[发明专利]远距自供电集成电路中的载荷调制装置

说明书

本发明涉及一种远距自供电集成电路中的载荷调制装置。

这种装置可以在远距自供电集成电路与电磁场辐射源读出器之间，利用从读出器可看到的集成电路等效载荷的变化传输数据。

该发明尤其可应用到无触点智能卡(芯片卡)及电子标记或电子标签方面。

在这类应用中，例如LC型振荡电路可用于电源电压再生及卡与读出器之间的数据传输。振荡电路可以部分或全部地集成到集成电路或偏置在外边。

处在电磁场中的振荡电路在其端子上输出频率与读出器发射信号频率相同的交流信号。当振荡电路固有谐振频率等于读出器发射频率时该电压信号振幅最大。

适合这种应用的集成电路通常都包括一个对振荡电路输出的交流信号进行整流的整流电路。整流电路的作用就是把该交流电压与一个对应于集成电路中逻辑电路的载荷相对应的直流载荷相连通。换句话说该整流电路可把交流电源电压转换成集成电路中逻辑电路的直流电源电压。

在那种情况下载荷调制主要是使调谐电路的阻抗，从读出器上能看到，随着要传输的数据而变化。

为此，集成电路包括一个载荷调制电路，它受集成电路数据传输级输出的逻辑调制信号控制。载荷调制电路通常都是由一个或几个连接在振荡电路输出接点间的晶体管组成，它们受逻辑调制信号控制。

图1表示出远距自供电集成电路中载荷调制电路的第一个实施例。

该集成电路通常包括：一个振荡电路1，它在其输出端A与B之间输出一个交流电压信号；一个对该交流电压进行整流的整流电路2用来向集成电路中的逻辑电路3输出直流电源电压Vdd及Gnd。在该实施例中，整流电路是二极管D0、D1、D2、D3电桥并且逻辑电路是利用其等效载荷表示的，采用了电源电压Vdd及Gnd之间并联的电阻Re及电容Ce。

振荡电路中的载荷调制电路由标注为mod的二进制调制信号控制，此信号是由图中未示出的在逻辑电路3中所设计的数据传输级ED输出的。

载荷调制电路4包括一个开关晶体管Tm1，在其栅极上由调制信号mod控制。在本实施例中是一个N型MOS晶体管，它连接在调制结点Nm与电源电压Gnd之间。载荷调制电路4另外还包括两个隔离晶体管，有一个利用振荡电路端子，它可保护开关晶体管Tm1防止电压太高。因此就有了一个连接在端子A与电路结点Nm之间的隔离晶体管Ti1以及一个连接在端子B与电路结点Nm之间的隔离晶体管Ti2。在该实施例中，它们是两个N型MOS晶体管。每个都按二极管方式安装，其栅极和漏极连接在一起。

当开关晶体管Tm1利用二进制调制信号mod被控制在开路状态或断开状态时，它就等效于一个标注为rdsoff的高阻值电阻。当开关晶体管被控制在闭合状态或通路状态时，它就等效于一个标注为rdson的低阻值电阻。电阻rdsoff与rdson之间的差就引起了载荷的变化。振荡电路1的工作频率没有变化。

图2表示出了载荷调制电路4的另一个实施例。在该实施例中，载荷电路包括一个电容Cm及一个开关晶体管Tm2，它们串联在端子A与B之间。在此实施例中，开关晶体管是一个N型MOS晶体管。它在其栅极上接收二进制调制信号mod。根据该mod信号的二进制电平，开关晶体管Tm2可使电容Cm并联在振荡电路上或者不并联在振荡电路上，按照电容Cm有效地并联或不并联，就可改变电容载荷及振荡电路的工作频率。

现有技术的这些载荷调制电路实施例其共同之处是必须把那些补充元件都连接到振荡电路上，这就会妨碍该电路的品质因数。品质因数应理解为在电路的振荡频率下其端子上的过压。由于补充元件所产生的电流载荷减少了过压，因而也降低了振荡电路的效率。

此外，这些补充元件按照在集成电路上设计面积来说造成了成本过高。实际上这些补充元件应该能够在振荡电路端子上承受较大的电压变化，它们可达到10至100伏。

本发明的目的是一种在远距自供电电路中的载荷调制装置，它没有上面那些各种不足之处。

本发明的基本想法是使用在阱中制成的MOS晶体管的漏极/基片或源极/基片寄生二极管。根据本发明，把调制应用到MOS晶体管的阱上，此晶体管又利用其漏极或源极连接到振荡电路的端子上，就能够使漏极阱或源极阱寄生二极管导通，其作用就是使所考虑的端子达到指定的电压水平，从读出器可看出，这就能用来影响振荡电路的载荷。