KR102321878B1 - 근거리 무선 통신을 위한 복조기 및 이를 포함하는 근거리 무선 통신 장치 - Google Patents

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Abstract

복조기는 제1 정류 회로, 쉬프팅 정류 회로, 필드 모니터 및 에지 탐지기를 포함한다. 제1 정류 회로는 제1 파워 단자 및 제2 파워 단자로부터 안테나 전압을 수신하고, 안테나 전압을 정류하여 제1 노드에 제1 정류 신호를 제공한다. 쉬프팅 정류 회로는 활성화된 인에이블 신호에 응답하여 활성화되어 제1 파워 단자 및 제2 파워 단자로부터 안테나 전압을 수신하고, 안테나 전압의 DC 레벨을 증가시킨 후에 제1 노드에 쉬프팅된 정류 신호를 제공한다. 필드 모니터는 제1 파워 단자 및 제2 파워 단자로부터 안테나 전압을 수신하고, 안테나 전압의 크기를 모니터링하여 안테나 전압의 크기가 기준 값 이하인 경우에 활성화되는 인에이블 신호를 생성한다. 에지 탐지기는 제1 노드의 신호를 기초로 안테나 전압에 상응하는 입력 데이터를 생성한다.

Description

근거리 무선 통신을 위한 복조기 및 이를 포함하는 근거리 무선 통신 장치{DEMODULATOR FOR NEAR FIELD COMMUNICATION, NEAR FIELD COMMUNICATION DEVICE HAVING THE SAME}
본 발명은 무선 통신 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC)을 위한 복조기(demodulator) 및 이를 포함하는 NFC 장치에 관한 것이다.
최근 무선 통신 기술의 일종인 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 기술이 발전함에 따라 NFC 장치가 모바일 장치 등에 널리 적용되고 있다. 모바일 장치의 크기가 감소함에 따라 NFC 장치에 포함되는 안테나의 크기도 소형화되고 있다.
그런데 NFC 장치에 포함되는 안테나의 크기가 감소하는 경우, 전자기파를 통해 안테나에 생성되는 안테나 전압의 크기가 감소하므로, NFC 장치의 통신 가능 거리가 감소되는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 목적은 통신 가능 거리를 증가시킬 수 있는 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC)을 위한 복조기(demodulator)를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 목적은 상기 복조기를 포함하는 NFC 장치를 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC)을 위한 복조기는 제1 정류 회로, 쉬프팅 정류 회로, 필드 모니터 및 에지 탐지기를 포함한다. 상기 제1 정류 회로는 제1 파워 단자 및 제2 파워 단자로부터 안테나 전압을 수신하고, 상기 안테나 전압을 정류하여 제1 노드에 제1 정류 신호를 제공한다. 상기 쉬프팅 정류 회로는 활성화된 인에이블 신호에 응답하여 활성화되어 상기 제1 파워 단자 및 상기 제2 파워 단자로부터 상기 안테나 전압을 수신하고, 상기 안테나 전압의 DC 레벨을 증가시킨 후에 정류하여 상기 제1 노드에 쉬프팅된 정류 신호를 제공한다. 상기 필드 모니터는 상기 제1 파워 단자 및 상기 제2 파워 단자로부터 상기 안테나 전압을 수신하고, 상기 안테나 전압의 크기를 모니터링하여 상기 안테나 전압의 크기가 기준 값 이하인 경우에 활성화되는 상기 인에이블 신호를 생성한다. 상기 에지 탐지기는 상기 제1 노드의 신호를 기초로 상기 안테나 전압에 상응하는 입력 데이터를 생성한다.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 안테나 전압은 크기가 서로 동일하고 위상이 180도 차이가 나는 제1 안테나 전압 및 제2 안테나 전압을 포함할 수 있다. 상기 제1 안테나 전압은 상기 제1 파워 단자를 통하여 외부로부터 제공되고, 상기 제2 안테나 전압은 상기 제2 파워 단자를 통하여 상기 외부로부터 제공될 수 있다.
상기 제1 정류 회로는 제1 다이오드 및 제2 다이오드를 포함할 수 있다. 상기 제1 다이오드는 상기 제1 파워 단자 및 상기 제1 노드 사이에 연결될 수 있다. 상기 제2 다이오드는 상기 제2 파워 단자 및 상기 제1 노드 사이에 연결될 수 있다.
상기 제1 다이오드의 문턱 전압은 상기 제2 다이오드의 문턱 전압과 실질적으로 동일할 수 있다.
상기 쉬프팅 정류 회로는 제1 다이오드, 제1 소스-팔로워, 제2 다이오드 및 제2 소스-팔로워를 포함할 수 있다. 상기 제1 다이오드는 상기 제1 노드에 연결될 수 있다. 상기 제1 소스-팔로워는 상기 제1 다이오드와 상기 제1 파워 단자 사이에 연결되고, 상기 제1 안테나 전압의 DC 레벨을 증가시켜 상기 제1 다이오드에 제공할 수 있다. 상기 제2 다이오드는 상기 제1 노드에 연결될 수 있다. 상기 제2 소스-팔로워는 상기 제2 다이오드와 상기 제2 파워 단자 사이에 연결되고, 상기 제2 안테나 전압의 DC 레벨을 증가시켜 상기 제2 다이오드에 제공할 수 있다.
상기 제1 소스-팔로워는 제1 전류원 및 제1 피모스 트랜지스터를 포함할 수 있다. 상기 제1 전류원은 내부 전원 전압과 상기 제1 다이오드가 연결되는 제2 노드 사이에 연결될 수 있다. 상기 제1 피모스 트랜지스터는 상기 제2 노드와 접지 전압 사이에 연결되는 제1 피모스 트랜지스터를 포함하고, 상기 제1 피모스 트랜지스터의 게이트는 상기 제1 안테나 전압을 수신할 수 있다. 상기 제2 소스-팔로워는 제2 전류원 및 제2 피모스 트랜지스터를 포함할 수 있다. 상기 제2 전류원은 상기 내부 전원 전압과 상기 제2 다이오드가 연결되는 제3 노드 사이에 연결될 수 있다. 상기 제2 피모스 트랜지스터는 상기 제3 노드와 상기 접지 전압 사이에 연결되는 제2 피모스 트랜지스터를 포함하고, 상기 제2 피모스 트랜지스터의 게이트는 상기 제2 안테나 전압을 수신할 수 있다.
상기 제1 피모스 트랜지스터의 문턱 전압은 상기 제2 피모스 트랜지스터의 문턱 전압과 실질적으로 동일할 수 있다. 상기 제1 소스-팔로워는 상기 제1 안테나 전압의 DC 레벨을 상기 제1 피모스 트랜지스터의 상기 문턱 전압만큼 증가시키고, 상기 제2 소스-팔로워는 상기 제2 안테나 전압의 DC 레벨을 상기 제2 피모스 트랜지스터의 상기 문턱 전압만큼 증가시킬 수 있다.
상기 필드 모니터는 제2 정류 회로 및 신호 생성기를 포함할 수 있다. 상기 제2 정류 회로는 상기 제1 파워 단자 및 상기 제2 파워 단자로부터 상기 안테나 전압을 수신하고, 상기 안테나 전압을 정류하여 제2 노드에 제2 정류 신호를 제공할 수 있다. 상기 신호 생성기는 상기 제2 정류 신호를 상응하는 제1 디지털 신호로 변환하고, 상기 디지털 신호를 상기 기준 값과 비교하고, 상기 비교 결과에 따라 상기 인에이블 신호를 선택적으로 활성화시킬 수 있다.
상기 신호 생성기는 아날로그-디지털 변환기 및 판정 회로를 포함할 수 있다. 상기 아날로그-디지털 변환기는 상기 제2 정류 신호를 상기 상응하는 제1 디지털 신호로 변환할 수 있다. 상기 판정 회로는 내부에 상기 기준 값에 상응하는 제2 디지털 신호를 저장하고, 상기 제1 디지털 신호와 상기 제2 디지털 신호를 비교하여 상기 인에이블 신호를 선택적으로 활성화시킬 수 있다.
상기 제2 정류 회로는 제1 다이오드 및 제2 다이오드를 포함할 수 있다. 상기 제1 다이오드는 상기 제1 파워 단자 및 상기 제2 노드 사이에 연결될 수 있다. 상기 제2 다이오드는 상기 제2 파워 단자 및 상기 제2 노드 사이에 연결될 수 있다.
상기 필드 모니터는 상기 제2 정류기와 상기 신호 생성기 사이에 연결되는 감쇄기를 더 포함할 수 있다. 상기 감쇄기는 상기 제2 정류 신호의 크기를 스케일-다운(scale-down)시켜 제3 정류 신호를 상기 신호 생성기에 제공할 수 있다.
상기 필드 모니터는 상기 안테나 전압의 크기가 상기 기준 값 이상인 경우에는 상기 인에이블 신호를 비활성화시키고, 상기 스케일링 정류 회로는 상기 인에이블 신호의 비활성화에 응답하여 비활성화될 수 있다. 상기 필드 모니터는 상기 안테나 전압의 크기가 상기 기준 값 미만인 경우에는 상기 인에이블 신호를 활성화시키고, 상기 쉬프팅 정류 회로는 상기 인에이블 신호의 활성화에 응답하여 활성화되어 상기 제1 노드에 상기 쉬프팅된 정류 신호를 제공할 수 있다.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 NFC를 위한 복조기는 전류원 및 전 하 저장 회로를 더 포함할 수 있다. 상기 전류원은 상기 제1 노드 및 접지 전압 사이에 연결되고, 상기 제1 노드로부터 상기 접지 전압으로 흐르는 정전류를 생성할 수 있다. 상기 전하 저장 회로는 상기 제1 노드 및 상기 접지 전압 사이에 연결되고, 상기 제1 노드의 신호 및 상기 정전류에 기초하여 충전 동작 및 방전 동작을 수행하여 상기 제1 노드를 통해 상기 제1 노드의 신호의 포락선(envelop)에 상응하는 포락선 신호를 출력할 수 있다. 상기 에지 탐지기는 상기 포락선 신호의 천이에 기초하여 상기 입력 데이터를 생성할 수 있다.
상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 장치는 공진 회로 및 NFC 칩을 포함한다. 상기 공진 회로는 외부 장치로부터 수신되는 전자기파에 기초하여 안테나 전압을 생성한다. 상기 NFC 칩은 상기 안테나 전압에 기초하여 상기 외부 장치와 통신을 수행한다. 상기 NFC 칩은 복조기를 포함한다. 상기 복조기는 상기 공진 회로로부터 상기 안테나 전압을 수신하고, 상기 안테나 전압의 크기가 기준 값 이상인 경우에는 상기 안테나 전압을 직접적으로 정류하여 제1 노드에 제공하고, 상기 안테나 전압의 크기가 상기 기준 값 미만인 경우에는 상기 안테나 전압의 DC 레벨을 증가시킨 후에 정류하여 상기 제1 노드에 제공하고, 상기 제1 노드의 신호에 기초하여 상기 안테나 전압에 상응하는 입력 데이터를 생성한다.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 안테나 전압은 크기가 서로 동일하고 위상이 180도 차이가 나는 제1 안테나 전압 및 제2 안테나 전압을 포함할 수 있다. 상기 복조기는 상기 공진 회로로부터 제1 파워 단자를 통해 상기 제1 안테나 전압을 수신하고, 제2 파워 단자를 통해 상기 제2 안테나 전압을 수신할 수 있다. 상기 복조기는 정류 회로, 쉬프팅 정류 회로, 필드 모니터 및 에지 탐지기를 포함할 수 있다. 상기 정류 회로는 상기 제1 파워 단자 및 상기 제2 파워 단자를 통하여 수신되는 상기 안테나 전압을 정류하여 상기 제1 노드에 제1 정류 신호를 제공할 수 있다. 상기 쉬프팅 정류 회로는 활성화된 인에이블 신호에 응답하여 활성화되어 상기 제1 파워 단자 및 상기 제2 파워 단자릍 통하여 수신된 상기 안테나 전압의 DC 레벨을 증가시킨 후 정류하여 상기 제1 노드에 쉬프팅된 정류 신호를 제공할 수 있다. 상기 필드 모니터는 상기 제1 파워 단자 및 상기 제2 파워 단자릍 통하여 수신된 상기 안테나 전압의 크기를 모니터링하여 상기 안테나 전압의 크기가 상기 기준 값 이하인 경우에 활성화되는 상기 인에이블 신호를 생성할 수 있다. 상기 에지 탐지기는 상기 제1 노드의 신호를 기초로 상기 안테나 전압에 상응하는 상기 입력 데이터를 생성할 수 있다.
상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 전자 장치는 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 장치, 메모리 장치 및 어플리케이션 프로세서를 포함한다. 상기 NFC 장치는 NFC를 통해 외부 장치와 통신을 수행한다. 상기 메모리 장치는 입력 데이터를 저장한다. 상기 어플리케이션 프로세서는 상기 NFC 장치 및 상기 메모리 장치의 동작을 제어한다. 상기 NFC 장치는 공진 회로 및 NFC 칩을 포함한다. 상기 공진 회로는 상기 외부 장치로부터 수신되는 전자기파에 기초하여 안테나 전압을 생성한다. 상기 NFC 칩은 상기 안테나 전압에 기초하여 상기 외부 장치와 통신을 수행한다. 상기 NFC 칩은 복조기를 포함한다. 상기 복조기는 상기 공진 회로로부터 상기 안테나 전압을 수신하고, 상기 안테나 전압의 크기가 기준 값 이상인 경우에는 상기 안테나 전압을 직접적으로 정류하여 제1 노드에 제공하고, 상기 안테나 전압의 크기가 상기 기준 값 미만인 경우에는 상기 안테나 전압의 DC 레벨을 증가시킨 후에 정류하여 상기 제1 노드에 제공하고, 상기 제1 노드의 신호에 기초하여 상기 안테나 전압에 상응하는 상기 입력 데이터를 생성한다.
본 발명의 실시예들에 따른 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 장치는 카드 모드에서 통신 가능 거리를 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 NFC 장치의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 2의 NFC 장치에 포함되는 공진 회로로부터 생성되는 제1 안테나 전압 및 제2 안테나 전압을 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 도 2의 NFC 장치에 포함되는 복조기를 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 도 4의 복조기에서 제1 정류 회로를 나타내는 회로도이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 도 4의 복조기에서 쉬프팅 정류 회로를 나타내는 회로도이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 도 4의 복조기에서 필드 모니터를 나타내는 회로도이다.
도 8은 도 5의 제1 정류 회로에 의해 생성되는 제1 정류 신호를 나타내는 그래프이다.
도 9는 도 6의 쉬프팅 정류 회로에 의해 생성되는 쉬프팅된 안테나 전압을 나타낸다.
도 10은 도 6의 쉬프팅 정류 회로에 의해 생성되는 쉬프팅된 정류 신호를 나타낸다.
도 11은 도 4에 도시된 복조기에 의해 생성되는 포락선 신호를 나타내는 그래프이다.
도 12는 도 1에 도시된 NFC 장치의 동작을 나타낸다.
도 13은 도 1에 도시된 NFC 장치의 다른 예를 나타내는 블록도이다.
도 14는 도 13의 NFC 장치에 포함되는 송신 회로의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치를 나타내는 블록도이다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 장치를 나타내는 블록도이다.
도 1에 도시된 NFC 장치(10)는 NFC 방식에 기초하여 외부 장치와 통신을 수행한다. 실시예에 있어서, NFC 장치(10)는 주위에 NFC 카드가 존재하는지 여부를 탐지하는 동작 및 주위에 NFC 리더가 존재하는지 여부를 탐지하는 동작을 교번하여 반복적으로 수행할 수 있다. NFC 장치(10)는 NFC 리더를 탐지한 경우 카드 모드(card mode)로 동작하고, NFC 카드를 탐지한 경우 리더 모드(reader mode)로 동작할 수 있다. NFC 장치(10)는 카드(card)로서 동작하는 상기 카드 모드에서 상기 NFC 리더로부터 제공되는 전자기파(Electromagnetic Wave)(EMW)에 기초하여 상기 NFC 리더와 데이터를 송수신하고, 리더(reader)로서 동작하는 리더 모드(reader mode)에서 NFC 장치(10)가 방사(emit)하는 전자기파(EMW)에 기초하여 상기 NFC 카드와 데이터를 송수신 할 수 있다.
도 1을 참조하면, NFC 장치(10)는 공진 회로(100) 및 NFC 칩(200)을 포함한다.
상기 카드 모드에서, 공진 회로(100)는 상기 NFC 리더로부터 수신되는 전자기파(EMW)에 기초하여 상기 NFC 리더와 데이터를 송수신한다. 상기 NFC 리더는 인덕턴스 성분을 갖는 안테나 및 커패시턴스를 갖는 공진 커패시터로 구성되는 공진 회로를 포함하므로, 공진 회로(100)가 상기 NFC 리더로부터 전자기파(EMW)를 수신하는 경우, 공진 회로(100)와 상기 NFC 리더 사이에 상호 유도(mutual induction)가 발생할 수 있다.
따라서 공진 회로(100)에 포함되는 상기 안테나의 양단에는 상기 NFC 리더와의 상호 유도(mutual induction)를 통해 안테나 전압(VAN)이 생성될 수 있다. 공진 회로(100)는 상호 유도(mutual induction)를 통해 생성되는 안테나 전압(VAN)을 NFC 칩(200)에 제공할 수 있다.
NFC 칩(200)은 안테나 전압(VAN)을 복조하여 입력 데이터를 생성함으로써 수신 동작을 수행하는 복조기(300)를 포함할 수 있다.
복조기(300)는 공진 회로(100)로부터 안테나 전압(VAN)을 수신하고, 안테나 전압(VAN)의 크기가 기준 값 이상인 경우에는 상기 안테나 전압(VAN)을 직접적으로 정류하여 제1 노드에 제공하고, 상기 안테나 전압(VAN)의 크기가 상기 기준 값 미만인 경우에는 상기 안테나 전압(VAN)의 DC 레벨을 증가시킨 후에 정류하여 상기 제1 노드에 제공하고, 상기 제1 노드의 신호에 기초하여 상기 안테나 전압(VAN)에 상응하는 입력 데이터를 생성할 수 있다.
NFC는 진폭 편이 변조(Amplitude Shift Keying; ASK) 방식을 사용하여 데이터를 송수신한다. 따라서 복조기(300)는 제1 노드의 신호에 기초한 포락선 신호의 천이를 탐지함으로써 안테나 전압(VAN)에 상응하는 상기 입력 데이터를 생성할 수 있다. 복조기(300)의 상세 구성 및 동작에 대해서는 후술한다.
도 2는 도 1에 도시된 NFC 장치의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면, NFC 장치(10a)는 공진 회로(100a) 및 NFC 칩(200a)을 포함할 수 있다.
NFC 칩(200a)은 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)를 통해 공진 회로(100a)와 연결될 수 있다. 공진 회로(100a)는 안테나(L1), 제1 커패시터(C1), 제2 커패시터(C2), 및 제3 커패시터(C3)를 포함할 수 있다. 안테나(L) 및 제1 커패시터(C1)는 제1 노드(N1) 및 제2 노드(N2) 사이에 서로 병렬로 연결될 수 있다.
안테나(L) 및 제1 커패시터(C1)는 공진 주파수를 가질 수 있다. 실시예에 있어서, 상기 공진 주파수는 약 13.56MHz일 수 있다. 제2 커패시터(C2)는 제1 노드(N1) 및 제1 파워 단자(L1) 사이에 연결되고, 제3 커패시터(C3)는 제2 노드(N2) 및 제2 파워 단자(L2) 사이에 연결될 수 있다.
공진 회로(100a)가 외부의 NFC 리더로부터 상기 공진 주파수에 상응하는 주파수를 갖는 전자기파(EMW)를 수신하는 경우, 공진 회로(100a)와 상기 외부의 NFC 리더 사이에 상호 유도(mutual induction)가 발생할 수 있다. 따라서 안테나(L)의 양단에 상응하는 제1 노드(N1) 및 제2 노드(N2)에는 유도 전압이 생성될 수 있다. 제1 노드(N1)에 생성되는 상기 유도 전압은 제2 커패시터(C2)를 통해 제1 파워 단자(L1)에 제1 안테나 전압(VAN1)으로서 제공되고, 제2 노드(N2)에 생성되는 상기 유도 전압은 제3 커패시터(C3)를 통해 제2 파워 단자(L2)에 제2 안테나 전압(VAN2)으로서 제공될 수 있다.
도 3은 도 2의 NFC 장치에 포함되는 공진 회로로부터 생성되는 제1 안테나 전압 및 제2 안테나 전압을 나타내는 그래프이다.
상술한 바와 같이, 공진 회로(100a)와 상기 외부의 NFC 리더 사이의 상호 유도(mutual induction)를 통해 제1 노드(N1) 및 제2 노드(N2)에 상기 유도 전압이 생성되므로, 제1 노드(N1)에 생성되는 상기 유도 전압과 제2 노드(N2)에 생성되는 상기 유도 전압은 크기가 동일하고 위상은 180도 차이날 수 있다.
제1 노드(N1)에 생성되는 상기 유도 전압은 제2 커패시터(C2)를 통과하면서 직류 성분이 대부분 제거되므로, 제1 파워 단자(L1)에 제공되는 제1 안테나 전압(VAN1)은 교류 성분과 약간의 직류 성분을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 제2 노드(N2)에 생성되는 상기 유도 전압은 제3 커패시터(C3)를 통과하면서 직류 성분이 대부분 제거되므로, 제2 파워 단자(L2)에 제공되는 제2 안테나 전압(VAN2)은 교류 성분과 약간의 직류 성분을 포함할 수 있다. 도 3에서 직류 성분은 나타내지 않았다.
따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 안테나 전압(VAN1) 및 제2 안테나 전압(VAN2)은 크기가 동일하고 위상은 180도 차이 날 수 있다. 도 3에서, 실선은 제1 안테나 전압(VAN1)을 나타내고, 점선은 제2 안테나 전압(VAN2)을 나타낸다. 또한, NFC는 진폭 편이 변조(Amplitude Shift Keying; ASK) 방식을 사용하여 데이터를 송수신하므로, 제1 안테나 전압(VAN1) 및 제2 안테나 전압(VAN2)은 변조된 데이터에 기초하여 제1 피크 전압(VP1) 및 제2 피크 전압(VP2)을 가질 수 있다.
NFC 장치(10a)와 상기 외부의 NFC 리더 사이의 거리가 증가할수록 제1 안테나 전압(VAN1) 및 제2 안테나 전압(VAN2)의 크기를 나타내는 제1 피크 전압(VP1) 및 제2 피크 전압(VP2)은 감소하고, NFC 장치(10a)와 상기 외부의 NFC 리더 사이의 거리가 감소할수록 제1 안테나 전압(VAN1) 및 제2 안테나 전압(VAN2)의 크기를 나타내는 제1 피크 전압(VP1) 및 제2 피크 전압(VP2)은 증가할 수 있다.
또한, 공진 회로(100a)에 포함되는 안테나(L)의 크기가 감소할수록 제1 안테나 전압(VAN1) 및 제2 안테나 전압(VAN2)의 크기를 나타내는 제1 피크 전압(VP1) 및 제2 피크 전압(VP2)은 감소하고, 안테나(L)의 크기가 증가할수록 제1 안테나 전압(VAN1) 및 제2 안테나 전압(VAN2)의 크기를 나타내는 제1 피크 전압(VP1) 및 제2 피크 전압(VP2)은 증가할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, NFC 칩(200a)은 복조기(300), 중앙 처리 장치(Central Processing Unit; CPU)(210) 및 메모리(220)를 포함할 수 있다.
복조기(300)는 제1 파워 단자(L1)를 통해 제1 안테나 전압(VAN1)을 수신하고, 제2 파워 단자(L2)를 통해 제2 안테나 전압(VAN2)을 수신할 수 있다. 복조기(300)는 제1 안테나 전압(VAN1) 및 제2 안테나 전압(VAN2)을 복조하여 입력 데이터(IDATA)를 생성하고, 입력 데이터(IDATA)를 CPU(210)에 제공할 수 있다. CPU(210)는 입력 데이터(IDATA)를 메모리(220)에 저장할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 도 2의 NFC 장치에 포함되는 복조기를 나타내는 블록도이다.
도 4를 참조하면, 복조기(300)는 제1 정류 회로(310), 쉬프팅(shifting) 정류 회로(320), 필드 모니터(330), 전류원(370), 전하 저장 회로(380) 및 에지 탐지기(390)를 포함할 수 있다.
제1 정류 회로(310)는 제1 파워 단자(L1)로부터 제1 안테나 전압(VAN1)을 수신하고, 제2 파워 단자(L2)로부터 제2 안테나 전압(VAN2)을 수신할 수 있다. 제1 정류 회로(310)는 제1 안테나 전압(VAN1) 및 제2 안테나 전압(VAN2)을 정류하여 제3 노드(N3)에 제1 정류 신호(RECS1)를 제공할 수 있다. 제1 정류 회로(310)는 다이오드들로 구성될 수 있는데, 제1 안테나 전압(VAN1) 및 제2 안테나 전압(VAN2)의 크기가 상기 다이오드의 문턱 전압보다 큰 경우에, 제3 노드(N3)에 제1 정류 신호(RECS1)를 제공할 수 있다.
쉬프팅 정류 회로(320)는 제1 파워 단자(L1)로부터 제1 안테나 전압(VAN1)을 수신하고, 제2 파워 단자(L2)로부터 제2 안테나 전압(VAN2)을 수신할 수 있다. 또한, 쉬프팅 정류 회로(320)는 필드 모니터(330)로부터 인에이블 신호(EN)를 수신할 수 있다. 쉬프팅 정류 회로(320)는 인에이블 신호(EN)의 활성화에 응답하여 활성화되어, 제1 안테나 전압(VAN1) 및 제2 안테나 전압(VAN2)의 DC 성분의 레벨(이하 DC 레벨)을 증가시킨 후에 정류하여 제3 노드(N3)에 쉬프팅된 정류 신호(SRECS)를 제공할 수 있다.
필드 모니터(330)는 제1 파워 단자(L1)로부터 제1 안테나 전압(VAN1)을 수신하고, 제2 파워 단자(L2)로부터 제2 안테나 전압(VAN2)을 수신할 수 있다. 필드 모니터(330)는 제1 안테나 전압(VAN1)의 크기와 및 제2 안테나 전압(VAN2)의 크기를 기준 값과 비교하고 상기 비교 결과에 따라 인에이블 신호(EN)를 선택적으로 활성화시킬 수 있다.
예를 들어, 제1 안테나 전압(VAN1)의 크기와 및 제2 안테나 전압(VAN2)의 크기가 상기 기준 값 이상인 경우에는 필드 모니터(330)는 인에이블 신호(EN)를 비활성화시킬 수 있다. 비활성화된 인에이블 신호(EN)에 응답하여 스케일링 정류 회로(320)는 비활성화될 수 있다. 예를 들어, 제1 안테나 전압(VAN1)의 크기와 및 제2 안테나 전압(VAN2)의 크기가 상기 기준 값 이하인 경우에는 필드 모니터(330)는 인에이블 신호(EN)를 활성화시킬 수 있다. 활성화된 인에이블 신호(EN)에 응답하여 쉬프팅 정류 회로(320)도 활성화되어, 제1 안테나 전압(VAN1) 및 제2 안테나 전압(VAN2)의 DC 레벨을 증가시킨 후에 정류하여 제3 노드(N3)에 쉬프팅된 정류 신호(SRECS)를 제공할 수 있다.
전류원(370)은 제3 노드(N3) 및 접지 전압(GND) 사이에 연결될 수 있다. 전류원(370)은 제3 노드(N3)로부터 접지 전압(GND)으로 흐르는 정전류(Io)를 생성할 수 있다.
전하 저장 회로(380)는 제3 노드(N3) 및 접지 전압(GND) 사이에 연결될 수 있다. 전하 저장 회로(380)는 제3 노드(N3)의 신호인 제1 정류 신호(RECS1) 및 쉬프팅된 정류 신호(SRECS) 중 하나와 정전류(Io)에 기초하여 충전 동작 및 방전 동작을 수행하여 제3 노드(N3)를 통해 제1 정류 신호(RECS1) 및 쉬프팅된 정류 신호(SRECS) 중 하나의 포락선(envelop)에 상응하는 포락선 신호(ENVS)를 출력할 수 있다. 전하 저장 회로(330)는 제3 노드(N3) 및 접지 전압(GND) 사이에 연결되는 저장 커패시터(CS)를 포함할 수 있다.
에지 탐지기(390)는 포락선 신호(ENVS)의 천이에 기초하여 제1 안테나 전압(VAN1) 및 제2 안테나 전압(VAN2)에 상응하는 입력 데이터(IDATA)를 생성할 수 있다. 에지 탐지기(340)는 일반적으로 알려진 다양한 형태로 구현될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 도 4의 복조기에서 제1 정류 회로를 나타내는 회로도이다.
도 5를 참조하면, 제1 정류 회로(310)는 제1 다이오드(D1, 311) 및 제2 다이오드(D2, 313)를 포함할 수 있다.
제1 다이오드(311)는 제1 파워 단자(L1) 및 제3 노드(N3) 사이에 연결될 수 있다. 제2 다이오드(313)는 제2 파워 단자(L2) 및 제3 노드(N3) 사이에 연결될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 다이오드(311)의 문턱 전압은 제2 다이오드(313)의 문턱 전압과 동일할 수 있다. 제1 안테나 전압(VAN1)의 피크 값과 제2 안테나 전압(VAN2)의 피크 값이 제1 다이오드(311) 및 제2 다이오드(313)의 문턱 전압보다 크고, 제1 안테나 전압(VAN1)이 양의 전압을 갖고, 제2 안테나 전압(VAN2)이 음의 전압을 갖는 구간 동안, 제1 다이오드(311)는 턴-온되고, 제2 다이오드(313)는 턴-오프될 수 있다. 따라서 제1 다이오드(311)는 제1 안테나 전압(VAN1)을 정류하고, 제1 안테나 전압(VAN1)보다 제1 다이오드(311)의 문턱 전압만큼 낮은 전압을 제1 정류 신호(RECS1)로서 제3 노드(N3)에 제공할 수 있다.
마찬가지로, 제1 안테나 전압(VAN1)이 음의 전압을 갖고, 제2 안테나 전압(VAN2)이 양의 전압을 갖는 구간 동안, 제1 다이오드(311)는 턴-오프되고, 제2 다이오드(313)는 턴-온될 수 있다. 따라서, 제2 다이오드(313)는 제2 안테나 전압(VAN2)을 정류하고, 제2 안테나 전압(VAN2)보다 제2 다이오드(313)의 문턱 전압만큼 낮은 전압을 제1 정류 신호(RECS1)로서 제3 노드(N3)에 제공할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 도 4의 복조기에서 쉬프팅 정류 회로를 나타내는 회로도이다.
도 6을 참조하면, 쉬프팅 정류 회로(320)는 제1 소스 팔로워(source follower, 321), 제3 다이오드(D3, 324), 제2 소스 팔로워(325) 및 제4 다이오드(D4, 328)를 포함할 수 있다.
제3 다이오드(324)는 제3 노드(N3)와 제1 소스 팔로워(321) 사이에 연결될 수 있다. 제1 소스 팔로워(321)는 제1 파워 단자(L1), 내부 전원 전압(VINT) 및 접지 전압(GND)에 연결되고, 제1 피모스 트랜지스터(322)와 제1 전류원(323)을 포함할 수 있다. 제1 피모스 트랜지스터(322)는 제4 노드(N4)에 연결되는 소스, 접지 전압(GND)에 연결되는 드레인 및 제1 파워 단자(L1)를 통하여 제공되는 제1 안테나 전압(VAN1)을 수신하는 게이트를 구비할 수 있다. 제1 전류원(323)은 내부 전원 전압(VINT)과 제1 피모스 트랜지스터(322)에 연결되고, 제1 피모스 트랜지스터(322)와는 제4 노드(N4)에서 연결될 수 있다.
제4 다이오드(328)는 제3 노드(N3)와 제2 소스 팔로워(325) 사이에 연결될 수 있다. 제2 소스 팔로워(325)는 제2 파워 단자(L2), 내부 전원 전압(VINT) 및 접지 전압(GND)에 연결되고, 제2 피모스 트랜지스터(326)와 제2 전류원(327)을 포함할 수 있다. 제2 피모스 트랜지스터(326)는 제5 노드(N5)에 연결되는 소스, 접지 전압(GND)에 연결되는 드레인 및 제2 파워 단자(L2)를 통하여 제공되는 제2 안테나 전압(VAN2)을 수신하는 게이트를 구비할 수 있다. 제2 전류원(327)은 내부 전원 전압(VINT)과 제2 피모스 트랜지스터(326)에 연결되고, 제2 피모스 트랜지스터(326)와는 제5 노드(N5)에서 연결될 수 있다.
제1 안테나 전압(VAN1)이 제1 피모스 트랜지스터(322)의 게이트에 인가되면, 제1 피모스 트랜지스터(322)의 소스인 제4 노드(N4)에는 제1 안테나 전압(VAN1)보다 DC 레벨이 제1 피모스 트랜지스터(322)의 문턱 전압만큼 높은 제1 쉬프팅된 안테나 전압(SVAN1)이 유도되고, 제3 다이오드(D3)는 제1 쉬프팅된 안테나 전압(SVAN1)을 정류하여 제3 노드(N3)에 쉬프팅된 정류 신호(SRECS)를 제공할 수 있다. 또한, 제2 안테나 전압(VAN2)이 제2 피모스 트랜지스터(326)의 게이트에 인가되면, 제2 피모스 트랜지스터(326)의 소스인 제5 노드(N5)에는 제2 안테나 전압(VAN2)보다 DC 레벨이 제2 피모스 트랜지스터(326)의 문턱 전압만큼 높은 제2 쉬프팅된 안테나 전압(SVAN2)이 유도되고, 제4 다이오드(D4)는 제2 쉬프팅된 안테나 전압(SVAN2)을 정류하여 제3 노드(N3)에 쉬프팅된 정류 신호(SRECS)를 제공할 수 있다.
여기서, 제1 피모스 트랜지스터(322)의 문턱 전압은 제2 피모스 트랜지스터(326)의 문턱 전압과 실질적으로 동일할 수 있고, 제3 다이오드(324)의 문턱 전압은 제4 다이오드(328)의 문턱 전압과 실질적으로 동일할 수 있다.
또한 도 6의 쉬프팅 정류 회로(320)는 제1 안테나 전압(VAN1)의 DC 레벨과 제2 안테나 전압(VAN2)의 DC 레벨을 각각 제1 피모스 트랜지스터(322)의 문턱 전압과 제2 피모스 트랜지스터(326)의 문턱 전압만큼 증가시킨 후에 제3 다이오드(324)와 제4 다이오드(328)를 이용하여 정류함으로써, 제1 안테나 전압(VAN1)의 크기와 제2 안테나 전압(VAN2)의 크기가 제3 다이오드(324)와 제4 다이오드(328)의 문턱 전압보다 작아도, 제3 노드(N3)에 쉬프팅된 정류 신호(SRECS)를 제공할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 도 4의 복조기에서 필드 모니터를 나타내는 회로도이다.
도 7을 참조하면, 필드 모니터(330)는 제2 정류 회로(340) 및 신호 생성기(360)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라서, 필드 모니터(330)는 제2 정류 회로(340) 및 신호 생성기(360) 사이에 연결되는 감쇄기(350)를 더 포함할 수 있다.
제2 정류 회로(340)는 제5 다이오드(D5, 341) 및 제6 다이오드(D6, 343)를 포함할 수 있다.
제5 다이오드(341)는 제1 파워 단자(L1) 및 제6 노드(N6) 사이에 연결될 수 있다. 제6 다이오드(343)는 제2 파워 단자(L2) 및 제6 노드(N6) 사이에 연결될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제5 다이오드(341)의 문턱 전압은 제6 다이오드(343)의 문턱 전압과 동일할 수 있다. 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이, 제5 다이오드(341)는 제1 안테나 전압(VAN1)을 정류하고, 제1 안테나 전압(VAN1)보다 제5 다이오드(341)의 문턱 전압만큼 낮은 전압을 제2 정류 신호(RECS2)로서 제6 노드(N6)에 제공할 수 있다.
마찬가지로, 제6 다이오드(343)는 제2 안테나 전압(VAN2)을 정류하고, 제2 안테나 전압(VAN2)보다 제6 다이오드(343)의 문턱 전압만큼 낮은 전압을 제2 정류 신호(RECS2)로서 제6 노드(N6)에 제공할 수 있다.
감쇄기(350)는 저항(R1) 및 가변 전항(VR1)을 포함할 수 있다. 저항(R1)은 제6 노드(N6)와 제7 노드(N7) 사이에 연결될 수 있고, 가변 저항(VR1)은 제7 노드(N7)와 접지 전압(GND) 사이에 연결될 수 있다. 감쇄기(350)는 전압 분배기로서 동작하여 제2 정류 신호(RECS2)의 크기를 일정한 비로 분할하여 감쇄 정류 신호(ARECS)를 신호 생성기(360)에 제공할 수 있다. 상술한 바와 같이, 감쇄기(350)는 필드 모니터(330)에 포함되지 않을 수도 있다. 필드 모니터(330)가 감쇄기(350)를 포함하지 않는 경우, 신호 생성기(360)는 제2 정류 신호(RECS2)를 수신하고, 이에 기초하여 인에이블 신호(EN)를 생성할 수 있다.
신호 생성기(360)는 제2 정류 신호(RECS2) 또는 감쇄 정류 신호(ARECS)를 상응하는 제1 디지털 신호로 변환하고, 상기 제1 디지털 신호를 기준 값과 비교하고, 상기 비교 결과에 따라 인에이블 신호(EN)를 선택적으로 활성화시킬 수 있다.
신호 생성기(360)는 아날로그-디지털 변환기(361) 및 판정 회로(363)를 포함할 수 있다. 판정 회로(363)는 상기 기준 값에 상응하는 제2 디지털 신호를 저장하는 레지스터(365)를 포함할 수 있다.
아날로그-디지털 변환기(361)는 제2 정류 신호(RECS2) 또는 감쇄 정류 신호(ARECS)를 상응하는 제1 디지털 신호(DGS)로 변환하고 제1 디지털 신호(DGS)를 판정 회로(363)에 제공한다. 판정 회로(363)는 제1 디지털 신호(DGS)를 레지스터(365)에 저장된 제2 디지털 신호와 디지털적으로 비교하고, 상기 비교 결과에 따라 인에이블 신호(EN)를 선택적으로 활성화시킬 수 있다. 이러한 디지털 비교 동작을 수행하기 위하여 판정 회로(363)는 디지털 비교기를 포함할 수 있다. 제1 디지털 신호와 제2 디지털 신호는 단일 비트 또는 복수 비트로 구성될 수 있다.
예를 들어, 외부의 NFC 리더와 NFC 장치(10) 사이의 거리가 충분히 가까워 안테나 전압(VAN)의 크기가 제1 정류 회로(310)의 문턱 전압보다 큰 경우에는 제2 정류 신호(RECS2) 또는 감쇄 정류 신호(ARECS)를 상응하는 제1 디지털 신호(DGS)가 제2 디지털 신호보다 클 수 있다. 이 경우에, 판정 회로(363)는 인에이블 신호(EN)를 비활성화시키고, 비활성화된 인에이블 신호(EN)에 응답하여 쉬프팅 정류 회로(320)는 비활성화될 수 있다.
예를 들어, 외부의 NFC 리더와 NFC 장치(10) 사이의 거리가 멀어져서 안테나 전압(VAN)의 크기가 제1 정류 회로(310)의 문턱 전압보다 작은 경우에는 제2 정류 신호(RECS2) 또는 감쇄 정류 신호(ARECS)를 상응하는 제1 디지털 신호(DGS)가 제2 디지털 신호보다 작을 수 있다. 이 경우에, 판정 회로(363)는 인에이블 신호(EN)를 활성화시키고, 활성화된 인에이블 신호(EN)에 응답하여 쉬프팅 정류 회로(320)는 활성화되어, 제3 노드(N3)에 쉬프팅된 정류 신호(SRECS)를 제공할 수 있다.
도 8은 도 5의 제1 정류 회로에 의해 생성되는 제1 정류 신호를 나타내는 그래프이다.
도 8은 제1 안테나 전압(VAN1) 및 제2 안테나 전압(VAN2)의 크기가 제1 다이오드(311) 및 제2 다이오드(313)의 문턱 전압(Vth1)보다 큰 경우에, 제1 정류 회로(310) 생성되는 제1 정류 신호(RECS1)를 나타낸다.
도 5 및 8을 참조하면, 제1 안테나 전압(VAN1)은 양의 전압을 갖고 제2 안테나 전압(VAN2)은 음의 전압을 갖는 구간 동안, 제1 다이오드(311)는 턴-온되고 제2 다이오드(313)는 턴-오프될 수 있다. 따라서, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 정류 회로(310)는 제1 안테나 전압(VAN1) 보다 제1 다이오드(311)의 문턱 전압(Vth1)만큼 낮은 전압을 제1 정류 신호(RECS)로서 제3 노드(N3)에 제공할 수 있다. 마찬가지로, 제1 안테나 전압(VAN1)은 음의 전압을 갖고 제2 안테나 전압(VAN2)은 양의 전압을 갖는 구간 동안, 제1 다이오드(311)는 턴-오프되고 제2 다이오드(313)는 턴-온될 수 있다. 따라서, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 정류 회로(310)는 제2 안테나 전압(VAN2) 보다 제2 다이오드(313)의 문턱 전압(Vth1)만큼 낮은 전압을 제1 정류 신호(RECS1)로서 제3 노드(N3)에 제공할 수 있다. 제1 안테나 전압(VAN1)과 제2 안테나 전압(VAN2)는 제1 DC 레벨(DCL1)을 가질 수 있다.
상술한 바와 같이, 제1 안테나 전압(VAN1) 및 제2 안테나 전압(VAN2)의 피크 전압(VP1, VP2)이 제1 다이오드(311) 및 제2 다이오드(313)의 문턱 전압(Vth1)보다 큰 경우, 제1 정류 회로(310)로부터 생성되는 제1 정류 신호(RECS1)는 제1 안테아 전압(VAN1) 및 제2 안테나 전압(VAN2) 보다 제1 다이오드(311) 및 제2 다이오드(313)의 문턱 전압(Vth1)만큼 낮은 신호에 상응할 수 있다.
이에 반해, 제1 안테나 전압(VAN1) 및 제2 안테타 전압(VAN2)의 피크 전압(VP1, VP2)이 제1 다이오드(311) 및 제4 다이오드(313)의 문턱 전압(Vth1)보다 작은 경우, 제1 다이오드(311) 및 제2 다이오드(313)는 턴오프되므로, 제1 정류 회로(310)는 제1 정류 신호(RECS1)를 출력하지 않을 수 있다.
도 7의 제2 정류 회로(340)에서 생성되는 제2 정류 신호(RECS2)는 제1 정류 신호(RECS1)와 실질적으로 동일할 수 있다.
도 9는 도 6의 쉬프팅 정류 회로에 의해 생성되는 쉬프팅된 안테나 전압을 나타내고, 도 10은 도 6의 쉬피팅 정류 회로에 의해 생성되는 쉬프팅된 정류 신호를 나타낸다.
도 9 및 도 10은 제1 안테나 전압(VAN1) 및 제2 안테나 전압(VAN2)의 피크 전압(VP1, VP2)이 제1 다이오드(311) 및 제2 다이오드(313)의 문턱 전압(Vth1)보다 작은 경우를 나타낸다.
도 6, 도 9 및 도 10을 참조하면, 제1 소스 팔로워(321)에 의하여 제4 노드(N4)에는 제1 안테나 전압(VAN1)의 DC 레벨보다 제1 피모스 트랜지스터(322)의 문턱 전압(Vth2)만큼 높은 제1 쉬프팅된 안테나 전압(SVAN1)이 제공되고, 제2 소스 팔로워(325)에 의하여 제5 노드(N5)에는 제2 안테나 전압(VAN2)의 DC 레벨보다 제2 피모스 트랜지스터(326)의 문턱 전압(Vth2)만큼 높은 제2 쉬프팅된 안테나 전압(SVAN2)이 제공된다. 제1 및 제2 쉬프팅된 안테나 전압들(SVAN1, SVAN2)은 제1 DC 레벨(DCL1)보다 문턱 전압(Vth2)만큼 증가된 제2 DC 레벨(DCL2)을 가질 수 있다.
또한, 제1 쉬프팅된 안테나 전압(SVAN1)이 양의 전압을 갖고 제2 쉬프팅된 안테나 전압(SVAN2)은 음의 전압을 갖는 구간 동안, 제3 다이오드(324)는 턴-온되고 제4 다이오드(328)는 턴-오프될 수 있다. 따라서, 제3 다이오드(324)는 제1 쉬프팅된 안테나 전압(SVAN1)보다 제3 다이오드(324)의 문턱 전압(Vth3) 만큼 낮은 전압을 쉬피??된 정류 신호(SRECS)로서 제3 노드(N3)에 제공할 수 있다. 마찬가지로, 제2 쉬프팅된 안테나 전압(SVAN2)이 음의 전압을 갖고 제2 쉬프팅된 안테나 전압(SVAN2)은 양의 전압을 갖는 구간 동안, 제3 다이오드(324)는 턴-오프되고 제4 다이오드(328)는 턴-온될 수 있다. 따라서, 제4 다이오드(328)는 제2 쉬프팅된 안테나 전압(SVAN2)보다 제4 다이오드(328)의 문턱 전압(Vth3)만큼 낮은 전압을 쉬프팅된 정류 신호(SRECS)로서 제3 노드(N3)에 제공할 수 있다. 여기서, 쉬프팅된 안테나 신호들(SVAN1, SVAN2)는 피크 전압(VP12, VP22)을 가질 수 있다. 피크 전압(VP12)은 VP1+Vth2에 해당할 수 있고, 피크 전압(VP22)은 VP2+Vth2에 해당할 수 있다.
도 11은 도 4에 도시된 복조기에 의해 생성되는 포락선 신호를 나타내는 그래프이다.
도 4 내지 도 11을 참조하면, 쉬프팅된 정류 신호(SERCS)의 전압이 증가하는 경우, 저장 커패시터(CS)는 쉬프팅된 정류 신호(SERCS)에 의해 충전되므로, 제3 노드(N3)의 전압은 쉬프팅된 정류 신호(SERCS)를 따라 증가할 수 있다. 그러나 쉬프팅된 정류 신호(SERCS)의 전압이 감소하는 경우, 저장 커패시터(CS)에 저장된 전하는 정전류(Io)에 기초하여 서서히 방전되므로, 제3 노드(N3)의 전압은 쉬프팅된 정류 신호(SERCS)를 따라 감소하지 않고 서서히 감소할 수 있다. 저장 커패시터(CS)의 커패시턴스가 증가할수록 제3 노드(N3)의 전압이 감소하는 레이트(rate)는 감소할 수 있다.
제3 노드(N3)의 전압이 서서히 감소하다가 쉬프팅된 정류 신호(SERCS)의 전압이 제3 노드(N3)의 전압과 동일해 지는 시점부터 제3 노드(N3)의 전압은 쉬프팅된 정류 신호(SERCS)를 따라 다시 증가할 수 있다. 따라서, 도 11에 도시된 바와 같이, 제3 노드(N3)의 전압에 상응하는 포락선 신호(ENVS)는 쉬프팅된 정류 신호(SERCS)의 포락선을 나타낼 수 있다.
일반적인 NFC 장치의 경우, 정류기(rectifier)를 사용하여 공진 회로로부터 생성되는 안테나 전압을 정류한 후 포락선 신호를 생성한다. 따라서 상기 포락선 신호의 크기는 상기 안테나 전압의 크기보다 상기 정류기의 문턱 전압만큼 감소할 수 있다. 따라서 일반적인 NFC 장치의 경우 상기 안테나 전압의 크기가 상기 정류기의 문턱 전압 및 에지 탐지기의 문턱 전압의 합보다 큰 경우에 한해 상기 안테나 전압을 정상적으로 복조하여 데이터를 수신할 수 있다. 즉, 안테나 전압의 크기가 정류기의 문턱 전압보다 작은 경우에는 정류기의 출력이 실질적으로 0이되므로 상기 안테나 전압을 정상적으로 복조할 수 없다.
이에 반하여, 도 1 내지 도 11을 참조하여 상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 복조기(300)는 제1 정류 회로(310)로부터 제3 노드(N3)로의 제1 경로와 쉬프팅 정류 회로(320)로부터 제3 노드(N3)로의 제2 경로 및 제1 안테나 전압(VAN1) 및 제2 안테나 전압(VAN2)의 크기에 따라 상기 제2 경로를 선택적으로 활성화시키는 필드 모니터(300)를 구비한다. 상기 제1 경로에서는 제1 안테나 전압(VAN1) 및 제2 안테나 전압(VAN2)을 직접적으로 정류하고, 상기 제2 경로에서는 제1 안테나 전압(VAN1) 및 제2 안테나 전압(VAN2)DC 레벨을 증가시킨 후에 정류한다.
따라서 복조기(300)는 안테나 전압(VAN)의 크기가 제1 정류 회로(310)의 문턱 전압보다 큰 경우에는 제1 정류 회로(310)에서 제3 노드(N3)에 제1 정류 신호(RECS1)를 제공하고, 안테나 전압(VAN)의 크기가 제1 정류 회로(310)의 문턱 전압보다 작은 경우에는 쉬프팅 정류 회로(320)가 활성화되어, 제3 노드(N3)에 쉬프팅된 정류 신호(SRECS)를 제공할 수 있다. 따라서 NFC 장치(10)의 안테나의 크기가 감소되어 NFC 장치(10)의 통신 가능 거리가 감소하여도 복조기(300)는 안테나 전압을 정상적으로 복조하여 외부의 NFC 리더로부터 데이터를 수신할 수 있다. 이와 같이 공진 회로(100)에 의해 생성되는 안테나 전압(VAN)이 낮은 경우에도 NFC 장치(10)는 정상적으로 데이터를 수신할 수 있으므로, 본 발명의 실시예들에 따른 NFC 장치(10)의 통신 가능 거리는 증가될 수 있다.
또한 본 발명의 실시예들에 따른 NFC 장치(10)는 제1 안테나 전압(VAN1)의 크기 및 제2 안테나 전압(VAN2)의 크기에 따라 제1 정류 신호(RECS1) 또는 쉬프팅된 정류 신호(SRECS)를 생성하고, 제1 정류 신호(RECS1) 또는 쉬프팅된 정류 신호(SRECS)의 포락선에 상응하는 포락선 신호(ENVS)의 전압 레벨의 천이를 탐지하여 입력 데이터(IDATA)를 생성하므로, NFC 장치(10)는 NFC 전송 프로토콜(transmission protocol)에 무관하게 사용될 수 있다. 즉, NFC 장치(10)는 타입 A, 타입 B 및 타입 F를 포함하는 모든 NFC 전송 프로토콜에 사용할 수 있다.
도 12는 도 1에 도시된 NFC 장치의 동작을 나타낸다.
도 12를 참조하면, NFC 장치(10)는 탐지 구간(410) 동안에 주위에 NFC 리더가 있는지 여부를 모니터링할 수 있다. 반송파 구간(420) 동안에 외부의 NFC 장치(10)는 외부의 NFC 리더로부터 데이터를 포함하지 않는 반송파(CW1)만을 수신한다. 반송파 구간(420)에 연속하는 데이터 수신 구간(430)동안에 NFC 장치(10)는 외부의 NFC 리더로부터 데이터를 수신한다. 데이터 수신 구간(430)에 연속하는 반송파 구간(440)에서 NFC 장치(440)는 외부의 NFC 리더(500)로 부하 변조(로드 모듈레이션)를 통하여 반송파(CW2)를 전송한다. 반송파 구간(440)에 연속하는 데이터 송신 구간(450) 동안에 NFC 장치(10)는 외부의 NFC 리더로 데이터를 전송할 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따른 필드 모니터(330)는 반송파 구간들(420, 440)에서 각각 안테나 전압(VAN)의 크기에 따라 인에이블 신호(EN)를 선택적으로 활성화시키고, 활성화된 인에이블 신호(EN)를 스케일링 정류 회로(320)에 제공할 수 있다.
도 13은 도 1에 도시된 NFC 장치의 다른 예를 나타내는 블록도이다.
도 13을 참조하면, NFC 장치(10b)는 공진 회로(100b) 및 NFC 칩(200b)을 포함할 수 있다.
NFC 칩(200b)은 제1 파워 단자(L1), 제2 파워 단자(L2), 제1 송신 단자(TX1), 제2 송신 단자(TX2) 및 수신 단자(RX)를 통해 공진 회로(100b)와 연결될 수 있다.
공진 회로(100b)는 안테나(L1), 제1 커패시터(C1), 제2 커패시터(C2), 제3 커패시터(C3), 제4 커패시터(C4), 제5 커패시터(C5) 및 제6 커패시터(C6)를 포함할 수 있다.
안테나(L) 및 제1 커패시터(C1)는 제1 노드(N1) 및 제2 노드(N2) 사이에 서로 병렬로 연결될 수 있다. 안테나(L) 및 제1 커패시터(C1)는 공진 주파수를 가질 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 공진 주파수는 약 13.56MHz일 수 있다.
제2 커패시터(C2)는 제1 노드(N1) 및 제1 파워 단자(L1) 사이에 연결되고, 제3 커패시터(C3)는 제2 노드(N2) 및 제2 파워 단자(L2) 사이에 연결될 수 있다. 제4 커패시터(C4)는 제1 노드(N1) 및 제1 송신 단자(TX1) 사이에 연결되고, 제5 커패시터(C)는 제2 노드(N2) 및 제2 송신 단자(TX2) 사이에 연결될 수 있다. 제6 커패시터(C4)는 제2 노드(N2) 및 수신 단자(RX) 사이에 연결될 수 있다.
도 13에 도시된 공진 회로(100b)의 구성은 일 예에 불과하고, 본 발명의 실시예들에 따른 공진 회로(100b)의 구성은 이에 한정되지 않으며, 공진 회로(100b)는 다양한 형태로 구현될 수 있다.
NFC 칩(200b)은 상기 카드 모드에서 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)를 통해 송신 동작 및 수신 동작을 수행하고, 상기 리더 모드에서 제1 송신 단자(TX1) 및 제2 송신 단자(TX2)를 통해 송신 동작을 수행하고, 상기 리더 모드에서 수신 단자(RX)를 통해 수신 동작을 수행할 수 있다.
NFC 칩(200b)은 제1 송신 단자(TX1) 및 제2 송신 단자(TX2)를 통해 공진 회로(100b)에 출력 전류(ITX)를 제공하고, 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)를 통해 공진 회로(100b)로부터 제1 안테나 전압(VAN1) 및 제2 안테나 전압(VAN2)을 수신할 수 있다.
NFC 칩(200b)은 정류기(231), 레귤레이터(233), 전원 스위치(235), 제1 복조기(300), 제1 변조기(240), 중앙 처리 장치(Central Processing Unit; CPU)(210), 메모리(220), 제2 복조기(260), 제2 변조기(251), 오실레이터(253), 믹서(255) 및 송신 회로(257)를 포함할 수 있다.
정류기(231)는 공진 회로(100b)로부터 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)를 통해 제공되는 제1 안테나 전압(VAN1) 및 제2 안테나 전압(VAN2)을 정류하여 직류 전압인 제1 전압(V1)을 생성할 수 있다. 레귤레이터(233)는 제1 전압(V1)을 사용하여 NFC 칩(200b) 내부에서 사용가능한 일정한 크기의 전압 레벨을 갖는 내부 전압(VINT)을 생성할 수 있다.
CPU(210)는 NFC 칩(200b)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. CPU(210)는 배터리 등과 같은 전원부로부터 전원 전압(VDD)을 수신하여 동작할 수 있다. 또한, CPU(210)는 전원 스위치(235)를 통해 레귤레이터(233)로부터 내부 전압(VINT)을 수신할 수 있다. CPU(210)는 전원 전압(VDD)이 일정 레벨 이상인 경우 전원 전압(VDD)을 사용하여 동작하고 스위치 제어 신호(SCS)를 디스에이블시켜 전원 스위치(235)를 턴오프시킬 수 있다. 한편, CPU(210)는 전원 전압(VDD)이 상기 일정 레벨 이하인 경우 스위치 제어 신호(SCS)를 인에이블시켜 전원 스위치(235)를 턴온시킴으로써 레귤레이터(233)로부터 제공되는 내부 전압(VINT)을 사용하여 동작할 수 있다.
상기 카드 모드에서 수신 동작시, 제1 복조기(300)는 공진 회로(100b)로부터 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)를 통해 제공되는 제1 안테나 전압(VAN1) 및 제2 안테나 전압(VAN2)을 복조하여 입력 데이터(IDATA)를 생생하고, 입력 데이터(IDATA)를 CPU(210)에 제공할 수 있다. CPU(210)는 상기 입력 데이터를 메모리(220)에 저장할 수 있다.
도 13의 NFC 장치(10b)에 포함되는 제1 복조기(300)는 도 2의 NFC 장치(10a)에 포함되는 복조기(300)로 구현될 수 있다. 도 2의 NFC 장치(10a)에 포함되는 복조기(300)의 구성 및 동작에 대해서는 도 1 내지 11을 참조하여 상술하였으므로, 여기서는 제1 복조기(300)에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기 카드 모드에서 송신 동작시, CPU(210)는 메모리(220)로부터 출력 데이터를 독출하여 제1 변조기(240)에 제공하고, 제1 변조기(240)는 상기 출력 데이터를 변조하여 변조 신호를 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 제1 변조기(240)는 상기 출력 데이터에 대해 로드 모듈레이션(load modulation)을 수행하여 상기 변조 신호를 생성할 수 있다.
상기 리더 모드에서 수신 동작시, 제2 복조기(260)는 공진 회로(100b)로부터 수신 단자(RX)를 통해 제공되는 신호를 복조하여 입력 데이터를 생생하고, 상기 입력 데이터를 CPU(210)에 제공할 수 있다. CPU(210)는 상기 입력 데이터를 메모리(220)에 저장할 수 있다.
상기 리더 모드에서 송신 동작시, CPU(210)는 메모리(220)로부터 출력 데이터(TD)를 독출하여 제2 변조기(251)에 제공하고, 제2 변조기(251)는 출력 데이터(TD)를 변조하여 변조 신호를 생성하고, 오실레이터(253)는 캐리어 주파수(예를 들면, 13.56 MHz)에 상응하는 주파수를 갖는 반송파 신호(CW)를 생성하고, 믹서(255)는 반송파 신호(CW)와 상기 변조 신호를 합성하여 송신 변조 신호(TMS)를 생성할 수 있다.
송신 회로(257)는 전원 전압(VDD) 및 접지 전압(GND) 사이에 연결될 수 있다.
상기 리더 모드에서, 송신 회로(257)는 믹서(255)로부터 제공되는 송신 변조 신호(TMS)에 상응하는 출력 전류(ITX)를 제1 송신 단자(TX1) 및 제2 송신 단자(TX2)를 통해 공진 회로(100b)에 제공하고, 공진 회로(100b)는 출력 전류(ITX)에 상응하는 크기를 갖는 전자기파(EMW)를 방사할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 송신 회로(257)는 송신 변조 신호(TMS)에 기초하여 제1 송신 단자(TX1) 및 제2 송신 단자(TX2)를 풀업 로드를 통해 전원 전압(VDD)에 연결하거나 풀다운 로드를 통해 접지 전압(GND)에 연결함으로써 송신 변조 신호(TMS)에 상응하는 출력 전류(ITX)를 제1 송신 단자(TX1) 및 제2 송신 단자(TX2)를 통해 공진 회로(100b)에 제공할 수 있다.
예를 들어, 송신 회로(257)는 송신 변조 신호(TMS)에 기초하여 제1 송신 단자(TX1)를 풀업 로드를 통해 전원 전압(VDD)에 연결하고 제2 송신 단자(TX2)를 풀다운 로드를 통해 접지 전압(GND)에 연결하거나, 제1 송신 단자(TX1)를 풀다운 로드를 통해 접지 전압(GND)에 연결하고 제2 송신 단자(TX2)를 풀업 로드를 통해 전원 전압(VDD)에 연결함으로써 송신 변조 신호(TMS)에 상응하는 출력 전류(ITX)를 제1 송신 단자(TX1) 및 제2 송신 단자(TX2)를 통해 공진 회로(100b)에 제공할 수 있다.
송신 회로(257)가 제1 송신 단자(TX1)를 풀업 로드를 통해 전원 전압(VDD)에 연결하고 제2 송신 단자(TX2)를 풀다운 로드를 통해 접지 전압(GND)에 연결하는 경우, 전원 전압(VDD)으로부터 생성되는 출력 전류(ITX)는 제1 송신 단자(TX1)를 통해 공진 회로(100b)에 제공되고 제2 송신 단자(TX2)를 통해 접지 전압(GND)으로 싱크될 수 있다.
송신 회로(257)가 제1 송신 단자(TX1)를 풀다운 로드를 통해 접지 전압(GND)에 연결하고 제2 송신 단자(TX2)를 풀업 로드를 통해 전원 전압(VDD)에 연결하는 경우, 전원 전압(VDD)으로부터 생성되는 출력 전류(ITX)는 제2 송신 단자(TX2)를 통해 공진 회로(100b)에 제공되고 제1 송신 단자(TX1)를 통해 접지 전압(GND)으로 싱크될 수 있다.
도 14는 도 13의 NFC 장치에 포함되는 송신 회로의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 14를 참조하면, 송신 회로(257)는 제1 풀업 트랜지스터(MP0), 제2 풀업 트랜지스터(MP1), 제1 풀다운 트랜지스터(MN0), 제2 풀다운 트랜지스터(MN1) 및 구동 회로(259)를 포함할 수 있다.
제1 풀업 트랜지스터(MP0) 및 제2 풀업 트랜지스터(MP1)는 PMOS(p-type metal oxide semiconductor) 트랜지스터이고, 제1 풀다운 트랜지스터(MN0) 및 제2 풀다운 트랜지스터(MN1)는 NMOS 트랜지스터일 수 있다. 제1 풀업 트랜지스터(MP0)는 전원 전압(VDD) 및 제1 송신 단자(TX1) 사이에 연결되고, 제1 풀다운 트랜지스터(MN1)는 제1 송신 단자(TX1) 및 접지 전압(GND) 사이에 연결될 수 있다. 제2 풀업 트랜지스터(MP1)는 전원 전압(VDD) 및 제2 송신 단자(TX2) 사이에 연결되고, 제2 풀다운 트랜지스터(MN1)는 제2 송신 단자(TX2) 및 접지 전압(GND) 사이에 연결될 수 있다.
구동 회로(259)는 제1 풀업 구동 신호(UDS0)를 통해 제1 풀업 트랜지스터(MP0)를 구동하고, 제1 풀다운 구동 신호(DDS0)를 통해 제1 풀다운 트랜지스터(MN0)를 구동하고, 제2 풀업 구동 신호(UDS1)를 통해 제2 풀업 트랜지스터(MP1)를 구동하고, 제2 풀다운 구동 신호(DDS1)를 통해 제2 풀다운 트랜지스터(MN1)를 구동할 수 있다.
구동 회로(259)는 믹서(255)로부터 제공되는 송신 변조 신호(TMS)에 기초하여 제1 풀업 트랜지스터(MP0) 및 제1 풀다운 트랜지스터(MN0) 중의 하나를 선택적으로 턴온하고, 제2 풀업 트랜지스터(MP1) 및 제2 풀다운 트랜지스터(MN1) 중의 하나를 선택적으로 턴온할 수 있다.
예를 들어, 구동 회로(259)는 송신 변조 신호(TMS)에 기초하여 제1 풀업 트랜지스터(MP0) 및 제2 풀다운 트랜지스터(MN1)를 턴온하고 제2 풀업 트랜지스터(MP1) 및 제1 풀다운 트랜지스터(MN0)를 턴오프하거나, 제2 풀업 트랜지스터(MP1) 및 제1 풀다운 트랜지스터(MN0)를 턴온하고 제1 풀업 트랜지스터(MP0) 및 제2 풀다운 트랜지스터(MN1)를 턴오프함으로써, 송신 변조 신호(TMS)에 상응하는 출력 전류(ITX)를 제1 송신 단자(TX1) 및 제2 송신 단자(TX2)를 통해 공진 회로(100b)에 제공할 수 있다.
도 13 및 14를 참조하여 상술한 바와 같이, NFC 장치(10b)는 상기 카드 모드에서 제1 복조기(300)를 사용하여 데이터를 수신하므로, 공진 회로(100b)에 의해 생성되는 제1 안테나 전압(VAN1) 및 제2 안테나 전압(VAN2)이 낮은 경우에도 NFC 장치(10b)는 정상적으로 데이터를 수신할 수 있다. 따라서 상기 카드 모드에서 본 발명의 실시예들에 따른 NFC 장치(10b)의 통신 가능 거리는 증가될 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치를 나타내는 블록도이다.
도 15를 참조하면, 전자 장치(1000)는 어플리케이션 프로세서(AP)(1100), 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 장치(1200), 메모리 장치(1300), 사용자 인터페이스(1400) 및 파워 서플라이(1500)를 포함한다. 실시예에 따라, 전자 장치(1000)는 휴대폰(Mobile Phone), 스마트 폰(Smart Phone), 개인 정보 단말기(Personal Digital Assistant; PDA), 휴대형 멀티미디어 플레이어(Portable Multimedia Player; PMP), 디지털 카메라(Digital Camera), 음악 재생기(Music Player), 휴대용 게임 콘솔(Portable Game Console), 네비게이션(Navigation) 시스템, 랩탑 컴퓨터(laptop computer) 등과 같은 임의의 모바일 시스템일 수 있다.
어플리케이션 프로세서(1100)는 전자 장치(1000)의 전반적인 동작을 제어한다. 어플리케이션 프로세서(1100)는 인터넷 브라우저, 게임, 동영상 등을 제공하는 어플리케이션들을 실행할 수 있다. 실시예에 따라, 어플리케이션 프로세서(1100)는 하나의 프로세서 코어(Single Core)를 포함하거나, 복수의 프로세서 코어들(Multi-Core)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 어플리케이션 프로세서(1100)는 듀얼 코어(Dual-Core), 쿼드 코어(Quad-Core), 헥사 코어(Hexa-Core) 등의 멀티 코어(Multi-Core)를 포함할 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 어플리케이션 프로세서(1100)는 내부 또는 외부에 위치한 캐시 메모리(Cache Memory)를 더 포함할 수 있다.
메모리 장치(1300)는 전자 장치(1000)의 동작에 필요한 데이터를 저장한다. 예를 들어, 메모리 장치(1300)는 전자 장치(1000)을 부팅하기 위한 부트 이미지를 저장할 수 있고, 외부 장치에 전송할 출력 데이터 및 상기 외부 장치로부터 수신되는 입력 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리 장치(1300)는 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), 플래시 메모리(Flash Memory), PRAM(Phase Change Random Access Memory), RRAM(Resistance Random Access Memory), NFGM(Nano Floating Gate Memory), PoRAM(Polymer Random Access Memory), MRAM(Magnetic Random Access Memory), FRAM(Ferroelectric Random Access Memory) 또는 이와 유사한 메모리로 구현될 수 있다.
NFC 장치(1200)는 근거리 무선 통신(NFC)을 통해 상기 외부 장치에 메모리 장치(1300)에 저장된 상기 출력 데이터를 전송하고 상기 외부 장치로부터 수신되는 상기 입력 데이터를 메모리 장치(1300)에 저장할 수 있다.
NFC 장치(1200)는 공진 회로(1210) 및 NFC 칩(1220)을 포함한다. 공진 회로(1210)는 상기 외부 장치로부터 수신되는 전자기파에 기초하여 안테나 전압(VAN)을 생성할 수 있다. NFC 칩(1220)은 안테나 전압(VAN)을 복조하여 입력 데이터를 생성함으로써 수신 동작을 수행하는 복조기를 포함할 수 있다. 상기 복조기는 공진 회로(1210)로부터 안테나 전압(VAN)을 수신하고, 안테나 전압(VAN)의 크기에 기초하여 선택적으로 안테나 전압(VAN)DC 레벨을 증가시킨 후에 정류하여 정류 신호를 생성하고, 상기 정류 신호에 기초하여 입력 데이터를 생성함으로써 안테나 전압(VAN)의 크기가 낮은 경우에도 정상적으로 데이터를 수신할 수 있다.
NFC 장치(1200)는 도 1에 도시된 NFC 장치(10)로 구현될 수 있다. 도 1의 NFC 장치(10)의 구성 및 동작에 대해서는 도 1 내지 14를 참조하여 상세히 설명하였으므로, 여기서는 NFC 장치(1200)에 대한 상세한 설명은 생략한다.
사용자 인터페이스(1400)는 키패드, 터치 스크린과 같은 하나 이상의 입력 장치 및/또는 스피커, 디스플레이 장치와 같은 하나 이상의 출력 장치를 포함할 수 있다. 파워 서플라이(1500)는 전자 장치(1000)의 동작 전압을 공급할 수 있다.
또한, 실시예에 따라, 전자 장치(1000)는 미지 프로세서를 더 포함할 수 있고, 메모리 카드(Memory Card), 솔리드 스테이트 드라이브(Solid State Drive; SSD), 하드 디스크 드라이브(Hard Disk Drive; HDD), 씨디롬(CD-ROM) 등과 같은 저장 장치를 더 포함할 수 있다.
전자 장치(1000)의 구성요소들은 다양한 형태들의 패키지를 이용하여 실장될 수 있는데, 예를 들어, PoP(Package on Package), BGAs(Ball grid arrays), CSPs(Chip scale packages), PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier), PDIP(Plastic Dual In-Line Package), Die in Waffle Pack, Die in Wafer Form, COB(Chip On Board), CERDIP(Ceramic Dual In-Line Package), MQFP(Plastic Metric Quad Flat Pack), TQFP(Thin Quad Flat-Pack), SOIC(Small Outline Integrated Circuit), SSOP(Shrink Small Outline Package), TSOP(Thin Small Outline Package), TQFP(Thin Quad Flat-Pack), SIP(System In Package), MCP(Multi Chip Package), WFP(Wafer-level Fabricated Package), WSP(Wafer-Level Processed Stack Package) 등과 같은 패키지들을 이용하여 실장될 수 있다.
본 발명은 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 장치를 구비하는 임의의 전자 장치에 유용하게 이용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 휴대폰(Mobile Phone), 스마트 폰(Smart Phone), 개인 정보 단말기(personal digital assistant; PDA), 휴대형 멀티미디어 플레이어(portable multimedia player; PMP), 디지털 카메라(Digital Camera), 개인용 컴퓨터(Personal Computer; PC), 서버 컴퓨터(Server Computer), 워크스테이션(Workstation), 노트북(Laptop), 디지털 TV(Digital Television), 셋-탑 박스(Set-Top Box), 음악 재생기(Music Player), 휴대용 게임 콘솔(Portable Game Console), 네비게이션(Navigation) 시스템, 랩톱 컴퓨터(laptop computer) 등에 적용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (10)

  1. 제1 파워 단자 및 제2 파워 단자로부터 안테나 전압을 수신하고, 상기 안테나 전압을 정류하여 제1 노드에 제1 정류 신호를 제공하는 제1 정류회로;
    활성화된 인에이블 신호에 응답하여 활성화되어 상기 제1 파워 단자 및 상기 제2 파워 단자로부터 상기 안테나 전압을 수신하고, 상기 안테나 전압의 DC 레벨을 증가시킨 후에 정류하여 상기 제1 노드에 쉬프팅된 정류 신호를 제공하는 쉬프팅 정류 회로;
    상기 제1 파워 단자 및 상기 제2 파워 단자로부터 상기 안테나 전압을 수신하고, 상기 안테나 전압의 크기를 모니터링하여 상기 안테나 전압의 크기가 기준 값 이하인 경우에 활성화되는 상기 인에이블 신호를 생성하는 필드 모니터; 및
    상기 제1 노드의 신호를 기초로 상기 안테나 전압에 상응하는 입력 데이터를 생성하는 에지(edge) 탐지기를 포함하고,
    상기 안테나 전압은 크기가 서로 동일하고 위상이 180도 차이가 나는 제1 안테나 전압 및 제2 안테나 전압을 포함하고,
    상기 제1 안테나 전압은 상기 제1 파워 단자를 통하여 외부로부터 제공되고,
    상기 제2 안테나 전압은 상기 제2 파워 단자를 통하여 상기 외부로부터 제공되고,
    상기 쉬프팅 정류 회로는
    상기 제1 노드에 연결되는 제1 다이오드;
    상기 제1 다이오드와 상기 제1 파워 단자 사이에 연결되고, 상기 제1 안테나 전압의 DC 레벨을 증가시켜 상기 제1 다이오드에 제공하는 제1 소스-팔로워;
    상기 제1 노드에 연결되는 제2 다이오드; 및
    상기 제2 다이오드와 상기 제2 파워 단자 사이에 연결되고, 상기 제2 안테나 전압의 DC 레벨을 증가시켜 상기 제2 다이오드에 제공하는 제2 소스-팔로워를 포함하는 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC)을 위한 복조기.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서, 상기 제1 정류 회로는
    상기 제1 파워 단자 및 상기 제1 노드 사이에 연결되는 제3 다이오드; 및
    상기 제2 파워 단자 및 상기 제1 노드 사이에 연결되는 제4 다이오드를 포함하고,
    상기 제3 다이오드의 문턱 전압은 상기 제4 다이오드의 문턱 전압과 실질적으로 동일한 NFC를 위한 복조기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 소스-팔로워는
    내부 전원 전압과 상기 제1 다이오드가 연결되는 제2 노드 사이에 연결되는 제1 전류원; 및
    상기 제2 노드와 접지 전압 사이에 연결되는 제1 피모스 트랜지스터를 포함하고, 상기 제1 피모스 트랜지스터의 게이트는 상기 제1 안테나 전압을 수신하고,
    상기 제2 소스-팔로워는
    상기 내부 전원 전압과 상기 제2 다이오드가 연결되는 제3 노드 사이에 연결되는 제2 전류원; 및
    상기 제3 노드와 상기 접지 전압 사이에 연결되는 제2 피모스 트랜지스터를 포함하고, 상기 제2 피모스 트랜지스터의 게이트는 상기 제2 안테나 전압을 수신하는 NFC를 위한 복조기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 피모스 트랜지스터의 문턱 전압은 상기 제2 피모스 트랜지스터의 문턱 전압과 실질적으로 동일하고,
    상기 제1 소스-팔로워는 상기 제1 안테나 전압의 DC 레벨을 상기 제1 피모스 트랜지스터의 상기 문턱 전압만큼 증가시키고,
    상기 제2 소스-팔로워는 상기 제2 안테나 전압의 DC 레벨을 상기 제2 피모스 트랜지스터의 상기 문턱 전압만큼 증가시키는 NFC를 위한 복조기.
  6. 제1항에 있어서, 상기 필드 모니터는
    상기 제1 파워 단자 및 상기 제2 파워 단자로부터 상기 안테나 전압을 수신하고, 상기 안테나 전압을 정류하여 제2 노드에 제2 정류 신호를 제공하는 제2 정류 회로; 및
    상기 제2 정류 신호를 상응하는 제1 디지털 신호로 변환하고, 상기 디지털 신호를 상기 기준 값과 비교하고, 상기 비교 결과에 따라 상기 인에이블 신호를 선택적으로 활성화시키는 신호 생성기를 포함하고,
    상기 신호 생성기는
    상기 제2 정류 신호를 상기 상응하는 제1 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환기; 및
    내부에 상기 기준 값에 상응하는 제2 디지털 신호를 저장하고, 상기 제1 디지털 신호와 상기 제2 디지털 신호를 비교하여 상기 인에이블 신호를 선택적으로 활성화시키는 판정 회로를 포함하고,
    상기 제2 정류 회로는
    상기 제1 파워 단자 및 상기 제2 노드 사이에 연결되는 제1 다이오드; 및
    상기 제2 파워 단자 및 상기 제2 노드 사이에 연결되는 제2 다이오드를 포함하는 NFC를 위한 복조기.
  7. 제6항에 있어서, 상기 필드 모니터는
    상기 제2 정류 회로와 상기 신호 생성기 사이에 연결되는 감쇄기를 더 포함하고, 상기 감쇄기는 상기 제2 정류 신호의 크기를 스케일-다운(scale-down)시켜 제3 정류 신호를 상기 신호 생성기에 제공하고,
    상기 필드 모니터는
    상기 안테나 전압의 크기가 상기 기준 값 이상인 경우에는 상기 인에이블 신호를 비활성화시키고, 상기 쉬프팅 정류 회로는 상기 인에이블 신호의 비활성화에 응답하여 비활성화되고,
    상기 안테나 전압의 크기가 상기 기준 값 미만인 경우에는 상기 인에이블 신호를 활성화시키고, 상기 쉬프팅 정류 회로는 상기 인에이블 신호의 활성화에 응답하여 활성화되어 상기 제1 노드에 상기 쉬프팅된 정류 신호를 제공하는 NFC를 위한 복조기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 노드 및 접지 전압 사이에 연결되고, 상기 제1 노드로부터 상기 접지 전압으로 흐르는 정전류를 생성하는 전류원; 및
    상기 제1 노드 및 상기 접지 전압 사이에 연결되고, 상기 제1 노드의 신호 및 상기 정전류에 기초하여 충전 동작 및 방전 동작을 수행하여 상기 제1 노드를 통해 상기 제1 노드의 신호의 포락선(envelop)에 상응하는 포락선 신호를 출력하는 전하 저장 회로를 더 포함하고,
    상기 에지 탐지기는 상기 포락선 신호의 천이에 기초하여 상기 입력 데이터를 생성하는 NFC를 위한 복조기.
  9. 외부 장치로부터 수신되는 전자기파에 기초하여 안테나 전압을 생성하는 공진 회로; 및
    상기 안테나 전압에 기초하여 상기 외부 장치와 통신을 수행하는 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 칩을 포함하고,
    상기 NFC 칩은 상기 공진 회로로부터 상기 안테나 전압을 수신하고, 상기 안테나 전압의 크기가 기준 값 이상인 경우에는 상기 안테나 전압을 직접적으로 정류하여 제1 노드에 제공하고, 상기 안테나 전압의 크기가 상기 기준 값 미만인 경우에는 상기 안테나 전압의 DC 레벨을 증가시킨 후에 정류하여 상기 제1 노드에 제공하고, 상기 제1 노드의 신호에 기초하여 상기 안테나 전압에 상응하는 입력 데이터를 생성하는 복조기를 포함하는 NFC 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 안테나 전압은 크기가 서로 동일하고 위상이 180도 차이가 나는 제1 안테나 전압 및 제2 안테나 전압을 포함하고,
    상기 복조기는 상기 공진 회로로부터 제1 파워 단자를 통해 상기 제1 안테나 전압을 수신하고, 제2 파워 단자를 통해 상기 제2 안테나 전압을 수신하고, 상기 복조기는
    상기 제1 파워 단자 및 상기 제2 파워 단자를 통하여 수신되는 상기 안테나 전압을 정류하여 상기 제1 노드에 제1 정류 신호를 제공하는 정류 회로;
    활성화된 인에이블 신호에 응답하여 활성화되어 상기 제1 파워 단자 및 상기 제2 파워 단자를 통하여 수신된 상기 안테나 전압의 DC 레벨을 증가시킨 후 정류하여 상기 제1 노드에 쉬프팅된 정류 신호를 제공하는 쉬프팅 정류 회로;
    상기 제1 파워 단자 및 상기 제2 파워 단자를 통하여 수신된 상기 안테나 전압의 크기를 모니터링하여 상기 안테나 전압의 크기가 상기 기준 값 이하인 경우에 활성화되는 상기 인에이블 신호를 생성하는 필드 모니터; 및
    상기 제1 노드의 신호를 기초로 상기 안테나 전압에 상응하는 상기 입력 데이터를 생성하는 에지(edge) 탐지기를 포함하는 NFC 장치.
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