイズを減少するためのＣＲ回路７
２、７３を設けて、ノイズが入力端子に生じたとして
も、内部に形成される寄生トランジスタ７９が実質働か
ないようにしている。この様な構成とすることで、信号
処理の目的を達成できるが、ＩＣ外部に少なくともノイ
ズ対策として外付けのＣＲ回路７２、７３を必要とす
る。

【０００５】その他にも例えば各ＥＣＵ（電子制御ユニ
ット）はスチール製のケースで基板に対して電磁シール
ドを施すだけでなく、信号線の接続端子部分にフェライ
トコアを通してノイズを吸収させるなどの処置を施し、
装置内にノイズ成分を侵入させないための工夫がいろい
ろ考案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ノイズ対策として、様
々な周辺部品を付加していくことは、装置の大型化を招
き、また製造工程も増えて、車載用製品として負担がか
かり過ぎることになる。そのため、少しでも効果的にノ
イズ対策が施され、コンパクトに形成できる装置が求め
られている。しかしながら、単に二つの集積回路を一つ
にするような場合、信号の干渉とかノイズの問題、寄生
素子の問題が発生し、目的の信号処理に悪影響を及ぼす
という問題があり、また設計上の自由さがあったことか
らも、単純に同一チップにすることは行われていなかっ
た。また例えば、ノイズ対策でよく利用されるＣＲ回路
は比較的大きい定数のコンデンサを用いることが多い
が、１チップ上でこのように大きい定数のコンデンサを
形成することは実現出来ていなかった。このため本発明
の目的は、車載用の電子回路において、各機能の集積回
路を、ノイズが入り込みにくいコンパクトな一つの集積
回路にまとめて、効率的、効果的な信号処理用ＩＣを提
供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め本発明の構成は、車両用の電子回路装置に含まれる信
号処理用ＩＣにおいて、信号処理機能部と、該信号処理
機能部と信号をやりとりする、もしくは電力を供給する
他機能部、もしくはそれら他機能部の合同部から構成さ
れる周辺部とが１チップで形成され、前記信号処理機能
部と前記周辺部との間、もしくは該チップの周辺部の入
出力部のみ他の部分から分離する電気的分離手段を備え
ることを特徴とする。

【０００８】第一関連発明の構成は、前記電気的分離手
段が誘電体分離による絶縁層であることを特徴とする。
また第二関連発明の構成は、前記電気的分離手段が、通
常の半導体基板の素子分離法の接合分離に加えて、該チ
ップの入出力端子に接続される、該チップ上のノイズ減
少回路からなることを特徴とする。さらに第三関連発明
の構成は、前記ノイズ減少回路が、該チップ上の強誘電
体層からなるコンデンサと、該チップ上の抵抗体層から
成るＣＲ回路であることを特徴とする。そして第四関連
発明の構成は、同一チップ上の前記電源部からの安定し
た電圧が線路インピーダンスを無視できる配線長さで供
給されている信号処理機能部であることを特徴とする。
第五関連発明の構成は、該信号処理機能部へ安定した電
圧を供給する電源部、あるいは該機能部とデータをやり
とりする入出力部、あるいは信号を増幅する増幅部、あ
るいは外部機器類を駆動するためのドライバ部の少なく
ともいずれか一つを含むことを特徴とする。

【０００９】

【作用】電気的分離手段により寄生トランジスタの働き
が抑制される。特に、誘電体絶縁層の場合は、この層に
より個々のＩＣと同様、各機能の働きを独立させる。電
源部は短い電源供給路のために線路インピーダンスをほ
とんどなくす事が出来て、他の部位からのノイズ、変動
が生じず、非常に安定した電圧を機能素子に供給する。
信号処理等に用いられるクロック信号線は他の信号線に
対してノイズ源となるが、ＣＰＵ周辺の機能ＩＣである
本発明の信号処理用ＩＣが１チップに集積できたことに
より、ＣＰＵからのクロック信号線が従来より短くな
り、ノイズを発生する部位が減少する。

【００１０】

【発明の効果】今まで基板上で複数の集積回路で構成さ
れたＩＣが、ひとまとめになって装置がコンパクトな構
成となり装置が小型化するばかりでなく、安定した電圧
供給が実現し、高精度な信号処理が可能となって、ノイ
ズに強い構成となる。またノイズを発生する部位も減少
するのでノイズ対策も楽になる。また、部品数が減少す
る上、工程が共通化できるので製造時間の短縮、製造工
程も簡略化され、大幅なコストダウンが実現する。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を具体的な実施例の車両用回路
に基づいて説明する。 （第一実施例）図１は本発明の一実施例を示すＮＥ（回
転）信号を処理する信号処理回路１のブロック図で、周
辺部としてのＩＣは電源回路ＩＣである。電源ＩＣはこ
の場合、バッテリー電圧(12V) をレギュレートして定電
圧出力(5V)を出すタイプのものである。同一チップ内
に、目的の信号処理部と、それに必要かつ外部に電源を
供給する電源部２とが形成されている。電源部２で発生
させた定電圧はチップ内の配線だけで基準電圧を作る抵
抗４、５に印加されるので、ノイズを受けることがなく
安定したスレッショルド電圧を決定でき、入力信号の正
確な比較判定ができて、精度良い信号処理を行うことが
可能になる。図７の従来構成の場合に比べて、外部素子
の電流による変動を受けることもなく、また外部の入力
保護素子が不要となり、検出精度が向上し、耐ノイズ性
のあるコンパクトな構成となる。

【００１２】（第二実施例）また図２の場合は集積回路
の電気的分離手段である素子分離を、従来のようなｐｎ
接合分離ではなく絶縁体分離によっている場合で、半導
体基板２０の内部に絶縁分離層２１が形成され、素子と
素子との間にも分離層２１が形成される構造である。入
力端子２２の部分に負電圧が生じても、アース部２３は
絶縁体２１で囲まれた構造なので、従来の図８のような
寄生トランジスタ７９が生じることはない。この第二実
施例の場合は、どのような機能の素子を集積して形成し
ても寄生素子は全く形成されないので、入出力端子に内
部を保護するノイズ減少回路のＣＲ回路等は不要とな
り、部品点数の削減となる。また絶縁層による分離であ
るためチップ上の素子の配置は最短ラインとなる形で結
合できるなど、最適に設計できる利点がある。

【００１３】（第三実施例）接合分離で１チップ化した
図３のような場合に、入力部３０に負のノイズがあって
も、寄生トランジスタがオンしないように同じチップ上
の入力端子部分に、例えばＣＲ回路３１を形成すること
で効果を有する。入力部に生じているｐｎ接合分離３３
によるダイオード３２がオンしないようにＣＲ回路３１
の定数を設定しておく。ノイズ減少回路は強誘電体等を
用いたオンチップのＣＲ回路でかまわないし、その他の
オンチップのフィルタ回路やノイズリダクション回路で
もよい。これは従来、チップ外部に形成していたノイズ
減少回路をチップ上に組み込んでしまうことで、部品点
数を減らし、効率良く装置を形成できる。あるいは図３
(b) のように、寄生動作を引き起こす原因となる入出力
部分にのみ絶縁体分離３４を施すことで、この部分でノ
イズを吸収してしまい、他の機能部分が従来のようなｐ
ｎ接合分離であっても寄生動作を防ぐことができる。

【００１４】（第四実施例）図４では、電源部４２と、
機能部としてセンサー回路４１とを、図２に示す絶縁分
離を組み込んで同一チップ４０に形成した場合で、電源
部４２およびセンサー回路部４１は、共に高精度な抵抗
４３、４４、４５を有し、このような抵抗はチップ表面
の絶縁層の上部に形成された薄膜抵抗で、オンチップト
リミングして形成されることが多いが、従来はこの抵抗
の形成は別々のＩＣであったために、トリミングも別々
の工程となり、倍の時間と労力がかかっていた。しか
し、同一のチップに形成することで、同一工程で調整を
とりながら高精度抵抗を形成でき、製造時間を短縮で
き、製造コストも下げることができる。また機能部に必
要な基準電圧も第一実施例と同様安定した電位を確保す
ることができ、センサー信号検出の精度をあげ、信頼性
を向上させる。

【００１５】そして、図４の本例では特に、エンジン制
御の一つである公知のノックコントロールシステムに応
用したものを示している。これは、図示しない車載エン
ジン本体に取りつけられてエンジンのノッキングを検出
するノックセンサからの信号をフィルタリングした後、
センサー回路部にて増幅し、Ａ／Ｄコンバータに入力す
る。ノックセンサ入力はＩＣの電源電圧の範囲を越える
こともあり、従来技術ではその保護対策も必要で１チッ
プ化の障害となっていたが、この実施例の構成によれ
ば、保護対策を容易に行うことができ、ノックセンサー
入力処理部と電源部を一体化でき小型化できる。

【００１６】（第五実施例）また、図５のように、入出
力処理部を１チップとして入出力ＩＣ５０にする場合
は、ＣＰＵ（マイコン）５２から入出力ＩＣ５０に送ら
れるクロック信号のライン５３が一本で済むようにな
る。従来は、図５(b) のように個々のＩＣに対してクロ
ックラインを引き回しており、このラインは元々他の信
号ラインにとってはノイズとなり得る。そのため、この
ラインが短くなるだけでノイズ源をなくす効果がある。
つまり、他の信号ラインにとってノイズ源が少なくなる
ため、ノイズ対策が容易になる。

【００１７】（第六実施例）更に図６(a) では、電源部
６１と、車載センサー６２の信号と、Ａ／Ｄ変換するＡ
／Ｄコンバータ６３とを、図２に示す絶縁分離を組み込
んで同一チップ６０上に形成した場合である。通常、セ
ンサーからの入力電圧は、それ自体がＡ／Ｄコンバータ
の電源電圧範囲を越えることもあり、またノイズ等がセ
ンサーからの配線に重畳することにより同様に電源電圧
範囲を越えてしまうことがあり、そのため、Ａ／Ｄコン
バータ内に寄生トランジスタが生じ、誤動作、他のＡ／
Ｄチャネルへのクロストークが生じる恐れがあって、従
来では図６(b) の如く、ダイオード６５、６６により入
力信号を電源電圧範囲内にクランプせざるを得ず、電源
部とＡ／Ｄコンバータとの一体化を阻害していた。しか
し本例によれば、上述の説明でも判るように、電源部６
１とＡ／Ｄコンバータ６３とを同一チップ６０上に構成
できたので、両者６１、６３とを極めて近い距離に配置
できて、上述の他の例と同じく、他ＩＣへの電流変動の
影響を受けないで済み、安定したＡ／Ｄ変換値が得ら
れ、また装置も小型化できる。

【００１８】以上のように、従来個々に形成された各種
信号処理用ＩＣを電源部を含めて１チップ化すること
で、耐ノイズ性の向上、従って信号処理の信頼性向上、
製造上の時間的、工程的メリットなどが向上し、装置の
大きさもコンパクトに小型化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例を示す回転信号のための信号処理用Ｉ
Ｃのブロック図。

【図２】複数の機能素子を誘電体分離で一つに形成した
チップの模式断面図。

【図３】入出力端子部のみを分離した場合の１チップ模
式図。

【図４】センサー回路部と電源部とを１チップ化して、
高精度抵抗を共にオンチップトリミングする場合の構成
図。

【図５】入出力処理ＩＣを１チップ化した場合と従来の
クロック信号ラインの配線ブロック図。

【図６】電源部とＡ／Ｄコンバータとを１チップ化した
場合と、従来の電源部とＡ／Ｄコンバータとを別々のチ
ップとした場合のブロック図。

【図７】図１の従来の構成図。

【図８】図２の従来の接合分離による１チップの模式断
面図。

【符号の説明】

１ 信号処理用ＩＣ ２ ＩＣ内電源部 ３ 回転信号比較器 ４，５ 基準電圧用の分圧抵抗 ２０ 半導体基板 ２１ 絶縁体分離層（誘電体分離層） ２２ 入力端子 ２３ アース部 ３０ 入力端子 ３１ ＣＲ回路部 ３２ 寄生ダイオード ３３ ｐｎ接合分離 ３４ 絶縁体分離層 ４０ 信号処理用ＩＣ ４３、４４、４５ 高精度抵抗（トリミング抵抗） ５０ 信号処理用ＩＣ ５２ ＣＰＵ ５３ シリアルクロックライン ６５、６６ ダイオード ７１ 接合分離による信号処理用ＩＣ ７２ ＣＲ回路のＲ（抵抗体） ７３ ＣＲ回路のＣ（コンデンサ） ７４、７５ 分離されたｎ型の島 ８０ 入力端子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伴 博行 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 小林 昭雄 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両用の電子回路装置に含まれる信号処理
   用ＩＣにおいて、 信号処理機能部と、 該信号処理機能部と信号をやりとりする、もしくは電力
   を供給する他機能部、もしくはそれら他機能部の合同部
   から構成される周辺部とが１チップで形成され、 前記信号処理機能部と前記周辺部との間、もしくは該チ
   ップの周辺部の入出力部のみ他の部分から分離する電気
   的分離手段を備えることを特徴とする信号処理用ＩＣ。
2. 【請求項２】前記電気的分離手段は、誘電体分離による
   絶縁層であることを特徴とする請求項１に記載の信号処
   理用ＩＣ。
3. 【請求項３】前記電気的分離手段は、通常の半導体基板
   の素子分離法の接合分離に加えて、該チップの入出力端
   子に接続される、該チップ上のノイズ減少回路からなる
   ことを特徴とする請求項１に記載の信号処理用ＩＣ。
4. 【請求項４】前記ノイズ減少回路は、該チップ上の強誘
   電体層からなるコンデンサと、該チップ上の抵抗体層か
   ら成るＣＲ回路であることを特徴とする請求項３に記載
   の信号処理用ＩＣ。
5. 【請求項５】前記信号処理機能部は、同一チップ上の前
   記電源部からの安定した電圧が、線路インピーダンスを
   無視できる配線長さで供給されていることを特徴とする
   請求項１に記載の信号処理用ＩＣ。
6. 【請求項６】前記他機能部は、 該信号処理機能部へ安定した電圧を供給する電源部、あ
   るいは該機能部とデータをやりとりする入出力部、ある
   いは信号を増幅する増幅部、あるいは外部機器類を駆動
   するためのドライバ部の少なくともいずれか一つを含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の信号処理用ＩＣ。