一種nfc芯片中零功耗的精確場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)方法和電路的制作方法
【專利摘要】具備NFC功能的終端設(shè)備已經(jīng)被越來越多的應(yīng)用，其中的終端設(shè)備中大多數(shù)屬于手持設(shè)備，對(duì)于應(yīng)用于手持設(shè)備終端的任何芯片模塊，其功耗參數(shù)都是一個(gè)至關(guān)重要的約束指標(biāo)，越低的功耗將為手持設(shè)備帶來更長(zhǎng)的待機(jī)、工作時(shí)間。NFC設(shè)備中用到的NFC芯片，一個(gè)必不可少的功能電路是精確場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)電路，本文提出一種NFC芯片中零功耗的精確場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)方法，大大降低了NFC芯片場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)模塊的功耗，提高了手持等便攜NFC設(shè)備的待機(jī)、工作時(shí)間。
【專利說明】一種NFC芯片中零功耗的精確場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)方法和電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā) 明是一種NFC芯片中精確場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)電路的實(shí)現(xiàn)方法，其特點(diǎn)是不消耗為NFC芯片供電的接觸電源能量，僅利用外部射頻場(chǎng)能量工作、對(duì)射頻場(chǎng)的大小進(jìn)行檢測(cè)，從而降低了 NFC芯片的功耗，提高了具有NFC功能的手持設(shè)備待機(jī)時(shí)間。
【背景技術(shù)】
[0002]具備NFC功能的終端、尤其是手持終端越來越多，對(duì)于NFC芯片中其必須支持的讀卡器模式，需要有必備的精確場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)功能模塊，在NFC芯片以讀卡器模式工作前，需要首先對(duì)其所處位置的場(chǎng)強(qiáng)大小進(jìn)行精確探測(cè)，如果場(chǎng)強(qiáng)小于設(shè)定的檢測(cè)閾值，其則可以讀卡器模式發(fā)起尋卡等指令，如此則精確場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)模塊的精度、功耗都是NFC芯片的重要指標(biāo)之一，本文提出了一種NFC芯片中零功耗的精確場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)方法，一方面可以精確實(shí)現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)，另一方面可以以零功耗實(shí)現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)的功能、提高了具有NFC功能的手持設(shè)備待機(jī)時(shí)間。。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提出了一種NFC芯片中零功耗的精確場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)實(shí)現(xiàn)方法。
[0004]本發(fā)明方法主要包括了圖1中介紹的幾個(gè)功能模塊:零功耗精確場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)電路、輸出邏輯、電平轉(zhuǎn)換電路、微調(diào)測(cè)試電路、微調(diào)控制邏輯；在^作1.中測(cè)階段，通過微調(diào)測(cè)試電路獲取場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)電路的控制參數(shù)、并存儲(chǔ)于芯片內(nèi)的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器中，在芯片應(yīng)用階段，芯片上電完成后，將非揮發(fā)性存儲(chǔ)器中的控制參數(shù)讀取到寄存器中，通過電平轉(zhuǎn)換電路對(duì)場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)電路進(jìn)行參數(shù)配置，微調(diào)控制邏輯電路輸出使能控制信號(hào)通過電平轉(zhuǎn)換電路對(duì)場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)電路進(jìn)行使能控制；在場(chǎng)強(qiáng)沒有達(dá)到檢測(cè)閾值時(shí)，場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)電路通過輸出邏輯電路輸入芯片內(nèi)部“低”電平，當(dāng)場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到檢測(cè)閾值時(shí)，場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)電路通過輸出邏輯電路輸入芯片內(nèi)部“高”電平。
[0005]零功耗精確場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)電路:此電路工作于射頻場(chǎng)整流電源域，在沒有射頻場(chǎng)階段，此電路為“零功耗”，在有射頻場(chǎng)階段，此電路消耗的功耗來源于射頻場(chǎng)的整流電路，相對(duì)于工作在芯片內(nèi)部電源VDD電源域下的內(nèi)核電路，此電路仍然處于“零功耗”;零功耗精確場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)電路具有微調(diào)控制功能，可以通過來自于微調(diào)控制邏輯的信號(hào)對(duì)其檢測(cè)閾值進(jìn)行微調(diào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)所處位置的場(chǎng)強(qiáng)大小進(jìn)行檢測(cè)。
[0006]輸出邏輯:零功耗精確場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)電路輸出信號(hào)傳遞給工作于芯片內(nèi)部電源域VDD的內(nèi)核邏輯，需要經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換，另外為了保證在沒有射頻場(chǎng)、以及射頻場(chǎng)未達(dá)到場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)閾值的情況下，在輸出邏輯中有下拉的狀態(tài)保持電路，使得零功耗精確場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)電路輸出標(biāo)志保持固定的低電平，保證精確場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)輸出的正確性。
[0007]電平轉(zhuǎn)換電路:是將芯片內(nèi)部電源域VDD下的信號(hào)轉(zhuǎn)換為工作于射頻場(chǎng)整流電源VRF下的控制信號(hào)。
[0008]微調(diào)測(cè)試電路:為了實(shí)現(xiàn)精確的場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)，在芯片測(cè)試階段通過微調(diào)測(cè)試電路對(duì)零功耗精確場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)電路的檢測(cè)閾值進(jìn)行測(cè)試，獲取精確的控制參數(shù)，并將參數(shù)存儲(chǔ)于非揮發(fā)性存儲(chǔ)器內(nèi)，在芯片啟動(dòng)完成后，即可讀取到微調(diào)控制邏輯的寄存器中，對(duì)場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)電路精確微調(diào)。
[0009]微調(diào)控制邏輯:此模塊輸出對(duì)零功耗精確場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)電路進(jìn)行使能控制、參數(shù)微調(diào)，從而保證零功耗檢測(cè)模塊的正常運(yùn)行、準(zhǔn)確檢測(cè)。
[0010]本方法中，通過對(duì)零功耗的精確場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)電路進(jìn)行參數(shù)微調(diào)場(chǎng)來保證強(qiáng)檢測(cè)的閾值精確性，在芯片的wafer測(cè)試階段，通過微調(diào)測(cè)試電路得到精確的場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)控制參數(shù)，并將此系列參數(shù)存儲(chǔ)于NFC芯片的內(nèi)核非揮發(fā)性存儲(chǔ)器中，在芯片上電完成后，系統(tǒng)將非揮發(fā)性存儲(chǔ)器中的參數(shù)讀取到微調(diào)控制邏輯模塊的寄存器中，實(shí)現(xiàn)對(duì)零功耗的精確場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)模塊檢測(cè)精度的微調(diào)，精確場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)模塊的輸出需要在沒有射頻場(chǎng)、以及射頻場(chǎng)強(qiáng)小于檢測(cè)閾值階段，輸出標(biāo)志保持固定的電平，所以在輸出控制邏輯模塊中設(shè)有下拉電路，保證了精確場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)輸出的正確性。零功耗的精確場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)電路，通過將精確場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)電路設(shè)計(jì)在射頻場(chǎng)整流的電源域內(nèi)，沒有射頻場(chǎng)存在時(shí)，不消耗給芯片供電的電源電流，有射頻場(chǎng)存在時(shí)，所耗電流來源于射頻場(chǎng)電源VRF，同樣不會(huì)消耗給芯片供電的電源電流，從而實(shí)現(xiàn)了以零功耗來精確檢測(cè)場(chǎng)強(qiáng)。
[0011]對(duì)于以上方法的描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，本發(fā)明并不限于上述的實(shí)施方法，并且不脫離由所附權(quán)利要求書定義的本發(fā)明的范圍，可以做出很多修改和增加。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1示意了一種NFC芯片中零功耗的精確場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)的實(shí)現(xiàn)方法框圖。
[0013]圖2示意了一種NFC芯片中零功耗的精確場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)的工作狀態(tài)圖。
[0014]圖3不意了一種NFC芯片中零功耗的精確場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)電路的實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0015]如圖3示意的一種NFC芯片中零功耗的精確場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)電路，主要包括了電壓檢測(cè)模塊、參考電流模塊、輸出邏輯、電平轉(zhuǎn)換、微調(diào)控制邏輯、微調(diào)測(cè)試電路以及非揮發(fā)存儲(chǔ)器。
[0016]微調(diào)測(cè)試電路在wafer中測(cè)階段對(duì)參考電流模塊、電壓檢測(cè)模塊進(jìn)行測(cè)試，獲取電路的精確控制參數(shù)、存儲(chǔ)于非揮發(fā)存儲(chǔ)器中；芯片應(yīng)用階段，芯片上電后，讀取非揮發(fā)存儲(chǔ)器中的控制參數(shù)到微調(diào)控制邏輯電路的寄存器中，微調(diào)控制邏輯電路輸出經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換電路將參數(shù)控制以及使能等信號(hào)由內(nèi)部電源域轉(zhuǎn)換到射頻整流電源域，對(duì)參考電流模塊、電壓檢測(cè)模塊進(jìn)行控制，如此由參考電流模塊、電壓檢測(cè)模塊開始正常工作，對(duì)場(chǎng)強(qiáng)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，電壓檢測(cè)模塊的輸出信號(hào)通過輸出邏輯電路輸入給芯片內(nèi)部電路，標(biāo)志場(chǎng)強(qiáng)是否達(dá)到檢測(cè)閾值。
[0017]如圖3所示的電路，通過對(duì)參考電流模塊放電電流進(jìn)行精確的參數(shù)配置、以及電壓檢測(cè)模塊檢測(cè)電壓閾值精確的參數(shù)配置，當(dāng)射頻電源達(dá)到電壓檢測(cè)模塊的翻轉(zhuǎn)電壓點(diǎn)時(shí)，此時(shí)的參考電流、電壓檢測(cè)模塊翻轉(zhuǎn)電壓表征了整流電路從射頻場(chǎng)獲取的能量臨界點(diǎn)、即對(duì)應(yīng)了場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)模塊的檢測(cè)閾值點(diǎn)，從而電壓檢測(cè)模塊輸出為“高”電平，標(biāo)志場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到檢測(cè)點(diǎn)，通過輸出邏輯輸出標(biāo)志信號(hào)，提供芯片系統(tǒng)應(yīng)用。[0018]微調(diào)測(cè)試電路:此電路是在wafer中測(cè)階段，通過測(cè)試獲取參考電流模塊中可調(diào)電阻1-1的配置參數(shù)，獲取電壓檢測(cè)模塊中的可調(diào)電阻2-1的配置參數(shù)，并將所得的配置參數(shù)存儲(chǔ)于芯片內(nèi)核的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器中，從而在芯片應(yīng)用階段，將所獲取的配置參數(shù)對(duì)可調(diào)電阻1-1、2-1進(jìn)行配置后，得到精確的目標(biāo)值，從而得到精確的電阻參數(shù)，參考電流模塊即可得到相應(yīng)電壓下的精確電流值、電壓檢測(cè)模塊即可得到精確的電壓檢測(cè)點(diǎn)。
[0019]微調(diào)控制邏輯:測(cè)試電路獲取的配置參數(shù)存儲(chǔ)于非揮發(fā)存儲(chǔ)器中，芯片上電后，系統(tǒng)將此系列參數(shù)讀取到微調(diào)控制邏輯中的寄存器中，并通過電平轉(zhuǎn)換電路輸出給電壓檢測(cè)模塊、參考電路模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)此兩個(gè)模塊的參數(shù)配置。
[0020]參考電流模塊:微調(diào)測(cè)試電路在wafer中測(cè)階段獲取的精確控制參數(shù)，在芯片應(yīng)用階段由微調(diào)控制邏輯通過電平轉(zhuǎn)換模塊對(duì)參考電流模塊的可調(diào)電阻1-1進(jìn)行配置，同時(shí)對(duì)電壓檢測(cè)模塊中的可調(diào)電阻2-1進(jìn)行配置，當(dāng)外部場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到電壓檢測(cè)模塊的翻轉(zhuǎn)電壓時(shí)，標(biāo)志整流電路從射頻場(chǎng)獲取能量達(dá)到場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)模塊的閾值點(diǎn)。
[0021]電壓檢測(cè)模塊:電壓檢測(cè)模塊與參考電流模塊配合，得到整流電路從射頻場(chǎng)獲取的能量大小，其檢測(cè)閾值電壓對(duì)應(yīng)了場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)閾值點(diǎn)；微調(diào)控制邏輯電路通過電平轉(zhuǎn)換對(duì)電壓檢測(cè)模的可調(diào)電阻2-1進(jìn)行配置、對(duì)參考電流模塊的可調(diào)電阻1-1進(jìn)行配置；參考電流電路模塊的電流、以及電壓檢測(cè)模塊的電壓對(duì)應(yīng)了整流電路從射頻場(chǎng)獲取的能量大小，當(dāng)外部射頻場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)閾值點(diǎn)時(shí)，射頻整流電源也同時(shí)達(dá)到電壓檢測(cè)模塊的檢測(cè)閾值電壓，即對(duì)應(yīng)了外部場(chǎng)強(qiáng)的大小，從而實(shí)現(xiàn)了通過電壓檢測(cè)模塊的輸出翻轉(zhuǎn)、表征了外部場(chǎng)強(qiáng)大小是否達(dá)到檢測(cè)閾值的目的。
[0022]電平轉(zhuǎn)換模塊:實(shí)現(xiàn)了將芯片內(nèi)核電源域內(nèi)的信號(hào)到射頻整流電源域的信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換。
[0023]輸出邏輯:此電路有兩個(gè)功能，一是將電壓檢測(cè)模塊的輸出信號(hào)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換、由整流電源域轉(zhuǎn)換到芯片內(nèi)核電源域；二是在輸出邏輯的輸出端有下拉電阻，其功能是在外部場(chǎng)強(qiáng)沒有達(dá)到檢測(cè)閾值期間，將輸出邏輯的輸出確定在“低”電平，保證不會(huì)給芯片內(nèi)部提供不確定的標(biāo)志信號(hào)。
[0024]非揮發(fā)存儲(chǔ)器:在此處利用非揮發(fā)存儲(chǔ)器對(duì)wafer中測(cè)階段得到的配置參數(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)，在芯片應(yīng)用階段讀取出來。
[0025]綜上，本發(fā)明通過以上技術(shù)方案，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)場(chǎng)強(qiáng)大小進(jìn)行檢測(cè)，大大降低了 NFC芯片場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)模塊的功耗，提高了手持等便攜NFC設(shè)備的待機(jī)、工作時(shí)間。
【權(quán)利要求】
1.一種NFC芯片中零功耗的精確場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)電路，其特征在于:包括零功耗精確場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)電路、電平轉(zhuǎn)換電路、輸出邏輯電路、微調(diào)控制邏輯、微調(diào)測(cè)試電路，其中: 零功耗精確場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)電路通過來自于微調(diào)控制邏輯的信號(hào)對(duì)所處位置的場(chǎng)強(qiáng)大小進(jìn)行檢測(cè)； 輸出邏輯電路中有下拉的狀態(tài)保持電路，沒有射頻場(chǎng)、以及射頻場(chǎng)未達(dá)到場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)閾值的情況下，輸出邏輯電路的輸出信號(hào)為低電平； 電平轉(zhuǎn)換電路將芯片電源下的信號(hào)轉(zhuǎn)換為射頻場(chǎng)整流電源下的控制信號(hào)； 微調(diào)測(cè)試電路在芯片測(cè)試階段對(duì)零功耗精確場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)電路的檢測(cè)閾值進(jìn)行測(cè)試，獲取控制參數(shù)，并將參數(shù)存儲(chǔ)于非揮發(fā)性存儲(chǔ)器內(nèi)，在芯片啟動(dòng)完成后，讀取到微調(diào)控制邏輯的寄存器中，對(duì)零功耗精確場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)電路進(jìn)行精確微調(diào)； 微調(diào)控制邏輯輸出對(duì)零功耗精確場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)電路進(jìn)行使能控制、參數(shù)微調(diào)。
2.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于:當(dāng)零功耗精確場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)電路通過輸出邏輯電路輸出場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)標(biāo)志信號(hào)時(shí)，即標(biāo)志著場(chǎng)強(qiáng)大小達(dá)到設(shè)定的檢測(cè)閾值。
3.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于零功耗精確場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)電路在射頻場(chǎng)整流電源下工作，當(dāng)沒有射頻場(chǎng)存在時(shí)，不消耗芯片電源；當(dāng)有射頻場(chǎng)存在時(shí)，零功耗精確場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)電路所耗電流來源于射頻場(chǎng)整流電源，同樣不會(huì)消耗芯片電源，實(shí)現(xiàn)零功耗檢測(cè)場(chǎng)強(qiáng)。
4.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于工作于芯片電源下的微調(diào)控制邏輯電路、微調(diào)測(cè)試電路在芯片工作期間沒有靜態(tài)功耗，僅存在邏輯電路的漏電功耗。
5.一種NFC芯片中零功耗的精確場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)方法，應(yīng)用于如權(quán)利要求1所述的電路中，其特征在于通過對(duì)零功耗精確場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)電路進(jìn)行參數(shù)微調(diào)來保證場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)的閾值精確性，具體步驟如下: (1)在芯片wafer測(cè)試階段，通過微調(diào)測(cè)試電路得到場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)控制參數(shù)，并將此場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)控制參數(shù)存儲(chǔ)于芯片非揮發(fā)性存儲(chǔ)器中； (2)在芯片上電完成后，芯片將非揮發(fā)性存儲(chǔ)器中的場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)控制參數(shù)讀取到微調(diào)控制邏輯模塊的寄存器中； (3)通過電平轉(zhuǎn)換電路對(duì)場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)電路進(jìn)行參數(shù)配置； (4)微調(diào)控制邏輯電路輸出使能控制信號(hào)通過電平轉(zhuǎn)換電路對(duì)場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)電路進(jìn)行使能控制，在場(chǎng)強(qiáng)沒有達(dá)到檢測(cè)閾值時(shí)，場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)電路通過輸出邏輯電路輸入芯片內(nèi)部“低”電平，當(dāng)場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到檢測(cè)閾值時(shí)，場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)電路通過輸出邏輯電路輸入芯片內(nèi)部“高”電平，對(duì)零功耗精確場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)電路的檢測(cè)精度進(jìn)行微調(diào)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于:場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)電路的能量來自于射頻場(chǎng)的整流電源，不消耗具有NFC芯片的便攜設(shè)備的內(nèi)部電源。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于:場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)電路所需精確的檢測(cè)參考值，來自于NFC芯片內(nèi)部的參數(shù)控制寄存器。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于:場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)電路所需精確的檢測(cè)參考值，通過芯片中測(cè)階段獲取。
【文檔編號(hào)】G01R29/08GK103913644SQ201210595917
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月28日
【發(fā)明者】馬哲 申請(qǐng)人:北京中電華大電子設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司