DE102006006912A1 - Transponder`s voltage limiting method for radio frequency identification application, involves controlling control terminal of barrier component by voltage of terminals of oscillating circuit for limiting voltage in oscillating circuit - Google Patents

Transponder`s voltage limiting method for radio frequency identification application, involves controlling control terminal of barrier component by voltage of terminals of oscillating circuit for limiting voltage in oscillating circuit Download PDF

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Abstract

The method involves connecting a terminal (25) of a transmitting and receiving oscillating circuit (10) with an input of a controllable barrier component (27), where the barrier component is designed as a n-channel metal oxide semiconductor (NMOS) transistor. Another terminal (26) of the oscillating circuit is connected with an output of the barrier component, and a control terminal of the barrier component is controlled by the voltage of the terminals of the oscillating circuit for limiting the voltage in the oscillating circuit. An independent claim is also included for a circuit for limiting voltage of a transponder.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Spannungsbegrenzung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Schaltung zur Spannungsbegrenzung bei einem Transponder gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6.The The invention relates to a method for limiting the voltage according to the preamble of claim 1. Above In addition, the invention relates to a circuit for limiting the voltage in a transponder according to the preamble of claim 6.

Ein solches Verfahren und eine solche Schaltung sind per se insbesondere durch RFID-Anwendungen (RFID = Radio Frequency Identification) bekannt. Unter einer RFID-Anwendung wird hier jede Anwendung verstanden, bei der ein Sendeschwingkreis einen induktiv gekoppelten Empfangsschwingkreis mit Energie versorgt und über den Empfangsschwingkreis Daten ausliest. Solche Verbindungen werden zum Beispiel zur Objektidentifikation verwendet, wobei ein Sendeschwingkreis eines Lesegerätes (reader) über einen Empfangsschwingkreis ein mit einer Marke (tag) ausgezeichnetes Objekt anspricht und Informationen abruft.One such method and circuit are per se in particular by RFID applications (RFID = Radio Frequency Identification) known. An RFID application is understood here as any application in the case of a transmitting oscillating circuit an inductively coupled receiving resonant circuit energized and over read out the receiver circuit data. Such connections will be used for example for object identification, wherein a transmitting oscillating circuit a reader over a Receiving circuit an object marked with a tag appeals and retrieves information.

Für die Kontaktaufnahme erzeugt der Sendeschwingkreis des Lesegeräts ein hochfrequentes Magnetfeld, das in einer Induktivität eines Empfangsschwingkreises, der sich in der Nähe des Lesegerätes befindet, eine Wechselspannung induziert. Die in dem Empfangsschwingkreis induzierte Wechselspannung wird gleichgerichtet und dient zum Beispiel zur Energieversorgung einer an den Empfangsschwingkreis angeschlossenen integrierten Schaltung. Darüber hinaus lässt sich auch aus der induzierten Wechselspannung eine Taktfrequenz ableiten, die der integrierten Schaltung, also zum Beispiel einem Mikroprozessor und/oder einem Speicherelement als Systemtakt zur Verfügung gestellt werde kann. Durch die Ergänzung der Induktivität des Sendeschwingkreises und/oder Empfangsschwingkreises mit Kapazitäten, insbesondere mit parallel liegenden Kapazitäten, zu Schwingkreisen werden Resonanzeffekte erzielt, die den Wirkungsgrad der Energieübertragung erheblich verbessern.For the contact the transmitter's oscillating circuit generates a high-frequency magnetic field that in an inductance a receiving resonant circuit located near the reader, induced an alternating voltage. The in the receiving resonant circuit induced AC voltage is rectified and used for example for Power supply of a connected to the receiving resonant circuit integrated circuit. About that lets out also from the induced AC voltage a clock frequency derive the integrated circuit, so for example a Microprocessor and / or a memory element as a system clock for disposal can be asked. By supplementing the inductance of the transmitter oscillation circuit and / or receiving resonant circuit with capacitances, in particular with parallel lying capacities, resonant effects are achieved for resonant circuits which increase the efficiency the energy transfer significantly improve.

Eine Übertragung von Daten vom Lesegerät zum Empfangsschwingkreis (downlink) kann zum Beispiel durch Einschalten und Ausschalten des Magnetfeldes erfolgen. Für einen Datentransport in umgekehrte Richtung vom Empfangsschwingkreis zum Lesegerät wird die so genannte Lastmodulation verwendet, die eine hinreichende Nähe (Abstand kleiner 0,16·Wellenlänge) von Sende- und Empfangsschwingkreis erfordert. Bei hinreichender Nähe kommt es zur transformatorischen Kopplung, bei der sich die Energieaufnahme der Empfangsspule durch eine Rückwirkung auf den Sendeschwingkreis in Spannungsänderungen am Sendeschwingkreis abbildet. Gesteuerte Modulationen der Last, also der Impedanz des Empfangsschwingkreises, rufen daher Spannungsänderungen im Sendeschwingkreis hervor, die für eine Datenübertragung auswertbar sind.A transmission from data from the reader to Receiving circuit (downlink), for example, by switching and turn off the magnetic field. For a data transport in reverse Direction from the receiver circuit to the reader is the so-called load modulation used, which is a sufficient proximity (distance less than 0.16 · wavelength) of Transmitting and receiving resonant circuit required. With sufficient proximity comes it to the transformer coupling, in which the energy intake the receiving coil by a reaction on the transmitter oscillation circuit in voltage changes on the transmitter oscillation circuit maps. Controlled modulations of the load, ie the impedance of the Receiver resonant circuit, therefore call changes in voltage in the transmitter swing that's for a data transfer are evaluable.

Mit zunehmender Güte der im Empfangsschwingkreis verwendeten Induktivitäten, also mit zunehmendem Verhältnis von Blindwiderstand zu Wirkwiderstand verringern sich die Dämpfung des Schwingkreises und die Breite der Resonanzkurve. Die Verwendung von Spulen höhere Güte bewirkt also eine höhere Frequenzselektivität und, bei gleicher Spannung auf der reader-Seite, eine höhere Spannung auf der tag-Seite, was die Reichweite der Kommunikationsverbindung vergrößert. Bei kleinen Abständen zwischen Reader und Tag können je nach Sendeleistung im Tag derart große Spannungen induziert werden, dass eine im Tag vorhandene integrierte Schaltung zerstört werden kann.With increasing quality the inductors used in the receiving resonant circuit, ie with increasing ratio Reactance to effective resistance reduces the damping of the resonant circuit and the width of the resonance curve. The use of higher quality coils thus causes a higher one frequency selectivity and, with the same voltage on the reader side, a higher voltage on the tag side, which increases the range of the communication connection. at small distances between reader and tag can Depending on the transmit power, such large voltages are induced in the daytime that an existing integrated circuit in the day are destroyed can.

Aus der DE 10 2004 020 816 A1 ist es bekannt, die Spannung am Empfangsschwingkreis auf bestimmte Werte zu reduzieren oder zu begrenzen, welche im Folgenden als erste Klemmspannung bezeichnet wird. Ferner wird im Rahmen der Lastmodulation zwischen einer ersten Spannung d.h. ersten Klemmspannung und einer zweiten niedrigeren Spannung umgeschaltet. Hierzu werden Sperrschichtbauelemente zwischen Schwingkreisanschlüssen und ein Bezugs- oder Massepotential geschaltet. Eine untere Klemmspannung wird zum Beispiel dadurch realisiert, dass über den Sperrschichtbauelementen deren Durchlassspannung abfällt, wobei der Spannungsabfall wegen der exponentiellen Abhängigkeit des Stroms von der Spannung in erster Näherung stromunabhängig ist.From the DE 10 2004 020 816 A1 It is known to reduce or limit the voltage at the receiving resonant circuit to certain values, which is referred to below as the first clamping voltage. Furthermore, in the context of load modulation between a first voltage that is switched first clamping voltage and a second lower voltage. For this purpose, barrier layer components are connected between resonant circuit connections and a reference or ground potential. A lower clamping voltage is realized, for example, by virtue of the fact that its forward voltage drops across the junction components, the voltage drop being current-independent as a first approximation because of the exponential dependence of the current on the voltage.

Als Folge wirken die Sperrschichtbauelemente auch bei hohen Spulenströmen wie eine zuverlässige Begrenzung der Schwingkreisspannung auf einen zugehörigen Wert. Dies ist insbesondere bei Systemen mit Induktivitäten hoher Güte von Bedeutung, die bei räumlicher Nähe von Sendeschwingkreis und Empfangsschwingkreis sonst unerwünscht hohe Spannungen verursachen können.When As a result, the junction devices also act at high coil currents such as a reliable one Limitation of the resonant circuit voltage to an associated value. This is especially high in systems with inductors Goodness of Meaning, spatial near Sendschwwingkreis and receiving resonant circuit otherwise undesirable high Can cause voltages.

Die obere Klemmspannung kann durch eine in Reihe mit umgekehrter Durchlassrichtung geschaltete Zenerdiode realisiert sein, die gesteuert oder geschaltet kurzzuschließen ist. Im kurzgeschlossenen Zustand erfolgt die beschriebene Begrenzung auf die untere Klemmspannung, während im nicht kurzgeschlossenen Zustand die Durchbruchspannung der Zenerdiode für eine additiven Spannungsversatz sorgt, der in der Summe mit den genannten Durchlassspannungen eine obere Klemmspannung definiert. Im Zustand mit kurzgeschlossener Zenerdiode fließt ein vergleichsweise großer Strom aus dem Empfangsschwingkreis heraus, was dem belasteten Zustand des Schwingkreises entspricht. Entsprechend wird die Stromentnahme aus dem Schwingkreis sowie die Belastung des Schwingkreises durch Öffnen des Kurzschlusses über der Zenerdiode verringert.The upper clamping voltage can be realized by a Zener diode connected in series with the reverse conducting direction, which is to be controlled or switched short. In the short-circuited state, the described limitation to the lower clamping voltage, while in the non-shorted state, the breakdown voltage of the Zener diode provides for an additive voltage offset, which defines an upper clamping voltage in the sum with said forward voltages. In the state with a short-circuited zener diode, a comparatively large current flows out of the receiving resonant circuit, which corresponds to the loaded state of the resonant circuit. Accordingly, the current drain from the resonant circuit and the load of the resonant circuit by opening the short circuit on the Zener diode ver Ringert.

Bei der Lastmodulation aus der DE 10 2004 020 816 A1 ist das folgende Problem beobachtet worden: Wenn beim Einschalten der Modulation, also beim Begrenzen der Schwingkreisspannung auf die untere Klemmspannung, gerade ein hoher Spulenstrom induziert wird, so fließt dieser unter Umständen über die Überbrückung der Zenerdiode und die in Durchlassrichtung geschalteten übrigen Sperrschichtbauteile ab, wobei die Schwingkreisspannung unter die untere Klemmspannung und auch unter einen Schwellenwert fallen kann, der zur Detektion von Schwingungen (Pulsen) der Schwingkreisspannung dient. Es kann also bei ungünstigen Phasenbedingungen beim Einschalten der Last vorkommen, dass die Spannung am Sendeschwingkreis aufgrund der Rückwirkung für eine oder mehrere Perioden unter eine Detektionsschwelle sinkt, was die Informationsübertragung verfälscht. Dadurch kann es zu einem Datenverlust bei der Informationsübertragung zum Lesegerät kommen.In the case of load modulation from the DE 10 2004 020 816 A1 the following problem has been observed: If when switching on the modulation, ie when limiting the resonant circuit voltage to the lower clamping voltage, just a high coil current is induced, it may flow via the bridging of the zener diode and the other barrier layer components connected in the forward direction the resonant circuit voltage can fall below the lower clamping voltage and also below a threshold value which serves for the detection of oscillations (pulses) of the resonant circuit voltage. It may therefore occur in unfavorable phase conditions when switching on the load that the voltage at the transmitting oscillating circuit drops due to the retroactivity for one or more periods below a detection threshold, which falsifies the transmission of information. This can lead to data loss during the transfer of information to the reader.

Wird nämlich bei einem hohen induzierten Spulensrom die Modulation eingeschaltet, so sorgen die Sperrschichtbauteile für eine Begrenzung der Schwingkreisspannung auf einen durch die Sperrschichtbauteile vorbestimmten Wert. Die Dioden wirken in dieser Phase wie eine Gleichspannungsquelle und setzen somit dem Spulenstrom keine ausreichende Dämpfung entgegen, so dass die induzierte Schwingung verändert wird. Die Folge ist eine Verbreiterung der gerade anliegenden Taktphase (Pulsverbreiterung), die zumindest zur teilweisen Auslöschung der Folgeschwingung führt. Sie tritt dadurch in Erscheinung, dass mindestens eine Schwingung in der Amplitude zu klein für eine vorgegebene Detektionsschwelle ist.Becomes namely with a high induced coil current the modulation is switched on, Thus, the barrier layer components provide for limiting the resonant circuit voltage to a predetermined value by the barrier layer components. The Diodes act in this phase as a DC voltage source and thus do not provide sufficient damping to the coil current, so that the induced vibration is changed. The result is one Broadening of the currently applied clock phase (pulse broadening), at least partially extinguishing the subsequent vibration leads. It appears in that at least one vibration in the amplitude too small for is a predetermined detection threshold.

Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung in der Angabe eines Verfahrens und einer Schaltungsanordnung, die diesen Nachteil beseitigen.In front In this background, the object of the invention in the specification a method and a circuit arrangement that has this disadvantage remove.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Spannungsbegrenzung bei einem Transponder mit einem ersten Sende- und Empfangsschwingkreis, der mittels einer elektro magnetischen Kopplung mit einem zweiten Sende- und Empfangsschwingkreis einer Basisstation verbunden wird und der einen ersten Schwingkreisanschluss, der mit dem Eingang eines steuerbaren Sperrschichtbauelements verbunden wird und einen zweiten Schwingkreisanschluss aufweist, der mit dem Ausgang des steuerbaren Sperrschichtbauelements verbunden wird, dadurch erfolgt, dass zur Spannungsbegrenzung im Sende- und Empfangsschwingkreis der Steueranschluss des Sperrschichtbauelements mittels der Spannung des ersten und zweiten Anschlusses angesteuert wird.These Task is characterized by a method of the type mentioned by solved, that the voltage limit in a transponder with a first Transmitting and receiving resonant circuit, by means of an electro-magnetic Coupling with a second transmitting and receiving resonant circuit a Base station is connected and a first resonant circuit terminal, which is connected to the input of a controllable junction device is and has a second resonant circuit connection with the Output of the controllable junction device is connected, This is done by limiting the voltage in the transmitting and receiving resonant circuit the control terminal of the junction device by means of the voltage the first and second terminal is driven.

Dieses Verfahren bietet den Vorteil, dass für beide Spannungshalbwellen insgesamt nur ein Sperrschichtbauteil vorgesehen werden muss, während bei bekannten Verfahren ein symmetrischer Aufbau von mindestens einem Sperrschichtbauteil für je eine Spannungshalbwelle vorgesehen war.This Method offers the advantage that for both voltage half-waves a total of only one barrier layer component must be provided while at known methods a symmetrical structure of at least one Barrier layer component for each a voltage half-wave was provided.

Vorteilhaft bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist weiterhin, dass die Begrenzung der Spannung von einem ersten auf einen zweiten Spannungswert zur Lastmodulation erfolgt.Advantageous in the method according to the invention is still that limiting the voltage of a first to a second voltage value for load modulation.

Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, dass die Spannungsbegrenzung und die Lastmodulation mittels Ansteuerung desselben Sperrschichtbauelements erfolgt. Hierdurch wird das Verfahren wesentlich vereinfacht.When Particularly advantageous has been found that the voltage limit and the load modulation by driving the same junction device he follows. This considerably simplifies the process.

Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass die Änderung von der ersten auf eine zweite Spannung in wenigstens zwei Stufen erfolgt, indem wenigstens zwei Sperrschichtbauelemente zur Senkung der Spannung auf den zweiten, niedrigen Wert kaskadierend also nacheinander überbrückt werden. Dadurch wird der Spulenstrom, der bei Einschalten des Modulationstransistors schlagartig geflossen wäre, über mehrere Schwingungen verteilt. Dabei reduziert sich die Spulenspannung ebenfalls auf das Niveau der zweiten Spannung über mehrere Schwingungen.A Further embodiment of the method provides that the change from the first to a second tension in at least two stages takes place by at least two barrier layer components for lowering cascading the voltage to the second, low value, that is, one after the other. This will cause the coil current when the modulation transistor is turned on suddenly flowed over several Distributed vibrations. The coil voltage also reduces to the level of the second voltage over several oscillations.

Gemäß einem alternativen Verfahren erfolgt die Änderung von der ersten auf eine zweite Spannung linear, indem diese durch ein inverses Signal geregelt wird.According to one alternative method is the change from the first to a second voltage linear, by these controlled by an inverse signal becomes.

Des Weiteren wird die Aufgabe durch eine Schaltung zur Spannungsbegrenzung bei einem Transponder gelöst, der einen Schwingkreis, wenigstens eine Induktivität, eine Kapazität, ein Sperrschichtbauteil mit einem Eingang, Ausgang und einem Steuereingang, sowie einen ersten Schwingkreisanschluss, der mit dem Eingang des Sperrschichtbauelements und einen zweiten Schwingkreisanschluss, der mit dem Ausgang des Sperrschichtbauelements verbunden ist, umfasst, wobei eine Verbindung des Steuereingangs des Sperrschichtbauteils mit dem ersten Schwingkreisanschluss und mit dem zweiten Schwingkreisanschluss besteht.Of Furthermore, the object is achieved by a circuit for limiting the voltage solved by a transponder, a resonant circuit, at least one inductance, a Capacity, a junction device having an input, output and a control input, and a first resonant circuit terminal connected to the input of the Junction device and a second resonant circuit terminal, which is connected to the output of the junction device, comprises wherein a connection of the control input of the barrier member consists of the first resonant circuit connection and the second resonant circuit connection.

Besonders vorteilhaft hat sich hierbei eine Schaltung erwiesen, bei der als Sperrschichtbauteil ein NMOS-Transistor vorgesehen ist.Especially advantageous in this case has proven a circuit in which as Junction device, a NMOS transistor is provided.

Bevorzugt ist auch, dass zur Ansteuerung des Sperrschichtbauteils wenigstens zwei in Reihe geschaltete, überbrückbare Sperrschichtbauteile vorgesehen sind.Prefers is also that for controlling the barrier layer component at least two in-line, bridgeable junction components are provided.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Schaltung sind zur Überbrückung der in Reihe geschalteten Sperrschichtbauteile mittels zeitlich versetzter Modulationssignale angesteuerte Schalter vorgesehen.at an advantageous embodiment of the circuit are for bridging the connected in series junction components by means of a time offset Modulation signals controlled switch provided.

Gemäß einer Weiterbildung der Schaltung ist vor den in Reihe geschalteten Sperrschichtbauteilen eine Polaritätswechselschaltung mit zwei parallel geschalteten Sperrschichtbauteilen mit entgegen gesetzten Durchlassrichtungen vorgesehen.According to one Further development of the circuit is in front of the series-connected junction components Polarity reversal circuit with two parallel-connected junction components with counter set passage directions provided.

Bei einer alternativen Schaltung ist als Sperrschichtbauteil ein PMOS-Transistor vorgesehen ist.at an alternative circuit is provided as a junction device, a PMOS transistor is.

Besonders vorteilhaft ist hierbei, wenn zur Ansteuerung des Sperrschichtbauteils eine über ein inverses Modulationssignal schaltbare Kapazität vorgesehen ist.Especially in this case, it is advantageous if for controlling the barrier layer component one over an inverse modulation signal switchable capacity provided is.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und den beigefügten Figuren. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.Further Advantages will be apparent from the description and the attached figures. It is understood that the above and the following yet to be explained Features not only in the specified combination, but also usable in other combinations or alone are without departing from the scope of the present invention.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen, jeweils in schematischer Form:embodiments The invention are illustrated in the drawings and in the following description explained. In each case, in schematic form:

1 einen Sende- und Empfangsschwingkreis mit Elementen zur Lastmodulation für eine erste Spannungshalbwelle 1 a transmitting and receiving resonant circuit with elements for load modulation for a first voltage half-wave

2 den Sende- und Empfangsschwingkreis aus 1 mit Elementen zur Lastmodulation für eine zweite Spannungshalbwelle 2 the transmitting and receiving resonant circuit 1 with elements for load modulation for a second voltage half-wave

3 einen weiteren Sende- und Empfangsschwingkreis mit Elementen zur Lastmodulation für eine erste Spannungshalbwelle 3 a further transmitting and receiving resonant circuit with elements for load modulation for a first voltage half-wave

4 den Sende- und Empfangsschwingkreis aus 3 mit Elementen zur Lastmodulation für eine zweite Spannungshalbwelle 4 the transmitting and receiving resonant circuit 3 with elements for load modulation for a second voltage half-wave

5 den Verlauf der Schwingkreisspannungen UL, UC1; UC2 5 the course of the oscillatory circuit voltages U L , U C1 ; U C2

6 ein gewünschtes Modulationsverhalten 6 a desired modulation behavior

1 und 2 zeigen einen Sende- und Empfangsschwingkreis 10 eines Empfangsteils oder tags. Parallel zum Schwingkreis 10, der eine Induktivität L 12 und eine Kapazität C 13 umfasst, liegt zwischen einem ersten Schwingkreisanschluss C1 25 und einem zweiten Schwingkreisanschluss C2 26 ein Sperrschichtbauteil 27, vorzugsweise ein NMOS-Transistor. Am Ausgang des Sperrschichtbauteils 27 liegt ein Bezugspotentialanschluss 28, der ein Massepotential für die Schaltung darstellt. Da das Sperrschichtbauteil 27 zwischen Source (Quelle) und Drain (Senke) umschalten kann, kann die Schaltung in der vorliegenden Form sowohl für eine erste als auch für eine zweite Spannungshalbwelle verwendet werden. 1 and 2 show a transmitting and receiving resonant circuit 10 a reception part or day. Parallel to the resonant circuit 10 that has an inductance L 12 and a capacity C 13 includes, lies between a first resonant circuit terminal C 1 25 and a second resonant circuit terminal C 2 26 a barrier layer component 27 , preferably an NMOS transistor. At the exit of the barrier member 27 is a reference potential connection 28 , which represents a ground potential for the circuit. As the barrier layer component 27 switch between source and drain, the circuit in the present form can be used for both a first and a second voltage half-wave.

Ebenfalls parallel zum Schwingkreis 10 und zwischen dem ersten C1 25 und zweiten Schwingkreisanschluss C2 26, liegt eine Reihenschaltung aus Polaritätswechselschaltung 14 und Dioden 19, 20, 21, 22, 23, 24, die zur Ansteuerung des Sperrschichtbauteils 27 dienen. Hierbei können die Dioden als NMOS-Transistoren realisiert werden, die als Diode geschaltet sind. Parallel zum Sperrschichtbauteil 27 liegt weiterhin eine Gleichrichterschaltung 29 mit einem weiteren Bezugspotentialanschluss 30.Also parallel to the resonant circuit 10 and between the first C 1 25 and second resonant circuit terminal C 2 26 , is a series circuit of polarity switching 14 and diodes 19 . 20 . 21 . 22 . 23 . 24 , which are used to drive the barrier layer component 27 serve. In this case, the diodes can be realized as NMOS transistors, which are connected as a diode. Parallel to the barrier layer component 27 is still a rectifier circuit 29 with another reference potential connection 30 ,

Die Polaritätswechselschaltung 14 besteht aus zwei parallelen Reihenschaltungen, die jeweils einem ohmschen Widerstand R1 15 bzw. R2 16 und eine Diode 17 bzw. 18 umfassen, wobei die Durchflussrichtung der Dioden 17, 18 unterschiedlich ist.The polarity change circuit 14 consists of two parallel series circuits each having a resistor R 1 15 or R 2 16 and a diode 17 respectively. 18 include, wherein the flow direction of the diodes 17 . 18 is different.

Die Dioden 19 bis 24 können durch Schalter S1 31, S2 32, S3 33 überbrückt werden, die von der Steuerschaltung 34 über kaskadierenden MOD-Signale MOD0, MOD1 und MOD2 betätigt werden. Die Schalter 31, 32, 33 werden bevorzugt als Transistoren, insbesondere als MOS-Transistoren realisiert.The diodes 19 to 24 can by switch S 1 31 , S 2 32 , S 3 33 be bridged by the control circuit 34 via cascading MOD signals MOD 0 , MOD 1 and MOD 2 are actuated. The switches 31 . 32 . 33 are preferably realized as transistors, in particular as MOS transistors.

Das Sperrschichtbauteil 27 dient zunächst zur Begrenzung der Schwingkreisspannung UL 1 zwischen den Anschlüssen 25 und 26 des Sende- und Empfangsschwingkreises 10 bei offenen Schaltern 31, 32 und 33. In diesem Zustand begrenzt das Sperrschichtbauteil 27 jeweils dann, wenn der Potentialunterschied zwischen dem Bezugspotentialanschluss 28, 30 und einem der Anschlüsse 25 oder 26 die Durchlassspannung des Sperrschichtbauteils 27 überschreitet. Dieser Wert definiert die obere Begrenzungsspannung oder erste Klemmspannung UKL 2.2.The barrier layer component 27 initially serves to limit the resonant circuit voltage U L 1 between the connections 25 and 26 the transmitting and receiving resonant circuit 10 with open switches 31 . 32 and 33 , In this state, the barrier member confines 27 in each case when the potential difference between the reference potential terminal 28 . 30 and one of the connections 25 or 26 the forward voltage of the junction device 27 exceeds. This value defines the upper limiting voltage or first clamping voltage U KL 2.2 ,

Beim Überbrücken der Dioden 19 bis 24 durch die Schalter 31, 32 und 33, wobei diese zur stufenförmigen Modulation der Spannung nacheinander und nicht zeitgleich geschlossen werden, klemmt das Sperrschichtbauteil 27 die Schwingkreisspannung UL 1 auf einen niedrigeren Wert ULMOD 2.1.When bridging the diodes 19 to 24 through the switches 31 . 32 and 33 , which are closed in succession and not simultaneously for the stepwise modulation of the voltage, clamps the barrier layer component 27 the resonant circuit voltage U L 1 to a lower value UL MOD 2.1 ,

Durch Öffnen und Schließen der Schalter 31, 32, 33 moduliert die Steuerschaltung 34 den Wert der Schwingkreisspannung UL 1 entsprechend der zu übertragenden Datenfolge. Wie beschrieben bildet sich diese Modulation des Sende- und Empfangsschwingkreises 10 des tags als Modulation der Last des Sende- und Empfangsschwingkreises des Lesegeräts unter der Voraussetzung einer transformatorischen Kopplung.By opening and closing the switch 31 . 32 . 33 modulates the control circuit 34 the value of the resonant circuit voltage U L 1 according to the data sequence to be transmitted. As described forms This modulation of the transmitting and receiving resonant circuit 10 of the day as a modulation of the load of the transmitting and receiving resonant circuit of the reader under the condition of a transformer coupling.

3 und 4 zeigen einen weiteren Sende- und Empfangsschwingkreis 10 eines Empfangsteils oder tags. Hierbei zeigt 3 eine Schaltung für eine erste Spannungshalbwelle und 4 die Schaltung aus 3 für eine zweite Spannungshalbwelle. Parallel zum Schwingkreis 10, der eine Induktivität L 12 und eine Kapazität C 13 umfasst, liegt zwischen einem ersten Schwingkreisanschluss C1 25 und einem zweiten Schwingkreisanschluss C2 26 ein Sperrschichtbauteil 35, vorzugsweise ein PMOS-Transistor. Am Ausgang des Sperrschichtbauteils 35 liegt ein Bezugspotentialanschluss 28, der ein Massepotential für die Schaltung darstellt. Zur Ansteuerung des Sperrschichtbauteils 35 dienen eine Stromquelle IE, die wiederum einen Entladestrom zum Entladen einer parallel geschalteten Kapazität 7 zur Verfügung stellt, sowie eine Spannungsquelle Uref 3. Dabei ist zwischen der Kapazität 7 und der Spannungsquelle Uref 3 ein Schalter S1 9 angeordnet, der mittels eines inversen Signals nMOD 4 betätigt wird. 3 and 4 show a further transmitting and receiving resonant circuit 10 a reception part or day. This shows 3 a circuit for a first voltage half-wave and 4 the circuit off 3 for a second voltage half-wave. Parallel to the resonant circuit 10 that has an inductance L 12 and a capacity C 13 includes, lies between a first resonant circuit terminal C 1 25 and a second resonant circuit terminal C2 26 a barrier layer component 35 , preferably a PMOS transistor. At the exit of the barrier member 35 is a reference potential connection 28 , which represents a ground potential for the circuit. For controlling the barrier layer component 35 serve a current source I E , which in turn has a discharge current for discharging a parallel-connected capacitance 7 provides, as well as a voltage source U ref 3 , It is between the capacity 7 and the voltage source U ref 3 a switch S 1 9 arranged by means of an inverse signal nMOD 4 is pressed.

Das Sperrschichtbauteil 35 dient zur Begrenzung der Schwingkreisspannung UL 1 auf den Wert der oberen Klemmspannung UKL 2.2 zwischen den An schlossen 25 und 26 des Sende- und Empfangsschwingkreises 10. Wenn der Schalter S1 9 geschlossen ist, liegt am Sperrschichtbauteil 35 die Spannung Uref 3 an, die durch die vorgegebene Spannung UG 6 am Gate begrenzt wird und somit nicht über die Schwellspannung des PMOS-Transistors hinausgehen kann. Sobald der Schalter S1 9 mittels des nMOD 4 Signals der Steuerschaltung 34 geöffnet wird, wird der Kondensator 7 auf den Wert Uref 3 aufgeladen und anschließend mittels des Entladestroms der Stromquelle IE2 8 entladen. Die Folge davon ist, dass die Spannung UG 6 am Gate linear auf null absinkt. Dadurch wird die Schwingkreisspannung UL 1 auf eine zweite, kleinere Klemmspannung ULMOD 2.1 begrenzt, die der Schwellspannung des PMOS-Transistors entspricht.The barrier layer component 35 serves to limit the resonant circuit voltage U L 1 to the value of the upper clamping voltage U KL 2.2 between the connected 25 and 26 the transmitting and receiving resonant circuit 10 , When the switch S 1 9 is closed, lies on the barrier layer component 35 the voltage U ref 3 at, by the predetermined voltage U G 6 is limited at the gate and thus can not go beyond the threshold voltage of the PMOS transistor. As soon as the switch S 1 9 by means of the nMOD 4 Signal of the control circuit 34 is opened, the capacitor becomes 7 to the value U ref 3 charged and then by means of the discharge current of the current source I E2 8th discharged. The consequence of this is that the voltage U G 6 at the gate decreases linearly to zero. As a result, the resonant circuit voltage U L 1 to a second, smaller clamping voltage U LMOD 2.1 limited, which corresponds to the threshold voltage of the PMOS transistor.

5 zeigt den Verlauf der Schwingkreisspannung UL 1 sowie den Verlauf der jeweiligen Spannungshalbwellen UC1, und UC2 an den beiden Schwingkreisanschlüssen C1 25 und C2 26 Die Schwingkreisspannung UL 1 ergibt sich als Differenz aus den Spannungswerten an den Anschlüssen. UL = UC1 – UC2. Wenn UL 1 positiv ist, werden bei der Schaltung gemäß 1 und 3 der Schwingkreisanschluss C2 über den Gleichrichter 29 mit einer internen Masse 30 verbunden. Im gegenteiligen Fall, wenn UL 1 negativ ist, wird entsprechend der Darstellung in den 2 und 4 der Schwingkreisanschluss C1 26 mit der internen Masse 30 verbunden. 5 shows the course of the resonant circuit voltage U L 1 and the course of the respective voltage half- waves U C1 , and U C2 at the two resonant circuit connections C 1 25 and C 2 26 The resonant circuit voltage U L 1 is the difference between the voltage values at the terminals. U L = U C1 - U C2 . If UL 1 is positive, be in the circuit according to 1 and 3 the resonant circuit connection C 2 via the rectifier 29 with an internal mass 30 connected. In the opposite case, if U L 1 is negative, according to the representation in the 2 and 4 the resonant circuit connection C 1 26 with the internal mass 30 connected.

6 zeigt einen erwünschten Verlauf der resultierenden Schwingkreisspannung UL im Empfangsschwingkreis unter dem Einfluss einer gesteuerten Lastmodulation gemäß der vorliegenden Erfindung über der Zeit t. Die großen Amplituden 2.2 stellen sich bei offenen Schaltern 31, 32, 33 gemäß 1 und 2 ein und die kleinen Amplituden 2.1 stellen sich bei geschlossenen Schaltern 31, 32, 33 ein, mit denen die Dioden 19, 20, 21, 22 überbrückt werden ein. 6 shows a desired course of the resulting oscillatory circuit voltage UL in the receiving resonant circuit under the influence of a controlled load modulation according to the present invention over the time t. The big amplitudes 2.2 occur with open switches 31 . 32 . 33 according to 1 and 2 one and the small amplitudes 2.1 occur with closed switches 31 . 32 . 33 one with which the diodes 19 . 20 . 21 . 22 be bridged.

11
UL SchwingkreisspannungU L resonant circuit voltage
2.12.1
ULMOD untere Klemmspannung (modulierte Spannung)UL MOD lower clamp voltage (modulated voltage)
2.22.2
UKL obere KlemmspannungU KL upper clamping voltage
33
Uref SpannungsreferenzU ref voltage reference
44
nMOD inverses Signaln MOD inverse signal
5.15.1
Modulationssignal MOD0 Modulation signal MOD 0
5.25.2
Modulationssignal MOD1 Modulation signal MOD 1
5.35.3
Modulationssignal MOD2 Modulation signal MOD 2
66
UG GatespannungU G gate voltage
77
C2 KondensatorC 2 capacitor
88th
IE2 Stromquelle EntladestromIE 2 discharge current source
99
Schalter S,switch S,
1010
Sende – und EmpfangsschwingkreisTransmitting and receiving resonant circuit
1212
Induktivität LInductance L
1313
Kapazität CCapacity C
1414
PolaritätswechselschaltungPolarity reversal circuit
1515
Ohmscher Widerstand R1ohmic Resistor R1
1616
Ohmscher Widerstand R2ohmic Resistor R2
1717
Diode bei R1diode at R1
1818
Diode bei R2diode at R2
1919
Diodediode
2020
Diodediode
2121
Diodediode
2222
Diodediode
2323
Diodediode
2424
Diodediode
2525
Erster Schwingkreisanschluss C1 First resonant circuit connection C 1
2626
Zweiter Schwingkreisanschluss C2 Second resonant circuit connection C 2
2727
Sperrschichtbauteil M1Depletion layer component M1
2828
BezugspotentialanschlussReference potential terminal
2929
GleichrichterschaltungRectifier circuit
3030
BezugspotentialanschlussReference potential terminal
3131
Schalter S1 Switch S 1
3232
Schalter S2 Switch S 2
3333
Schalter S3 Switch S 3
3434
Steuerschaltung (Digital-Analog-Konverter)control circuit (Digital to analog converter)
3535
Sperrschichtbauteil P1 Depletion layer component P 1

Claims (12)

Verfahren zur Spannungsbegrenzung bei einem Transponder mit • einem ersten Sende- und Empfangsschwingkreis (10), der • einen ersten Schwingkreisanschluss (25), der mit dem Eingang eines steuerbaren Sperrschichtbauelements (27, 35) • und einen zweiten Schwingkreisanschluss (26) aufweist, der mit dem Ausgang des steuerbaren Sperrschichtbauelements (27, 35) verbunden wird, • dadurch gekennzeichnet, dass • zur Spannungsbegrenzung im Sende- und Empfangsschwingkreis (10) der Steueranschluss des Sperrschichtbauelements (27, 35) mittels der Spannung des ersten (25) und zweiten (26) Schwingkreisanschlusses angesteuert wird.Method for limiting the voltage in a transponder having • a first transmitting and receiving resonant circuit ( 10 ), the • a first resonant circuit connection ( 25 ) connected to the input of a controllable junction device ment ( 27 . 35 ) And a second oscillating circuit connection ( 26 ) connected to the output of the controllable junction device ( 27 . 35 ), • characterized in that • for voltage limitation in the transmitting and receiving resonant circuit ( 10 ) the control terminal of the junction device ( 27 . 35 ) by means of the tension of the first ( 25 ) and second ( 26 ) Oscillation circuit connection is controlled. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzung der Spannung von einem ersten (2.2) auf einen zweiten (2.1) Spannungswert zur Lastmodulation erfolgt.Method according to claim 1, characterized in that the limitation of the voltage from a first ( 2.2 ) to a second ( 2.1 ) Voltage value for load modulation. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsbegrenzung und die Lastmodulation mittels Ansteuerung desselben Sperrschichtbauelements (27, 35) erfolgt.A method according to claim 2, characterized in that the voltage limitation and the load modulation by means of driving the same barrier layer component ( 27 . 35 ) he follows. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung von der ersten (2.2) auf eine zweite (2.1) Spannung in wenigstens zwei Stufen erfolgt, indem wenigstens zwei Sperrschichtbauelemente (19, 20, 21, 22, 23, 24) zur Senkung der Spannung auf den zweiten, niedrigen Wert (2.1) nacheinander überbrückt werden.Method according to claim 2, characterized in that the change from the first ( 2.2 ) to a second ( 2.1 ) Tension is performed in at least two stages by at least two barrier layer components ( 19 . 20 . 21 . 22 . 23 . 24 ) to lower the voltage to the second, low value ( 2.1 ) are bridged one after the other. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung von der ersten (2.2) auf eine zweite (2.1) Spannung linear erfolgt, indem diese durch ein inverses Signal (4) geregelt wird.Method according to claim 2 or 3, characterized in that the change from the first ( 2.2 ) to a second ( 2.1 ) Voltage is linear, by an inverse signal ( 4 ) is regulated. Schaltung zur Spannungsbegrenzung bei einem Transponder • mit einem Schwingkreis (19), • der wenigstens eine Induktivität (12), • eine Kapazität (13), • ein Sperrschichtbauteil (27, 35) mit einem Eingang, Ausgang und Steuereingang • einen ersten Schwingkreisanschluss (25), der mit dem Eingang des Sperrschichtbauelements (27, 35) und • einen zweiten Schwingkreisanschluss (26), der mit dem Ausgang des Sperrschichtbauelements (27, 35) verbunden ist, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindung des Steuereingangs des Sperrschichtbauteils (27, 35) mit dem ersten Schwingkreisanschluss (25) und mit dem zweiten Schwingkreisanschluss (26) besteht.Circuit for limiting the voltage of a transponder • with a resonant circuit ( 19 ), The at least one inductance ( 12 ), • a capacity ( 13 ), • a barrier layer component ( 27 . 35 ) with an input, output and control input • a first resonant circuit connection ( 25 ) connected to the input of the junction device ( 27 . 35 ) and • a second resonant circuit connection ( 26 ) connected to the output of the junction device ( 27 . 35 ), characterized in that a connection of the control input of the barrier component ( 27 . 35 ) with the first resonant circuit connection ( 25 ) and with the second resonant circuit connection ( 26 ) consists. Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Sperrschichtbauteil (27) ein NMOS-Transistor vorgesehen ist.Circuit according to claim 6, characterized in that as a barrier layer component ( 27 ) an NMOS transistor is provided. Schaltung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ansteuerung des Sperrschichtbauteils (27) wenigstens zwei in Reihe geschaltete, überbrückbare Sperrschichtbauteile (19, 20, 21, 22, 23, 24) vorgesehen sind.Circuit according to claim 6 or 7, characterized in that for driving the barrier layer component ( 27 ) at least two series-connected, bridgeable barrier layer components ( 19 . 20 . 21 . 22 . 23 . 24 ) are provided. Schaltung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Überbrückung der in Reihe geschalteten Sperrschichtbauteile (19, 20, 21, 22, 23, 24) mittels zeitlich versetzter Modulationssignale (5.1, 5.2, 5.3) angesteuerte Schalter (31, 32, 33) vorgesehen sind.Circuit according to one of claims 6 to 8, characterized in that for bridging the series-connected junction components ( 19 . 20 . 21 . 22 . 23 . 24 ) by means of time-shifted modulation signals ( 5.1 . 5.2 . 5.3 ) controlled switches ( 31 . 32 . 33 ) are provided. Schaltung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Polaritätswechselschaltung (14) mit zwei parallel geschalteten Sperrschichtbauteilen (17, 18) mit entgegen gesetzten Durchlassrichtungen vorgesehen ist.Circuit according to one of claims 6 to 9, characterized in that a polarity change circuit ( 14 ) with two parallel-connected barrier layer components ( 17 . 18 ) is provided with opposite passage directions. Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Sperrschichtbauteil (35) ein PMOS-Transistor vorgesehen ist.Circuit according to claim 6, characterized in that as a barrier layer component ( 35 ) a PMOS transistor is provided. Schaltung nach Anspruch 6 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ansteuerung des Sperrschichtbauteils (35) eine über ein Modulationssignal (4) schaltbare Kapazität (7) vorgesehen ist.Circuit according to claim 6 or 11, characterized in that for driving the barrier layer component ( 35 ) one via a modulation signal ( 4 ) switchable capacity ( 7 ) is provided.
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