DE69705595T2

DE69705595T2 - Kontaktloses Informations-Speichermedium und Verfahren zur Datenübertragung dazu

Info

Publication number: DE69705595T2
Application number: DE69705595T
Authority: DE
Inventors: Yuichi Goto
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-10-24
Filing date: 1997-09-18
Publication date: 2002-05-23
Anticipated expiration: 2017-09-19
Also published as: TW358888B; KR19980033005A; KR100295473B1; US6079622A; EP0838694B1; JPH10135882A; DE69705595D1; EP0838694A1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein kontaktloses Informationsspeichermedium nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Genauer gesagt, sie ist anwendbar auf ein Medium diese Typs wie eine Funkkarte oder einen Funkanhänger vom Typ ohne Batterie und auf ein Datenübertragungsverfahren für das Medium, das zum Ausführen einer Kommunikation mit einer Datenverarbeitungseinheit wie einen Karten-Lese/Schreibgerät (im folgenden einfach als ein "Lese/Schreibgerät" bezeichnet) verwendet wird.
Im Gebiet der Informationsverarbeitungssysteme ist kürzlich ein Informationsverarbeitungssystem entwickelt worden, das ein kontaktloses Informationsspeichermedium (wie eine Funkkarte oder einen Funkanhänger vom Typ, ohne Batterie), das zum Beispiel als ein Eintritts/Verlassen-Managementsystem verwendet wird, und eine Informationsverarbeitungseinheit (wie ein Lese/Schreibgerät) zum Ausführen einer kontaktlosen Funkkommunikation mit dem kontaktlosen Informationsspeichermedium aufweist.
Das kontaktlose Informationsspeichermedium, d. h., die Funkkarte oder der Funkanhänger vom Typ ohne Batterie, empfängt eine Funkwelle, die über die Übertragungsantenne der Informationsverarbeitungseinheit, d. h., dem Lese/Schreibgerät, erzeugt wurde und unterwirft gleichzeitig ein Signal, das die darin gespeicherten Daten anzeigt, einer leichten Amplitudenmodulation, um dadurch das modulierte Signal an das Lese/Schreibgerät in der Form einer Übertragungswelle zu übertragen.
Das Lese/Schreibgerät empfängt die Übertragungswelle von der Funkkarte oder dem Funkanhänger vom Typ ohne Batterie unter Verwendung einer Signalempfangsantenne.
Genauer gesagt, das kontaktlose Informationsspeichermedium erhält allgemein Leistung zum Betreiben seiner internen Schaltungsanordnung durch Gleichrichten und Glätten einer Funkwelle (d. h., einer elektromagnetischen Welle) von dem Lese/Schreibgerät unter Verwendung einer in dem Medium eingebauten Antenne und überträgt gleichzeitig darin gespeicherte Daten unter Verwendung derselben Antenne. Bisher verwendet das Medium ein Datenübertragungsverfahren, wie ein Verfahren zum Erhöhen eines Laststroms, der durch die Antenne erhalten wird, oder ein Verfahren zum Ändern seiner elektrostatischen Antennenresonanz- Kapazität.
Jedoch wird in dem Fall der Verwendung, als das Datenübertragungsverfahren, des Verfahren zum Erhöhen des Laststroms, der durch die Antenne erhalten wird, eine große Menge des Laststroms verloren. Andererseits wird in dem Fall der Verwendung des Verfahren zum Ändern der elektrostatischen Antennenresonanz-Kapazität die Resonanzfrequenz der Antenne unvermeidlich variieren. Als ein Ergebnis kann die Leistungsmenge, die innerhalb des kontaktlosen Informationsspeichermediums verwendet werden kann, sehr gut abnehmen, oder der Abstand, über welchen Daten übertragen werden können, kann abnehmen. Derart ist keines der Verfahren für eine effiziente Datenübertragung zwischen dem kontaktlosen Informationsspeichermedium und dem Lese/Schreibgerät geeignet.
Ein Medium nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der EP 0 525 642 A2 bekannt.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein kontaktloses Informationsspeichermedium, das zum effizienten Verwenden von Leistung, die über eine darin eingebaute Antenne erhalten wird, zum Konstanthalten der Resonanzfrequenz der Antenne, und zum Verhindern eines Verlustes von in dem Medium verwendeter Leistung in der Lage ist, wodurch ein ausreichender Abstand, über welchen Daten übertragen werden können gesichert wird, und ein Datenübertragungsverfahren, das in dem kontaktlosen Informationsspeichermedium verwendet wird, anzugeben.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein kontaktloses Informationsspeichermedium nach Anspruch 1.
Wenn der Ausgangsstrom der Gleichrichterschaltung, d. h., einer Gleichrichterschaltung, unterbrochen wird, ist es möglich, daß ihre Ausgangsspannung die Durchbruchsspannung jedes Schaltungselementes überschreitet. Um dieses zu vermeiden enthält die Modulationsschaltung bevorzugterweise eine Spannungsbegrenzungsschaltung zum Begrenzen der Ausgangsspannung der Gleichrichterschaltung auf einen Wert, der kleiner als ein vorbestimmter Wert ist.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung können vollständiger aus der folgenden detaillierten Beschreibung verstanden werden, wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Figuren genommen wird, von denen:
Fig. 1 eine Blockdarstellung ist, die beim Erläutern des Gegenstandes der Erfindung nützlich ist;
Fig. 2 eine Blockdarstellung ist, die einen wesentlichen Teil einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 3A-3C Ansichten sind, die Wellenformen zeigen, die von dem wesentlichen Teil der ersten Ausführungsform erzeugt werden, während er arbeitet;
Fig. 4 eine Schaltungsdarstellung ist, die einen wesentlichen Teil einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt; und
Fig. 5 eine Schaltungsdarstellung ist, die einen wesentlichen Teil einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
Die Ausführungsformen der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 ist eine Blockdarstellung, die ein kontaktloses IC-Kartensystem zeigt, auf das die Erfindung angewandt ist. Dieses System wird verwendet zum Speichern von Informationen in oder zum Lesen von Information aus einem Speicher 114, der in einer kontaktlosen IC-Karte 106 eingebaut ist, in Übereinstimmung mit einer Anweisung von einem Lese/Schreibgerät 101.
Bei diesem System weist die kontaktloses IC-Karte 106 keine Batterie in sich auf, sondern sie empfängt Leistung über eine Leistungsübertragungswelle, die durch das Lese/Schreibgerät 101 erzeugt wird. Derart wird die Karte 106 durch das Lese/Schreibgerät zum Arbeiten in einer kontaktlosen Weise betrieben. Die vorliegende Erfindung ist auf eine Verbesserung bei dem Datenübertragungsmittel, das in dem System eingebaut ist, zum Übertragen von Daten von der kontaktlosen IC-Karte an das Lese/Schreibgerät gerichtet.
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, die ein Informationsverarbeitungssystem zeigt, bei dem Funkkommunikation zwischen dem Lese/Schreibgerät 101 als die Informationsverarbeitungseinheit und dem kontaktlosen Informationsspeichermedium 106 wie einer Funkkarte vom Typ ohne Batterie ausgeführt wird. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere auf eine Verbesserung bei dem kontaktlosen Informationsspeichermedium 106, das in dem System enthalten ist, gerichtet.
Zuerst wird die schematische Struktur des Lese/Schreibgeräts 101 unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben. Das Lese/Schreibgerät 101 weist eine Übertragungsschaltung 102 und eine Empfangsschaltung 104, die durch einen Host-Computer 100 gesteuert werden, auf.
Die Übertragungsschaltung 102 und die Empfangsschaltung 104 sind mit einer Übertragungsantennenspule 103 bzw. einer Empfangsantennenspule 105 verbunden. Dieses ermöglicht die Übertragung von Leistung und von Daten an das kontaktlose Informationsspeichermedium 106 und den Empfang von Daten von dem Medium.
Andererseits empfängt das kontaktlose Informationsspeichermedium 106 Daten und Leistung über eine Übertragungs/Empfangs-Antennenspule 107. Die empfangene Leistung wird in einen stabilen Gleichstrom mittels einer Gleichrichterschaltung 109, eines Kondensators 111 und einer Leistungsglättungsschaltung 112 umgewandelt und an eine Steuerschaltung 113, einen Speicher 114, etc., die in dem kontaktlosen Informationsspeichermedium 106 eingebaut sind, geliefert.
Eine Welle, die durch die Übertragungs/Empfangs-Antennenspule 107 empfangen wird und Daten enthält, wird über einen Kondensator 108 eingegeben. Dann unterwirft die Steuerschaltung 113 die empfangene Welle einer vorbestimmten Demodulationsverarbeitung und speichert Daten, die aus der Welle als ein Ergebnis der Demodulation extrahiert worden sind, in dem Speicher 114.
Die Steuerschaltung 113 liest außerdem Daten, die in dem Speicher 114 gespeichert sind, unterwirft die Daten einer vorbestimmten Verarbeitung, und versorgt eine Modulationsschaltung 110 mit dem Verarbeitungsergebnis als eine Übertragungswelle.
Die vorliegende Erfindung zielt auf das Bereitstellen eines kontaktlosen Informationsspeichermediums, das zu einer effizienten Datenübertragung in der Lage ist, und eines Datenübertragungsverfahrens für das Medium. Für dieses Ziel wird auf der Seite des kontaktlosen Informationsspeichermediums 106 der Ausgangsstrom der Gleichrichterschaltung 109 periodisch reduziert oder unterbrochen, der als ein Stromversorgungsmittel zum Beliefern der internen Schaltungsanordnung des Mediums mit einer Welle, die durch die Übertragungs/Empfangs-Antennenspule 107 empfangen wird und als Leistung zum Betreiben der Schaltungsanordnung fungiert, dient. Dieses verhindert den Anstieg eines Verlustes in der Leistung, die über die Übertragungs/Empfangs-Antennenspule 107 erhalten wird, oder eine Änderung in der Resonanzfrequenz der Antennenspule 107. Als ein Ergebnis kann die Reduzierung der Leistung, die in dem kontaktlosen Informationsspeichermedium 106 verwendet werden kann, oder die Reduzierung des Abstandes, über welchen Daten übertragen werden können, verhindert werden.
Die Ausführungsformen der Erfindung mit der oben beschriebenen grundlegenden Struktur werden im Detail beschrieben.
Fig. 2 zeigt einen wesentlichen Teil des kontaktlosen Informationsspeichermediums 106 aus Fig. 1, und genauer gesagt, eine grundlegende Struktur zum Übertragen von Daten von der Seite des Mediums 106. Die Fig. 3A-3C zeigen die Wellenformen von Signalen, die von den Elementen in Fig. 2 erzeugt werden.
Die Ausgabe (b) (siehe Fig. 3B) einer Gleichrichterschaltung 209 wird verbunden mit und getrennt von der Schaltung auf der Seite eines Glättungskondensators 211 mittels eines Schaltelements 210, das durch Übertragungsdaten von der Steuerschaltung 113 gesteuert wird. Als ein Ergebnis wird ein Strom (c) (siehe Fig. 3C), der an einer Antennenspule 207 auftritt, durch eine Übertragungswelle (a) (siehe Fig. 3A) von der Steuerschaltung 113 gesteuert.
Die Übertragungswelle entspricht Übertragungsdaten, die mit einer Trägerwelle, die für eine. Funkübertragung verwendet wird und eine vorbestimmte Frequenz aufweist, moduliert sind, die aus dem Speicher 114 gelesen werden. Die Frequenz der Übertragungswelle wird beschrieben, wobei als ein Beispiel eine Frequenz genommen wird, die die Hälfte der Frequenz einer Funkwelle ist, aus der die Leistung zum Betreiben der internen Schaltungsanordnung erhalten wird (siehe Fig. 3A). Die Trägerwelle wird gebildet durch Teilen der Funkwelle in zwei Teile mittels der Steuerschaltung 113.
Das Schaltelement 210 in Fig. 2, das der Modulationsschaltung 107 in Fig. 1 entspricht, wird zwischen einem Zustand, in dem der Ausgangsstrom (d. h., der Laststrom) der Gleichrichterschaltung 209 an die Seite des Glättungskondensators geliefert wird, und einem Zustand, in dem die Lieferung des Ausgangsstroms gestoppt ist, umgeschaltet.
Die Fig. 3A-3C zeigen Signalwellenformen, die auftreten, wenn der Schaltbetrieb ausgeführt wird. Wie in Fig. 3C gezeigt ist, der Strom (c) der Antennenspule 207 enthält die Übertragungswelle (a). In anderen Worten, wenn die Übertragungswelle (a) auf hohem Pegel ist, weist der Antennenspulenstrom (c) eine große Amplitude auf. Das Lese/Schreibgerät 101 detektiert Änderungen in dem Antennenspulenstrom (c), wodurch Daten von der IC-Karte empfangen werden.
Auf der Basis von Daten von der Steuerschaltung 113 unterwirft das Schaltelement 210 als die Modulationsschaltung 110 die Trägerwelle einer Phasenmodulation, einer Amplitudenmodulation (zum Beispiel wird die Signalamplitude auf einen vorbestimmten Wert oder Null gesetzt), einer Frequenzmodulation, etc., wodurch Daten übertragen werden.
Da die Ausgabe der Gleichrichterschaltung 209 durch die Übertragungswelle (a) unterbrochen wird, während das Schaltelement 210 im nicht-leitenden Zustand ist, erscheint es, daß die Effizienz der Leistungsextrahierung in dem nicht-leitenden Zustand extrem niedrig ist. Jedoch bilden die Antennenspule 207 und der Kondensator 208 einen Schwingkreis, der mit der Funkwelle, aus der die Leistung für die interne Schaltungsanordnung erhalten wird, in Resonanz schwingt. Darum wird ein größerer Teil des Stromes als ein umlaufender Strom in dem Schwingkreis gesammelt, während die Ausgabe der Gleichrichterschaltung 209 unterbrochen ist.
Wenn das Schaltelement 210 in den leitenden Zustand mittels der Übertragungswelle (a) zurückgekehrt ist, wird ein größerer Teil des gesammelten Stroms in dem Glättungskondensator 211 gespeichert.
In dem Fall des herkömmlichen kontaktlosen Informationsspeichermediums wird die Gleichrichterausgabe (b) gebildet, wenn der Ausgang der Gleichrichterschaltung 209 auf Masse über einen Widerstand mit einem relativ niedrigen Widerstandswert fließt, abhängig von dem Inhalt der Übertragungsdaten. Als ein Ergebnis variiert der Antennenstrom, wodurch Daten übertragen werden. Da dieses so ist, ist der Stromverlust zum Zeitpunkt einer Datenübertragung hoch.
Andererseits enthält bei der Erfindung der Verlust bei der Ausgabe der Gleichrichterschaltung 209 hauptsächlich einen Verlust, der in dem Schwingkreis aus der Antennenspule 207 und dem Kondensator 208 auftritt, und einen kleinen Verlust aufgrund eines Widerstandes, der wie oben im Prinzip zur Zeit der Modulation benötigt wird.
Dementsprechend ist das Datenübertragungsverfahren für das kontaktlose Informationsspeichermedium der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß eine Leistungsreduzierung extrem klein ist, wenn die Übertragungswelle (a) erzeugt wird.
Wenn das Datenübertragungsverfahren für das kontaktlose Informationsspeichermedium der Erfindung tatsächlich benutzt wird, gibt es, falls der Abstand zwischen der IC-Karte als dem Speichermedium 106 und dem Lese/Schreibgerät kurz ist, einen Fall, in dem die von der Antennenspule 207 erzeugte Leistung extrem groß ist und eine übermäßige Spannung an die Gleichrichterschaltung 209, insbesondere wenn die Ausgabe der Schaltung 209 unterbrochen wird, angelegt wird. Dieses macht es schwierig, die Gleichrichterschaltung in einer integrierten Halbleiterschaltung mit einer niedrigen Durchbruchsspannung vorzusehen.
Fig. 4 zeigt eine IC-Karte entsprechend einer zweiten Ausführungsform, die eine Struktur zum Verhindern des Anlegens einer übermäßigen Spannung, wie sie oben beschrieben wurde, an eine Gleichrichterschaltung 309 aufweist. Die Ausgabe der Gleichrichterschaltung 309 wird mit einer Referenzspannung (später beschrieben) durch einen Komparator 310f verglichen und dazu gebracht, an Masse über die Widerstände 310b und einen Transistor 310g abzufließen, wenn sie die Durchbruchsspannung von jedem internen Element der Schaltung 309 nahezu überschreitet.
Eine Antennenspule 307 und ein Kondensator 308 sind parallel geschaltet und bilden einen Parallelschwingkreis, der mit der Gleichrichterschaltung 309 verbunden ist. Die Gleichrichterschaltung 309 führt eine Vollwellengleichrichtung einer Wechselspannung aus, die von dem Schwingkreis erzeugt wird. Der Ausgangsanschluß der Gleichrichterschaltung 309 ist mit einem Knoten N1 verbunden, der mit Widerständen 310d und 310b und außerdem mit der Source des p-Kanal-MOS-Transistors (im folgenden einfach als ein "p-Kanal-Transistor" bezeichnet) 310a verbunden ist. Der Widerstand 310d ist mit einem Widerstand 310e in Reihe geschaltet, wodurch eine Spannungsteilerschaltung gebildet wird. Eine Verbindung zwischen diesen liefert eine Vergleichsspannung VB.
Die Source und das Gate des p-Kanal-Transistors 310a sind miteinander über einen Widerstand 310b verbunden. Die Drain des Transistors 310a ist mit einem Knoten N2 verbunden. Der Knoten N2 ist mit einem Glättungskondensator 311, einem Widerstand 310h, der Drain des n-Kanal-MOS-Transistors (im folgenden einfach als ein "n-Kanal-Transistor" bezeichnet) 312a und einem Widerstand 312 zum Beliefern derselben mit einer Leistungsversorgungsausgabe verbunden.
Das Gate des p-Kanal-Transistors 310a ist mit einem Knoten N3 verbunden, der mit den Drains der n-Kanal-Transistoren 3lOg und 310c verbunden ist. Die Sources der n-Kanal- Transistoren 310g und 310c sind beide auf Masse gelegt. Das Gate des n-Kanal-Transistors 310c wird mit einer Übertragungswelle von der Steuerschaltung 113 versorgt.
Die Widerstände 312d und 312e sind in Reihe geschaltet, wodurch eine Spannungsteilerschaltung gebildet wird. Eine Verbindung zwischen diesen ist mit einem nicht-invertierenden Eingangsanschluß eines Komparators 312b verbunden. Der invertierende Eingangsanschluß des Komparators 312b ist mit der positiven Seite eines Referenzspannungserzeugungselementes 312c verbunden. Der Ausgang des Komparators 312b ist mit dem Gate des n-Kanal- Transistors 312a verbunden und die Source des n-Kanal-Transistors 312a ist auf Masse gelegt. Die Transistoren 312a-312e bilden eine Spannungsstabilisierungsschaltung 312. Die Ausgangsspannung VE der Spannungsstabilisierungsschaltung 312, d. h., die Ladespannung des Glättungskondensators 311, wird konstant gehalten.
Der Widerstand 310h und der Widerstand 310i sind in Reihe geschaltet, wodurch eine Spannungsteilerschaltung gebildet wird. Eine Verbindung dazwischen liefert eine Referenzspannung VC. Die Referenzspannung VC wird an den invertierenden Eingangsanschluß eines Komparators 310f angelegt, während die Vergleichsspannung VB, die von der Teilerschaltung erzeugt wird, die ans den Widerständen 310d und 310e besteht, an den nicht- invertierenden Eingangsanschluß des Komparators 310f angelegt wird. Der Ausgang des Komparators 310f ist mit dem Gate des n-Kanal-Transistors 310g verbunden.
Bei der oben beschriebenen Struktur bilden der p-Kanal-Transistor 310a, der Widerstand 310b und der n-Kanal-Transistor 310c eine Umschaltschaltung, und die Widerstände 314d und 310e, der n-Kanal-Transistor 310g, der Komparator 310f und die Widerstände 310h und 310i bilden eine Spannungsbegrenzungsschaltung. Die Umschaltschaltung (310a-310c) und die Spannungsbegrenzungsschaltung (310d-310i) bilden eine Modulationsschaltung 310.
Der Betrieb der Schaltung, die in Fig. 4 gezeigt ist, wird nun im Detail beschrieben.
Die Spannung, die an der Antennenspule 207 erzeugt wird, wird durch die Gleichrichterschaltung 309 gleichgerichtet. Der Widerstand 310b ist ein Element zum Anlegen einer Vorspannung an den p-Kanal-Transistor 310a und der n-Kanal-Transistor 310c ist ein Element zum Einbringen eines Signals zum Anschalten und Ausschalten des p-Kanal-Transistors 310a in einem Zyklus entsprechend demjenigen der Übertragungswelle unter der Steuerung der Steuerschaltung 113. Derart wird der p-Kanal-Transistor 310a durch die Übertragungswelle von der Steuerschaltung 113 gesteuert.
Die gleichgerichtete Welle der Gleichrichterschaltung 309 wird in den Glättungskondensator 311 über den p-Kanal-Transistor 310a gesammelt, wenn der Transistor 310a in dem leitenden Zustand ist. Des weiteren hängt, während der Transistor 310a in dem leitenden Zustand ist, die Ausgangsspannung der Gleichrichterschaltung 309 im wesentlichen von der Ladespannung des Glättungskondensators 311 ab. Die Ladespannung des Glättungskondensators 311 wird auf einen konstanten Wert durch die Spannungsstabilisierungsschaltung 312 gesteuert.
Insbesondere legen die Widerstände 312d und 312e und das Referenzspannungselement 312c der Spannungsstabilisierungsschaltung 312 eine Vergleichsspannung VF bzw. eine Referenzspannung VG an den Komparator 312b an. Wenn die Vergleichsspannung VF niedriger als die Referenzspannung VG ist, ist der Ausgang des Komparators 312b auf einem niedrigen Pegel, der n-Kanal-Transistor 312a ist in dem ausgeschalteten Zustand und die Spannung VE an dem Knoten N2 ist auf einem hohen Pegel. Wenn andererseits die Vergleichsspannung VF höher als die Referenzspannung VG ist, ist der Ausgang des Komparators 312b auf hohem Pegel, der n-Kanal-Transistor 312a ist in dem angeschalteten Zustand und die Spannung VE an dem Knoten N2 ist auf niedrigem Pegel. Derart hält die Spannungsstabilisierungsschaltung 312 die Spannung VE an dem Knoten N2 konstant.
Während der p-Kanal-Transistor 310a in dem nicht-leitenden Zustand ist, wird eine Last an die Gleichrichterschaltung 309 angelegt und, daher steigt die Ausgangsspannung VA der Schaltung 309 an. Zu diesem Zeitpunkt vergleicht der Komparator 310f die Spannung VB, die durch Teilen der Ausgangsspannung der Schaltung 309 durch die Widerstände 310d und 310e erhalten worden ist, mit der Spannung VC, die durch Teilen der Ladespannung des Glättungskondensators 311 durch die Widerstände 310h und 310i erhalten worden ist. Wenn die Spannung VB höher als die Spannung VC ist, ist die Ausgangsspannung VD des Komparators 310f auf hohem Pegel. Entsprechend ist der n-Kanal-Transistor 310g in dem angeschalteten Zustand, was bedeutet, daß der p-Kanal-Transistor 310a in dem leitenden Zustand ist und die Ausgangsspannung VA der Gleichrichterschaltung 309 auf niedrigem Pegel ist.
Wenn andererseits die Spannung VB höher als die Spannung VC ist, ist die Ausgangsspannung VD des Komparators 310f auf niedrigem Pegel. Dementsprechend ist der n-Kanal- Transistor 310g in dem ausgeschalteten Zustand, was bedeutet, daß der p-Kanal-Transistor 310a in dem nicht-leitenden Zustand ist und die Ausgangsspannung VA der Gleichrichterschaltung 309 auf hohem Pegel ist. Derart wird der Transistor 310g wiederholt angeschaltet und ausgeschaltet, wodurch die Ausgangsspannung VA der Gleichrichterschaltung 309 innerhalb eines vorbestimmten Bereiches gesteuert wird.
Der p-Kanal-Transistor 310a als das Schaltelement wird in den nicht-leitenden Zustand in einem Zyklus, der demjenigen der Übertragungswelle entspricht, gesetzt. Der Maximalwert der Ausgangsspannung VA der Gleichrichterschaltung 309 kann auf einen optimalen Wert durch Einstellen des Widerstandsverhältnisses des Widerstands 310d und zu dem Widerstand 310e der einen Teilerschaltung und desjenigen des Widerstands 310h zu dem Widerstand 310i der anderen Teilerschaltung eingestellt werden.
Fig. 5 zeigt die Schaltungsstruktur einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Schaltung wird die Stromversorgungsspannung, die durch einen Glättungskondensator 411 geglättet ist, in einem anderen Kondensator 410i akkumuliert. Die in dem Kondensator 410i akkumulierte Spannung wird zu der geglätteten Stromversorgungsspannung addiert, wenn der Ausgangsstrom der Gleichrichterschaltung 409 unterbrochen ist, wodurch eine Spannung zum Betreiben des Umschaltelementes 410a erzeugt wird. Diese Schaltungsanordnung ist derart konstruiert, daß die Spannung zum Betreiben des Schaltungselementes 410a einen Wert, der zweimal die geglättete Stromversorgungsspannung ist, nicht überschreiten wird, wodurch die Ausgangsspannung der Gleichrichterschaltung 409 am Überschreiten eines vorbestimmten Wertes gehindert wird.
Eine Antennenspule 407 und ein Kondensator 408 sind parallel geschaltet und bilden einen Parallelschwingkreis. Dieser Parallelschwingkreis ist mit der Gleichrichterschaltung 409 zum Ausführen einer Vollwellengleichrichtung der Wechselspannung, die in dem Schwingkreis erzeugt wird, verbunden. Der Ausgangsanschluß der Gleichrichterschaltung 409 ist mit einem Knoten N10 verbunden, der mit den Widerständen 410e, 410b und der Source eines p-Kanal- Transistors 410a als einem Umschaltelement verbunden ist. Das andere Ende des Widerstands 410e ist mit einem Knoten N11 verbunden, der mit dem Gate eines p-Kanal-Transistors 410d und der Drain eines n-Kanal-Transistors 410f verbunden ist. Das Gate des n-Kanal- Transistors 410f wird mit einer Übertragungswelle über einen Inverter 410m versorgt, und die Source desselben ist auf Masse gelegt.
Das andere Ende des Widerstands 410b ist mit einem Knoten N12 verbunden, der mit dem Gate eines n-Kanal-Transistors 420c und dem Drain eines n-Kanal-Transistors 410d verbunden ist. Das Gate des n-Kanal-Transistors 410d wird mit der Übertragungswelle über den Inverter 410m und einen Inverter 4101 versorgt und die Source desselben ist auf Masse gelegt.
Die Drain des p-Kanal-Transistors 410a, der als ein Umschaltelement dient, ist mit einem Knoten N15 verbunden, der mit den Sources der p-Kanal-Transistoren 410g und 410j, dem Glättungskondensator 411, der Drain eines n-Kanal-Transistors 412a und einem Widerstand 412b verbunden ist und die Stromversorgungsspannung liefert. Widerstände 412d und 412e sind in Reihe geschaltet, wodurch eine Spannungsteilerschaltung gebildet wird. Eine Verbindung zwischen diesen ist mit einem nicht-invertierenden Eingangsanschluß eines Komparators 412b verbunden. Der invertierende Eingangsanschluß des Komparators 412b ist mit der positiven Seite eines Referenzspannungserzeugungselementes 412c verbunden. Der Ausgang des Komparators 412b ist mit dem Gate des n-Kanal-Transistors 412a verbunden und die Source des n-Kanal-Transistors 412a ist auf Masse gelegt. Die Transistoren 412a-412e bilden eine Spannungsstabilisierungsschaltung 412. Die Ausgangsspannung VI der Spannungsstabilisierungsschaltung 412, d. h., die Ladespannung des Glättungskondensators 411, wird konstant gehalten.
Das Gate des p-Kanal-Transistors 410j ist, mit einem Knoten N16 verbunden, der mit dem Gate des n-Kanal-Transistors 410k, dem Ausgangsanschluß des Inverters 410m, dem Eingangsanschluß des Inverters 4101 und dem Gate des n-Kanal-Transistors 410f verbunden ist. Die Drain des p-Kanal-Transistors 410j ist mit einem Knoten N17 verbunden, der mit der Drain des n-Kanal-Transistors 410k und einem der Anschlüsse des Kondensators 410i verbunden ist. Die Source des n-Kanal-Transistors 410k ist auf Masse gelegt.
Der andere Anschluß des Kondensators 410i ist mit einem Knoten N13 verbunden, der mit der Drain des p-Kanal-Transistors 410g und der Source des p-Kanal-Transistors 410h verbunden ist. Die Drain des p-Kanal-Transistors 410h ist mit einem Knoten N 14 verbunden, der mit der Drain des n-Kanal-Transistors 410c und dem Gate des p-Kanal-Transistors 410a verbunden ist. Die Source des n-Kanal-Transistors 410c ist auf Masse gelegt.
Bei der Struktur aus Fig. 5 bilden der p-Kanal-Transistor 410a, der Widerstand 410b, die n- Kanal-Transistoren 410c und 410d eine Umschaltschaltung, während der Widerstand 410e, der n-Kanal-Transistor 410f, die p-Kanal-Transistoren 410g und 410h, der Kondensator 410i, der p-Kanal-Transistor 410j, der n-Kanal-Transistor 410k und die Inverter 4101 und 410m eine Spannungsbegrenzungsschaltung bilden. Die Umschaltschaltung (410a-410d) und die Spannungsbegrenzungsschaltung (410e-410m) bilden eine Modulationsschaltung 410.
Der Betrieb der Schaltung, die in Fig. 5 gezeigt ist, wird nun beschrieben.
Zuerst wird die Spannung, die an der Antennenspule 407 erzeugt wird, durch die Gleichrichterschaltung 409 gleichgerichtet. Die durch die Gleichrichterschaltung 409 gleichgerichtete Spannung wird in dem Glättungskondensator 411 über den p-Kanal-Transistor 410a, wenn der Transistor 410a in dem leitenden Zustand ist, akkumuliert. Des weiteren hängt, während der p-Kanal-Transistor 410a in dem leitenden Zustand ist, die Ausgangsspannung der Gleichrichterschaltung 409 im wesentlichen von der Ladespannung des Glättungskondensators 411 ab. Die Ladespannung VI des Glättungskondensators 411 wird auf einem konstanten Wert durch die Spannungsstabilisierungsschaltung 412 gesteuert.
Insbesondere legen die Widerstände 412d und 412e und das Referenzspannungselement 412c der Spannungsstabilisierungsschaltung 412 eine Vergleichsspannung VJ bzw. eine Referenzspannung VK an den Komparator 412b an. Wenn die Vergleichsspannung VJ niedriger als die Referenzspannung VK ist, ist der Ausgang des Komparators 412b auf niedrigem Pegel, der n-Kanal-Transistor 412a ist in dem ausgeschalteten Zustand und die Spannung VI an dem Knoten N15 ist auf hohem Pegel. Wenn andererseits die Vergleichsspannung VJ höher als die Referenzspannung VK ist, ist die Ausgabe des Komparators 412b auf hohem Pegel, der n- Kanal-Transistor 412a ist in dem angeschalteten Zustand und die Spannung VI an dem Knoten N15 ist auf niedrigem Pegel. Derart hält die Spannungsstabilisierungsschaltung 412 die Spannung VI an dem Knoten N15 konstant. Der p-Kanal-Transistor 410a wird gesteuert über eine Übertragungswelle, die von der Steuerschaltung 113 (siehe Fig. 1) über die Inverter 410m und 4101 und die Transistoren 410d und 410c übertragen wird. Insbesondere wenn die Übertragungswelle von der Steuerschaltung 113 auf niedrigem Pegel ist, ist der n-Kanal- Transistor 410d in dem ausgeschalteten Zustand, der n-Kanal-Transistor 410c ist in dem angeschalteten Zustand, der p-Kanal-Transistor 410a ist in dem angeschalteten Zustand, der p- Kanal-Transistor 410h ist in dem ausgeschalteten Zustand, der n-Kanal-Transistor 410k ist in dem angeschalteten Zustand, der p-Kanal-Transistor 410j ist in dem ausgeschalteten Zustand, der n-Kanal-Transistor 410f ist in dem angeschalteten Zustand, und der p-Kanal-Transistor 410g ist in dem angeschalteten Zustand. Derart ist, wenn die Übertragungswelle auf niedrigem Pegel ist, der p-Kanal-Transistor 410a in dem leitenden Zustand und die gleichgerichtete Ausgabe der Gleichrichterschaltung 409 wird in dem Glättungskondensator 411 und dem Kondensator 410i akkumuliert.
Wenn andererseits die Übertragungswelle von der Steuerschaltung 113 auf hohem Pegel ist, ist der n-Kanal-Transistor 410d in dem angeschalteten Zustand, der n-Kanal-Transistor 410c ist in dem ausgeschalteten Zustand, der p-Kanal-Transistor 410a ist in dem ausgeschalteten Zustand, der p-Kanal-Transistor 410h ist in dem angeschalteten Zustand, der n-Kanal- Transistor 410k ist in dem ausgeschalteten Zustand, der p-Kanal-Transistor 410j ist in dem angeschalteten Zustand, der n-Kanal-Transistor 410f ist in dem ausgeschalteten Zustand, und der p-Kanal-Transistor 410g ist in dem ausgeschalteten Zustand.
Derart ist, wenn die Übertragungswelle auf hohem Pegel ist, der p-Kanal-Transistor 410a in dem nicht-leitenden Zustand. Da es keine Last auf der Gleichrichterschaltung 409 in dem nicht-leitenden Zustand gibt, wird ihre Ausgangsspannung VH auf hohem Pegel gehalten. Zu diesem Zeitpunkt wird eine Spannung, die durch Addieren der Ladespannung des Kondensators 410i zu der Ladespannung VI des Glättungskondensators 411 erhalten wird, an das Gate des p-Kanal-Transistors 410a über den p-Kanal-Transistor 410h angelegt. In anderen Worten, eine Spannung, die im wesentlichen gleich dem Zweifachen der Spannung VI ist, wird an das Gate des p-Kanal-Transistor 410a angelegt.
Wie oben beschrieben wurde, während der Zeit, wenn der p-Kanal-Transistor 410a in dem nicht-leitenden Zustand durch die Übertragungswelle von der Steuerschaltung 113 gehalten wird, kann ein Anstieg in der Ausgangsspannung VH der Gleichrichterschaltung 409 optimal gesteuert werden durch Einstellen der Gatespannung des p-Kanal-Transistor 410a auf einen Wert, der im wesentlichen dem Zweifachen der Ladespannung des Glättungskondensators 411 entspricht. In anderen Worten, wenn der p-Kanal-Transistor 410a in dem nicht-leitenden Zustand ist, wird die Ausgangsspannung VH der Gleichrichterschaltung 409 auf einer Spannung gehalten, die durch Addieren der Schwellspannung des p-Kanal-Transistors 410a zu der Spannung (2 · VI) erhalten wird.
Zusammenfassend liefert die vorliegende Erfindung ein kontaktloses Informationsspeichermedium, das zur Datenübertragung mit nur einem kleinen Verlust in der Leistung, die aus einer elektromagnetischen Welle, die an dieses von außerhalb angelegt wird, erhalten wird, in der Lage ist, und ein Datenübertragungsverfahren, das darin verwendet wird.
Darüber hinaus liefert die vorliegende Erfindung ein billiges kontaktloses Informationsspeichermedium mit einer Schaltung, die zum Begrenzen der Spannungseingabe über seine Antenne entworfen ist, und das daher aus Elementen mit niedrigen Durchbruchsspannungen gebildet wird, und außerdem ein Datenübertragungsverfahren, das darin verwendet wird.

Claims

1. Kontaktloses Informationsspeichermedium zum Empfangen von Leistung über eine Funkwelle, die an das Medium von außerhalb angelegt wird, und zum Übertragen von Daten in der Form einer Übertragungswelle an die Außenwelt, mit mindestens einer Antenne (207, 307, 407) zum Erhalten der Leistung von der Funkwelle, die an diese von außerhalb des Mediums angelegt wird,

einer Gleichrichterschaltung (209, 309, 409) zum Wandeln der über die Antenne (207, 307, 407) erhaltenen Leistung in einen Ausgangsstrom als Leistung für eine Schaltung, die in dem Medium eingebaut ist,

einem Glättungskondensator (211, 311, 411) zum Sammeln des Ausgangsstroms der Gleichrichterschaltung (209, 309, 409) und zum Glätten einer Ausgangsspannung derselben, und

einer Spannungsstabilisierungsschaltung (212, 312, 412), die mit dem Glättungskondensator (211, 311, 411) verbunden ist, zum Halten einer Ladespannung des Glättungskondensators (211, 311, 411) auf einem konstanten Wert, gekennzeichnet durch

eine Umschaltschaltung (210, 310a-c, 410a-d), die mit einem Ausgang der Gleichrichterschaltung (209, 309, 409)- und dem Glättungskondensator (211, 311, 411) in Reihe geschaltet ist, zum Anschalten und Abschalten eines Stromweges von der Gleichrichterschaltung zu dem Glättungskondensator entsprechend der Übertragungswelle.

2. Medium nach Anspruch 1, das weiter eine Spannungsbegrenzungsschaltung (310d-310i, 4410e-410m) zum Begrenzen einer Ausgangsspannung der Gleichrichterschaltung (209) auf einen Wert, der kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, wenn der Stromweg von der Gleichrichterschaltung durch die Umschaltschaltung (210, 310a-310c, 410a-410d) ausgeschaltet ist, aufweist.

3. Medium nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltschaltung einen p-Kanal-Transistor (310a), der eine Source, die mit einem Ausgang der Gleichrichterschaltung verbunden ist, ein Drain, das mit dem Glättungskondensator verbunden ist, und ein Gate, das mit der Source über einen Widerstand verbunden ist, aufweist, und einen n-Kanal-Transistor (310c), der ein Drain, das mit dem Gate des p-Kanal-Transistors (310a) verbunden ist, eine auf Masse gelegte Source, und ein Gate zum Empfangen der Übertragungswelle aufweist, aufweist.

104. Medium nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Spannungsstabilisierungsschaltung

einen n-Kanal-Transistor (312a), der ein Drain, das mit dem Glättungskondensator (311) verbunden ist, eine auf Masse gelegte Source und ein Gate aufweist,

eine Spannungsteilerschaltung (312d, 312e) zum Teilen einer Ladespannung des Glättungskondensators zum Liefern einer geteilten Spannung,

eine Referenzspannungserzeugungsschaltung (312c) zum Erzeugen einer Referenzspannung, und

einen Komparator (312b), der einen Eingang zum Empfangen der geteilten Spannung von der Spannungsteilerschaltung, einen anderen Eingang zum Empfangen der Referenzspannung von der Referenzspannungserzeugungsschaltung, und einen Ausgang, der mit dem Gate des n-Kanal-Transistors (312a) verbunden ist, aufweist,

aufweist.

5. Medium nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsbegrenzungsschaltung

einen n-Kanal-Transistor (310g), der ein Drain, das mit dem Gate des p-Kanal-Transistors (310a) verbunden ist, und eine Source, die auf Masse gelegt ist, und ein Gate aufweist,

eine erste Spannungsteilerschaltung (310h, 310i) zum Teilen der Ladespannung des Glättungskondensators zum Liefern einer ersten geteilten Spannung,

eine zweite Spannungsteilerschaltung (310d, 310e) zum Teilen der Ausgangsspannung der Gleichrichterschaltung zum Liefern einer zweiten geteilten Spannung, und

einen Komparator (310f), der einen Eingang zum Empfangen der ersten geteilten Spannung, einen anderen Eingang zum Empfangen der zweiten geteilten Spannung, und einen Ausgang, der mit dem Gate des n-Kanal-Transistors (310g) verbunden ist, aufweist, aufweist.

6. Medium nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsbegrenzungsschaltung eine Steuerspannungserzeugungsschaltung (410i) zum Erzeugen einer Steuerspannung (2 VI), die dem vorbestimmten Wert entspricht, und eine Spannungssteuerschaltung (410h) zum Steuern der Ausgangsspannung der Gleichrichterschaltung unter Verwendung der Steuerspannung, aufweist.

7. Medium nach Anspruch 6, bei dem die Umschaltschaltung einen p-Kanal-MOS-Transistor (410a), der eine Source, die mit einem Ausgang der Gleichrichterschaltung verbunden ist, ein Drain, das mit dem Glättungskondensator (411) verbunden ist, und ein Gate aufweist, aufweist, und die Spannungssteuerschaltung (410h) die Ausgangsspannung der Gleichrichterschaltung durch Liefern der Steuerspannung an das Gate des p-Kanal-MOS-Transistors steuert.

8. Medium nach Anspruch 6 oder 7, bei dem die Steuerspannungserzeugungschaltung (410i) einen Verstärkungskondensator (410i) aufweist, der auf eine Ladespannung des Glättungskondensators während der Zeit, wenn die Gleichrichterschaltung mit dem Glättungskondensator (411) über die Umschaltschaltung (410a-d) verbunden ist, auflädt, und der, wenn die Gleichrichterschaltung (409) von dem Glättungskondensator (411) getrennt ist, eine Spannung, die im wesentlichen das Doppelte der Ladespannung des Glättungskondensators ist, durch Addieren einer Ladespannung, die an den Verstärkungskondensator (410i) während der Zeit angelegt wird, wenn die Gleichrichterschaltung (409) mit dem Glättungskondensator (411) verbunden ist, zu der Ladespannung des Glättungskondensators (411) erzeugt.

9. Medium nach Anspruch 1, das weiter ein Stromsteuermittel zum Steuern, entsprechend einer Steuerspannung, eines Ladestroms, der von der Gleichrichterschaltung zu dem Glättungskondensator fließt, einen anderen Kondensator zum Ansammeln einer elektrischen Ladung des Glättungskondensators, und ein Mittel zum Addieren einer Ladespannung des anderen Kondensators zu der Ladespannung des Glättungskondensators, wenn der Ausgangsstrom der Gleichrichterschaltung unterbrochen ist, wodurch das Stromsteuermittel mit dem Additionsergebnis als die Steuerspannung versorgt wird, aufweist.