專利名稱：無觸點接收調(diào)幅信號的數(shù)據(jù)載體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一個數(shù)據(jù)載體，其具有至少一個用于無觸點接收調(diào)幅信號的線圈，具有一個接在線圈后面的整流器電路，并具有一個用于處理和／或存儲數(shù)據(jù)的電路裝置。
一個如此的數(shù)據(jù)載體目前首先以一個芯片卡的形式在市場上，并且公開于德國的申請196 34 134．5。在所描述的方法中，為了經(jīng)過一個無繩的電磁傳輸鏈路傳輸在一個終端和一個可攜帶的數(shù)據(jù)載體之間的數(shù)據(jù)，這在目前如此的無觸點傳輸中一般是普遍的，進(jìn)行載波信號的一個100％的ASK調(diào)制。雖然在數(shù)據(jù)載體內(nèi)按比例容易解調(diào)載波信號的接通／斷開，可是有這樣的缺點，即在消隱間隙內(nèi)不提供時鐘脈沖信號供使用。
可是，在無觸點芯片卡(ISO 14443)標(biāo)準(zhǔn)化委員會中，臨時的標(biāo)準(zhǔn)也使用一個具有5％至15％調(diào)制系數(shù)的幅度移位健控(ASK)用于從一個寫／讀設(shè)備到一個卡或者除了開關(guān)健控(OOK)之外的一般的數(shù)據(jù)載體的數(shù)據(jù)傳輸。
可是一個如此的調(diào)制難于解調(diào)，因為在寫／讀設(shè)備和數(shù)據(jù)載體之間的距離可能變化得厲害，并且因此接收信號的幅度遭受波動，這個波動疊加這個調(diào)制并使該調(diào)制不可信。此外，在數(shù)據(jù)載體中的電路有一個強(qiáng)波動的電流消耗，其同樣反作用該調(diào)制。所提到的問題在無源數(shù)據(jù)載體中是特別關(guān)鍵的，該數(shù)據(jù)載體沒有自己的電源，并且從接收信號中獲得其工作能量。
因此本發(fā)明的任務(wù)是，給出一個數(shù)據(jù)載體，在該數(shù)據(jù)載體中減少或甚至于消除這些問題。
通過根據(jù)權(quán)利要求1的一個數(shù)據(jù)載體解決了這個任務(wù)。在從屬權(quán)利要求中說明了有益的改進(jìn)。
在根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)載體中，實現(xiàn)了解調(diào)器與電源設(shè)計的關(guān)聯(lián)。作為第一措施，該電路裝置并聯(lián)接通電源電壓調(diào)節(jié)電路。這個調(diào)節(jié)電路引起在通過該電路裝置產(chǎn)生的負(fù)載回路中和在通過線圈與整流器產(chǎn)生的供電回路中的電流的去耦合。因此，在供電回路中的電流僅僅依賴于由線圈接收的信號所提供的功率。通過一個起幅度解調(diào)器作用的、適用于在供電回路中的電流的電流測量設(shè)備獲得幅度調(diào)制。
在本發(fā)明的一個第一形成中，在供電回路中布置一個測量電阻，其終端與一個解調(diào)器電路連接。該解調(diào)器電路因此分析利用在測量電阻上的電壓降，其是幅度調(diào)制的尺度。
本發(fā)明的一個第二形成預(yù)先規(guī)定一個電流鏡像電路，其輸出電流等于供電回路中的電流或至少與供電回路中的電流成比例，并因此調(diào)制。電流鏡像電路有這樣的優(yōu)點，即在供電回路中的二極管或者二極管晶體管上的電壓降非線性地依賴電流，并且在較大電流的情況下僅僅隨著電流的方根增加，并因此限制整流器上的電壓。盡管與一個測量電阻相比電流鏡像二極管有較低的電阻，可是還希望進(jìn)一步降低電阻值。這在根據(jù)本發(fā)明的改進(jìn)中通過在電流鏡像二極管晶體管的控制極上的偏壓實現(xiàn)，因此這個二極管晶體管是導(dǎo)通的。有益地如此選擇這個偏壓，即電流鏡像二極管晶體管恰好處于飽和。
以一個分壓器實現(xiàn)偏壓生成電路的一個第一實施形式，該分壓器與電源電壓連接、有益地與被調(diào)節(jié)的電源電壓連接。在一個有益的改進(jìn)中分壓器可以形成為濾波器，以便抑制在一個可變負(fù)載的并聯(lián)調(diào)節(jié)器上引起的電壓波動。
以一個另外的電壓調(diào)節(jié)電路形成另外的實施形式。該電壓調(diào)節(jié)電路可以以有益的方式連接在電源電壓調(diào)節(jié)電路上，也就是由該電源電壓調(diào)節(jié)電路供電，以便因此提供一個穩(wěn)定的輸出電壓。
在本發(fā)明的第三形成中，電流鏡像電路集成在整流器電路中。借此在整流器電路和負(fù)載之間沒有另外的電壓下降，因為電流鏡像電路一起使用一個已經(jīng)在整流器電路中包含的二極管。以有益的方式使用二個電流鏡像電路，因為于是如此高地加倍接在一個電流鏡像電路后面的解調(diào)器電路的輸入電流的脈沖頻率，因此簡化在解調(diào)器電路中的濾波。
也可以檢測并分析利用在整流器二極管上的電壓降。對此，以有益的方式，至少一個另外的二極管對并聯(lián)于一個引向供電傳輸線的整流器電路的二極管對。這個另外二極管對的相反極性布置的二極管的連接點與解調(diào)器電路的第一輸入端連接。通過整流器電路的對應(yīng)的二極管對提供的電源電壓被供給解調(diào)器電路的第二輸入端，以至解調(diào)器電路可以分析利用電壓差。二極管表明一個非線性的電阻，在解調(diào)時必須考慮其特性曲線。這個發(fā)明變體有這樣一個優(yōu)點，不出現(xiàn)附加的電壓降，并且一個另外的優(yōu)點是，在實際中非常簡單地實施整流器的擴(kuò)展。
在本發(fā)明的一個另外的實施中通過一個串聯(lián)調(diào)節(jié)電路達(dá)到負(fù)載回路中的電源電壓調(diào)節(jié)與供電回路中的電流測量的有益組合，在該串聯(lián)調(diào)節(jié)電路中調(diào)節(jié)整流器上的電壓。如此控制一個在整流器電路和電源電壓調(diào)節(jié)電路之間的電流路徑中布置的晶體管，即依賴于在供電回路中的電流如此改變電阻，即在晶體管上的電壓降幾乎保持不變。晶體管的調(diào)節(jié)信號當(dāng)然是供電回路中電流的尺度，并因此是調(diào)制的尺度。
下面根據(jù)實施例借助于附圖詳細(xì)闡述本發(fā)明。圖示

圖1根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)載體的原理描述，圖2第一實施例的原理描述，圖3本發(fā)明的第二實施例的原理描述，圖4根據(jù)圖3的實施例的一個改進(jìn)，圖5根據(jù)圖3的實施的一個另外的改進(jìn)，圖6本發(fā)明的第三個實施的原理描述，圖7本發(fā)明的第四個實施的原理描述，圖8本發(fā)明的第五個實施的原理描述，和圖9根據(jù)圖8的調(diào)節(jié)電路和解調(diào)器電路的詳細(xì)描述。
根據(jù)圖1，一個線圈1與一個整流器電路2連接，該整流器電路自身方面經(jīng)過傳輸線6、7給用于處理和／或存儲數(shù)據(jù)的電路裝置3提供電源電壓。
在圖1中原理描述的數(shù)據(jù)載體一方面通過線圈1可以接收能量和寫／讀設(shè)備的數(shù)據(jù)，其中由寫／讀設(shè)備發(fā)送的載波信號是調(diào)幅的。另一方面也能夠從數(shù)據(jù)載體發(fā)送數(shù)據(jù)給寫／讀設(shè)備，其中在線圈1上對此例如并通常進(jìn)行加載調(diào)制。因為在這方面的細(xì)節(jié)對于本發(fā)明來說是沒有意義的，所以在該圖中沒有描述對此所必需的電路部分，并且下面也不另外闡明。
用于處理和存儲數(shù)據(jù)的電路裝置3首先具有一個優(yōu)選非易失的數(shù)據(jù)存儲器。可是其也包含用于處理和整理數(shù)據(jù)的邏輯電路，特別是以便作為對接收的反饋而完成一個預(yù)先規(guī)定的任務(wù)。在一個如此數(shù)據(jù)載體的特別高級研制的實施中，該電路裝置3包含一個完整的微型計算機(jī)。
要描述的電路裝置3一方面必需一個盡可能恒定的電源電壓，可是按要解決的任務(wù)具有波動的功率或者電流消耗。雖然寫／讀設(shè)備發(fā)送一個具有恒定信號功率的信號給數(shù)據(jù)載體，可是依賴于數(shù)據(jù)載體到寫／讀設(shè)備的距離，在那接收的信號具有一個波動的幅度。這二種效應(yīng)疊加載波信號的調(diào)幅上，并且因此可能歪曲要接收的數(shù)據(jù)。
在根據(jù)本發(fā)明的方式中，與電流供給方案相關(guān)聯(lián)地、特別是與電源電壓穩(wěn)定相關(guān)聯(lián)地解決調(diào)幅信號的解調(diào)問題。
作為第一個措施，一個電源電壓調(diào)節(jié)電路4并聯(lián)于該電路裝置3。這個調(diào)節(jié)器4旁路較高的由線圈1和整流器2在滿幅度的情況下，也就是例如在發(fā)送一個邏輯“1”時提供的電流。由此在該電路裝置3上的電壓保持不受影響。通過該電源電壓調(diào)節(jié)電路4因此實現(xiàn)通過電源電壓調(diào)節(jié)電路4與電路裝置3定義的負(fù)載回路LK和通過線圈1與整流器電路2以及電源電壓調(diào)節(jié)電路4定義的供電回路VK的去耦。對此通過供電回路VK的電流I是調(diào)幅的尺度。電源電壓調(diào)節(jié)電路4并聯(lián)一個負(fù)載電容器5，其作為存能器用于電路裝置3。
所有迄今已提到的電路部分可以作為集成電路在一個半導(dǎo)體芯片上實現(xiàn)。對此這是可能的，即負(fù)載電容器5的連接點以電源線路6、7引向外面，以至在半導(dǎo)體芯片上可以連接一個外部電容器用于擴(kuò)大負(fù)載容量。
作為第二個根據(jù)本發(fā)明的措施，檢測流過一個起幅度解調(diào)器作用的電流測量設(shè)備SME的電流I，解調(diào)已檢測的信號，并因此提供收到的數(shù)據(jù)信號給電路裝置3。
作為電流測量設(shè)備的第一種可能性，圖2指出一個測量電阻RM，其布置在供電回路VK的電流路徑中，并且其端子與解調(diào)器電路DS連接。在測量電阻RM上的電壓降是流過供電回路VK的電流I的尺度，并且因此是載波信號調(diào)制的尺度。
雖然可以簡單地實現(xiàn)測量電阻RM，可是通過該電阻引起的電壓降受到干擾，因為借此限制了數(shù)據(jù)載體的作用范圍。在本發(fā)明的一個另外的實施中，以一個電流鏡像SP實現(xiàn)電流測量設(shè)備。圖3表明了這個電流鏡像。作為二極管連接的電流鏡像電路SP的晶體管T1布置在供電回路VK的電流路徑中，而晶體管T2在其漏極終端上提供要解調(diào)的、同供電回路VK中的電流成比例的電流給解調(diào)器電路DS。如此的電流鏡像電路SP有這樣的優(yōu)點，在晶體管二極管T1上的電壓降是很低的，并且這個晶體管T1是無反饋的，因為其工作在飽和狀態(tài)。
根據(jù)圖4和5，通過給在供電回路VK中布置的電流鏡像晶體管T1的控制極加載偏壓實現(xiàn)在供電回路VK中的電壓降的進(jìn)一步減小?？梢酝ㄟ^一個由電阻R1、R2形成的分壓器實現(xiàn)偏壓生成電路。在有益的改進(jìn)中，偏壓生成電路增補(bǔ)一個電容器C形成為濾波器，以便抑制基于負(fù)載波動而在并聯(lián)調(diào)節(jié)器4上的電壓波動。
根據(jù)圖5，為了進(jìn)一步穩(wěn)定偏壓，以一個另外的電壓調(diào)節(jié)電路VRS形成偏壓生成電路。可以用同電源電壓調(diào)節(jié)電路4一樣的基準(zhǔn)電壓Uref加載這個電壓調(diào)節(jié)電路。從已調(diào)節(jié)的電源電壓中導(dǎo)出該基準(zhǔn)電壓Uref。
在圖5中稍微詳細(xì)地描述了解調(diào)器電路DS的一個可能的實施。電流鏡像晶體管T2的電流流過一個可控電阻RD。在這個電阻RD上的電壓降被供給用于濾出直流分量的濾波器電路FS和之后的一個比較電路KS，其探測邏輯電平。一個解調(diào)器調(diào)節(jié)電路RS如此控制該電阻RD，在緩慢的電流波動的情況下，比如由于數(shù)據(jù)載體在一個寫／讀設(shè)備的電磁場中機(jī)械移動而產(chǎn)生的電流波動，產(chǎn)生一個恒定的電壓降。解調(diào)器調(diào)節(jié)電路RS對此并聯(lián)于這個電阻RD，可以通過一個工作在電阻范圍內(nèi)的MOS晶體管形成該電阻。
以二極管形成整流器電路2。在集成半導(dǎo)體電路中，這些二極管大部分以作為二極管連接的晶體管T21、…、T24形成。為了避免在供電回路VK中的另外的電壓降，這些晶體管可以補(bǔ)充于鏡像電流，并且鏡像電流被供給解調(diào)器電路。在圖6中，整流器電路2的引向正電源電壓傳輸線6的晶體管T23、T24補(bǔ)充于鏡像電流SP1、SP2。為了方向倒轉(zhuǎn)，一個另外的鏡像電流SP3、SP4接在鏡像電流SP1、SP2的后面。在所描述的實例中以n溝道的MOS晶體管形成處在整流器電路2中的電流鏡像電路SP1、SP2，以p溝道的MOS晶體管形成后接的電流鏡像電路SP3、SP4。
在根據(jù)圖7的本發(fā)明的實施形式中，整流器2的二極管D1…D4用作電阻，并且在其上面的電壓降作為關(guān)于電流強(qiáng)度的信息被供給解調(diào)器電路。在圖7中表明的這個實施形式的有益的形成此外包含一個具有另外二極管D11、D22的整流器基準(zhǔn)支路，這些二極管并聯(lián)于引向正電源電壓傳輸線6的二極管D1、D2?？墒瞧溥B接點與解調(diào)器電路DS連接，以至該解調(diào)器電路可以分析利用電壓差。
在圖8中表明了對流過供電回路VK的電流進(jìn)行檢測的一個另外的可能性。在那里，在供電回路VK中布置一個可調(diào)晶體管TP，由一個調(diào)節(jié)與解調(diào)器電路RDS控制這個晶體管。這個調(diào)節(jié)與解調(diào)器電路RDS直接與整流器電路2的輸出端子連接，以至以這個通過可調(diào)晶體管TR和調(diào)節(jié)與解調(diào)器電路RDS形成的串聯(lián)調(diào)節(jié)器使輸入電壓保持恒定。這是通過可調(diào)晶體管TR的控制如此實現(xiàn)的，依賴于電流如此改變其通向電阻，即在可調(diào)晶體管TR上的電壓降保持恒定?？烧{(diào)晶體管TP的控制信號是在供電回路VK中的電流的尺度，并且相應(yīng)地可以分析利用該控制信號。
圖9指出了一個可能為此的電路。借助于一個比較器V，從由與整流器2的輸出端子連接的電阻R3、R4形成的分壓器中導(dǎo)出的輸入電壓與一個基準(zhǔn)電壓Uref’進(jìn)行比較，并且差值信號經(jīng)過一個第一帶通放大器BPV1被供給可調(diào)晶體管TP的控制極。比較器V的輸出信號此外經(jīng)過一個第二帶通放大器BPV2被使用，該帶通放大器在其輸出端上提供一個與調(diào)制一致的信號供使用。原則上，如果比較器V本身具有一個合適的濾波特性，并且被供給了已解調(diào)信號的電路裝置3的輸入端是無反饋的，則也可以放棄帶通放大器BPV1、BPV2，以至不影響可調(diào)晶體管TR的調(diào)節(jié)。
為了保護(hù)處于無觸點工作的集成電路，在半導(dǎo)體芯片上此外可以預(yù)先規(guī)定一個電壓限幅電路。因此不僅可以在整流器之前布置一個交流電壓限幅電路，而且還可以在整流器之后布置一個直流電壓限幅電路。
到目前為止根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)載體描述為一個純的無觸點工作的數(shù)據(jù)載體?？墒瞧湟材軌蚝翢o困難地形成為組合的數(shù)據(jù)載體或者雙界面的數(shù)據(jù)載體，也就是說除了接收和發(fā)送線圈1之外也預(yù)先規(guī)定接觸面，以便允許有觸點的運(yùn)行。在有觸點的運(yùn)行中，有必要斷開并聯(lián)調(diào)節(jié)器4，因此不流過較高的無功電流，如果由接觸點提供較高的電壓，可以調(diào)整并聯(lián)調(diào)節(jié)器。為了相應(yīng)地控制并聯(lián)調(diào)節(jié)器4，當(dāng)然必須一個另外的電路，其斷定，數(shù)據(jù)載體是否處于無觸點或有觸點運(yùn)行中。一個如此的電路例如可以探測在接觸點上和／或在接在線圈后面的整流器電路上存在電源電壓，和／或探測在線圈上存在高頻載波信號和／或在接觸點上存在一個時鐘信號，并且分析利用這些電壓和信號。
權(quán)利要求
1．?dāng)?shù)據(jù)載體，-具有至少一個用于無觸點接收調(diào)幅信號的線圈(1)，-具有一個接在線圈(1)后面的整流器電路(2)，并且-具有一個用于處理和／或存儲數(shù)據(jù)的電路裝置(3)，其特征在于，-該電路裝置(3)并聯(lián)一個電源電壓調(diào)節(jié)電路(4)，并且-在線圈(1)和電源電壓調(diào)節(jié)電路(4)之間布置一個起幅度解調(diào)器作用的電流測量設(shè)備(SME；RM、DS；SP、DS；TR、DS；D11、D22、DS；SP1、SP2、DS)。
2．按照權(quán)利要求1的數(shù)據(jù)載體，其特征在于，以一個電阻(RM)形成該電流測量設(shè)備。
3．按照權(quán)利要求1的數(shù)據(jù)載體，其特征在于，以一個在整流器電路(2)和電源電壓調(diào)節(jié)電路(4)之間的電流路徑中布置的電流鏡像電路(SP)形成該電流測量設(shè)備。
4．按照權(quán)利要求3的數(shù)據(jù)載體，其特征在于，電流鏡像電路(SP)的二極管晶體管(T1)的控制端與偏壓生成電路(R1、R2；VRS)的輸出端連接。
5．按照權(quán)利要求4的數(shù)據(jù)載體，其特征在于，以一個分壓器(R1、R2)形成偏壓生成電路。
6．按照權(quán)利要求4或5的數(shù)據(jù)載體，其特征在于，偏壓生成電路形成為一個低通濾波器(R1、R2、C)。
7．按照權(quán)利要求4的數(shù)據(jù)載體，其特征在于，以一個另外的電壓調(diào)節(jié)電路(VRS)形成偏壓生成電路。
8．按照權(quán)利要求1的數(shù)據(jù)載體，其特征在于，以至少一個電流鏡像電路(SP1、SP2)形成電流測量設(shè)備，該電流鏡像電路的二極管晶體管(T23、T24)也起整流器電路(2)的二極管晶體管作用。
9．按照權(quán)利要求1的數(shù)據(jù)載體，其特征在于，電流測量設(shè)備與整流器電路(2)的至少一個引向各自的供電線路的二極管對(D1、D2)并聯(lián)，以相同的方式形成已極化的二極管對(D11、D22)，其連接二極管的終端形成電流測量設(shè)備的輸出端。
10．按照權(quán)利要求1的數(shù)據(jù)載體，其特征在于，以一個在整流器電路(2)和電源電壓調(diào)節(jié)電路(4)之間的電流路徑中布置的、形成為串聯(lián)調(diào)節(jié)器的輸入端電壓調(diào)節(jié)電路(TR、RDS)形成電流測量電路，其中分析利用串聯(lián)調(diào)節(jié)器(TR、RDS)的可調(diào)晶體管(TR)的同要測量的電流成比例的調(diào)節(jié)信號。
11．按照上述權(quán)利要求之一的數(shù)據(jù)載體，其特征在于，以一個解調(diào)器電路(DS)形成電流測量設(shè)備。
12．按照權(quán)利要求11的數(shù)據(jù)載體，其特征在于，以一個用電壓反映電流的可控電阻(RD)和一個控制電阻(RD)的解調(diào)器調(diào)節(jié)電路(RS)形成解調(diào)器電路(DS)。
全文摘要
數(shù)據(jù)載體,其具有至少一個用于無觸點接收調(diào)幅信號的線圈(1)、具有一個接在線圈(1)后面的整流器電路(2)并具有一個用于處理和/或存儲數(shù)據(jù)的電路裝置(3)。該電路裝置(3)并聯(lián)一個電源電壓調(diào)節(jié)電路(4)。一個起幅度解調(diào)器作用的電流測量設(shè)備(SME;RM、DS;SP、DS;TR、DS;D11、D22、DS;SP1、SP2、DS)布置在線圈(1)和電源電壓調(diào)節(jié)電路(4)之間。
文檔編號H02J17/00GK1292906SQ99803626
公開日2001年4月25日 申請日期1999年3月3日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月3日
發(fā)明者D·施密特－蘭德斯德爾, G·施勞德, R·雷納, V·貢格里希 申請人:因芬尼昂技術(shù)股份公司