DE102010044028A1

DE102010044028A1 - Elektronische Schaltungsanordnung zum Empfangen niederfrequenter elektromagnetischer Wellen mit einem einstellbaren Dämpfungsglied

Info

Publication number: DE102010044028A1
Application number: DE201010044028
Authority: DE
Inventors: Rahim Akbari-Dilmaghani
Original assignee: SensorDynamics AG
Current assignee: Maxim Integrated GmbH
Priority date: 2010-11-17
Filing date: 2010-11-17
Publication date: 2012-05-24
Also published as: US20160006497A1; US9544043B2; CN103270521A; US20150011171A1; US20130225108A1; US9130528B2; WO2012065781A1; CN103270521B; US8792844B2

Abstract

Vorgeschlagen wird eine elektronische Schaltungsanordnung zum Empfangen niederfrequenter elektromagnetischer Wellen mit einer als Antenne wirkenden Spule (L) zum Erzeugen eines Empfangssignals, mit einem mit der Spule (L) verbundenen ersten Empfänger (2) zum Dekodieren einer ersten Komponente des Emnen zweiten Empfänger (3) zum Dekodieren einer zweiten Komponente des Empfangssignals, wobei wenigstens der zweite Empfänger (3) über ein Dämpfungsglied (4) mit einer einstellbaren Dämpfung mit der Spule (L) verbunden ist, wobei wenigstens eine Einstellsignalerzeugungsschaltung (5; 6) zur Erzeugung eines mit einer Spannung des Empfangssignals korrespondierenden Einstellsignals vorgesehen ist, welches dem Dämpfungsglied (4) zum Einstellen der Dämpfung zugeführt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Schaltungsanordnung zum Empfangen niederfrequenter elektromagnetischer Wellen mit einer als Antenne wirkenden Spule zum Erzeugen eines niederfrequenten Empfangssignals, mit einem mit der Spule verbundenen ersten Empfänger zum Dekodieren einer ersten Komponente des Empfangssignals und mit einem mit der Spule verbundenen zweiten Empfänger zum Dekodieren einer zweiten Komponente des Empfangssignals.
Aus der Praxis ist eine elektronische Schaltungsanordnung zum Empfangen von niederfrequenten elektromagnetischen Wellen bekannt, welche eine als Antenne wirkende Spule aufweist, die ein mit den empfangenen elektromagnetischen Wellen korrespondierendes niederfrequentes elektrisches Empfangssignal erzeugt, welches mehreren unterschiedlich ausgeführten Empfängern zum Dekodieren zugeführt wird, so dass für mehrere Empfänger nur eine Spule erforderlich ist. Unter Dekodieren wird dabei eine derartige Verarbeitung des Empfangssignals verstanden, dass aus diesem eine sinnvolle Information entnommen werden kann. Die Empfänger können dabei so ausgebildet sein, dass sie jeweils eine spezifische Komponente des Empfangssignals verarbeiten. Auf diese Weise kann eine erhebliche Platzersparnis gegenüber solchen Lösungen erzielt werden, bei denen für jeden Empfänger eine eigene Antenne vorgesehen ist. Dies gilt gerade im niederfrequenten Bereich, worunter ein Frequenzbereich von 20 kHz bis 250 kHz verstanden wird, da die für diesen Bereich geeigneten Spulen eine erhebliche Baugröße aufweisen.
Sofern allerdings die durch die verschiedenen Empfänger zu verarbeitenden Komponenten des Empfangssignals stark unterschiedliche Spannungswerte aufweisen, ist es möglich, dass die Spannungsfestigkeit einer der Empfänger derart gering ist, dass er durch die für einen anderen Empfänger vorgesehene Komponente des Empfangssignals beschädigt wird. Dies kann insbesondere dann auftreten, wenn die Komponenten auf unterschiedliche Sendeeinrichtungen zurückgehen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektronische Schaltungsanordnung der genannten Art bereitzustellen, bei der die Gefahr einer Beschädigung eines ihrer Empfänger verringert ist.
Die Aufgabe wird bei einer elektronischen Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass wenigstens der zweite Empfänger über ein Dämpfungsglied mit einer einstellbaren Dämpfung mit der Spule verbunden ist, wobei wenigstens eine Einstellsignalerzeugungsschaltung zur Erzeugung eines mit einer Spannung des Empfangssignals korrespondierenden Einstellsignals vorgesehen ist, welches dem Dämpfungsglied zum Einstellen der Dämpfung zugeführt ist.
Unter einem Dämpfungsglied wird dabei ein solches Glied verstanden, welches die Spannung des ihm zugeführten elektrischen Empfangssignals im Wesentlichen frequenzunabhängig herabsetzt und so ein gedämpftes Empfangssignal erzeugt, welches im Wesentlichen denselben Informationsgehalt beinhaltet. Die Dämpfung des Dämpfungsglieds ist einstellbar und gibt den Grad der Abschwächung des Empfangssignals an. Sie kann beispielsweise in Dezibel ausgedrückt werden.
Dabei ist vorgesehen, dass mittels einer Einstellsignalerzeugungsschaltung ein Einstellsignal erzeugt wird, welches mit der Spannung des Empfangssignals korrespondiert. Das Einstellsignal ist dem Dämpfungsglied zugeführt, so dass dessen Dämpfung in Abhängigkeit von der Spannung des Empfangssignals variiert, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die Dämpfung mit steigender Spannung ebenfalls steigt.
Indem nun wenigstens der zweite Empfänger, insbesondere ein Empfänger mit einer höheren Empfindlichkeit und/oder mit einer geringeren Spannungsfestigkeit als der erste Empfänger, über das Dämpfungsglied mit dem gedämpften Empfangssignal beaufschlagt wird, kann eine Beschädigung des zweiten Empfängers durch zu hohe Spannungen wirksam vermieden werden. Insbesondere solche Komponenten des Empfangssignals, welche eine hohe Spannung aufweisen und zur Dekodierung durch den ersten Empfänger vorgesehen sind, können so keinen Schaden verursachen, da bei deren Eingang die Dämpfung derart hoch eingestellt werden kann, dass die Spannung des gedämpften Empfangssignals ungefährlich ist.
Wenn andererseits eine solche Komponente des Empfangssignals vorliegt, welche zur Dekodierung durch den zweiten Empfänger vorgesehen ist und insbesondere eine geringe Spannung aufweist, so kann die Dämpfung derart gesenkt werden, dass eine Dekodierung des Empfangssignals weiterhin möglich ist. Die Gesamtempfindlichkeit des zweiten Empfängers bleibt also im Wesentlichen erhalten.
Einer der Empfänger oder beide Empfänger können differentielle Eingänge aufweisen. Unter einem differentiellen Eingang wird ein zweipoliger Eingang verstanden, wobei beide Pole weder mit einem positiven Versorgungspotential noch mit einem negativen Versorgungspotential einer die Schaltung versorgenden Versorgungsspannung verbunden sind. Unter „verbunden sein” wird im Rahmen der vorliegenden Anmeldung „elektrisch leitend verbunden sein” verstanden, soweit nichts anderes bestimmt ist.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die elektronische Schaltungsanordnung als CMOS-integrierte Schaltung ausgeführt. Auf diese Weise kann ein besonders betriebssicherer und platzsparender Aufbau realisiert werden.
Unter einer integrierten Schaltung wird eine elektronische Schaltung verstanden, welche mehrere elektronische Bauelemente sowie eine zugehörige Verdrahtung umfasst, welche auf einem gemeinsamen Substrat, auch Chip genannt, ausgebildet sind. Dabei kann eine vollintegrierte Bauweise vorgesehen sein, bei der sämtliche elektronische Bauelemente auf genau einem Substrat angeordnet sind.
Weiterhin ist die erfindungsgemäße Schaltung in CMOS-Technik gefertigt, worunter verstanden wird, dass sowohl PMOS-Transistoren, auch p-Kanal-Metalloxydhalbleiter-Transistoren genannt, als auch NMOS-Transistoren, auch n-Kanal-Metalloxydhalbleiter-Transistoren genannt, auf einem gemeinsamen Substrat angeordnet sein können.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der erste Empfänger ein Transponder, der in Abhängigkeit vom Eingangssignal ein Antwortsignal erzeugt, welches über die Spule abstrahlbar ist. Bei dem Transponder kann es sich um einen Bestandteil eines RFID-Systems handeln, welches die automatische Identifizierung insbesondere von Personen im Rahmen einer Zugangskontrolle, beispielsweise bei einem Kraftfahrzeug, handelt. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein an einem Kraftfahrzeug angeordnetes Lesegerät ein Abfragesignal abstrahlt, welches von dem ersten Empfänger dekodiert und unter Angabe einer Identität beantwortet wird. Sofern eine vorgesehene Identität gesendet wird, kann das Fahrzeug dann geöffnet werden.
Gerade dann, wenn der erste Empfänger ein RFID-Transponder ist, zeigen sich die Vorteile der Erfindung, da hier die Spannung des durch das Abfragesignal erzeugten Empfangssignals stark von der wechselnden Entfernung zwischen dem Lesegerät und der elektronischen Schaltung abhängt. In der Praxis ist ein derartiges System so ausgelegt, dass es eine Reichweite von mehreren Metern aufweisen kann. Gleichzeitig kann aber nicht ausgeschlossen werden, dass die tatsächliche Entfernung nur einige Zentimeter beträgt. Dann kann das Empfangssignal eine derart große Spannung annehmen, welche grundsätzlich, insbesondere den zweiten Empfänger, beschädigen könnte. Dies wird aber durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Schaltung wirksam vermieden. Zwar sind bekannte RFID-Transponder hinreichend spannungsstabil, um die möglichen Spannungen des Empfangssignals zu verkraften, grundsätzlich wäre es aber auch möglich, auch den ersten Empfänger mit einem Dämpfungsglied der beschriebenen Art zu schützen.
Nach einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ist der Transponder ein passiver Transponder. Passive Transponder beziehen die zu ihrem Betrieb erforderliche Energie aus dem Abfragesignal, welches zu diesem Zweck besonders stark ist. Gerade in diesem Fall kann eine Beschädigung des zweiten Empfängers vermieden werden.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der zweite Empfänger ein Weckempfänger, der in Abhängigkeit vom Eingangssignal eine sich in einem Bereitschaftsmodus befindliche elektronische Komponente in einen Betriebsmodus bringt. Unter einem Weckempfänger wird ein Empfänger verstanden, der bei Empfang eines vordefinierten Signals eine elektronische Komponente, beispielsweise einen Sender, von einem Bereitschaftsmodus in einen Betriebsmodus bringt. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass der Energieverbrauch der elektronischen Komponente, wenn sie nicht benötigt wird, also insbesondere vor Eingang des vordefinierten Signals, stark abgesenkt wird. Das vordefinierte Signal kann dabei von einem sogenannten Wecksender abgestrahlt werden, wobei es auch bei geringer Leistung des Senders in größerer Entfernung empfangen werden soll. Weckempfänger sind daher typischerweise zum Dekodieren von Empfangssignalen ausgebildet, welche eine geringere Spannung aufweisen, als dies bei RFID-Transpondern üblich ist. Gleichzeitig sind Weckempfänger in aller Regel weniger spannungsfest als RFID-Transponder. Beispielsweise kann die Spannungsfestigkeit des Weckempfängers einige hundert Millivolt und die des RFID-Transponders einige Volt betragen. Daher ist die erfindungsgemäße Schaltung insbesondere dann von Vorteil, wenn sie einen RFID-Transponder und einen durch das Dämpfungsglied geschützten Weckempfänger umfasst.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Einstellsignalerzeugungsschaltung einen Spannungsbegrenzer zum Begrenzen der Spannung des Einstellsignals. Unter einem Spannungsbegrenzer wird allgemein eine elektronische Komponente verstanden, welche eine Spannung verringert, sofern diese einen bestimmten Schwellwert überschreitet. Auf diese Weise kann auch bei einer besonders hohen Spannung des Empfangssignals eine Beschädigung des Dämpfungsglieds und/oder anderer Komponenten der Schaltung durch das Einstellsignal vermieden werden.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Einstellsignalerzeugungsschaltung eine Gleichrichterschaltung zum Gleichrichten des Empfangssignals. Hierdurch kann in einfacher Weise ein Einstellsignal erzeugt werden, welches zum Einstellen der Dämpfung des Dämpfungsglieds geeignet ist.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Gleichrichterschaltung wenigstens einen MOS-Transistor, insbesondere einen NMOS-Transistor auf, bei dem ein Gate-Anschluss mit einem Drain-Anschluss niederohmig verbunden ist, so dass er als Diode wirkt. Auf diese Weise kann die Gleichrichterschaltung als besonders einfach herstellbare und kompakte integrierte CMOS-Schaltung realisiert werden.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Dämpfungsglied eine symmetrische Spannungsteilungsschaltung auf, bei der eine erste Seite der Spule über einen ersten Kondensator, einen zweiten Kondensator und über eine erste Bauelementanordnung mit wenigstens einem aktiven elektronischen Bauelement mit einem Massepotential verbunden ist, wobei eine zweite Seite der Spule über einen dritten Kondensator, einen vierten Kondensator und über eine zweite Bauelementanordnung mit wenigstens eifern aktiven elektronischen Bauelement mit einem Massepotential verbunden ist, wobei das gedämpfte Empfangssignal zwischen den der Spule abgewandten Seiten des ersten Kondensators und des dritten Kondensators abgegriffen ist. Unter einem aktiven elektronischen Bauelement wird dabei ein solches elektronisches Bauelement verstanden, welches je nach seiner Beschaltung eine Verstärker- und/oder Steuerfunktion aufweist.
Die Spannung des zwischen dem ersten und zweiten Kondensators einerseits sowie zwischen dem dritten und vierten Kondensator andererseits abgegriffenen gedämpften Empfangssignals hängt dabei vom komplexen Widerstand der ersten und der zweiten Bauelementanordnung ab. Dieser komplexe Widerstand kann dabei durch das Einstellsignal so eingestellt werden, dass die Spannung des gedämpften Empfangssignals in einem unschädlichen Bereich liegt.
Durch den, insbesondere auf die Masse bezogenen, symmetrischen Aufbau des Spannungsteilers, was insbesondere bedeuten kann, dass sich der erste und der dritte Kondensator, der zweite und der vierte Kondensator, sowie die erste und die zweite Bauelementanordnung jeweils entsprechen, ist es möglich, das gedämpfte Empfangssignal unmittelbar dem differentiellen Eingang des zweiten Empfängers zuzuführen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die aktiven elektronischen Bauelemente MOS-Transistoren, insbesondere NMOS-Transistoren. Hierdurch kann das Dämpfungsglied als besonders einfach herstellbare und kompakte integrierte CMOS-Schaltung realisiert werden.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Einstellsignal wenigstens einem Paar aus einem besagten aktiven elektronischen Bauelement der ersten Bauelementanordnung und einem besagten aktiven elektronischen Bauelement der zweiten Bauelementanordnung zugeführt. Hierdurch kann in einfacher Weise erreicht werden, dass das gedämpfte Empfangssignal unabhängig von der jeweils eingestellten Dämpfung in Bezug auf das Massepotential symmetrisch verläuft.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Dämpfungsglied ein erstes besagtes Paar zum Dämpfen des Eingangssignals in einem ersten Spannungsbereich und ein zweites besagtes Paar zum zusätzlichen Dämpfen des Eingangssignals in einem zweiten, höheren Spannungsbereich auf. Hierbei wird das Empfangssignal mit Hilfe von zwei getrennt steuerbaren Paaren von aktiven Bauelementen gedämpft, wodurch der Spannungsbereich, bei dem die Spannung des Empfangssignals auf einen zulässigen Wert abgesenkt werden kann, sehr groß sein kann. Dabei kann die Einstellgenauigkeit im gesamten Spannungsbereich verbessert werden.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine erste besagte Einstellsignalerzeugungsschaltung zur Erzeugung eines ersten besagten Einstellsignals vorgesehen ist, welches dem ersten besagten Paar zugeführt ist, und dass eine zweite besagte Einstellsignalerzeugungsschaltung zur Erzeugung eines zweiten besagten Einstellsignals vorgesehen ist, welches dem zweiten besagten Paar zugeführt ist. Hierdurch wird sowohl das erste Einstellsignal als auch das zweite Einstellsignal so erzeugt, dass es in Bezug auf die elektrischen Eigenschaften des jeweiligen Paares von aktiven Bauelementen optimal angepasst ist. Hierdurch kann die Einstellgenauigkeit der Dämpfung im gesamten Spannungsbereich verbessert werden, so dass sowohl eine Unterdämpfung als auch eine Überdämpfung vermieden werden kann.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die erste besagte Einstellsignalerzeugungsschaltung eine als Halbwellengleichrichterschaltung ausgebildete Gleichrichterschaltung. Die Einstellsignalerzeugungsschaltung kann so besonders einfach realisiert werden.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die zweite besagte Einstellsignalerzeugungsschaltung eine als Vollwellengleichrichterschaltung ausgebildete Gleich richterschaltung. Hierdurch können beide Halbwellen einer Periode des Empfangssignals bei der Erzeugung des Einstellsignals berücksichtigt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Vollwellengleichrichterschaltung zur Erzeugung einer Versorgungsspannung für den passiven Transponder herangezogen. Auf diese Weise kann der Vollwellengleichrichter gleichzeitig für mehrere Zwecke genutzt werden, was den Aufbau der Schaltung insgesamt vereinfacht.
Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen der Erfindung können dabei – außer z. B. in den Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen – einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.
Die Erfindung und ihre vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Prinzipschaltplan eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen elektronischen Schaltung und
2 ein Ausführungsbeispiel der Dioden der elektronischen Schaltung der 1.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen elektronischen Schaltung 1, welche zum Empfangen niederfrequenter elektromagnetischer Wellen ausgebildet ist. Die erfindungsgemäße Schaltung 1 ist in integrierter Bauweise ausgeführt, also als integrierter Schaltkreis, worunter verstanden wird, dass mehrere elektronische Bauelemente sowie eine zugehörige Verdrahtung der Schaltung 1 auf einem gemeinsamen Substrat, auch Chip genannt, ausgebildet sind. Dabei kann eine vollintegrierte Bauweise vorgesehen sein, bei der sämtliche elektronischen Bauelemente der Schaltung auf genau einem Substrat angeordnet sind.
Weiterhin ist die erfindungsgemäße Schaltung 1 in CMOS-Technik gefertigt, worunter eine Technologie verstanden wird, bei der sowohl PMOS-Transistoren, auch p-Kanal-Metalloxydhalbleiter-Transistoren genannt, als auch NMOS-Transistoren, auch n-Kanal-Metalloxydhalbleiter-Transistoren genannt, auf einem gemeinsamen Substrat angeordnet sein können.
Die erfindungsgemäße Schaltung 1 weist ein als Antenne wirkende Spule L auf, welche mit einem Kondensator C7 einen Schwingkreis bildet. Der Schwingkreis kann insbesondere eine Resonanzfrequenz im Bereich von 20 kHz bis 250 kHz aufweisen. Durch den Schwingkreis können empfangene elektromagnetische Wellen in ein elektrisches Empfangssignal umgewandelt werden, welche einem ersten Empfänger 2 über elektrische Leitungen unmittelbar zugeführt sind. Im Ausführungsbeispiel ist der erste Empfänger 2 ein passiver Transponder 2, der in Abhängigkeit vom Eingangssignal ein Antwortsignal erzeugt, welches über die Spule L abstrahlbar ist. Bei dem Transponder 2 kann es sich um einen Bestandteil eines RFID-Systems handeln, welches die automatische Identifizierung, insbesondere von Personen im Rahmen einer Zugangskontrolle, beispielsweise bei einem Kraftfahrzeug, handelt. Im Ausführungsbeispiel weist der RFID-Transponder 2 einen differentiellen Eingang für das Empfangssignal auf.
Weiterhin ist ein zweiter Empfänger 3 vorgesehen, der als Weckempfänger 3 ausgebildet ist. Unter einem Weckempfänger 3 wird ein Empfänger verstanden, der bei Empfang eines vordefinierten Signals eine elektronische Komponente, beispielsweise einen Sender, von einem Bereitschaftsmodus in einen Betriebsmodus bringt. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass der Energieverbrauch der elektronischen Komponente, wenn sie nicht benötigt wird, also insbesondere vor Eingang des vordefinierten Signals, stark abgesenkt wird. Das vordefinierte Signal kann dabei von einem sogenannten Wecksender abgestrahlt werden, wobei es auch bei geringer Leistung des Senders in größerer Entfernung empfangen werden soll. Weckempfänger 3 sind daher typischerweise zum Dekodieren von Empfangssignalen ausgebildet, welche eine geringere Spannung aufweisen, als dies bei RFID-Transpondern 2 üblich ist. Gleichzeitig sind Weckempfänger 3 in aller Regel weniger spannungsfest als RFID-Transponder 2. Beispielsweise kann die Spannungsfestigkeit des Weckempfängers 3 einige hundert Millivolt und die des RFID-Transponders 2 einige Volt betragen.
Um eine Beschädigung des Weckempfängers 3 durch eine zu hohe Spannung des Empfangssignals zu verhindern ist ein Dämpfungsglied 4 mit einer einstellbaren Dämpfung vorgesehen. Unter einem Dämpfungsglied 4 wird dabei ein solches Glied verstanden, welches die Spannung des ihm zugeführten elektrischen Empfangssignals im Wesentlichen frequenzunabhängig herabsetzt und so ein gedämpftes Empfangssignal erzeugt, einem differentiellen Eingang des Weckempfängers 3 zugeführt ist. Die Dämpfung des Dämpfungsglieds 4 gibt dabei den Grad der Abschwächung des Empfangssignals an.
Im Ausführungsbeispiel weist das Dämpfungsglied 4 eine symmetrische Spannungsteilungsschaltung C3, C4, C5, C6, M1, M2, M3, M4 auf, bei der eine erste Seite der Spule L über einen ersten Kondensator C3, einen zweiten Kondensator C4 und über eine erste Bauelementanordnung M3, M4 mit zwei aktiven elektronischen Bauelementen M3, M4 mit einem Massepotential verbunden ist, wobei eine zweite Seite der Spule L über einen dritten Kondensator C5, einen vierten Kondensator C6 und über eine zweite Bauelementanordnung M1, M2 mit zwei werteren aktiven elektronischen Bauelementen M1, M2 mit einem Massepotential verbunden ist. Dabei wird das gedämpfte Empfangssignal zwischen den der Spule L abgewandten Seiten des ersten Kondensators C3 und des dritten Kondensators C5 abgegriffen.
Die Spannung des zwischen dem ersten Kondensator C3 und dem zweiten Kondensator C4 einerseits sowie zwischen dem dritten Kondensator C5 und dem vierten Kondensator C6 andererseits abgegriffenen gedämpften Empfangssignals hängt dabei vom komplexen Widerstand der ersten Bauelementanordnung M3, M4 und der zweiten Bauelementanordnung M1, M2 ab. Diese komplexen Widerstände können dabei durch ein erstes Einstellsignal, welches von einer ersten Einstellsignalerzeugungsschaltung 5 erzeugt ist, und durch ein zweites Einstellsignal, welches von einer zweiten Einstellsignalerzeugungsschaltung 6 erzeugt ist, so eingestellt werden, dass die Spannung des gedämpften Empfangssignals in einem unschädlichen Bereich liegt.
Durch den, insbesondere auf die Masse bezogenen, symmetrischen Aufbau des Spannungsteilers C3, C4, C5, C6, M1, M2, M3, M4, was insbesondere bedeuten kann, dass sich der erste Kondensator C3 und der dritte Kondensator C5, der zweite Kondensator C4 und der vierte Kondensator C6, sowie die erste Bauelementanordnung M3, M4 und die zweite Bauelementanordnung M1, M2 jeweils entsprechen, ist es möglich, das gedämpfte Empfangssignal unmittelbar dem differentiellen Eingang des zweiten Empfängers 3 zuzuführen.
Die aktiven elektronischen Bauelemente M1, M2, M3, M4 des Dämpfungsglieds 4 sind im Ausführungsbeispiel als MOS-Transistoren M1, M2, M3, M4, insbesondere NMOS-Transistoren M1, M2, M3, M4, ausgebildet.
Im Ausführungsbeispiel ist das erste Einstellsignal dem aktiven elektronischen Bauelement M3 der ersten Bauelementanordnung M3, M4 und dem aktiven elektronischen Bauelement M1 der zweite Bauelementanordnung M1, M2 zugeführt.
Die gemeinsam gesteuerten aktiven elektronischen Bauelemente M1 und M3 bilden ein erstes Paar aktiver elektronischer Bauelemente M1, M3, welche zum Dämpfen des Eingangssignals in einem ersten Spannungsbereich vorgesehen sind.
Im Ausführungsbeispiel ist weiterhin das zweite Einstellsignal dem aktiven elektronischen Bauelement M4 der ersten Bauelementanordnung M3, M4 und dem aktiven elektronischen Bauelement M2 der zweiten Bauelementanordnung M1, M2 zugeführt.
Die gemeinsam gesteuerten aktiven elektronischen Bauelemente M2 und M4 bilden ein zweites Paar aktiver elektronischer Bauelemente M1, M3, welche zum zusätzlichen Dämpfen des Eingangssignals in einem zweiten, höheren Spannungsbereich vorgesehen sind.
Auf diese Weise wird das Empfangssignal mit Hilfe von zwei getrennt steuerbaren Paaren M1, M3; M2, M4 von aktiven Bauelementen M1, M3, M2, M4 gedämpft, wodurch der Spannungsbereich, bei dem die Spannung des Empfangssignals auf einen zulässigen Wert abgesenkt werden kann, sehr groß sein kann.
Durch die Verwendung zweier Einstellsignalerzeugungsschaltungen 5, 6 kann sowohl das erste Einstellsignal als auch das zweite Einstellsignal so erzeugt werden, dass es in Bezug auf die elektrischen Eigenschaften des jeweiligen Paares M1, M3; M2, M4 von aktiven Bauelementen M1, M3, M2, M4 optimal angepasst ist. Hierdurch kann die Einstellgenauigkeit der Dämpfung im gesamten Spannungsbereich verbessert werden, so dass sowohl eine Unterdämpfung als auch eine Überdämpfung vermieden werden kann.
Durch die symmetrische paarweise Anordnung und Ansteuerung der aktiven Bauelemente M1, M3, M2, M4 kann in einfacher Weise erreicht werden, dass das gedämpfte Empfangssignal unabhängig von der jeweils eingestellten Dämpfung in Bezug auf das Massepotential symmetrisch verläuft.
Die erste Einstellsignalerzeugungsschaltung 5 weist einen differentiellen Eingang für das Empfangssignal auf, der durch zwei Kondensatoren C1 und C2 mit einer Halbwellengleichrichterschaltung D5, D6, D7 verbunden ist. Die Halbwellengleichrichterschaltung D5, D6, D7 besteht aus einer Reihenschaltung von drei Dioden D5, D6, D7, wobei der Kondensator C1 mit einer ersten Verbindung von Dioden D6 und D7 verbunden ist. Weiterhin ist der Kondensator C2 mit einer zweiten Verbindung von Dioden D5 und D6 verbunden. Das erste Einstellsignal wird dabei an einem Ende der Reihenschaltung D5, D6, D7 abgegriffen, wohingegen das andere Ende der Reihenschaltung D5, D6, D7 mit einem Massepotential verbunden ist. Die Spannung des ersten Einstellsignals ist dabei gegenüber Masse durch einen Spannungsbegrenzer 7 begrenzt.
Die zweite Einstellsignalerzeugungsschaltung 6 weist einen differentiellen Eingang für das Empfangssignal auf, der unmittelbar mit einer Vollwellengleichrichterschaltung D1, D2, D3, D4 verbunden ist. Die Vollwellengleichrichterschaltung D5, D6, D7 besteht aus vier Dioden D1, D2, D3, D4, welche eine Brückenschaltung bilden. Die Spannung des gleichgerichteten Empfangssignals wird mittels eines Kondensators C8 geglättet und mittels eines Spannungsbegrenzers 8 begrenzt. Das gleichgerichtete Empfangssignal wird einerseits dem Transponder 2 als Versorgungsspannung und andererseits einem Spannungsdetektor 9 zugeführt, wobei letzterer aus dem gleichgerichteten Empfangssignal das zweite Einstellsignal generiert.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Dioden D1 bis D7 der elektronischen Schaltung der 1. Dabei bestehen die Dioden D1 bis D7 jeweils aus einem MOS-Transistor, insbesondere einen NMOS-Transistor auf, bei dem ein Gate-Anschluss mit einem Drain-Anschluss niederohmig verbunden ist, so dass er wie eine herkömmliche zweipolige Diode wirkt. Auf diese Weise können die Gleichrichterschaltungen D1, D2, D3, D4; D5, D6, D7 als besonders einfach herstellbare und kompakte integrierte CMOS-Schaltungen realisiert werden.
Bezugszeichenliste

1: elektronische Schaltungsanordnung
2: erster Empfänger
3: zweiter Empfänger
4: Dämpfungsglied
5: erste Einstellsignalerzeugungsschaltung
6: zweite Einstellsignalerzeugungsschaltung
7: Spannungsbegrenzer
8: Spannungsbegrenzer
9: Spannungsdetektor
L: Spule
C1...C8: Kondensator
D1...D7: Diode
M1...M4: aktives elektronisches Bauelement, NMOS-Transistor
d: Drain-Anschluss
g: Gate-Anschluss
s: Source-Anschluss
V_ref: Referenzspannung

Claims

Elektronische Schaltungsanordnung zum Empfangen niederfrequenter elektromagnetischer Wellen mit einer als Antenne wirkenden Spule (L) zum Erzeugen eines Empfangssignals, mit einem mit der Spule (L) verbundenen ersten Empfänger (2) zum Dekodieren einer ersten Komponente des Empfangssignals und mit einem mit der Spule verbundenen zweiten Empfänger (3) zum Dekodieren einer zweiten Komponente des Empfangssignals, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens der zweite Empfänger (3) über ein Dämpfungsglied (4) mit einer einstellbaren Dämpfung mit der Spule (L) verbunden ist, wobei wenigstens eine Einstellsignalerzeugungsschaltung (5; 6) zur Erzeugung eines mit einer Spannung des Empfangssignals korrespondierenden Einstellsignals vorgesehen ist, welches dem Dämpfungsglied (4) zum Einstellen der Dämpfung zugeführt ist.
Elektronische Schaltungsanordnung nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sie als CMOS-integrierte Schaltung (1) ausgeführt ist.
Elektronische Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Empfänger (2) ein Transponder (2) ist, der in Abhängigkeit vom Eingangssignal ein Antwortsignal erzeugt, welches über die Spule (L) abstrahlbar ist.
Elektronische Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder (2) ein passiver Transponder (2) ist.
Elektronische Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Empfänger (3) ein Weckempfänger (3) ist, der in Abhängigkeit vom Eingangssignal eine sich in einem Bereitschaftsmodus befindliche elektronische Komponente in einen Betriebsmodus bringt.
Elektronische Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellsignalerzeugungsschaltung (5; 6) einen Spannungsbegrenzer (7; 8) zum Begrenzen der Spannung des Einstellsignals umfasst.
Elektronische Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellsignalerzeugungsschaltung (5; 6) eine Gleichrichterschaltung (D5, D6, D7; D1, D2, D3, D4) zum Gleichrichten des Empfangssignals umfasst.
Elektronische Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichrichterschaltung (D5, D6, D7; D1, D2, D3, D4) wenigstens einen MOS-Transistor (D1; D2; D3; D4; D5; D6; D7), insbesondere einen NMOS-Transistor (D1; D2; D3; D4; D5; D6; D7), aufweist, bei dem ein Gate-Anschluss (g) mit einem Drain-Anschluss (d) niederohmig verbunden ist, so dass er als Diode (D1; D2; D3; D4; D5; D6; D7) wirkt.
Elektronische Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungsglied (4) eine symmetrische Spannungsteilungsschaltung (C3, C4, C5, C6, M1, M2, M3, M4) aufweist, bei der eine erste Seite der Spule (L) über einen ersten Kondensator (C3), einen zweiten Kondensator (C4) und über eine erste Bauelementanordnung (M3, M4) mit wenigstens einem aktiven elektronischen Bauelement (M3; M4) mit einem Massepotential verbunden ist, wobei eine zweite Seite der Spule (L) über einen dritten Kondensator (C5), einen vierten Kondensator (C6) und über eine zweite Bauelementanordnung (M1, M2) mit wenigstens einem aktiven elektronischen Bauelement (M1; M2) mit dem Massepotential verbunden ist, wobei das gedämpfte Empfangssignal zwischen den der Spule (L) abgewandten Seiten des ersten Kondensators (C3) und des dritten Kondensators (C5) abgegriffen ist.
Elektronische Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die aktiven elektronischen Bauelemente (M1; M2; M3; M4) MOS-Transistoren, insbesondere NMOS-Transistoren (M1; M2; M3; M4), sind.
Elektronische Schaltungsanordnung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellsignal wenigstens einem Paar (M1, M3; M2, M4) aus einem besagten aktiven elektronischen Bauelement (M3; M4) der ersten Bauelementanordnung (M3, M4) und einem besagten aktiven elektronischen Bauelement (M1; M2) der zweite Bauelementanordnung (M1, M2) zugeführt ist.
Elektronische Schaltungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungsglied (4) ein erstes besagtes Paar (M1, M3) zum Dämpfen des Eingangssignals in einem ersten Spannungsbereich und ein zweites besagtes Paar (M2, M4) zum zusätzlichen Dämpfen des Eingangssignals in einem zweiten, höheren Spannungsbereich aufweist.
Elektronische Schaltungsanordnung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste besagte Einstellsignalerzeugungsschaltung (5) zur Erzeugung eines ersten besagten Einstellsignals vorgesehen ist, welches dem ersten besagten Paar (M1, M3) zugeführt ist, und dass eine zweite besagte Einstellsignalerzeugungsschaltung (6) zur Erzeugung eines zweiten besagten Einstellsignals vorgesehen ist, welches dem zweiten besagten Paar (M2, M4) zugeführt ist.
Elektronische Schaltungsanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die erste besagte Einstellsignalerzeugungsschaltung (5) eine als Halbwellengleichrichterschaltung (D5, D6, D7) ausgebildete Gleichrichterschaltung (D5, D6, D7) umfasst.
Elektronische Schaltungsanordnung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite besagte Einstellsignalerzeugungsschaltung (6) eine als Vollwellengleichrichterschaltung (D1, D2, D3, D4) ausgebildete Gleichrichterschaltung (D1, D2, D3, D4) umfasst.
Elektronische Schaltungsanordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Vollwellengleichrichterschaltung (D1, D2, D3, D4) zur Erzeugung einer Versorgungsspannung für den passiven Transponder (2) herangezogen ist.