CN101505137A - 检波电路、包含它的rf电路以及内置它们的便携式设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在输入信号为低振幅电平的状态下能降低直流耗电的检波电路。检波电路具有第一和第二输入端子(IN1、IN2)、第一和第二晶体管(M1、M2)、负载元件(M3)。对第一和第二输入端子供给彼此反相的互补输入信号。在第一输入端子(IN1)上连接有第一晶体管(M1)的第一输入电极和第二晶体管(M2)的第二输入电极，在第二输入端子(IN2)上连接有第一晶体管的第二输入电极和第二晶体管的第一输入电极。在第一和第二晶体管的输出电极和工作电位点(Vdd)之间连接有负载元件(M3)，从电路节点生成基于全波整流的检波电压(VIN1)。输入端子(IN1、IN2)的输入信号电平为低振幅电平的状态下，第一和第二晶体管双方变为截止状态，能降低直流耗电。

Description

检波电路、包含它的RF电路以及内置它们的便携式设备
技术领域
本发明涉及检波电路、包含该检波电路的RF电路以及内置上述电路的便携式设备，特别是涉及有益于提供输入信号在低振幅电平的状态下降低直流耗电的检波电路的技术。
背景技术
在以下的非专利文献1中记载有为了降低片上系统(SoC)或系统级封装(SiP)中嵌入的RF电路的制造测试时间和成本而在RF混频器的输出上连接RF检波电路的输入端子的例子。
为了检测RF混频器的输出，该RF检波电路包含2个N沟道MOS晶体管的伪差动对。在各N沟道MOS晶体管的漏极和栅极之间连接有用于向晶体管施加栅极偏压的电阻。
2个N沟道MOS晶体管的源极被共用连接在接地电位上，2个N沟道MOS晶体管的漏极被共用连接在基于P沟道MOS晶体管的电流反射镜偏置(bias current mirror)上。连接在2个N沟道MOS晶体管的栅极上的2个电容阻隔影响检波工作的直流电流。在2个N沟道MOS晶体管的漏极上连接有用于保持输出电压的输出电容。
此外，在以下的专利文献1中记载有用于检测在进行从非接触IC卡的读出和向非接触IC卡的写入的读/写装置中有无非接触IC卡的副载波检波电路。
在该副载波检波电路中，对提供将电源电压分压后的固定偏压的检波晶体管的基极施加来自非接触IC卡的线圈状天线的副载波信号，由此从检波晶体管的发射极的电阻和电容的并联连接而形成半波整流输出信号。
[非专利文献1]Chaoming.Zhang et al，“Built-In Test of RFMixers Using RF Amplitude Detectors”，2007 IEEE Proceedings of the8th International Symposium on Quality Electronic Design，26-28 March2007，PP.404～409。
[专利文献1]日本特开2006-099810号公报
发明内容
近年，被称为短距离无线通信技术(NFC)的、简化并扩展家电产品、数字媒体、面向消费者的无线通信连接、内容、商业上的交易的通信技术正在普及。该NFC技术与已经存在的各种通信技术具有兼容性，能够使用13.56MHz的RF频率来进行10cm左右、最大通信速度847Kbps的短距离通信。尤其是，在内置具有电子结算功能的IC卡微型计算机(安全芯片)的便携电话终端上搭载NFC技术，通过活用于基于非接触的店铺中商品购买的支付、车站中交通费的支付等各种非接触电子结算，来寻求提高终端用户的方便性。另外，NFC是Near Field Communication(近距离通信)的缩写。
本发明人等在本发明之前，从事搭载于便携电话终端中的NFC通信用RF电路(RF芯片)的开发，该便携电话终端利用与非接触电子结算用的非接触读写装置的NFC通信。在该便携电话终端中内置有天线、RF收发信号处理集成电路、RF功率放大器、基带处理器、应用处理器、SIM卡、IC卡微型计算机、NFC通信用RF电路、NFC通信用线圈状天线、电池、液晶显示装置、扬声器、麦克风、操作键。
RF收发信号处理集成电路、RF功率放大器、基带处理器、应用处理器、SIM卡将便携电话终端和基站之间的RF通信变为可能。SIM卡是在内部非易失性存储器中存储与基站的电话公司签约的用户的特定信息的用户特定信息模块。另外，SIM是Subscriber IdentificationModule的缩写。
当用操作键开始RF通信时，麦克风的发送声音信号就通过基带处理器内部的A/D转换器和数字信号处理器(DSP)的软件调制处理，而被转换为发送数字基带信号。发送数字基带信号由RF接收信号处理集成电路(RFIC)的D/A转换器转换为发送模拟基带信号。发送模拟基带信号由RFIC的发送信号处理单元转换为RF发送信号，RF发送信号通过RF功率放大器和天线发送给基站。
来自基站的RF接收信号由RFIC的接收信号处理单元转换为接收模拟基带信号，接收模拟基带信号由RFIC的A/D转换器转换为接收数字基带信号。接收数字基带信号由基带处理器内部的DSP的软件解调处理和D/A转换器而被转换为接收声音信号，接收声音信号被提供给扬声器。
当便携电话终端接近与非接触读写装置的NFC短距离通信的范围内时，由NFC通信用线圈状天线接收来自非接触读写装置的载波信号。NFC通信用RF电路响应来自NFC通信用线圈状天线的接收载波信号，生成NFC接近检测信号，NFC接近检测信号被提供给基带处理器。
基带处理器响应NFC接近检测信号，生成非接触电子结算起动信号，非接触电子结算起动信号被提供给NFC通信用RF电路。NFC通信用RF电路响应该起动信号，为了开始非接触电子结算，开始与IC卡微型计算机(安全芯片、安全微型计算机)的收发数据通信，并且开始向IC卡微型计算机供给工作时钟信号。据此，开始基于IC卡微型计算机的电子结算工作。
另一方面，从电子结算工作开始以前，来自便携电话终端的电池的电源电压被提供给基带处理器、NFC通信用RF电路和IC卡微型计算机。在电子结算工作开始以前，被供给电源电压的IC卡微型计算机整体变为准备状态(休眠状态)，被供给电源电压的基带处理器也把与电子结算工作有关的功能块变为准备状态。此外，在电子结算工作开始前，被供给电源电压的NFC通信用RF电路也将检测来自NFC通信用线圈状天线的接收载波信号的信号电平的载波检波电路以外的电路变为准备状态。因此，NFC通信用RF电路的载波检波电路在电子结算工作的开始前也变为活动状态，载波检波电路监视来自NFC通信用线圈状天线的接收载波信号的信号电平。当接收载波信号的信号电平变为载波检波电路的检波晶体管的输入阈值电压以上时，就成为便携电话终端接近与非接触读写装置的NFC短距离通信的范围内的状态。于是，NFC通信用RF电路响应由载波检波电路检测到的接收载波信号，生成NFC接近检测信号，NFC接近检测信号被提供给基带处理器。
作为监视来自NFC通信用线圈状天线的接收载波信号的信号电平的载波检波电路，能使用上述专利文献1中记载的射极跟随器型检波电路。但是，通过本发明人等的研究明确了：在这种情况下，在电子结算工作开始前的接收载波信号电平监视工作中，被提供固定偏压的检波晶体管的直流耗电大。
此外，作为监视来自NFC通信用线圈状天线的接收载波信号的信号电平的载波检波电路，能使用上述非专利文献1中记载的RF检波电路。但是，在这种情况下，也在电子结算工作开始前的接收载波信号电平监视工作中，通过连接在N沟道MOS晶体管的漏极和栅极之间的电阻，来对MOS晶体管的栅极供给直流偏压。因此，通过本发明人等的研究明确了：接收载波信号电平监视工作中的上述非专利文献1中记载的RF检波电路的直流耗电大。
本发明是作为以上本发明之前的本发明人等的研究结果而作出的。
因此，本发明的目的在于提供一种在输入信号为低振幅电平的状态下能降低直流耗电的检波电路。
此外，本发明的其他目的在于，通过利用与非接触电子结算用的非接触读写装置的结算通信的、便携式设备终端中搭载的通信用RF电路来降低监视来自天线的接收载波信号的信号电平的载波检波电路的直流耗电。
根据本说明书的描述和附图，本发明的上述和其他目的和新的特征将得以明确。
如下简单说明本申请中描述的发明中代表性内容。
即本发明的代表性检波电路具有第一和第二输入端子(IN1、IN2)、第一和第二晶体管(M1、M2)、负载元件(M3)。对上述第一输入端子和上述第二输入端子供给彼此反相的互补输入信号。在上述第一输入端子上连接有上述第一晶体管的第一输入电极和上述第二晶体管的第二输入电极，在上述第二输入端子上连接有上述第一晶体管的第二输入电极和上述第二晶体管的第一输入电极。在上述第一晶体管和上述第二晶体管的上述输出电极和工作电位点(Vdd)之间连接有上述负载元件。
从连接有上述第一晶体管和上述第二晶体管的上述输出电极和上述负载元件的电路节点生成基于全波整流的检波电压(VIN1)(参照图1)。
如下简单说明由本申请中描述的发明中代表性内容取得的效果。即能提供一种在输入信号为低振幅电平的状态下能降低直流耗电的检波电路。
附图说明
图1是表示在利用与非接触电子结算用的非接触读写装置的NFC通信的便携电话终端中搭载的本发明一个实施方式的NFC通信用RF电路的监视来自NFC通信用线圈状天线的接收载波信号的信号电平的载波检波电路的图。
图2是说明基于图1所示的载波检波电路的监视来自NFC通信用线圈状天线的接收载波信号的信号电平的检波电路的电路工作的图。
图3与图2同样是说明基于图1所示的载波检波电路的监视来自NFC通信用线圈状天线的接收载波信号的信号电平的检波电路的电路工作的图。
图4也与图2和图3同样是说明基于图1所示的载波检波电路的监视来自NFC通信用线圈状天线的接收载波信号的信号电平的检波电路的电路工作的图。
图5是说明基于图1所示的载波检波电路的监视来自NFC通信用线圈状天线的接收载波信号的信号电平的另一检波电路的图。
图6是说明基于图1所示的载波检波电路的监视来自NFC通信用线圈状天线的接收载波信号的信号电平的另一检波电路的图。
图7是说明基于图1所示的载波检波电路的监视来自NFC通信用线圈状天线的接收载波信号的信号电平的其他检波电路的图。
图8是说明基于图1所示的载波检波电路的监视来自NFC通信用线圈状天线的接收载波信号的信号电平的其他检波电路的图。
图9是说明基于图1所示的载波检波电路的监视来自NFC通信用线圈状天线的接收载波信号的信号电平的其他检波电路的图。
图10是表示内部具有内置以上说明的各种载波检波电路中的任意一个的本发明实施方式的NFC通信用RF电路的便携电话终端的图。
图11是说明图10所示的便携电话终端中内置的NFC通信用RF电路和IC卡微型计算机的结构的图。
图12是说明图11所示的便携电话终端MoPh中内置的NFC通信用RF电路的详细结构的图。
图13是说明图11所示的便携电话终端内部的NFC通信用RF电路的多个工作模式之间的状态转移的图。
图14是说明图12所示的NFC通信用RF电路的内部各部的工作波形的图。
图15是说明图10所示的便携电话终端中内置的NFC通信用RF电路和IC卡微型计算机的另一结构的图。
图16是说明图11所示的便携电话终端中内置的NFC通信用RF电路的另一详细结构的图。
符号说明
Det_Unit—检测单元；Hold_Unit—保持单元；L—NFC通信用线圈状天线；IN1、IN2—输入端子；M1、M2—检波晶体管；M3—负载晶体管；M4—放大晶体管；C1—保持电容；M7—放电时间常数形成用晶体管；OB—输出缓冲器；OUT—检波输出信号；Vdd—电池的电源电压；MoPh—便携电话终端；ANT—天线；100—基带处理器；101—RFIC；102—RF功率放大器；103—应用处理器；104—液晶显示装置；105—SIM卡；106—IC卡微型计算机；107—NFC通信用线圈状天线；108—NFC通信用RF电路；109—电池；1081—RF模拟电路；1081A—载波检波电路；1081B—内部功率管理器；1081C—时钟抽出电路；1082—时钟振荡器；1083—时钟供给管理器；1084—RF逻辑；1085—接触通信接口；1086—NFC通信接口；110—阻抗匹配电路；RX—接收单元；TX—发送单元。
具体实施方式
《代表性实施方式》
首先，说明本申请所公开的发明的代表性实施方式的概要。在关于代表性实施方式的概要说明中，付加括号而参照的附图的参照符号不过是例示包含在标记该符号的构成要素的概念中的部件。
[1]本发明的代表性实施方式的检波电路具有第一输入端子(IN1)、第二输入端子(IN2)、第一晶体管(M1)、第二晶体管(M2)、负载元件(M3)。
对上述第一输入端子和上述第二输入端子能供给彼此反相的互补输入信号。
上述第一晶体管和上述第二晶体管的各晶体管包含第一输入电极、第二输入电极和输出电极，响应对上述第一输入电极和上述第二输入电极之间供给具有预定极性和预定电压电平的输入电压，在上述输出电极上输出输出电流。
在上述第一输入端子上连接有上述第一晶体管的上述第一输入电极和上述第二晶体管的上述第二输入电极，在上述第二输入端子上连接有上述第一晶体管的上述第二输入电极和上述第二晶体管的上述第一输入电极。
在上述第一晶体管和上述第二晶体管的上述输出电极与工作电位点(Vdd)之间连接有上述负载元件。
相对于上述第一输入端子的电压，上述第二输入端子的电压为正极性和负极性中的一种极性的第一周期中，上述第一晶体管的导通度比上述第二晶体管的导通度大。
相对于上述第一输入端子的电压，上述第二输入端子的电压为正极性和负极性中的另一种极性的第二周期中，上述第二晶体管的导通度比上述第一晶体管的导通度大。
从连接上述第一晶体管和上述第二晶体管的上述输出电极与上述负载元件的电路节点生成基于全波整流的检波电压(VIN1)(参照图1)。
根据上述的实施方式，在上述第一输入端子和上述第二输入端子之间的输入信号电平为低于上述预定电压电平的低振幅电平的状态下，上述第一晶体管和上述第二晶体管的两者变为非导通状态。因此，根据上述实施方式，能提供在输入信号为低振幅电平的状态下降低直流耗电的检波电路。
在基于优选实施方式的检波电路中，在上述电路节点和上述第一晶体管的上述输出电极之间连接有第一逆流防止元件(M5)，在上述电路节点和上述第二晶体管的上述输出电极之间连接有第二逆流防止元件(M6)(参照图1)。
根据上述优选的实施方式，上述第一逆流防止元件和第二逆流防止元件，在响应施加在第一输入端子和第二输入端子上的过大输入信号而上述第一晶体管和上述第二晶体管的一方的元件变为导通状态时，阻止另一方的元件击穿引起的逆流电流。
在基于更优选的实施方式的检波电路中，在上述第一输入端子和上述第一晶体管的上述第一输入电极之间连接有第一静电破坏防止电阻(R1)，在上述第二输入端子和上述第二晶体管的上述第一输入电极之间连接有第二静电破坏防止电阻(R2)(参照图1)。
根据上述更优选的实施方式，上述第一和上述第二静电破坏防止电阻吸收施加在上述第一和第二输入端子上的外部浪涌电压的能量，防止上述第一和上述第二晶体管的静电破坏。
基于更优选的实施方式的检波电路，还具有其第一输入电极连接在上述电路节点上、其第二输入电极连接在上述工作电位点(Vdd)上的放大晶体管(M4)。从上述放大晶体管的输出电极生成倒相放大检波电压(VIN2)(参照图1)。
基于具体的一个实施方式的检波电路，还具有连接在上述放大晶体管的上述输出电极和其他工作电位点(GND)之间的保持电容(C1)与放电时间常数形成元件(M7)的并联连接、以及其输入端子连接在上述放大晶体管的上述输出电极上的输出电路(OB)。上述输出电路具有预定的输入阈值电压，由此上述输出电路辨别上述倒相放大检波电压的电压电平(参照图1)。
根据上述具体的一个实施方式，即使上述互补输入信号变为断续的低电平振幅，通过依存于基于上述并联连接的放电时间常数的保持时间和上述输出电路的输入阈值电压，上述输出电路的检波输出信号也能维持在正常的电平。
在最具体的一个实施方式的检波电路中，上述第一晶体管、上述第二晶体管、上述第一逆流防止元件、上述第二逆流防止元件是N沟道MOS晶体管，上述负载元件和上述放大晶体管是P沟道MOS晶体管(参照图1)。
[2]本发明其他观点的代表性实施方式的RF电路(108)能电连接在具有数据处理功能的处理器(100、103)和具有加密电子结算功能的微型计算机(106)上。
上述RF电路包含对由天线(107)接收的来自非接触读写装置的接收信号进行检波的检波电路(1081A)。
上述检波电路监视由上述天线接收的来自非接触读写装置的上述接收信号的信号电平，响应上述信号电平变为预定的阈值以上这一情况，将所生成的检测信号(NFC_ApDet)提供给上述处理器。
上述处理器将响应上述检测信号而生成的起动信号(NFC_Start)提供给上述RF电路。
上述RF电路响应上述起动信号，开始向上述微型计算机供给工作时钟(CLK)，由此开始上述微型计算机的加密电子结算工作。
上述RF电路具有将通过与上述微型计算机的电连接(1064、1086)而供给的基于上述加密电子结算工作的结算发送数据从上述天线向上述非接触读写装置发送的RF发送单元(TX)(参照图11、图12)。
上述检波电路具有第一输入端子(IN1)、第二输入端子(IN2)、第一晶体管(M1)、第二晶体管(M2)、以及负载元件(M3)。
对上述第一输入端子和上述第二输入端子能供给彼此反相的互补输入信号。
上述第一晶体管和上述第二晶体管的各晶体管包含第一输入电极、第二输入电极和输出电极，响应对上述第一输入电极和上述第二输入电极之间供给具有预定极性和预定电压电平的输入电压，在上述输出电极上输出输出电流。
在上述第一输入端子上连接有上述第一晶体管的上述第一输入电极和上述第二晶体管的第二输入电极，在上述第二输入端子上连接有上述第一晶体管的第二输入电极和上述第二晶体管的第一输入电极。
在上述第一晶体管和上述第二晶体管的上述输出电极和工作电位点(Vdd)之间连接有上述负载元件。
相对于上述第一输入端子的电压，上述第二输入端子的电压为正极性和负极性中的一种极性的第一周期中，上述第一晶体管的导通度比上述第二晶体管的导通度大。
相对于上述第一输入端子的电压，上述第二输入端子的电压为正极性和负极性中的另一种极性的第二周期中，上述第二晶体管的导通度比上述第一晶体管的导通度大。
从连接上述第一晶体管和上述第二晶体管的上述输出电极与上述负载元件的电路节点生成基于全波整流的检波电压(VIN1)(参照图1)。
在优选的实施方式中，上述处理器包含便携电话终端和基站的收发用的基带处理器(100)和应用处理器(103)中的至少任意一个。
[3]本发明的其他观点的代表性实施方式的便携式设备(MoPh)能内置电池(109)、处理器(100、103)、微型计算机(106)、天线(107)、RF电路(108)。
上述电池对上述处理器、上述微型计算机、上述RF电路供给电源电压(Vdd)。
上述处理器具有数据处理功能，上述微型计算机(106)具有加密电子结算功能，上述天线接收来自非接触读写装置的接收信号，向该装置发送发送信号，上述RF电路被供给上述接收信号，生成上述发送信号。
上述RF电路能与上述处理器和上述微型计算机电连接而构成。
上述RF电路包含对由上述天线接收的来自上述非接触读写装置的上述接收信号进行检波的检波电路(1081A)。
上述检波电路监视由上述天线接收的来自非接触读写装置的上述接收信号的信号电平，响应上述信号电平变为预定的阈值以上这一情况，将所生成的检测信号(NFC_ApDet)提供给上述处理器。
上述处理器将响应上述检测信号而生成的起动信号(NFC_Start)提供给上述RF电路。
上述RF电路响应上述起动信号，开始向上述微型计算机供给工作时钟(CLK)，由此开始上述微型计算机的加密电子结算工作。
上述RF电路具有将通过与上述微型计算机的电连接(1064、1086)而供给的基于上述加密电子结算工作的结算发送数据从上述天线向上述非接触读写装置发送的RF发送单元(TX)(参照图11、图12)。
上述检波电路具有第一输入端子(IN1)、第二输入端子(IN2)、第一晶体管(M1)、第二晶体管(M2)、以及负载元件(M3)。
对上述第一输入端子和上述第二输入端子能供给彼此反相的互补输入信号。
上述第一晶体管和上述第二晶体管的各晶体管包含第一输入电极、第二输入电极和输出电极，响应对上述第一输入电极和上述第二输入电极之间供给具有预定极性和预定电压电平的输入电压，在上述输出电极上输出输出电流。
在上述第一输入端子上连接有上述第一晶体管的上述第一输入电极和上述第二晶体管的上述第二输入电极，在上述第二输入端子上连接有上述第一晶体管的上述第二输入电极和上述第二晶体管的上述第一输入电极。
在上述第一晶体管和上述第二晶体管的上述输出电极与工作电位点(Vdd)之间连接有上述负载元件。
相对于上述第一输入端子的电压，上述第二输入端子的电压为正极性和负极性中的一种极性的第一周期中，上述第一晶体管的导通度比上述第二晶体管的导通度大。
相对于上述第一输入端子的电压，上述第二输入端子的电压为正极性和负极性中的另一种极性的第二周期中，上述第二晶体管的导通度比上述第一晶体管的导通度大。
从连接上述第一晶体管和上述第二晶体管的上述输出电极与上述负载元件的电路节点生成基于全波整流的检波电压(VIN1)(参照图1)。
在优选的实施方式中，上述处理器包含便携电话终端和基站的收发用的基带处理器(100)和应用处理器(103)中的至少任意一个。
[4]本发明的其他观点的代表性实施方式的检波电路，至少具有第一输入端子(IN1)、第二输入端子(IN2)、晶体管(M1)、以及负载元件(M3)。
上述第一输入端子(IN1)和上述第二输入端子(IN2)能分别连接在天线(L)的一端和另一端上，对上述第一输入端子(IN1)和上述第二输入端子(IN2)能供给上述天线(L)的上述一端和上述另一端的彼此反相的互补输入信号。
上述晶体管包含第一输入电极、第二输入电极和输出电极，响应对上述第一输入电极和上述第二输入电极之间供给具有预定极性和预定电压电平的输入电压，在上述输出电极上输出输出电流。
在上述第一输入端子上连接有上述晶体管的上述第一输入电极，在上述第二输入端子上连接有上述晶体管的上述第二输入电极。
在上述晶体管的上述输出电极和工作电位点(Vdd)之间连接有上述负载元件。
相对于上述第一输入端子的电压，上述第二输入端子的电压为正极性和负极性中的一种极性的第一周期中，上述晶体管的导通度增加，而相对于上述第一输入端子的电压，上述第二输入端子的电压为正极性和负极性中的另一种极性的第二周期中，上述晶体管的导通度降低。
从连接上述晶体管的上述输出电极和上述负载元件的电路节点生成基于整流的检波电压(VIN1)(参照图1)。
《实施方式的说明》
下面，更详细地描述实施方式。
《载波检波电路的结构》
图1是表示在利用与非接触电子结算用的非接触读写装置的NFC通信的便携电话终端中搭载的本发明一个实施方式的NFC通信用RF电路(RF芯片)的监视来自NFC通信用线圈状天线的接收载波信号的信号电平的载波检波电路的图。NFC通信用RF电路(RF芯片)例如是在单晶硅那样的1块半导体衬底上用互补MOS集成电路制造技术制造的半导体集成电路。
作为图1所示的NFC通信用RF电路的RF芯片的载波检波电路，包含检测单元Det_Unit和保持单元Hold_Unit。RF芯片包含分别连接在芯片外部的NFC通信用线圈状天线L的一端和另一端上的第一输入端子IN1和第二输入端子IN2。第一输入端子IN1和第二输入端子IN2也与图12中描述的解调器Dmd连接，由NFC通信用线圈状天线L所接收的接收载波信号，通过解调器Dmd而接受振幅解调，生成接收数据(ASK解调数据)的矩形波。
检测单元Det_Unit包含检波用的第一N沟道MOS晶体管M1和第二N沟道MOS晶体管M2、负载P沟道MOS晶体管M3、P沟道放大MOS晶体管M4。第一NMOS晶体管M1的栅极和源极分别连接在第一输入端子IN1和第二输入端子IN2上，第二NMOS晶体管M2的栅极和源极分别连接在第二输入端子IN2和第一输入端子IN1上。另外，在第一NMOS晶体管M1的栅极和第一输入端子IN1之间连接有第一电阻R1，在第二NMOS晶体管M2的栅极和第二输入端子IN2之间连接有第二电阻R2。第一NMOS晶体管M1的漏极和第二NMOS晶体管M2的漏极通过把栅极连接在接地电压GND上的负载P沟道MOS晶体管M3的漏极和源极电流路线而连接在电池的电源电压Vdd上。另外，在第一NMOS晶体管M1和第二NMOS晶体管M2的漏极上连接有防止逆流用的二极管接法的N沟道MOS晶体管M5、M6。
在图1所示的载波检波电路中，第一电阻R1和第二电阻R2具有吸收施加在第一输入端子IN1和第二输入端子IN2上的外部浪涌电压的能量，防止第一NMOS晶体管M1和第二NMOS晶体管M2的静电破坏的功能。此外，逆流防止晶体管M5、M6在响应施加在第一输入端子IN1和第二输入端子IN2上的过大输入信号而第一NMOS晶体管M1和第二NMOS晶体管M2的一方元件变为导通状态时，阻止另一方的元件的P阱和N型漏极之间的寄生PN结击穿引起的逆流电流。
因此，当便携电话终端接近与非接触读写装置的NFC短距离通信的范围内时，就将NFC通信用线圈状天线L的一端和另一端之间的反相的接收载波信号提供给第一输入端子IN1和第二输入端子IN2。相对于第二输入端子IN2的电压，第一输入端子IN1的电压为正的周期中，第一NMOS晶体管M1的导通度提高，负载PMOS晶体管M3的电压降增大。相对于第一输入端子IN1的电压，第二输入端子IN2的电压为正的周期中，第二NMOS晶体管M2的导通度提高，负载PMOS晶体管M3的电压降增大。因此，在第一NMOS晶体管M1和第二NMOS晶体管M2的漏极生成基于全波整流的检波电压VIN1。放大PMOS晶体管M4对检波电压VIN1进行电压放大，所以放大PMOS晶体管M4的漏极上生成的倒相放大检波电压VIN2被提供给保持单元Hold_Unit的输入端子。
而当便携电话终端在与非接触读写装置的NFC短距离通信的范围外时，第一输入端子IN1和第二输入端子IN2之间的接收载波信号就变为低电平，第一NMOS晶体管M1和第二NMOS晶体管M2的两者变为非导通状态。这样，检测单元Det_Unit能降低接收载波信号电平监视工作中的耗电。
将检测单元Det_Unit的放大PMOS晶体管M4的漏极上生成的倒相放大检波电压VIN2提供给输入的保持单元Hold_Unit包含保持电容C1、作为放电时间常数形成用高电阻的N沟道MOS晶体管M7、输出缓冲器OB。该输出缓冲器OB由把倒相放大检波电压VIN2倒相来生成检波输出信号OUT的CMOS倒相器构成。根据作为输出缓冲器OB的CMOS倒相器的逻辑阈值电压VLth，辨别输出缓冲器OB的输入的倒相放大检波电压VIN2的高电平和低电平。
另外，从输出缓冲器OB生成的检测输出信号OUT能作为后面说明的图11中说明的NFC接近检测信号NFC_ApDet而使用。此外，在输出缓冲器OB的输入和生成检测输出信号OUT的输出之间能连接其他延迟元件或其他逻辑元件。
《载波检波电路的检波工作》
图2是说明基于图1所示的载波检波电路的监视来自NFC通信用线圈状天线L的接收载波信号的信号电平的检波电路的电路工作的图。
在图2中表示分别连接在NFC通信用线圈状天线L的一端和另一端上的第一输入端子IN1和第二输入端子IN2的反相的接收载波互补信号的波形。
在图2的中央上和中央下表示检测单元Det_Unit的第一NMOS晶体管M1和第二NMOS晶体管M2的漏极的全波整流检波电压VIN1的波形和放大PMOS晶体管M4的漏极的倒相放大检波电压VIN2的波形。
在图2之下表示保持单元Hold_Unit的检波输出信号OUT的波形。检测输出信号OUT作为图11中描述的NFC接近检测信号NFC_ApDet而提供给基带处理器100。
在图2中，NFC通信用线圈状天线L的两端的反相的接收载波互补信号的振幅按低电平→高电平→低电平变化。如图2的左和右那样，接收载波互补信号为低电平时，第一NMOS晶体管M1和第二NMOS晶体管M2是非导通，负载PMOS晶体管M3的电压降较小，全波整流检波电压VIN1变为高电平，倒相放大检波电压VIN2变为低电平，检测输出信号OUT变为高电平。这时，图2的载波检波电路的接收载波信号电平监视用的第一NMOS晶体管M1和第二NMOS晶体管M2的直流偏压是0，所以能大幅度削减监视工作中的直流耗电。
当如图2的中央那样，接收载波互补信号变为高电平时，第一NMOS晶体管M1和第二NMOS晶体管M2开始变为导通状态。因此，负载PMOS晶体管M3的电压降增大，全波整流检波电压VIN1变为低电平，倒相放大检波电压VIN2变为高电平，检测输出信号OUT变为低电平。
可是，作为功率放大器的输出放大阶段，众所周知用低耗电来驱动负载的B级推挽放大电路。在该B级推挽放大电路中，执行在输入信号为正的半周期中电源电压侧晶体管对负载供给充电电流的推动、和输入信号为负的半周期中接地电压侧晶体管在负载中流过放电电流的挽(拉)动。此外，在B级推挽放大电路中，在无输入信号的准备状态下，通过把电源电压侧晶体管和接地电压侧晶体管的直流偏压电流设定得较小，能实现低耗电工作。
与上述的B级推挽放大电路对比时，图2的载波检波电路的检测单元Det_Unit的第一NMOS晶体管M1和第二NMOS晶体管M2在检波输入信号的正和负的半周期执行基于第一和第二挽检波的低耗电的B级挽-挽全波整流检波工作。
图3，与图2同样是说明是说明基于图1所示的载波检波电路的监视来自NFC通信用线圈状天线L的接收载波信号的信号电平的检波电路的电路工作的图。图3表示接收载波信号的直流电平变动、接收载波信号的振幅也变动时的检测输出信号OUT的波形。
在检测单元Det_Unit，NFC通信用线圈状天线L的一端和另一端之间的反相的接收载波互补信号通过第一输入端子IN1和第二输入端子IN2直流地提供给第一NMOS晶体管M1的栅极源极之间和第二NMOS晶体管M2的源极栅极之间。当然，在该直流的供给时，不通过图1所示的载波检波电路(NFC通信用RF芯片)的集成电路芯片的内置电容，反相的接收载波互补信号直流地提供给第一NMOS晶体管M1的栅极源极之间和第二NMOS晶体管2的源极栅极之间。因此，即使接收载波互补信号的电流电平变动，第一NMOS晶体管M1和第二NMOS晶体管M2双方的栅极源极间电压也为一定，因此，第一NMOS晶体管M1和第二NMOS晶体管M2双方的漏极电流不发生变动。其结果是，如图3的大致中央所示，即使接收载波互补信号的直流电平变动，当接收载波互补信号的振幅是高电平时，就能取得正常的低电平的检波输出信号OUT。
这时，在图1所示的载波检波电路的集成电路芯片或集成电路芯片外部的印刷电路板上不需要上述非专利文献1中记载的直流电流块用的2个电容，所以能降低集成电路芯片或印刷电路板的原价和占有面积。
图4与图2和图3同样是说明基于图1所示的载波检波电路的监视来自NFC通信用线圈状天线的接收载波信号的信号电平的检波电路的电路工作的图。图4表示接收载波信号的振幅断续地变动时的检测输出信号OUT的波形。在图1所示的载波检波电路的保持单元Hold_Unit中，由保持电容C1和N沟道MOS晶体管M7的高电阻形成放电时间常数。
因此，接收载波信号的断续的低电平振幅期间比依存于放电时间常数的保持时间Hold短时，放大PMOS晶体管M4的漏极的倒相放大检波电压VIN2不会下降到作为输出缓冲器OB的CMOS倒相器的逻辑阈值电压VLth以下。因此，在这种情况下，检测输出信号OUT维持在正常的低电平。
但是，当接收载波信号的断续的低电平振幅期间变得比保持时间Hold长时，放大PMOS晶体管M4的漏极的倒相放大检波电压VIN2就下降到作为输出缓冲器OB的CMOS倒相器的逻辑阈值电压VLth以下。因此，在这种情况下，检测输出信号OUT从正常的低电平开始变为异常的高电平。
例如，接收载波信号的振幅的断续的变动在NFC的通信标准的一个种类即Type-A中发生。即Type-A的NFC通信中，振幅调制(ASK解调)的AM调制度为100％，所以产生载波信号断续地消失的期间。该载波消失期间最长为1/13.56MHz×40＝2.95微秒。将基于图1所示的载波检测电路的保持单元Hold_Unit的保持电容C1的电容值和N沟道MOS晶体管M7的电阻值的放电时间常数设定为比该最长的载波消失期间2.95微秒长的时间。据此，能避免在100％ ASK调制的Type-A的NFC通信的载波消失期间中，从输出缓冲器OB取得的检测输出信号OUT从正常的低电平变为异常的高电平。其结果是，搭载图1所示的NFC通信用RF电路的便携电话终端移动到与非接触读写装置的NFC短距离通信的范围外，由此接收载波信号的振幅完全且长期间地中断时，检测输出信号OUT开始变为正常的高电平。另外，图1所示的本发明实施方式的NFC通信用RF电路的NFC通信并限定于100％ ASK调制的Type-A的NFC通信，当然也能应用于NFC的其它标准的10％ ASK调制的Type-B、Felica(Type-C)。
《其它载波检波电路》
图5是说明基于图1所示的载波检波电路的监视来自NFC通信用线圈状天线L的接收载波信号的信号电平的其他检波电路的图。
图5所示的检波电路与图1所示的检波电路不同点在于，图1的负载PMOS晶体管M3在图5中被置换为负载电阻R3，其他相同。
图6是说明基于图1所示的载波检波电路的监视来自NFC通信用线圈状天线L的接收载波信号的信号电平的其他检波电路的图。
图6所示的检波电路与图1所示的检波电路的不同点在于，图1的保持单元Hold_Unit的用于形成放电时间常数的NMOS晶体管M7在图6中被置换为电阻R4，其他则相同。
图7也是说明基于图1所示的载波检波电路的监视来自NFC通信用线圈状天线L的接收载波信号的信号电平的其他检波电路的图。
图7所示的检波电路与图1所示的检波电路的不同点在于，图1的负载PMOS晶体管M3在图7中置换为3个串联的PMOS晶体管M3，图1的保持单元Hold_Unit的用于形成放电时间常数的N沟道MOS晶体管7在图7中置换为为3个串联的NMOS晶体管M7。通过对负载PMOS M3中使用3个串联的共栅共阴(cascode)连接的MOS晶体管，能提高负载PMOS的负载电阻。通过对用于形成放电时间常数的NMOS M7使用3个串联的共栅共阴连接的MOS晶体管，能增大保持单元Hold_Unit的放电时间常数。
图8也是说明基于图1所示的载波检波电路的监视来自NFC通信用线圈状天线的接收载波信号的信号电平的其他检波电路的图。
图8所示的检波电路与图1所示的检波电路的不同点在于，第一NMOS晶体管M1和第二NMOS晶体管M2的漏极通过逆流防止用MOS晶体管M5、M6而连接在二极管接法的PMOS晶体管M32和栅极接地PMOS晶体管M31的串联连接的上。因此，在图8所示的检波电路中，通过二极管接法的PMOS晶体管M32和栅极接地PMOS晶体管M31的串联连接的电压降，驱动放大PMOS晶体管M4的栅极。
图9也是说明基于图1所示的载波检波电路的监视来自NFC通信用线圈状天线L的接收载波信号的信号电平的其他检波电路的图。
图9所示的检波电路与图1所示的检波电路的不同点在于，图1的保持单元Hold_Unit的输出缓冲器OB由CMOS倒相器置换为CMOS、NAND电路。在CMOS、NAND电路的一个输入端子和另一个输入端子上分别供给放大PMOS晶体管M4的漏极的倒相放大检波电压VIN2和控制信号Cnt_Sig。
因此，在图9所示的检波电路中，只在控制信号Cnt_Sig是高电平“1”的时候，能响应高电平“1”的倒相放大检波电压VIN2，从作为输出缓冲器OB的CMOS、NAND电路的输出取得低电平“0”的正常的检波输出信号OUT。除此之外，作为输出缓冲器OB的CMOS、NAND电路的输出成为高电平“1”的检波输出信号OUT。因此，高电平“1”的控制信号Cnt_Sig作为能进行载波检波的使能信号而起作用。相反，低电平“0”的控制信号Cnt_Sig作为不能进行载波检波的失效信号而起作用。
《利用NFC通信的便携电话终端》
图10是表示内部具有内置以上说明的各种载波检波电路中的任意一个的本发明实施方式的NFC通信用RF电路(RF芯片)的便携电话终端的图。
图10(A)是主要用于说明便携电话终端MoPh内部的信号流的图，图10(B)是主要用于说明便携电话终端MoPh内部的电池的电源电压的内部电路的供给的图。
如图10(A)所示，便携电话终端MoPh内置有天线ANT、RFIC101、RF功率放大器102、基带处理器100、应用处理器103、液晶显示装置104、SIM卡105、IC卡微型计算机106。按照本发明的实施方式，图10(A)所示的便携电话终端MoPh尤其内置NFC通信用线圈状天线107、NFC通信用RF电路108。如图10(B)所示，便携电话终端MoPh内置有电池109，虽然未图示，但是还内置扬声器、麦克风、操作键。
《基于便携电话终端的与基站的收发》
当用操作键开始RF通信时，麦克风的发送声音信号通过基带处理器100内部的A/D转换器和数字信号处理器(DSP)的软件调制处理，转换为发送数字基带信号。发送数字基带信号由RF收发信号处理集成电路(RFIC)101的D/A转换器转换为发送模拟基带信号。发送模拟基带信号由RFIC101的发送信号处理单元转换为RF发送信号，RF发送信号通过RF功率放大器102和天线ANT发送给基站。
由天线ANT接收的来自基站的RF接收信号由RFIC101的接收信号处理单元转换为接收模拟基带信号，接收模拟基带信号由RFIC101的A/D转换器转换为接收数字基带信号。接收数字基带信号通过基带处理器100内部的DSP的软件解调处理和D/A转换器转换为接收声音信号，将接收声音信号提供给扬声器。
《基于便携电话终端的NFC短距离通信》
当图10所示的便携电话终端MoPh接近非接触读写装置的NFC短距离通信的范围内时，由NFC通信用线圈状天线107接收来自非接触读写装置的载波信号。NFC通信用RF电路108响应来自NFC通信用线圈状天线107的接收载波信号，生成NFC接近检测信号NFC_ApDet，NFC接近检测信号NFC_ApDet被提供给基带处理器100。
基带处理器100响应NFC接近检测信号NFC_ApDet，开始非接触电子结算。此外，便携电话终端MoPh的应用处理器103根据操作键等的工作模式设定，生成非接触电子结算起动信号NFC_Start，非接触电子结算起动信号NFC_Start被提供给NFC通信用RF电路108，由此能开始接触电子结算和基于非接触读写装置工作的非接触电子结算。NFC通信用RF电路108响应NFC接近检测信号NFC_ApDet或者该起动信号NFC_Start，为了开始非接触电子结算，所以开始与IC卡微型计算机(安全芯片)106的收发数据的通信，并且开始向IC卡微型计算机106的供给工作时钟信号和供给电源电压。据此，开始基于IC卡微型计算机106的电子结算工作。
而从电子结算工作开始以前，如图10(B)所示，来自便携电话终端MoPh的电池109的电源电压Vdd被提供给基带处理器100、NFC通信用RF电路108和IC卡微型计算机106。在电子结算工作开始以前，被供给电源电压Vdd的IC卡微型计算机106整体变为准备状态(休眠状态)，被供给电源电压Vdd的基带处理器100也将与电子结算工作有关的功能块变为准备状态。此外，在电子结算工作开始以前，被供给电源电压Vdd的NFC通信用RF电路108也将检测来自NFC通信用线圈状天线107的接收载波信号的信号电平的载波检波电路以外的电路变为准备状态。因此，NFC通信用RF电路108的载波检波电路在电子结算工作开始之前变为活动状态，载波检波电路监视来自NFC通信用线圈状天线107的接收载波信号的信号电平。当接收载波信号的信号电平变为载波检波电路的检波晶体管的输入阈值电压以上时，就成为便携电话终端MoPh接近与非接触读写装置的NFC短距离通信的范围内的情况。这样，NFC通信用RF电路108响应由载波检波电路检测到的接收载波信号，生成NFC接近检测信号NFC_ApDet，NFC接近检测信号NFC_ApDet被提供给基带处理器100。这样，在准备状态下，尽可能减少向IC卡微型计算机106和NFC通信用RF电路108的电源供给。即在准备状态下，由NFC通信用RF电路108的载波检波电路停止向IC卡微型计算机106整体的电源供给和向NFC通信用RF电路108的载波检波电路以外的电路的电源供给。
《NFC通信用RF电路和IC卡微型计算机》
图11是说明图10所示的便携电话终端MoPh中内置的NFC通信用RF电路(RF芯片)108和IC卡微型计算机(安全芯片)106的结构的图。
如图11所示，NFC通信用RF电路108包含RF模拟电路1081、时钟振荡器1082、时钟供给管理器(时钟供给控制部)1083、RF逻辑1084、接触通信接口1085、NFC通信接口1086。
载波检波电路1081A由包含图1所示的检测单元Det_Unit和保持单元Hold_Unit等的电路构成。
NFC接近检测信号NFC_ApDet能从图1的检测输出信号OUT生成。当来自非接触读写装置的接收载波信号的信号电平变为载波检波电路1081A的输入阈值电压以上时，NFC接近检测信号NFC_ApDet就从高电平倒相为低电平(检测状态)，是表示与非接触读写装置接近的信号。
RF模拟电路1081通过与NFC通信用线圈状天线107连接，来接收来自非接触读写装置的载波信号和NFC接收数据信号。另一方面，还包含通过NFC通信用线圈状天线107向非接触读写装置发送NFC发送数据的功能。尤其是，RF模拟电路1081包含监视由NFC通信用线圈状天线107接收的来自非接触读写装置接收载波信号的信号电平的载波检波电路1081A。当接收载波信号的信号电平变为载波检波电路1081A的输入阈值电压以上时，RF模拟电路1081就生成NFC接近检测信号NFC_ApDet，该NFC接近检测信号NFC_ApDet被提供给基带处理器100。此外，RF模拟电路1081还包含时钟抽出电路1081C，该时钟抽出电路1081C从由NFC通信用线圈状天线107接收的来自非接触读写装置的接收载波信号中抽出时钟。响应NFC接近检测信号NFC_ApDet，时钟抽出电路1081C开始载波抽出时钟Clki的输出。
基带处理器100响应NFC接近检测信号NFC_ApDet，通过NFC通信用RF电路108的接触通信接口1085对IC卡微型计算机(安全芯片)106的接口1064指示开始基于电子结算工作。此外，响应NFC接近检测信号NFC_ApDet，RF模拟电路1081将来自非接触读写装置的NFC接收数据信号通过RF逻辑1084和NFC通信接口1086供给IC卡微型计算机(安全芯片)106。这里，在RF逻辑1084中，进行解调来自RF模拟电路1081的NFC接收数据信号的数字处理，生成接收数据。
此外，NFC通信用RF电路108响应NFC接近检测信号NFC_ApDet，开始来自时钟抽出电路1081的载波抽出时钟Clki的输出。进而，NFC通信用RF电路108的时钟供给管理器1083开始向IC卡微型计算机(安全芯片)106的供给响应载波抽出时钟Clki的时钟CLK。
此外，NFC通信用RF电路108响应起动信号NFC_Start，开始来自时钟振荡器1082的内部时钟Clk的振荡。进而，NFC通信用RF电路108的时钟供给管理器1083响应起动信号NFC_Start，开始向IC卡微型计算机(安全芯片)106的供给响应来自时钟振荡器1082的内部时钟Clk的时钟CLK。
IC卡微型计算机(安全芯片)106包含安全中央处理单元1061、内置非易失性存储器(例如EEPROM)1062、编解码器1063、接口1064。响应接口1064的来自基带处理器100的NFC通信电子结算工作的开始以及来自NFC通信用RF电路108的NFC接收数据信号和来自时钟供给管理器1083的时钟CLK的供给，开始IC卡微型计算机106内部的电子结算工作。安全中央处理单元1061、内置非易失性存储器1062、编解码器1063的加密电子结算的结算结果数据从IC卡微型计算机106的接口1064提供给NFC通信用RF电路108的NFC通信接口1086。与此同时，该加密电子结算的结算结果数据从接触通信接口1085被提供给基带处理器100。
基于IC卡微型计算机106的结算结果的从NFC通信用RF电路108向非接触读写装置的发送数据的发送是由连接在NFC通信用RF电路108的NFC通信接口1086上的RF模拟电路1081的RF发送单元TX执行的。响应向非接触读写装置的发送数据，RF模拟电路1081的RF发送单元执行改变NFC通信用线圈状天线107的有效负载阻抗的发送工作。其结果是，非接触电子结算用的非接触读写装置能从NFC通信用线圈状天线107的负载变动读出便携电话终端MoPh所内置的IC卡微型计算机106的结算结果的发送数据。
《NFC通信用RF电路的细节》
图12是说明图11所示的便携电话终端MoPh中内置的NFC通信用RF电路(RF芯片)108的详细结构的图。
如图12所示，NFC通信用RF电路108的RF模拟电路1081包含接收单元RX、发送单元TX、内部功率管理器1081B。此外，在NFC通信用线圈状天线107和RF模拟电路1081的接收单元RX、发送单元TX之间连接有阻抗匹配电路110。
进而，在便携电话终端MoPh中内置的电池109与NFC通信用RF电路108的RF模拟电路1081的接收单元RX、发送单元TX之间，串联连接有内部功率管理器1081B的第一开关SW1和第二开关SW2。当利用通过可与基带处理器100连接的端子而供给的芯片控制信号Chip_CS，第一开关SW1变为导通状态，利用通过可与基带处理器100连接的端子供给的NFC接近检测信号NFC_ApDet或非接触电子结算起动信号NFC_Start，第二开关SW2变为导通状态时，接收单元RX的数据接收工作和发送单元TX的数据发送工作成为可能。在串联连接的第一开关SW1和第二开关SW2导通状态时，来自便携电话终端MoPh的电池109的电源电压Vdd作为接收工作电源电压RX_Power和发送工作电源电压TX_Power而被提供给接收单元RX和发送单元TX。
此外，串联连接的第一开关SW1和第二开关SW2为断开状态时，来自便携电话终端MoPh的电池109的电源电压Vdd总通过电源端子而被提供给NFC通信用RF电路108的RF模拟电路1081的载波检波电路1081A。因此，载波检波电路1081A能监视由NFC通信用线圈状天线107接收的来自非接触读写装置的接收载波信号的信号电平。这时，在NFC通信用RF电路108的RF模拟电路1081中，对载波检波电路1081A以外的接收单元RX和发送单元TX不供给来自便携电话终端MoPh的电池109的电源电压Vdd，所以能实现低耗电工作。
发送单元TX的一个端子TP和另一个端子TN通过阻抗匹配电路110而连接在NFC通信用线圈状天线107上。响应向非接触读写装置的发送数据，发送单元TX的一端TP和另一端TN之间的阻抗变化，所以执行向非接触读写装置的发送工作。
由NFC通信用线圈状天线107接收的来自非接触读写装置的接收信号，通过阻抗匹配电路110的接收互补输入端子IN1、IN2而被提供给RF模拟电路1081的接收单元RX。接收单元RX的载波检波电路1081A监视由NFC通信用线圈状天线107接收的来自非接触读写装置的接收载波信号的信号电平，而接收单元RX的解调器Dmd例如执行来自非接触读写装置的接收数据的ASK解调。解调器Dmd从通过互补输入端子IN1、IN2而输入的接收载波信号中除去载波成分、即13.56MHz的载波信号，进行振幅调制(ASK解调)，由此生成接收数据(ASK解调数据)的矩形波。来自解调器Dmd的ASK解调数据通过RF逻辑1084而与各种通信标准、例如Type-A、Type-B、Felica(Type-C)的通信协议对应地生成数字信号即数据信号。进而，所生成的数据信号通过非接触通信接口(NFC_I/F)1086而被提供给IC卡微型计算机106，在电子结算工作的计算处理中使用。另外，ASK是Amplitude Shift Keying的简称。
《便携电话终端的状态转变》
图13是说明图11所示的便携电话终端MoPh内部的NFC通信用RF电路108的多个工作模式之间的状态转变的图。
多个工作模式具有传感器工作模式(Sen_Mode)130、NFC近距离通信电子结算工作模式(NFC_Model)131、接触通信型电子结算工作模式(Cont_Mode)132、非接触读写装置模式(R/W_Mode)133、第二非接触读写装置模式(NF_Mode2)134。
在传感器工作模式130中，由NFC通信用RF电路108的载波检波电路1081A监视来自非接触读写装置的接收载波信号的信号电平，但是是不对NFC通信用RF电路108的其他内部供给电源的工作模式。
NFC近距离通信电子结算工作模式131是便携电话终端MoPh进入与非接触读写装置的NFC近距离通信的范围内之后的工作模式。因此，是如下的工作模式，即对NFC通信用RF电路108内部供给电源，接收单元RX接收来自非接触读写装置的载波信号和NFC数据信号，发送单元TX通过改变有效负载阻抗的发送工作，通过NFC通信用线圈状天线107向非接触读写装置发送NFC数据信号。此外，所接收到的NFC数据信号例如由IC卡微型计算机106中内置的安全中央处理单元1061或基带处理器100中内置的计算处理部进行运算处理。此外，根据该运算处理结果生成由发送单元TX向非接触读写装置发送的NFC数据信号。
接触通信型电子结算工作模式132是通过便携电话终端MoPh的应用处理器103或操作键等的工作模式设定而能在起动后设定的工作模式。在该接触通信型电子结算工作模式132中，向NFC通信用RF电路108内部供给电源，通过接触通信接口1085与基带处理器100进行接触通信型电子结算工作。
非接触读写装置模式133是根据应用处理器103的指示，从接触通信型电子结算工作模式132转变之后的作为非接触读写装置的工作模式。该转变之后，还继续向NFC通信用RF电路108内部供给电源，通过NFC通信用线圈状天线107能将载波信号和NFC数据信号发送至外部准备的非接触IC卡。而在非接触读写装置模式133中，从非接触IC卡发送的NFC数据信号能作为NFC通信用线圈状天线107的负载变动而被接收。
第二非接触读写装置模式134是根据向接触通信型电子结算工作模式132转变之后的来自非接触读写装置的载波信号的检测而转变的工作模式。该转变之后，还继续向NFC通信用RF电路108内部供给电源，接收来自非接触读写装置的载波信号和NFC数据信号，而通过改变有效负载阻抗的发送工作，经由NFC通信用线圈状天线107能向非接触读写装置发送NFC数据。
本发明的实施方式尤其能在NFC近距离通信电子结算工作模式131和第二非接触读写装置模式134下的NFC通信用RF电路108和IC卡微型计算机(安全芯片)106的数据传送的工作中应用。
在图11所示的便携电话终端MoPh中，最初的工作模式被设定为传感器工作模式130。在该传感器工作模式130，在图11所示的便携电话终端MoPh中内置的NFC通信用电路108的RF模拟电路1081的载波检波电路1081A监视由NFC通信用线圈状天线107接收的来自非接触读写装置的接收载波信号的信号电平。
当便携电话终端MoPh移动到与非接触读写装置的NFC近距离通信的范围内时，来自非接触读写装置的接收载波信号的振幅就变为高电平。如图2所示，在来自非接触读写装置的接收载波信号的振幅就为高电平时，载波检波电路1081A的检测输出信号OUT变为低电平。因此，在图11或图12中，低电平的NFC接近检测信号NFC_ApDet被提供给基带处理器100。因此，为了能进行基于NFC近距离通信的电子结算，便携电话终端MoPh的状态从传感器工作模式130转变到NFC近距离通信电子结算工作模式131。
当电子结算处理结束，便携电话终端MoPh移动到与非接触读写装置的NFC近距离通信的范围外时，来自非接触读写装置的接收载波信号的振幅就变为低电平。其结果是，NFC接近检测信号NFC_ApDet变为高电平，便携电话终端MoPh的状态从NFC近距离通信电子结算工作模式131恢复转变到传感器工作模式130。
而当通过应用处理器103或操作键等的工作模式设定，设定高电平“1”的控制信号NFC_Start时，高电平“1”的控制信号NFC_Start就作为不能进行非接触电子结算的失效信号发挥作用。这时，便携电话终端MoPh的状态从传感器工作模式130转变到接触通信型电子结算工作模式132。通过将便携电话终端MoPh通过例如USB连接电缆等标准外部连接布线而与个人电脑(PC)连接，从而使接触通信型电子结算工作模式132下的接触通信型电子结算成为可能。另外，USB是Universal Serial Bus的简称。
这时，当发生向便携电话终端MoPh的非接触读写装置模式的写入要求或读出要求时，就输出从基带处理器100供给的载波信号NFC_Carrier，便携电话终端MoPh的状态就从接触通信型电子结算工作模式132转变为非接触读写装置模式133。
但是，有时在转变为接触通信型电子结算工作模式132之后，不发生上述写入要求或读出要求，而从在个人电脑(PC)中内置的用于NFC近距离通信结算的非接触读写装置发送载波信号和发送数据。这时，NFC接近检测信号NFC_ApDet变为低电平“0”，便携电话终端MoPh的状态从接触通信型电子结算工作模式132转变为第二NFC近距离通信电子结算工作模式134。
《NFC通信用RF电路的工作波形》
图14是说明图12所示的NFC通信用RF电路(RF芯片)108的内部各部的工作波形的图。
在图14中表示RF模拟电路1081的接收单元RX的接收互补输入端子IN1、IN2的接收载波信号，当该接收载波信号的振幅变为高电平时，就如其下所示，载波检波电路1081A的检测输出信号OUT变为低电平。
而来自便携电话终端MoPh的电池109的电源电压Vdd维持在大致一定的电平，但只在检测输出信号OUT为低电平的期间，将预定的电压电平的接收工作电源电压RX_Power和发送工作电源电压TX_Power提供给接收单元RX和发送单元TX。此外，工作电源电压RX_Power、TX_Power从低电平变为高电平时，生成高电平的加电复位Power_OnReset。另外，如图13所描述的那样，利用NFC_Start信号也能开始该电源的供给。
高电平的加电复位Power_OnReset被提供给NFC通信用RF电路108的RF逻辑1084、接触通信接口1085、NFC通信接口1086，执行这些电路的初始化处理。
此外，只在接收载波信号的振幅为高电平的期间，载波检波电路1081A的2个检波MOS晶体管变为导通状态，在载波信号的振幅为低电平的期间，2个检波MOS晶体管的双方变为非导通状态，所以能降低接收载波信号电平监视工作中的耗电。
《其他实施方式》
图15是说明图10所示的便携电话终端MoPh中内置的NFC通信用RF电路(RF芯片)108和IC卡微型计算机(安全芯片)106的其他结构的图。
图15所示的实施方式与图11所示的实施方式的不同点在于，从电池109提供给IC卡微型计算机106的电源电压Vdd通过NFC通信用RF电路108，关于其他点与图11相同。
图16是说明图11所示的便携电话终端MoPh中内置的NFC通信用RF电路(RF芯片)108的其他详细结构的图。
图16所示的实施方式与图12所示的实施方式的不同点在于，在图16的NFC通信用RF电路108的右边部分配置安全块1087，在该安全块1087中包含图11的IC卡微型计算机106的安全中央处理单元1061和内部非易失性存储器1062。在该安全块1087的外部还能通过外部总线和多个端子连接其他安全芯片110。在安全块1087的内部包含时钟供给管理器1083、RF逻辑1084、接触通信接口1085、NFC通信接口1086、安全处理单元1088。另外，安全处理单元1088包含在外部能连接其他安全芯片110的安全接口。
以上，根据实施方式具体地说明了由本发明人作出的发明，但是，本发明并不限定于此，当然在不脱离其宗旨的范围中能进行各种变更。
例如在图1的载波检波电路的检测单元Det_Unit，将第一检波晶体管M1和第二检波晶体管M2从N沟道MOS晶体管置换为P沟道MOS晶体管，负载晶体管M3和放大晶体管M4从P沟道MOS晶体管置换为N沟道MOS晶体管。其结果是，该载波检波电路的P沟道的第一检波晶体管M1和第二检波晶体管M2作为低耗电的B级推挽全波整流检波电路工作。
进而，在图1的载波检波电路的检测单元Det_Unit，也可以使第一和第二检波晶体管M1、M2成为NPN双极性晶体管，而使负载晶体管M3和放大晶体管M4成为PNP双极性晶体管。
另外，虽然检波效率下降，但能将图1的载波检波电路的检测单元Det_Unit变更为半波整流检波电路的方式。在将图1的载波检波电路的检测单元Det_Unit变更为半波整流检波电路的方式时，例如省略检测单元Det_Unit的第二MOS晶体管M2。此外，通过省略第二MOS晶体管M2，就不需要防止逆流用的二极管接法的MOS晶体管M6，所以也省略该晶体管M6。这样通过削减MOS晶体管，能降低芯片面积。
此外，作为内置天线ANT、RFIC101、RF功率放大器102、基带处理器100、应用处理器103、NFC通信用线圈状天线107、NFC通信用RF电路108的系统，并不限定于便携电话终端。即本发明能应用于内置它们的PDA装置中。
此外，基带处理器100和应用处理器103能集成到不同的半导体芯片(半导体集成电路)上，也能集成到合并的一块芯片(一块芯片LSI)上。进而，RFIC101、RF功率放大器102、IC卡微型计算机106也能集成到该合并的一块芯片上。
而且，本发明并不限定于基于NFC近距离通信的电子结算，也能在基于PICC等其他近距离通信方式的电子结算中应用。另外，PICC意味着非接触卡(Proximity IC Card)。

Claims (23)

1.一种检波电路，具有第一输入端子、第二输入端子、第一晶体管、第二晶体管和负载元件，其中：
上述第一输入端子和上述第二输入端子能被供给彼此反相的互补输入信号，
上述第一晶体管和上述第二晶体管的各晶体管包括第一输入电极、第二输入电极以及输出电极，响应向上述第一输入电极和上述第二输入电极之间供给具有预定极性和预定电压电平的输入电压而使输出电流流向上述输出电极，
在上述第一输入端子上连接有上述第一晶体管的上述第一输入电极和上述第二晶体管的上述第二输入电极，在上述第二输入端子上连接有上述第一晶体管的上述第二输入电极和上述第二晶体管的上述第一输入电极，
在上述第一晶体管和上述第二晶体管的上述输出电极和工作电位点之间连接有上述负载元件，
在上述第二输入端子的电压相对于上述第一输入端子的电压为正极性和负极性中的一种极性的第一周期中，上述第一晶体管的导通度比上述第二晶体管的导通度大，
在上述第二输入端子的电压相对于上述第一输入端子的电压为正极性和负极性中的另一种极性的第二周期中，上述第二晶体管的导通度比上述第一晶体管的导通度大，
从连接着上述第一晶体管和上述第二晶体管的上述输出电极与上述负载元件的电路节点生成基于全波整流的检波电压。
2.根据权利要求1所述的检波电路，其中：
在上述电路节点和上述第一晶体管的上述输出电极之间连接有第一逆流防止元件，在上述电路节点和上述第二晶体管的上述输出电极之间连接有第二逆流防止元件。
3.根据权利要求2所述的检波电路，其中：
在上述第一输入端子和上述第一晶体管的上述第一输入电极之间连接有第一静电破坏防止电阻，在上述第二输入端子和上述第二晶体管的上述第一输入电极之间连接有第二静电破坏防止电阻。
4.根据权利要求2所述的检波电路，其中：
还包括：其第一输入电极连接在上述电路节点上、第二输入电极连接在上述工作电位点上的放大晶体管，
从上述放大晶体管的输出电极生成倒相放大检波电压。
5.根据权利要求4所述的检波电路，其中：
还包括连接在上述放大晶体管的上述输出电极和其他工作电位点之间的保持电容与放电时间常数形成元件的并联连接、以及其输入端子连接在上述放大晶体管的上述输出电极上的输出电路，
上述输出电路具有预定的输入阈值电压，由此上述输出电路辨别上述倒相放大检波电压的电压电平。
6.根据权利要求5所述的检波电路，其中：
上述第一晶体管、上述第二晶体管、上述第一逆流防止元件以及上述第二逆流防止元件是N沟道MOS晶体管，上述负载元件和上述放大晶体管是P沟道MOS晶体管。
7.一种RF电路，能电连接具有数据处理功能的处理器和具有加密电子结算功能的微型计算机，其中：
上述RF电路包括对由天线接收的来自非接触读写装置的接收信号进行检波的检波电路，
上述检波电路监视由上述天线接收的来自上述非接触读写装置的上述接收信号的信号电平，将响应上述信号电平达到预定的阈值以上而生成的检测信号提供给上述处理器，
上述处理器将响应上述检测信号而生成的起动信号提供给上述RF电路，
上述RF电路响应上述起动信号而开始向上述微型计算机提供给工作时钟，由此开始上述微型计算机的加密电子结算工作，
上述RF电路包括RF发送单元，该RF发送单元将通过与上述微型计算机的电连接而被供给的基于上述加密电子结算工作的结算发送数据从上述天线发送给上述非接触读写装置，
上述检波电路包括第一输入端子、第二输入端子、第一晶体管、第二晶体管和负载元件，
上述第一输入端子和上述第二输入端子能被供给彼此反相的互补输入信号，
上述第一晶体管和上述第二晶体管的各晶体管包括第一输入电极、第二输入电极和输出电极，响应向上述第一输入电极和上述第二输入电极之间提供具有预定极性和预定电压电平的输入电压而使输出电流流向上述输出电极，
在上述第一输入端子上连接有上述第一晶体管的上述第一输入电极和上述第二晶体管的上述第二输入电极，在上述第二输入端子上连接有上述第一晶体管的上述第二输入电极和上述第二晶体管的上述第一输入电极，
在上述第一晶体管和上述第二晶体管的上述输出电极与工作电位点之间连接有上述负载元件，
在上述第二输入端子的电压相对于上述第一输入端子的电压为正极性和负极性中的一种极性的第一周期中，上述第一晶体管的导通度比上述第二晶体管的导通度大，
在上述第二输入端子的电压相对于上述第一输入端子的电压为正极性和负极性中的另一种极性的第二周期中，上述第二晶体管的导通度比上述第一晶体管的导通度大，
从连接着上述第一晶体管和上述第二晶体管的上述输出电极与上述负载元件的电路节点生成基于全波整流的检波电压。
8.根据权利要求7所述的RF电路，其中：
上述处理器包含用于便携电话终端和基站的收发的基带处理器和应用处理器中的至少任意一个。
9.根据权利要求8所述的RF电路，其中：
在上述电路节点和上述第一晶体管的上述输出电极之间连接有第一逆流防止元件，在上述电路节点和上述第二晶体管的上述输出电极之间连接有第二逆流防止元件，
在上述第一输入端子和上述第一晶体管的上述第一输入电极之间连接有第一静电破坏防止电阻，在上述第二输入端子和上述第二晶体管的上述第一输入电极之间连接有第二静电破坏防止电阻。
10.根据权利要求9所述的RF电路，其中：
还包括：其第一输入电极连接在上述电路节点上、第二输入电极连接在上述工作电位点上的放大晶体管，
从上述放大晶体管的输出电极生成倒相放大检波电压。
11.根据权利要求10所述的RF电路，其中：
还包括连接在上述放大晶体管的上述输出电极和其他工作电位点之间的保持电容与放电时间常数形成元件的并联连接、以及其输入端子连接在上述放大晶体管的上述输出电极上的输出电路，
上述输出电路具有预定的输入阈值电压，由此上述输出电路辨别上述倒相放大检波电压的电压电平。
12.根据权利要求11所述的RF电路，其中：
上述第一晶体管、上述第二晶体管、上述第一逆流防止元件以及上述第二逆流防止元件是N沟道MOS晶体管，上述负载元件和上述放大晶体管是P沟道MOS晶体管。
13.一种便携式设备，可内置电池、处理器、微型计算机、天线、RF电路，其中：
上述电池向上述处理器、上述微型计算机、上述RF电路供给电源电压，
上述处理器具有数据处理功能，上述微型计算机具有加密电子结算功能，
上述天线接收来自非接触读写装置的接收信号，并向该装置发送发送信号，上述RF电路被供给上述接收信号，并生成上述发送信号，
上述RF电路能与上述处理器和上述微型计算机电连接，
上述RF电路包括对由上述天线接收的来自上述非接触读写装置的上述接收信号进行检波的检波电路，
上述检波电路监视由上述天线接收的来自非接触读写装置的上述接收信号的信号电平，将响应上述信号电平达到预定的阈值以上而生成的检测信号提供给上述处理器，
上述处理器将响应上述检测信号而生成的上述起动信号提供给上述RF电路，
上述RF电路通过响应上述起动信号而开始向上述微型计算机提供工作时钟，来开始上述微型计算机的加密电子结算工作，
上述RF电路包括RF发送单元，该RF发送单元将通过与上述微型计算机的电连接而供给的基于上述加密电子结算工作的上述结算发送数据从上述天线发送给上述非接触读写装置，
上述检波电路具有第一输入端子、第二输入端子、第一晶体管、第二晶体管和负载元件，
上述第一输入端子和上述第二输入端子能被供给彼此反相的互补输入信号，
上述第一晶体管和上述第二晶体管的各晶体管包含第一输入电极、第二输入电极和输出电极，响应向上述第一输入电极和上述第二输入电极之间供给具有预定极性和预定电压电平的输入电压而使输出电流流向上述输出电极，
在上述第一输入端子上连接有上述第一晶体管的上述第一输入电极和上述第二晶体管的第二输入电极，在上述第二输入端子上连接有上述第一晶体管的上述第二输入电极和上述第二晶体管的上述第一输入电极，
在上述第一晶体管和上述第二晶体管的上述输出电极与工作电位点之间连接有上述负载元件，
在上述第二输入端子的电压相对于上述第一输入端子的电压为正极性和负极性中的一种极性的第一周期中，上述第一晶体管的导通度比上述第二晶体管的导通度大，
在上述第二输入端子的电压相对于上述第一输入端子的电压为正极性和负极性中的另一种极性的第二周期中，上述第二晶体管的导通度比上述第一晶体管的导通度大，
从连接着上述第一晶体管和上述第二晶体管的上述输出电极与上述负载元件的电路节点生成基于全波整流的检波电压。
14.根据权利要求13所述的便携式设备，其中：
上述处理器包括用于便携电话终端和基站的收发的基带处理器和应用处理器中的至少任意一个。
15.根据权利要求14所述的便携式设备，其中：
在上述电路节点和上述第一晶体管的上述输出电极之间连接有第一逆流防止元件，在上述电路节点和上述第二晶体管的上述输出电极之间连接有第二逆流防止元件，
在上述第一输入端子和上述第一晶体管的上述第一输入电极之间连接有第一静电破坏防止电阻，在上述第二输入端子和上述第二晶体管的上述第一输入电极之间连接有第二静电破坏防止电阻。
16.根据权利要求15所述的便携式设备，其中：
还包括：其第一输入电极连接在上述电路节点上、第二输入电极连接在上述工作电位点上的放大晶体管，
从上述放大晶体管的输出电极生成倒相放大检波电压。
17.根据权利要求16所述的便携式设备，其中：
还包括连接在上述放大晶体管的上述输出电极和其他工作电位点之间的保持电容与放电时间常数形成元件的并联连接、以及其输入端子连接在上述放大晶体管的上述输出电极上的输出电路，
上述输出电路具有预定的输入阈值电压，由此上述输出电路辨别上述倒相放大检波电压的电压电平。
18.根据权利要求17所述的便携式设备，其中：
上述第一晶体管、上述第二晶体管、上述第一逆流防止元件以及上述第二逆流防止元件是N沟道MOS晶体管，上述负载元件和上述放大晶体管是P沟道MOS晶体管。
19.一种检波电路，至少具有第一输入端子、第二输入端子、晶体管和负载元件，其中：
上述第一输入端子和上述第二输入端子能分别连接在天线的一端和另一端上，上述第一输入端子和上述第二输入端子能被供给上述天线的上述一端和上述另一端的彼此反相的互补输入信号，
上述晶体管包括第一输入电极、第二输入电极和输出电极，响应向上述第一输入电极和上述第二输入电极之间供给具有预定极性和预定电压电平的输入电压而使输出电流流向上述输出电极，
在上述第一输入端子上连接有上述晶体管的上述第一输入电极，在上述第二输入端子上连接有上述晶体管的上述第二输入电极，
在上述晶体管的上述输出电极和工作电位点之间连接有上述负载元件，
在上述第二输入端子的电压相对于上述第一输入端子的电压为正极性和负极性中的一种极性的第一周期中，上述晶体管的导通度增加，而在上述第二输入端子的电压相对于上述第一输入端子的电压为正极性和负极性中的另一种极性的第二周期中，上述晶体管的导通度降低，
从连接着上述晶体管的上述输出电极和上述负载元件的电路节点生成基于整流的检波电压。
20.根据权利要求19所述的检波电路，其中：
在上述第一输入端子和上述晶体管的上述第一输入电极之间连接有静电破坏防止电阻。
21.根据权利要求19所述的检波电路，其中：
还包括：其第一输入电极连接在上述电路节点上、第二输入电极连接在上述工作电位点上的放大晶体管，
从上述放大晶体管的输出电极生成倒相放大检波电压。
22.根据权利要求21所述的检波电路，其中：
还具有连接在上述放大晶体管的上述输出电极和其他工作电位点之间的保持电容与放电时间常数形成元件的并联连接、以及其输入端子连接在上述放大晶体管的上述输出电极上的输出电路，
上述输出电路具有预定的输入阈值电压，由此上述输出电路辨别上述倒相放大检波电压的电压电平。
23.根据权利要求22所述的检波电路，其中：
上述晶体管是N沟道MOS晶体管，上述负载元件和上述放大晶体管是P沟道MOS晶体管。
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