專利名稱：用于無線通信的半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于無線通信的半導(dǎo)體裝置，具體地，涉及一種在應(yīng)用于在移動(dòng)電話中實(shí)現(xiàn)NFC (近場(chǎng)通信)功能的用于無線通信的半導(dǎo)體裝置時(shí)有效的技術(shù)。
背景技術(shù)：
例如，在專利文獻(xiàn)1中，示出了非接觸IC卡，其中整流電流、兩個(gè)解調(diào)電路、和調(diào)制電路并聯(lián)耦合到天線線圈的兩端。此外，在專利文獻(xiàn)2中，示出了非接觸數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，其可以有選擇地將整流電路和信號(hào)接收節(jié)點(diǎn)或發(fā)送節(jié)點(diǎn)耦合到天線線圈。相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本未審專利申請(qǐng)公開2000-172806專利文獻(xiàn)2 日本未審專利申請(qǐng)公開平(Hei) 5 (1993)-298498

發(fā)明內(nèi)容
近年來，在以日本為代表的不同國家以及海外國家中，已推廣了具有NFC(近場(chǎng)通信)功能的移動(dòng)電話系統(tǒng)的設(shè)備。嵌入在移動(dòng)電話系統(tǒng)中的NFC功能以卡模式和RW模式執(zhí)行，在卡模式中移動(dòng)電話系統(tǒng)作為IC卡(UICC:通用集成電路卡)操作，而在RW模式中移動(dòng)電話系統(tǒng)作為讀取器/寫入器(RW)進(jìn)行操作?？Ｊ胶蚏W模式中的移動(dòng)通信操作由嵌入在移動(dòng)電話系統(tǒng)中的用于無線通信的半導(dǎo)體芯片(稱為“NFC芯片”)實(shí)現(xiàn)。由于IC卡通過從讀取器/寫入器RW輸出的磁場(chǎng)接收供電進(jìn)行操作，因此基本上不必在IC卡上安裝電池等。然而，對(duì)于嵌入在移動(dòng)電話系統(tǒng)中的NFC芯片，諸如電池的外部電源通常是必不可少的。例如，當(dāng)NFC芯片操作于RW模式時(shí)，不存在從外部輸入的磁場(chǎng)， 從而NFC芯片需要從外部電源接收供電。此外，當(dāng)操作于卡模式時(shí)，不同于典型的單功能IC 卡(例如Suica(注冊(cè)商標(biāo))卡)，NFC芯片需要具有多個(gè)功能(實(shí)現(xiàn)例如Suica(注冊(cè)商標(biāo))卡和Edy(注冊(cè)商標(biāo))卡)。結(jié)果，隨著功耗的增加，來自磁場(chǎng)的供電可能不足。此外， 當(dāng)操作于卡模式時(shí)，NFC芯片出于維持移動(dòng)電話系統(tǒng)的安全性等需要，需要驅(qū)動(dòng)移動(dòng)電話系統(tǒng)中的另一個(gè)卡(諸如UIM(用戶身份模塊)芯片)。因此，即使當(dāng)NFC芯片單獨(dú)利用來自磁場(chǎng)的供電進(jìn)行操作時(shí)，系統(tǒng)仍可能不能操作。然而，如果假設(shè)即使當(dāng)NFC芯片操作于卡模式時(shí)外部電源仍是必不可少的，則在其實(shí)際使用中可能出現(xiàn)問題。例如，當(dāng)移動(dòng)電話系統(tǒng)的用戶已使用移動(dòng)電話系統(tǒng)中嵌入的 Suica(注冊(cè)商標(biāo))功能搭乘列車并且隨后移動(dòng)電話系統(tǒng)的電池耗盡時(shí)，用戶不再能夠使用 Suica(注冊(cè)商標(biāo))功能從票閘(ticket wicket)出去。此外，由于NFC功能作為社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施變得更加重要，因此認(rèn)為依賴于諸如電池的外部電源的系統(tǒng)是有問題的。為了解決該問題，可以考慮例如與低電池模式兼容的NFC芯片。這使得NFC芯片甚至能夠利用比移動(dòng)電話系統(tǒng)不再能夠操作的電壓低的電壓操作。就是說，當(dāng)移動(dòng)電話系統(tǒng)的電池耗盡并且電池的輸出電壓降低時(shí)，系統(tǒng)停止。移動(dòng)電話系統(tǒng)即使在實(shí)際上未被使用(用于電話呼叫、電子郵件等)時(shí)仍與基站通信并且消耗可觀的電池電力。因此，當(dāng)系統(tǒng)已停止時(shí)，基本上抑制了進(jìn)一步的電池電力消耗。通過將NFC功能配置為使得其即使在該狀態(tài)下仍能夠操作，可以顯著延長(zhǎng)關(guān)于NFC功能的電池壽命。然而，當(dāng)使用低電池模式時(shí)，可以延長(zhǎng)關(guān)于NFC功能的電池壽命，但是不能無限延長(zhǎng)，從而未提供本質(zhì)性的解決方案。即使當(dāng)移動(dòng)電話系統(tǒng)已停止時(shí)，電池電壓仍因漏電流的電池電力消耗、電池的自放電等而逐漸降低，并且最終，即使是低電池模式也不能解決該情況。此外，由于如果發(fā)生過放電則在移動(dòng)電話系統(tǒng)中用作二次電池的電池(諸如鋰電池) 的功能被損害，因此當(dāng)電池電壓降低直至低電池模式不再能夠解決該情況為止時(shí)，需完全切斷電池輸出。在該情況下，需要兩級(jí)閾值電壓，并且因此可能使移動(dòng)電話系統(tǒng)的配置復(fù)雜化。為了防止這一點(diǎn)，期望一種系統(tǒng)，其向NFC芯片提供通過對(duì)來自天線的輸入電力進(jìn)行整流來生成電力的功能，并且即使當(dāng)不從移動(dòng)電話系統(tǒng)的電池供電時(shí)仍能夠使用(無電池操作)。此時(shí)，如上文所述，NFC芯片需驅(qū)動(dòng)除其自身以外的芯片(諸如UIM芯片)，從而例如需要電力生成功能的較高的效率等。圖23是示出作為本發(fā)明所基于的示例而被研究的用于無線通信的半導(dǎo)體裝置的配置示例的示意圖。圖23中所示的半導(dǎo)體裝置(NFC芯片)NFCIC'包括整流電路RECTC'、接收塊RXBK和發(fā)送塊TXBK'。發(fā)送塊TXBK'經(jīng)由發(fā)送外部端子Ptp和Ptm和外部阻抗匹配電路MACH耦合到外部天線ANT。天線ANT由電感器、Q值調(diào)整電阻器等形成。接收塊RXBK經(jīng)由接收外部端子 Prp和ftiu限幅外部電阻器Rrp和Rrn以及dc切削外部電容器Crp和Crn耦合到天線ANT。 整流電路RECTC'經(jīng)由電力輸入外部端子Pvp和Pvn以及dc切削外部電容器Cvp和Cvn耦合到天線ANT。當(dāng)半導(dǎo)體裝置NFCIC'操作于RW模式時(shí)，其利用電池(未示出)進(jìn)行操作， 從發(fā)送塊TXBK'向天線ANT輸出發(fā)送信號(hào)，并且在接收塊RXBK處從天線ANT接收輸入信號(hào)。另一方面，當(dāng)半導(dǎo)體裝置NFCIC'操作于無電池模式(其中半導(dǎo)體裝置NFCIC'在不使用電池電力的情況下執(zhí)行卡操作)時(shí)，整流電路RECTC'使用從外部讀取器/寫入器RW提供給天線ANT的輸入電力來生成電力，并且接收塊RXBK和發(fā)送塊TXBK‘使用該電力進(jìn)行操作。具體地，接收塊RXBK適當(dāng)?shù)靥幚韥碜蕴炀€ANT的輸入信號(hào)，并且由此識(shí)別來自外部讀取器/寫入器RW的指令。當(dāng)半導(dǎo)體裝置NFCIC'執(zhí)行朝向外部讀取器/寫入器RW的發(fā)送時(shí)，發(fā)送塊TXBK'調(diào)制發(fā)送外部端子Ptp和Ptm之間的負(fù)載，并且使外部讀取器/寫入器 RW識(shí)別天線ANT中最終出現(xiàn)的電場(chǎng)的改變。然而，當(dāng)使用圖23中所示的配置時(shí)，存在如下文所示的關(guān)注主題。首先，關(guān)注由于整流電路RECTC'引起的外部端子Pvp和Pvn的數(shù)目的增加。由于這些端子是功率端子，它們對(duì)芯片中的面積增加(成本增加)以及配線有顯著的影響。接著，關(guān)注由于電力泄漏引起的電力效率的劣化。從外部端子Ptp和Ptm中的每一個(gè)到天線ANT的路徑被設(shè)計(jì)為實(shí)現(xiàn)充分的阻抗匹配，用于減少從半導(dǎo)體裝置NFCIC'發(fā)送期間的損失。從天線ANT到外部端子 Pvp和Pvn中的每一個(gè)的路徑也被設(shè)計(jì)為實(shí)現(xiàn)充分的阻抗匹配，以減少輸入電力損失。然而，如果每個(gè)路徑被設(shè)計(jì)為實(shí)現(xiàn)充分的阻抗匹配，則在RW模式中，從半導(dǎo)體裝置NFCIC'發(fā)送的電力可能向整流電路RECTC'泄漏，可能使天線驅(qū)動(dòng)晶體管的效率劣化。相反，在無電池模式中，來自天線ANT的輸入電力可能朝向發(fā)送塊TXBK'泄漏，可能使整流的效率劣化?？紤]到前文內(nèi)容實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明，并且本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種用于無線通信的半導(dǎo)體裝置，其實(shí)現(xiàn)了泄漏電力的減少并且允許提高電力效率。根據(jù)本說明書中的描述和附圖，本發(fā)明的以上和其他目的以及新穎特征將變得明顯。下面是本申請(qǐng)中公開的本發(fā)明的代表性實(shí)施例的概況的簡(jiǎn)要描述。根據(jù)本實(shí)施例的一種用于無線通信的半導(dǎo)體裝置包括第一端子，用作天線耦合端子；P型第一 MISFET，用于以用作外部電源的第一電源電壓上拉第一端子；η溝道第二 MISFET，用于以用作外部電源的第二電源電壓下拉第一端子；以及整流電路部，耦合到第一端子。整流電路部使用經(jīng)由天線輸入到第一端子的交變電流信號(hào)生成第三電源電壓，該第三電源電壓的值高于第一電源電壓的值并且高于當(dāng)前述交變電流具有最大幅度時(shí)出現(xiàn)在第一端子處的較高電位的電壓的值。第三電源電壓被用作第一 MISFET的體電壓(bulk voltage)。結(jié)果，可以防止第一端子處的整流電力經(jīng)由第一 MISFET中的寄生PNP雙極晶體管泄漏到地電源電壓，并且改進(jìn)電力效率。此外，在根據(jù)本實(shí)施例的用于無線通信的半導(dǎo)體裝置中，第二 MISFET包括三阱結(jié)構(gòu)，并且處于與第二電源電壓的電位相同的電位的電壓電平被提供給用作三阱結(jié)構(gòu)中的中間層的η型半導(dǎo)體層。結(jié)果，可以防止電流從電源通過第二 MISFET中的寄生NPN雙極晶體管泄漏到第一端子。此外，由于這允許將第一端子用作天線驅(qū)動(dòng)端子和整流端子中的每個(gè)，因此較之其中分立地提供天線驅(qū)動(dòng)端子和整流端子的情況可以實(shí)現(xiàn)面積和成本減少。此外，由于不存在各個(gè)端子之間的電力泄漏，因此可以改進(jìn)電力效率。下面是根據(jù)本申請(qǐng)中公開的本發(fā)明的代表性實(shí)施例獲得的效果的簡(jiǎn)要描述。就是說，在具有讀取器/寫入器功能和IC卡功能等的每個(gè)功能的用于無線通信的半導(dǎo)體裝置中，可以減少泄漏電力并且可以改進(jìn)電力效率。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于無線通信的半導(dǎo)體裝置的整體配置的示例的示意圖；圖2(a)至2(c)是示出在圖1的用于無線通信的半導(dǎo)體裝置中，當(dāng)整流部簡(jiǎn)單地耦合到天線驅(qū)動(dòng)外部端子時(shí)的問題的說明圖；圖3是示出在圖1的用于無線通信的半導(dǎo)體裝置中，其主要部分的詳細(xì)配置的示例的電路框圖；圖4(a)至4(c)是示出在圖3的用于無線通信的半導(dǎo)體裝置中，其在無電池模式時(shí)段期間的操作示例的說明圖；圖5是示出應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于無線通信的半導(dǎo)體裝置的移動(dòng)電話系統(tǒng)的配置示例的框圖；圖6是示出圖1的用于無線通信的半導(dǎo)體裝置的整體的更詳細(xì)配置的示例的框圖7是示出在圖6的用于無線通信的半導(dǎo)體裝置中，其發(fā)送塊的詳細(xì)配置示例的框圖；圖8是示出在圖7的發(fā)送塊中，其天線驅(qū)動(dòng)部的詳細(xì)配置示例的電路圖；圖9是圖8的補(bǔ)充視圖；圖10是示出在圖7的發(fā)送塊中，其天線驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)部的詳細(xì)配置示例的電路圖；圖11(a)和11(b)示出了圖10的天線驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)部的操作示例，其中圖11(a)是 RW模式時(shí)段期間的波形圖，而圖11(b)是卡模式(無電池模式)時(shí)段期間的波形圖；圖12是示出在圖7的發(fā)送塊中，其發(fā)送控制部的詳細(xì)配置示例的電路圖；圖13是示出在圖7的發(fā)送塊中，其整流部的詳細(xì)配置示例的電路圖；圖14是示出在圖7的發(fā)送塊中，其整流調(diào)節(jié)器和整流調(diào)節(jié)器驅(qū)動(dòng)器的詳細(xì)配置示例的電路圖；圖15是示出圖14的整流調(diào)節(jié)器中的啟動(dòng)電路的操作示例的說明圖；圖16是示出在圖14的整流調(diào)節(jié)器中，其邏輯電路部的操作示例的真值表；圖17是示出在圖7的發(fā)送塊中，其時(shí)鐘提取部的詳細(xì)配置示例的電路圖；圖18(a)和18(b)示出了圖7的發(fā)送塊中的載波檢測(cè)部的細(xì)節(jié)，其中圖18(a)是示出其配置示例的電路圖，而圖18(b)是示出圖18(a)中的操作示例的波形圖；圖19是示出在圖7的發(fā)送塊中，其內(nèi)部電流源的詳細(xì)配置示例的電路圖；圖20是示出圖6的電源控制器的主要部分的詳細(xì)配置示例的電路圖；圖21是圖20的補(bǔ)充視圖；圖22是圖21的另一補(bǔ)充視圖；圖23是示出作為本發(fā)明所基于的示例而被研究的用于無線通信的半導(dǎo)體裝置的配置示例的示意圖；以及圖M是示出作為圖3的比較示例而被研究的上拉PMOS晶體管的配置示例的電路圖。
具體實(shí)施例方式在每個(gè)以下實(shí)施例中，如果因便利的目的而有必要，則通過將實(shí)施例分為多個(gè)部分或?qū)嵤├齺韺?duì)實(shí)施例進(jìn)行描述。然而，除非以其他方式具體地明確說明，否則它們并不是彼此無關(guān)的，并且這些部分或?qū)嵤├皇瞧渌糠只驅(qū)嵤├牟糠只蛘w的變化、細(xì)節(jié)、 補(bǔ)充解釋等。當(dāng)在以下實(shí)施例中提到元件的數(shù)字等(包括數(shù)目、數(shù)值、數(shù)量、范圍等)，除非以其他方式具體地明確說明或者除非它們?cè)谠砩厦黠@限于特定數(shù)字，否則它們不限于特定的數(shù)字。元件的數(shù)字等可以不小于或不大于特定數(shù)字。將認(rèn)識(shí)到，在以下實(shí)施例中，除非以其他方式具體地明確說明或者除非它們?cè)谠砩媳徽J(rèn)為明顯是必不可少的，否則其部件(也包括元件、步驟等)不非必然是必不可少的。同樣地，如果在以下實(shí)施例中提到部件等的形狀、位置關(guān)系等，認(rèn)為形狀等包括與其基本上近似的或者相似的形狀等，除非以其他方式具體地明確說明或者除非可以認(rèn)為它們?cè)谠砩厦黠@不是這樣。這同樣適用于前面的數(shù)值和范圍。形成實(shí)施例的每個(gè)功能塊的電路元件沒有特別限制，但是通過諸如已知的 CMOS(互補(bǔ)MOS晶體管)技術(shù)的集成電路技術(shù)在單晶硅等的半導(dǎo)體襯底上形成。在多個(gè)實(shí)施例中，作為MISFET (金屬絕緣體半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)的示例，使用了 MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)(縮寫為MOS晶體管)，但是這并非意圖從柵極絕緣膜的示例中排除非氧化物膜。參照附圖，下文將詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。注意，在用于說明實(shí)施例的所有附圖通篇中，相同的部件原則上由相同的附圖標(biāo)記表示，并且省略了其重復(fù)描述。<NFC芯片整體的示意性配置>圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于無線通信的半導(dǎo)體裝置的整體配置的示例的示意圖。圖1中示出的用于無線通信的半導(dǎo)體裝置(NFC芯片)NFCIC被配置為包括發(fā)送塊TXBK、接收塊RXBK和設(shè)置在發(fā)送塊TXBK中的整流部RECT。發(fā)送塊TXBK經(jīng)由發(fā)送(天線驅(qū)動(dòng))外部端子Ptp和Ptm以及外部阻抗匹配電路MACH耦合到外部天線ANT。天線ANT 包括電感器、Q值調(diào)整電阻器等。接收塊RXBK經(jīng)由接收外部端子Prp和ftiu限幅外部電阻器Rrp和Rrn以及dc切削外部電容器Crp和Crn耦合到天線ANT。半導(dǎo)體裝置NFCIC具有 RW模式以及卡模式和無電池模式，在RW模式中半導(dǎo)體裝置NFCIC使用電池(未示出)電力作為讀取器/寫入器RW進(jìn)行操作，而在卡模式和無電池模式的每個(gè)中半導(dǎo)體裝置NFCIC作為IC卡進(jìn)行操作。在卡模式中，使用電池電力，而在無電池模式中，不使用電池電力。發(fā)送塊TXBK包括整流部RECT和天線驅(qū)動(dòng)部ADRV。在RW模式下的寫入期間(發(fā)送期間)，發(fā)送塊TXBK中的天線驅(qū)動(dòng)部ADRV向發(fā)送外部端子Ptp和Ptm輸出發(fā)送信號(hào)(tp 和tm)，這些發(fā)送信號(hào)經(jīng)由阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)MACH從天線ANT輸出。在RW模式下的讀取期間 (接收期間)，來自天線的輸入信號(hào)(來自通信對(duì)方的返回信號(hào))經(jīng)由dc切削外部電容器 Crp和Crn等傳送到接收外部端子Prp和ftn，由接收塊RXBK將這些輸入信號(hào)作為接收信號(hào)(rxinp和rxirm)對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?。另一方面，?dāng)半導(dǎo)體裝置NFCIC操作于無電池模式時(shí)，從外部讀取器/寫入器(RW)提供倒天線ANT的輸入電力被作為電力信號(hào)(tp和tm) 發(fā)送到外部端子Ptp和Ptm。使用這些電力信號(hào)(tp和tm)，整流部RECT生成電力，并且接收塊RXBK和天線驅(qū)動(dòng)部ADRV使用該電力進(jìn)行操作。具體地，接收塊RXBK適當(dāng)?shù)靥幚韥碜酝ㄐ臕NT的輸入信號(hào)，并且由此識(shí)別來自外部讀取器/寫入器(RW)的指令。當(dāng)半導(dǎo)體裝置 NFCIC向外部讀取器/寫入器(RW)返回答復(fù)時(shí)，天線驅(qū)動(dòng)部ADRV調(diào)制外部端子Ptp和Ptm 之間的負(fù)載，并且使外部讀取器/寫入器RW識(shí)別在天線ANT中最終出現(xiàn)的磁場(chǎng)的變化。注意，當(dāng)半導(dǎo)體裝置NFCIC操作于卡模式時(shí)，操作基本與上述無電池模式中的操作相同，不同之處在于接收塊RXBK和天線驅(qū)動(dòng)部ADRV的操作電力被替換為電池電力。如果使用該配置示例，則較之其中使用上述圖23的配置示例的情況，外部端子的數(shù)目可以減少以實(shí)現(xiàn)NFC芯片(以及其所應(yīng)用的系統(tǒng))的尺寸和成本的降低。此外，如參照?qǐng)D23描述的，可以減少RW模式中的發(fā)送期間的天線驅(qū)動(dòng)部ADRV中的發(fā)送電力泄漏以及無電池模式中的來自天線ANT的輸入電力不去往整流部分而是去往天線驅(qū)動(dòng)部ADRV的泄漏。將針對(duì)前者的天線驅(qū)動(dòng)部ADRV中的發(fā)送電力泄漏給出說明。當(dāng)使用如圖23中所示的配置示例時(shí)，如果外部端子Pvp和Pvn可以被設(shè)置為例如無負(fù)載狀態(tài)(開路狀態(tài))等， 則可以減少發(fā)送電力泄漏(有效電力的損失)。然而，如果實(shí)際使外部端子Pvp和Pvn進(jìn)入無負(fù)載狀態(tài)等，則外部端子Pvp和Pvn處的幅度可能因例如外部部件的LC諧振等而過度增力口，超過晶體管的擊穿電壓。因此，實(shí)際上需使用電阻負(fù)載來限制幅度，從而不期望地出現(xiàn)了有效電力的損失。此外，在從外部端子Ptp和Ptm到外部端子Pvp和Pvn的路徑中存在的多種外部部件中，實(shí)際存在電阻性部件，這也可能引起有效電力損失。為了防止這一點(diǎn)，如果如圖1的配置示例中的那樣，發(fā)送(天線驅(qū)動(dòng))外部端子 Ptp和Ptm也被用作整流外部端子，則在RW模式時(shí)段期間，使例如整流部RECT進(jìn)入關(guān)斷 (OFF)狀態(tài)以允許減少發(fā)送電力泄漏(有效電力損失)。就是說，在RW模式時(shí)段期間，外部端子Ptp和Ptm中的每一個(gè)處的電位由內(nèi)部電路驅(qū)動(dòng)，以將其設(shè)置為電源電壓或地電壓。因此，外部端子Ptp和Ptm處的電位被限制到從地電源電壓到電源電壓的范圍。使用二極管橋的整流電路所生成的整流電源在原理上不會(huì)超過輸入幅度。因此，當(dāng)整流電源開路時(shí)，在達(dá)到給定電平的電位之后，不再執(zhí)行整流操作，從而整流部RECT關(guān)斷。此時(shí)，對(duì)于晶體管的擊穿電壓，如上文所述，天線驅(qū)動(dòng)部ADRV在RW模式時(shí)段期間生成針對(duì)外部端子Ptp和Ptm 的發(fā)送電力，從而不會(huì)超過天線驅(qū)動(dòng)部ADRV的電源電壓。另一方面，在后者的無電池模式時(shí)段期間也以相同的方式，通過控制天線驅(qū)動(dòng)部 ADRV進(jìn)入關(guān)斷狀態(tài)，整流部RECT可以無損失地對(duì)輸入到天線驅(qū)動(dòng)外部端子Ptp和Ptm的電力整流。然而，如圖2中所示，如果整流部RECT僅簡(jiǎn)單地耦合到外部端子Ptp和Ptm，則在整流操作期間在發(fā)送塊TXBK中可能出現(xiàn)大的泄漏電力。在根據(jù)本實(shí)施例的用于無線通信的半導(dǎo)體裝置中，其一主要特征是尋找問題并且針對(duì)問題采取措施(后面將描述其細(xì)節(jié))。<發(fā)送塊中的問題的示例>圖2(a)至2(c)是示出在圖1的用于無線通信的半導(dǎo)體裝置中，當(dāng)整流部簡(jiǎn)單地耦合到天線驅(qū)動(dòng)外部端子時(shí)的問題的說明圖。圖2(a)示意性地示出了無電池模式時(shí)段期間天線驅(qū)動(dòng)部ADRV中的上拉PMOS晶體管的狀態(tài)。在該示例中，如圖2(a)和2 (c)中所示， 上拉PMOS晶體管已在整流部RECT中的全波整流電路FWRCT生成的電源電壓(vccrf (例如2.7V))下關(guān)斷。由于處于無電池模式時(shí)段期間，因此用于天線驅(qū)動(dòng)的從電池提供的外部電源電壓(txvcc)是0V。此時(shí)，由于通過對(duì)電力信號(hào)(tp和tm)整流來獲得電源電壓 (vccrf)，因此如圖2 (c)中所示，電力信號(hào)(tp和tm)的電位可以超過電源電壓(vccrf) 0 在該情況下，上拉PMOS晶體管使用信號(hào)(tp和tm)中的每一個(gè)作為源極并且使用外部電源電壓(txvcc)作為漏極進(jìn)行操作。此時(shí)，如果滿足“tp(或tm)-VCCrf >Vthp”，則電流從信號(hào)(tp和tm)中的每一個(gè)反向流動(dòng)到電源電壓(txvcc) ( = 0V)以抑制整流操作。此外，如圖2 (a)中所示，在上拉PMOS晶體管中，存在寄生PNP雙極晶體管，其使用 P+型擴(kuò)散層(P+)作為發(fā)射極、使用η型阱(nwell)作為基極，并使用ρ型半導(dǎo)體襯底(psub) 作為集電極。信號(hào)(tp和tm)被施加到ρ+型擴(kuò)散層(ρ+)。相對(duì)于電源電壓(txvcc)的地電源電壓(txvss) ( = OV)被施加到ρ型半導(dǎo)體襯底(psub)。在正常時(shí)段期間，作為最高電位的電源電壓(vccrf)被作為上拉PMOS晶體管的反向偏置(體電壓)施加到η型阱(nwell) 而不引起任何問題。然而，由于如圖2(c)中所示實(shí)際上可能滿足“tp(或tm)-VCCrf> 0.6V”，因此寄生PNP雙極型晶體管可能接通，并且電流從每個(gè)信號(hào)(tp和tm)流動(dòng)到具有 P型襯底(psub)的電位的地電源電壓(txvss) ( = 0V)，抑制整流操作。如圖2(b)中所示，在天線驅(qū)動(dòng)部ADRV中的下拉NMOS晶體管中也出現(xiàn)相同的問題。圖2(b)示意性地示出了無電池模式時(shí)段期間的天線驅(qū)動(dòng)部ADRV中的下拉NMOS晶體管的狀態(tài)。在該示例中，下拉NMOS晶體管已在地電源電壓(txvSS( = OV))下關(guān)斷。在當(dāng)前的CMOS工藝中，三阱結(jié)構(gòu)是基礎(chǔ)的。下拉NMOS晶體管的ρ型阱(pwell)通過覆蓋ρ型阱(pwell)的深η型阱(深nwell)與ρ型半導(dǎo)體襯底(psub)隔離。在該情況下，在下拉 NMOS晶體管中，存在寄生NPN雙極晶體管，其使用η+型擴(kuò)散層(η+)作為發(fā)射極、使用ρ型阱(pwell)作為基極，并使用深η型阱(深nwell)作為集電極。信號(hào)(tp和tm)被施加到η+型擴(kuò)散層(η+)。作為最低電位的電源電壓(txvss)(= 0V)被作為下拉NMOS晶體管的反向偏置(back bias)(體電壓)施加到ρ型阱(pwell)。通常，深η型阱(深nwell)耦合到電源電壓(vccrf)。然而，如圖2(c)中所示，當(dāng)執(zhí)行整流操作時(shí)，信號(hào)(tp和tm)可能下降到-0.6V的電平。結(jié)果，大的電流流動(dòng)到寄生NPN雙極晶體管的集電極，從電源電壓(vccrf)抽取電流。因此，當(dāng)整流部RECT簡(jiǎn)單地耦合到天線驅(qū)動(dòng)外部端子Ptp (信號(hào)tp)和Ptm (信號(hào) tm)時(shí)，在無電池模式時(shí)段期間，在外部端子Ptp和Ptm與天線驅(qū)動(dòng)部ADRV中的晶體管之間形成了抑制整流部RECT的操作的泄漏路徑。注意，當(dāng)使用例如如圖23中所示的配置示例時(shí)，整流外部端子(Pvn和Pvp)以及天線驅(qū)動(dòng)外部端子Ptp和Ptm通過外部電容器Cvp和 Cvn等彼此隔離。由于天線驅(qū)動(dòng)部不直接耦合到外部端子Pvn和Pvp，因此未出現(xiàn)如圖2中所示的問題。然而，在圖23的配置示例中，如上所述存在另一問題，從而期望解決圖1的配置示例中的圖2的問題。<NFC芯片(主要部分)的示意性配置>圖3是示出在圖1的用于無線通信的半導(dǎo)體裝置中，其主要部分的詳細(xì)配置的示例的電路框圖，該配置示例是用于解決參照?qǐng)D2描述的問題的配置示例。圖3中所示的 NFC芯片NFCIC在發(fā)送塊TXBK中包括整流部RECT、天線驅(qū)動(dòng)部ADRV、整流調(diào)節(jié)器驅(qū)動(dòng)器 RCT腳RV和整流調(diào)節(jié)器RECTREGο整流部RECT包括全波整流電路FWRCT、升壓電路UPC、開關(guān)SWla和SWlb、以及電容器Cm和Cp。全波整流電路FWRCT使用地電源電壓作為參考，執(zhí)行從天線ANT輸入的電力信號(hào)(tp和tm)的全波整流，以生成電源電壓(vccrect)。升壓電路UPC經(jīng)由電容器Cm和 Cp接收上述電力信號(hào)(tp和tm)，并且使用來自全波整流電路FWRCT的電源電壓(vccrect) 作為參考執(zhí)行其全波整流以生成電源電壓(vccrect。互補(bǔ)地控制開關(guān)SWla和SWlb的接通(ON)/關(guān)斷。在無電池模式中，電源電壓(vccrect)被輸出作為電源電壓(vccrf)，并且在其他情況下(在卡模式或RW模式下)，來自電池的電源電壓(mvdd)被輸出作為電源電壓 (vccrf) ο天線驅(qū)動(dòng)部ADRV包括PMOS晶體管MPup和MPum、匪OS晶體管MNdp和MNdm、以及開關(guān)SWh和SW2b。PMOS晶體管MPup以來自電池的天線驅(qū)動(dòng)電源電壓(txvcc)上拉天線 ANT的一個(gè)端子(外部端子Ptp)，而NMOS晶體管麗dp以來自電池的天線驅(qū)動(dòng)地電源電壓 (txvss)下拉外部端子Ptp。PMOS晶體管MPum以電源電壓(txvcc)上拉天線ANT的另一端子(外部端子Ptm)，而NMOS晶體管麗dm以電源電壓(txvss)下拉外部端子Ptm。開關(guān) SW2a和SW2b互補(bǔ)地操作，并且在無電池模式時(shí)段期間提供來自整流部RECT的升壓的電源電壓(vccrect2)作為每個(gè)PMOS晶體管MPup和MPum的反向偏置(體電壓)，或者在另一模式時(shí)段(卡模式時(shí)段或RW模式時(shí)段)期間提供電源電壓(txvcc)作為每個(gè)PMOS晶體管 MPup和MPum的反向偏置。整流調(diào)節(jié)器RECTREG包括運(yùn)算放大器電路0PAMP10，并且整流調(diào)節(jié)器驅(qū)動(dòng)器 RCTRGDRV包括NMOS晶體管MNrg。運(yùn)算放大器電路0PAMP10將電源電壓(vccrf)的電阻分壓電壓與參考電壓(bgr08)比較，并使用比較結(jié)果驅(qū)動(dòng)NMOS晶體管MNrg的柵極。NMOS晶體管MNrg的源極耦合到地電源電壓，而漏極耦合到電源電壓(vccrect)。因此，當(dāng)電源電壓 (vccrf)高于預(yù)定電壓(例如2. 7V)時(shí)，運(yùn)算放大器電路0PAMP10經(jīng)由匪OS晶體管MNrg降低電源電壓(vccrect)，并且最終經(jīng)由開關(guān)SWlb降低電源電壓(vccrf)。圖4(a)至4(c)是示出在圖3的用于無線通信的半導(dǎo)體裝置中，其在無電池模式時(shí)段期間的操作示例的說明圖。圖4(a)示意性地示出了無電池模式時(shí)段期間天線驅(qū)動(dòng)部 ADRV中的上拉PMOS晶體管(MPup和MPum)的狀態(tài)。在該示例中，如圖4(a)和4(c)中所示，上拉PMOS晶體管已在整流部RECT中的升壓電路UPC所生成的電源電壓(VCCreCt2 (例如5V))下關(guān)斷。由于處于無電池模式時(shí)段期間，因此從電池提供的用于天線驅(qū)動(dòng)的外部電源電壓(txvcc)是0V。此時(shí)，如圖2(c)中所示，電力信號(hào)(tp和tm)的電位可能超過來自全波整流電路FWRCT的電源電壓(vccrf) ( = 2. 7V)，但是不超過電源電壓(VCCreCt2)。結(jié)果，不同于圖2(a)的情況，上拉PMOS晶體管未接通，并且因此可以防止整流操作被抑制。此外，如圖4 (a)中所示，在上拉PMOS晶體管中，存在寄生PNP雙極型晶體管，其使用P+型擴(kuò)散層(P+)作為發(fā)射極、使用η型阱(nwell)作為基極，并且使用ρ型半導(dǎo)體襯底 (psub)作為集電極。信號(hào)(tp和tm)被施加到ρ+型擴(kuò)散層(ρ+)。相對(duì)于電源電壓(txvcc) 的地電源電壓(txvss) ( = 0V)被施加到ρ型半導(dǎo)體襯底(psub)。這里，不同于圖2(a)的情況，向η型阱(nwell)提供升壓電源電壓(VCCreCt2(例如5V))。在該情況下，均用作發(fā)射極的信號(hào)(tp和tm)的電位不超過用作基極的電源電壓(vccrect〗)的電位，并且寄生 PNP雙極型晶體管保持關(guān)斷狀態(tài)。因此，可以防止整流操作被抑制。另一方面，圖4(b)示意性地示出了天線驅(qū)動(dòng)部ADRV中的下拉NMOS晶體管(MNdp 和MNdm)的狀態(tài)。在該示例中，下拉NMOS晶體管已在地電源電壓(txvSS( = 0V))下關(guān)斷。 下拉NMOS晶體管被形成為具有三阱結(jié)構(gòu)，并且用作溝道區(qū)域的ρ型阱(pwell)通過覆蓋ρ 型阱(pwell)的深η型阱(深nwell)與ρ型半導(dǎo)體襯底(psub)隔離。在該情況下，在下拉NMOS晶體管中，存在寄生NPN雙極型晶體管，其使用η+型擴(kuò)散層(η+)作為發(fā)射極、使用 P型阱(pwell)作為基極，并且使用深η型阱(深nwell)作為集電極。信號(hào)(tp和tm)被施加到η+型擴(kuò)散層(η+)。作為最低電位的地電源電壓(txvss) ( = 0V)被作為下拉NMOS晶體管的反向偏置(體電壓)施加到ρ型阱(pwell)。這里，不同于圖2(a)的情況，向深η型阱(深nwell)提供地電源電壓(txvss ( = 0V))。因此，如圖4(c)中所示，即使當(dāng)在執(zhí)行整流操作的同時(shí)信號(hào)(tp和tm)下降到約-0. 6V的電平時(shí)， 寄生NPN雙極型晶體管的集電極也處于0V。因此，不存在大的電流的流動(dòng)，并且不從電源電壓(vccrf)提取電流，從而可以防止整流操作被抑制。注意，即使當(dāng)深η型阱(深nwell) 耦合到OV時(shí)，如果在深η型阱中不存在PMOS晶體管，也不會(huì)出現(xiàn)特別的問題。因此，通過使用圖1和3中的每一個(gè)的用于無線通信的半導(dǎo)體裝置(NFC芯片)，可以減少整流操作和發(fā)送操作期間的泄漏電力并且實(shí)現(xiàn)電力效率的改進(jìn)。注意，在圖3的天線驅(qū)動(dòng)部ADRV中，設(shè)置了開關(guān)SWh和SW2b，因?yàn)檫@里當(dāng)在無電池模式以外的模式中停止整流操作時(shí)，電源電壓(vccrect〗)被固定到OV附近的值。就是說，此時(shí)，用作上拉PMOS晶體管的反向偏置和關(guān)斷電壓的電壓(vccnwell)被切換到來自電池的電源電壓(txvcc)。在圖3的配置示例中，通過利用整流調(diào)節(jié)器RECTREG檢測(cè)電源電壓(vccrf)的值并且利用整流調(diào)節(jié)器驅(qū)動(dòng)器RCTRGDRV控制全波整流電路FWRCT的電源電壓(vccrect)，間接地控制電源電壓(vccrf)的值。這是因?yàn)?，較之直接控制電源電壓(vccrect)的情況，由開關(guān)SWlb和外部電容器Cl相對(duì)于電源電壓(vccrf)的電阻引起的低通濾波器相對(duì)允許更容易的電源控制，并且因此允許使電源電壓(vccrf)穩(wěn)定。就是說，由于通過低通濾波器效應(yīng)減少了電源電壓(vccrf)的變化使其小于電源電壓(vccrect)的變化，因此將電源電壓 (vccrf)選擇為控制目標(biāo)允許使電源電壓(vccrf)更穩(wěn)定。<上拉PMOS晶體管的比較示例>圖M是示出作為圖3的比較示例而被研究的上拉PMOS晶體管的配置示例的電路圖。在圖3中，通過控制每個(gè)上拉PMOS晶體管MPup和MPum的反向偏置，防止了整流操作期間的電力泄漏。然而，通過提供具有如圖M中所示的配置的每個(gè)上拉PMOS晶體管也可以防止電力泄漏。在圖M中，每個(gè)上拉PMOS晶體管由兩個(gè)串聯(lián)耦合的PMOS晶體管形成， 并且通過將這兩個(gè)PMOS晶體管的反向偏置耦合到公共耦合節(jié)點(diǎn)，最大電位被提供作為反向偏置。然而，當(dāng)使用該配置示例時(shí)，作為串聯(lián)耦合的結(jié)果，柵極長(zhǎng)度倍增，從而為了確保與圖3的上拉PMOS晶體管相同的驅(qū)動(dòng)能力，還需使柵極寬度倍增。因此，需要四倍于圖3的情況的晶體管面積。特別地，由于圖3等的上拉PMOS晶體管MPup和MPum用于天線驅(qū)動(dòng)， 因此它們的尺寸本來就大，在如圖M中所示的配置示例中這是明顯不利的。<移動(dòng)電話系統(tǒng)的示意性配置>圖5是示出應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于無線通信的半導(dǎo)體裝置的移動(dòng)電話系統(tǒng)的配置示例的框圖。圖5中所示的移動(dòng)電話系統(tǒng)包括電池BAT、電源電路VGEN、NFC芯片NFCIC、短程天線ANT、UIM芯片UIM、移動(dòng)通信RF處理器RFIC、遠(yuǎn)程天線ANTrf、主處理器 CPU、人接HMIF等。向電源電路VGEN提供來自電池BAT或者另一外部電源的電力，并且電源電路VGEN生成包括NFC電源、UIM電源、RF電源和其他電源的各種電源。移動(dòng)通信RF處理器RFIC通過RF電源進(jìn)行操作，以適當(dāng)?shù)乜刂浦魈幚砥鰿PU和移動(dòng)電話系統(tǒng)外部之間的經(jīng)由短程天線ANT中的例如幾百兆赫茲到幾吉赫茲的范圍內(nèi)的無線電信號(hào)的通信。人接HMIF 通過來自電源電路VGEN的電源進(jìn)行操作，以執(zhí)行各種用戶處理，諸如向主處理器CPU報(bào)告從各種按鈕等輸入的信息或者根據(jù)來自主處理器CPU的信息在顯示器上進(jìn)行預(yù)定顯示。NFC芯片NFCIC對(duì)應(yīng)于根據(jù)本實(shí)施例的用于無線通信的半導(dǎo)體裝置。NFC芯片 NFCIC在上述RW模式或卡模式中通過來自電源電路VGEN的電源進(jìn)行操作，以適當(dāng)?shù)乜刂浦魈幚砥鰿PU和移動(dòng)電話系統(tǒng)外部之間的經(jīng)由短程天線ANT中的例如13. 56MHz的電磁場(chǎng)信號(hào)的通信。另一方面，在無電池模式中，NFC芯片NFCIC根據(jù)從短程天線ANT輸入到其的電力生成電源，并且通過該電源進(jìn)行操作。這里，在卡模式時(shí)段或者無電池模式時(shí)段期間，NFC 芯片NFCIC執(zhí)行預(yù)定的與UIM芯片UIM(例如，SIM卡(訂戶身份模塊卡))的通信。此時(shí)， NFC芯片NFCIC需要向UIM芯片UIM提供操作電力。因此，NFC芯片NFCIC在卡模式中提供來自電源電路VGEN的UIM電力，而在無電池模式中提供使用從短程天線ANT輸入到其的電力生成的電力。因此，在無電池模式中，上述整流部RECT中的整流效率特別重要，從而根據(jù)本實(shí)施例的NFC芯片的使用是有用的。<NFC芯片(整體)的詳細(xì)配置>圖6是示出圖1的用于無線通信的半導(dǎo)體裝置整體的更詳細(xì)配置的示例的框圖。 圖6中的用于無線通信的半導(dǎo)體裝置(NFC芯片)NFCIC形成在例如一個(gè)半導(dǎo)體芯片上，并且包括發(fā)送塊TXBK、電源控制器VCTL、接收塊RXBK、以及執(zhí)行經(jīng)由發(fā)送塊TXBK和接收塊RXBK的以微處理器MPU為中心的通信以及發(fā)送塊TXBK、接收塊RXBK和電源控制器VCTL的控制的各種控制塊。各種外圍電路經(jīng)由內(nèi)部總線(未示出)等耦合到微處理器MPU。所述各種外圍電路包括易失性存儲(chǔ)器RAM、非易失性存儲(chǔ)器ROM、EEPROM(電可擦除和可編程只讀存儲(chǔ)器)、鎖相環(huán)電路PLL、振蕩電路0SC、外部輸入/輸出電路10、安全相關(guān)電路SECU等。振蕩電路OSC基于外部晶體振蕩器XTAL等生成參考時(shí)鐘信號(hào)。鎖相環(huán)電路PLL使用參考時(shí)鐘信號(hào)生成以預(yù)定頻率的內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)。外部輸入/輸出電路IO控制微處理器 MPU和外部之間的經(jīng)由例如UART (通用異步接收器發(fā)送器)、SWP (單線協(xié)議)、或USB (通用串行總線)等的通信。經(jīng)由SWP執(zhí)行微處理器MPU和UIM芯片(UIM)之間的通信。微處理器MPU使用RAM、ROM和EEPROM執(zhí)行預(yù)定程序(諸如，用于RW模式的控制程序或者用于IC 卡的控制程序)，并且在其處理中使用安全相關(guān)電路SECU確保安全。向發(fā)送塊TXBK提供從電池生成的電源電壓(用于天線驅(qū)動(dòng)(txvcc/txvss)以及用于整個(gè)發(fā)送塊(mvdd/mvss))，并且發(fā)送塊TXBK生成天線驅(qū)動(dòng)發(fā)送信號(hào)(tp和tm)，同時(shí)利用微控制器MPU使用各種信號(hào)執(zhí)行通信。此外，如上文所述，發(fā)送塊TXBK在無電池模式時(shí)段期間對(duì)來自天線(未示出)的電力信號(hào)(tp和tm)整流以生成電源電壓(vccrf和 vccnwell)。還向發(fā)送塊TXBK提供用于接收塊的電源電壓(rxvcc/rxvss)、來自參考生成電路RER；的參考電壓(帶隙電壓)(bgr08)、參考電流(tx iref)等。接收塊RXBK接收從天線輸入到其的每一個(gè)接收信號(hào)(rxinp和rxirm)和接收參考電壓(rxvmid)(接收信號(hào)(rxinp和rxirm)之間的公共電壓)，對(duì)經(jīng)歷ASK (幅移鍵控)調(diào)制的接收信號(hào)解調(diào)，并且將解調(diào)的接收信號(hào)輸出到微處理器MPU。此時(shí)，接收塊RXBK還執(zhí)行參考電壓(rxvmid)的電平控制、接收信號(hào)的幅度控制等。電源控制器VCTL從電池接收SWP 電源電壓(swvccin)，并且根據(jù)來自微處理器MPU的控制信號(hào)(SWVCC0ut_0n)向耦合到外部輸入/輸出電路IO的SWP裝置(即UIM芯片)提供SWP電源電壓(swvccout)。此時(shí)，在無電池模式中電源控制器VCTL基于從發(fā)送塊TXBK提供的電源電壓(vccrf和vccnwell)生成 SffP電源電壓(swvccout)。在另一模式中，電源控制器VCTL基于SWP電源電壓(swvccin) 生成SffP電源電壓(swvccout)。注意，在諸如當(dāng)SffP電源電壓(swvccin和swvccout)經(jīng)由外部開關(guān)耦合時(shí)這樣的情況下，來自電源控制器VCTL的控制信號(hào)(swext)被用作例如外部開關(guān)等的接通/關(guān)斷信號(hào)。電源控制器VCTL還向發(fā)送塊TXBK提供上述接收塊電源電壓 (rxvcc) ο在該配置中，發(fā)送塊TXBK根據(jù)上述RW模式、卡模式和無電池模式執(zhí)行預(yù)定操作， 并且還執(zhí)行RF傳感器模式(RFS模式)中的操作、時(shí)鐘提取操作等。下文是對(duì)這些操作的概況的簡(jiǎn)要描述。首先，在RW模式中，發(fā)送塊TXBK從微處理器MPU接收處于“H”電平的控制信號(hào)(carr_0n)，并且通過由來自微處理器MPU的控制信號(hào)(modp[5:0]和modn[5:0])設(shè)置的驅(qū)動(dòng)力來驅(qū)動(dòng)外部天線。此時(shí)，通過來自微處理器MPU的控制信號(hào)(mOdp[5:0]、mOdp2_ [5:0]和mOdn[5:0])的適當(dāng)控制，發(fā)送塊TXBK生成ASK調(diào)制信號(hào)。控制信號(hào)(modp[5:0]、 modp2_[5:0]和mOdn[5:0])的值可以由設(shè)置在微處理器MPU中的寄存器電路(未示出)適當(dāng)改變。發(fā)送塊TXBK在如下情況下輸出檢測(cè)信號(hào)(emer)當(dāng)控制信號(hào)(cannon)處于“H” 電平時(shí)(即，諸如當(dāng)強(qiáng)磁場(chǎng)輸入到來自天線的反向電流或者天線的輸出中時(shí))，在發(fā)送信號(hào) (tp/tm)中出現(xiàn)了高電壓(例如，約txvcc+0. 6V)。接著，在卡模式中，當(dāng)來自微處理器MPU的控制信號(hào)(IcLon)處于“H”電平時(shí)，發(fā)送塊TXBK以控制信號(hào)(mOdn[5:0])設(shè)置的強(qiáng)度執(zhí)行負(fù)載調(diào)制操作(即，向外部讀取器/寫入器RW的答復(fù))。隨后，在無電池模式中，發(fā)送塊TXBK對(duì)來自天線的電力信號(hào)(tp和tm) 整流(并且控制其電壓)，以生成例如2. 7V等的電源電壓(vccrf)，并且另外將它們升壓以生成例如約5V的電源電壓(vccnwell)。按照與卡模式中相同的方式，發(fā)送塊TXBK還根據(jù)來自微處理器MPU的控制信號(hào)(ld_on)執(zhí)行負(fù)載調(diào)制操作。此外，發(fā)送塊TXBK確定無電池模式被設(shè)置(即，未提供外部電源)，并輸出檢測(cè)信號(hào)(bless)。接著，在RFS模式中，當(dāng)接收信號(hào)(rxinp和rxirm)的幅度達(dá)到給定電平或更高時(shí) (即，當(dāng)檢測(cè)到載波輸入時(shí))，發(fā)送塊TXBK使檢測(cè)信號(hào)(cdet)下降。對(duì)載波檢測(cè)的靈敏度具有滯回(hysteresis)特性。當(dāng)發(fā)送塊TXBK已使檢測(cè)信號(hào)(cdet)下降時(shí)，它保持其“L” 電平一段時(shí)間，例如100至500 μ s。就是說，根據(jù)本實(shí)施例的NFC芯片被配置為使得在卡模式或無電池模式中，除了用于執(zhí)行載波檢測(cè)的電路塊以外的電路塊基本上保持在不活躍狀態(tài)以節(jié)約電力，并且響應(yīng)于載波檢測(cè)而激活各電路塊。這里，由于已執(zhí)行ASK調(diào)制，因此檢測(cè)到的載波具有上述滯回特性或者保持電平的功能以防止不需要的檢測(cè)信號(hào)(cdet)的切換。隨后，在時(shí)鐘提取操作中，發(fā)送塊TXBK從接收信號(hào)(rxinp)提取時(shí)鐘信號(hào)。當(dāng)接收信號(hào)(rxinp)沒有幅度時(shí)，輸出“L”電平。<發(fā)送塊TXBK (整體)的詳細(xì)配置>圖7是示出在圖6的用于無線通信的半導(dǎo)體裝置中，其發(fā)送塊TXBK的詳細(xì)配置示例的框圖。在圖7中，天線驅(qū)動(dòng)部ADRV是通過發(fā)送信號(hào)(tp和tm)驅(qū)動(dòng)外部天線的塊并且包括上拉PMOS晶體管、下拉NMOS晶體管和調(diào)制百分比校正下拉PMOS晶體管。如參照?qǐng)D3 和4描述的，在無電池模式時(shí)段期間，為了防止每個(gè)上拉PMOS晶體管的寄生PNP晶體管抑制整流操作，天線驅(qū)動(dòng)部ADRV還包括用于控制反向偏置的開關(guān)。此外，在RW模式時(shí)段期間， 當(dāng)在外部端子處(在發(fā)送信號(hào)(tp和tm)中)出現(xiàn)異常電壓時(shí)，天線驅(qū)動(dòng)部ADRV輸出信號(hào) (emer)。天線驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)部ADRVCTLp和ADRVCTLm驅(qū)動(dòng)上述天線驅(qū)動(dòng)部ADRV中的各個(gè)天線驅(qū)動(dòng)MOS晶體管。此時(shí)，控制將被驅(qū)動(dòng)的MOS晶體管的數(shù)目。此外，為了對(duì)在驅(qū)動(dòng)期間來自天線的輸出波形整形，存在CR反饋電路，其延緩(retard)天線驅(qū)動(dòng)部ADRV中的每個(gè) MOS晶體管的柵極電位改變。發(fā)送控制部TXCTL主要執(zhí)行天線驅(qū)動(dòng)功能的控制。發(fā)送控制部T)(CTL還具有緩沖數(shù)字輸入信號(hào)的功能。整流部RECT對(duì)從天線輸入到其的波形整流以生成電源電壓。整流部RECT還包括2級(jí)(2-stage)升壓電路，用于生成天線驅(qū)動(dòng)部ADRV 中的每個(gè)上拉PMOS晶體管的體電壓。整流部RECT進(jìn)一步具有在外部電源(mvdd)和整流的電源之間切換的功能以及確定無電池模式的功能。整流調(diào)節(jié)器RECTREG驅(qū)動(dòng)整流調(diào)節(jié)器驅(qū)動(dòng)器RCTRGDRV，以控制整流部RECT中生成的電源電壓的幅度。在整流的電源上升之前，來自圖6的參考生成電路REre的參考電壓 (bgr08)不上升，從而通過來自內(nèi)部電流源IREG的參考電壓(vref_vccrf)使整流的電源上升。整流調(diào)節(jié)器驅(qū)動(dòng)器RCTRGDRV接收來自整流調(diào)節(jié)器RECTREG的輸出并且從整流的電源提取電流。整流調(diào)節(jié)器驅(qū)動(dòng)器RCTRGDRV還限制每個(gè)外部端子處(每個(gè)信號(hào)(tp和tm) 中)的幅度，并且從電源電壓(vccrect)最大地提取電流以便防止來自每個(gè)外部端子(信號(hào)(tp和tm))的反向電流流動(dòng)。載波檢測(cè)部TX⑶ET檢測(cè)在RFS模式時(shí)段期間在外部端子(接收信號(hào)rxinp和rxinn)處出現(xiàn)的幅度。檢測(cè)信號(hào)被保持100至500 μ S。即使在另一模式時(shí)段期間，載波的檢測(cè)也不停止。時(shí)鐘提取部CLKEXT從輸入到接收信號(hào)(rxinp)的信號(hào)中提取時(shí)鐘并輸出時(shí)鐘信號(hào)(exclkl356)。在時(shí)鐘停止時(shí)段期間，輸出“L”電平作為時(shí)鐘信號(hào)(exclkl356)。 內(nèi)部電流源IREG向整流調(diào)節(jié)器RECTREG和載波檢測(cè)部TX⑶ET提供參考電流。在整流的電源上升的時(shí)間中，內(nèi)部電流源IREG還使用MOS晶體管的閾值Vth之間的差輸出低精度參考電壓。<天線驅(qū)動(dòng)部ADRV的詳細(xì)配置>圖8是示出在圖7的發(fā)送塊TXBK中，其天線驅(qū)動(dòng)部的詳細(xì)配置示例的電路圖。天線驅(qū)動(dòng)部ADRV包括TP/TM驅(qū)動(dòng)部TPTMDV、vccnwell生成部VCNWELG、和緊急情況檢測(cè)部 EMERDET。對(duì)于作為驅(qū)動(dòng)目標(biāo)的一個(gè)外部端子(信號(hào)tp)，TP/TM驅(qū)動(dòng)部TPTMDV包括六個(gè)上拉PMOS晶體管MPup_x、六個(gè)下拉NMOS晶體管MNdp_x、和六個(gè)調(diào)制百分比校正下拉PMOS晶體管MPdp_x。這里，“χ”具有1、2、4、8、16或32的值，并且每個(gè)MOS晶體管具有與該值對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力(即，晶體管尺寸比)。六個(gè)上拉PMOS晶體管MPup_x分別由六個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)(drv_ PP[5:0])驅(qū)動(dòng)。六個(gè)下拉NMOS晶體管麗dp_x分別由六個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)(drv_pn[5:0])驅(qū)動(dòng)。 六個(gè)調(diào)制百分比校正下拉PMOS晶體管MPdp_x分別由六個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)(drV_pp2[5:0])驅(qū)動(dòng)。 通過切換每個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的操作/不操作，可以分64級(jí)調(diào)整上拉PMOS晶體管、下拉NMOS晶體管和調(diào)制百分比校正下拉PMOS晶體管的驅(qū)動(dòng)力。同樣地，對(duì)于作為驅(qū)動(dòng)目標(biāo)的另一外部端子(信號(hào)tm)，TP/TM驅(qū)動(dòng)部TPTMDV包括六個(gè)上拉PMOS晶體管MPum_x、六個(gè)下拉NMOS晶體管MNdm_x、和六個(gè)調(diào)制百分比校正下拉 PMOS晶體管MPdm_x。六個(gè)上拉PMOS晶體管MPum_x分別由六個(gè)控制信號(hào)(drv_mp[5:0])驅(qū)動(dòng)。六個(gè)下拉NMOS晶體管麗dm_x分別由六個(gè)控制信號(hào)(drv_mn[5:0])驅(qū)動(dòng)。六個(gè)調(diào)制百分比校正下拉PMOS晶體管MPdm_x分別由六個(gè)控制信號(hào)(drv_mp2[5:0])驅(qū)動(dòng)。這里，上拉 PMOS晶體管MPup_x和MPum_x以及下拉匪OS晶體管MNdp_x和MNdm_x中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)處的詳細(xì)電位如圖3和4中所示。調(diào)制百分比校正下拉PMOS晶體管MPdp_x和MPdm_x用于基于“B型”標(biāo)準(zhǔn)在ASK調(diào)制期間針對(duì)PVT (工藝、電壓和溫度)變化將調(diào)制百分比限制在8. 5 至13.5%的范圍內(nèi)。后面將描述各個(gè)信號(hào)的控制方法。在圖8 中，vccnwell 生成部 VCNWELG包括交叉開關(guān)(cross switch)電路CRSSW10、 選擇開關(guān)電路SELSW10和三個(gè)反相器電路IVlO至IV12。交叉開關(guān)電路CRSSW10包括兩個(gè)具有串聯(lián)耦合的源極/漏極區(qū)域的PMOS晶體管，并且它們的公共耦合節(jié)點(diǎn)被耦合到電源電壓(vccnwell)。如上文所述，電源電壓(vccnwell)用于天線驅(qū)動(dòng)部ADRV等中的每個(gè)上拉 PMOS晶體管的柵極電壓和體電壓。交叉開關(guān)電路CRSSW10中的兩個(gè)PMOS晶體管之一中的除用于電源電壓(vccnwell)的以外的節(jié)點(diǎn)被交叉耦合到另一晶體管的柵極，從而在整流部RECT中生成的升壓的電源電壓(vccrecU)與外部電源電壓(txvcc)比較，并且處于較高電位的電源電壓被輸出作為電源電壓(vccnwell)。注意，兩個(gè)PMOS晶體管中的每一個(gè)的反向偏置耦合到電源電壓(vccnwell)。與交叉開關(guān)電路CRSSW10相似，選擇開關(guān)電路SELSW10包括兩個(gè)串聯(lián)耦合的PMOS 晶體管，并且其公共耦合節(jié)點(diǎn)耦合到電源電壓(vccnwell)。兩個(gè)PMOS晶體管中的每個(gè)的反向偏置也耦合到電源電壓(vccnwell)。選擇開關(guān)電路SELSW10簡(jiǎn)單地根據(jù)表明是否設(shè)置了無電池模式的檢測(cè)信號(hào)(bless)選擇外部電源電壓(txvcc)或升壓的電源電壓(VCCreCt2)，并且對(duì)電源電壓(vccnwell)提供正確的電位。此時(shí)，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整驅(qū)動(dòng)選擇開關(guān)電路SELSW10的各個(gè)反相器IVlO至IV12的電源電位。圖9是圖8的補(bǔ)充視圖，并且示出了 vccnwell生成部VCNWELG中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)處的電位的示例。通常，在無電池模式時(shí)段期間，輸出2. 7V的檢測(cè)信號(hào)bless。此時(shí)，所需的電源電壓(vccnwell)近乎等于5V。為了關(guān)斷選擇開關(guān)電路SELSW10，需要用于實(shí)現(xiàn)從2. 7V到 5. OV的遷移的電平遷移器。然而，考慮到其實(shí)際操作，可以替代地使用通過比電平遷移器的電路簡(jiǎn)單的電路實(shí)現(xiàn)的反相器電路IVio至IV12。反相器IVlO使用電壓(vccrf)作為電源電壓反向地驅(qū)動(dòng)例如處在“H”電平上的檢測(cè)信號(hào)(bless)并且輸出0V。在接收到輸入到其的輸出時(shí)，反相器IVll使用電源電壓(vccnwell)反向地驅(qū)動(dòng)接收到的輸出并且輸出例如5V等的信號(hào)。通常，當(dāng)檢測(cè)信號(hào)(bless)處于“L”電平時(shí)，該方法不導(dǎo)致選擇開關(guān)電路SELSW10的成功操作。然而，當(dāng)檢測(cè)信號(hào)(bless)處于“L”電平時(shí)(即，在無電池模式時(shí)段以外的另一模式時(shí)段期間)，滿足vccnwell = txvcc = 3. 0V。在該情況下，當(dāng)檢測(cè)信號(hào) (bless)的“L”電平在通過電源電壓(vccrf)執(zhí)行驅(qū)動(dòng)的反相器IVlO中被反相時(shí)，輸出電位滿足vccrf = mvdd-0. 1 = txvcc-0. 2 = 2. 8V(最低值)。當(dāng)2. 8V的電位被輸入到通過電源電壓(vccnwell)執(zhí)行驅(qū)動(dòng)的反相器IVll時(shí)，可以沒有任何問題地輸出“L”電平以允許選擇開關(guān)電路SELSW10正確操作。注意，在生成電源電壓(vccnwell)時(shí)，出于如下目的設(shè)置了兩種類型的開關(guān)電路 (CRSSW10和SELSW10)。首先，交叉開關(guān)電路CRSSW10被設(shè)置用于如下目的即使在電源電壓 (vccrf和vccrecU)出于緊接整流部RECT激活之后的時(shí)序等原因而沒有完全上升，并且使用電壓(vccrf和VCCreCt2)作為電源的反相器電路IVlO至IV12對(duì)檢測(cè)信號(hào)(bless)的驅(qū)動(dòng)未完成的情況下，仍為電源電壓(vccnwell)生成正確電位。在交叉開關(guān)電路CRSSW10 之外，出于確保較高的安全性目的還設(shè)置了選擇開關(guān)電路SELSW10，因?yàn)樵诶珉娫措妷?(VCCreCt2和txvcc)出于某種原因處于相等的電位的情況下，交叉開關(guān)電路CRSSW10的 PMOS晶體管均關(guān)斷。在圖8中，緊急情況檢測(cè)部EMERDET使用體電壓均為電源電壓(vccnwell)的PMOS 晶體管，從而緊急情況檢測(cè)部EMERDET被設(shè)置在天線驅(qū)動(dòng)部ADRV中。當(dāng)控制信號(hào)(carr_ on)處于“H”電平并且控制信號(hào)(emer_0ff)處于“L”電平時(shí)，緊急情況檢測(cè)部EMERDET經(jīng)由 NOR電路N0R10被激活。當(dāng)緊急情況檢測(cè)部EMERDET被激活時(shí)，電流鏡電路CMlO使用來自時(shí)鐘提取部CLKEXT (圖7)的iref_emer = 10 μ A向偏置PMOS晶體管MPml提供20 μ A的偏置電流，結(jié)果emer檢測(cè)PMOS晶體管MPm2和MPm3的柵極被偏置這里，當(dāng)信號(hào)(tp和tm)超過電壓(txvcc)時(shí)，每個(gè)晶體管MPm2和MPm3的柵源電壓Vgs超過晶體管MPml的柵源電壓 Vgs,從而超過20 μ A的過電流流到每個(gè)晶體管MPm2和MPm3中。結(jié)果，信號(hào)(emer_sense) 的電位上升，AND電路ADlO的輸出從“L”電平反轉(zhuǎn)到“H”電平，并且檢測(cè)信號(hào)(emer)被輸出。注意，當(dāng)緊急情況檢測(cè)部EMERDET未被激活時(shí)，信號(hào)(emer_sense)不穩(wěn)定，但是由于 “L”電平被輸入到AND電路ADlO的一個(gè)輸入端子，因此不存在問題。<天線驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)部ADRVCTL的詳細(xì)配置>圖10是示出在圖7的發(fā)送塊TXBK中，其天線驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)部ADRVCTL的詳細(xì)配置示例的電路圖。天線驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)部ADRVCTLp和ADRVCTLm是驅(qū)動(dòng)上述天線驅(qū)動(dòng)部ADRV中的各個(gè)天線驅(qū)動(dòng)MOS晶體管(上拉、下拉和調(diào)制百分比校正MOS晶體管)并且控制將被驅(qū)動(dòng)的MOS晶體管的數(shù)目的電路。在圖10中，六個(gè)NAND電路ND20_x使用電壓(vccnwell)作為電源進(jìn)行操作，并且分別輸出信號(hào)(drv_p2
至drv_p2[5])。這里，“χ”具有1、2、4、8、 16或32的值，并且以與該值對(duì)應(yīng)的比例調(diào)整每個(gè)NAND電路ND20_x的驅(qū)動(dòng)力。信號(hào)(drv_ p2
至drv_p2[5])用作調(diào)制百分比校正下拉PMOS晶體管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。注意，基于圖10 和8之間的相關(guān)性，當(dāng)圖10示出天線驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)部ADRVCTLp時(shí)，信號(hào)(drv_p2
至drv_ p2[5])對(duì)應(yīng)于圖8的信號(hào)(drv_pp2
至drv_pp2[5])，并且當(dāng)圖10示出天線驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)部 ADRVCTLm 時(shí)，信號(hào)(drv_p2
至 drv_p2[5])對(duì)應(yīng)于圖 8 的信號(hào)(drv_mp2
至 drv_ mp2 0])。同樣地，六個(gè)NAND電路ND21x使用電壓(vccnwell)作為電源進(jìn)行操作，并且分別輸出信號(hào)(drv_p
至drv_p[5])。信號(hào)(drv_p
至drv_p[5])用作上拉PMOS晶體管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。此外，六個(gè)NOR電路殿20_1使用電壓(vccrf)作為電源進(jìn)行操作，并且分別輸出信號(hào)(drv_n
至drv_n[5])。信號(hào)(drv_n
至drv_n[5])用作下拉NMOS晶體管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。這里，對(duì)于針對(duì)上拉/下拉MOS晶體管的每個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，添加了用于延緩柵極電位的改變以用于輸出波形整形(具體地用于減少諧波分量)的CR反饋電路。例如，用于上拉PMOS晶體管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)(drv_p
至drv_p[5])經(jīng)由相應(yīng)的電容器C10_x(x滿足χ = 1，2，4，8，16或32并且表示電容值比例)共同地耦合，并且其公共耦合節(jié)點(diǎn)經(jīng)由開關(guān)電路MSWlO和電阻器RlO耦合到信號(hào)(tp或tm)。就是說，信號(hào)(tp或tm) 經(jīng)由CR電路反饋到信號(hào)(drv_p
至drv_p[5])。注意，在調(diào)制百分比校正MOS晶體管中， 沒有特別地延緩電位變化。在RW模式中的發(fā)送操作時(shí)段以外的時(shí)段期間，經(jīng)由開關(guān)電路 (MSW10和MSW11)關(guān)斷CR反饋電路，以特別地防止這樣的情形，諸如由于每個(gè)天線驅(qū)動(dòng)MOS 晶體管的錯(cuò)誤驅(qū)動(dòng)而引起在整流操作期間出現(xiàn)泄漏電流的情形。圖11 (a)和11 (b)示出了圖10的天線驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)部ADRVCTL的操作示例，其中圖 11(a)是RW模式時(shí)段期間的波形圖，而圖11(b)是卡模式(無電池模式)時(shí)段期間的波形圖。在圖11(a)中，在RW模式中，天線驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)部ADRVCTL主要在13. 56MHz處驅(qū)動(dòng)天線以執(zhí)行ASK調(diào)制。在RW模式時(shí)段期間，滿足vccnwell = txvcc vccrf，從而電源電壓之間的失配不會(huì)帶來問題。當(dāng)控制信號(hào)(cannon)處于“L”電平時(shí)，從發(fā)送控制部TXCTL(圖 7) ^HjfW(gate_pp = "V, gate_pn = vccrf, gate_mp = "V 以及 gate_mn = vccrf) 因此，每個(gè)信號(hào)(drv_pp2 (mp2) [5:0])具有電壓(vccnwell)，每個(gè)信號(hào)(drv_pp (mp) [5:0]) 具有電壓(vccnwell)，并且每個(gè)信號(hào)(drV_pn (mn) [5 0])輸出“L”電平。結(jié)果，使天線驅(qū)動(dòng)部ADRV中的每個(gè)MOS晶體管進(jìn)入關(guān)斷狀態(tài)，并且使每個(gè)信號(hào)(tp和tm)進(jìn)入高阻抗?fàn)顟B(tài)。另一方面，當(dāng)“H”電平被輸入到信號(hào)(cannon)時(shí)，從發(fā)送控制部TXCTL(圖7)輸入信號(hào)(gate_pp、gate_pn、gate_mp 禾口 gate_mn)作為 13. 56MHz 的時(shí)鐘。此時(shí),信號(hào)(gate_ PP和gate_pn)處于相同相位，并且同樣地，信號(hào)(gate_mp和gate_mn)也處于相同相位。 另一方面，信號(hào)(gate_pp和gate_mp或者gate_pn和gate_mn)處于相反相位。此時(shí)，對(duì)于來自發(fā)送控制部TXCTL (圖7)的信號(hào)(modp_t[5:0])中包括的并且對(duì)應(yīng)于被輸入“H”電平的位的每一信號(hào)(drv_pp(mp) [5 0])，輸出時(shí)鐘，而信號(hào)(modp_t [5 0])中包括的并且對(duì)應(yīng)于被輸入“L”電平的位的信號(hào)(drv_pp(mp) [5:0])每一均被固定到電壓(vccnwell)。因此，根據(jù)從圖6的微處理器MPU輸入的信號(hào)(modp [5:0]),調(diào)整上拉PMOS晶體管的驅(qū)動(dòng)力。同樣地，對(duì)于來自發(fā)送控制部TXCTL的信號(hào)(modp2_t[5:0])中包括的并且對(duì)應(yīng)于被輸入“H”電平的位的每一信號(hào)(drv_pp2 (mp2) [5 0])，輸出時(shí)鐘，而信號(hào)(modp2_t [5 0]) 中包括的并且對(duì)應(yīng)于被輸入“L”電平的位的信號(hào)(drV_pp2(mp2) [5:0])每一均被固定到電壓(vccnwell)。因此，根據(jù)從微處理器MPU輸入的信號(hào)(modp2[5:0])，可以調(diào)整調(diào)制百分比校正下拉PMOS晶體管的驅(qū)動(dòng)力。此外，對(duì)于來自發(fā)送控制部TXCTL的信號(hào)(modn_b [5:0]) 中包括的并且對(duì)應(yīng)于被輸入“L”電平的位的每一信號(hào)(drV_pn (mn) [5:0]),輸出時(shí)鐘，而信號(hào)(mOdn_b[5:0])中包括的并且對(duì)應(yīng)于被輸入“H”電平的位的信號(hào)(drv_pn(mn) [5:0])每一均被固定到“L”電平。因此，根據(jù)從微處理器MPU輸入的信號(hào)(mOdn[5:0])，調(diào)整下拉NMOS 晶體管的驅(qū)動(dòng)力。注意，當(dāng)輸出載波時(shí)，由CR電路形成的反饋電路被使能，并且信號(hào)(drv_ PP (mp)和drv_pn(mn))的波形是不尖銳的(obtuse)。在其他操作期間，尤其是在無電池模式時(shí)段期間，整流操作被抑制，從而反饋電路處于關(guān)斷狀態(tài)。
在圖11(b)中，在卡模式中，天線驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)部ADRVCTL主要根據(jù)負(fù)載調(diào)制控制信號(hào)(ld_on)執(zhí)行負(fù)載調(diào)制操作。在卡模式時(shí)段期間，滿足vccnwell = txvcc ^ vccrf，從而電源電壓之間的失配不會(huì)帶來問題。當(dāng)滿足ld_on = “L”時(shí)，按照與在RW模式時(shí)段期間滿足carr_on = “L”時(shí)相同的方式，從發(fā)送控制部TXCTL(圖7)輸出信號(hào)(gate_pp = "L，，, gate_pn = vccrf, gate_mp =“L，，以及 gate_mn = vccrf)。因此,信號(hào)(drv_pp2 (mp2) [5:0])中的每一個(gè)都具有電壓(vccnwell)，信號(hào)(drv_pp (mp) [5:0])中的每一個(gè)都具有電壓(vccnwell)，并且每個(gè)信號(hào)(drV_pn(mn) [5:0])處于“L”電平。結(jié)果，使天線驅(qū)動(dòng)部ADRV 中的每個(gè)MOS晶體管進(jìn)入關(guān)斷狀態(tài)，并且使每個(gè)信號(hào)(tp和tm)進(jìn)入高阻抗?fàn)顟B(tài)。
另一方面，當(dāng)從圖6的微控制器MPU輸入信號(hào)(ld_0n = “H”)時(shí)，信號(hào)(gate_pn 和gatejim)中的每一個(gè)都遷移到“L”電平。因此，對(duì)于信號(hào)(modn_b[50])中包括的并且對(duì)應(yīng)于被輸入“L”電平的位的每一信號(hào)(drv_n[5:0])，輸出電壓(vccrf)，而信號(hào)(modn_ b[5:0])中包括的并且對(duì)應(yīng)于被輸入“H”電平的位的信號(hào)(drV_n[5:0])每一均被固定到 “L”電平。結(jié)果，通過根據(jù)從微處理器MPU輸入的信號(hào)(mOdn[5:0])的驅(qū)動(dòng)力，天線驅(qū)動(dòng)部 ADRV的下拉NMOS晶體管接通，并執(zhí)行根據(jù)信號(hào)(ld_on)的負(fù)載調(diào)制操作。此時(shí)，由于信號(hào)(gate_pp和gatejiip)中的每一個(gè)都保持在“L”電平而與信號(hào)(ld_0n)無關(guān)，因此信號(hào) (drv_pp (mp) [5:0]和 drv_pp2 (mp2) [5:0])中的每一個(gè)都被固定到電壓(vccnwell)，從而天線驅(qū)動(dòng)部ADRV中的上拉PMOS晶體管和調(diào)制百分比校正下拉PMOS晶體管保持在關(guān)斷狀態(tài)。
在無電池模式中，基本上僅執(zhí)行負(fù)載調(diào)制操作，從而操作與上述卡模式時(shí)段期間的操作基本沒有不同。操作的不同之處僅在于電源電壓的設(shè)置，并且滿足vccnwell 5V， 從而對(duì)于處于電壓(vccrf)的輸入信號(hào)的幅度出現(xiàn)了電源電壓之間的失配。然而，如圖 11(b)中所示，每個(gè)信號(hào)(gate_pp和gate_mp)的電平恒定地固定以滿足gate_pp、gate_ mp =“L”，從而這些信號(hào)不會(huì)響應(yīng)于電源電壓的改變而帶來問題。信號(hào)(modp_t[5:0]和 modp2_t[5:0])可以處于“H”電平或“L”電平，但是只要滿足gate_pp、gate_mp =“L”，則沒有直通電流流到NAND電路ND20_x和ND21_x(x = 1,2,4,8,16或32)，從而不會(huì)出現(xiàn)問題。 然而，注意，更安全的是將信號(hào)(modp_t[5:0]和modp2_[5:0])中的每一個(gè)都設(shè)置到“L”電平。
〈發(fā)送控制部TXCTL的詳細(xì)配置〉
圖12是示出在圖7的發(fā)送塊TXBK中，其發(fā)送控制部TXCTL的詳細(xì)配置示例的電路圖。發(fā)送塊TXBK接收主要來自圖6的微處理器MPU的各種控制信號(hào)，并執(zhí)行天線驅(qū)動(dòng)功能的控制。發(fā)送塊TXBK還具有緩沖數(shù)字輸入信號(hào)的功能。在圖12中，當(dāng)信號(hào)(vmidpor或 tx_stop)處于“H”電平時(shí)，發(fā)送塊TXBK不執(zhí)行發(fā)送操作(tX_en = “L”)。另一方面，當(dāng)滿足 tx_en =“H”和 carr_on =“H” 時(shí)，滿足 tx_en_modt_t =“H”，從而信號(hào)(rfclkl356t 和 rfclkll356b)被使能并且時(shí)鐘被輸出到信號(hào)(gate_pp (mn、mp和pn))。使用傳輸門TTOlO 使信號(hào)(rfclkl356t和rfclkl 1356b)的相位匹配，并且使用傳輸門IFGll和IFG12也使信號(hào)(gate_pp (mn、mp和pn))的相位匹配。
當(dāng)滿足tX_en =“L”時(shí)，信號(hào)(gate_pp(mp))被固定到“H”電平，并且信號(hào)(gate_ pn(mn))被固定到“L”電平。當(dāng)滿足tX_en_modt_t = “H”時(shí)，適當(dāng)?shù)厥褂谜?負(fù)極信號(hào) (真/反(true/bar))，使得輸出到信號(hào)(gate_pp和gate_pn)的時(shí)鐘處于相同相位，輸出到信號(hào)(gate_mp和gatejim)的時(shí)鐘也處于相同相位，并且輸出到信號(hào)(gate_pp和gate_ mp)的時(shí)鐘處于相反相位。另一方面，當(dāng)滿足tX_en = “H”和carr_on = “L”時(shí)，滿足tx_ en_modt_t=“H”，從而信號(hào)(ld_on)被使能并且被輸出到信號(hào)(gate_pn(mn))。此時(shí)，信號(hào) (gate_pp (mp))被固定到“H”電平。信號(hào)(modp2 [5 0]、modp [5 0]和 modn[5:0])每一均考慮正/負(fù)極信號(hào)(真/反)而被緩沖，并且被輸出作為信號(hào)(modp2_t[5:0],modp_t[5:0] 禾口 modn_b[5:0])。
<整流部RECT的詳細(xì)配置>
圖13是示出在圖7的發(fā)送塊TXBK中，其整流部RECT的詳細(xì)配置示例的電路圖。整流部RECT包括整流電路RECTC、電源切換部PSWBK、和無電池確定部BLSJG。整流電路RECTC 主要由生成電源電壓(vccrect)作為整流的電壓輸出的第一級(jí)全波整流電路FWRCT和生成電源電壓(VCCreCt2)作為升壓電壓的第二級(jí)升壓電路UPC形成。全波整流電路FWRCT由包括四個(gè)二極管耦合NMOS晶體管的二極管橋形成。
二極管橋的兩個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)耦合到相應(yīng)的信號(hào)(tp和tm)，而其兩個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)中的一個(gè)耦合到地電源電壓，并且從其兩個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)中的另一個(gè)輸出通過信號(hào)(tp和tm)的全波整流獲得的信號(hào)。在無電池模式時(shí)段期間，通過由耦合在電壓(vccrect)和地電源電壓之間的NMOS晶體管麗cl形成的MOS電容器，使來自輸出節(jié)點(diǎn)的信號(hào)平滑，從而生成電源電壓(vccrect)。注意，形成二極管橋的每個(gè)NMOS晶體管具有低閾值電壓規(guī)格。另一方面，在不輸出載波的卡模式時(shí)段和RW模式時(shí)段期間，來自全波整流電路FWRCT的電壓(vccrect) 通過后面將描述的整流調(diào)節(jié)器RECTREG和整流調(diào)節(jié)器驅(qū)動(dòng)器RCTRGDRV的功能被固定到“L” 電平。結(jié)果，整流電路RECTC作為限制信號(hào)(tp和tm)的幅度的分路電路操作。
與全波整流電路FWRCT相似，第二級(jí)升壓電路UPC由包括四個(gè)具有低閾值電壓規(guī)格的NMOS晶體管的二極管橋形成，經(jīng)由電容器Cp和Cm執(zhí)行從信號(hào)(tp和tm)輸入的信號(hào)(tp_h和tm_h)的全波整流，并且將其輸出存儲(chǔ)在由NMOS晶體管麗c2形成的電容器中。在升壓電路UPC中，兩個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)中的一個(gè)和電容器(MNc2)的一個(gè)端子耦合到電壓 (vccrect)。這允許升壓電路UPC生成電平比電壓(vccrect)高的電源電壓(vccrect2)。 注意，包括全波整流電路FWRCT、升壓電路UPC和各種電容器(Cp、Cm、麗cl和麗c2)的配置也可以被視為以兩個(gè)信號(hào)(真/反)驅(qū)動(dòng)Dickson型電荷泵電路的配置。電壓(vccrect2) 在無電池模式時(shí)段等期間被用作天線驅(qū)動(dòng)部ADRV中的每個(gè)上拉PMOS晶體管的體電壓。
此外，整流電路RECTC包括用于防止電壓(vccrect〗)達(dá)到擊穿電壓的限制電路LMT0限制電路LMT將電壓(vccrect2)限制到從電壓(vccrf)起與兩個(gè)NMOS晶體管級(jí)對(duì)應(yīng)的電位。整流電路RECTC還包括分路NMOS晶體管MNshlO，如上文所述，用于在整流電路 RECTC作為分路電路操作時(shí)還將電壓(vccrect2)固定到“L”電平。當(dāng)滿足shunt_drv_gate =“H”時(shí)，分路NMOS晶體管MNshlO將電流從電壓(vccrect2)提取到地電源電壓。
電源切換部PSWBK生成電源電壓(vccrf)。電源切換部PSWBK在無電池模式中從電壓(vccrect)生成電源電壓(vccrf)，或者在無電池模式以外的另一模式中從外部電源電壓(mvdd)生成電源電壓(vccrf)。電源切換部PSWBK包括選擇開關(guān)電路SELSW20和 SELSW21，交叉開關(guān)電路CESSW20、以及NMOS 二極管開關(guān)電路DNSW21。選擇開關(guān)電路SELSW21 是主開關(guān)，其包括兩個(gè)串聯(lián)耦合的PMOS晶體管，并且其公共耦合節(jié)點(diǎn)耦合到電壓(vccrf)。 選擇開關(guān)電路SELSW21基于無電池確定部BLSJG的確定結(jié)果控制所述PMOS晶體管中的一個(gè)進(jìn)入接通狀態(tài)，并且將電壓(vccrf)耦合到電壓(vccrect)或電壓(mvdd)。
這里，當(dāng)電壓(vccrf)的電位低時(shí)，無電池確定部BLSJG可能不能正確操作，并且選擇開關(guān)電路SELSW21可能不能精確地操作。為了防止這一點(diǎn)(導(dǎo)致電壓(vccrf)迅速上升)，提供了 NMOS 二極管開關(guān)電路DNSW21。NMOS 二極管開關(guān)電路DNSW21包括兩個(gè)串聯(lián)耦合的NMOS晶體管，并且其公共耦合節(jié)點(diǎn)耦合到電壓(vccrf)。每個(gè)NMOS晶體管具有低閾值電壓規(guī)格，并且是二極管耦合的，使得其vccrect側(cè)和mvdd側(cè)中的每個(gè)用作陽極。當(dāng)電壓 (vccrf)接近電壓(vccrect)或電壓(mvdd)的電位時(shí)，NMOS二極管開關(guān)電路DNSW21的電流驅(qū)動(dòng)力下降，但是大致在該時(shí)間，無電池確定部BLSJG進(jìn)行操作并且選擇開關(guān)電路SELSW21 進(jìn)行操作，從而不存在問題。
操作選擇開關(guān)電路SELSW21時(shí)遇到的另一個(gè)問題是選擇開關(guān)電路SELSW21中的PMOS晶體管的體(nwell)電位。為了解決該問題，按照與圖8中所示的交叉開關(guān)電路 CRSSW10相同的方式，圖13的交叉開關(guān)電路CESSW20使用電壓(vccrect)和電壓(mvdd)中的較高的一個(gè)作為電源電壓(hnwellrect)，并且將電源電壓(hnwellrect)提供給選擇開關(guān)電路SELSW21中的體電壓。此外，選擇開關(guān)電路SELSW20使用電壓(vccrect)或電壓 (mvdd)作為電源電壓(hnwellrect)，并且將該電源電壓(hnwellrect)提供給選擇開關(guān)電路SELSW21中的體電壓。
無電池確定部BLSJG由均使用電壓(vccrf)作為電源的電路形成。無電池確定部 BLSJG在激活時(shí)檢查外部電源電壓(mvdd)的電位并且確定是否設(shè)置了無電池模式。在無電池模式時(shí)段期間，電壓(mvdd)應(yīng)下降到“L”電平，并且當(dāng)電壓(mvdd)處于“L”電平時(shí)，根據(jù)反相器電路IV20的邏輯閾值確定設(shè)置了無電池模式。通過將反相的重置信號(hào)(rstb)遷移到“H”電平，由鎖存電路LTlO鎖存反相器電路IV20的確定結(jié)果，并且隨后保持直至反相的重置信號(hào)(rstb)下降到“L”電平為止。然而，在該時(shí)段期間，由于反相器電路IV20確定設(shè)置了無電池模式直至反相的重置信號(hào)(rstb)上升為止，因此在電壓(vccrect、vccrf 和 mvdd)中可能相繼出現(xiàn)泄漏電流，使確定結(jié)果反轉(zhuǎn)。因此，提供當(dāng)確定設(shè)置了無電池模式時(shí)接通的NMOS晶體管麗10以從電壓(mvdd)提取弱電流。
<整流調(diào)節(jié)器RECTREG和整流調(diào)節(jié)器驅(qū)動(dòng)器RCTRGDRV的詳細(xì)配置>
圖14是示出在圖7的發(fā)送塊TXBK中，其整流調(diào)節(jié)器RECTREG和整流調(diào)節(jié)器驅(qū)動(dòng)器 RCTRGDRV的詳細(xì)配置示例的電路圖。整流調(diào)節(jié)器RECTREG驅(qū)動(dòng)整流調(diào)節(jié)器驅(qū)動(dòng)器RCTRGDRV 以控制在整流部RECT中生成的電源電壓的值。整流調(diào)節(jié)器驅(qū)動(dòng)器RCTRGDRV接收來自整流調(diào)節(jié)器RECTREG的輸出，并從整流的電源(vccrect)提取電流。注意，在整流的電源上升之前，來自圖6的參考生成電路RER；的參考電壓(bgr08)不上升。因此，整流調(diào)節(jié)器RECTREG 使用來自圖7的內(nèi)部電流源IREG的參考電壓(vref_vccrf)來使整流的電源上升。
此外，為了在卡模式時(shí)段期間限制外部端子處的(信號(hào)(tp和tm)的)幅度并且防止來自每個(gè)信號(hào)(tp和tm)的反向電流流動(dòng)，整流調(diào)節(jié)器驅(qū)動(dòng)器RCTRGDRV從電壓 (vccrect)最大地提取電流。就是說，在卡模式時(shí)段期間，期望最大地限制發(fā)送系統(tǒng)的外部端子處的(信號(hào)(tp和tm)的)幅度以便不致影響例如接收系統(tǒng)操作。然而，如果過度限制幅度，則向外部讀取器/寫入器RW的傳送變得困難。因此，這里，從電壓(vccrect)最大地提取電流，以由此使圖13的整流電路RECTC作為分路電路操作，并且將外部端子處的(信號(hào)(tp和tm)的)幅度限制到二極管橋中的正向電壓的幅度范圍。
如圖14中所示，整流調(diào)節(jié)器RECTREG基本上是包括運(yùn)算放大器電路0PAMP10的簡(jiǎn)單的分路調(diào)節(jié)器。運(yùn)算放大器電路0PAMP10包括PMOS晶體管MP20和MP21的差分對(duì)、用作尾電流源(tail current supply)的PMOS晶體管MP23、均用作負(fù)載晶體管的NMOS晶體管麗25和麗沈等。運(yùn)算放大器電路0PAMP10通過包括電阻器R20至R22的分壓電阻器感測(cè)其電源電壓(vccrf)，并且將該電源電壓與參考電壓(bgr08)(例如SOOmV)進(jìn)行比較以生成控制信號(hào)(drv_gate)。如果電壓(vccrf)具有高于2. 7V的電位，則信號(hào)(drv_gate)的電位變高，并且響應(yīng)于此，整流調(diào)節(jié)器驅(qū)動(dòng)器RCTRGDRV經(jīng)由NMOS晶體管MNrg從電源電壓 (vccrect)向地電源電壓(txvss)提取更大量的電流。相反地，如果電壓(vccrf)具有低于 2. 7V的電位，則信號(hào)(drV_gate)的電位變低，并且響應(yīng)于此，整流調(diào)節(jié)器驅(qū)動(dòng)器RCTRGDRV 減少經(jīng)由NMOS晶體管MNrg從電源電壓(vccrect)提取的電流。
這里，從電壓(vccrect)提取電流而非直接從電壓(vccrf)提取電流的原因在于， 如參照?qǐng)D3描述的，由于使電壓(vccrect和vccrf)彼此耦合的開關(guān)電路(諸如，圖13的電源切換部PSWBK中的選擇開關(guān)電路SELSW21)具有電阻，因此即使當(dāng)來自天線的輸入電力因100% ASK等而明顯變化時(shí)，仍可以抑制電壓(vccrf)的變化量。在整流調(diào)節(jié)器驅(qū)動(dòng)器 RCTRGDRV中電流不流到電壓(mvss)(用于總的發(fā)送塊)而是流到電壓(txvss)(主要用于天線驅(qū)動(dòng)部)的原因在于，由于需使最大為200mA或以上的電流流動(dòng)，因此電流應(yīng)流到端子 (txvss)，這不太可能影響另一電路并且能夠允許大電流流動(dòng)。由于整流調(diào)節(jié)器RECTREG和整流調(diào)節(jié)器驅(qū)動(dòng)器RCTRGDRV不具有電流鏡配置，因此即使在地電源的電位不同時(shí)，仍不會(huì)出現(xiàn)問題。
此外，如圖14中所示，使用由NMOS晶體管^cp形成的MOS電容器以用于相位補(bǔ)償，由此實(shí)現(xiàn)面積減小。當(dāng)觀察圖14時(shí)，看起來執(zhí)行主極(dominant-pole)補(bǔ)償，但是當(dāng)信號(hào)(drV_gate)增加時(shí)，從電壓(vccrect)提取的電流增加并且電壓(vccrf)下降。因此， drv_gate — vccrf牽涉增益，從而執(zhí)行鏡式補(bǔ)償(mirror compensation)，并且使MOS電容的尺寸最小。典型的串聯(lián)調(diào)節(jié)器中鏡式補(bǔ)償很可能允許引入來自電源的RF噪聲，從而 PSRR(電源拒絕比)劣化。然而，該配置導(dǎo)致了相繼出現(xiàn)電壓(vccrect)的下降、由于電容器耦合引起的信號(hào)(drV_gate)的下降、提取的電流的減少、以及電壓(vccrf)的上升，并且因此還用作加速電容器，從而改進(jìn)了電源電壓拒絕比PSRR。
此外，由于電壓(vccrf)和信號(hào)(drV_gate)是電容器耦合的，因此即使在運(yùn)算放大器電路0PAMP10在電壓(vccrf)的上升沿完全激活之前，仍可以使信號(hào)(drV_gate)上升，并且還抑制電壓(vccrf)的上升沿上的快速上升。因此，使用相位補(bǔ)償電容器，可以抑制電壓(vccrf)的快速上升，而是相反，電壓(vccrf)的上升趨于減慢。特別地，需避免如下的死鎖，其中電壓(vccrf)低，運(yùn)算放大器電路0PAMP10未被激活，信號(hào)(drV_gate)不操作，并且電壓(vccrf)保持低。因此，整流調(diào)節(jié)器RECTREG包括啟動(dòng)電路，其包括MOS晶體管 MN21 至 MN23。
圖15是示出圖14的整流調(diào)節(jié)器中的啟動(dòng)電路的操作示例的說明圖。在啟動(dòng)時(shí)，當(dāng)電力輸入到信號(hào)(tp和tm)時(shí)，電壓(vccrf)上升以穩(wěn)定在與整流調(diào)節(jié)器驅(qū)動(dòng)器RCTRGDRV 的電流驅(qū)動(dòng)力對(duì)應(yīng)的電位處(S150)。此時(shí)，信號(hào)(drv_gate)耦合到電壓(vccrf)，從而其電位基本上等于電壓(vccrf)的電位。此時(shí)，由于電流沒有在運(yùn)算放大器電路0PAMP10中的 MOS晶體管MN25中流動(dòng)，與運(yùn)算放大器電路0PAMP10的操作是否存在無關(guān)，因此電流也不會(huì)在與麗25形成電流鏡電路的啟動(dòng)MOS晶體管麗21中流動(dòng)。結(jié)果，啟動(dòng)MOS晶體管麗23的柵極保持電容器耦合以具有與電壓(vccrf)的電位基本上相等的電位。
另一方面，如后面將詳細(xì)描述的，圖7的內(nèi)部電流源IREG被配置為甚至通過極低的電壓激活。因此，啟動(dòng)MOS晶體管麗22經(jīng)由偏置電路BIASlO對(duì)來自內(nèi)部電流源IREG的參考電流(iref_VCCrf_rfreg)進(jìn)行電流鏡像，以由此允許電流在其中流動(dòng)，并且通過啟動(dòng) MOS晶體管麗23從信號(hào)(drV_gate)提取電流。通過從信號(hào)(drV_gate)提取電流，信號(hào) (drv_gate)的電位下降并且電壓(vccrf)開始上升(S151)。當(dāng)電壓(vccrf)已充分上升并且進(jìn)入其中執(zhí)行運(yùn)算放大器電路0PAMP10的控制的區(qū)域中時(shí)，電流流到運(yùn)算放大器電路 OPAMP10中的MOS晶體管MN25和啟動(dòng)MOS晶體管MN21中的每個(gè)，并且從啟動(dòng)MOS晶體管麗23的柵極提取電流(S152)。在MOS晶體管麗23的柵極電壓充分下降之后，啟動(dòng)電路被禁用，并且不會(huì)妨礙運(yùn)算放大器電路0PAMP10的操作。
在根據(jù)本實(shí)施例的NFC芯片中，在電壓(vccrf)上升之后，來自圖6的參考生成電路REre的參考電壓(bgr08)上升，從而需在沒有參考電壓的狀態(tài)下使電壓(vccrf)上升。 因此，在內(nèi)部電流源IREG中生成使用MOS晶體管的閾值Vth之間的差的參考電壓(vref_ vccrf)，并且使用該參考電壓(vref_vccrf)，使電壓(vccrf)上升。在來自圖6的微處理器MPU的控制信號(hào)(sp0r5V)處于“H”電平的狀態(tài)下，選擇電路SELlO將運(yùn)算放大器電路 OPAMP10的比較電壓設(shè)置為電壓(vref_vccrf)。由于電壓(vref_vccrf)約為200mV，因此也可以使用選擇電路SELll同時(shí)切換電阻分壓值。隨后，當(dāng)控制信號(hào)(spor5V)遷移到“L” 電平時(shí)，參考電壓(bgr08)被選擇為運(yùn)算放大器電路0PAMP10的比較電壓并且電阻分壓值被切換，同時(shí)使用電壓(bgr08)作為參考來控制電壓(vccrf)。
如參照?qǐng)D13的整流部RECT所描述的，在卡模式時(shí)段或RW模式時(shí)段期間及未輸出載波時(shí)，電壓(vccrect)被固定到“L”電平，并且整流電路RECTC操作作為對(duì)于信號(hào)(tp和 tm)的分路電路。相反地，在RW模式時(shí)段期間并且當(dāng)輸出載波時(shí)，使電壓(vccrect)進(jìn)入高阻抗?fàn)顟B(tài)，如參照?qǐng)D1描述的，以使整流電路RECTC進(jìn)入關(guān)斷狀態(tài)，并且不抑制載波的輸出 (即，防止發(fā)送電力泄漏)。因此，整流調(diào)節(jié)器RECTREG被配置為包括用于上拉信號(hào)(drv_ gate)的PMOS晶體管MPpu和用于下拉信號(hào)(drV_gate)的NMOS晶體管MNpd，并且使用邏輯電路部，適當(dāng)?shù)厍袚QMOS晶體管的接通/關(guān)斷狀態(tài)。圖16是示出在圖14的整流調(diào)節(jié)器 RECTREG中，其邏輯電路部的操作示例的真值表。
在圖16中，當(dāng)來自圖6的微處理器MPU的控制信號(hào)(txreg_0ff)處于“H”電平時(shí)，運(yùn)算放大器電路0PAMP10停止其操作，并且信號(hào)(drV_gate)被上拉。當(dāng)滿足txreg_ofT = “L”并且來自圖13的無電池確定部BLSJG的檢測(cè)信號(hào)(bless)處于“H”電平時(shí)，運(yùn)算放大器電路0PAMP10進(jìn)行操作，并且信號(hào)(drV_gate)不被上拉/下拉。當(dāng)滿足txreg_ofT =“L”和bless = “L”并且來自圖6的微處理器MPU的控制信號(hào)(carr_on)處于“H”電平時(shí)(即，當(dāng)在RW模式中輸出載波時(shí))，運(yùn)算放大器電路0PAMP10停止其操作并且信號(hào)(drv_ gate)被下拉。結(jié)果，使電壓(vccrect)進(jìn)入高阻抗?fàn)顟B(tài)。當(dāng)滿足txreg_0ff =“L”，bless = “L”和cannon =“L”時(shí)(即，當(dāng)在卡模式或RW模式中未輸出載波時(shí))，運(yùn)算放大器電路 0PAMP10停止其操作并且信號(hào)(drV_gate)被上拉。
當(dāng)信號(hào)(drV_gate)被上拉時(shí)，信號(hào)(Shunt_drV_gate)處于“H”電平，并且除了電壓(VCCrf)以外還通過更強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)力將電壓(vccrect)固定到“L”電平。就是說，在整流調(diào)節(jié)器驅(qū)動(dòng)器RCTRGDRV中，分路NMOS晶體管MNsh20被設(shè)置為與NMOS晶體管MNrg并聯(lián)， 并且被通過信號(hào)(Shimt_drv_gate)驅(qū)動(dòng)。這是因?yàn)?，調(diào)節(jié)器(整流調(diào)節(jié)器RECTREG和整流調(diào)節(jié)器驅(qū)動(dòng)器RCTRGDRV中的NMOS晶體管MNrg)具有能夠在假設(shè)正?？刂撇僮鞫斎胱畲箅娏r(shí)控制電壓(vccrf)以滿足vccrf = 2. 7V的電流驅(qū)動(dòng)力，但是在分路操作期間，電壓(vccrect)需要被進(jìn)一步減小到較低的電位。注意，如圖13中所示，當(dāng)滿足Shimt_drv_ gate = “H”時(shí)，在整流電路RECTC中，電壓(vccrect2)也固定到“L”電平。當(dāng)每個(gè)電壓 (vccrect和VCCreCt2)均固定到“L”電平時(shí)，圖13的整流電路RECTC中的每個(gè)二極管橋?qū)⑿盘?hào)(tp和tm)的幅度限制到其中正向電壓(二極管耦合的MOS晶體管的閾值電壓)的幅度范圍。
〈時(shí)鐘提取部CLKEXT的詳細(xì)配置〉
圖17是示出在圖7的發(fā)送塊TXBK中，其時(shí)鐘提取部CLKEXT的詳細(xì)配置示例的電路圖。時(shí)鐘提取部CLKEXT是從輸入到圖6中的接收側(cè)外部端子的接收信號(hào)(rxinp和 rxinn)中提取時(shí)鐘的電路。此外，在時(shí)鐘停止時(shí)段期間，時(shí)鐘提取部CLKEXT輸出“L”電平。 注意，在圖17中，省略了預(yù)備元件。
時(shí)鐘提取部CLKEXT的主體是使用運(yùn)算放大器電路0PAMP20的簡(jiǎn)單的比較器。由于在無電池模式時(shí)段期間滿足rxvmid = “L”，因此該比較器(運(yùn)算放大器電路0PAMP20) 的兩個(gè)輸入由PMOS晶體管MP30和MP31接收，以便向時(shí)鐘提取部CLKEXT提供能夠接收低電壓輸入的配置。該比較器的兩個(gè)輸入中的一個(gè)具有比電壓(rxvmid)的電位高25mV的電位，該電位通過10 μ A的電流和2. 5k Ω的電阻生成，通過對(duì)來自圖6的參考生成電路RER； 的參考電流(tX_iref)進(jìn)行電流鏡像生成了該10 μ A的電流。該比較器的兩個(gè)輸入中的另一個(gè)是通過使用電壓(rxvmid)作為參考從信號(hào)(rxinp)移除DC分量而獲得的信號(hào)。
該比較器將這兩個(gè)輸入彼此比較，并且經(jīng)由AND電路AD20輸出時(shí)鐘信號(hào) (exclkl356) 0注意，當(dāng)信號(hào)(rxinp)不具有輸入幅度時(shí)，添加上述25mV的偏移，使得“L” 電平被輸出作為時(shí)鐘信號(hào)(exclkl356)。通過對(duì)電流(txjref)進(jìn)行電流鏡像來輸出電流 (iref_emer)的原因在于，在時(shí)鐘提取部CLKEXT和圖8中所示的天線驅(qū)動(dòng)部ADRV中的緊急情況檢測(cè)部EMERDET中的每個(gè)中都使用電流(tx_iref)。因此，對(duì)電流(tx_iref)進(jìn)行電流鏡像的偏置電路BIAS20僅在滿足eXClk_off =“H”和emer_0ff =“H”時(shí)停止。當(dāng)控制信號(hào)(sp0r5V)被禁止時(shí)，該比較器被激活，并且當(dāng)信號(hào)(vmidpor)被禁止時(shí)，輸出時(shí)鐘。
〈載波檢測(cè)部TX⑶ET的詳細(xì)配置〉
圖18 (a)和18(b)示出了圖7的發(fā)送塊TXBK中的載波檢測(cè)部TX⑶ET的細(xì)節(jié)，其中圖18(a)是示出其配置示例的電路圖，而圖18(b)是示出圖18(a)中的操作示例的波形圖。 載波檢測(cè)部TXCDET檢測(cè)在RFS模式時(shí)段期間在接收外部端子處出現(xiàn)的(接收信號(hào)(rxinp 和rxirm)的)幅度。檢測(cè)到的信號(hào)被保持100至500 μ S。即使在另一模式時(shí)段期間，載波檢測(cè)也不停止。在圖18(a)中，首先從圖7的內(nèi)部電流源IREG輸入例如20ηΑ的參考電流(iref_VCCrf_Cdet2)以對(duì)待偏置的二極管耦合的NMOS晶體管MN40進(jìn)行偏置。由于流動(dòng)的電流量小，因此NMOS晶體管MN40的柵源電壓Vgs基本上是閾值Vth。
接收信號(hào)(rxinp和rxirm)被輸入到兩種類型的相應(yīng)的高通濾波器中。第一類型的高通濾波器HPFpl和HPi^nl具有均被設(shè)置為地電源電壓(rxvss)電平的DC電平。第二類型的高通濾波器HPFph和HPi^nh具有均被設(shè)置為Vth電平的DC電平。對(duì)于高通濾波器 HPFpl和HPi^nl，分別輸入接收信號(hào)(rxinp和rxinn)，并且對(duì)于高通濾波器HPFph和HPi^nh， 也分別輸入接收信號(hào)(rxinp和rxirm)。這里，當(dāng)AC信號(hào)未被輸入到接收信號(hào)(rxinp和 rxinn)中的任一信號(hào)時(shí)(DC電平無關(guān)緊要)，來自高通濾波器HPFph和HPi^nh的用作輸出信號(hào)的信號(hào)(tp_ac_h和tm_ac_h)處于Vth電平，而來自高通濾波器HPFpl和HPi^nl的用作輸出信號(hào)的信號(hào)(tp_ac和tm_ac)處于OV電平。
檢測(cè)NMOS晶體管麗cdl的源極耦合到信號(hào)(tm_ac)并且其柵極耦合到信號(hào)(tp_ ac_h)，而檢測(cè)信號(hào)NMOS晶體管MNcd2的源極耦合到信號(hào)(tp_ac)并且其柵極耦合到信號(hào) (tm_ac_h)。因此，當(dāng)AC信號(hào)未被輸入時(shí)，NMOS晶體管^cdl和麗cd2的柵源電壓基本上被偏置到閾值Vth。可以說，在該狀態(tài)下，待被偏置的MOS晶體管MN40以及檢測(cè)MOS晶體管麗cdl和麗cd2處于電流鏡配置，并且與鏡比例對(duì)應(yīng)的電流流到檢測(cè)MOS晶體管麗cdl和麗cd2中的每個(gè)(設(shè)置為約4nA)。注意，低電流電流鏡具有大的誤差，但是由于在電路中僅設(shè)置了幾乎不流動(dòng)的電流的狀態(tài)，因此電流鏡誤差不會(huì)帶來問題。
這里，當(dāng)AC信號(hào)被輸入到接收信號(hào)(rxinp和rxirm)時(shí)，AC信號(hào)被發(fā)送到檢測(cè) MOS晶體管MNcdl和MNcd2的源極和柵極。這里，由于MOS晶體管MNcdl和MNcd2的柵極和源極被耦合使得相反相位的AC信號(hào)被發(fā)送到它們，因此存在如下時(shí)刻，在該時(shí)刻中在每個(gè) MOS晶體管MNcdl和MNcd2中滿足Vgs > Vth。當(dāng)建立Vgs > Vth狀態(tài)時(shí)，電流從MOS晶體管MNcdl和MNcd2流動(dòng)，并且經(jīng)由信號(hào)(cdet_sense)在電流比較PMOS晶體管MPrl和MPr2 的電流驅(qū)動(dòng)力之間進(jìn)行比較。隨著信號(hào)(rxinp和rxirm)的幅度的增加，流到檢測(cè)MOS晶體管麗cdl和麗cd2中的電流增加，并且當(dāng)增加的電流超過電流比較PMOS晶體管MPrl和 MPr2的電流值時(shí)，檢測(cè)信號(hào)(cdet)經(jīng)由后級(jí)電路中的每一個(gè)從“H”電平遷移到“L”電平， 并且檢測(cè)到載波輸入。
當(dāng)未檢測(cè)到載波時(shí)，通過將與電流比較PMOS晶體管MPrl串聯(lián)耦合的PMOS晶體管MPsw20驅(qū)動(dòng)到接通狀態(tài)，使能每個(gè)MOS晶體管MPrl和MPr2，從而更大的電流變?yōu)殚撝怠?就是說，已進(jìn)行設(shè)置以檢測(cè)較大的幅度。另一方面，當(dāng)檢測(cè)到載波時(shí)，僅使能PMOS晶體管 MPr2，并且已進(jìn)行設(shè)置以檢測(cè)較小的幅度。通過在電流比較PMOS晶體管MPrl和MPr2之間切換，向載波檢測(cè)幅度提供滯回性。具有多個(gè)與其輸出級(jí)的上拉側(cè)串聯(lián)耦合的PMOS晶體管 MPg的節(jié)點(diǎn)(sense_hold)已被設(shè)置為對(duì)于從“H”電平到“L”電平的遷移施加大的驅(qū)動(dòng)力而對(duì)于從“L”電平到“H”電平的遷移施加小的驅(qū)動(dòng)力。通過節(jié)點(diǎn)(sense_hold)以及與其耦合的MOS電容器(MPcl)的功能，檢測(cè)信號(hào)(Cdet)被配置為暫時(shí)地從“H”電平遷移到“L”電平，但是在從“L”電平到“H”電平的遷移中保持“L”電平約100至500 μ S。
<內(nèi)部電流源IREG的詳細(xì)配置>
圖19是示出在圖7的發(fā)送塊TXBK中，其內(nèi)部電流源IREG的詳細(xì)配置示例的電路圖。內(nèi)部電流源IREG是向整流調(diào)節(jié)器RECTREG和載波檢測(cè)部TXCDET中的每個(gè)提供電流的電路。對(duì)于整流的電源的上升時(shí)間，內(nèi)部電流源IREG還使用MOS晶體管的閾值Vth之間的差輸出(低精度)參考電壓。如圖19中所示，用作內(nèi)部電流源IREG的主體的電流源電路CSC使用基礎(chǔ)Widlar電流鏡電路WCMlO生成各種參考電流(iref_vccrf_cdetl、iref_ vccrf_cdet2和iref_vccrf_rfreg)。這里，在激活時(shí)，啟動(dòng)電路STRC接通添加到Widlar 電流鏡電路WCMlO的MOS晶體管MPsul和MPsu2，由此防止高速激活和電流供應(yīng)停止。參考電位生成電路VTHRER；允許相同的電流流到具有低閾值電壓規(guī)格的NMOS晶體管麗Iv和具有標(biāo)準(zhǔn)閾值電壓規(guī)格的NMOS晶體管MNnl，并且輸出它們的閾值Vth之間的差作為參考電壓 (vref—vccrf)0
<電源控制器VCTL (主要部分)的詳細(xì)配置>
圖20是示出圖6的電源控制器VCTL的主要部分的詳細(xì)配置示例的電路圖。如圖 20中所示，電源控制器VCTL包括SWP電源切換部SWPPSW。如參照?qǐng)D5和6描述的，SWP電源切換部SWPPSW是用于向UIM芯片提供適當(dāng)?shù)碾娫措妷?swvccout)的電路。如上文所述， 為了使NFC芯片在移動(dòng)電話系統(tǒng)上操作，出于安全目的，需要與UIM芯片UIM的通信。這里， 在實(shí)現(xiàn)無電池操作時(shí)，在無電池操作期間對(duì)UIM芯片UIM供電帶來了問題。當(dāng)直接向UIM 芯片UIM的電源端子提供電力時(shí)，電力可能通過調(diào)節(jié)器反向流到電池?？梢允褂美猛獠块_關(guān)防止反向流動(dòng)的方法，但是需要在沒有電力并且不增加移動(dòng)電話系統(tǒng)的復(fù)雜性的情況下避免控制上的困難。為了防止這些問題，需將電源開關(guān)嵌入在NFC芯片中，并且在來自移動(dòng)電話系統(tǒng)的電源和無電池模式時(shí)段期間的整流的電源之間切換。此時(shí)，電源開關(guān)的體電壓帶來了問題。
圖21是圖20的補(bǔ)充視圖，并且示出了關(guān)于輸入的電源和信號(hào)的預(yù)期的SWP電源電壓(swvccout)的狀態(tài)。在圖20和21中，swvccin是從移動(dòng)電話系統(tǒng)給出的SWP電源， swvccout是針對(duì)UIM芯片給出的SWP電源，并且swregout是基于圖13的整流部分RECT中生成的電源電壓(vccrf)生成的SWP電源。就是說，如圖20中所示，步降調(diào)節(jié)器電路DWREG 降低電源電壓(vccrf) ( = 2. 7V等)以生成1. 8V等的SWP電源(swregout)。這里，本實(shí)施例的NFC芯片對(duì)應(yīng)于基于SWP標(biāo)準(zhǔn)的多個(gè)操作模式，并且各個(gè)模式中的操作如下。
首先，在“B類”模式中，3. OV被輸入到SWP電源(swvccin)，并且SWP電源 (swvccin)被輸出到SWP電源(swvccout)。在“C類”模式中，1. 8V被輸入到SWP電源 (swvccin)，并且SWP電源(swvccin)被輸出到SWP電源(swvccout)。在無電池模式(BLESS) 中，沒有電力提供給SWP電源(swvccin) (OV)，并且SWP電源(swregout)被輸出到SWP電源 (swvccout)。在“斷電”模式中，沒有電源提供給電源電壓(vccrf)和SWP電源(swregout) (OV)，并且 SffP 電源(swvccin)被輸出到 SffP 電源(swvccout)。
為了滿足這些規(guī)范，SffP電源切換部SWPPSW包括用于將SWP電源(swvccout)耦合到SWP電源(swregout)的PMOS晶體管MPswll、用于將SWP電源(swvccout)耦合到SWP 電源(swvccin)的PMOS晶體管MPswlO、和用于將SWP電源(swvccout)耦合到地電源電壓的NMOS晶體管麗swlO。根據(jù)來自圖13的整流部RECT的檢測(cè)信號(hào)(bless)和來自圖6的微處理器MPU的信號(hào)(swvccoutjn)，適當(dāng)?shù)乜刂泼總€(gè)晶體管的接通/關(guān)斷。注意，如圖21 中所示，SWP電源(swvccin)的電壓值不小于SWP電源(swvccout)的電壓值，從而PMOS晶體管MPswIO具有高于PMOS晶體管MPswll的驅(qū)動(dòng)能力。此外，作為電源開關(guān)的PMOS晶體管MPswIO和MPswll具有相對(duì)大的尺寸，并且對(duì)于它們的驅(qū)動(dòng)，提供多級(jí)反相器電路IVBK。
在這些電源開關(guān)(MPswlO和MPswll)中，按照與上述天線驅(qū)動(dòng)部ADRV中的上拉PMOS晶體管相同的方式，需要適當(dāng)?shù)乜刂扑鼈兊捏w電壓(nWell_SWppSW)。例如，當(dāng)電源開關(guān)MPswIO的體電壓耦合到SWP電源(swvccin)時(shí)，由于在無電池模式時(shí)段期間滿足swvccin = 0V,因此發(fā)生從SWP電源(swvccout)到SWP電源(swvccin)的電力泄漏。此外，例如，當(dāng)電源開關(guān)MPswII的體電壓耦合到SWP電源(swregout)時(shí)，當(dāng)SWP電源 (swvccout)輸出SWP電源(swvccin)時(shí)發(fā)生了電力泄漏。因此，這里提供了 NMOS 二極管開關(guān)電路DNSW30、交叉開關(guān)電路CRSSW30、和選擇開關(guān)電路SELSW30。這些開關(guān)電路中的每個(gè)具有與上文參照?qǐng)D13的電源切換部PSWBK等描述的配置相同的配置。基本上，SWP電源 (swvccin和swregout)中的電位較高的一個(gè)被提供給體電壓(nwell_swppsw)。以其他方式，在無電池模式中，向其提供SWP電源(swregout)，并且在其他模式中，向其提供SWP電源 (swvccin)ο
當(dāng)信號(hào)(SWVCC0Ut_0n)處于“L”電平時(shí)，針對(duì)UIM芯片UIM的供電被切斷，并且在此情況下，NMOS晶體管MNswlO被接通，并且每個(gè)PMOS晶體管MPswlO和MPswl 1被關(guān)斷。另一方面，當(dāng)信號(hào)(sWvccout_on)處于“H”電平時(shí)，執(zhí)行針對(duì)UIM芯片UIM的供電，從而NMOS 晶體管麗swlO被關(guān)斷，并且根據(jù)檢測(cè)信號(hào)(bless)的電平，PMOS晶體管MPswIO和MPswl 1 中的任一個(gè)被接通。此時(shí)，根據(jù)其規(guī)格，當(dāng)控制信號(hào)(swext)處于“L”電平時(shí)，用于SWP電源(swvccin)的NMOS晶體管麗swlO被接通。信號(hào)(swext)被輸出到NFC芯片外部，并且如例如圖22中所示的，用于驅(qū)動(dòng)NFC芯片外部的與PMOS晶體管MPswIO并聯(lián)耦合的外部開關(guān) 0SW。
在NFC芯片中，在無電池模式時(shí)段期間，需要向UIM芯片UIM提供通過利用調(diào)節(jié)器降低從整流的電力生成的電力而獲得的電源。因此，NFC芯片被配置為提供如下電源，該電源即使在無電池模式以外的操作模式中，也通過NFC芯片一次到UIM芯片UIM。然而，由于 NFC芯片內(nèi)部的開關(guān)具有相對(duì)高的電阻，因此可以使用外部開關(guān)OSW減少開關(guān)電阻。如圖22 中所示，外部開關(guān)OSW需要執(zhí)行與PMOS晶體管MPswIO相同的操作。因此，在外部開關(guān)OSW 的配置中，期望使用PMOS晶體管。此外，由于來自SWP電源(swvccin)的電源在無電池模式中停止，因此電源在簡(jiǎn)單的PMOS開關(guān)中反向流動(dòng)。因此，需向如圖M中所示的PMOS晶體管提供2級(jí)配置并且防止來自體的反向電流流動(dòng)。
以下是上文所述的本實(shí)施例的NFC芯片的主要特征的概要說明。
(1)在本實(shí)施例的NFC芯片中，為了將一個(gè)端子用作天線驅(qū)動(dòng)端子和整流電力輸入端子中的每個(gè)，在整流操作期間每個(gè)天線驅(qū)動(dòng)PMOS晶體管的體電壓被耦合到高電壓。使用2級(jí)整流電路(或者Dickson型電荷泵電路)生成該高電壓。就是說，如果一個(gè)端子被簡(jiǎn)單地用作天線驅(qū)動(dòng)端子和整流電力輸入端子中的每個(gè)，則整流的電力可能通過天線驅(qū)動(dòng) PMOS晶體管的寄生PNP雙極型晶體管流出到地電源電壓。因此，PMOS晶體管的體電壓耦合到2級(jí)升壓的電壓，以使寄生PNP晶體管進(jìn)入關(guān)斷狀態(tài)并且消除整流電力的外流。
(2)同樣地，當(dāng)對(duì)于每個(gè)天線驅(qū)動(dòng)NMOS晶體管使用三阱工藝時(shí)，“深nwell”層耦合到地電源電壓。就是說，當(dāng)針對(duì)NMOS晶體管使用三阱工藝時(shí)，電流可能從電源通過寄生 NPN雙極型晶體管流到天線驅(qū)動(dòng)端子。因此，通過將“深nwell”層的電位設(shè)置到地電源電壓的電位，不存在來自電源的電流的外流。
(3)上述特征(1)和( 允許將一個(gè)端子用作天線驅(qū)動(dòng)端子和整流電力輸入端子中的每個(gè)。就是說，由于天線驅(qū)動(dòng)端子和整流電力輸入端子中的每個(gè)是允許高電力流動(dòng)的端子，因此如果它們被并行設(shè)置，則可能出現(xiàn)面積和成本增加，額外地引起電力泄漏。因此， 通過將一個(gè)端子用作天線驅(qū)動(dòng)端子和整流電力輸入端子中的每個(gè)，可以減少面積和成本并且防止電力泄漏。
(4)在本實(shí)施例的NFC芯片中，為了不妨礙整流操作，在整流操作期間切斷從天線驅(qū)動(dòng)端子反饋耦合到每個(gè)天線驅(qū)動(dòng)MOS晶體管的柵極的用于減少諧波的反饋CR電路。就是說，在整流操作期間，反饋CR電路驅(qū)動(dòng)每個(gè)天線驅(qū)動(dòng)MOS晶體管的柵極，盡管僅是略微地， 并且來自天線的輸入電力從天線驅(qū)動(dòng)MOS晶體管泄漏，這可能使整流效率劣化。因此，通過切斷反饋CR電路，每個(gè)天線驅(qū)動(dòng)MOS晶體管的柵極電壓不再移動(dòng)并且防止抑制整流操作。
(5)在本實(shí)施例的NFC芯片中，為了切換每個(gè)PMOS晶體管的體電壓，提供了包括開關(guān)的電源切換部。電源切換部的開關(guān)具有諸如即使在電力耗盡的狀態(tài)下仍防止反向流動(dòng)、 占用最小的面積、即使在整流操作開始時(shí)的低電壓狀態(tài)下仍可靠地操作等挑戰(zhàn)。因此，電源切換部中，PMOS晶體管的體電壓被切換到例如外部電源(mvdd)或整流電源(vccrect)中的任一個(gè)，以防止電流經(jīng)由PMOS晶體管的反向流動(dòng)，而不管外部電源(mvdd)的接通/關(guān)斷狀態(tài)。例如，不需要提供具有如圖M中所示的2級(jí)配置的PMOS晶體管，并且可以實(shí)現(xiàn)面積減小。
作為電源切換部的開關(guān)的開關(guān)，使用例如二極管耦合的NMOS開關(guān)，以允許輸出電源電壓(vccrf)即使在表示是否在低電壓時(shí)段期間執(zhí)行無電池操作的信號(hào)(bless)未被確定時(shí)仍可靠地上升。當(dāng)電壓(vccrf)上升到特定的電平并且已確定信號(hào)(bless)時(shí)，通過使用PMOS開關(guān)作為主開關(guān)并且通過信號(hào)(bless)控制PMOS開關(guān)，可以通過可靠的操作來耦合電源。當(dāng)使用PMOS開關(guān)時(shí)，額外地使用交叉耦合的PMOS開關(guān)是有用的。交叉耦合的 PMOS開關(guān)可以輸出兩種類型的電源電壓中的較高的一個(gè)。結(jié)果，即使在低電壓時(shí)段期間未確定信號(hào)(bless)時(shí)，仍可以使輸出電源電壓可靠地上升。
(6)在本實(shí)施例的NFC芯片中，通過天線驅(qū)動(dòng)上拉PMOS晶體管、天線驅(qū)動(dòng)下拉 NMOS晶體管、和調(diào)制百分比校正下拉PMOS晶體管，來控制ASK調(diào)制百分比，并且使用微處理器MPU等中的寄存器設(shè)置，可以針對(duì)外部天線等的配置來選擇最優(yōu)設(shè)置。例如，當(dāng)預(yù)期 ASK幅度減少到80%時(shí)，簡(jiǎn)單地使每個(gè)天線驅(qū)動(dòng)MOS晶體管的電流驅(qū)動(dòng)力減少80%是不足夠的。天線電流驅(qū)動(dòng)力和ASK幅度之間具有非線性關(guān)系，并且該關(guān)系依天線而變。而且，當(dāng) MOS晶體管的電流驅(qū)動(dòng)力因PVT變化而改變時(shí)，甚至當(dāng)電流驅(qū)動(dòng)力的變化相同時(shí)，ASK調(diào)制百分比也不合需要地改變。
因此，通過允許利用寄存器來設(shè)置上拉PMOS晶體管/下拉NMOS晶體管以控制ASK 調(diào)制百分比，可以設(shè)置與ASK調(diào)制相關(guān)聯(lián)的電流驅(qū)動(dòng)力的最優(yōu)變化而不管天線類型，并且獲得穩(wěn)定的ASK調(diào)制百分比。此外，通過接通調(diào)制百分比校正下拉PMOS晶體管，可以減小 ASK幅度。就是說，通過減少將接通的上拉PMOS晶體管/下拉NMOS晶體管的數(shù)目，來減小 ASK幅度。因此，當(dāng)每個(gè)MOS晶體管的電流驅(qū)動(dòng)力因PVT變化而變化時(shí)，ASK調(diào)制百分比在上拉PMOS晶體管/下拉NMOS晶體管中以及在調(diào)制百分比校正下拉PMOS晶體管中在相反的方向上變化。因此，通過適當(dāng)?shù)厥褂谜{(diào)制百分比校正下拉PMOS晶體管，盡管存在PVT變化，仍可以獲得穩(wěn)定的ASK調(diào)制百分比。然而，由于調(diào)制百分比校正下拉PMOS晶體管的效果依天線而不同，因此允許進(jìn)行利用寄存器的設(shè)置。
(7)本實(shí)施例的NFC芯片被配置為使得芯片識(shí)別根據(jù)無電池模式確定信號(hào)執(zhí)行無電池操作，并且整個(gè)芯片移至低功耗操作模式以能夠延長(zhǎng)無電池模式中的通信距離。就是說，由于NFC芯片從移動(dòng)電話系統(tǒng)獲得電力，較之典型的NFC兼容IC卡(其僅通過天線電力進(jìn)行操作)，NFC芯片可以以更高的電力進(jìn)行操作。然而，相反地，當(dāng)NFC芯片以無電池模式操作時(shí)，需要高電力，從而其通信距離較之IC卡的通信距離極度縮短。因此，期望感測(cè)無電池操作并且使得移至低功耗模式，但是如果NFC芯片被配置為例如直接向外部電源提供整流電力，則對(duì)于NFC芯片變得難于感測(cè)無電池模式。因此，通過將外部電源與整流電源切分離開，NFC芯片可以感測(cè)其在無電池模式中的操作(當(dāng)外部電源降低時(shí)在無電池模式中)。這允許整個(gè)NFC芯片以低功耗模式操作并且延長(zhǎng)通信距離，盡管不如IC卡的通信距離那樣長(zhǎng)。
(8)本實(shí)施例的NFC芯片包括檢測(cè)從外部輸入的載波的載波檢測(cè)部。載波檢測(cè)部被配置為能夠通過使用高通濾波器校正MOS晶體管的閾值Vth來獲得穩(wěn)定的載波靈敏度， 而不管MOS晶體管的閾值Vth的變化。載波檢測(cè)部即使在NFC芯片處于RF傳感器模式時(shí)仍進(jìn)行操作。RF傳感器模式是監(jiān)視是否存在來自天線的信號(hào)輸入的模式，并且此時(shí)，除了載波檢測(cè)部以外的整個(gè)NFC芯片處于待機(jī)狀態(tài)(電力切斷狀態(tài))。因此，載波檢測(cè)部的功耗與移動(dòng)電話的電池待機(jī)時(shí)間相關(guān)聯(lián)。這導(dǎo)致了如下問題難于使用復(fù)雜的電路，并且載波檢測(cè)的閾值因閾值Vth變化、溫度變化等而極大地變化。因此，通過使用高通濾波器校正MOS晶體管的閾值Vth，可以監(jiān)視載波幅度而不管閾值Vth的變化，并且因此實(shí)現(xiàn)了相對(duì)抵御PVT 變化的電路配置。
(9)本實(shí)施例的NFC芯片包括SWP電源切換部，并且SWP電源切換部被配置為適當(dāng)?shù)厍袚Q每個(gè)MOS開關(guān)的體電壓。通常，電源開關(guān)不能識(shí)別其輸入側(cè)和輸出側(cè)電源接通還是關(guān)斷。當(dāng)使用具有例如1級(jí)配置的PMOS晶體管的開關(guān)作為電源開關(guān)時(shí)，電流通過體反向流動(dòng)。為了防止這一點(diǎn)，可以使用上述如圖M中所示的配置示例，但是不期望地增加了面積。 特別地，由于電源開關(guān)需要大電流和低壓降，因此這導(dǎo)致了極大的開關(guān)。因此，通過適當(dāng)?shù)厍袚QMOS開關(guān)的體電壓，可以防止反向電流流過體。結(jié)果，可以使用具有1級(jí)配置的PMOS 晶體管的開關(guān)，并且因此可以減小面積。
(10)本實(shí)施例的NFC芯片包括SWP電源切換部，并且在SWP電源切換部中，用于在從移動(dòng)電話系統(tǒng)向UIM芯片提供電力和切斷該電力提供之間切換的控制信號(hào)在其處于 “L”電平時(shí)表示切斷。如果用于在從移動(dòng)電話系統(tǒng)向UIM芯片提供電力和切斷該電力提供之間切換的控制信號(hào)被設(shè)置為在其處于“H”電平時(shí)表示切斷，則當(dāng)移動(dòng)電話系統(tǒng)被激活時(shí)， 該信號(hào)不期望地通過提供給UIM芯片的電力激活。因此，通過將用于在從移動(dòng)電話系統(tǒng)向 UIM芯片提供電力和切斷該電力提供之間切換的控制信號(hào)設(shè)置為使得當(dāng)該控制信號(hào)在處于 “L”電平時(shí)表示切斷，當(dāng)移動(dòng)電話系統(tǒng)被激活時(shí)不向UIM芯片提供電力，并且可以正確地控制系統(tǒng)激活順序。
盡管前文基于本發(fā)明的實(shí)施例具體地描述發(fā)明人所實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于前述實(shí)施例。將認(rèn)識(shí)到，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以在本發(fā)明中進(jìn)行各種改變和修改而不偏離其要旨。
根據(jù)本實(shí)施例的用于無線通信的半導(dǎo)體裝置在應(yīng)用于具有讀取器/寫入器功能和IC卡功能中的每個(gè)功能的產(chǎn)品時(shí)是特別有用的，但是無需贅言，本發(fā)明的應(yīng)用不限于此。例如，這種用于無線通信的半導(dǎo)體裝置可相似地適用于用于無線通信的各種通常的半導(dǎo)體裝置，諸如具有讀取器/寫入器功能和RFID (射頻身份識(shí)別)中的標(biāo)簽功能中的每個(gè)功能的產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種用于無線通信的半導(dǎo)體裝置，包括第一端子，其被提供以較高電位的第一電源電壓和較低電位的第二電源電壓，并且用作天線耦合端子，其中所述較高電位的第一電源電壓和較低電位的第二電源電壓每一個(gè)作為外部電源之一；P溝道第一 MISFET，其具有耦合在所述第一端子和所述第一電源電壓之間的源極-漏極路徑以驅(qū)動(dòng)所述天線；η溝道第二 MISFET，其具有耦合在所述第一端子和所述第二電源電壓之間的源極-漏極路徑以驅(qū)動(dòng)所述天線；以及整流電路部，其耦合到所述第一端子，其中所述整流電路部使用經(jīng)由所述天線輸入到所述第一端子的交變電流信號(hào)生成第三電源電壓，所述第三電源電壓的值高于所述第一電源電壓的值并且高于當(dāng)所述交變電流信號(hào)具有最大幅度時(shí)出現(xiàn)在所述第一端子處的所述較高電位的電壓的值，以及其中所述第三電源電壓被用作所述第一 MISFET的體電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于無線通信的半導(dǎo)體裝置， 其中所述第一 MISFET包括P型第一半導(dǎo)體層；以及η型第二半導(dǎo)體層，其形成在所述第一半導(dǎo)體層中，并且在所述η型第二半導(dǎo)體層中形成第一 MISFET的溝道，以及其中向所述第一半導(dǎo)體層提供處于與所述第二電源電壓的電位相同的電位的電壓電平。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于無線通信的半導(dǎo)體裝置， 其中所述第二 MISFET包括P型第三半導(dǎo)體層；η型第四半導(dǎo)體層，其形成在所述第三半導(dǎo)體層中；以及P型第五半導(dǎo)體層，其形成在所述第四半導(dǎo)體層中，并且在所述P型第五半導(dǎo)體層中形成第二 MISFET的溝道，以及其中向所述第四半導(dǎo)體層提供處于與所述第二電源電壓的電位相同的電位的電壓電平。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于無線通信的半導(dǎo)體裝置，其中當(dāng)驅(qū)動(dòng)所述第一MISFET以使其關(guān)斷時(shí)，所述第三電源電壓還被用作柵極電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于無線通信的半導(dǎo)體裝置， 其中所述整流電路部包括第一整流電路，其接收輸入到其的所述交變電流信號(hào)以經(jīng)由具有二極管功能的元件執(zhí)行整流操作；第一電容器，其耦合在所述第一整流電路的輸出節(jié)點(diǎn)和地電源電壓之間； 第二電容器，所述交變電流信號(hào)輸入到所述第二電容器的一個(gè)端子； 第二整流電路，其從所述第二電容器的另一端子接收輸入到其的信號(hào)以經(jīng)由具有二極管功能的元件執(zhí)行整流操作；以及第三電容器，其耦合在所述第二整流電路的輸出節(jié)點(diǎn)和所述第一整流電路的輸出節(jié)點(diǎn)之間，其中從所述第二整流電路的輸出節(jié)點(diǎn)生成所述第三電源電壓，并且其中從所述第一整流電路的輸出節(jié)點(diǎn)生成第四電源電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于無線通信的半導(dǎo)體裝置，進(jìn)一步包括第一開關(guān)電路，其選擇性地提供所述第三電源電壓或所述第一電源電壓作為所述第一 MISFET的體電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于無線通信的半導(dǎo)體裝置，進(jìn)一步包括確定電路，其使用由所述整流電路部生成的電源電壓進(jìn)行操作以確定外部電源的幅度，其中所述第一開關(guān)電路具有P溝道第三MISFET，其源極/漏極區(qū)域中的一個(gè)耦合到所述第一電源電壓并且另一個(gè)耦合到所述第一 MISFET的體電壓，使得根據(jù)所述確定電路的確定結(jié)果控制其接通/關(guān)斷狀態(tài)；以及P溝道第四MISFET，其源極/漏極區(qū)域中的一個(gè)耦合到所述第三電源電壓并且另一個(gè)耦合到所述第一 MISFET的體電壓，使得根據(jù)所述確定電路的確定結(jié)果與所述第三MISFET 互補(bǔ)地控制其接通/關(guān)斷狀態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于無線通信的半導(dǎo)體裝置，其中所述第一開關(guān)電路進(jìn)一步具有P溝道第五MISFET，其源極/漏極區(qū)域中的一個(gè)耦合到所述第一電源電壓，另一個(gè)耦合到所述第一 MISFET的體電壓，并且其柵電極耦合到所述第三電源電壓；以及P溝道第六MISFET，其源極/漏極區(qū)域中的一個(gè)耦合到所述第三電源電壓，另一個(gè)耦合到所述第一 MISFET的體電壓，并且其柵電極耦合到所述第一電源電壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于無線通信的半導(dǎo)體裝置，其中，進(jìn)一步提供較高電位的第五電源電壓和較低電位的第六電源電壓中的每個(gè)，作為所述外部電源中的另一個(gè)，所述用于無線通信的半導(dǎo)體裝置進(jìn)一步包括第二開關(guān)電路，其選擇性地提供所述第四電源電壓或所述第五電源電壓作為內(nèi)部電源電壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于無線通信的半導(dǎo)體裝置，進(jìn)一步包括調(diào)節(jié)器電路，其控制所述第四電源電壓的幅度，其中所述調(diào)節(jié)器電路具有第七M(jìn)ISFET，其具有耦合在所述第四電源電壓和所述地電源電壓之間的源極-漏極路徑；以及放大器電路，其檢測(cè)經(jīng)由所述第二開關(guān)電路耦合到所述第四電源電壓的所述內(nèi)部電源電壓，將所述內(nèi)部電源電壓與預(yù)設(shè)的參考電壓相比較，并且根據(jù)比較結(jié)果驅(qū)動(dòng)所述第七 MISFET的柵電極。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于無線通信的半導(dǎo)體裝置，進(jìn)一步包括第二端子，其用作用于接收從所述天線輸入的調(diào)制信號(hào)的端子；解調(diào)電路，其用于對(duì)所述調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)；以及分路開關(guān)，其用于將所述第一整流電路和所述第二整流電路的輸出節(jié)點(diǎn)短接到所述地電源電壓。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于無線通信的半導(dǎo)體裝置，進(jìn)一步包括第一反饋路徑，其設(shè)置在所述第一端子和所述第一 MISFET的柵電極之間，以使用電阻性部件和電容性部件延緩所述第一 MISFET的柵極電壓的遷移；以及第二反饋路徑，其設(shè)置在所述第一端子和所述第二 MISFET的柵電極之間，以使用電阻性部件和電容性部件延緩所述第二 MISFET的柵極電壓的遷移，其中所述第一反饋路徑包括第一耦合開關(guān)，其用于控制所述第一端子和所述第一 MISFET的柵電極之間的導(dǎo)通/不導(dǎo)通，并且其中所述第二反饋路徑包括第二耦合開關(guān)，其用于控制所述第一端子和所述第二 MISFET的柵電極之間的導(dǎo)通/不導(dǎo)通。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于無線通信的半導(dǎo)體裝置，其中所述第一 MISFET包括多個(gè)彼此并聯(lián)耦合并且具有不同驅(qū)動(dòng)能力的MISFET， 其中所述第二 MISFET包括多個(gè)彼此并聯(lián)耦合并且具有不同驅(qū)動(dòng)能力的MISFET， 其中當(dāng)接通所述第一 MISFET時(shí)，所述用于無線通信的半導(dǎo)體裝置從所述第一 MISFET 中所包括的MISFET中選擇要實(shí)際接通的MISFET，以及其中當(dāng)接通所述第二 MISFET時(shí)，所述用于無線通信的半導(dǎo)體裝置從所述第二 MISFET 中所包括的MISFET中選擇要實(shí)際接通的MISFET。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的用于無線通信的半導(dǎo)體裝置，進(jìn)一步包括P溝道第八MISFET，其具有耦合在所述第一端子和所述第二電源電壓之間的源極-漏極路徑以驅(qū)動(dòng)所述天線，其中所述第八MISFET包括多個(gè)彼此并聯(lián)耦合并且具有不同驅(qū)動(dòng)能力的MISFET， 其中當(dāng)接通所述第八MISFET時(shí)，所述用于無線通信的半導(dǎo)體裝置從所述第八MISFET 中所包括的MISFET中選擇要實(shí)際接通的MISFET。
15.一種用于無線通信的半導(dǎo)體裝置，包括第一端子，其被提供以作為外部電源之一的第一電源電壓，并且向其傳送經(jīng)由天線輸入的交變電流信號(hào)；整流電路部，其耦合到所述第一端子，以對(duì)所述交變電流信號(hào)整流，并由此生成第二電源電壓；調(diào)節(jié)器電路，其從所述第二電源電壓生成具有預(yù)定值的第三電源電壓； 第二端子，其用作用于向外部提供直流電壓的端子；P溝道第一 MISFET，其具有耦合在所述第一電源電壓和所述第二端子之間的源極-漏極路徑；P溝道第二 MISFET，其具有耦合在所述第三電源電壓和所述第二端子之間的源極-漏極路徑；以及開關(guān)電路，其選擇所述第一電源電壓或所述第三電源電壓并且輸出所選擇的電源電壓作為第四電源電壓，其中所述第四電源電壓被提供到所述第一 MISFET和所述第二 MISFET中的每個(gè)的體。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的用于無線通信的半導(dǎo)體裝置，進(jìn)一步包括確定電路，其使用所述整流電路部所生成的所述第二電源電壓進(jìn)行操作，以確定外部電源的幅度，其中所述開關(guān)電路具有P溝道第三MISFET，其源極/漏極區(qū)域中的一個(gè)耦合到所述第一電源電壓并且另一個(gè)耦合到所述第四電源電壓，從而根據(jù)所述確定電路的確定結(jié)果控制其接通/關(guān)斷狀態(tài)；以及P溝道第四MISFET，其源極/漏極區(qū)域中的一個(gè)耦合到所述第三電源電壓并且另一個(gè)耦合到所述第四電源電壓，從而根據(jù)所述確定電路的確定結(jié)果與所述第三MISFET互補(bǔ)地控制其接通/關(guān)斷狀態(tài)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的用于無線通信的半導(dǎo)體裝置，其中所述開關(guān)電路進(jìn)一步具有P溝道第五MISFET，其源極/漏極區(qū)域中的一個(gè)耦合到所述第一電源電壓，另一個(gè)耦合到所述第四電源電壓，并且其柵電極耦合到所述第三電源電壓；以及P溝道第六MISFET，其源極/漏極區(qū)域中的一個(gè)耦合到所述第三電源電壓，另一個(gè)耦合到所述第四電源電壓，并且其柵電極稱合到所述第一電源電壓。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的用于無線通信的半導(dǎo)體裝置，其中所述開關(guān)電路進(jìn)一步具有η溝道第七M(jìn)ISFET，其漏極區(qū)域和柵電極每一都耦合到所述第一電源電壓，并且其源極區(qū)域耦合到所述第四電源電壓；以及η溝道第八MISFET，其漏極區(qū)域和柵電極每一都耦合到所述第三電源電壓，并且其源極區(qū)域耦合到所述第四電源電壓。
全文摘要
一種用于無線通信的半導(dǎo)體裝置，其實(shí)現(xiàn)了泄漏電力的減少并且允許改進(jìn)電力效率。例如，用于驅(qū)動(dòng)天線的天線驅(qū)動(dòng)部和用于對(duì)來自天線的輸入電力進(jìn)行整流的整流部耦合到外部端子。天線驅(qū)動(dòng)部包括上拉PMOS晶體管和下拉NMOS晶體管。在整流部中，通過升壓電路使由全波整流電路生成的電源電壓升壓。例如，當(dāng)停止提供來自電池的電源電壓時(shí)，通過升壓電路的升壓得到的電源電壓被提供給每個(gè)上拉PMOS晶體管的體。
文檔編號(hào)H01Q1/22GK102543993SQ20111033269
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月28日
發(fā)明者奧田裕一 申請(qǐng)人:瑞薩電子株式會(huì)社