專利名稱：非接觸式接口的制作方法
技術領域：
本發明總體上涉及電子接口，并且更具體地涉及用于智能卡和其它電子器件的非接觸式接口。
背景技術：
非接觸式智能卡常用于安全接入或支付系統。非接觸式智能卡通常包括被耦合到集成電路(IC)的電感器形式的天線。IC常常包括與天線形成諧振電路的電容器。讀卡器呈現用于激勵電感器/電容器諧振電路的交變磁場，該電感器/電容器諧振電路進而對IC 進行賦能和供電。然后，IC可以實現一個或多個功能，諸如通過天線向讀卡器傳送卡號。一些智能卡要求用于向數字電路(例如，1.4伏特)和模擬電路(例如，3.8伏特) 供電的供給電壓。根據諧振電路中電感器兩端的電壓來生成供給電壓。為了確保穩定的直流(DC)供給電壓，使用例如橋式整流器和調節電路來對交變電壓進行整流和調節。一些常規智能卡使用兩個調節器。第一(分路)調節器提供模擬供給電壓的寬松調節(例如，+/-1伏特擺幅)。寬松調節允許通過場調制來進行接收/傳送。從由第一調節器所提供的模擬供給電壓來對用于對數字電路供電的第二調節器進行供電。這些常規智能卡經受(讀卡器正經歷的)處理器噪聲，該處理器噪聲可能造成關于閱讀器從智能卡接收數據的各種問題。而且，第一調節器經常要求使用大的去耦電容器來支持第二調節器。大的去耦電容器要求大面積并且可在傳送和接收期間在低場強下使調制衰減。
發明內容
調節提取自被電感耦合到交變磁場的天線的電力，以便提供電壓供給。在一些實現中，第一電壓供給(例如，3.8伏特)向模擬電路提供經調節的電壓，并且第二(較低)電壓供給(例如，1.4伏特)向數字電路提供經調節的電壓。第一電壓供給可以由第一電壓調節器電路使用分路調節來進行調節。可以在第一電壓供給軌(voltage supply rail)上輸出第一電壓供給。第二電壓供給可以由第二電壓調節器電路使用串聯調節來進行調節。第二電壓調節器電路被提供了來自第一電壓調節器電路的分路電流。可以將第一電壓調節器電路所提供的過量分路電流進行旁路(例如，旁路到接地)。第二電壓調節器電路可以使用定時器電路來控制被轉移到第二電壓供給軌的電荷量。定時器電路可以補償來自第一電壓調節器電路的不同電流。旁路過量的分路電流不需要第一電壓調節器控制電路適應第二電壓供給軌上的負載改變。所公開的具有開關調節器的非接觸式接口的優點包括但不限于去耦電容器的尺寸減小、快速作用的調節器，以及用于易穩定的調節器的簡單控制回路。
圖1是示例性非接觸式接口的框圖，包括開關整流器/調節器電路。
圖2是圖1的示例性開關整流器/調節器電路的簡化示意圖。圖3是用于生成用來控制圖2中示出的Mvdd swith的開關控制信號的示例性定時器電路。圖4是圖示了示例性分路和vdd開關控制時序的時序圖。
具體實施例方式示例性非接觸式接口圖1是示例性非接觸式接口 100的框圖。在一些實現中，非接觸式接口 100包括開關整流器/調節器電路102 (在下文中也稱為“開關調節器電路102” )、rfvdd調節器控件104和vdd調節器控件106以及LC電路110。盡管示例性接口 100包括兩個調節器。其它實現可以包括三個或更多的調節器，用于提供三個或更多的經調節的電壓供給。非接觸式接口 100可以用于非接觸式智能卡或使用兩個或更多經調節的電力供給的其它器件。在示例性智能卡實現中，開關調節器102調節非接觸式管腳兩端的電壓。接口 100在供給軌(supply rail) 116上提供第一經調節的電壓供給(“vdd”)用于向數字電路供電，并且在供給軌118上提供第二經調節的電力供給(“rfvdd”)用于向模擬電路供電。調節器控制電路104和106可以實現分別用于控制vdd調節器和rfvdd調節器的控制回路。調節器控制電路104、106分別提供開關和分路控制信號，其可以用于控制開關調節器102中的vdd和rfvdd電壓調節器。在一些實現中，可以在IC芯片中實現開關調節器 102。調節器控制電路104、106可以被包括在具有開關調節器102的IC上，或者通過外部的其它電路或IC器件來提供。在一些實現中，LC電路110包括被并聯耦合到電容器114的天線112(例如，線圈)。LC電路110可操作用于電感耦合到可通過智能讀卡器或其它器件生成的交變電磁場。 電容器114的電容可以被調整成使得天線112在所期望的載波頻率(例如，13. 56MHz)處諧振。在一些實現中，耦合到偶極天線的調諧儲能電路(timed tank circuit)可以用于接收由智能讀卡器或其它器件所生成的交變電磁場。在一些實現中，開關調節器102可以被包括在單個集成電路芯片中。開關調節器102的一個或多個組件(例如，電容器114)可以在集成電路芯片的外部。示例性開關調節器電路圖2是圖1的示例性開關調節器電路102的簡化示意圖。當RFl比RF2處于更高的電勢時，開關調節器電路102是有效的(active)。這對于載波周期的一半是成立的。當 RF2比RFl處于更高的電勢時，可以在載波周期的另一半上使用第二恒等電路(identical circuit)0由器件 216 (Mrfvdd diode)、202 (Mpdiode)和 212 (Mndiode)來實現對于從諧振電路110(例如，天線112和電容器114)輸出的交變電流(“載波信號”)的整流。在一些實現中，器件216、202、212是被偏置以便作為二極管來操作的晶體管(例如，M0SFET)，從而允許電流在一個方向上流過所述器件。器件216、202、212形成了半橋式整流器電路。器件 212將RF2耦合到接地。器件202向供給電流鏡204 (Mshunt)和vdd電壓供給軌116提供電流。器件216向由rfvdd電壓供給軌118所提供的供給電路(例如，模擬電路)提供電流。由rfvdd調節器控制電路106所生成的rfvdd分路控制偏置電流被施加到輸入端220， 用于控制通過電流鏡204的分路電流Is的流動。當器件206被偏置“接通(on)，，時，器件202輸出分路電流Is，其穿過電流鏡204 和器件206 (Mshunt_switch)。然后，電流路徑被分開并通過器件210 (Mvdd_diode)或器件 208 (MvdcLswitch)和數字負載(未示出)流向接地。分路電流Is控制在RFl處的電壓，其有效地控制在rfvdd電壓供給軌118上的電壓。分路電流Is和rfvdd分路控制偏置電流調節了用于載波信號的一半周期的rfvdd電
壓供給。器件208 (MvdcLswitch)是開關器件(例如，被偏置成作為開關來操作的晶體管)， 并且基于在輸入端222處所施加的vdd開關控制信號而被偏置“接通”或“斷開”。當器件 208被偏置“接通”時，來自電流鏡204的電流流過器件208進入vdd去耦電容器214并進入數字負載(未示出)。不會有電流流過器件210，因為器件208將器件210的柵源電壓減少成低于其門限電壓Vt。當器件208被偏置“斷開”時，器件210的柵源電壓將升高并且器件210將充當源跟隨器，從而將分路電流Is導向接地。在上述開關調節器102的操作期間，器件206的源電壓將處于在供給電壓vdd之上的\處(例如，0.7伏特)，或者處于在供給電壓vdd之上的飽和電壓Vdssat處(例如， 0. 2伏特)。此外，如果緊密地調節了 vdd，則器件206源將在開關調節器102的操作期間僅有少量變化(例如，0. 7-0. 2 = 0. 5)。器件206是可以使用由施加到輸入端224的分路控制信號所提供的柵電壓來偏置“接通”或“斷開”的開關器件(例如，被偏置成作為開關進行操作的晶體管)。如果器件 206 “接通”，則當器件208從“接通”切換到“斷開”(或者反之亦然)時，器件206的漏極上的變化將僅是大約0. 5伏特。由于器件208切換而造成的在RF1/RF2處經歷的負載變化 (例如，由智能讀卡器所經歷的負載)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”時間提供了對于在供給軌116上的vdd電力供給的調節。從器件204輸出的分路電流Is控制RF1/2處的電壓，其進而設置rfvdd電壓供給軌118的電壓。存在對于rfvdd電壓供給軌118的微弱調節，以確保通過另一器件(例如， 通過智能讀卡器)的場調制將被看作是在RF1/2處的電壓變化。例如，這可能在將RF1/2 處的電壓用于解調載波的情況下是重要的。當RF2比RFl處于更高的電勢時，器件206被斷開以防止電流回流通過P型整體連接(bulk connection)。用于開關控制的示例性定時器圖3是用于生成用來控制圖2中所示的Mvdd switch 208的vdd開關控制信號的示例性定時器電路108。圖4是圖示了示例性分路和vdd開關控制時序的時序圖。下面的描述參考圖3和圖4。電阻器R1、R2形成分壓器，將vdd供給電壓分開，從而使得其可以與基準電壓Vref 相比較。放大器Xl是誤差放大器，其被配置用于將所分開的Vdd供給電壓與基準電壓Vref 進行比較并且輸出放大的誤差電壓。放大的誤差電壓被輸入到比較器X2，在其中將誤差電壓與電容器Cl上的電壓進行比較。電容器Cl通過整合由輸入Iin所提供的電流來生成斜坡電壓。電壓斜坡率將與電流Iin的幅度成比例。通過晶體管Ml將電容器Cl上的電壓重置成基準電壓Vref。輸入Vreset控制晶體管Ml導電性以及因此控制對電容器Cl兩端的電壓的重置。上述動作在比較器X2的輸出端上生成脈沖，其是在圖2中的輸入端222處所施加的vdd開關控制。脈沖的長度可以由電流Iin的幅度以及vdd供給調節上的誤差來控制。 取決于vdd供給電壓的誤差意味著電路108的脈沖輸出可被用作調節回路的一部分來調節vdd供給電壓。如果Iin與MvdcLswitch 208中的電流成比例，則在輸出vdd開關控制輸入端222 上的脈沖長度將與通過MvdcLswitch 208的電荷轉移速率成反比。這導致Iin/Cl斜坡發生器補償了通過MvdcLswitch 208所提供的電流中的任何改變。這進而意味著電壓調節回路(包括誤差放大器XI)不需要補償被提供給MvdcLswitch 208的電流中的改變，所以增加了電力供給抑制(power supply rejection)。將電流從分路調節器提供到Mvdd_SWitch 208。Iin/Cl補償方案意味著vdd調節回路針對分路調節器電流中的改變是不變的(對于第一階次)。因而，vdd調節器控制電路獨立于分路調節器電路的活動。
權利要求
1.一種電路，其包括輸入端，所述輸入端被配置用于耦合到天線以及用于從所述天線接收交變電壓； 整流器電路，所述整流器電路耦合到所述輸入端，所述整流器電路可操作用于對所述交變電壓進行整流；分路器，所述分路器耦合到整流器并且可操作用于調節經整流的電壓；以及第二調節器電路，所述第二調節器電路耦合到所述分路器，并且可操作用于接收分路電流以及使用所述分路電流來輸出第一經調節的電壓。
2.根據權利要求1所述的電路，其中，所述輸入端耦合到用于調諧所述天線的調諧電路。
3.根據權利要求1所述的電路，其中，所述分路器包括分路電壓調節器電路，所述分路電壓調節器電路可操作用于輸出第二經調節的電壓。
4.根據權利要求3所述的電路，其中，所述分路電壓調節器電路包括電流鏡，所述電流鏡包括兩個晶體管，所述兩個晶體管具有相應的柵極被耦合到用于控制所述分路電流的流動的控制信號。
5.根據權利要求3所述的電路，其中，所述第二經調節的電壓通過所述輸入端被施加到所述天線的兩端。
6.根據權利要求3所述的電路，其中，所述第一經調節的電壓被調節成具有比所述第二經調節的電壓更小的電壓擺幅。
7.根據權利要求3所述的電路，其進一步包括在所述分路電壓調節器電路中所包括的一個或多個開關，所述一個或多個開關被偏置用于將過量分路電流分路到接地。
8.根據權利要求1所述的電路，其中，所述第二調節器電路是串聯電壓調節器電路。
9.根據權利要求8所述的電路，其進一步包括在所述串聯電壓調節器電路中所包括的一個或多個開關，所述一個或多個開關被偏置用于控制被轉移到第二電壓供給軌的電荷量。
10.根據權利要求1所述的電路，其進一步包括定時器電路，所述定時器電路可操作用于補償來自所述分路器的不同電流。
全文摘要
調節提取自被電感耦合到交變磁場的天線的電力，以便提供電壓供給。在一些實現中，第一電壓供給(例如，3.8伏特)向模擬電路提供經調節的電壓，并且第二較低電壓供給(例如，1.4伏特)向數字電路提供經調節的電壓。第一電壓供給可以由第一電壓調節器電路使用分路調節來進行調節。第二電壓供給可以由第二電壓調節器電路使用串聯調節來進行調節。第二電壓調節器電路被提供了來自第一電壓調節器的分路電流。可以將由第一調節器電路所提供的過量分路電流進行旁路(例如，旁路到接地)。第二電壓調節器電路可以使用定時器電路來控制被轉移到第二電壓供給軌的電荷量。所述定時器電路可以補償來自第一電壓調節器電路的不同電流。
文檔編號G06K19/07GK102203806SQ200980142792
公開日2011年9月28日 申請日期2009年9月23日 優先權日2008年10月27日
發明者C·貝茨 申請人:英賽瑟庫爾公司