非接触式接口的制作方法

xiaoxiao2020-7-22  4

专利名称:非接触式接口的制作方法
技术领域
本发明总体上涉及电子接口,并且更具体地涉及用于智能卡和其它电子器件的非接触式接口。
背景技术
非接触式智能卡常用于安全接入或支付系统。非接触式智能卡通常包括被耦合到集成电路(IC)的电感器形式的天线。IC常常包括与天线形成谐振电路的电容器。读卡器呈现用于激励电感器/电容器谐振电路的交变磁场,该电感器/电容器谐振电路进而对IC 进行赋能和供电。然后,IC可以实现一个或多个功能,诸如通过天线向读卡器传送卡号。一些智能卡要求用于向数字电路(例如,1.4伏特)和模拟电路(例如,3.8伏特) 供电的供给电压。根据谐振电路中电感器两端的电压来生成供给电压。为了确保稳定的直流(DC)供给电压,使用例如桥式整流器和调节电路来对交变电压进行整流和调节。一些常规智能卡使用两个调节器。第一(分路)调节器提供模拟供给电压的宽松调节(例如,+/-1伏特摆幅)。宽松调节允许通过场调制来进行接收/传送。从由第一调节器所提供的模拟供给电压来对用于对数字电路供电的第二调节器进行供电。这些常规智能卡经受(读卡器正经历的)处理器噪声,该处理器噪声可能造成关于阅读器从智能卡接收数据的各种问题。而且,第一调节器经常要求使用大的去耦电容器来支持第二调节器。大的去耦电容器要求大面积并且可在传送和接收期间在低场强下使调制衰减。

发明内容
调节提取自被电感耦合到交变磁场的天线的电力,以便提供电压供给。在一些实现中,第一电压供给(例如,3.8伏特)向模拟电路提供经调节的电压,并且第二(较低)电压供给(例如,1.4伏特)向数字电路提供经调节的电压。第一电压供给可以由第一电压调节器电路使用分路调节来进行调节。可以在第一电压供给轨(voltage supply rail)上输出第一电压供给。第二电压供给可以由第二电压调节器电路使用串联调节来进行调节。第二电压调节器电路被提供了来自第一电压调节器电路的分路电流。可以将第一电压调节器电路所提供的过量分路电流进行旁路(例如,旁路到接地)。第二电压调节器电路可以使用定时器电路来控制被转移到第二电压供给轨的电荷量。定时器电路可以补偿来自第一电压调节器电路的不同电流。旁路过量的分路电流不需要第一电压调节器控制电路适应第二电压供给轨上的负载改变。所公开的具有开关调节器的非接触式接口的优点包括但不限于去耦电容器的尺寸减小、快速作用的调节器,以及用于易稳定的调节器的简单控制回路。


图1是示例性非接触式接口的框图,包括开关整流器/调节器电路。
图2是图1的示例性开关整流器/调节器电路的简化示意图。图3是用于生成用来控制图2中示出的Mvdd swith的开关控制信号的示例性定时器电路。图4是图示了示例性分路和vdd开关控制时序的时序图。
具体实施例方式示例性非接触式接口图1是示例性非接触式接口 100的框图。在一些实现中,非接触式接口 100包括开关整流器/调节器电路102 (在下文中也称为“开关调节器电路102” )、rfvdd调节器控件104和vdd调节器控件106以及LC电路110。尽管示例性接口 100包括两个调节器。其它实现可以包括三个或更多的调节器,用于提供三个或更多的经调节的电压供给。非接触式接口 100可以用于非接触式智能卡或使用两个或更多经调节的电力供给的其它器件。在示例性智能卡实现中,开关调节器102调节非接触式管脚两端的电压。接口 100在供给轨(supply rail) 116上提供第一经调节的电压供给(“vdd”)用于向数字电路供电,并且在供给轨118上提供第二经调节的电力供给(“rfvdd”)用于向模拟电路供电。调节器控制电路104和106可以实现分别用于控制vdd调节器和rfvdd调节器的控制回路。调节器控制电路104、106分别提供开关和分路控制信号,其可以用于控制开关调节器102中的vdd和rfvdd电压调节器。在一些实现中,可以在IC芯片中实现开关调节器 102。调节器控制电路104、106可以被包括在具有开关调节器102的IC上,或者通过外部的其它电路或IC器件来提供。在一些实现中,LC电路110包括被并联耦合到电容器114的天线112(例如,线圈)。LC电路110可操作用于电感耦合到可通过智能读卡器或其它器件生成的交变电磁场。 电容器114的电容可以被调整成使得天线112在所期望的载波频率(例如,13. 56MHz)处谐振。在一些实现中,耦合到偶极天线的调谐储能电路(timed tank circuit)可以用于接收由智能读卡器或其它器件所生成的交变电磁场。在一些实现中,开关调节器102可以被包括在单个集成电路芯片中。开关调节器102的一个或多个组件(例如,电容器114)可以在集成电路芯片的外部。示例性开关调节器电路图2是图1的示例性开关调节器电路102的简化示意图。当RFl比RF2处于更高的电势时,开关调节器电路102是有效的(active)。这对于载波周期的一半是成立的。当 RF2比RFl处于更高的电势时,可以在载波周期的另一半上使用第二恒等电路(identical circuit)0由器件 216 (Mrfvdd diode)、202 (Mpdiode)和 212 (Mndiode)来实现对于从谐振电路110(例如,天线112和电容器114)输出的交变电流(“载波信号”)的整流。在一些实现中,器件216、202、212是被偏置以便作为二极管来操作的晶体管(例如,M0SFET),从而允许电流在一个方向上流过所述器件。器件216、202、212形成了半桥式整流器电路。器件 212将RF2耦合到接地。器件202向供给电流镜204 (Mshunt)和vdd电压供给轨116提供电流。器件216向由rfvdd电压供给轨118所提供的供给电路(例如,模拟电路)提供电流。由rfvdd调节器控制电路106所生成的rfvdd分路控制偏置电流被施加到输入端220, 用于控制通过电流镜204的分路电流Is的流动。当器件206被偏置“接通(on),,时,器件202输出分路电流Is,其穿过电流镜204 和器件206 (Mshunt_switch)。然后,电流路径被分开并通过器件210 (Mvdd_diode)或器件 208 (MvdcLswitch)和数字负载(未示出)流向接地。分路电流Is控制在RFl处的电压,其有效地控制在rfvdd电压供给轨118上的电压。分路电流Is和rfvdd分路控制偏置电流调节了用于载波信号的一半周期的rfvdd电
压供给。器件208 (MvdcLswitch)是开关器件(例如,被偏置成作为开关来操作的晶体管), 并且基于在输入端222处所施加的vdd开关控制信号而被偏置“接通”或“断开”。当器件 208被偏置“接通”时,来自电流镜204的电流流过器件208进入vdd去耦电容器214并进入数字负载(未示出)。不会有电流流过器件210,因为器件208将器件210的栅源电压减少成低于其门限电压Vt。当器件208被偏置“断开”时,器件210的栅源电压将升高并且器件210将充当源跟随器,从而将分路电流Is导向接地。在上述开关调节器102的操作期间,器件206的源电压将处于在供给电压vdd之上的\处(例如,0.7伏特),或者处于在供给电压vdd之上的饱和电压Vdssat处(例如, 0. 2伏特)。此外,如果紧密地调节了 vdd,则器件206源将在开关调节器102的操作期间仅有少量变化(例如,0. 7-0. 2 = 0. 5)。器件206是可以使用由施加到输入端224的分路控制信号所提供的栅电压来偏置“接通”或“断开”的开关器件(例如,被偏置成作为开关进行操作的晶体管)。如果器件 206 “接通”,则当器件208从“接通”切换到“断开”(或者反之亦然)时,器件206的漏极上的变化将仅是大约0. 5伏特。由于器件208切换而造成的在RF1/RF2处经历的负载变化 (例如,由智能读卡器所经历的负载)是最小的。器件208可以每周期被偏置“接通”一次。 器件208的“接通”时间提供了对于在供给轨116上的vdd电力供给的调节。从器件204输出的分路电流Is控制RF1/2处的电压,其进而设置rfvdd电压供给轨118的电压。存在对于rfvdd电压供给轨118的微弱调节,以确保通过另一器件(例如, 通过智能读卡器)的场调制将被看作是在RF1/2处的电压变化。例如,这可能在将RF1/2 处的电压用于解调载波的情况下是重要的。当RF2比RFl处于更高的电势时,器件206被断开以防止电流回流通过P型整体连接(bulk connection)。用于开关控制的示例性定时器图3是用于生成用来控制图2中所示的Mvdd switch 208的vdd开关控制信号的示例性定时器电路108。图4是图示了示例性分路和vdd开关控制时序的时序图。下面的描述参考图3和图4。电阻器R1、R2形成分压器,将vdd供给电压分开,从而使得其可以与基准电压Vref 相比较。放大器Xl是误差放大器,其被配置用于将所分开的Vdd供给电压与基准电压Vref 进行比较并且输出放大的误差电压。放大的误差电压被输入到比较器X2,在其中将误差电压与电容器Cl上的电压进行比较。电容器Cl通过整合由输入Iin所提供的电流来生成斜坡电压。电压斜坡率将与电流Iin的幅度成比例。通过晶体管Ml将电容器Cl上的电压重置成基准电压Vref。输入Vreset控制晶体管Ml导电性以及因此控制对电容器Cl两端的电压的重置。上述动作在比较器X2的输出端上生成脉冲,其是在图2中的输入端222处所施加的vdd开关控制。脉冲的长度可以由电流Iin的幅度以及vdd供给调节上的误差来控制。 取决于vdd供给电压的误差意味着电路108的脉冲输出可被用作调节回路的一部分来调节vdd供给电压。如果Iin与MvdcLswitch 208中的电流成比例,则在输出vdd开关控制输入端222 上的脉冲长度将与通过MvdcLswitch 208的电荷转移速率成反比。这导致Iin/Cl斜坡发生器补偿了通过MvdcLswitch 208所提供的电流中的任何改变。这进而意味着电压调节回路(包括误差放大器XI)不需要补偿被提供给MvdcLswitch 208的电流中的改变,所以增加了电力供给抑制(power supply rejection)。将电流从分路调节器提供到Mvdd_SWitch 208。Iin/Cl补偿方案意味着vdd调节回路针对分路调节器电流中的改变是不变的(对于第一阶次)。因而,vdd调节器控制电路独立于分路调节器电路的活动。
权利要求
1.一种电路,其包括输入端,所述输入端被配置用于耦合到天线以及用于从所述天线接收交变电压; 整流器电路,所述整流器电路耦合到所述输入端,所述整流器电路可操作用于对所述交变电压进行整流;分路器,所述分路器耦合到整流器并且可操作用于调节经整流的电压;以及第二调节器电路,所述第二调节器电路耦合到所述分路器,并且可操作用于接收分路电流以及使用所述分路电流来输出第一经调节的电压。
2.根据权利要求1所述的电路,其中,所述输入端耦合到用于调谐所述天线的调谐电路。
3.根据权利要求1所述的电路,其中,所述分路器包括分路电压调节器电路,所述分路电压调节器电路可操作用于输出第二经调节的电压。
4.根据权利要求3所述的电路,其中,所述分路电压调节器电路包括电流镜,所述电流镜包括两个晶体管,所述两个晶体管具有相应的栅极被耦合到用于控制所述分路电流的流动的控制信号。
5.根据权利要求3所述的电路,其中,所述第二经调节的电压通过所述输入端被施加到所述天线的两端。
6.根据权利要求3所述的电路,其中,所述第一经调节的电压被调节成具有比所述第二经调节的电压更小的电压摆幅。
7.根据权利要求3所述的电路,其进一步包括在所述分路电压调节器电路中所包括的一个或多个开关,所述一个或多个开关被偏置用于将过量分路电流分路到接地。
8.根据权利要求1所述的电路,其中,所述第二调节器电路是串联电压调节器电路。
9.根据权利要求8所述的电路,其进一步包括在所述串联电压调节器电路中所包括的一个或多个开关,所述一个或多个开关被偏置用于控制被转移到第二电压供给轨的电荷量。
10.根据权利要求1所述的电路,其进一步包括定时器电路,所述定时器电路可操作用于补偿来自所述分路器的不同电流。
全文摘要
调节提取自被电感耦合到交变磁场的天线的电力,以便提供电压供给。在一些实现中,第一电压供给(例如,3.8伏特)向模拟电路提供经调节的电压,并且第二较低电压供给(例如,1.4伏特)向数字电路提供经调节的电压。第一电压供给可以由第一电压调节器电路使用分路调节来进行调节。第二电压供给可以由第二电压调节器电路使用串联调节来进行调节。第二电压调节器电路被提供了来自第一电压调节器的分路电流。可以将由第一调节器电路所提供的过量分路电流进行旁路(例如,旁路到接地)。第二电压调节器电路可以使用定时器电路来控制被转移到第二电压供给轨的电荷量。所述定时器电路可以补偿来自第一电压调节器电路的不同电流。
文档编号G06K19/07GK102203806SQ200980142792
公开日2011年9月28日 申请日期2009年9月23日 优先权日2008年10月27日
发明者C·贝茨 申请人:英赛瑟库尔公司

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