JPWO2000014756A1 - Switch open/close state detection device and electronic device - Google Patents
Switch open/close state detection device and electronic deviceInfo
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Abstract
(57)【要約】 スイッチの開閉状態検出装置の制御回路は、電源の電圧レベルに応じて、開閉状態を検出すべきスイッチの一端と電源または接地線との間に接続された抵抗の値を制御するので、動作電圧の範囲を広げることを可能とし、スイッチオン時に流れる電流を抑制して、スイッチの開閉状態検出装置を備えた電子機器の低消費電力化を図るとともに、確実に検出電流を流すことにより検出精度向上を図ることが可能となる。 (57) [Abstract] The control circuit of a switch open/close state detection device controls the value of a resistor connected between one end of the switch whose open/close state is to be detected and the power supply or ground wire according to the voltage level of the power supply, thereby making it possible to widen the range of operating voltage, suppress the current that flows when the switch is turned on, thereby reducing the power consumption of electronic devices equipped with a switch open/close state detection device, and improving detection accuracy by ensuring the flow of detection current.
Description
技術分野
本発明は、スイッチの開閉状態検出装置および電子機器に係り、特にスイッチ
の開閉状態を低消費電力かつ高精度に検出することが可能なスイッチの開閉状態
検出装置、および、この装置を用いた電子機器に関する。
背景技術
一般的な電子機器にあっては、各種の操作をスイッチにより行うようになって
いるが、特に、低消費電力が要求される電子機器にあっては、スイッチの開閉状
態を常時検出しないで、間欠的に検出するようにして、検出回路で消費される電
力を極力抑える工夫が凝らされている。
このような電子機器に用いられるスイッチの開閉状態を検出する構成について
、図17を参照して説明する。この図に示されるように、開閉状態を検出すべき
スイッチSWの一端は、高電位側の基準レベルVddに接地される一方、その他
端は検出回路900に接続されている。ここで、検出回路900は、nチャネル
電界効果型トランジスタ910とラッチ回路930とから構成されており、トラ
ンジスタ910のドレインは、スイッチSWの他端に接続される一方、そのソー
スは、負側の電源電圧Vssに接続されている。また、トランジスタ910のゲ
ートには、サンプリングパルスSPが供給されている。
ラッチ回路930は、スイッチSWの他端に接続された信号線Aの電圧レベル
を、サンプリングパルスSPの立ち下がりによりラッチして、スイッチSWの開
閉状態を示す信号Outとして出力するものである。
このような検出回路900では、サンプリングパルスSPが「H」レベルの期
間にのみトランジスタ910がオンして、そのオン抵抗によって信号線Aが電源
電圧Vssにプルダウンされる。このため、信号線Aの電圧レベルは、サンプリ
ングパルスSPの「H」レベル期間においてスイッチSWが開いていれば、電源
電圧Vssを維持する一方、スイッチSWが閉じていれば、接地レベルに遷移す
る。
したがって、ラッチ回路930が信号線Aの電圧レベルをサンプリングパルス
SPの立ち下がりによりラッチすることによって、スイッチSWの開閉状態に応
じた信号Outを出力することが可能となる。そして、この信号Outに基づい
て当該スイッチの指示に対応した処理が、後段回路(図示省略)によって実行さ
れることとなる。
このような検出回路900によれば、トランジスタ910のドレイン/ソース
間に常時電流が流れることがないので、検出回路900において消費される電力
を低く抑えることができる。
ところで、電源電圧Vssは、適用される電子機器によっては一定ではなく、
ある程度の幅をもって変動する場合がある。例えば、発電機構および蓄電機構を
備えて、発電機構により発電した電力を蓄電機構に蓄電する一方、蓄電機構に蓄
電された電力を電源とする電子機器にあっては、蓄電状態によって電源電圧Vs
sが変動することが前提となる。
ここで、一般的なトランジスタにあっては、ソース/ドレイン間の電圧が低い
ほど、そのオン抵抗が大きくなる、すなわち端的に言えば、電圧に対する抵抗値
の特性が非直線的である、という性質を有する。一方、高抵抗で信号線Aをプル
ダウンすると、その電圧レベルが不定となりやすい。このため、ソース/ドレイ
ン間の電圧が低くても、すなわち、電源電圧Vssと接地レベルとの差が小さく
ても、信号線Aの電圧レベルを安定化するには、トランジスタ910として、オ
ン抵抗の小さいタイプを用いなければならない。
しかしながら、オン抵抗の小さいトランジスタによって信号線Aをプルダウン
する構成では、検出回路900の消費電力が必然的に増大するので、本来の目的
である低消費電力を図ることに対して背反するだけでなく、スイッチの開閉状態
を検出することが可能な電源電圧の範囲がトランジスタの特性により限定されて
しまう、という問題があった。
この問題は、スイッチSWの開閉状態を高精度に検出するため、サンプリング
レートを高めた場合に顕著となる。この理由は次の通りである。すなわち、信号
線Aのラインには、トランジスタ910や、実装の引き出しのためのパッド、配
線等による寄生容量が存在する。ここで、スイッチSWが開状態の場合において
、この寄生容量に何らかの理由により電荷が蓄積されているときに、サンプリン
グパルスSPが「H」レベルとなると、信号線Aのレベルは、寄生容量とプルダ
ウン抵抗とによる時定数に応じて時間的に変化することになる。このため、信号
線Aは、所定の期間だけプルダウンした後でないと、スイッチSWが開状態であ
る「L」レベルの状態に確定しない。したがって、サンプリングレートを高める
ためには、信号線Aのレベルが確定するまでの時間を十分にとるべく、サンプリ
ングパルスSPのパルス幅をある程度確保しなければならない。このことは、ト
ランジスタ910におけるオン時間の長期化を意味することにほかならないから
である。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、
スイッチの開閉状態を検出することが可能な電源電圧範囲の拡大と、スイッチの
開閉状態の検出精度向上とを両立することが可能なスイッチの開閉状態検出装置
、および、この装置を用いた電子機器を提供することにある。
発明の開示
本発明の第1の態様は、一端が接地線または電源に接続されたスイッチと、ス
イッチの他端と電源または接地線との間に接続された抵抗と、電源の電圧レベル
と接地線の接地レベルとの差である電源電圧に基づいて抵抗の値を制御する制御
ユニットと、を備え、スイッチの他端における電圧レベルに対応するスイッチの
開閉状態に相当する信号を出力することを特徴としている。
さらに本発明の第1の態様は、スイッチの他端における電圧レベルを判別して
、スイッチの開閉状態に相当する信号を出力する判別ユニットを備えたことを特
徴としている。
さらに本発明の第1の態様の判別ユニットは、電圧レベルの判別を予め定めた
所定の間隔毎に行うことを特徴としている。
また、本発明の第1の態様の制御ユニットは、抵抗の値が予め定めた上限抵抗
値を超過しないように抵抗の値を制御することを特徴としている。
また、本発明の第1の態様の制御ユニットは、抵抗の値が予め定めた上限抵抗
値及び下限抵抗値で規定される抵抗値範囲内となるように抵抗の値を制御するこ
とを特徴としている。
また、本発明の第1の態様の抵抗は、その抵抗値が電源電圧に基づいて変化す
る可変抵抗であり、電圧をその絶対値で比較した場合に、電源電圧が予め定めた
所定の基準電圧よりも高い場合に制御ユニットにより設定される抵抗の値を電源
電圧が所定の基準電圧よりも低い電源電圧条件下で測定したと仮定したときに得
られる抵抗の値を仮想抵抗値とし、制御ユニットは、電圧をその絶対値で比較し
た場合に、電源電圧が所定の基準電圧よりも低い場合に設定すべき抵抗の値を、
電源電圧条件下において仮想抵抗値よりも小さくするように制御することを特徴
としている。
さらに本発明の第1の態様の抵抗は、複数の副抵抗により構成され、制御ユニ
ットは、電源電圧に基づいてスイッチの他端と電源または接地線との間に接続す
べき抵抗の数を制御することを特徴としている。
また、本発明の第1の態様の抵抗は、略同一の抵抗値を有する複数の副抵抗に
より構成され、制御ユニットは、電源電圧が基準電圧よりも低い場合に電源電圧
が基準電圧よりも高い場合に接続すべき副抵抗の数よりも多くの副抵抗を並列に
接続することを特徴としている。
また、本発明の第1の態様の抵抗は、相異なる抵抗値を有する複数の副抵抗に
より構成され、制御ユニットは、複数の副抵抗のうち、電源電圧に基づいてスイ
ッチの他端と電源または接地線との間に接続すべき一又は複数の副抵抗を選択す
ることを特徴としている。
また、本発明の第1の態様の制御ユニットは、互いに相異なる複数の基準電圧
が予め定められていることを特徴としている。
また、本発明の第1の態様の抵抗は、トランジスタであり、スイッチの他端に
おける電圧レベルを判別する間隔毎にオン状態とされることを特徴としている。
また、本発明の第1の態様は、一端が接地線または電源に接続されたスイッチ
と、スイッチの他端と電源または接地線との間に接続された抵抗と、電源の電圧
レベルと接地線の接地レベルとの差である電源電圧に基づいて抵抗の値を切り替
える抵抗値切替回路とを備え、スイッチの他端における電圧レベルを判別して、
スイッチの開閉状態に相当する信号を出力することを特徴としている。
さらに、本発明の第1の態様は、スイッチの他端における電圧レベルを判別し
て、スイッチの開閉状態に相当する信号を出力するラッチ回路を備えたことを特
徴としている。
さらに本発明の第1の態様のラッチ回路は、電圧レベルの判別を予め定めた所
定の間隔毎に行うことを特徴としている。
また、本発明の第1の態様の抵抗は、その抵抗値が電源電圧に基づいて変化す
る可変抵抗であり、電圧をその絶対値で比較した場合に、電源電圧が予め定めた
所定の基準電圧よりも高い場合に抵抗値切替回路により設定される抵抗の値を電
源電圧が所定の基準電圧よりも低い電源電圧条件下で測定したと仮定したときに
得られる抵抗の値を仮想抵抗値とし、抵抗値切替回路は、電圧をその絶対値で比
較した場合に、電源電圧が所定の基準電圧よりも低い場合に設定すべき抵抗の値
を、電源電圧条件下において仮想抵抗値よりも小さくするように制御することを
特徴としている。
本発明の第2の態様は、電力を供給する電源と、電源の電圧を検出する電圧検
出ユニットと、一端が接地線または電源に接続されたスイッチと、スイッチの他
端と電源または接地線との間に接続された抵抗と、電圧検出ユニットにより検出
された電源の電圧レベルと接地線の接地レベルとの差である電源電圧に基づいて
抵抗の値を制御する制御ユニットと、スイッチの他端における電圧レベルを判別
して、スイッチの開閉状態に対応する信号を出力する判別ユニットと、判別ユニ
ットにより出力される信号にしたがって、スイッチによって指示された処理内容
を実行する処理ユニットとを備えたことを特徴としている。
さらに本発明の判別ユニットは、電圧レベルの判別を予め定めた所定の間隔毎
に行うことを特徴としている。
また、本発明の第2の態様における抵抗は、その抵抗値が電源電圧に基づいて
変化する可変抵抗であり、電圧をその絶対値で比較した場合に、電源電圧が予め
定めた所定の基準電圧よりも高い場合に制御ユニットにより設定される抵抗の値
を電源電圧が所定の基準電圧よりも低い電源電圧条件下で測定したと仮定したと
きに得られる抵抗の値を仮想抵抗値とし、制御ユニットは、電圧をその絶対値で
比較した場合に、電源電圧が所定の基準電圧よりも低い場合に設定すべき抵抗の
値を、電源電圧条件下において仮想抵抗値よりも小さくするように制御すること
を特徴としている。
また、本発明の第2の態様における処理ユニットは、スイッチによって指示さ
れた各種計時処理を実行する計時ユニットを備えたことを特徴としている。
また、本発明の第2の態様における電源は、発電機構により発電した電力を蓄
電する蓄電ユニットを含み、蓄電ユニットにより蓄電された電力を供給すること
を特徴としている。
さらに、本発明の第2の態様は、電圧検出ユニットにより検出された電圧に応
じて、蓄電ユニットからの出力電圧を制御する電圧制御ユニットを備えることを
特徴としている。
発明を実施するための最良の形態
つぎに本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
[1] 第1実施形態
[1.1] 検出回路の回路構成
図1は、本発明の第1実施形態にかかる検出回路100の構成を示す回路図で
ある。
図1に示されるように、開閉状態を検出すべきスイッチSWの一端は、高電位
側の基準レベルVddに接地され、スイッチSWの他端は検出回路100に接続
されている。
ここで、検出回路100は、nチャネル電界効果型トランジスタ110a、1
10bと、アンド回路120と、ラッチ回路130とから構成されている。
このうち、トランジスタ110a、110bは、双方とも同タイプであって、
性能がほぼ同一のものであり、各ドレインは、スイッチSWの他端にそれぞれ接
続される一方、各ソースは、負側の電源電圧Vssにそれぞれ接続されている。
また、トランジスタ110aのゲートには、サンプリングパルスSPが供給さ
れ、トランジスタ110bのゲートは、アンド回路120の出力端に接続されて
いる。ここで、アンド回路120は、後述の電圧検出回路400(図4参照)等
から供給され、電源電圧Vssと接地レベルたる基準レベルVddとの差がしき
い値Vth以上の場合に「H」レベルになる信号CMPと、サンプリングパルス
SPとの論理積を出力するものである。
また、ラッチ回路130は、図17におけるラッチ回路930と同様に、スイ
ッチSWの他端に接続された信号線Aの電圧レベルを、サンプリングパルスSP
の立ち下がりによりラッチして、スイッチSWの開閉状態を示す信号Outとし
て出力するものである。
[1.2] 検出回路の動作
次に、検出回路100の動作について、図1および図2を参照して説明する。
ここで、図2は、電源電圧Vssと信号線Aをプルダウンする抵抗値との関係を
示す図である。なお、この図2において、横軸として電源電圧Vssとしている
が、電源電圧Vssは実際には負電源であるので、厳密に言えば、横軸は、電源
電圧Vssと基準レベルVddとの差(=|Vdd−Vss|)ということにな
る、あるいは、右方向が負軸ということになる。
さて、この電圧差がしきい値Vthよりも大きい場合、信号CMPは「L」レ
ベルになるので、サンプリングパルスSPが「H」レベルの期間ではトランジス
タ110aのみがオンして、信号線Aをプルダウンする。したがって、この場合
に限っていえば、従来の検出回路900との相違点はない。
さらに、電源の放電が進行して、電源電圧Vssと基準レベルVddとの差が
しきい値Vth以下になると、信号CMPが「H」レベルとなるので、アンド回
路120が開き、アンド回路120の出力は「H」レベルとなる。
ここで、しきい値電圧Vthは、トランジスタ110aのオン抵抗において信
号線Aの電圧レベルが確実に定まる範囲の上限値Mよりも手前の値に相当する電
圧レベルに設定される。
アンド回路120が開いた状態において、サンプリングパルスSPが「H」レ
ベルの期間では、トランジスタ110a、110bの両者がオンして、オン抵抗
の並列接続によって信号線Aをプルダウンすることになる。このため、信号線A
をプルダウンする抵抗値は、図2においてで示されるように、トランジスタ1
10aのみがオンする場合と比べると約半分となるので、信号線Aの電圧レベル
が確実にプルダウンされることとなる。
より一般的には、トランジスタ(=その抵抗値が電源電圧に基づいて変化する
可変抵抗)を用い、電圧をその絶対値で比較した場合に、電源電圧(|Vdd−
Vss|)が予め定めた所定の基準電圧(=Vth)よりも高い場合に検出回路
100(=制御ユニットに相当)により設定される抵抗の値を電源電圧が所定の
基準電圧よりも低い電源電圧条件下で測定したと仮定したときに得られる抵抗の
値を仮想抵抗値(図2におけるの曲線を低電圧側に延長した破線部分に相当)
とし、検出回路100は、電圧をその絶対値で比較した場合に、電源電圧が所定
の基準電圧よりも低いという電源電圧条件下において仮想抵抗値よりも設定すべ
き抵抗の値を小さくするように制御する、すなわち、図2におけるの曲線で示
すような値に抵抗の値を制御することにより、信号線Aの電圧レベルが確実にプ
ルダウンされることとなる。この点については、各基準電圧(後述のVth1、
Vth2等)単位でみれば、後述の第3変形例の場合のように複数の基準電圧を
有する場合も同様である。
[1.3] 第1実施形態の効果
このように、本第1実施形態にかかる検出回路100によれば、電源電圧Vs
sと基準レベルVddとの差がしきい値Vthよりも大きい場合には、サンプリ
ングパルスSPの「H」レベル期間においてトランジスタ110aのみがオンし
て、消費電力が低く抑えられる一方、差がしきい値Vth以下の場合には、トラ
ンジスタ110a、110bの両者がオンして、信号線Aの電圧レベルの安定化
が図られるので、電源電圧Vssがある程度の幅をもって変動する場合において
も、低消費電力化と検出精度向上とを両立することが可能となる。
換言すれば、信号線Aの電圧レベルが安定となる電源電圧Vssの範囲は、1
つのトランジスタのみにより信号線Aをプルダウンする従来の構成にあってはし
きい値Vth以上の領域に限定されてしまうが、実施形態にかかる検出回路10
0によれば、しきい値Vth以上の領域まで拡大することが可能となるのである
。
[1.4] 第1実施形態の変形例
なお、本発明は、上述した実施形態にかかる検出回路100に限られず、種々
の応用・変形が可能である。
[1.4.1] 第1変形例
例えば、実施形態にかかる検出回路100にあっては、電源電圧を負電源とす
るタイプとして説明したが、図3に示されるように、トランジスタ110a、1
10bをpチャネル型として、電源電圧を正電源とするタイプにも適用可能であ
る。
[1.4.2] 第2変形例
また、トランジスタ110a、110bを実施形態のように同タイプとせずに
、例えば、オン抵抗が比較的大きいものをトランジスタ110aとし、比較的小
さいものをトランジスタ110bとして、電源電圧が高い場合にはトランジスタ
110aのみオンさせる一方、低い場合にはトランジスタ110bのみをオンさ
せるようにして、電源電圧に応じてトランジスタを択一的にオンさせる構成が考
えられる。
[1.4.3] 第3変形例
さらに、トランジスタを2つだけではなく、3つ以上並列に配設して、電源電
圧が低くなるにつれて、オンさせるトランジスタの数を段階的に増加させる構成
も考えられる。
[1.4.3.1] 第3変形例の具体的構成
より具体的に、図4にトランジスタを3つ並列に配設した場合の検出回路10
0Aの構成を示す回路図を示す。
図4に示されるように、開閉状態を検出すべきスイッチSWの一端は、高電位
側の基準レベルVddに接地され、スイッチSWの他端は検出回路100に接続
されている。
ここで、検出回路100Aは、nチャネル電界効果型トランジスタ110a、
110b、110cと、アンド回路120、120Aと、ラッチ回路130とか
ら構成されている。
このうち、トランジスタ110a、110b、110cは、全て同タイプであ
って、性能がほぼ同一のものであり、各ドレインは、スイッチSWの他端にそれ
ぞれ接続される一方、各ソースは、負側の電源電圧Vssにそれぞれ接続されて
いる。
また、トランジスタ110aのゲートには、サンプリングパルスSPが供給さ
れ、トランジスタ110bのゲートは、アンド回路120の出力端に接続され、
トランジスタ110cのゲートは、アンド回路120Aの出力端に接続されてい
る。
ここで、アンド回路120は、図示しない電圧検出回路等から供給され、電源
電圧Vssと接地レベルたる基準レベルVddとの差がしきい値Vth1以下の
場合に「H」レベルになる信号CMP1と、サンプリングパルスSPとの論理積
を出力するものである。また、アンド回路120Aは、図示しない電圧検出回路
等から供給され、電源電圧Vssと接地レベルたる基準レベルVddとの差がし
きい値Vth2(<Vth1)以下の場合に「H」レベルになる信号CMP2と
、サンプリングパルスSPとの論理積を出力するものである。
さらに、ラッチ回路130は、図17におけるラッチ回路930と同様に、ス
イッチSWの他端に接続された信号線Aの電圧レベルを、サンプリングパルスS
Pの立ち下がりによりラッチして、スイッチSWの開閉状態を示す信号Outと
して出力するものである。
[1.4.3.2] 第3変形例の検出回路の動作
次に、検出回路100Aの動作について、図4および図5を参照して説明する
。ここで、図5は、図2と同様に、電源電圧Vssと信号線Aをプルダウンする
抵抗値との関係を示す図である。
さて、この電圧差がしきい値Vth1よりも大きい場合、信号CMP1は「L
」レベル、信号CMP2は「L」レベルになるので、サンプリングパルスSPが
「H」レベルの期間ではトランジスタ110aのみがオンして、信号線Aをプル
ダウンする。したがって、この場合に限っていえば、従来の検出回路900との
相違点はない。
さらに、電源の放電が進行して、電源電圧Vssと基準レベルVddとの差が
しきい値Vth1以下になると、信号CMP1が「H」レベルとなるので、アン
ド回路120が開き、アンド回路120の出力は「H」レベルとなる。また、信
号CMP2は相変わらず「L」レベルのままとなるので、アンド回路120Aは
閉じたままであり、アンド回路120Aの出力は「L」レベルのままとなる。
ここで、しきい値電圧Vth1は、トランジスタ110aのオン抵抗において
信号線Aの電圧レベルが確実に定まる範囲の上限値Mよりも手前の値に相当する
電圧レベルに設定される。
アンド回路120が開いた状態において、サンプリングパルスSPが「H」レ
ベルの期間では、トランジスタ110a、110bの両者がオンして、オン抵抗
の並列接続によって信号線Aをプルダウンすることになる。このため、信号線A
をプルダウンする抵抗値は、図5においてで示されるように、トランジスタ1
10aのみがオンする場合と比べると約半分となるので、信号線Aの電圧レベル
が確実にプルダウンされることとなる。
さらにまた、電源の放電が進行して、電源電圧Vssと基準レベルVddとの
差がしきい値Vth2以下になると、信号CMP1及び信号CMP2が「H」レ
ベルとなるので、アンド回路120及びアンド回路120Aが開き、アンド回路
120及びアンド回路120Aの出力は「H」レベルとなる。
ここで、しきい値電圧Vth2は、トランジスタ110a及びトランジスタ1
00bの並列オン抵抗において信号線Aの電圧レベルが確実に定まる範囲の上限
値Mよりも手前の値に相当する電圧レベルに設定される。
アンド回路120及びアンド回路120Aが開いた状態において、サンプリン
グパルスSPが「H」レベルの期間では、トランジスタ110a、110b、1
10cの全てがオンして、オン抵抗の並列接続によって信号線Aをプルダウンす
ることになる。このため、信号線Aをプルダウンする抵抗値は、図5において
で示されるように、トランジスタ110aのみがオンする場合と比べると約1/
3となるので、信号線Aの電圧レベルが確実にプルダウンされることとなる。
[1.4.4] 第4変形例
くわえて、スイッチSWの一端から電源電圧までの接続形態を、電源電圧に応
じて制御する構成としても良い。例えば、電源電圧が高ければ、抵抗を直列接続
とする一方、電源電圧が低ければ、抵抗を並列接続とする構成も考えられる。
[1.4.5] 第5変形例
以上の説明においては、しきい値電圧は、トランジスタのオン抵抗あるいは複
数のトランジスタの並列オン抵抗において信号線Aの電圧レベルが確実に定まる
範囲の上限値Mよりも手前の値に相当する電圧レベルに設定していたが、スイッ
チSWオン時の消費電力を低減すべく各トランジスタを流れる電流が必要以上に
大きくならないように、図6に示すように、信号線Aの電圧レベルが確実に定ま
る範囲であって、スイッチSWオン時の電流量が所定の電流量となる下限値M’
よりも手前の値に相当する電圧レベルに設定するように構成することも可能であ
る。
[1.4.6] 第6変形例
上記第1実施形態及び各変形例においては、スイッチSWの状態をサンプリン
グパルスSPに対応する所定間隔毎に検出していたが、常時スイッチSWの状態
を検出するように構成することも可能である。
より具体的には、図1におけるアンド回路120及びラッチ回路130を省略
し、トランジスタ110aのゲートに所定の電圧を印加して常時オン状態とし、
信号CMPを直接トランジスタ100bのゲートに入力し、信号線Aの電圧レベ
ルが直接スイッチSWの開閉状態を示す信号Outとして出力されるようにすれ
ばよい。
[1.5] 電子機器
次に、第1実施形態にかかる検出回路100を、実際の電子機器に適用した例
について説明する。
図7は、電子機器の一例としての電子時計の構成を示すブロック図である。こ
の電子時計について概説すると、発電機構410により発電した電力を電源回路
430において充電し、充電された電力を各部に供給するものであって、通常の
時刻表示機能のほかに1/10秒クロノグラフ機能を備え、スイッチSWの開閉
によってクロノグラフ機能における計時動作のスタート/ストップを指示するも
のである。
[1.5.1] 電子時計の構成
以下、電子時計の各部について説明する。
[1.5.1.1] 発電機構
まず、発電機構410の詳細について、図8を参照して説明する。
図8に示されるように、発電機構410は、2極磁化されたディスク状のロー
タ411と、出力コイル412が巻回されたステータ413とを備えている。こ
の構成において、電子時計を装着した人が腕を振ると、回転錘414が旋回運動
し、当該運動が輪列機構415によってロータ411を回転させ、この回転によ
って出力コイル412に起電力が発生して、交流出力が取り出されるようになっ
ている。
図7に示したように、発電機構410により発電された交流出力は、整流ダイ
オードDにより直流化されて、後述する電源回路430のコンデンサC1に充電
されるようになっている。このため、コンデンサC1の電圧は、正確には、発電
機構410の出力電圧から整流ダイオードDの順方向電圧を減じたものとなる。
[1.5.1.2] リミッタ回路
リミッタ回路420は、このコンデンサC1の過充電を防止するものであり、
詳細には、充電により上昇したコンデンサC1の電圧が定格値以上になると、通
電状態となって、充電電流をバイパスさせるものである。
[1.5.1.3] 電源回路
電源回路430は、詳細については後述するが、コンデンサC1を含む複数の
コンデンサと複数のスイッチとを備え、発電機構410により発電された電力を
コンデンサC1に充電するとともに、コンデンサC1の出力電圧を段階的に昇圧
して電源電圧Vssとして各部に供給するものである。
[1.5.1.4] 電圧検出回路
電圧検出回路440は、電源電圧Vss(電源電圧Vssと基準レベルVdd
との差)を検出し、第1に、それがしきい値Vth以下の場合に「H」レベルと
なる信号CMPを出力し、第2に、検出した電源電圧Vssを昇圧制御回路45
0に通知するものである。
ここで、電圧検出回路440の具体的構成について説明する。
図9に電圧検出回路440の主要部の概要構成ブロック図を示す。
電圧検出回路440は、電圧検出タイミングを含む所定期間において「H」レ
ベルとなるイネーブル信号ENABLEが入力端子に入力されるインバータ44
0Aと、ソース端子に基準レベルVddが印加され、ゲート端子にインバータ4
40Aの出力端子が接続されたpチャネルMOSトランジスタ440Bと、pチ
ャネルMOSトランジスタ440Bのドレイン端子に一端が接続された第1分圧
抵抗RR1と、一端に第1分圧抵抗RR1が接続され、他端に電源電圧Vssが
印加された第2分圧抵抗RR2と、基準電圧を発生する基準電圧発生回路440
Cと、反転入力端子が第1分圧抵抗と第2分圧抵抗RR2との接続点に接続され
、非反転入力端子が基準電圧発生回路440Cに接続され、制御端子にイネーブ
ル信号ENABLEが入力され、比較結果を比較結果データRESULTとして
出力するコンパレータ440Dと、電圧検出タイミングに先だって「H」レベル
となる電圧検出タイミング信号DETECTがクロック端子Cに入力され、比較
結果データRESULTがデータ端子Dに入力され、反転出力端子XQから信号
CMPを出力するラッチ回路440Eと、を備えて構成されている。
図9において、括弧内の数値は、より具体的な数値例であり、基準レベルVd
d=00[V]、電源電圧Vss=−1.2[V]した場合には、第1分圧抵抗
RR1=100[kΩ]、第2分圧抵抗RR2=20[kΩ]、基準電圧発生回
路440Cの基準電圧=−1.0[V]となる。
次に電圧検出回路440の電圧検出動作を図10及び図11を参照して説明す
る。
イネーブル信号ENABLEは、2[sec]毎に所定期間「H」レベルとな
る。
そして、イネーブル信号ENABLEが「H」レベルの期間中は、インバータ
440Aは「L」レベルの出力信号を出力し、pチャネルMOSトランジスタ4
40Bは、オン状態となる。同様にコンパレータ440Dも動作状態となる。
これと並行して、電源電圧Vssは第1分圧抵抗RR1及び第2分圧抵抗RR
2により分圧され、比較対象電圧として、コンパレータ440Dの反転入力端子
に入力される。
この結果、コンパレータ440Dは、基準電圧発生回路440Cにより発生さ
れた基準電圧と比較対象電圧を比較し、その比較結果を比較結果データRESU
LTをラッチ回路440Eのデータ端子Dに出力する。
この場合において、基準電圧発生回路440Cにより発生された基準電圧より
も比較対象電圧が低い場合には、図10の時刻t1に示すように、比較結果デー
タRESULT=“H”レベルとなり、時刻t2において、電圧検出タイミング
信号DETECTが立ち下がると、比較結果データRESULTがラッチ回路4
40Eに取り込まれる。
しかしながら、この場合においては、反転出力端子XQは既に「L」レベルで
あるので、反転出力端子XQから出力される信号CMPは何ら変化しないことと
なる。
逆に基準電圧発生回路440Cにより発生された基準電圧よりも比較対象電圧
が高い場合には、図10の時刻t3に示すように、イネーブル信号ENABLE
が「H」レベルの期間中、比較結果データRESULT=“L”レベルとなり、
時刻t4において、電圧検出タイミング信号DETECTが立ち下がると、比較
結果データRESULTがラッチ回路440Eに取り込まれる。
この場合においては、反転出力端子XQから出力される信号CMPは「L」レ
ベルから「H」レベルに遷移することとなる。
これらの判別を行うに際し、検出回路110のラッチ回路130に入力される
サンプリング信号SPの入力タイミングと電圧検出タイミング信号DETECT
の入力タイミングは、図11の時刻t1及び時刻t2に示すように、異なるよう
に設定されている必要がある。これは、サンプリングパルスSPの入力タイミン
グと電圧検出タイミング信号DETECTの入力タイミングが一致していると、
検出結果が不定となるためである。
なお、図11において、信号φ128は、1/10秒クロノグラフを実現する
際に用いられる1/128秒周期の基準信号であり、サンプリングパルスSP及
びイネーブル信号ENABLEは、信号φ128に同期している。
[1.5.1.5] 昇圧制御回路
昇圧制御回路450は、電源回路430の各スイッチに対し、電圧検出回路4
40によって検出された電源電圧Vssに応じて、開閉を制御する制御信号をそ
れぞれ供給して、電源回路430の昇圧を制御するものである。
[1.5.1.6] スイッチ
スイッチSWは、その開閉によってクロノグラフ機能のスタート/ストップを
指示するものであり、その一端は接地される一方、その他端は検出回路100に
接続されている。ここで、検出回路100は、上記実施形態にかかるものであり
、スイッチSWの開閉状態を検出して、その状態を示す信号Outを出力するも
のである。時計回路460は、通常の時刻表示機能のほか、信号Outに応じて
クロノグラフ機能を実行するものである。なお、このほかに図示しない発振回路
が、昇圧制御回路450にあっては昇圧/充電の切替信号を、検出回路100に
あってはサンプリングパルスSPを、時計回路460にあっては時刻表示やクロ
ノグラフの基準信号を、それぞれ供給する構成となっている。
[1.5.2] 電源回路の詳細
ここで、電源回路430の詳細構成について図12を参照して説明する。図1
2に示されるように、電源回路430は、コンデンサC1〜C4およびスイッチ
S1〜S7からなり、発電機構410により発電された電力をコンデンサC1に
充電するとともに、スイッチS1〜S7によってコンデンサC1の出力電圧Vs
s’を段階的に昇圧して電源電圧Vssとして各部に供給する構成となっている
。ここで、スイッチS1〜S7は、実際には、トランスミッションゲートやトラ
ンジスタなどから構成されることとなる。
[1.5.2.1] 電源回路の具体的動作
このような構成による電源回路430の動作について、各部の動作可能な電圧
範囲が0.9〜1.8Vである場合であって、コンデンサC1がフル充電された
後、発電機構410による発電が行われなくなった場合を想定して説明すること
とする。この場合、電源回路430は、当初、コンデンサC1、C2が同電位に
なるように動作する。詳細には、昇圧制御回路450によって、スイッチS3、
S4のみがオンとなる一方、他のスイッチについてはオフとなるように制御され
る。この結果、電源回路430は、図13(a)に示される回路と等価になるの
で、コンデンサC1の出力電圧Vss’がそのまま電源電圧Vssとして出力さ
れることになる。
次に、コンデンサC1の放電が進行して、電源電圧Vssが図14に示される
時間t1において1.2Vに至ると、電源回路430は、コンデンサC1の出力
電圧Vss’を1.5倍に昇圧する動作を行う。
詳細には、電圧検出回路440よって電源電圧Vssが1.2Vに至ったこと
が検出されると、この検出結果の通知を受けた昇圧制御回路450によって、ま
ず、スイッチS1、S3、S6がオンとなる一方、他のスイッチについてはオフ
となるように制御される。この結果、電源回路430は図13(b)の左欄に示
される回路と等価になるので、コンデンサC3、C4がコンデンサC1による出
力電圧Vss’の0.5倍の電圧でそれぞれ充電される。
この後、昇圧制御回路450によって、スイッチS2、S4、S5、S7がオ
ンとなる一方、他のスイッチについてはオフとなるように制御される。この結果
、電源回路430は図13(b)の右欄に示される回路と等価になり、コンデン
サC2が、コンデンサC1とそれの0.5倍の電圧で充電されたコンデンサC3
(C4)との直列接続により充電される結果、コンデンサC1による出力電圧V
ss’の1.5倍の電圧が電源電圧Vssとして出力されることになる。
さらに、コンデンサC1の放電が進行して、電源電圧Vssが図14に示され
る時間t2において1.2Vに至ると、電源回路430は、コンデンサC1の出
力電圧Vss’を2倍に昇圧する動作を行う。
詳細には、電圧検出回路440よって電源電圧Vssが再び1.2Vに至った
ことが検出されると、この検出結果の通知を受けた昇圧制御目路450によって
、まず、スイッチS1、S3、S5、S7がオンとなる一方、他のスイッチにつ
いてはオフとなるように制御される。この結果、電源回路430は図13(c)
の左欄に示される回路と等価になるので、コンデンサC3、C4がコンデンサC
1による出力電圧Vss’の1倍の電圧でそれぞれ充電される。
この後、昇圧制御回路450によって、スイッチS2、S4、S5、S7がオ
ンとなる一方、他のスイッチについてはオフとなるように制御される。この結果
、電源回路430は図13(c)の右欄に示される回路と等価になり、コンデン
サC2が、コンデンサC1とそれの1倍の電圧で充電されたコンデンサC3(C
4)との直列接続により充電される結果、コンデンサC1による出力電圧Vss
’の2倍の電圧が電源電圧Vssとして出力されることになる。
そして、コンデンサC1の放電がさらに進行して、電源電圧Vssが図14に
示される時間t3において1.2Vに至ると、電源回路430は、コンデンサC
1の出力電圧Vss’を3倍に昇圧する動作を行う。
詳細には、電圧検出回路440よって電源電圧Vssが再々度1.2Vに至っ
たことが検出されると、この検出結果の通知を受けた昇圧制御回路450によっ
て、まず、スイッチS1、S3、S5、S7がオンとなる一方、他のスイッチに
ついてはオフとなるように制御される。この結果、電源回路430は図13(d
)の左欄に示される回路と等価になるので、コンデンサC3、C4がコンデンサ
C1による出力電圧Vss’の1倍の電圧でそれぞれ充電される。
この後、昇圧制御回路450によって、スイッチS2、S4、S6がオンとな
り、他のスイッチについてはオフとなるように制御される。この結果、電源回路
430は図13(d)の右欄に示される回路と等価になり、コンデンサC2が、
コンデンサC1とそれと同じ電圧で充電されたコンデンサC3と同じくコンデン
サC4との三者直列接続により充電される結果、コンデンサC1による出力電圧
Vss’の3倍の電圧が電源電圧Vssとして出力されることになる。
なお、ここでの動作説明は、発電機構410による発電が行われなくなった場
合を想定して説明したが、逆に、発電機構410による発電が行われる場合であ
って、発電による電力が回路各部で消費される電力を上回る場合には、コンデン
サC1が充電されるため、その出力電圧Vss’は上昇することになる。
ここで、発電によりコンデンサC1の出力電圧Vss’が上昇し、これにより
電源電圧Vssが1.8Vに至ると、昇圧の倍数を段階的に下げる動作が実行さ
れる。例えば、現時点において昇圧の倍数がそれぞれ3、2、1.5倍である場
合に電源電圧Vssが1.8Vに至ると、昇圧の倍数がそれぞれ2、1.5、1
倍となるように、昇圧制御回路450は、電源回路430を制御することとなる
。
このように、電源回路430においては、電源電圧Vssが1.2Vに低下す
ると昇圧の倍数を1段階上げる動作が行われる一方、電源電圧Vssが1.8V
に上昇すると昇圧の倍数を1段階下げる動作が行われる結果、発電された電力を
充電するコンデンサC1の出力電圧Vss’が動作可能電圧の範囲外である0.
3〜0.9Vであっても、電源電圧Vssが動作可能電圧の範囲内である0.9
〜1.8Vに維持されるので、充電された電力を有効に活用するとともに、動作
可能時間を例えば図14における時間t4まで延長することが可能となる。
[1.5.3] 電子時計の効果
また、この電子時計によれば、クロノグラフ機能のスタート/ストップをスイ
ッチSWの開閉により指示するとともに、このスイッチの開閉状態を検出回路1
00によって検出しているので、低消費電力化と検出精度向上とを両立すること
が可能である。
しかも、この電子時計にあっては、電源回路430の昇圧と、検出回路100
でのトランジスタの切替とにおいて必要となる電源電圧Vssの検出を、共通の
電圧検出回路440によって実行しているので、回路構成の簡略化も図られてい
る。
特に、しきい値Vthを1.2Vとなるように、検出回路100内部のトラン
ジスタ110a、110b(さらに加えてトランジスタ110c)を選択・設計
すれば、昇圧の判断基準となる電圧レベルの1.2Vと同じとなって、判断すべ
き電圧レベルを増加させなくて済むので、回路構成の簡略化をなお一層押し進め
ることが可能となる。
[1.5.4] 電子時計の変形例
なお、上記電子時計にあっては発電機構により発電された電力を充電する主体
をコンデンサC1としたが、電力を蓄電することが可能な二次電池であれば十分
である。また、発電機構としては、図5に示されるもののほか、太陽電池や、熱
発電素子、圧電発電素子など、あらゆる型式のものが適用可能である。
また、上記実施形態にかかる検出回路100が適用される電子機器としては、
上記電子時計のほか、液晶テレビや、ビデオテープレコーダ、ノート型パーソナ
ルコンピュータ、携帯電話、PDA(Personal Digital As
sistant:個人情報端末)、電卓などが例として挙げられる。
[2] 第2実施形態
次に第2実施形態の検出回路について説明する。
[2.1] 検出回路の回路構成
図15は、本発明の第2実施形態にかかる検出回路100Bの構成を示す回路
図である。
図15に示されるように、開閉状態を検出すべきスイッチSWの一端は、高電
位側の基準レベルVddに接地され、スイッチSWの他端は検出回路100Bに
接続されている。
ここで、検出回路100Bは、nチャネル電界効果型トランジスタ140a、
140bと、2入力のアンド回路150A、150Cと、3入力のアンド回路1
50Bと、オア回路160A、160Bと、ラッチ回路170とから構成されて
いる。
このうち、トランジスタ140aはトランジスタ140bと比較して大きなイ
ンピーダンス(抵抗値)を有しており、各ドレインは、スイッチSWの他端にそ
れぞれ接続される一方、各ソースは、負側の電源電圧Vssにそれぞれ接続され
ている。
また、アンド回路150Aは、信号CMP1の反転信号と、サンプリングパル
スSPとの論理積を出力するものである。
ここで、信号CMP1は、電圧検出回路等から供給され、電源電圧Vssと接
地レベルたる基準レベルVddとの差がしきい値Vth1未満の場合に「H」レ
ベルになる信号である。
さらに、アンド回路150Bは、信号CMP1、信号CMP2の反転信号及び
サンプリングパルスSPの3つの信号の論理積を出力するものである。
ここで、信号CMP2は、電圧検出回路等から供給され、電源電圧Vssと接
地レベルたる基準レベルVddとの差がしきい値Vth2(<Vth1)未満の
場合に「H」レベルになる信号である。
さらにまた、アンド回路150Cは、信号CMP2と、サンプリングパルスS
Pとの論理積を出力するものである。
また、オア回路160Aは、アンド回路150Aの出力信号とアンド回路15
0Cの出力信号の論理和を出力するものである。
さらにオア回路160Bは、アンド回路150Bの出力信号とアンド回路15
0Cの出力信号の論理和を出力するものである。
また、ラッチ回路170は、図17におけるラッチ回路930と同様に、スイ
ッチSWの他端に接続された信号線Aの電圧レベルを、サンプリングパルスSP
の立ち下がりによりラッチして、スイッチSWの開閉状態を示す信号Outとし
て出力するものである。
[2.2] 検出回路の動作
次に、検出回路100Bの動作について、図16を参照して説明する。
電源電圧Vssと基準レベルVddとの差(=|Vdd−Vss|)がしきい
値Vth1以上である場合には、信号CMP1、CMP2は「L」レベルになる
ので、サンプリングパルスSPが「H」レベルの期間では、アンド回路150A
の出力は「H」、アンド回路150Bの出力は「L」、アンド回路150Cの出
力は「L」となる。
この結果、オア回路160Aの出力は「H」、オア回路160Bの出力は「L
」となり、サンプリングパルスSPが「H」レベルの期間では、トランジスタ1
40bと比較して大きなインピーダンス(抵抗値)を有するトランジスタ140
aのみがオンして、信号線Aをプルダウンする。
さらに、電源の放電が進行して、電源電圧Vssと基準レベルVddとの差が
しきい値Vth1未満、かつ、しきい値Vth2以上になると、信号CMP2は
「L」レベル、信号CMP1は「H」レベルになるので、サンプリングパルスS
Pが「H」レベルの期間では、アンド回路150Aの出力は「L」、アンド回路
150Bの出力は「H」、アンド回路150Cの出力は「L」となる。
この結果、オア回路160Aの出力は「L」、オア回路160Bの出力は「H
」となり、サンプリングパルスSPが「H」レベルの期間では、トランジスタ1
40bのみがオンして、信号線Aをプルダウンする。
さらに、電源の放電が進行して、電源電圧Vssと基準レベルVddとの差が
しきい値Vth2未満になると、信号CMP1、CMP2は「H」レベルになる
ので、サンプリングパルスSPが「H」レベルの期間では、アンド回路150A
の出力は「L」、アンド回路150Bの出力は「L」、アンド回路150Cの出
力は「H」となる。
この結果、オア回路160Aの出力は「H」、オア回路160Bの出力は「H
」となり、サンプリングパルスSPが「H」レベルの期間では、トランジスタ1
40a及びトランジスタ140bがオンして、信号線Aをプルダウンする。
このように、信号線Aをプルダウンする抵抗値は、電源電圧の低下に伴って徐
々に下げられるので、信号線Aの電圧レベルが確実にプルダウンされることとな
る。
[2.3] 第2実施形態の効果
このように、本第2実施形態にかかる検出回路100Bによれば、電源電圧V
ssと基準レベルVddとの差がしきい値Vth1よりも大きい場合には、サン
プリングパルスSPの「H」レベル期間においてより抵抗値の大きなトランジス
タ140aのみがオンして、消費電力が低く抑えられ、差がしきい値Vth1以
下であり、かつ、しきい値Vth2よりも大きい場合には、抵抗値のより小さな
トランジスタ140Bのみがオンして消費電力を抑制しつつ、確実にプルダウン
し、さらに差がしきい値Vth2未満となった場合には、トランジスタ140a
、140bの両者がオンして、信号線Aの電圧レベルの安定化が図られるので、
電源電圧Vssがある程度の幅をもって変動する場合においても、低消費電力化
と検出精度向上とを両立することが可能となる。
[3] 実施形態の効果
以上説明したように本実施形態によれば、電源の電圧レベルに応じて、制御回
路によって、開閉状態を検出すべきスイッチの一端と電源または接地線との間に
接続された抵抗の値を制御するので、動作電圧の範囲を広げることを可能とし、
低消費電力化と検出精度向上との両立を図ることが可能となる。
この場合において、検出精度の向上としては、
(1) スイッチのオン/オフを誤検出しにくい。
(2) スイッチのオン時間あるいはオフ時間をより正確に認識することが
できる。
(3) スイッチの遷移状態、オン状態からオフ状態への遷移及びオフ状態
からオン状態への遷移をスイッチの操作時点から短時間で把握することができる
。
等が挙げられる。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a switch open/close state detection device and an electronic device, and more particularly to a switch open/close state detection device capable of detecting the open/close state of a switch with low power consumption and high accuracy, and an electronic device using the device. BACKGROUND ART In general electronic devices, various operations are performed using switches. However, in electronic devices that require low power consumption, the open/close state of the switch is not detected continuously but is detected intermittently, thereby minimizing the power consumed by the detection circuit. A configuration for detecting the open/close state of a switch used in such electronic devices will be described with reference to FIG. 17. As shown in this figure, one end of a switch SW whose open/close state is to be detected is grounded to a high-potential reference level Vdd, while the other end is connected to a detection circuit 900. Here, the detection circuit 900 is composed of an n-channel field-effect transistor 910 and a latch circuit 930. The drain of the transistor 910 is connected to the other end of the switch SW, and its source is connected to a negative power supply voltage Vss. A sampling pulse SP is supplied to the gate of the transistor 910. The latch circuit 930 latches the voltage level of the signal line A connected to the other end of the switch SW at the falling edge of the sampling pulse SP and outputs the signal Out indicating the open/closed state of the switch SW. In this detection circuit 900, the transistor 910 is turned on only during the "H" level period of the sampling pulse SP, and its on-resistance pulls down the signal line A to the power supply voltage Vss. Therefore, the voltage level of the signal line A remains at the power supply voltage Vss if the switch SW is open during the "H" level period of the sampling pulse SP, but transitions to the ground level if the switch SW is closed. Therefore, the latch circuit 930 latches the voltage level of the signal line A at the falling edge of the sampling pulse SP, thereby enabling the output of the signal Out corresponding to the open/closed state of the switch SW. Then, a subsequent circuit (not shown) executes processing corresponding to the instruction of the switch based on the signal Out. According to the detection circuit 900, a current does not always flow between the drain and source of the transistor 910, so it is possible to reduce the power consumption of the detection circuit 900. However, the power supply voltage Vss is not constant depending on the electronic device to which it is applied, and
For example, in an electronic device that includes a power generation mechanism and a power storage mechanism, and that uses the power stored in the power storage mechanism as a power source, the power supply voltage Vs may fluctuate depending on the state of charge.
This assumes that s fluctuates. Here, with a typical transistor, the lower the source-drain voltage, the higher its on-resistance; in other words, the resistance versus voltage characteristic is nonlinear. On the other hand, if signal line A is pulled down with a high resistance, its voltage level is likely to become unstable. Therefore, to stabilize the voltage level of signal line A even when the source-drain voltage is low, i.e., even when the difference between power supply voltage Vss and ground level is small, a transistor 910 with low on-resistance must be used. However, a configuration in which signal line A is pulled down with a transistor with low on-resistance inevitably increases the power consumption of detection circuit 900. This not only contradicts the original goal of achieving low power consumption, but also limits the range of power supply voltages over which the switch's open/closed state can be detected, due to the transistor's characteristics. This problem becomes more pronounced when the sampling rate is increased to accurately detect the open/closed state of switch SW. The reasons for this are as follows. That is, the signal line A has parasitic capacitance due to the transistor 910, the pads for mounting, wiring, etc. Here, when the switch SW is in the open state and charge is accumulated in this parasitic capacitance for some reason, if the sampling pulse SP goes to "H" level, the level of the signal line A will change over time according to the time constant of the parasitic capacitance and the pull-down resistor. For this reason, the signal line A will not be fixed at "L" level, where the switch SW is in the open state, until after it has been pulled down for a predetermined period of time. Therefore, in order to increase the sampling rate, the pulse width of the sampling pulse SP must be secured to a certain extent so that there is sufficient time until the level of the signal line A is fixed. This is because it means that the on-time of the transistor 910 is extended. The present invention has been made in view of the above problem, and its object is to
The present invention provides a switch open/close state detection device that can achieve both an expanded power supply voltage range over which the open/close state of a switch can be detected and improved detection accuracy for the open/close state of the switch, and an electronic device using the device. Disclosure of the Invention [0003] A first aspect of the present invention comprises a switch having one end connected to a ground line or a power supply, a resistor connected between the other end of the switch and the power supply or ground line, and a control unit that controls the value of the resistor based on the power supply voltage, which is the difference between the voltage level of the power supply and the ground level of the ground line, and outputs a signal corresponding to the open/close state of the switch corresponding to the voltage level at the other end of the switch. The first aspect of the present invention further comprises a discrimination unit that discriminates the voltage level at the other end of the switch and outputs a signal corresponding to the open/close state of the switch. The discrimination unit of the first aspect of the present invention further discriminates the voltage level at predetermined intervals. The control unit of the first aspect of the present invention also controls the value of the resistor so that the value of the resistor does not exceed a predetermined upper resistance value. The control unit of the first aspect of the present invention is characterized in that it controls the resistance value so that the resistance value is within a resistance range defined by a predetermined upper limit resistance value and a predetermined lower limit resistance value. The resistor of the first aspect of the present invention is a variable resistor whose resistance value changes based on a power supply voltage, and when comparing voltages in terms of their absolute values, the resistance value set by the control unit when the power supply voltage is higher than a predetermined reference voltage is a virtual resistance value obtained by assuming that the measurement is performed under power supply voltage conditions where the power supply voltage is lower than the predetermined reference voltage. When comparing voltages in terms of their absolute values, the control unit determines the resistance value to be set when the power supply voltage is lower than the predetermined reference voltage as follows:
The present invention is characterized in that the resistance value is controlled to be smaller than the virtual resistance value under power supply voltage conditions. Furthermore, the resistor of the first aspect of the present invention is characterized in that it is composed of multiple sub-resistors, and the control unit controls the number of resistors to be connected between the other end of the switch and the power supply or ground line based on the power supply voltage. Furthermore, the resistor of the first aspect of the present invention is characterized in that it is composed of multiple sub-resistors having approximately the same resistance value, and the control unit connects more sub-resistors in parallel when the power supply voltage is lower than the reference voltage than the number of sub-resistors to be connected when the power supply voltage is higher than the reference voltage. Furthermore, the resistor of the first aspect of the present invention is characterized in that it is composed of multiple sub-resistors having different resistance values, and the control unit selects one or more sub-resistors to be connected between the other end of the switch and the power supply or ground line based on the power supply voltage. Furthermore, the control unit of the first aspect of the present invention is characterized in that multiple mutually different reference voltages are predetermined. Furthermore, the resistor of the first aspect of the present invention is characterized in that it is a transistor and is turned on at intervals at which the voltage level at the other end of the switch is determined. A first aspect of the present invention provides a resistor switching circuit that includes a switch having one end connected to a ground line or a power supply, a resistor connected between the other end of the switch and the power supply or the ground line, and a resistance value switching circuit that switches the value of the resistor based on a power supply voltage that is a difference between the voltage level of the power supply and the ground level of the ground line, and that determines the voltage level at the other end of the switch and:
The resistor of the first aspect of the present invention is characterized in that it outputs a signal corresponding to the open/closed state of the switch. Furthermore, the first aspect of the present invention is characterized in that it includes a latch circuit that determines the voltage level at the other end of the switch and outputs a signal corresponding to the open/closed state of the switch. Furthermore, the latch circuit of the first aspect of the present invention is characterized in that it determines the voltage level at predetermined intervals. Furthermore, the resistor of the first aspect of the present invention is a variable resistor whose resistance value changes based on the power supply voltage, and when comparing voltages in terms of their absolute values, the resistance value set by the resistance value switching circuit when the power supply voltage is higher than a predetermined reference voltage is a virtual resistance value that is a resistance value obtained when measured under power supply voltage conditions where the power supply voltage is lower than the predetermined reference voltage, and the resistance value switching circuit controls the resistance value to be set when the power supply voltage is lower than the predetermined reference voltage so that it is smaller than the virtual resistance value under the power supply voltage conditions. A second aspect of the present invention is characterized by comprising a power supply for supplying electric power, a voltage detection unit for detecting the voltage of the power supply, a switch having one end connected to a ground line or the power supply, a resistor connected between the other end of the switch and the power supply or the ground line, a control unit for controlling the value of the resistor based on the power supply voltage which is the difference between the voltage level of the power supply detected by the voltage detection unit and the ground level of the ground line, a discrimination unit for discriminating the voltage level at the other end of the switch and outputting a signal corresponding to the open/closed state of the switch, and a processing unit for executing processing content instructed by the switch in accordance with the signal output by the discrimination unit.Furthermore, the discrimination unit of the present invention is characterized by discriminating the voltage level at predetermined intervals. In a second aspect of the present invention, the resistor is a variable resistor whose resistance value changes based on the power supply voltage, and when comparing the absolute values of the voltages, the control unit sets a resistance value when the power supply voltage is higher than a predetermined reference voltage, assuming that the resistance value is measured under power supply voltage conditions where the power supply voltage is lower than the predetermined reference voltage. The control unit controls the resistance value to be set when the power supply voltage is lower than the predetermined reference voltage, so that the resistance value under the power supply voltage conditions is smaller than the virtual resistance value. In addition, the processing unit in the second aspect of the present invention is characterized by including a timing unit that performs various timing processes instructed by a switch. In addition, the power supply in the second aspect of the present invention is characterized by including a power storage unit that stores power generated by the power generation mechanism and supplies the power stored in the power storage unit. Furthermore, in the second aspect of the present invention, the power supply includes a voltage control unit that controls the output voltage from the power storage unit in accordance with the voltage detected by the voltage detection unit. Best Mode for Carrying Out the Invention Next, a best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
[1] First embodiment [1.1] Circuit configuration of detection circuit Fig. 1 is a circuit diagram showing the configuration of a detection circuit 100 according to a first embodiment of the present invention. As shown in Fig. 1, one end of a switch SW whose open/closed state is to be detected is grounded to a reference level Vdd on the high potential side, and the other end of the switch SW is connected to the detection circuit 100. Here, the detection circuit 100 includes n-channel field effect transistors 110a, 110b, 110c, 110d, 110e, 110f ...
The circuit is composed of a transistor 110a and a transistor 110b, an AND circuit 120, and a latch circuit 130. Of these, the transistors 110a and 110b are both of the same type,
The performance of the transistors 110a and 110b is almost the same, with each drain connected to the other end of the switch SW and each source connected to the negative power supply voltage Vss. A sampling pulse SP is supplied to the gate of the transistor 110a, and the gate of the transistor 110b is connected to the output terminal of the AND circuit 120. The AND circuit 120 outputs the logical product of the sampling pulse SP and a signal CMP supplied from a voltage detection circuit 400 (see FIG. 4) described later, which goes to "H" level when the difference between the power supply voltage Vss and a reference level Vdd serving as the ground level is equal to or greater than a threshold value Vth. The latch circuit 130, like the latch circuit 930 in FIG. 17, detects the voltage level of the signal line A connected to the other end of the switch SW by the sampling pulse SP.
and outputs it as a signal Out indicating the open/closed state of the switch SW. [1.2] Operation of the Detection Circuit Next, the operation of the detection circuit 100 will be described with reference to FIGS.
FIG. 2 shows the relationship between the power supply voltage Vss and the resistance value for pulling down the signal line A. Although the horizontal axis in FIG. 2 represents the power supply voltage Vss, since the power supply voltage Vss is actually a negative power supply, strictly speaking, the horizontal axis represents the difference between the power supply voltage Vss and the reference level Vdd (=|Vdd-Vss|), or the right direction is the negative axis. When this voltage difference is greater than the threshold value Vth, the signal CMP goes low. Therefore, while the sampling pulse SP is high, only the transistor 110a turns on, pulling down the signal line A. Therefore, in this case alone, there is no difference from the conventional detection circuit 900. Furthermore, as the power supply discharge progresses and the difference between the power supply voltage Vss and the reference level Vdd becomes equal to or less than the threshold value Vth, the signal CMP goes high. This opens the AND circuit 120, causing the output of the AND circuit 120 to go high. Here, the threshold voltage Vth is set to a voltage level corresponding to a value just before the upper limit M of the range in which the voltage level of the signal line A is reliably determined by the on-resistance of the transistor 110a. When the AND circuit 120 is open and the sampling pulse SP is at the "H" level, both the transistors 110a and 110b are on, and the parallel connection of the on-resistances pulls down the signal line A.
2, the resistance value that pulls down the signal line A is about half that when only the transistor 110a is turned on, so the voltage level of the signal line A is pulled down reliably. More generally, when a transistor (= a variable resistor whose resistance value changes based on the power supply voltage) is used and the voltage is compared in terms of its absolute value, the resistance value of the power supply voltage (|Vdd-
When the voltage Vss|) is higher than a predetermined reference voltage (=Vth), the resistance value set by the detection circuit 100 (corresponding to the control unit) is assumed to be measured under power supply voltage conditions where the power supply voltage is lower than the predetermined reference voltage, and the resistance value obtained is taken as a virtual resistance value (corresponding to the dashed line portion extending the curve (a) in FIG. 2 to the low voltage side). When the voltages are compared in absolute value, the detection circuit 100 controls the resistance value to be set so that it is smaller than the virtual resistance value under power supply voltage conditions where the power supply voltage is lower than the predetermined reference voltage. In other words, by controlling the resistance value to a value as shown by the curve (a) in FIG. 2, the voltage level of the signal line A is reliably pulled down. In this regard,
In terms of units of the power supply voltage Vs, the same applies to a case where there are multiple reference voltages, as in the case of the third modified example described later. [1.3] Effects of the First Embodiment As described above, according to the detection circuit 100 of the first embodiment, the power supply voltage Vs
When the difference between Vss and the reference level Vdd is greater than the threshold value Vth, only the transistor 110a is turned on during the "H" level period of the sampling pulse SP, thereby suppressing power consumption, whereas when the difference is equal to or less than the threshold value Vth, both the transistors 110a and 110b are turned on, thereby stabilizing the voltage level of the signal line A. Therefore, even when the power supply voltage Vss fluctuates within a certain range, it is possible to achieve both low power consumption and improved detection accuracy. In other words, the range of the power supply voltage Vss within which the voltage level of the signal line A is stable is 1
In the conventional configuration in which the signal line A is pulled down by only one transistor, the range is limited to a region above the threshold Vth.
0, it is possible to expand the range to above the threshold Vth. [1.4] Modifications of the First Embodiment Note that the present invention is not limited to the detection circuit 100 according to the above-described embodiment, and various applications and modifications are possible. [1.4.1] First Modification For example, the detection circuit 100 according to the embodiment has been described as a type in which the power supply voltage is a negative power supply, but as shown in FIG. 3, the transistors 110a, 110b, 110c, 110d, 110e, 110f, 110g, 110h, 110i, 110j, 110i ...
The present invention can also be applied to a type in which the transistors 110a and 110b are p-channel and the power supply voltage is a positive power supply. [1.4.2] Second Modification Alternatively, instead of using the same type of transistors 110a and 110b as in the embodiment, it is possible to use a transistor 110a with a relatively high on-resistance and a transistor 110b with a relatively low on-resistance, and to selectively turn on the transistors depending on the power supply voltage by turning on only the transistor 110a when the power supply voltage is high and turning on only the transistor 110b when the power supply voltage is low. [1.4.3] Third Modification Furthermore, it is also possible to use a configuration in which three or more transistors are arranged in parallel instead of just two, and the number of transistors turned on increases stepwise as the power supply voltage decreases. [1.4.3.1] Specific Configuration of the Third Modification More specifically, the detection circuit 10 in FIG. 4 shows a configuration in which three transistors are arranged in parallel.
4 shows a circuit diagram of the detection circuit 100A. As shown in FIG. 4, one end of the switch SW, the open/close state of which is to be detected, is grounded to a reference level Vdd on the high potential side, and the other end of the switch SW is connected to a detection circuit 100. The detection circuit 100A includes an n-channel field effect transistor 110a,
The transistors 110a, 110b, and 110c are all of the same type and have almost the same performance, with their drains connected to the other end of the switch SW and their sources connected to the negative power supply voltage Vss. A sampling pulse SP is supplied to the gate of the transistor 110a, and the gate of the transistor 110b is connected to the output terminal of the AND circuit 120.
The gate of the transistor 110c is connected to the output terminal of the AND circuit 120A. Here, the AND circuit 120A outputs the logical product of a signal CMP1, which is supplied from a voltage detection circuit or the like (not shown) and goes to "H" level when the difference between the power supply voltage Vss and the reference level Vdd (the ground level) is equal to or less than a threshold value Vth1, and a sampling pulse SP. The AND circuit 120A also outputs the logical product of a signal CMP2, which is supplied from a voltage detection circuit or the like (not shown) and goes to "H" level when the difference between the power supply voltage Vss and the reference level Vdd (the ground level) is equal to or less than a threshold value Vth2 (<Vth1), and a sampling pulse SP. Furthermore, the latch circuit 130, like the latch circuit 930 in FIG. 17, detects the voltage level of the signal line A connected to the other end of the switch SW by a sampling pulse S.
The signal CMP1 is latched at the falling edge of P and output as a signal Out indicating the open/closed state of the switch SW. [1.4.3.2] Operation of the detection circuit of the third modification Next, the operation of the detection circuit 100A will be described with reference to FIGS. 4 and 5. Here, FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the power supply voltage Vss and the resistance value that pulls down the signal line A, similar to FIG. 2. Now, when this voltage difference is larger than the threshold value Vth1, the signal CMP1 is set to "L
Since the signal CMP2 goes to the "H" level and the signal CMP2 goes to the "L" level, only the transistor 110a is turned on and pulls down the signal line A while the sampling pulse SP is at the "H" level. Therefore, in this case only, there is no difference from the conventional detection circuit 900. Furthermore, as the power supply discharge progresses and the difference between the power supply voltage Vss and the reference level Vdd becomes equal to or less than the threshold value Vth1, the signal CMP1 goes to the "H" level, the AND circuit 120 opens, and the output of the AND circuit 120 goes to the "H" level. Furthermore, since the signal CMP2 remains at the "L" level, the AND circuit 120A remains closed, and the output of the AND circuit 120A remains at the "L" level. Here, the threshold voltage Vth1 is set to a voltage level corresponding to a value just before the upper limit M of the range in which the voltage level of the signal line A is reliably determined by the on-resistance of the transistor 110a. When the AND circuit 120 is open, both the transistors 110a and 110b are turned on during the period when the sampling pulse SP is at the "H" level, and the signal line A is pulled down by the parallel connection of the on-resistors.
5, the resistance value for pulling down the signal line A is about half that when only the transistor 110a is turned on, so the voltage level of the signal line A is pulled down reliably. Furthermore, when the power supply discharge progresses and the difference between the power supply voltage Vss and the reference level Vdd becomes equal to or less than the threshold value Vth2, the signals CMP1 and CMP2 become "H" level, so that the AND circuits 120 and 120A open and the outputs of the AND circuits 120 and 120A become "H" level. Here, the threshold voltage Vth2 is determined by the resistance value of the transistor 110a and the transistor 110b.
00b, the voltage level of the signal line A is set to a value just before the upper limit value M of the range in which the voltage level of the signal line A is reliably determined. When the AND circuit 120 and the AND circuit 120A are in an open state, the transistors 110a, 110b, and 110C are in an open state while the sampling pulse SP is at the "H" level.
5, the resistance value for pulling down the signal line A is approximately 1/2 of that when only the transistor 110a is turned on.
3, the voltage level of signal line A is reliably pulled down. [1.4.4] Fourth Modification In addition, the connection topology from one end of switch SW to the power supply voltage may be controlled in accordance with the power supply voltage. For example, if the power supply voltage is high, the resistors may be connected in series, whereas if the power supply voltage is low, the resistors may be connected in parallel. [1.4.5] Fifth Modification In the above explanation, the threshold voltage is set to a voltage level just below the upper limit M of the range in which the voltage level of signal line A is reliably determined by the on-resistance of a transistor or the parallel on-resistance of multiple transistors. However, in order to prevent the current flowing through each transistor from becoming unnecessarily large in order to reduce power consumption when switch SW is on, as shown in FIG. 6, the threshold voltage may be set to a lower limit M' of the range in which the voltage level of signal line A is reliably determined and in which the amount of current when switch SW is on is a predetermined amount.
[1.4.6] Sixth Modification In the first embodiment and each modification, the state of the switch SW is detected at predetermined intervals corresponding to the sampling pulse SP, but it is also possible to configure the switch SW to be constantly detected. More specifically, the AND circuit 120 and the latch circuit 130 in FIG. 1 are omitted, and a predetermined voltage is applied to the gate of the transistor 110a to keep it always on,
The signal CMP may be input directly to the gate of the transistor 100b, and the voltage level of the signal line A may be directly output as a signal Out indicating the open/closed state of the switch SW. [1.5] Electronic Device Next, an example in which the detection circuit 100 according to the first embodiment is applied to an actual electronic device will be described. FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of an electronic watch as an example of an electronic device. Briefly, this electronic watch has a 1/10-second chronograph function in addition to a normal time display function, and the opening and closing of the switch SW starts and stops the timekeeping operation of the chronograph function. [1.5.1] Configuration of the Electronic Watch Each component of the electronic watch will now be described. [1.5.1.1] Power Generation Mechanism First, the power generation mechanism 410 will be described in detail with reference to FIG. 8. As shown in FIG. 8, the power generation mechanism 410 includes a two-pole magnetized disk-shaped rotor 411 and a stator 413 around which an output coil 412 is wound. In this configuration, when a person wearing the electronic timepiece swings their wrist, the oscillating weight 414 rotates, and this rotation rotates the rotor 411 via the gear train mechanism 415. This rotation generates an electromotive force in the output coil 412, and AC output is extracted. As shown in Figure 7, the AC output generated by the power generation mechanism 410 is converted to DC by the rectifier diode D and charged into the capacitor C1 of the power supply circuit 430, which will be described later. Therefore, the voltage of the capacitor C1 is, to be precise, the output voltage of the power generation mechanism 410 minus the forward voltage of the rectifier diode D. [1.5.1.2] Limiter Circuit The limiter circuit 420 prevents overcharging of the capacitor C1.
In detail, when the voltage of the capacitor C1, which has risen due to charging, reaches or exceeds the rated value, the power supply circuit 430 is energized to bypass the charging current. [1.5.1.3] Power Supply Circuit The power supply circuit 430, which will be described in detail later, includes a plurality of capacitors including the capacitor C1 and a plurality of switches, and charges the capacitor C1 with the power generated by the power generation mechanism 410, and also boosts the output voltage of the capacitor C1 in stages to supply it to each part as the power supply voltage Vss. [1.5.1.4] Voltage Detection Circuit The voltage detection circuit 440 detects the power supply voltage Vss (the difference between the power supply voltage Vss and the reference level Vdd)
First, if the detected power supply voltage Vss is equal to or less than the threshold value Vth, a signal CMP is outputted which goes to "H" level. Second, the detected power supply voltage Vss is outputted to the boost control circuit 45.
0. Here, a specific configuration of the voltage detection circuit 440 will be described. FIG. 9 shows a block diagram of the main part of the voltage detection circuit 440. The voltage detection circuit 440 includes an inverter 44
0 A, the reference level Vdd is applied to the source terminal, and the inverter 4
a p-channel MOS transistor 440B to which the output terminal of 40A is connected; a first voltage dividing resistor RR1 having one end connected to the drain terminal of the p-channel MOS transistor 440B; a second voltage dividing resistor RR2 having one end connected to the first voltage dividing resistor RR1 and the other end to which the power supply voltage Vss is applied; and a reference voltage generating circuit 440
9, the reference voltage Vd is a reference voltage Vd, and the comparator 440D has an inverting input terminal connected to the connection point between the first voltage dividing resistor RR1 and the second voltage dividing resistor RR2, a non-inverting input terminal connected to the reference voltage generating circuit 440C, an enable signal ENABLE input to a control terminal, and outputs a comparison result as comparison result data RESULT, and a latch circuit 440E has a clock terminal C to which a voltage detection timing signal DETECT that goes to "H" level prior to the voltage detection timing is input, a data terminal D to which the comparison result data RESULT is input, and which outputs a signal CMP from an inverting output terminal XQ.
When d=00 [V] and the power supply voltage Vss=-1.2 [V], the first voltage dividing resistor RR1=100 [kΩ], the second voltage dividing resistor RR2=20 [kΩ], and the reference voltage of the reference voltage generating circuit 440C=-1.0 [V]. Next, the voltage detection operation of the voltage detection circuit 440 will be described with reference to FIGS. 10 and 11. The enable signal ENABLE goes to "H" level for a predetermined period every 2 [sec]. Then, while the enable signal ENABLE is at "H" level, the inverter 440A outputs an output signal at "L" level, and the p-channel MOS transistor 4
40B is turned on. Similarly, the comparator 440D is turned on. In parallel with this, the power supply voltage Vss is applied to the first voltage dividing resistor RR1 and the second voltage dividing resistor RR2.
2 and input to the inverting input terminal of the comparator 440D as a comparison voltage. As a result, the comparator 440D compares the reference voltage generated by the reference voltage generating circuit 440C with the comparison voltage, and outputs the comparison result data RESU
10, when the comparison target voltage is lower than the reference voltage generated by the reference voltage generating circuit 440C, the comparison result data RESULT becomes "H" level, and when the voltage detection timing signal DETECT falls at time t2, the comparison result data RESULT is output to the data terminal D of the latch circuit 440E.
However, in this case, since the inverting output terminal XQ is already at the "L" level, the signal CMP output from the inverting output terminal XQ does not change at all. Conversely, if the comparison voltage is higher than the reference voltage generated by the reference voltage generating circuit 440C, the enable signal ENABLE
is at the "H" level, the comparison result data RESULT becomes "L" level,
At time t4, when the voltage detection timing signal DETECT falls, the comparison result data RESULT is captured by the latch circuit 440E. In this case, the signal CMP output from the inverted output terminal XQ transitions from the "L" level to the "H" level. When making these determinations, the input timing of the sampling signal SP input to the latch circuit 130 of the detection circuit 110 and the voltage detection timing signal DETECT
The input timings of the sampling pulse SP and the voltage detection timing signal DETECT must be set to be different from each other, as shown at time t1 and time t2 in FIG.
11, the signal φ128 is a reference signal with a 1/128 second period used to realize a 1/10 second chronograph, and the sampling pulse SP and the enable signal ENABLE are synchronized with the signal φ128. [1.5.1.5] Boost Control Circuit The boost control circuit 450 controls the voltage detection circuit 440 to control each switch of the power supply circuit 430.
The boost control circuit 450 controls the boost of the power supply circuit 430 by supplying a control signal for controlling opening and closing in accordance with the power supply voltage Vss detected by the detection circuit 100. [1.5.1.6] Switch The switch SW starts and stops the chronograph function by opening and closing it. One end is grounded, while the other end is connected to the detection circuit 100. The detection circuit 100 is the same as in the embodiment described above, and detects the open/closed state of the switch SW and outputs a signal Out indicating that state. The clock circuit 460 performs a chronograph function in response to the signal Out in addition to the normal time display function. In addition, an oscillator circuit (not shown) supplies a boost/charge switching signal to the boost control circuit 450, a sampling pulse SP to the detection circuit 100, and a reference signal for time display and chronograph to the clock circuit 460. [1.5.2] Details of the Power Supply Circuit The detailed configuration of the power supply circuit 430 will now be described with reference to FIG. 12.
2, the power supply circuit 430 is composed of capacitors C1 to C4 and switches S1 to S7, and charges the capacitor C1 with the power generated by the power generation mechanism 410, and controls the output voltage Vs of the capacitor C1 by the switches S1 to S7.
s' is stepped up in stages and supplied to each part as power supply voltage Vss. Here, switches S1 to S7 are actually composed of transmission gates, transistors, etc. [1.5.2.1] Specific Operation of Power Supply Circuit The operation of the power supply circuit 430 configured as above will be explained assuming that the voltage range in which each part can operate is 0.9 to 1.8 V, and that after capacitor C1 is fully charged, power generation by the power generation mechanism 410 ceases. In this case, the power supply circuit 430 initially operates so that capacitors C1 and C2 are at the same potential. In detail, the boost control circuit 450 controls switches S3,
Only switch S1, S3, and S4 are turned on, while the other switches are controlled to be off. As a result, the power supply circuit 430 becomes equivalent to the circuit shown in FIG. 13(a), so that the output voltage Vss' of capacitor C1 is output as the power supply voltage Vss. Next, as the discharge of capacitor C1 progresses and the power supply voltage Vss reaches 1.2 V at time t1 shown in FIG. 14, the power supply circuit 430 operates to boost the output voltage Vss' of capacitor C1 by 1.5 times. More specifically, when the voltage detection circuit 440 detects that the power supply voltage Vss has reached 1.2 V, the boost control circuit 450, upon receiving notification of this detection result, first turns on switches S1, S3, and S6, while controlling the other switches to be off. As a result, the power supply circuit 430 becomes equivalent to the circuit shown in the left column of FIG. 13(b), so that capacitors C3 and C4 are each charged with a voltage 0.5 times the output voltage Vss' of capacitor C1. After this, the boost control circuit 450 turns on the switches S2, S4, S5, and S7, while turning off the other switches. As a result, the power supply circuit 430 becomes equivalent to the circuit shown in the right column of FIG. 13(b), and the capacitor C2 is connected to the capacitor C1 and the capacitor C3, which is charged with a voltage 0.5 times that of the capacitor C1.
(C4) is connected in series with the capacitor C1, and as a result, the output voltage V
A voltage 1.5 times the output voltage Vss' of capacitor C1 will be output as power supply voltage Vss. Furthermore, as the discharge of capacitor C1 progresses and power supply voltage Vss reaches 1.2 V at time t2 shown in FIG. 14, power supply circuit 430 operates to double the output voltage Vss' of capacitor C1. More specifically, when voltage detection circuit 440 detects that power supply voltage Vss has again reached 1.2 V, boost control circuit 450, which has received notification of this detection result, first turns on switches S1, S3, S5, and S7, while controlling the other switches to be off. As a result, power supply circuit 430 operates as shown in FIG. 13(c).
Since the circuit is equivalent to the circuit shown in the left column of
13C, and the capacitor C2 is charged with a voltage equal to the voltage of the capacitor C1 and the capacitor C3 (C
4) is charged by the series connection with the capacitor C1, resulting in an output voltage Vss
Then, when the discharge of the capacitor C1 further progresses and the power supply voltage Vss reaches 1.2 V at time t3 shown in FIG. 14, the power supply circuit 430 discharges the capacitor C1.
13(d), the power supply circuit 430 operates to boost the output voltage Vss' of 1.1 by three times. In detail, when the voltage detection circuit 440 detects that the power supply voltage Vss has again reached 1.2V, the boost control circuit 450, which is notified of this detection result, first turns on the switches S1, S3, S5, and S7, while controlling the other switches to be off. As a result, the power supply circuit 430 operates as shown in FIG.
13(d), the capacitors C3 and C4 are each charged with a voltage equal to one time the output voltage Vss' from the capacitor C1. After this, the boost control circuit 450 turns on the switches S2, S4, and S6, and controls the other switches to be off. As a result, the power supply circuit 430 becomes equivalent to the circuit shown in the right column of FIG. 13(d), and the capacitor C2 is charged with a voltage equal to one time the output voltage Vss' from the capacitor C1.
As a result of the series connection of capacitor C1, capacitor C3 charged with the same voltage, and capacitor C4, a voltage three times the output voltage Vss' of capacitor C1 is output as the power supply voltage Vss. Note that the operation has been described assuming that power generation by the power generation mechanism 410 is no longer performed. However, conversely, if power generation by the power generation mechanism 410 is performed and the power generated exceeds the power consumed by each circuit component, capacitor C1 is charged, and the output voltage Vss' rises. Here, when the output voltage Vss' of capacitor C1 rises due to power generation and the power supply voltage Vss reaches 1.8 V, an operation is performed to gradually reduce the boost factor. For example, if the current boost factors are 3, 2, and 1.5, respectively, and the power supply voltage Vss reaches 1.8 V, the boost factors will be reduced to 2, 1.5, and 1.
In this way, in the power supply circuit 430, when the power supply voltage Vss drops to 1.2 V, the boosting factor is increased by one step, while when the power supply voltage Vss drops to 1.8 V, the boosting factor is increased by one step.
, the boost factor is reduced by one step, and as a result, the output voltage Vss' of the capacitor C1 that charges the generated power drops to 0.
Even if the power supply voltage Vss is within the range of 0.9 V, the
Since the voltage is maintained at 1.8V or less, the charged power can be effectively utilized and the operable time can be extended to, for example, time t4 in Figure 14. [1.5.3] Effects of the Electronic Watch Furthermore, with this electronic watch, the start/stop of the chronograph function is instructed by opening and closing the switch SW, and the open/closed state of this switch is detected by the detection circuit 1.
00, it is possible to achieve both low power consumption and improved detection accuracy.
The common voltage detection circuit 440 detects the power supply voltage Vss, which is required for switching the transistors in the MOSFETs, thereby simplifying the circuit configuration. In particular, if the transistors 110a and 110b (and also the transistor 110c) within the detection circuit 100 are selected and designed so that the threshold voltage Vth is 1.2V, this will be the same as the 1.2V voltage level that serves as the boost judgment criterion, eliminating the need to increase the voltage level to be judged, further simplifying the circuit configuration. [1.5.4] Modified Examples of Electronic Timepieces: While the above electronic timepiece uses a capacitor C1 as the main component for charging the power generated by the power generation mechanism, any secondary battery capable of storing power will suffice. Furthermore, in addition to the power generation mechanism shown in FIG. 5, any type of power generation mechanism can be used, including solar cells, thermoelectric generators, and piezoelectric generators. Electronic devices to which the detection circuit 100 according to the above embodiment can be applied include:
In addition to the electronic clocks mentioned above, LCD TVs, video tape recorders, notebook personal computers, mobile phones, PDAs (Personal Digital Assistants), etc.
Examples include a personal digital assistant (PDAs), a calculator, etc. [2] Second embodiment Next, a detection circuit according to a second embodiment will be described. [2.1] Circuit configuration of detection circuit Fig. 15 is a circuit diagram showing the configuration of a detection circuit 100B according to a second embodiment of the present invention. As shown in Fig. 15, one end of a switch SW whose open/closed state is to be detected is grounded to a reference level Vdd on the high potential side, and the other end of the switch SW is connected to the detection circuit 100B. Here, the detection circuit 100B includes an n-channel field effect transistor 140a,
140b, two-input AND circuits 150A and 150C, and a three-input AND circuit 1
The transistor 140a is composed of OR circuits 160A and 160B, OR circuits 160A and 160B, and a latch circuit 170. Of these, transistor 140a has a larger impedance (resistance value) than transistor 140b, and each drain is connected to the other end of switch SW, while each source is connected to the negative power supply voltage Vss. Furthermore, AND circuit 150A outputs the logical product of an inverted signal of signal CMP1 and a sampling pulse SP. Here, signal CMP1 is supplied from a voltage detection circuit or the like, and becomes "H" level when the difference between the power supply voltage Vss and a reference level Vdd (ground level) is less than threshold value Vth1. Furthermore, AND circuit 150B outputs the logical product of three signals: signal CMP1, the inverted signal of signal CMP2, and the sampling pulse SP. Here, the signal CMP2 is supplied from a voltage detection circuit or the like, and is a signal that goes to "H" level when the difference between the power supply voltage Vss and the reference level Vdd, which is the ground level, is less than a threshold value Vth2 (<Vth1).
The OR circuit 160A outputs the logical product of the output signal of the AND circuit 150A and the output signal of the AND circuit 150B.
Furthermore, the OR circuit 160B outputs the logical sum of the output signals of the AND circuit 150B and the AND circuit 150C.
17, the latch circuit 170 outputs the logical sum of the output signals of the sampling pulse SP.
, and outputs a signal Out indicating the open/closed state of the switch SW. [2.2] Operation of the Detection Circuit Next, the operation of the detection circuit 100B will be described with reference to Fig. 16. When the difference (= |Vdd-Vss|) between the power supply voltage Vss and the reference level Vdd is equal to or greater than the threshold value Vth1, the signals CMP1 and CMP2 are at the "L" level. Therefore, while the sampling pulse SP is at the "H" level, the AND circuit 150A
The output of the AND circuit 150B is "H", the output of the AND circuit 150C is "L", and the output of the AND circuit 150D is "L". As a result, the output of the OR circuit 160A is "H", the output of the OR circuit 160B is "L".
", and during the period when the sampling pulse SP is at "H" level, the transistor 1
Transistor 140 has a large impedance (resistance value) compared to 40b
Only signal line a is turned on, pulling down signal line A. Furthermore, when the power supply discharge progresses and the difference between the power supply voltage Vss and the reference level Vdd becomes less than threshold value Vth1 and equal to or greater than threshold value Vth2, signal CMP2 becomes "L" level and signal CMP1 becomes "H" level, so that sampling pulse S
During the period when P is at the "H" level, the output of the AND circuit 150A is "L", the output of the AND circuit 150B is "H", and the output of the AND circuit 150C is "L". As a result, the output of the OR circuit 160A is "L", and the output of the OR circuit 160B is "H".
", and during the period when the sampling pulse SP is at "H" level, the transistor 1
Only 40b is turned on, pulling down the signal line A. Furthermore, when the power supply discharge progresses and the difference between the power supply voltage Vss and the reference level Vdd becomes less than the threshold value Vth2, the signals CMP1 and CMP2 become "H" level. Therefore, while the sampling pulse SP is at "H" level, the AND circuit 150A
The output of the AND circuit 150B is "L", the output of the AND circuit 150C is "H". As a result, the output of the OR circuit 160A is "H", the output of the OR circuit 160B is "H".
", and during the period when the sampling pulse SP is at "H" level, the transistor 1
40a and transistor 140b are turned on, pulling down the signal line A. In this way, the resistance value that pulls down the signal line A is gradually reduced as the power supply voltage drops, so the voltage level of the signal line A is pulled down reliably. [2.3] Effects of the Second Embodiment As described above, according to the detection circuit 100B of the second embodiment, the power supply voltage V
When the difference between ss and the reference level Vdd is greater than the threshold value Vth1, only the transistor 140a with a larger resistance value is turned on during the "H" level period of the sampling pulse SP, and power consumption is suppressed. When the difference is equal to or less than the threshold value Vth1 and is greater than the threshold value Vth2, only the transistor 140B with a smaller resistance value is turned on, and power consumption is suppressed while the voltage is pulled down reliably. When the difference is further less than the threshold value Vth2, the transistor 140a
, 140b are turned on, and the voltage level of the signal line A is stabilized.
The present invention provides a method for detecting the open/closed state of a switch by controlling a resistance connected between the power supply or the ground line and one end of the switch, the open/closed state of which is to be detected, by a control circuit in accordance with the power supply voltage level.
It is possible to achieve both low power consumption and improved detection accuracy. In this case, the improvement in detection accuracy can be achieved by: (1) making it less likely that the on/off state of the switch will be erroneously detected; (2) making it possible to more accurately recognize the on or off time of the switch; and (3) making it possible to grasp the transition state of the switch, such as the transition from the on state to the off state and the transition from the off state to the on state, in a short time from the time the switch is operated.
図1は、本発明の第1実施形態にかかるスイッチ開閉状態を検出する検出回路
の構成を示す回路図である。
図2は、第1実施形態の検出回路の動作を説明するための図である。
図3は、第1実施形態の検出回路の第1変形例の構成を示す回路図である。
図4は、第1実施形態の検出回路の第3変形例の構成を示す回路図である。
図5は、第1実施形態の検出回路の第3変形例の動作を説明するための図であ
る。
図6は、第1実施形態の検出回路の第5変形例の説明図である。
図7は、第1実施形態の検出回路を適用した電子機器の一例としての電子時計
の構成を示すブロック図である。
図8は、図7の電子時計における発電機構の構成を示す斜視図である。
図9は、図7の電子時計における電圧検出回路の主要部の構成を示すブロック
図である。
図10は、電圧検出回路の動作を説明するための図である。
図11は、サンプリングパルスと電圧検出タイミングとの間の関係を説明する
ための図である。
図12は、図7の電子時計における電源回路の構成を示す回路図である。
図13は、図12の電源回路における充電・昇圧時の等価回路を示す簡略図で
ある。
図14は、図12の電源回路における充電・昇圧の動作を説明するための図で
ある。
図15は、本発明の第2実施形態にかかるスイッチ開閉状態を検出する検出回
路の構成を示す回路図である。
図16は、第2実施形態の検出回路の動作を説明するための図である。
図17は、従来のスイッチ開閉状態検出回路の構成を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of a detection circuit for detecting the open/closed state of a switch according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the detection circuit according to the first embodiment. FIG. 3 is a circuit diagram showing the configuration of a first modified example of the detection circuit according to the first embodiment. FIG. 4 is a circuit diagram showing the configuration of a third modified example of the detection circuit according to the first embodiment. FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the third modified example of the detection circuit according to the first embodiment. FIG. 6 is an explanatory diagram of a fifth modified example of the detection circuit according to the first embodiment. FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of an electronic timepiece as an example of an electronic device to which the detection circuit according to the first embodiment is applied. FIG. 8 is a perspective view showing the configuration of a power generation mechanism in the electronic timepiece of FIG. 7. FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the main parts of the voltage detection circuit in the electronic timepiece of FIG. 7. FIG. 10 is a diagram for explaining the operation of the voltage detection circuit. FIG. 11 is a diagram for explaining the relationship between sampling pulses and voltage detection timing. FIG. 12 is a circuit diagram showing the configuration of a power supply circuit in the electronic timepiece of FIG. 7. FIG. 13 is a simplified diagram showing an equivalent circuit during charging and boosting in the power supply circuit of FIG. 12. FIG. 14 is a diagram for explaining the charging and boosting operation in the power supply circuit of FIG. 12. Fig. 15 is a circuit diagram showing the configuration of a detection circuit for detecting switch open/close states according to a second embodiment of the present invention, Fig. 16 is a diagram for explaining the operation of the detection circuit of the second embodiment, and Fig. 17 is a circuit diagram showing the configuration of a conventional switch open/close state detection circuit.
───────────────────────────────────────────────────── (注)この公表は、国際事務局(WIPO)により国際公開された公報を基に作 成したものである。 なおこの公表に係る日本語特許出願(日本語実用新案登録出願)の国際公開の 効果は、特許法第184条の10第1項(実用新案法第48条の13第2項)に より生ずるものであり、本掲載とは関係ありません。─────────────────────────────────────────────────────── (Note) This publication is based on the publication published internationally by the International Bureau of Patents (WIPO). The effect of the international publication of the Japanese patent application (Japanese utility model registration application) related to this publication arises pursuant to Article 184-10, Paragraph 1 of the Patent Act (Article 48-13, Paragraph 2 of the Utility Model Act) and is unrelated to this publication.
Claims (21)
いて前記抵抗の値を制御する制御手段と、を備え、 前記スイッチの他端における電圧レベルに対応する前記スイッチの開閉状態に
相当する信号を出力することを特徴とするスイッチの開閉状態検出装置。[Claim 1] A switch open/closed state detection device comprising: a switch having one end connected to a ground line or a power supply; a resistor connected between the other end of the switch and the power supply or ground line; and control means for controlling the value of the resistor based on a power supply voltage that is the difference between the voltage level of the power supply and the ground level of the ground line, wherein the device outputs a signal corresponding to the open/closed state of the switch, which corresponds to the voltage level at the other end of the switch.
に相当する信号を出力する判別手段を備えたことを特徴とするスイッチの開閉状
態検出装置。2. The switch open/closed state detection device according to claim 1, further comprising a discrimination means for discriminating the voltage level at the other end of the switch and outputting a signal corresponding to the open/closed state of the switch.
を特徴とするスイッチの開閉状態検出装置。3. The switch open/closed state detection device according to claim 2, wherein said determining means determines said voltage level at predetermined intervals.
記抵抗の値を制御することを特徴とするスイッチの開閉状態検出装置。[Claim 4] The switch open/close state detection device according to claim 2, wherein the control means controls the value of the resistor so that the value of the resistor does not exceed a predetermined upper limit resistance value.
される抵抗値範囲内となるように前記抵抗の値を制御することを特徴とするスイ
ッチの開閉状態検出装置。[Claim 5] In the switch open/closed state detection device described in claim 2, the control means controls the value of the resistor so that the value of the resistor falls within a resistance range defined by a predetermined upper limit resistance value and a predetermined lower limit resistance value.
圧よりも高い場合に前記制御手段により設定される前記抵抗の値を前記電源電圧
が前記所定の基準電圧よりも低い電源電圧条件下で測定したと仮定したときに得
られる前記抵抗の値を仮想抵抗値とし、 前記制御手段は、電圧をその絶対値で比較した場合に、前記電源電圧が前記所
定の基準電圧よりも低い場合に設定すべき前記抵抗の値を、前記電源電圧条件下
において前記仮想抵抗値よりも小さくするように制御することを特徴とするスイ
ッチの開閉状態検出装置。[Claim 6] A switch open/closed state detection device according to claim 2, wherein the resistor is a variable resistor whose resistance value changes based on the power supply voltage, and a virtual resistance value is a value of the resistor obtained when the value of the resistor set by the control means when the power supply voltage is higher than a predetermined reference voltage is measured under power supply voltage conditions in which the power supply voltage is lower than the predetermined reference voltage when the voltages are compared in absolute value, and the control means controls the value of the resistor to be set when the power supply voltage is lower than the predetermined reference voltage so that it is smaller than the virtual resistance value under the power supply voltage conditions when the voltages are compared in absolute value.
地線との間に接続すべき抵抗の数を制御することを特徴とするスイッチの開閉状
態検出装置。[Claim 7] A switch open/closed state detection device according to claim 6, wherein the resistor is composed of a plurality of sub-resistors, and the control means controls the number of resistors to be connected between the other end of the switch and the power supply or ground line based on the power supply voltage.
が前記基準電圧よりも高い場合に接続すべき前記副抵抗の数よりも多くの前記副
抵抗を並列に接続することを特徴とするスイッチの開閉状態検出装置。[Claim 8] A switch open/closed state detection device according to claim 6, wherein the resistor is composed of a plurality of secondary resistors having approximately the same resistance value, and the control means connects a greater number of secondary resistors in parallel when the power supply voltage is lower than the reference voltage than the number of secondary resistors that should be connected when the power supply voltage is higher than the reference voltage.
ッチの他端と電源または接地線との間に接続すべき一又は複数の前記副抵抗を選
択することを特徴とするスイッチの開閉状態検出装置。[Claim 9] A switch open/closed state detection device according to claim 6, wherein the resistor is composed of a plurality of secondary resistors having different resistance values, and the control means selects one or more of the secondary resistors from the plurality of secondary resistors to be connected between the other end of the switch and the power supply or ground line based on the power supply voltage.
、 前記制御手段は、互いに相異なる複数の前記基準電圧が予め定められているこ
とを特徴とするスイッチの開閉状態検出装置。10. The switch open/closed state detection device according to claim 6, wherein said control means predetermines a plurality of said reference voltages which are different from one another.
、 前記抵抗は、トランジスタであり、前記スイッチの他端における電圧レベルを
判別する間隔毎にオン状態とされる ことを特徴とするスイッチの開閉状態検出装置。[Claim 11] The switch open/closed state detection device according to claim 2, wherein the resistor is a transistor, and is turned on at intervals at which the voltage level at the other end of the switch is determined.
いて前記抵抗の値を切り替える抵抗値切替回路と、を備え、 前記スイッチの他端における電圧レベルに対応する前記スイッチの開閉状態に
相当する信号を出力することを特徴とするスイッチの開閉状態検出装置。[Claim 12] A switch open/closed state detection device comprising: a switch having one end connected to a ground line or a power supply; a resistor connected between the other end of the switch and the power supply or ground line; and a resistance value switching circuit that switches the value of the resistor based on a power supply voltage that is the difference between the voltage level of the power supply and the ground level of the ground line, and that outputs a signal corresponding to the open/closed state of the switch that corresponds to the voltage level at the other end of the switch.
て、 前記スイッチの他端における電圧レベルを判別して、前記スイッチの開閉状態
に相当する信号を出力するラッチ回路を備えたことを特徴とするスイッチの開閉
状態検出装置。13. The switch open/closed state detection device according to claim 12, further comprising a latch circuit that determines the voltage level at the other end of the switch and outputs a signal corresponding to the open/closed state of the switch.
て、 前記ラッチ回路は、前記電圧レベルの判別を予め定めた所定の間隔毎に行うこ
とを特徴とするスイッチの開閉状態検出装置。14. The switch open/closed state detection device according to claim 13, wherein said latch circuit determines said voltage level at predetermined intervals.
て、 前記抵抗は、その抵抗値が前記電源電圧に基づいて変化する可変抵抗であり、 電圧をその絶対値で比較した場合に、前記電源電圧が予め定めた所定の基準電
圧よりも高い場合に前記抵抗値切替回路により設定される前記抵抗の値を前記電
源電圧が前記所定の基準電圧よりも低い電源電圧条件下で測定したと仮定したと
きに得られる前記抵抗の値を仮想抵抗値とし、 前記抵抗値切替回路は、電圧をその絶対値で比較した場合に、前記電源電圧が
前記所定の基準電圧よりも低い場合に設定すべき前記抵抗の値を、前記電源電圧
条件下において前記仮想抵抗値よりも小さくするように制御することを特徴とす
るスイッチの開閉状態検出装置。[Claim 15] A switch open/closed state detection device according to claim 13, wherein the resistor is a variable resistor whose resistance value changes based on the power supply voltage, and when comparing voltages in terms of their absolute values, the resistance value set by the resistance value switching circuit when the power supply voltage is higher than a predetermined reference voltage is a virtual resistance value obtained when the resistance value is measured under power supply voltage conditions in which the power supply voltage is lower than the predetermined reference voltage, and the resistance value switching circuit controls the resistance value to be set when the power supply voltage is lower than the predetermined reference voltage so that it is smaller than the virtual resistance value under the power supply voltage conditions when comparing voltages in terms of their absolute values.
レベルとの差である電源電圧に基づいて前記抵抗の値を制御する制御手段と 前記スイッチの他端における電圧レベルを判別して、前記スイッチの開閉状態
に対応する信号を出力する判別手段と、 前記判別手段により出力される信号にしたがって、前記スイッチによって指示
された処理内容を実行する処理手段と を備えたことを特徴とする電子機器。[Claim 16] An electronic device comprising: a power supply that supplies electric power; voltage detection means that detects the voltage of said power supply; a switch having one end connected to a ground line or a power supply; a resistor connected between the other end of said switch and the power supply or the ground line; control means that controls the value of said resistor based on the power supply voltage that is the difference between the voltage level of said power supply detected by said voltage detection means and the ground level of said ground line; discrimination means that discriminates the voltage level at the other end of said switch and outputs a signal corresponding to the open/closed state of said switch; and processing means that executes processing content instructed by said switch in accordance with the signal output by said discrimination means.
を特徴とする電子機器。17. The electronic device according to claim 16, wherein said determining means determines said voltage level at predetermined intervals.
圧よりも高い場合に前記制御手段により設定される前記抵抗の値を前記電源電圧
が前記所定の基準電圧よりも低い電源電圧条件下で測定したと仮定したときに得
られる前記抵抗の値を仮想抵抗値とし、 前記制御手段は、電圧をその絶対値で比較した場合に、前記電源電圧が前記所
定の基準電圧よりも低い場合に設定すべき前記抵抗の値を、前記電源電圧条件下
において前記仮想抵抗値よりも小さくするように制御することを特徴とする電子
機器。[Claim 18] An electronic device according to claim 16, wherein the resistor is a variable resistor whose resistance value changes based on the power supply voltage, and when comparing voltages in terms of their absolute values, the value of the resistor set by the control means when the power supply voltage is higher than a predetermined reference voltage is a virtual resistance value obtained when the value is measured under power supply voltage conditions in which the power supply voltage is lower than the predetermined reference voltage, and the control means controls the value of the resistor to be set when the power supply voltage is lower than the predetermined reference voltage so that it is smaller than the virtual resistance value under the power supply voltage conditions when comparing voltages in terms of their absolute values.
時手段を備えたことを特徴とする電子機器。19. The electronic device according to claim 16, wherein said processing means comprises a timing means for executing various timing processes instructed by said switch.
電手段により蓄電された電力を供給する ことを特徴とする電子機器。20. The electronic device according to claim 16, wherein the power supply includes a storage means for storing electric power generated by a power generation mechanism, and supplies the electric power stored by the storage means.
圧を制御する電圧制御手段を備える ことを特徴とする電子機器。21. The electronic device according to claim 20, further comprising: voltage control means for controlling an output voltage from said power storage means in accordance with the voltage detected by said voltage detection means.
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