CN1107922C - 半导体器件,使用同样器件的ic卡和通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种具有简化的电路结构和程序开发的IC卡以及一种在诸如通信速率和通信距离等性能上有所改进的通信系统。IC卡(10)包括：一个用来接收提供电能的电磁波的天线(22a)，一个用来接收传送数据的电磁波的天线(22b)，一个用来对接收到的电磁波进行整流以获得电能的整流电路(11)和电容(6)，一个利用所获得的电能为IC卡(10)的内部电路提供电源电压的电源电路(12)，一个用来从接收到的电磁波中检测出数据单元的检测电路(13)，一个用来对接收到的数据进行解调并对即将发送的数据进行调制的调制/解调电路(14)，一个用来产生供内部电路使用的时钟信号CP的振荡电路(1)，以及一个诸如微型计算机和存储器(图中未示出)的半导体器件，用来对所获得的数据进行处理和存储。

Description

半导体器件,使用同样器件的IC卡和通信系统

                         技术领域

该发明涉及一种内置振荡电路的半导体器件，一种使用同样器件的IC卡和一个通信系统。

                         背景技术

最近几年，一种非接触式(proximity type)的IC卡，以下简称为“IC卡”，逐渐得到应用，这种IC卡在使用时，可以确认和更新其中保存的数据，而不需要手动地将其通过一个卡插口处的卡阅读器或类似的装置。这种卡，又被称为“射频标签”，可以做为一个卡式标签在如下应用中使用，比如滑雪场跑道的优选票，或者是火车或公共汽车的优待票或通勤票，或者是用于库存管理，等等。

这种IC卡具有如图4所示的结构，其中图(a)是从上往下看的透视图，图(b)是从侧面看的透视图。如图中所示，一定形树脂34的厚度约为0.5到2.0mm，其中固定了一块基片31，基片上是事先安装上的半导体器件和分立的电子元件以及一个绕成螺旋线圈形状的天线32。定形树脂34的表面涂了一层用聚乙烯对肽酸盐(或PET)或其它类似材料做成的薄膜33，薄膜的厚度约为0.1mm，上面有事先指定的固定标记。基片31上有事先印刷好的线路，可以在其上安装诸如微型计算机和存储器的半导体器件，以及包括电阻电容等在内的分立电子元件。天线32，用来发射和接收电磁波，与构成共振电路的电容相结合构成了一个调谐电路。

图5给出了一个使用IC卡的通信系统的一般性范例。图5所给出的通信系统中包括一个具有独立数据的IC卡10a和一个卡插口装置20a，该装置可用来发射电磁波为IC卡10a提供电能，还可以执行数据的发送和接收。IC卡10a的构成如下：天线22a，用来接收电磁波，整流电路11和电容6，用来对接收到的电磁波进行整流以产生电能；电源电路12，通过由获得的电能产生的电源电压为IC卡10a的内部电路供电；波-检测电路13，用来从接收到的电磁波中检测出数据单元；调制/解调电路14，可对接收到的数据进行解调并对要发送的数据进行调制；振荡电路1，产生一个供内部电路使用的时钟信号CP；另外，还有图中没有给出的由微型计算机和存储器构成的控制电路，分别对接收到的数据进行处理和存储。

另一方面，卡插口装置20a则由以下几部分构成：调制电路14a，用来对要发送给IC卡10a的电能信号和数据信号进行调制；天线22f，用来发射携带上述信号的电磁波；天线22g，用来接收由IC卡10a发射来的电磁波；检测电路13b，用来检测所接收到的由IC卡10a发射来的电磁波中的数据单元；解调电路14d，用来对检测到的数据进行解调；控制电路15a，用来对解调出来的信号进行处理并允许卡插口装置(图中没有给出)根据数据处理的结果执行控制。控制电路15a中包括诸如微型计算机和存储器的半导体器件，而卡插口装置则由一个控制通道的插口装置和一个引导显示器等构成。

通常，有一些放置在IC卡10a里面的振荡器电路，比如CR(阻容)振荡器电路和环形振荡器电路，易于通过设计集成到半导体器件中，而且这些电路不需要陶瓷-石英晶体振荡器和电感元件。这些电路一般是集成到半导体器件当中。图6给出了一个具有CMOS结构的环形振荡电路9的例子，该电路中包含有奇数个信号反相器9m，其中m从1到n，n是一个正的奇数，9m可以是NAND(与非)电路或反相器电路。这些信号反相器的输入端和输出端串联在一起构成一个环路。每个信号反相器9m都有一个延迟电容3m，连接在相应的输出端口处。反相器9n一方面和与非门91的一个输入端相连以提供信号，另一方面，和反相器6的输入端相连，该反相器的输出端与电路的其它部分(图中未示出)相连以给出时钟信号CP，该信号可做为半导体器件的参考时钟。与非门91的另一个输入端接控制信号S，对振荡的起始和终止进行控制。

一方面，前面提到的环形振荡电路和CR振荡电路等，在一些对振荡频率的准确度要求不高的装置比如说玩具中使用，是没有问题的。但是，将其做为一个器件放在使用非接触式IC卡的卡插口系统中却很困难，理由如下。

即，在一个使用非接触式IC卡的卡插口系统中，由于要求保证在IC卡和卡插口装置之间发送和接收数据时的时间同步性，所以对振荡特性中准确度一项有一定的要求。然而，一个IC卡只有一个电源，该电源是通过接收从卡插口装置等发射来的电磁波，再经过整流以后对电容进行充电，因此电源电压容易随着距卡插口装置的距离或数据接收的状态而改变。电源电压的改变将引起每个信号反相器的驱动能力的变化，于是每个电容的充电或放电电流也要改变，相应地改变了信号反相器之间的延迟时间，最终导致振荡频率的变化。每个信号反相器的驱动能力也容易随温度变化而改变，或者由于半导体器件制造过程中引起的器件性能的改变而改变。这样，振荡频率进一步改变。

如此看来，有许多因素可引起振荡频率的变化。因此，平均的振荡频率通常采用以下方法来控制：改变某个信号反相器中晶体管的尺寸或数目，或者通过改变电容的尺寸来改变电容值。但这些改动既不切合实际又麻烦，因为做这些改动要求在制造半导体器件的过程中更换掩模或类似的东西。

对于半导体器件内部的振荡电路来说，也没有什么技术可以抑制振荡频率的变化，除非对电源电压和温度等条件进行限制以达到对频率准确度的要求。

顺带提一下，使用外部元件比如说分立的振荡器则比较容易改变频率准确度。但是，这种方法采纳起来也很困难，因为IC卡作为一种产品，它的厚度是有限制的，而安装外部元件将增大基片的面积，封装时引脚的数目必须增加；成本将提高，因为花在外部元件上的额外费用，包括调整的费用，是很高的。

因此，本发明的目的就是在一个半导体器件内部做一个振荡电路，它能在一个宽的电源电压和温度范围内提供一个相对准确的振荡频率，而且该频率易于改变，从而减少使用外部元件的数目，简化半导体器件的结构。

下面将参照图5，在一个通用范例的基础上对使用IC卡的通信系统进行简要的说明。在IC卡10a中没有配置电池或其它类似的电源。于是，IC卡10a所需的电能由频率范围在几百KHz到几MHz的电磁波提供，当它经过一个安装在滑雪场跑道入口处等的卡插口装置附近时，IC卡10a中的天线22a将接收到该电磁波。接收到的电源波经整流电路11整流后，对一个电容或类似的器件进行充电以获得所需的电能。只要当电能充足时，电源电路12才能产生特定电平的电源电压，供给IC卡10a的内部电路以进行数据的接收、处理和发送。

上述通信系统可以使数据的内容能够通过利用电磁波的相互通信得到确认，而IC卡10a和卡插口装置20a之间不需有任何接触。这就避免了那些在使用普通磁卡时所必需的操作，比如说每经过一个入口时，要把卡从兜里掏出来，摇下车窗，然后把卡送到一个卡插口装置中，避免了这些操作后就可以缩短检查时间，减轻入口处的拥挤现象。由于具有这些便利，非接触式IC卡和通信系统的应用范围应该更广，比如说，从现在起，用于高速路的收费。

然而，在通常使用的IC卡中，只有当接收到的电磁波经整流后在电容上储存了充足的电能后，才能进行通信。于是，就产生了一个问题，由于每次储存的电能不足时都必需经常重复进行充电，使得通信的速率上不去。另一个问题是不能通过缩短充电时间周期来加大通信距离，因为通信距离越远则充电所需的持续时间越长。还有一个问题，IC卡的天线通常用来获得电能并发送/接收数据，那么电能的获得和数据的发送/接收之间的切换就必须根据某种具体情况来执行。为此，IC卡变得复杂了，不仅有复杂的内部电路而且还要对其进行编程，这样就延伸出一个开发过程。

此外，前面提到的环形振荡电路和CR振荡电路等，在一些对振荡频率的准确度要求不高的装置比如说玩具中使用时，是没有问题的。但是，将其做为一个器件放在使用非接触式IC卡的卡插口系统中却很困难，理由如下。

即，在一个使用非接触式IC卡的卡插口系统中，由于要求保证在IC卡和卡插口装置之间发送和接收数据时的时间同步性，所以对振荡特性中准确度一项有一定的要求。然而，一个IC卡只有一个电源，该电源是通过接收从卡插口装置等发射来的电磁波，再经过整流以后对电容进行充电，因此电源电压容易随着距卡插口装置的距离或数据接收的状态而改变。电源电压的改变将引起每个信号反相器的驱动能力的变化，于是每个电容的充电或放电电流也要改变，相应地改变了信号反相器之间的延迟时间，最终导致振荡频率的变化。每个信号反相器的驱动能力也容易随温度变化而改变，或者由于半导体器件制造过程中引起的器件性能的改变而改变。这样，振荡频率进一步改变。

如此看来，有许多因素可引起振荡频率的变化。因此，平均的振荡频率通常采用以下方法来控制：改变某个信号反相器中晶体管的尺寸或数目，或者通过改变电容的尺寸来改变电容值。但是这些改动既不切合实际又麻烦，因为做这些改动要求在制造半导体器件的过程中更换掩模或类似的东西。

对于半导体器件内部的振荡电路来说，也没有什么技术可以抑制振荡频率的变化，除非对电源电压和温度等条件进行限制以达到对频率准确度的要求。

顺带提一下，使用外部元件比如说分立的振荡器则比较容易改进频率准确度。但是，这种方法采纳起来也很困难，因为IC卡作为一种产品，它的厚度是有限制的，而安装外部元件将增大基片的面积，封装时引脚的数目必须增加；成本将提高，因为花在外部元件上的额外费用，包括调整的费用，是很高的。

因此本发明的目的是提供一种易于开发的IC卡，其电路结构、编程以及通信系统在通信速率、通信距离等指标上有所改进。

另一个目的是在一个半导体器件的内部做一个振荡电路，它能在一个宽的电源电压和温度范围内提供一个相对准确的振荡频率，而且该频率易于改变，从而减少使用外部元件的数目，简化半导体器件的结构。

                       发明的内容

为了解决上述问题，在权利要求1中提出了一种半导体器件，它包括：一个由许多信号反相器构成的环形振荡电路，其中由奇数个信号反相器串联构成一个环路；以及一个恒流电路，其设定的电流值要小于上述信号反相器中所含的晶体管的极限电流，该恒流电路要和至少一个由电源电压或参考电压供电的上述晶体管串联在一起。

权利要求2中还提出了一种IC卡装置。它包括：第一个天线，通过接收外部电磁波并进行整流以获得电能；以及第二个天线，在所获得的电能的基础上发送和接收数据，第二个天线与上述第一个天线相互独立。

依据权利要求2，在权利要求3中又提出了一种IC卡，这种IC卡还包括：一个由许多信号反相器构成的环形振荡电路，其中由奇数个信号反相器串联构成一个环路；以及一个恒流电路，其设定的电流值要小于上述信号反相器中所含的晶体管的极限电流，该恒流电路要和至少一个由电源电压或参考电压供电的上述晶体管串联在一起。

权利要求4中提出了一种通信系统，它包括：一个IC卡，其中含有一个半导体集成电路和至少一个通过接收外部电磁波并进行整流以获得电能的天线，IC卡在所获得的电能的基础上进行数据的发送和接收；以及一个卡插口装置，其中的第一个天线用来发射提供电能的电磁波，第二个天线用来发送和接收数据，第二个天线和上述第一个天线相互独立。

权利要求5中还提出了一种根据权利要求4的通信系统，其中上述的第二个天线由一个发送上述数据的发送天线和一个接收上述数据的接收天线构成，接收天线与前述发送天线相互独立。

权利要求6中提出了另一种根据权利要求4的通信系统，其中上述的第二个天线根据用途进行切换来发送和接收数据。

权利要求7中提出了一种根据权利要求4到6中的任何一项的通信系统，其中的上述卡插口装置中，每次发射的用来提供电能的电磁波所到达的距离范围要比用来发送数据的电磁波所到达的距离长。

权利要求1中提出的、使用了上述构成振荡电路的电路结构的半导体器件，可以抑制当电源电压或温度变化时，振荡电路中的信号反相器的延迟时间的变化。并且，在权利要求2提出的IC卡装置中，比较容易做出使用较少外部元件的、振荡频率变化较小的振荡器。

按照本发明给出的IC卡的结构，用来获得电能的天线2a和用来发送和接收数据的天线2b要相互独立，这样在接收IC卡使用过程中所需电能的同时，天线2b可以进行数据的发送和接收。

                      图的简短说明

图1是对一种IC卡的结构和使用该IC卡的通信系统的图解；

图2是根据本发明的一个振荡电路的电路图；

图3是适用于本发明的另外一种信号反相器的电路图；

图4是一种普通的非接触式IC卡结构的图解；

图5是普通的非接触式IC卡和使用该种IC卡的通信系统的图解；

图6是一种普通的振荡电路的电路图。

                实现本发明的最佳方式

下面将参照图1至3，对一个优选的具体体现本发明的实例进行详细的解释。

图1所示是根据本发明的一种IC卡结构和一个使用该种IC卡的通信系统的实例。图1中的通信系统包括一个具有独立数据的IC卡10，和一个卡插口装置20，该装置可发射为IC卡提供电能的电磁波，并对二者之间的特定数据进行发送和接收。IC卡包括：一个用来接收提供电能的电磁波的天线22a；一个用来接收传送数据的电磁波的天线22b；一个用来对接收到的电磁波进行整流以获得电能的整流电路11及电容6；一个通过利用所获得的电能为IC卡的内部电路提供电源电压的电源电路12；一个用来从接收到的电磁波中检测出数据单元的检测电路13；一个用来对接收到的数据进行解调、对要发送的数据进行调制的调制/解调电路14；一个用来产生供内部电路使用的时钟信号CP的振荡电路；以及一个半导体器件，比如一个微型计算机和快闪或非易失性存储器。电源电路12中包括一个产生参考电压的电路，即利用所获得的电能产生一个参考电压；一个电压箝位电路，通过比较电源电压和参考电压来稳定电源电压值；和一个电源电压检测电路，该电路输出一个信号来起始或终止IC卡10的操作。

另一方面，卡插口装置20则包括：一个对即将发送给IC卡10的电能信号进行调制的调制电路14a；一个用来发射携带同样信号的电磁波的天线22c；一个对要发送给IC卡10的数据信号进行调制的调制电路14b；一个用来发射携带上述信号的电磁波的天线22d；一个用来检测从IC卡10接收到的电磁波中所携带的数据单元的检测电路13a；一个对检测到的数据进行解调的解调电路14c；和一个对解调后的数据进行处理的控制电路15，根据数据处理的结果对卡插口装置(图中未示出)进行控制。控制电路15由诸如微型计算机、存储器等的半导体器件构成，而卡插口装置则由一个插口装置，一个引导显示器等构成，用来对插口的通路进行控制。

图2示出了一个根据本发明的一个具体实例的振荡电路1。振荡电路1包括：一个环形振荡电路部分2，由许多信号反相器串联在一起构成一个环路；一个恒流电路部分5，分别与每个信号反相器相连以限制其输出电流；和一个稳压电路4，用来产生一个参考的恒定电压，对分配给每个信号反相器的电流值进行规定。

下面将对环形振荡电路部分2和恒流电路部分5的结构做更详细的解释。环形振荡电路部分2中有n个信号反相器2m，其中m从1到n，n是一个正的奇数，这n个信号反相器每个都具有MOS结构，由反相器电路，与非电路等构成，它们的输入端和输出端串接在一起构成一个环形。这些信号反相器2m的输出端都分别接了一个电容3m，用来对各个反相器的输出信号的传输进行延迟。每个信号反相器2m有一个直接与参考电压相连的参考电压支路晶体管，这点与普通的信号反相器电路相似；还有一个通过恒流电路5中相应的恒流源5m与电源相连的电源支路晶体管。这样的结构，使得每个信号反相器2m有固定的输出电流，相应地其延迟时间也几乎保持不变，不随信号反相器驱动能力的变化而变化。

恒流电路部分5用来产生一个恒定的电流，它是在稳压电路4产生的恒定电压基础上，利用了一个电阻5a和一个二极管接法的NMOS型晶体管5b而产生的。恒流电路部分5包括：一个以镜像电流方式与晶体管5b相连的晶体管5c；一个做为晶体管5c的负载的晶体管5d；许多以镜像电流方式与晶体管5d相连的PMOS型晶体管5m，m从1到n；以及一个控制恒流电路部分5工作的晶体管5e。晶体管5m是以插入的方式，分别与信号反相器2m的电源支路晶体管串接在一起的。

晶体管5e和与非电路21的一个输入端与一根控制线S相连，以控制振荡的起始和终止。信号反相器2n的输出端一方面以反馈的方式与与非电路21相连，同时连到了反相器电路6的输入端。反相器电路6的输出与其它电路(图中未示出)相连，以提供一个时钟信号CP，去控制半导体器件运行的时序。

顺带提一下，虽然每个电容3m可以只由一个互联层或扩散层的寄生电容构成，但如果能通过一个分立的电容元件来增加电容值，就能在改进封装振荡频率的准确度的同时，产生更低的振荡频率。稳压电路4可由一个通常的、利用二极管正向偏置电压或齐纳二极管的齐纳电压的稳压电路，对该电路的具体结构的解释此处省略了。

下面解释一个电路是如何工作的。当控制线S上的电压是低电平时，与非电路21的输出保持高电平，这样就没有恒定电流流过信号反相器。于是，每个信号反相器保持在此之前瞬间的输出状态，因而振荡是终止的。

另一方面，当控制线S上的电压变成高电平时，与非电路21的输出首先反转成低电平。电容31上所充的电迅速放掉。如果电容31上的充电电压低于反相器电路22的输入阈值电压，那么反相器电路22的输出就要反转并利用晶体管52提供的恒定电流对电容32充电。在充电过程中，当电容32上的充电电压高于反相器电路23的输入阈值电压时，反相器电路23的输出发生反转，使得电容33开始放电。如果在这组信号反相器2m中所述的充电和放电的过程重复进行，那么反馈给与非电路22的电压信号将与其先前的电压电平不同，因为是奇数个信号反相器连在一起构成环路。这样，振荡就能持续下去。

这样，每个电容3m都是靠晶体管5m提供的恒定电流充电，因此如果恒流电路部分5所设定的恒定电流值能够保证充电时间比放电时间足够得长，这样是为了使得设定的恒定电流值低于晶体管5m的极限电流，那么每个信号反相器的延迟时间几乎是一个常数，不随由电源电压抖动引起的信号反相器之间的驱动能力的变化而变化，于是振荡频率可以几乎保持不变。

顺带提一下，通过改变信号反相器的数目或电容的容值，振荡频率是可以改变的，这点与通常的方式类似。但在此处所给的具体实施例中，每个信号反相器的输出电流及相应的延迟时间都可以通过简单地外接一个电阻5a并改变其电阻值来改变，因为电阻5a决定了恒定电流的值。这样，振荡频率便于改变。

图3给出了另外一种可用于本发明的CMOS结构信号反相器的实例。图3(a)给出了一个处在连接状态的反相器电路的结构，其中一个包含在信号反相器2am(m从1到n)的电源线支路上的晶体管直接以类似于普通反相器电路的方式与电源相连，另外，在参考电压线支路上的一个晶体管则和一个恒流电路5am(m从1到n)插入串接在一起。把许多个这样的信号反相器串接在一起构成一个环形就可以做成一个振荡电路，其中恒定电流的值由类似图1的结构的恒流电路设定。图3(b)给出了一个进一步改进振荡频率准确度的例子，其中恒流源5am和5bm(m从1到n)分别与晶体管插入串联在一起，而晶体管又分别与电源线和参考电压线相连。

下面将参照图1对一个利用IC卡的通信系统的应用实例进行解释。IC卡10所需的电能是这样获得的：卡插口装置20的天线22c发射一个几微瓦的、频率约为几百KHz的弱电磁波，为IC卡10的天线22a所接收，接收到的电磁波经整流电路11整流后对电容进行充电，等等。通过这种方式获得的电能可用来产生供IC卡10内部电路使用的具有特定值的电源电压。在接收所需的电能期间，与此同时，卡插口装置20的数据天线22d也发射电磁波，其中带有请求确认使用频率的数据。发射的电磁波被天线22b所接收，检测电路13对其进行检测，由调制/解调电路14对数据进行解调，进而驱动控制电路，比如说一个微型计算机，对数据进行改写，数据可以是费用或次数。改写后的数据结果由调制/解调电路14进行调制，然后由天线22b发射给卡插口装置20。卡插口装置20上的天线22e将接收该电磁波，经检测电路13a检测、解调电路14c解调以后，由控制电路15进行数据处理，在此基础上卡插口装置20对IC卡的ID号码或使用状态进行确认，以便通过或禁止单方允许的人或物，通过显示引导到一个指定的方向，或者对IC卡10中的数据再次刷新。

图1中的通信系统有可能减少数据的串扰，比如说使用频率低于500KHz的电磁波来传递电能，同时用频率高于1MHz的电磁波来传送数据。而且，如果能预先给IC卡提供电能，比如通过加强用来传递电能的电磁波的电场，使其强于用来传送数据的电磁波的电场，或者通过加强用来传递电能的电磁波的方向性，使其优于用来传递数据的电磁波的方向性，这样，数据的通信就可以在短时间内以更高的效率完成。采用这种结构，即使是以相当高的速度通过高速路上的收费站时，也能保证数据交换的正确完成。此外，卡插口装置20上的接收天线和发射天线可以合并，并根据当时的用途进行切换。

在图1所示的通信系统中，如果IC卡使用的是普通的振荡电路，那么当IC卡离卡插口装置的发射天线较远时，它将接收到一个低电平信号，相应地其电源电压也较低，这样振荡频率信号的发送就有一很长的延迟，使得IC卡要花很长的时间才能把数据写入存储器。与此相反，使用了本发明提出的振荡电路的IC卡10，按照前述的方式工作，则可以利用所提供的稳定的振荡频率在一个几乎恒定的时间周期内完成数据的处理，即使此时的电源电压比较低。数据处理时间周期的一致性可以避免电流消耗在振荡电路中，这样节省下来的电能可用来增大通信距离。

顺便提及，本发明提出的IC卡并不仅限于图1给出的具体实例的结构，可以把图1中的所有电路功能模块集成到一个芯片中或者按照电路功能的不同集成到许多芯片中。存储器可采用不需要电源电压也能存储数据的非易失性存储器，该存储器可置入微型计算机等器件内。另外，本发明给出的振荡电路可用来为录像机或电视机提供参考时钟信号。

本发明提出的IC卡可以采用类似于前面在背景技术中所讨论的结构，但并不仅限于此种结构。就定形树脂34而言，除了前面提到的塑料树脂，象聚丁烯对酞酸盐(PBT)这种热塑性树脂，或者是象环氧树脂和酚醛树脂等含有绝缘物的热固性树脂等都可以使用。至于说薄膜33，除了前面提到的PET，还可以用可耐大约150℃高温的薄膜。IC卡的上下两面中最好至少有一面采用这种薄膜。虽然在图1中基片31是放在天线线圈32的里面，但是它也可以以一种不受其位置和尺寸限制的方式放在天线线圈32的外面。而且，如果基片和天线能够贴在树脂模板的凹槽里，那么就不必用树脂来固定了。

另外，天线22a和22b在放置线圈的部分可以沿平面方向以相互独立或共心的方式安放，或者沿厚度方向叠放在线圈区。这些天线除了可以做成线圈的形状外，还可以做成片状或管状。如果需要在电源掉电的情况下将存储的数据保持住，那么除了前面提到的快闪存储器，还可以用一个置入微型计算机内的非易失性存储器。

                        工业应用性

如前所述，根据本发明权利要求1的半导体器件可以抑制由电源电压和温度抖动引起的振荡电路中的信号反相器的延迟时间的变化，这样，通过信号反相器中带电容的延迟电路就可以保持一个几乎恒定的延迟时间，进而可以保证在一个宽的电源电压和温度范围内抑制振荡频率的变化。而且，该器件还有一个作用，那就是简化了在初始阶段对振荡频率的调节，只需要改变用来规定信号反相器输出电流的恒流源的电流值就可以把振荡频率调到恰当的值。

按照权利要求2中的IC卡和权利要求4中的通信系统，在接收IC卡工作所需的电能的同时，可由天线22b来完成数据的发送和接收，这样，电能的补充和数据的发送和接收可以同时进行，不必进行切换；而且，由于充电始终在进行，所以所需的电能可以迅速得到补充，这样整套装置不仅电路结构和程序开发得到简化，其通信速率和通信距离等特性也得到了改进。另外，采用两个独立的天线并且在用于数据发送和接收的天线的频率范围高于用于接收电能的天线的频率范围的情况下，可以将接在用于发送和接收数据的天线上的共振电容去掉。再者，由于充电一直进行，这些天线可以减小存储电容的电容值。

最后，按照权利要求3的IC卡中的振荡器，由于使用了较少的外部元件而比较容易制造，这样就简化了能够正常进行数据的发送和接收的IC卡的生产。

Claims (6)

1.一种IC卡装置，其中包括：

第一个天线，用于通过接收外部电磁波并进行整流来获得电能；

第二个天线，在所获得的电能的基础上发送和接收数据，第二个天线与上述第一个天线相互独立，

其特征在于，

一个包含许多信号反相器的环形振荡电路，其中由奇数个信号反相器串联构成一个环路；以及

一个恒流电路，其设定的电流值小于上述信号反相器中所含的晶体管的极限电流，该恒流电路和至少一个由电源电压或参考电压供电的上述晶体管串联在一起。

2.根据权利要求1所述的IC卡，其特征在于，所述电流值在稳压电路的恒定电压基础上产生。

3.一种通信系统，其中包括：

一个IC卡，其中含有一个半导体集成电路和至少一个用于通过接收外部电磁波并进行整流来获得电能的天线，IC卡在所获得的电能的基础上进行数据的发送和接收，

其特征在于，

一个包含许多信号反相器的环形振荡电路，其中由奇数个信号反相器串联构成一个环路，和一个恒流电路，其设定的电流值小于上述信号反相器中所含的晶体管的极限电流，该恒流电路和至少一个由电源电压或参考电压供电的上述晶体管串联在一起；以及

一个卡插口装置，其中的第一个天线用来发射提供电能的电磁波；第二个天线用来发送和接收数据，第二个天线和上述第一个天线相互独立。

4.根据权利要求3所述的通信系统，其特征在于，所述第二个天线包括一个发送上述数据的发送天线和一个接收上述数据的接收天线，接收天线与上述发送天线相互独立。

5.根据权利要求3所述的通信系统，其特征在于，所述第二个天线根据用途进行切换来发送和接收数据。

6.根据权利要求3至5中任何一项所述的通信系统，其特征在于，所述卡插口装置中，每次发射的用来提供电能的电磁波所到达的距离范围要比用来发送数据的电磁波所到达的距离长。

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