專利名稱：用于非接觸式ic卡和射頻識(shí)別標(biāo)簽芯片的限幅保護(hù)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種限幅保護(hù)電路，特別是涉及一種用于非接觸式IC卡和射頻識(shí)別標(biāo)簽芯片的限幅保護(hù)電路。
背景技術(shù)：
目前，在地鐵、公交、身份認(rèn)證、物流等行業(yè)中普遍使用的非接觸式IC卡或射頻識(shí)別標(biāo)簽正逐步取代傳統(tǒng)的紙質(zhì)票證，具有越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。
非接觸式IC卡或射頻識(shí)別標(biāo)簽系統(tǒng)的原理框圖，如圖1所示，它包括讀寫(xiě)器與非接觸式IC卡或射頻識(shí)別標(biāo)簽芯片兩部分。
讀寫(xiě)器將要發(fā)送的數(shù)據(jù)加載在高頻載波后向空間發(fā)射，處在讀寫(xiě)器有效發(fā)射場(chǎng)強(qiáng)范圍內(nèi)的非接觸式IC卡或射頻識(shí)別標(biāo)簽通過(guò)內(nèi)部天線接收此信號(hào)，并從中得到內(nèi)部工作電壓和時(shí)鐘，恢復(fù)讀寫(xiě)器發(fā)送數(shù)據(jù)，進(jìn)而進(jìn)行內(nèi)部處理。
非接觸式IC卡或射頻識(shí)別標(biāo)簽內(nèi)的數(shù)據(jù)通過(guò)對(duì)內(nèi)部天線的負(fù)載調(diào)制向空間發(fā)射調(diào)制信號(hào)。讀寫(xiě)器內(nèi)天線由空間捕獲該調(diào)制信號(hào)，并通過(guò)內(nèi)部相關(guān)解調(diào)電路還原非接觸式IC卡或射頻識(shí)別標(biāo)簽所發(fā)送數(shù)據(jù)。至此，完成讀寫(xiě)器與非接觸式IC卡或射頻識(shí)別標(biāo)簽之間的通信。
非接觸式IC卡或射頻識(shí)別標(biāo)簽需要在讀寫(xiě)器發(fā)送場(chǎng)強(qiáng)的一定范圍內(nèi)都能夠?qū)ψx寫(xiě)器發(fā)送指令做出正確的響應(yīng)。圖2示出了為完成讀寫(xiě)器與非接觸式IC卡或射頻識(shí)別標(biāo)簽之間正常通訊，非接觸式IC卡或射頻識(shí)別標(biāo)簽內(nèi)部射頻接口所需要的功能電路。其中，整流及限幅濾波電路一方面將天線端耦合過(guò)來(lái)的交流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)過(guò)限幅濾波的直流信號(hào)，然后送入后續(xù)穩(wěn)壓電路和解調(diào)電路進(jìn)行處理，另一方面通過(guò)負(fù)載調(diào)制的方式將邏輯信號(hào)d_in發(fā)射出去。時(shí)鐘產(chǎn)生電路生成同步時(shí)鐘clk。穩(wěn)壓電路產(chǎn)生穩(wěn)定電壓vdd給內(nèi)部電路供電。復(fù)位電路根據(jù)電壓vdd的高低產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)por。解調(diào)電路通過(guò)對(duì)包絡(luò)信號(hào)的檢測(cè)恢復(fù)讀寫(xiě)器傳輸數(shù)據(jù)d_out。
如前所述，非接觸式IC卡或射頻識(shí)別標(biāo)簽需要能夠在一定場(chǎng)強(qiáng)范圍內(nèi)響應(yīng)讀寫(xiě)器發(fā)送過(guò)來(lái)的信號(hào)，因此限幅電路要能夠?qū)⒎墙佑|式IC卡或射頻識(shí)別標(biāo)簽耦合得到的能量限制在可以接受的范圍之內(nèi)，同時(shí)又不能夠影響后續(xù)解調(diào)、穩(wěn)壓、時(shí)鐘、復(fù)位電路的正常工作。但是如果使用沒(méi)有帶寬控制的限幅電路，將會(huì)影響到調(diào)制信號(hào)的包絡(luò)，從而影響到后續(xù)解調(diào)、穩(wěn)壓、復(fù)位電路的正常工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種用于非接觸式IC卡和射頻識(shí)別標(biāo)簽芯片的限幅保護(hù)電路，它能夠在一定場(chǎng)強(qiáng)范圍內(nèi)將通過(guò)天線耦合得到的能量限制在可以接受的范圍內(nèi)，同時(shí)不會(huì)影響芯片內(nèi)部后續(xù)解調(diào)、穩(wěn)壓、時(shí)鐘、復(fù)位電路的正常工作。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明用于非接觸式IC卡和射頻識(shí)別標(biāo)簽芯片的限幅保護(hù)電路包括并聯(lián)在所述芯片射頻接口整流濾波電路的旁路泄流晶體管，檢測(cè)所述整流濾波電路輸出信號(hào)的高壓、低壓檢測(cè)電路，該高壓、低壓檢測(cè)電路分別控制對(duì)一電容進(jìn)行充電的充電電流源和放電的放電電流源的開(kāi)啟，所述電容充放電形成限幅控制信號(hào)，該限幅控制信號(hào)控制所述旁路泄流晶體管的開(kāi)啟。
作為本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)，所述限幅保護(hù)電路還包括并聯(lián)在所述整流濾波電路的限幅支路，該限幅支路的開(kāi)啟由所述限幅控制信號(hào)和所述芯片射頻接口解調(diào)電路輸出信號(hào)控制。
由于采用本發(fā)明的電路，分別利用高低壓檢測(cè)電路對(duì)整流濾波電路輸出信號(hào)進(jìn)行電壓檢測(cè)，并對(duì)電容充放電進(jìn)行控制，然后利用電容形成的限幅控制信號(hào)控制旁路泄流晶體管進(jìn)行泄流，從而完成對(duì)IC卡或標(biāo)簽的限幅保護(hù)作用，并避免了對(duì)后續(xù)解調(diào)、穩(wěn)壓、復(fù)位電路的影響。
另外，利用解調(diào)電路輸出信號(hào)控制限幅支路的開(kāi)啟，當(dāng)讀寫(xiě)器發(fā)送的是沒(méi)有經(jīng)過(guò)幅度調(diào)制的載波信號(hào)時(shí)限幅支路導(dǎo)通泄流，增強(qiáng)泄流能力；當(dāng)讀寫(xiě)器發(fā)送的是經(jīng)過(guò)幅度調(diào)制的載波信號(hào)時(shí)限幅支路關(guān)閉，減弱泄流能力。這樣可以避免在場(chǎng)強(qiáng)很高的情況下天線經(jīng)過(guò)幅度調(diào)制時(shí)芯片內(nèi)部容易下電的問(wèn)題，擴(kuò)展了IC卡和標(biāo)簽?zāi)軌蛘９ぷ鞯姆秶?br>

下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明圖1是非接觸式IC卡或射頻識(shí)別標(biāo)簽的系統(tǒng)框圖；圖2是非接觸式IC卡或射頻識(shí)別標(biāo)簽芯片的射頻接口電路原理框圖；圖3是本發(fā)明用于非接觸式IC卡和射頻識(shí)別標(biāo)簽的限幅保護(hù)電路實(shí)施例的原理圖。
具體實(shí)施例方式
如圖3所示，當(dāng)讀寫(xiě)器發(fā)送到空間的交流載波信號(hào)被非接觸式IC卡或射頻識(shí)別標(biāo)簽的天線端耦合并送入整流濾波電路后產(chǎn)生輸出信號(hào)，即直流包絡(luò)信號(hào)rec_out。該包絡(luò)信號(hào)rec_out的高低直接與非接觸式IC卡或射頻識(shí)別標(biāo)簽所處場(chǎng)強(qiáng)相關(guān)。所處場(chǎng)強(qiáng)越高，包絡(luò)信號(hào)rec_out越高，所處場(chǎng)強(qiáng)越低，包絡(luò)信號(hào)rec_out越低。所述包絡(luò)信號(hào)rec_out作為高壓和低壓檢測(cè)電路的輸入。
當(dāng)所述包絡(luò)信號(hào)rec_out高于一定值Vhigh(高壓檢測(cè)電路產(chǎn)生有效輸出時(shí)的輸入電壓)后，高壓檢測(cè)電路的輸出端輸出低電平vctrl1，作為充電電流源控制開(kāi)關(guān)的PMOS晶體管M1開(kāi)啟，充電電流源I1經(jīng)過(guò)PMOS晶體管M1開(kāi)始給電容C充電。電容C充放電形成的限幅控制信號(hào)vshunt電平開(kāi)始升高，當(dāng)升高到旁路泄流晶體管Mshunt1可以開(kāi)啟時(shí)，該旁路泄流晶體管Mshunt1導(dǎo)通瀉流。
當(dāng)所述包絡(luò)信號(hào)rec_out低于一定值Vlow(低壓檢測(cè)電路產(chǎn)生有效輸出時(shí)的輸入電壓)后(Vlow＜Vhigh)，低壓檢測(cè)電路的輸出端輸出高電平vctrl2，作為放電電流源控制開(kāi)關(guān)的NMOS晶體管M2開(kāi)啟，放電電流源I2經(jīng)過(guò)NMOS晶體管M2開(kāi)始給電容C放電。限幅控制信號(hào)vshunt開(kāi)始下降，當(dāng)下降到使旁路泄流晶體管Mshunt1可以關(guān)斷時(shí)，旁路泄流晶體管Mshunt1截止，瀉流結(jié)束。
在本實(shí)施例中需要說(shuō)明的是1、低壓檢測(cè)電路產(chǎn)生有效輸出時(shí)的輸入電壓Vlow必須小于高壓檢測(cè)電路產(chǎn)生有效輸出時(shí)的輸入電壓Vhigh，這樣就能夠保證在所述包絡(luò)信號(hào)rec_out某個(gè)中間范圍內(nèi)高壓檢測(cè)電路的輸出vctrl1為高，低壓檢測(cè)電路的輸出vctrl2為低，電容C形成的限幅控制信號(hào)vshunt保持相對(duì)不變，從而保持所述包絡(luò)信號(hào)rec_out相對(duì)穩(wěn)定在某一個(gè)固定值。這樣做的目的是為了保證非接觸式IC卡或射頻識(shí)別標(biāo)簽在限幅開(kāi)始作用附近某個(gè)較低場(chǎng)強(qiáng)范圍內(nèi)抖動(dòng)時(shí)，限幅保護(hù)電路不會(huì)頻繁地開(kāi)啟或關(guān)閉，以免影響到包絡(luò)信號(hào)rec_out的質(zhì)量。2、對(duì)電容C的充放電時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)大于整流濾波電路輸出的包絡(luò)信號(hào)rec_out包絡(luò)的上升下降沿，從而不會(huì)使得正常的包絡(luò)信號(hào)rec_out調(diào)制幅度變淺，以免影響到解調(diào)電路的正常工作，這就需要合理設(shè)置電容C和充放電電流源I1和I2的大小。
還有一個(gè)問(wèn)題，即在讀寫(xiě)器發(fā)送經(jīng)過(guò)幅度調(diào)制的載波信號(hào)時(shí)限幅電路的泄流能力與讀寫(xiě)器發(fā)送沒(méi)有經(jīng)過(guò)幅度調(diào)制的載波信號(hào)時(shí)限幅電路的瀉流能力相當(dāng)。這會(huì)導(dǎo)致載波信號(hào)在幅度調(diào)制期間限幅過(guò)大，從而使穩(wěn)壓輸出電壓過(guò)低進(jìn)而使非接觸式IC卡或射頻識(shí)別標(biāo)簽芯片內(nèi)部產(chǎn)生下電，致使非接觸式IC卡或射頻識(shí)別標(biāo)簽無(wú)法正常工作。為了解決這個(gè)問(wèn)題，需要在所述整流濾波電路另外并聯(lián)一限幅支路，該限幅支路由串聯(lián)連接的第二旁路泄流晶體管Mshunt2和開(kāi)關(guān)晶體管Mswitch組成。所述第二旁路泄流晶體管Mshunt2的開(kāi)啟由限幅控制信號(hào)vshunt控制，所述開(kāi)關(guān)晶體管Mswitch的開(kāi)啟由解調(diào)電路輸出信號(hào)d_out控制。當(dāng)解調(diào)電路輸出信號(hào)d_out為高時(shí)，即讀寫(xiě)器發(fā)送沒(méi)有經(jīng)過(guò)幅度調(diào)制的載波信號(hào)時(shí)，只要非接觸式IC卡或射頻識(shí)別標(biāo)簽所處場(chǎng)強(qiáng)高到一定程度，兩路旁路瀉流晶體管Mshunt1、Mshunt2均開(kāi)啟，瀉流能力相對(duì)較大。當(dāng)解調(diào)電路輸出信號(hào)d_out為低時(shí)，即讀寫(xiě)器發(fā)送經(jīng)過(guò)幅度調(diào)制的載波信號(hào)時(shí)，只要場(chǎng)強(qiáng)高到一定程度，旁路瀉流晶體管Mshunt1開(kāi)啟，而旁路瀉流晶體管Mshunt2仍然關(guān)閉，瀉流能力相對(duì)較弱。這樣就很好地解決了限幅情況下在讀寫(xiě)器發(fā)送幅度調(diào)制信號(hào)時(shí)非接觸式IC卡或射頻識(shí)別標(biāo)簽芯片內(nèi)部可能存在著的下電問(wèn)題。
如上所述，本發(fā)明通過(guò)使用帶寬控制信號(hào)控制的限幅電路，并配合以解調(diào)電路輸出信號(hào)的控制作用，很好地完成了對(duì)非接觸式IC卡或射頻識(shí)別標(biāo)簽在高場(chǎng)強(qiáng)下的限幅保護(hù)作用，同時(shí)又不會(huì)影響到非接觸式IC卡或射頻識(shí)別標(biāo)簽與讀寫(xiě)器之間正常的數(shù)據(jù)通信。
權(quán)利要求
1.一種用于非接觸式IC卡和射頻識(shí)別標(biāo)簽芯片的限幅保護(hù)電路，其特征在于，所述限幅保護(hù)電路包括并聯(lián)在所述芯片射頻接口整流濾波電路的旁路泄流晶體管，檢測(cè)所述整流濾波電路輸出信號(hào)的高壓、低壓檢測(cè)電路，該高壓、低壓檢測(cè)電路分別控制對(duì)一電容進(jìn)行充電的充電電流源和放電的放電電流源的開(kāi)啟，所述電容充放電形成限幅控制信號(hào)，該限幅控制信號(hào)控制所述旁路泄流晶體管的開(kāi)啟。
2.如權(quán)利要求1所述的用于非接觸式IC卡和射頻識(shí)別標(biāo)簽芯片的限幅保護(hù)電路，其特征在于還包括并聯(lián)在所述整流濾波電路的限幅支路，該限幅支路的開(kāi)啟由所述限幅控制信號(hào)和所述芯片射頻接口解調(diào)電路輸出信號(hào)控制。
3.如權(quán)利要求1或2所述的用于非接觸式IC卡和射頻識(shí)別標(biāo)簽芯片的限幅保護(hù)電路，其特征在于所述電容的充放電時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)大于所述整流濾波電路輸出信號(hào)包絡(luò)的上升下降沿。
4.如權(quán)利要求1或2所述的用于非接觸式IC卡和射頻識(shí)別標(biāo)簽芯片的限幅保護(hù)電路，其特征在于所述高壓檢測(cè)電路產(chǎn)生有效輸出時(shí)的輸入電壓大于所述低壓檢測(cè)電路產(chǎn)生有效輸出時(shí)的輸入電壓。
5.如權(quán)利要求1或2所述的用于非接觸式IC卡和射頻識(shí)別標(biāo)簽芯片的限幅保護(hù)電路，其特征在于所述高壓檢測(cè)電路通過(guò)控制一PMOS晶體管的開(kāi)關(guān)控制充電電流源對(duì)電容的充電；所述低壓檢測(cè)電路通過(guò)控制一NMOS晶體管的開(kāi)關(guān)控制放電電流源對(duì)電容的放電。
6.如權(quán)利要求2所述的用于非接觸式IC卡和射頻識(shí)別標(biāo)簽芯片的限幅保護(hù)電路，其特征在于所述限幅支路由串聯(lián)連接的第二旁路泄流晶體管和開(kāi)關(guān)晶體管組成，所述第二旁路泄流晶體管的開(kāi)啟由所述限幅控制信號(hào)控制，所述開(kāi)關(guān)晶體管的開(kāi)啟由所述解調(diào)電路輸出信號(hào)控制；當(dāng)所述解調(diào)電路輸出信號(hào)為高，且所述限幅控制信號(hào)大于第二旁路泄流晶體管的開(kāi)啟電壓時(shí)，該第二旁路泄流晶體管導(dǎo)通；當(dāng)所述解調(diào)電路輸出信號(hào)為低時(shí)，該第二旁路泄流晶體管關(guān)閉。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于非接觸式IC卡和射頻識(shí)別標(biāo)簽芯片的限幅保護(hù)電路。所述限幅保護(hù)電路包括并聯(lián)在所述芯片射頻接口整流濾波電路的旁路泄流晶體管，檢測(cè)所述整流濾波電路輸出信號(hào)的高壓、低壓檢測(cè)電路，該高壓、低壓檢測(cè)電路分別控制對(duì)一電容進(jìn)行充電的充電電流源和放電的放電電流源的開(kāi)啟，所述電容充放電形成限幅控制信號(hào)，該限幅控制信號(hào)控制所述旁路泄流晶體管的開(kāi)啟。本發(fā)明既能完成限幅功能，又不會(huì)影響芯片內(nèi)部后續(xù)解調(diào)、穩(wěn)壓、時(shí)鐘、復(fù)位電路的正常工作。
文檔編號(hào)H03K17/00GK101038616SQ20061002481
公開(kāi)日2007年9月19日 申請(qǐng)日期2006年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月17日
發(fā)明者任建軍, 劉穎 申請(qǐng)人:上海華虹集成電路有限責(zé)任公司