DE102006048594B4

DE102006048594B4 - Schaltungsanordnung zum kontaktlosen Datenaustausch und Chipkarte

Info

Publication number: DE102006048594B4
Application number: DE102006048594A
Authority: DE
Inventors: Walter Kargl; Richard Sbüll
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2006-10-13
Filing date: 2006-10-13
Publication date: 2009-07-30
Anticipated expiration: 2026-10-14
Also published as: US7912430B2; US20080087723A1; DE102006048594A1

Abstract

Schaltungsanordnung (600) zum kontaktlosen Datenaustausch mit einem Lesegerät (910), aufweisend
– eine Antenne (921) zum Umwandeln elektromagnetischer Strahlung in eine Antennenspannung (V_AB),
– eine Analogschaltung (120) zum Demodulieren von Informationssignalen basierend auf der Antennenspannung (V_AB), wobei die Analogschaltung (120) ein steuerbares Ableitungselement (501) aufweist,
– eine Digitalschaltung (923) zum Verarbeiten der Informationssignale, wobei die Digitalschaltung (923) von der Analogschaltung (120) mit Energie versorgt wird, und
– eine Entkopplungsschaltung (131), die zwischen die Analogschaltung (120) und die Digitalschaltung (923) geschaltet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
– die Entkopplungsschaltung (131) mit einer Rückkopplungsschaltung (610) zum Erkennen einer Amplitudenmodulation der Antennenspannung (V_AB) verbunden ist, wobei die Rückkopplungsschaltung (610) dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit einer erkannten Amplitudenmodulation das Ableitungselement (501) anzusteuern und einen Innenwiderstand des Ableitungselementes (501) beim Erkennen einer Austastlücke (400) in der modulierten Antennenspannung (V_AB) konstant zu halten oder herabzusetzen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum kontaktlosen Datenaustausch mit einem Lesegerät, aufweisend eine Antenne zum Umwandeln elektromagnetischer Strahlung in eine Antennenspannung, eine Analogschaltung zum Demodulieren von Informationssignalen basierend auf der Antennenspannung, eine Digitalschaltung zum Verarbeiten der Informationssignale, wobei die Digitalschaltung von der Analogschaltung mit Energie versorgt wird, und eine Entkopplungsschaltung, die zwischen die Analogschaltung und die Digitalschaltung geschaltet ist. Die Erfindung betrifft außerdem eine Chipkarte mit einer dementsprechenden Schaltungsanordnung.
In so genannte RFID-Karten (Radio Frequency Identification) dient eine von einer kontaktlosen Chipkarte aufgenommene Antennenspannung sowohl zur Datenübertragung zwischen einem Lesegerät und der kontaktlosen Chipkarte, als auch zur Energieversorgung weiterer Schaltungskomponenten der Chipkarte.
Da kontaktlose Chipkarten in der Regel über keine eigene Stromversorgung verfügen, können sie besonders kostengünstig hergestellt werden und eignen sich deshalb für eine Vielzahl von Anwendungen. Insbesondere Systeme, die den Einsatz einer Vielzahl von Chipkarten bedingen, zum Beispiel zur Kennzeichnung von Warensendungen oder Produkten oder als Zugangskontrollmittel, können mit Hilfe von kontaktlosen Chipkarten besonders kostengünstig verwirklicht werden. Zugleich gestattet die kontaktlose Schnittstelle einen besonders einfachen Datenaustausch mit einem Lesegerät.
Weil kontaktlose Chipkarten jedoch möglicherweise unbemerkt ausgelesen werden können, ergibt sich ein Sicherheitsrisiko. Insbesondere bei Zugangskontrollsystemen rücken deshalb zunehmend Sicherheits- und Datenschutzaspekte in den Vordergrund. Um den Datenschutz zu verbessert, werden Daten, die auf einer kontaktlosen Chipkarte gespeichert sind, sowie Daten, die von oder zu der Chipkarte übertragen werden, zunehmend verschlüsselt. Die Verschlüsselung und Entschlüsselung wird in der Regel von einem Prozessor vorgenommen, der Teil der Digitalschaltung der kontaktlosen Chipkarte ist.
Da insbesondere Verschlüsselungsalgorithmen besonders rechenaufwändig sind, ändert sich die Stromaufnahme während ihrer Durchführung stärker als dies bei anderen Operationen von Digitalschaltungen, wie etwa einer unverschlüsselten Speicherung und Wiedergabe von Daten, üblich ist. Eine Änderung der Stromaufnahme der Digitalschaltung beeinflusst elektrische Größen wie die Antennenspannung oder Impedanz der Analogschaltung, sodass ein Datenempfang von einem Lesegerät möglicherweise gestört wird.
Zur Erhöhung der Störsicherheit ist es bekannt, eine Entkopplungsschaltung zwischen die Analogschaltung und die Digitalschaltung zu schalten. Eine gattungsgemäße Schaltungsanordnung ist beispielsweise aus der US 6,134,130 A bekannt. Die bekannte Schaltungsanordnung dient insbesondere dazu, Störsignale der Digitalschaltung von der Analogschaltung fernzuhalten.
Die bekannte Schaltungsanordnung kann die gewünschte Entkopplung nur dann sicherstellen, wenn die Antennenspannung über einem bestimmten Wert liegt. Bestimmte Modulationsverfahren, wie etwa der so genannte Typ A Übertragungsmodus gemäß ISO 14443, oder Betriebsbedingungen, wie etwa große Entfernungen zwischen Lesegerät und Chipkarte, resultieren jedoch in einer zu niedrigen Antennenspannung, um eine wirkungsvolle Entkopplung und gleichzeitige Demodulation eines Informationssignals sicherzustellen.
Aus der Druckschrift EP 1 089 217 A1 ist eine weitere Halbleiterschaltungsanordnung für kontaktlose Chipkarten bekannt. Die Schaltungsanordnung umfasst eine Gleichrichterschaltung zum Bereitstellen einer Versorgungsspannung, einen steuerbaren Shunt-Widerstand und eine damit verbundene Steuerschaltung. Die Steuerschaltung erniedrigt den Shunt-Widerstand, wenn die Versorgungsspannung einen oberen Grenzwert übersteigt und erhöht den Shunt-Widerstand, wenn die Versorgungsspannung einen unteren Grenzwert unterschreitet. Hierdurch stabilisiert der regelbare Shunt-Widerstand die Versorgungsspannung.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Schaltungsanordnung beziehungsweise eine Chipkarte mit verbesserten Kommunikationseigenschaften zu beschreiben, die insbesondere im Fall niedriger Antennenspannungen zuverlässig funktioniert.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Schaltungsanordnung der oben genannten Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Entkopplungsschaltung mit einer Rückkopplungsschaltung zum Erkennen einer Amplitudenmodulation der Antennenspannung verbunden ist, wobei die Rückkopplungsschaltung dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit einer erkannten Amplitudenmodulation ein steuerbares Ableitungselement der Analogschaltung anzusteuern und einen Innenwiderstand des Ableitungselementes beim Erkennen einer Austastlücke in der mo dulierten Antennenspannung konstant zu halten oder herabzusetzen.
Durch die Rückkopplungsschaltung zur Ansteuerung des Ableitungselements kann im Falle einer Amplitudenmodulation mit einem hohen Modulationsgrad eine sichere Erkennung des modulierten Informationssignals sichergestellt werden, auch dann, wenn die resultierende Antennenspannung einen vorbestimmten Wert unterschreitet.
Bei Modulationsverfahren, bei denen Austastlücken in der modulierten Antennenspannung zur Codierung von Informationen verwendet werden, kann durch die Rückkopplungsschaltung mittels Festhalten oder Herabsetzen des Innenwiderstandes des Ableitungselementes bewirkt werden, dass Austastlücken sicher erkannt werden.
Die Aufgabe wird ebenfalls durch eine gattungsgemäße Schaltungsanordnung mit einer Steuerschaltung gelöst, die dazu eingerichtet ist, eine Größe zu überwachen, die einer Feldstärke eines die Antenne umgebenden elektrischen Feldes kennzeichnet, und den Eingangsstrom der Entkopplungsschaltung in Abhängigkeit der überwachten Größe einzustellen, wobei die Entkopplungsschaltung in einem vorgegebenen Spannungsbereich einen konstanten, vom Energiebedarf der Digitalschaltung unabhängigen Eingangsstrom von der Analogschaltung aufnimmt.
Durch Überwachung der Feldstärke im Bereich der Antenne und einer darauf basierenden Regelung des Eingangsstroms der Entkopplungsschaltung kann die Schaltungsanordnung an unterschiedlichen Betriebsbedingungen, insbesondere beim Betrieb in unterschiedlichem Abstand von einem Lesegerät, angepasst werden. Durch die Aufnahme eines konstanten Eingangsstroms, werden Störungen in einer Datenübertragung verhindert.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Steuerschaltung einen Steuerausgang zum Ausgeben eines Steuersignals auf, wobei das Steuersignal zum Aktivieren eines Energiesparzustandes der Digitalschaltung geeignet ist. Um den Eingangsstrom der Entkopplungsschaltung auch in ungünstigen Betriebsbedingungen konstant zu halten, kann die Steuerschaltung mittels eines Steuerausgangs einen Energiesparzustand in der Digitalschaltung aktivieren.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Steuerausgang mit einer Takterzeugungsschaltung für die Digi talschaltung verbunden und ermöglicht eine Verringerung eines von der Takterzeugungsschaltung bereitgestellten Arbeitstaktes. Durch die Verringerung eines Arbeitstaktes kann die Stromaufnahme einer Digitalschaltung in ungünstigen Betriebsbedingungen verringert werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Analogschaltung zur Lastmodulation eingerichtet, wobei durch einen Lastmodulator eine Impedanz der Antenne unabhängig vom Energiebedarf der Digitalschaltung beeinflussbar ist.
Durch die Entkopplung der Digitalschaltung von der Analogschaltung wird eine Lastmodulation nicht durch die Stromaufnahme der Digitalschaltung gestört. Eine Lastmodulation zur Datenübertragung von einer Chipkarte zu einem Lesegerät wird insbesondere bei so genannten Nahbereichs- oder Proximity-RFID-Systemen verwendet.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Entkopplungsschaltung einen ersten Steuereingang auf, über den der unabhängige Eingangsstrom einstellbar ist. Mittels des ersten Steuereingangs kann die Entkopplungsschaltung an die weiteren Komponenten der Schaltungsanordnung beziehungsweise besondere Betriebsbedingungen der Schaltungsanordnung angepasst werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Entkopplungsschaltung einen Spannungsausgang zum Bereitstellen einer Betriebsspannung für die Digitalschaltung und einen zweiten Steuereingang auf, wobei die an dem Spannungsausgang bereitgestellte Betriebsspannung in Abhängigkeit eines durch den zweiten Steuereingang empfangenen zweiten Steuersignals einstellbar ist. Durch Bereitstellen eines zweiten Steuerein gangs und eines zweiten Steuersignals kann die Ausgangsspannung der Entkopplungsschaltung, die zur Spannungsversorgung der Digitalschaltung dient, an diese angepasst werden.
Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen naher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer erste Ausgestaltung einer Schaltungsanordnung,
2 eine schematische Darstellung einer Entkopplungsschaltung,
3 einen Schaltplan der Entkopplungsschaltung gemäß der ersten Ausgestaltung,
4A einen Spannungsverlauf während des Empfangs einer Austastlücke,
4B einen Spannungsverlauf während des Empfangs einer gestörten Austastlücke,
4C einen Stromfluss durch die Entkopplungsschaltung und das Ableitungselement,
5 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausgestaltung der Schaltungsanordnung,
6 eine schematische Darstellung einer dritten Ausgestaltung der Schaltungsanordnung,
7 eine schematische Darstellung einer vierten Ausgestaltung der Schaltungsanordnung,
8 einen Schaltplan der Schaltungsanordnung gemäß der vierten Ausgestaltung und
9 eine schematische Darstellung einer Schaltungsanordnung gemäß dem Stand der Technik.
Bevor die unterschiedlichen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Detail erläutert werden, wird zunächst ein kontaktloses Datenübertragungssystem gemäß dem Stand der Technik beschrieben, um die Funktionsweise solcher Systeme zu verdeutlichen.
9 zeigt ein Datenübertragungssystem 900 bestehend aus einem kontaktlosen Lesegerät 910 und einer kontaktlosen Chipkarte 920. Das kontaktlose Lesegerät 910 umfasst eine Sendeantenne 911, über die elektromagnetische Strahlung ausgesandt werden kann.
Die kontaktlose Chipkarte 920 weist eine Antenne 921, eine Analogschaltung 922 und eine Digitalschaltung 923 auf. Die Analogschaltung 922 ist mit der Antenne 921 verbunden, sodass eine in die Antenne 921 induzierte Antennenspannung V_AB in die Analogschaltung 922 eingespeist wird.
Um die kontaktlose Chipkarte 920 auf ein zum Datenaustausch mit dem kontaktlosen Lesegerät 910 verwendetes Informationssignal abzustimmen, verfügt die Analogschaltung 922 über ei nen Abstimmkondensator 924. Die eigentliche Demodulation des Informationssignals wird durch den Demodulator 925 durchgeführt, dessen Aufbau von der verwendeten Modulationsart abhängt.
Die von der Antenne 921 bereitgestellte Antennenspannung V_AB wird zusätzlich auch zur Stromversorgung der Digitalschaltung 923 verwendet. Hierzu wird zumindest ein Teil I_LOAD eines Antennenstroms I_AB durch einen zentralen Knoten 926 einer Stromversorgungsschaltung 927 zugeleitet. Die Stromversorgungsschaltung 927 ist zwischen den zentralen Knoten 926 und die Digitalschaltung 923 geschaltet.
In der schematischen Darstellung der 9 umfasst die Stromversorgungsschaltung 927 einen Gleichrichter 928, einen ersten Kondensator 929 zum Glätten einer hochfrequenten Eingangsspannung, einen seriellen Spannungsregler 930 und einen zweiten Kondensator 931 zum Glätten und Puffern einer Betriebsspannung V_DD zum Versorgen der Digitalschaltung 923.
Des Weiteren umfasst die Analogschaltung 922 ein Ableitungselement 932, das im Fall eines besonders starken elektromagnetischen Feldes im Bereich der Antenne 921 überflüssigen Strom von dem zentralen Knoten 926 über das Ableitungselement 932 ableitet. Des Weiteren dient das Ableitungselement 932 in einem so genannten "fast mode" zumindest teilweise zur Anpassung der Analogschaltung 922 an den Strom I_LOAD. Auf diese Weise wird eine Überlastung der Stromversorgungsschaltung 927 beziehungsweise des Demodulators 925 vermieden, beispielsweise wenn die kontaktlose Chipkarte 920 sehr nahe an ein kontaktlose Lesegerät 910 herangebracht wird.
Bei dem Datenübertragungssystem 900 kann es sich beispielsweise um ein so genanntes "Proximity"- oder Nahbereichs-RFID-System handeln, bei dem mittels induktiver Kopplung zwischen der Sendeantenne 911 des kontaktlosen Lesegeräts 910, auch genannt "Proximity Coupling Device" (PCD), und der Antenne 921 der kontaktlosen Chipkarte 920, auch genannt "Proximity Integrated Circuit Card" (PICC), Daten ausgetauscht werden. Nahbereichs-Datenübertragungssystem eigenen sich zur Datenübertragung bis zu einem Abstand entsprechend dem 0,16-fachen der Wellenlänge der Trägerfrequenz. Bei einer Trägerfrequenz von beispielsweise 13,56 MHz ist einen induktive Kopplung über etliche Zentimeter Abstand möglich.
Die Chipkarte 920 kann sich in drei verschiedenen Betriebsarten befinden: einer Datenverarbeitungsbetriebsart, einer Warte- bzw. Empfangsbetriebsart oder in einer Sendebetriebsart. Selbstverständlich kann eine Datenverarbeitung auch parallel zum Datenempfang oder -versand durchgeführt werden. Bei einer so genannten Typ A Datenübertragung gemäß dem ISO 14443 Standard wird zur Datenübertragung von dem Lesegerät 910 zu der Chipkarte 920 eine Amplitudenmodulation verwendet.
Bei der Gegenrichtung, also der Datenübertragung von der Chipkarte 920 zu dem Lesegerät 910, wird eine Lastmodulation mit einer Hilfsträgerfrequenz von 847 kHz verwendet. Üblicherweise besitzt das Lesegerät 910 eine Eingangsbandbreite von etwa 1 bis 2 MHz. Die Verwendung einer Lastmodulation hat den Vorteil, dass die Chipkarte 920 nicht als aktiver Sender eingerichtet sein muss, sondern einzig und allein durch Impedanzänderungen der Antenne 921 Daten zurück an das Lesegerät 910 übertragen kann. Hierzu ist ein Lastmodulator 933 vorgesehen, der durch die Digitalschaltung 923 angesteuert wird und durch Zuschaltung einer weiteren Last die durch das Lese gerät 910 beobachtbaren Impedanz Z_IN der Analogschaltung 922 ändert. Alternativ kann eine Modulation auch durch das Ableitungselement 932 bewirkt werden.
Da der Lastmodulator 933 und die Stromversorgungsschaltung 927 zum Versorgen der Digitalschaltung 923 mittels des zentralen Knoten 926 parallel zueinander geschaltet sind, stellt die Stromversorgungsschaltung 927 eine zusätzliche Last dar, die ebenfalls die Impedanz Z_IN der Analogschaltung 922 beeinflusst.
Ändert sich die Stromaufnahme der Digitalschaltung 923 schnell im Vergleich zur Symboldauer des Informationssignals, beispielsweise innerhalb einer 1 μs weil sehr rechenintensive Operationen durch einen in die Digitalschaltung 923 integrierten Mikroprozessor durchgeführt werden, kann es zu Störungen in der Datenübertragung zwischen dem kontaktlosen Lesegerät 910 und der kontaktlosen Chipkarte 920 kommen. Solche Probleme können sowohl im Sende- als auch im Empfangsmodus der kontaktlosen Chipkarte 920 auftreten. Eine Glättung der Versorgungsspannung V_DD durch die Kondensatoren 929 und 931 allein reicht jedoch nicht, diese Störungen zu beseitigen, da deren Auf- und Entladeströme aufgrund geringer Zeitkonstanten verhältnismäßig groß sind und so selbst hochfrequente Störungen verursachen.
Somit wird ein hochfrequentes Informationssignal, beispielsweise ein amplitudenmoduliertes Informationssignal mit einer Trägerfrequenz von 13,56 MHz, effektiv durch die Lastschwankungen des Stroms I_LOAD eines Prozessor, beispielsweise mit einem Arbeitstakt von 1 MHz, gefaltet. Durch die Faltung entstehen Störsignale, die eine Demodulation des Informationssignals durch den Demodulator 925 verhindern können. Umge kehrt überlagert die durch die Digitalschaltung 923 verursachte Impedanzänderung der Analogschaltung 922 eine von dem Lastmodulator 933 bewirkte Lastmodulation, sodass auch eine Datenübertragung zurück zu dem kontaktlosen Lesegerät 910 gestört wird. Des Weiteren können Laständerungen in der Datenverarbeitungsbetriebsart dazu führen, dass in die Antenne 911 des Lesegeräts 910 induzierte Impedanzänderungen irrtümlich für einen Sendeversuch der Chipkarte 920 gehalten werden, was zu Folgefehlern führen kann, zum Beispiel dem Erneuten Anfordern vermeintlich fehlerhaft empfangenen Daten durch das Lesegerät 910.
1 zeigt eine erste Ausgestaltung einer verbesserten Schaltungsanordnung 100 zur Datenübertragung in einem kontaktlosen Datenübertragungssystem. In der 1 ist lediglich die Schaltungsanordnung 100 bestehend aus einer Analogschaltung 120 und einer Antenne 921 dargestellt. Die nicht dargestellten Teile des Datenübertragungssystems entsprechen beispielsweise denen des in der 9 dargestellten und zuvor beschriebenen Datenübertragungssystems 900.
Wie zuvor ist die Antenne 921 über einen Abstimmkondensator 924 mit der Analogschaltung 120 verbunden. Von einem zentralen Knoten 926 wird ein Teil des über die Antenne bereitgestellten Antennenstroms I_AB an einen Demodulator 925 beziehungsweise einen Lastmodulator 933, eine Stromversorgungsschaltung 130 sowie ein modifiziertes Ableitungselement 133 bereitgestellt.
Die Stromversorgungsschaltung 130 umfasst einen Gleichrichter 928, einen ersten Kondensator 929, einen Spannungsregler 930 sowie einen zweiten Kondensator 931. Zusätzlich umfasst die Stromversorgungsschaltung 130 eine Entkopplungsschaltung 131 sowie einen dritten Kondensator 132. Die Entkopplungsschaltung 131 besitzt bei unterschiedlichen Ausgangsströmen I_OUT einen konstanten Eingangswiderstand. Die von der Entkopplungsschaltung 131 bereitgestellte Ausgangsspannung V_OUT wird über den dritten Kondensator 132 geglättet und zur Versorgung des Spannungsreglers 930 gepuffert.
Da durch die Entkopplungsschaltung 131 Änderungen im Versorgungsstrom I_DD aufgefangen werden, muss das Ableitungselement 133 diese nicht mehr ausgleichen und kann mittels einer größeren Zeitkonstante langsamer eingestellt werden.
2 zeigt eine schematische Darstellung der Ein- und Ausgangsgrößen der Entkopplungsschaltung 131. Die Entkopplungsschaltung 131 umfasst einen Spannungseingang 200, über den eine gleichgerichtete aber immer noch hochfrequent Eingangsspannung V_IN zugeführt wird. Die Entkopplungsschaltung 131 besitzt einen konstanten Eingangsstrom I_IN, sodass bei einer gegebenen Eingangsspannung V_IN am Spannungseingang 200 auch der Eingangswiderstand der Entkopplungsschaltung 131 konstant ist. Da die mittlere Spannung am Spannungseingang durch das Ableitungselement 133 konstant gehalten wird, stellt die Entkopplungsschaltung 131 eine konstante Last dar.
Des Weiteren umfasst die Entkopplungsschaltung 131 einen Spannungsausgang 201. Die Ausgangsspannung V_OUT am Spannungsausgang 201 ist weitgehend konstant, auch wenn die Nutzlast, also insbesondere die Digitalschaltung 923, einen stark schwankende Ausgangsstrom I_OUT aufnimmt.
Zusätzlich umfasst die Entkopplungsschaltung 131 einen ersten Steuereingang 202 und einen zweiten Steuereingang 203. Der erste Steuereingang 202 dient zum Einstellen des konstanten Eingangsstroms I_IN am Spannungseingang 200. Der zweite Steuereingang 203 dient zum Einstellen der konstanten Ausgangsspannung V_OUT am Spannungsausgang 201. Entsprechende Steuersignale können entweder durch Referenzspannungen oder -ströme. der Analogschaltung 922 oder über geeignete Register der Digitalschaltung 923 bereitgestellt werden.
3 zeigt einen beispielhaften Schaltplan gemäß einer ersten Ausgestaltung der Entkopplungsschaltung 131. Die Eingangsspannung V_IN vom Spannungseingang 200 wird über einen Eingangskondensator 300 geglättet. Über eine regelbare Stromquelle 301 wird dabei eine konstante Stromaufnahme I_IN von dem Spannungseingang 200 bewirkt. Dabei ist die regelbare Stromquelle 301 mit dem ersten Steuereingang 202 verbunden.
Hinter die regelbare Stromquelle 301 ist eine einstellbare Zenerdiode 302 zwischen den Spannungsausgang 201 und ein Massepotential 303 geschaltet. Über die einstellbar Zenerdiode 302 wird die Ausgangsspannung am Spannungsausgang 201 konstant gehalten. Gleichzeitig fließt Strom der regelbaren Stromquelle 301, der nicht von der an dem Spannungsausgang 201 angeschlossenen Digitalschaltung 923 aufgenommen wird, über die einstellbar Zenerdiode 302 zum Massepotential 303 ab.
An Stelle der Zenerdiode kann beispielsweise auch ein selbstregelnder Transistor Verwendung finden, beispielsweise ein PMOS-Transistor. Dabei wird der Source-Anschluss mit dem Ausgangspotential V_OUT, der Drain-Anschluss mit einem vorgegebenen Potential V_SS, beispielsweise Masse, und der Gate-Anschluss mit dem zweiten Steuereingang 203 mit Potential V_{OUT adjust} verbunden.
Des Weiteren umfasst die Entkopplungsschaltung 131 gemäß 3 einen Ausgangskondensator 304, der die am Spannungsausgang 201 bereitgestellte Ausgangsspannung V_OUT glättet. Bei den Kondensatoren 300 und 304 kann es sich entweder um die Kondensatoren 929 und 132 der Stromversorgungsschaltung 130 oder um zusätzliche Kondensatoren der Entkopplungsschaltung 131 handeln.
In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Ausgangsspannung V_OUT des Spannungsausgangs 201 dem Spannungsregler 930 zugeführt, um die bereitgestellte Ausgangsspannung V_OUT an die für die Digitalschaltung 923 benötigte Versorgungsspannung V_DD anzupassen. Je nach konkreter Ausgestaltung der Stromversorgungsschaltung 130 kann der Spannungsregler 930 jedoch auch Teil der Entkopplungsschaltung 131 sein. Beispielsweise kann die Ausgangsspannung V_OUT am Spannungsausgang 201 auch über den zweiten Steuereingang 203 geregelt werden, über den die Zenerdiode 302 eingestellt wird.
Um eine ungestörte Datenübertragung zwischen dem Lesegerät 910 und der kontaktlosen Chipkarte 920 sicherzustellen, wird über den Steuereingang 202 die regelbare Stromquelle 301 so eingestellt, dass der von ihr aufgenommene Eingangsstrom I_IN stets größer ist als der maximal von der Digitalschaltung 923 benötigte Ausgangsstrom I_OUT. Um den Eingangsstrom I_IN der Entkopplungsschaltung dennoch konstant zu halten, wird der parallel zum Spannungsregler 930 geschaltete Pfad über die einstellbar Zenerdiode 302 zum Massepotential 303 so eingestellt, dass die Summe der über diese beiden parallelen Pfade abfließende Strom stets konstant ist.
Auf diese Weise werden hochfrequente Stromänderungen im Ausgangsstrom I_OUT der Entkopplungsschaltung 131 nicht an den Spannungseingang 200 übertragen, solange der Eingangsstrom I_IN geringer ist als der durchschnittliche Ausgangsstrom I_OUT und der mittels des ersten Steuereingangs 202 eingestellte Strom I_IN
adjust kleiner ist als der von der Antenne 921 geliefert Strom I_AB. Eine Impedanzänderung der Antenne 921 wird nunmehr einzig und allein durch den Lastmodulator 933 gesteuert, sodass eine störungsfreie Datenübertragung in beiden Richtungen zwischen dem kontaktlosen Lesegerät 910 und der kontaktlosen Chipkarte 920 sichergestellt ist. Des Weiteren wird durch die Entkopplung auch eine Verbesserung des Signal- zu Rauschverhältnisses (SNR) des Übertragungskanals bewirkt.
Lediglich in einem Arbeitsbereich, in dem über die Antenne 921 keine ausreichend große Antennenspannung V_AB zur Verfügung gestellt werden kann, um den von der Entkopplungsschaltung 131 geforderten Eingangsstrom I_IN zu bewirken, findet eine Kopplung zwischen der Digitalschaltung 923 und der Analogschaltung 922 statt. In diesem Fall stellt die Entkopplungsschaltung 131 eine niederohmige Verbindung zwischen dem Spannungseingang 200 und dem Spannungsausgang 201 dar, da die einstellbare Zenerdiode 302 in diesem Fall sperrt und kein Stromfluss zum Massepotential 303 stattfindet.
5 zeigt eine zweite Ausgestaltung einer Schaltungsanordnung 500. Die Schaltungsanordnung 500 unterschiedet sich von der Schaltungsanordnung 100 dadurch, dass ein einstellbares Ableitungselement 501 vorgesehen ist, dessen Leitfähigkeit beziehungsweise dessen Innenwiderstand durch einen Demodulator 502 beeinflusst werden kann. Insbesondere kann das Ableitungselement 501 in einer so genannten "Hold" Betriebsart oder in einer so genannten "Slow" Betriebsart betrieben werden.
Normalerweise befindet sich das Ableitungselement 501 in der "Slow" Betriebsart. In dieser Betriebsart folgt dessen Leitfähigkeit langsam der Antennenspannung V_AB des zentralen Knotens 926 und somit der Feldstärke im Bereich der Antenne 921. Je starker das Feld im Bereich der Antenne 921 ist, umso mehr Strom wird über das Ableitungselement 501 abgeleitet, so dass die Spannung V_AB am zentralen Knoten 926 keine gefährlich hohen Werte annimmt.
In der "Hold" Betriebsart wird diese Anpassung der Leitfähigkeit jedoch verhindert. Hierzu stellt der Demodulator 502 über eine Steuerleitung 503 ein geeignetes Steuersignal zur Verfügung. Beispielsweise kann ein als Ableitungselement 501 verwendeter Feldeffekttransistor (FET) durch Anlegen einer geeigneten Steuerspannung auf einen festen Wert eingestellt werden.
Wie bereits dargestellt, findet eine Datenübertragung von dem kontaktlosen Lesegerät 910 zu der kontaktlosen Chipkarte 920 gemäß dem so genannten Typ A Übertragungsmodus des Funkübertragungsstandards ISO 14443 durch Amplitudenmodulation eines Trägersignals statt. Dabei beträgt der Modulationsgrad standardgemäß 100%, das heißt, dass das modulierte Trägersignal Austastlücken von einigen Mikrosekunden Länge aufweist, deren Position ein Informationssignal mittels modifizierter Miller-Codierung bestimmt.
Der Spannungsverlauf der Antennenspannung V_AB während der Übertragung einer Austastlücke 400 ist in der 4A dargestellt. Zu Beginn der Austastlücke 400 fällt die Antennenspannung V_AB stark ab. Das Ableitungselement 501 ist dazu eingerichtet, die Spannung am zentralen Knoten 926 auf einem Sollniveau, beispielsweise 5 V, zu halten. Als Reaktion auf den Spannungsabfall erhöht sich der Widerstand des Ableitungselementes 501 daher langsam. Diese Erhöhung des Widerstandes des Ableitungselementes 501 wirkt dem Spannungsabfall am zentralen Knoten 926 während des Empfangs einer Austastlücke entgegen und behindert somit den Demodulator 502.
Um dennoch eine sichere Demodulation zu gestatten, wird beim Unterschreiten eines vorbestimmten Schwellwertes, im zweiten Ausführungsbeispiel bei einem Abfall auf 60% der Ausgangsspannung zum Zeitpunkt T₁, das Ableitungselement 501 in die "Hold" Betriebsart geschaltet, in der der Widerstand des Ableitungselementes 501 konstant bleibt. Dadurch fällt die Spannung am zentralen Knoten 926 weiter steil ab und ermöglicht eine sichere Erkennung durch den Demodulator 502. Erst am Ende der Austastlücke 400 zum Zeitpunkt T₂, wenn die Antennenspannung V_AB wieder über den vorbestimmten Schwellwert von 60% ansteigt, wird das Ableitungselement 501 wieder in die normalen "Slow" Betriebsart geschaltet, sodass es sich langsamen Änderungen der Antennenspannung V_AB anpassen kann. Durch diese im Verhältnis zur Symboldauer des Informationssignals langsamen Änderungen des Widerstands des Ableitungselements 501 wird der Demodulator 502 nicht gestört.
Durch Aufnahme der zusätzlichen Entkopplungsschaltung 131 wird die Form einer empfangenen Austastlücke jedoch leicht gestört. Eine derart gestörte Austastlücke 410 ist in der 4B dargestellt.
Wie oben beschrieben, verringert sich der Stromfluss I_IN durch die Entkopplungsschaltung 131 im Bereich besonders niedriger Antennenspannungen V_AB erheblich, sodass der Eingangswiderstand mit abfallender Eingangsspannung V_IN der Entkopplungsschaltung 131 zunimmt. Gleichzeitig nimmt auch der Innenwiderstand des Ableitungselementes 501 zu, sodass durch die Überlagerung der beiden Effekte die am zentralen Knoten 926 zu beobachtende Impedanz Z_IN stark zunimmt. Infolgedessen wird der Spannungsabfall der Austastlücke 410 stark abgeflacht und der Demodulator 502 erkennt das Vorhandensein der gestörten Austastlücke 410 zu spät oder gar nicht.
6 zeigt eine dritte Ausgestaltung einer Schaltungsanordnung 600 zur verbesserten Datenübertragung. Gemäß der Ausgestaltung ist eine Rückkopplungsschaltung 610 vorgesehen, die die Entkopplungsschaltung 131 mit dem Ableitungselement 501 verbindet. Durch die Rückkopplungsschaltung 610 wird ein Teil des Stromflusses durch die Entkopplungsschaltung 131 zurück an das Ableitungselement 501 übertragen, sodass der Innenwiderstand des Ableitungselementes 501 während des Empfangs einer Austastlücke 400 nicht abfällt und somit die Austastlücke nicht abgeflacht wird.
4C zeigt die Übertragung der Stromänderung dI von der Entkopplungsschaltung 131 an das Ableitungselement 501 während des Empfangs einer Austastlücke 400. Der obere Teil der 4 zeigt die Feldstärke im Bereich der Antenne 921 während der Übertragung einer Austastlücke 400 in dem Informationssignal. In der Mitte beziehungsweise im unteren Teil der 4C ist der Stromfluss I_DEC durch die Entkopplungsschaltung 131 beziehungsweise der Stromfluss I_SHUNT durch das Ableitungselement 501 dargestellt.
Während ein gemittelter Strom I_{DEC_SLOW} durch die Entkopplungsschaltung 131 während der verhältnismäßig kurzen Austastlücke 400 praktisch konstant bleibt, bricht der momentane Stromfluss I_DEC ein. Die Differenz dI wird in das Ableitungselement 501 entweder direkt eingespeist oder zu dessen Ansteuerung be nutzt. Beispielsweise kann der Differenzstrom dI über einen Stromspiegel in dem Ableitungselement 501 gespiegelt werden.
Der verhältnismäßig große Stromfluss I_{SHUNT_RES} durch das Ableitungselement 501 bewirkt, dass im Falle einer Austastlücke der Strom durch das Ableitungselement 501 nicht oder zumindest nicht so schnell abfällt und infolgedessen der Innenwiderstand des Ableitungselementes 501 auch nicht erhöht wird. Dies wiederum bewirkt einen starken Spannungsabfall am zentralen Knoten 926, so dass die Austastlücke 400 durch den Demodulator 502 sicher erkannt wird.
Zusätzlich zu den Komponenten der Ausgestaltung gemäß den 1 und 5 umfasst die Schaltungsanordnung 600 hierzu die Rückkopplungsschaltung 610, die eine in der Entkopplungsschaltung 131 erkannte Stromänderung an das Ableitungselement 501 zurückkoppelt. Die Rückkopplungsschaltung 610 weist einen Tiefpassfilter 611 und einen Vergleicher 612 auf. Durch Subtraktion des durch einen Faktor N geteilten Eingangsstroms I_IN, in der 6 mit I_IN/N bezeichnet, von dem mit Hilfe des Tiefpassfilters 611 erzeugten Durchschnittstrom I_{DEC_SLOW} kann durch den Vergleicher 612 die Änderung des Stromflusses dI durch die Entkopplungsschaltung 131 berechnet werden.
7 zeigt eine vierte Ausgestaltung einer Schaltungsanordnung 700 zur Datenübertragung. Gegenüber der ersten Ausgestaltung gemäß 1 umfasst die Schaltungsanordnung 700 eine Entkopplungsschaltung 710 mit einer integrierten Steuerschaltung 711.
Die Steuerschaltung 711 dient dazu, den konstanten Eingangsstrom I_IN der Entkopplungsschaltung 710 an die jeweils herrschenden Betriebsbedingungen der kontaktlosen Chipkarte 920 anzupassen. Wie bereits erklärt, nimmt die Antennenspannung V_AB und damit der Strom durch den zentralen Knoten 926 mit zunehmendem Abstand der kontaktlosen Chipkarte 920 von dem kontaktlosen Lesegerät 910 stark ab. Beispielsweise kann die magnetische Feldstärke direkt an der Sendeantenne 911 bis zu 8 A/m betragen, während sie in 18 cm Abstand nur noch 0,5 A/m beträgt. Dementsprechend reduziert sich der Antennenstrom I_AB von etwa 100 mA auf nur wenige mA.
Um dennoch ein korrektes Funktionieren der kontaktlosen Chipkarte 920 in allen Betriebsbedingungen zu garantieren, kann. der Eingangsstrom I_IN der Entkopplungsschaltung 710 gemäß der vierten Ausgestaltung der Schaltungsanordnung 700 an den zur Verfügung stehenden Strom I_AB angepasst werden. Beispielsweise kann die Stromaufnahme über den ersten Steuereingang 202 beeinflusst werden oder anhand eines Wertes, der in einem so genannten Special Function-Register (SFR) der Chipkarte 920 abgelegt ist, eingestellt werden.
Um eine Anpassung der Schaltungsanordnung 700 an unterschiedliche Betriebsbedingungen vorzunehmen, regelt die Steuerschaltung 710 den Eingangsstrom I_IN der Entkopplungsschaltung. 710 nach, sodass im Falle geringer Feldstärke im Bereich der Antenne 921 nur ein geringer konstanter Strom durch die Entkopplungsschaltung 710 aus dem zentralen Knoten 926 entnommen wird, im Falle großer Feldstärken im Bereich der Antenne 921 jedoch ein größerer Strom aus dem zentralen Knoten 926 entnommen wird. Zu diesem Zweck überwacht die Steuerschaltung 711 den Stromfluss durch das Ableitungselement 501. Ein großer Stromfluss durch das Ableitungselement 501 deutet auf eine große Feldstärke im Bereich der Antenne 921 hin, während ein geringer oder kein Stromfluss durch das Ableitungselement 501 eine geringe Feldstärke anzeigt.
In Bereichen, in denen die in die Antenne 921 induzierte Antennenspannung V_AB besonders gering ist, beispielsweise in Fällen in denen der Ausgangsstrom I_OUT mehr als 90% des Eingangsstroms I_IN beträgt, kann über einen Steuerausgang 712 der Steuerschaltung 711 eine durch die Stromversorgungsschaltung 130 mit Betriebsspannung V_DD versorgte Digitalschaltung 923 in einen Energiesparzustand geschaltet werden. In dem Energiesparzustand nimmt die Digitalschaltung 923 weniger Strom auf, sodass auch bei reduziertem Eingangsstrom I_IN der Entkopplungsschaltung 710 eine Entkopplung der Digitalschaltung 923 von der Analogschaltung 922 gewährleistet ist.
Beispielsweise kann die Digitalschaltung 923 über eine Takterzeugungsschaltung 713 verfügen, die in dem Energiesparzustand einen verminderten Arbeitstakt für die Digitalschaltung 923 bereitstellt. Somit arbeiten weitere Komponenten der Digitalschaltung 923, beispielsweise ein zur Ver- oder Entschlüsselung eingesetzter Prozessor, mit einer niedrigeren Geschwindigkeit und verbrauchen infolgedessen auch weniger Strom. Alternativ kann eine weitere Verarbeitung von Daten durch den Prozessor auch angehalten werden, bis ein hinreichend großer Eingangsstrom I_IN zur Verfügung steht.
8 zeigt einen beispielhaften Schaltplan für die Schaltungsanordnung 700 gemäß der vierten Ausgestaltung. Ein Antennenspannungsregler 801 überwacht die Antennenspannung V_AB von zwei Antennenschlüssen LA und LB. In Abhängigkeit der erkannten Antennenspannung V_AB, die für dielektrische Feldstärke im Bereich der Antenne 921 charakteristisch ist, wird das Ableitungselement 501 so angesteuert, dass die Spannung am Knoten in der Nähe eines Sollwertes, z. B. 5 V, gehalten wird. Dazu wird dessen Widerstand im Fall besonders hoher Antennen spannungen V_AB gesenkt und im Fall niedriger Antennenspannungen V_AB erhöht, um einen entsprechenden höheren oder niedrigeren Strom I_SHUNT durch das Ableitungselement 501 zu dem Massepotential 303 abzuleiten.
Der Stromfluss I_SHUNT durch das Ableitungselement 501 wird durch einen Transistor 802 im Verhältnis 1000:1 gespiegelt. Ein Stromvergleicher 803 vergleicht den durch den Transistor 802 gespiegelten Stromfluss mit einem Referenzstromfluss I_{THRES_ADJ} einer Referenzstromquelle 804. Wenn der gespiegelte Stromfluss einen vorbestimmten Referenzwert übersteigt, erzeugt der Stromvergleicher 803 ein Steuersignal zum Erhöhen des Eingangsstroms I_IN. Das invertierte Ausgangssignal des Stromvergleichers 803 wird durch ein logisches UND-Gatter 805 mit einem weiteren Steuersignal verknüpft, das zur Begrenzung des maximalen Eingangsstroms I_MAX dient. Der Ausgang des UND-Gatters 805 ist mit dem Eingang eines Transkonduktanz-Operationsverstärkers 806 (englisch: Operational Transconductance Amplifier – OTA) verbunden. Die Zeitkonstante des Transkonduktanz-Operationsverstärkers 806 lässt sich über einen Steuereingang 807 einstellen uns sollte groß im Vergleich zur typischen Signaldauer von etwa 1 μs gewählt werden.
Der Ausgangsstrom des Transkonduktanz-Operationsverstärkers 806 dient zum Laden eines Transistors 808, dessen Ladezustand über einen weiteren Stromvergleicher 809 und eine Stromsenke 810 im Verhältnis 1:N:M gespiegelt wird. Die einstellbare Stromsenke 810 dient zum Einstellen des minimalen Eingangsstroms Stroms I_{MIN_ADJ} der Entkopplungsschaltung 710. Der Stromvergleicher 809 begrenzt den Stromfluss I_IN durch die Entkopplungsschaltung 710 mittels einer weiteren einstellbaren Stromquelle über einen Steuersignal auf den maximalen Strom I_MAX. Auf diese Weise können Beschädigungen der regelbaren Stromquellen 301 beziehungsweise einen als einstellbaren Zenerdiode 302 geschalteten Shunt-Transistor 813 der Entkopplungsschaltung 710 vermieden werden. Das von dem Stromvergleicher 809 erzeugte Steuersignal I_{IMAX_REACHED} wird zu diesem Zweck an das UND-Gatter 805 zurückgekoppelt, um eine weitere Erhöhung des konstanten Eingangsstroms I_IN in diesem Fall zu vermeiden.
Das Ausgangssignal des Transkonduktanz-Operationsverstärkers 806 dient außerdem als Steuersignal I_{IN_ADJ} zum Ansteuern der regelbaren Stromquelle 301 und bestimmt somit den Eingangsstrom I_IN der Entkopplungsschaltung 711.
Um eine sichere Entkopplung der Digitalschaltung 923 von der Analogschaltung 922 einer kontaktlosen Chipkarte 920 sicherzustellen, erzeugt die in die Entkopplungsschaltung 711 integrierte Steuerschaltung 711 zusätzlich ein Ausgangssignal I_{DIG_INC_DEC} an dem Steuerausgang 712, das zur Ansteuerung einer in 8 nicht dargestellten Takterzeugungsschaltung 713 dient. Mittels des Steuersignals wird der Takt der Takterzeugungsschaltung 713 entsprechend dem Ausgangsstrom I_OUT erhöht oder erniedrigt. Dies wird durch einen weiteren Stromspiegel 812 mit einem Teilerverhältnis von 1:1000, der Teil der Entkoppelungsschaltung 710 ist, bewirkt.
Obwohl in dem in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel die Steuerschaltung 711 in die Entkopplungsschaltung 710 integriert ist, sind selbstverständlich auch Schaltungsanordnungen 700 möglich, bei denen eine externe Steuerschaltung 711 eine gesonderte Entkopplungsschaltung 710 ansteuert, beispielsweise über einen ersten Steuereingang 202. Alternativ kann die Steuerschaltung 711 auch mit dem Antennenspannungsregler 801 integriert werden.
Selbstverständlich können die Merkmale der dritten und vierten Ausgestaltung der Schaltungsanordnungen auch miteinander kombiniert werden, so dass eine kombinierte Steuerschaltung sowohl eine Anpassung der Entkopplungsschaltung 710 als auch des Ableitungselements 501 vornimmt.
Des Weiteren lässt sich der zu Grunde liegende Gedanke selbstverständlich auch auf andere Schaltungsanordnungen mit einer Analogschaltung 922 und einer Digitalschaltung 923 übertragen. Insbesondere bei so genannten Hybrid-Chipkarten, die sowohl eine kontaktloses als auch eine kontaktbehaftete Schnittstelle aufweisen lassen sich durch Verwendung einer Entkopplungsschaltung verbessern.

100: Schaltungsanordnung
120: Analogschaltung
130: Stromversorgungsschaltung
131: Entkopplungsschaltung
132: dritter Kondensator
133: Ableitungselement
200: Spannungseingang
201: Spannungsausgang
202: erster Steuereingang
203: zweiter Steuereingang
300: Eingangskondensator
301: regelbare Stromquelle
302: einstellbare Zenerdiode
303: Massepotential
304: Ausgangskondensator
400: Austastlücke
410: gestörte Austastlücke
500: Schaltungsanordnung
501: Ableitungselement
502: Demodulator
503: Steuerleitung
600: Schaltungsanordnung
610: Rückkopplungsschaltung
611: Tiefpassfilter
612: Vergleicher
700: Schaltungsanordnung
710: Entkopplungsschaltung
711: Steuerschaltung
712: Steuerausgang
713: Takterzeugungsschaltung
801: Antennenspannungsregler
802: Transistor
803: Stromvergleicher
804: Referenzstromquelle
805: UND-Gatter
806: Transkonduktanz-Operationsverstärker
807: Steuereingang
808: Kondensator
809: Stromvergleicher
810: Stromsenke
811: Steuereingang
812: Stromspiegel
813: Shunt-Transistor
900: Datenübertragungssystem
910: Lesegerät
911: Sendeantenne
920: Chipkarte
921: Antenne
922: Analogschaltung
923: Digitalschaltung
924: Abstimmkondensator
925: Demodulator
926: zentraler Knoten
927: Stromversorgungsschaltung
928: Gleichrichter
929: erster Kondensator
930: Spannungsregler
931: zweiter Kondensator
932: Ableitungselement
933: Lastmodulator

Claims

Schaltungsanordnung (600) zum kontaktlosen Datenaustausch mit einem Lesegerät (910), aufweisend – eine Antenne (921) zum Umwandeln elektromagnetischer Strahlung in eine Antennenspannung (V_AB), – eine Analogschaltung (120) zum Demodulieren von Informationssignalen basierend auf der Antennenspannung (V_AB), wobei die Analogschaltung (120) ein steuerbares Ableitungselement (501) aufweist, – eine Digitalschaltung (923) zum Verarbeiten der Informationssignale, wobei die Digitalschaltung (923) von der Analogschaltung (120) mit Energie versorgt wird, und – eine Entkopplungsschaltung (131), die zwischen die Analogschaltung (120) und die Digitalschaltung (923) geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass – die Entkopplungsschaltung (131) mit einer Rückkopplungsschaltung (610) zum Erkennen einer Amplitudenmodulation der Antennenspannung (V_AB) verbunden ist, wobei die Rückkopplungsschaltung (610) dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit einer erkannten Amplitudenmodulation das Ableitungselement (501) anzusteuern und einen Innenwiderstand des Ableitungselementes (501) beim Erkennen einer Austastlücke (400) in der modulierten Antennenspannung (V_AB) konstant zu halten oder herabzusetzen.
Schaltungsanordnung (700) zum kontaktlosen Datenaustausch mit einem Lesegerät (910), aufweisend – eine Antenne (921) zum Umwandeln elektromagnetischer Strahlung in eine Antennenspannung (V_AB), – eine Analogschaltung (120) zum Demodulieren von Informationssignalen basierend auf der Antennenspannung (V_AB), – eine Digitalschaltung (923) zum Verarbeiten der Informationssignale, wobei die Digitalschaltung (923) von der Analogschaltung (120) mit Energie versorgt wird, und – eine Entkopplungsschaltung (710), die zwischen die Analogschaltung (120) und die Digitalschaltung (923) geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung (700) eine Steuerschaltung (711) aufweist, die dazu geeignet ist, eine Größe zu überwachen, die einer Feldstärke eines die Antenne (921) umgebenden elektrischen Feldes kennzeichnet, und den Eingangsstrom (I_IN) der Entkopplungsschaltung (710) in Abhängigkeit der überwachten Größe einzustellen, wobei die Entkopplungsschaltung (131, 710) in einem vorgegebenen Spannungsbereich einen konstanten, vom Energiebedarf der Digitalschaltung (923) unabhängigen Eingangsstrom (I_IN) von der Analogschaltung (120) aufnimmt.
Schaltungsanordnung (700) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (711) einen Steuerausgang (712) zum Ausgeben eines Steuersignals aufweist, wobei das Steuersignal zum Aktivieren eines Energiesparzustandes der Digitalschaltung (923) geeignet ist.
Schaltungsanordnung (700) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerausgang (712) mit einer Takterzeugungsschaltung (713) für die Digitalschaltung (923) verbunden ist und durch das Steuersignal eine Verringerung eines von der Takterzeugungsschaltung (713) bereitgestellten Arbeitstaktes bewirkbar ist.
Schaltungsanordnung (600, 700) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Analogschaltung (120) zur Lastmodulation eingerichtet ist, wobei durch einen Lastmodulator (933) eine Impedanz (Z_IN) der Analogschaltung (922) unabhängig vom Energiebedarf der Digitalschaltung (923) beeinflussbar ist.
Schaltungsanordnung (600, 700) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungsschaltung (131, 710) einen ersten Steuereingang (202) aufweist und der unabhängige Eingangsstrom (I_IN) in Abhängigkeit eines durch den ersten Steuereingang (202) empfangenes erstes Steuersignal einstellbar ist.
Schaltungsanordnung (600, 700) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungsschaltung (131, 710) eine regelbare Stromquelle (301) aufweist, wobei die regelbare Stromquelle (301) mittels des ersten Steuersignals einstellbar ist.
Schaltungsanordnung (600) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungsschaltung (131, 710) einen Spannungsausgang (201) zum Bereitstellen einer Betriebsspannung (V_OUT) für die Digitalschaltung (923) und einen zweiten Steuereingang (203) aufweist, wobei die an dem Spannungsausgang (201) bereitgestellte Betriebsspannung (V_OUT) in Abhängigkeit eines durch den zweiten Steuereingang (203) empfangenes zweites Steuersignal einstellbar ist.
Schaltungsanordnung (600) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungsschaltung (131, 710) eine einstellbare Zenerdiode (302) oder einen selbstregelnden Transistor aufweist, wobei die Ausgangsspannung (V_OUT) mittels des zweiten Steuersignals über die Zenerdiode (302) oder den selbstregelnden Transistor einstellbar ist.
Chipkarte (920) mit einer Schaltungsanordnung (600, 700) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9.