TW518815B - Modulation-circuit - Google Patents

Description

518815 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 之參 性與 線是 非端 一一彐 一一 種載 一 負 由二 經第 端宜- 載山而 圈負一-線一之-3 之第圈 點j線 接體該 個晶至 二電接 有關連 具開而 一一彐 一一 一一彐一 一 -二 種種{4 1 1 元 A7 B7 五、發明說明（1 ) 本發明涉及一種調變電路，其用在晶片卡中之電晶體 電路中。 在轉發器（Transponder)電路（Tags)中須對一種由電 台所發出之信號進行調變。此種調變電路所需之能量 由電場所提供。此種轉發轉因此不需電池。在固定台 (station)中對此種由轉發器電路所調變之信號進行偵 測及計算。此種系統實際上是應用在物流控制，人員辨 .認及進出控制中。 轉發器電路通常具有一種線圈，其可使轉發器與電磁 場相耦合。一種整流電路連接至此線圈以提供此轉發 器電路所需之直流電壓。此外，設有一種電路以調整電 壓，其可限制此線圈中所感應之電壓。一種由轉發器所 產生之調變信號通常經由線性元件（例如，電阻）傳送至 線圈之一端。轉發器之回答因此經由串聯電阻依據一 種與場能量有關之線性特性而產生。 實際上會產生此問題：在轉發器相對於電台而作固定 之空間定位時會形成一些”無線電孔”，即；由轉發器所產 生之信號太弱而不能由電台所測得。此外，工作範圍 (即，由電台至轉發器之最大距離）會受到限制。其它問 題是：半導體電路之操作電壓會持續地變小。 依據本發明，此目的以一種調變電路來達成，其包括： 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 518815 κι _Β7__ 五、發明說明（2 ) 考電位相連接，一種調變信號可傳送至此電g P & 控制端， -一種電壓調整器，其具有一種緩慢之調整器，此_ 慢之調整器具有一種誇接（shunt)電晶體，其控^ ^ 可輸入一種緩慢之調整信號，其第一負載端是與# 考電位相連接，且其第二負載端是與節點相_ ^ 此節點經由一個二極體而與線圈端相連接；此m E 調整器另有一種快速之電壓調整器，其包括_ 輔助電晶體，其控制端可輸入一種快速之調^ ff號 且其第一負載端是與該節點相連接，第二負__胃 與該跨接電晶體之控制端相連接。 此調變電路之原理是：使轉發器中所產生之調變{言號 藉由電子元件（其具有非線性之特性）而傳送至該，線 圈。此處設有一種電路，其中一種調變信號控制此開關 -電晶體，在其負載電路中一種非線性之元件連接至該 線圈之一端。此外，在該線圈之各端分別連接一個二極 體，二極體之另一端連接至節點中，在該節點上連接一 個跨接電晶體，其用來限制電壓。由於此種跨接電晶體 較慢，則在該節點和該跨接電晶體之控制端之間須配置 另一個電晶體，其用來調整該快速之各電壓尖峰。使用 非線性之元件可使轉發器之工作範圍大大地擴大，另外 亦可使無線電孔之產生下降。 在本發明有利之實施形式中，該電壓調整器之二極體 (其是與線圈端相連接）同時用作非線性之元件，經此元 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ϋ —ο H ϋ ϋ ϋ ϋ I ·1_— · n n ·1 n ϋ ϋ ϋ 如口、 n ϋ I ϋ ϋ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 線丨♦ 项815 A7 ^^ _B7____ 五、發明說明（3 ) 件可使該調變信號傳送至該線圈端°此種修改方式相 對於一般所用之電阻而言不需額外之砂面積或晶片面 積且因此是有利的。 節省二個高壓電晶體相對於第1圖之形式而言可使 此電路所需之面積變小。 在本發明之其它有利之實施形式中，習知之調變信號 傳送至電壓調整器5使得在調變過程中此電壓調整器之 快速成份被去（de-)驅動。這樣不會有問題，因爲藉由調 變信號之調變可使線圈端上之電壓下降且因此使有危 害性之電壓尖峰不會擴大。此種電路具有較小之面積 需求，這是因爲此電壓調整器之二極體同時可用作解調 用之非線性元件，此外，此電路對於調變電路及電壓調 整器不會有不利之影響（g卩，其不會使電壓調整器之特 性不穩定），最後，使用非線性之元件在解調時可大大地 改良該工作範圍。 本發明之其它細節及構造敘述在申請專利範圍各附 屬項中。 本發明下將依據圖式中之三個實施例來詳述。圖式 簡單說明： 第1圖本發明之第一實施形式，其調變器及調整器在 此種配置中是分開的。 第2圖本發明之第二實施形式，其使用電壓調整二極 體作爲此種配置中調變用之非線性元件。 第3圖本發明依據第2圖之第三實施形式，其中在此 本紙張尺度刺+ ϋ目家標準（CNS)A4 _i格⑽X 297·ϋ7 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) t 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 丄恥15 A7

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（4 ) 配置中另一調變器及電壓調整器互相閂鎖。 第1圖是一種具有接點L A，L B之線圈L，其可使轉發 器以無線方式與電台相耦合。在此線圈之二個接點 LA，LB上連接一種整流器RECT，其在其輸出端 VDD，VSS上提供此轉發器之電源電壓。連接成二極體 之此電晶體M3，M4以其負載端連接至線圈接點[A，LB 之一，且以其第二負載端連接至節點K中。此節點κ 是此跨接電晶體Μ 1之負載接點，Μ 1之第二負載接點連 接至參考電位V S S。利用這些分支μ 1，Μ 3，Μ 4，則能以 一種並聯（或跨接）調整器來達成此轉發器之緩慢之電 壓調整作用。一種緩慢之調整信號S L 〇 W可傳送至此 跨接電晶體Μ 1之控制輸入端，此信號S l 〇 W是在此電 路之未完全示出之部份中形成。若在線圈接點la，LB 上施加一種太大之電壓，則此跨接電晶體Μ 1導通。就 快速之電壓尖端而言須設置另一電晶體M2,其以第一 負載端連接至節點Κ且以第二負載端連接至此跨接電 晶體Μ 1之控制輸入端。一種在未顯示之子電路中所 產生之快速之調整信號FAST可傳送至該輔助電晶體 M2之控制輸入端。此輔助電晶體M2之目的是在快速 之電壓尖峰時使節點K可與電晶體Μ 1之控制輸入端 相連接且因此可藉由所使用之Ν Μ 0 S - F E T s之閘極之快 速充電而加速此跨接電晶體Μ 1之導通。此快速之調 整信號FAST另外又可傳送至電晶體Μ8之控制端，其 一個負載端是與參考電位V S S相連接，且另一個負載端 -6- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I n ϋ I ϋ ϋ ϋ βϋ -—-I ^1 ϋ n Βϋ a·— ϋ n ϋ TJ a —Bi I ϋ ·ϋ ϋ i (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 線 ----- 518815 A7 B7 1、發明說明（5) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經由二個連接成二極體之電晶體M9，M10而連接至第 二參考電位VDD。介於節點K和參考電位VDD之間 之並聯至此跨接電晶體Μ 1之7電容器C只具有一種支 撐功能。其在此電路之其它形式中可省略。此種在此 電路之未顯示之部份中所產、生之調變信號MOD可經由 反相器IN 1而傳送至電晶體Μ 5之控制輸入端。此開 關電晶體Μ 5具有二個負載接點，其中一個接點是與參 考電位V S S相連接且另一個接點分別經由一個非線性 元件Μ6，Μ7而分別連接至線圈接點LA，LB。在本實施 例中使用電晶體作爲非線性元件，其連接成二極體。在 第一實施例中所使用之自我截止之FET-電晶體中該二 極體電路是藉由電晶體之閘極和汲極相連接而達成。 在這樣所連接之電晶體M6，M7(其電流-電壓特性是一 種平方關係）中會形成所期望之非線性之調變特性。這 樣所具有之優點是可大大地改良此轉發器之工作範 圍。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在本發明之依據第2圖之第二實施形式中，依下述方 式可節省晶片面積：此電壓調整器之電晶體Μ 3，M4同 時用作此調變電路所需之非線性元件。電晶體Μ5之 負載端經由電阻R而連接至節點Κ。此種電路形式所 具有之優點是：以較小之晶片面積組合成所期望之較大 之工作範圍。在已接通之開關電晶體Μ 5中現在使節 點Κ快速地處於參考電位V S S處。此外，在調變時各 接點LA，LB上之電壓會下降。較慢之調整器使流經 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297 .公釐） 518815

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1、發明說明（6) Μ 1之電流下降來對此進行補償。接點LA上之電壓因 此慢慢地上升。其結果是此快速之調整器藉由電晶體 M2之接通而使較慢之調整器被加速。較快之調整器使 此種效應擴大而不是限制此種效應。N Μ 0 S電晶體Μ 1 之閘極現在開始放電而不是充電。若此開關電晶體Μ 5 斷開，則在數百奈秒（ns)之後在該快速之調整器以該輔 助電晶體M2修正該效應之前此接點LA上之電壓首先 會發生過（over)振盪現象。因此，第2圖所示之電壓調 整器及調變器之間之耦合會使此電路不穩定。 在第2圖之電路之其它形式中，此電阻R亦可爲0 歐姆。 爲了消除潛在不穩定性此種缺點（其是由電壓調整器 及調變器之耦合所造成），則第3圖之實施例顯示一種 補救措施。反相器IN 1中所反相之調變信號（其可傳送 至開關電晶體M5)在對第2圖所另外加入之閘電路中 傳送至二個電晶體M71，M72。快速電壓調整器之輔助 電晶體M2連接至此種閘電路或連接至電晶體 Μ 7 1，Μ 7 2之負載端。調變信號Μ 0 D可傳送至此閘電 晶體-電晶體Μ71，反相器ΙΝ70中所反相之調變信號 Μ 0 D可傳送至閘電路-電晶體Μ 7 2之控制輸入端。快 速之調整信號FAST可傳送至電晶體Μ71之之一負載 端，另一負載端是與輔助電晶體M2之控制輸入端相連 接。電晶體M72之一負載端同樣與輔助電晶體M2之 控制輸入端相連接，Μ 7 2之另一輸入端是與參考電位 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） n ϋ ϋ ί I n ϋ ϋ I ϋ · I —i n H 一δ、I n ϋ n n n n I I I ϋ ϋ ϋ I I ϋ n ϋ . (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 518815 A7 ____B7_____ 五、發明說明（7 ) V S S相連接。此種電路之特性是：在調變期間（即，該開 關電晶體M5接通時）該快速電壓調整器被去（de-)驅動， 其過程是使此輔助電晶體M2之閘極處於參考電位處， 而此開關電晶體M5則接通。因此，調變器和電壓調整 器之間不會互相有不利之影響。雖然如此，仍可省略平 面式之高壓電晶體M6，M7。第3圖之電路在調變過程 中相對於此轉發器之工作範圍，此電路之面積需求及電 壓調整器之調整特性而言都是有利的。 在上述實施例之各種形式中，此電路亦可以P Μ 0 S技 術（不是NMOS技術）來製成。此以，亦可省略該電容器 C 〇 符號說明 L…線圈 LA，LB…接點 RECT…整流器 K...節點 M1，M2，M3，M4，M5···電晶體 C ...電晶體 M6，M7…非線性元件 M8，M9，M10·.·電晶體 R...電阻 M71,M72···電晶體 IN1 ...反相器 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2]0 X 297公釐） — — — — — — — — — — — I — ·1111111 一 δν — — — — — — — — — I — — — — — — — — I. (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁)

Claims (1)

1. 518815 Ιίψ/^修正 ——-補垄一 六、申請專利範圍 第90 1 03 788號「調變電路」專利案 （91年10月修正） 六申請專利範圍： 1. 一種調變電路，其特徵爲具有： --'個具有二個接點（LA，LB)之線圈（L)， -一個開關電晶體（M5)，其第一負載端經由一種 非線性之元件而連接至該線圈之接點（LA，LB )，其第 二負載端是與參考電位（VSS)相連接，一種調變信號 (MOD)可傳送至此電晶體（M5)之控制端， -一種電壓調整器，其具有一種緩慢之調整器， 此緩慢之調整器具有一種跨接電晶體（Ml )，其控制 端可輸入一種緩慢之調整信號（SLOW)，其第一負載 端是與參考電位（VSS)相連接，且其第二負載端是與 節點（K)相連接，此節點（K)經由二極體（M3,M4)而與 線圈端（LA，LB )相連接，此電壓調整器另有一種快速 之電壓調整器，其包括：一個輔助電晶體（M2 )，其 控制端可輸入一種快速之調整信號（FAST)且其第一 負載端是與節點（K )相連接，第二負載端是與該跨接 電晶體（Ml)之控制端相連接。 2. 如申請專利範圍第1項之調變電路，其中各二極體 是該電晶體（M3, M4)，其連接成二極體。 3. 如申請專利範圍第1或第2項之調變電路，其中非 線性元件是連接成二極體之電晶體（M6，M7 )。 4. 如申請專利範圍第1或第2項之調變電路，其中此 518815 六、申請專利範圍 開關電晶體（M5 )之第一負載端經由電阻（R )連接至節 點（K )，使二極體M3，M4同時是該非線性元件。 5. 如申請專利範圍第4項之調變電路，其中此電阻（R ) 是Ο Ω。 6. 如申請專利範圍第4項之調變電路，其中此調變信 號（MOD )可傳送至第一閘電路-電晶體（M7 1 )之控制端 ，此M71之第一負載端可輸入該快速之調整信號 (FAST)，第二負載端連接至該輔助電晶體（M2)之控 制輸入端，該調變信號（MOD)可經由反相器（IN70)而 傳送至第二閘電路-電晶體（M72)之控制輸入端，M72 之第一負載端是與輔助電晶體（M2 )之控制端相連接 ，第二負載端是與參考電位（VSS)相連接。 7·如申請專利範圍第1項之調變電路，其中一種電容 器（C)連接在節點（K)和參考電位（VSS)之間。 8. 如申請專利範圍第1項之調變電路，其中設有一種 整流器（RECT )，其輸入端連接至線圈接點（LA，LB )， 在整流器（RECT)之輸出端可測得該參考電位（VSS)及 第二電位（VDD)。 9. 如申請專利範圍第1項之調變電路，其中該調變信 號（MOD )可經由反相器（IN 1 )而傳送至開關電晶體（M5 ) 之控制端。 10. 如申請專利範圍第6項之調變電路，其中該調變信 號（MOD )可經由反相器（IN 1 )而傳送至開關電晶體（M5 ) 之控制端。