CN105700391B - 具有射频功能的电子设备 - Google Patents

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Abstract

一种电子设备包括:通过至少一个处于第一基准电压的端子进行连接的至少一个处理电路;至少连接至所述基准电压的至少一个射频通信电路;意在要被置于处于该设备之外的至少一个电子电路的第二基准电压的至少一个第一焊盘;以及在所述端子和所述第一焊盘之间的至少一个第一电阻阻抗。

Description

具有射频功能的电子设备
本申请要求于2014年12月12日提交的法国专利申请号14/62307的优先权,其内容因此以法律所允许的最大程度通过引用全文结合于此。
技术领域
本公开总体上涉及电子电路和系统,尤其涉及能够以射频通信或者通过接触进行操作的电子电路或设备。
背景技术
电子电路或设备越来越多地能够通过电接触连接而以硬线方式或者通过射频链路而以无线方式与其它电路或系统进行通信。这例如涉及到不仅具有射频通信天线而且具有电接触端子的电子标签,即能够以接触模式或无接触模式进行操作的“双模式”设备,例如NFC接口设备。这些也可以是具有标准化的I2C或SPI类型的硬线接入的无接触通信电路。
在这种类型的设备中,对电磁干扰的敏感度由于存在形成寄生天线的线路触点而有所增加。
发明内容
一个实施例旨在克服具有射频和硬线通信接口的电子电路和设备的所有或部分缺陷。
一个实施例更为具体地旨在一种适用于“双模式”类型的射频电路的解决方案。
另一个实施例旨在一种与不同类型的硬线接口相兼容的解决方案。因此,一个实施例提供了一种电子设备,包括:
至少一个处理电路,其连接至处于第一基准电压的至少一个端子;
至少一个射频通信电路,其至少连接至所述基准电压端子;
至少一个第一焊盘,其意在被置于处于该设备之外的至少一个电子电路(APP)的第二基准电压;和
处于所述端子和所述第一焊盘之间的至少一个第一电阻阻抗。
根据一个实施例,所述第一阻抗具有大于1千欧的电阻。
根据一个实施例,该设备包括跨接所述电阻阻抗的第一开关。
根据一个实施例,所述第一开关在其中使用该射频电路的操作模式中处于关闭。
根据一个实施例,对设备之外的元件的连接的每个焊盘与针对静电放电进行保护的电路相关联。
根据一个实施例,该保护电路包括在与所述端子绝缘的阱(well)中形成的二极管连接的晶体管。
根据一个实施例,所述保护电路直接连接至第一焊盘。
根据一个实施例,所述处理电路经由第二电阻阻抗连接至施加供电电压的第二焊盘。
根据一个实施例,该设备包括跨接所述第二电阻阻抗的第二开关。
以上和其它的特征及优势将结合附图在以下对具体实施例的非限制性描述中更为详细地加以讨论。
附图说明
图1非常示意性地示出了将要描述的实施例所应用的类型的无接触传输系统的示例;
图2是提供有射频和接触通信接口的常用电子标签的示例的框图;
图3是提供有射频和接触通信接口的设备的实施例的框图,该设备配备有能够对噪声的抗干扰性有所改善的元件;
图4是图示图2中类型的设备的实施例的框图,该设备配备有噪声抗干扰性元件;
图5是图示针对静电放电进行保护的电路的示例的电气示图;
图6示出了保护电路的实施例的电气示图;
图7是图6的保护电路的实施例的简化截面图;
图8示出了具有和没有触点的接口设备的另一个实施例;和
图9和10是图示出两个其它实施例的框图。
具体实施方式
相同的要素已经在不同附图中被指定以相同的附图标记。为了清楚,仅示出并描述了对于理解所描述的实施例而言有用的那些要素。特别地,并没有详细给出用于有线或无线传输的电路的操作以及设备的内部结构,其中所描述的实施例与常见的操作和结构相兼容。
除非另外有所规定,否则表达形式“近似地”、“基本上”和“大约”意在处于10%以内,优选地处于5%以内。
图1非常示意性地示出了将要描述的实施例所应用的类型的无接触传输系统的示例。
读取器(READER)能够与设备1进行无接触通信。设备1不仅配备有连接至射频电路2(RF)或射频头的天线,而且还提供有接触输入/输出电路4(I/O)。有接触或无接触的交换由一个或多个电路6(PROC)进行处理、通常是数字的、特定于设备1并且取决于其应用。输入/输出电路4意在被连接至设备1之外的其它功能(未示出),例如需要使用射频通信功能的电路。
图2是提供有射频和接触通信接口的电子标签形式的已知设备1的示例的框图。
射频部分2包括模拟电路(模块22,RF ana),其用于对天线12和数字处理电路6(Digital)之间的通信进行处理和转换。模块22的射频输入/输出端子连接至天线12的连接焊盘AC0和AC1。焊盘AC0和AC1还连接至整流桥24的模拟输入,意在从所感应到的无线电场提取电路操作所需的功率。桥24的经整流的输出端子定义了模拟电路的正向和基准(接地)端子26和28。调节电路3(Supply mgt)负责向电路6提供供电电压,接地端是共用的。在数字侧,与外部功能形成接触的两个焊盘GPIO和GND分别通过放大器42(驱动器)连接至电路6的输入端子以及共用接地端28(通常是集成设备1的不同功能的电路的接地面)。在图2的示例中,假设漏极开路类型的接触连接。由电路6经由单个放大器44进行控制的开关K(通常为MOS晶体管)连接焊盘GPIO和GND以输出低状态。
为了针对静电放电(操作人员的手指或物体尤其在设备组件上的触碰)进行保护,提供了保护电路81、82和83(ESD)。通常,这些电路以其最为简单的形式由二极管连接的双极晶体管所形成,上述晶体管将每个焊盘GPIO、AC0、AC1连接至接地端28。
在这样的电路中,将焊盘GPIO和GND与其处于设备内部的连接导线或者与外部功能的连接的线路相接触,形成了电磁偶极类型的天线,这能够引入电磁干扰。特别地,如果接地面(直接由焊盘GND或者由于其在开关K开启时与焊盘GPIO形成短路)感应到干扰,则这在射频部分的一侧转化为共用模式的干扰,也就是说,两个焊盘AC0和AC1的电压同时发生变化。这样的干扰对于设备操作具有不利影响,特别是当其以电子标签模式(TAG)进行操作时。
例如,在相对应的焊盘存在于数字侧上的情况下由于正的供电线路,由于针对例如I2C或SPI类型的标准处理电路的连接的焊盘等等,针对数字侧上的其它类型的连接存在着相似的问题。
图3是提供有射频和接触通信接口的设备1的实施例的框图,该设备配备有能够使得对源自于数字部分特别是源自针对数字功能的连接的焊盘的噪声的抗干扰性有所改善的元件。
其示出了意在要连接至天线12的一个或多个射频电路(RF)、一个或多个数字电路6(PROC)、数字侧上的一个或多个输入/输出电路4(I/O),其连接至焊盘,在这里例如是两个焊盘41(数据)和43(例如,接地焊盘)。焊盘的数量取决于应用以及电路6和设备1之外的其它功能或电子电路APP之间的通信需求。图3的示例假设设备1利用天线所感应并且由电路3调节的能量进行供电。然而,将如随后所看到的,所要描述的内容还适用于其中正(或负)电源由模块4从到另一个焊盘的连接进行供电的情形。
根据该实施例,电阻阻抗9(R)置于共用于电路2和6的接地焊盘43和接地线路28之间。元件9具有明显大于该设备中所存在的寄生电阻器的阻抗。典型地,电阻器R的数值至少为1千欧,例如在从1至20千欧的范围内,优选地为数千欧。
电阻器R的功能是增大设备1的焊盘43和内部节点28之间(更一般地是针对设备之外的其它电子电路的连接的所有焊盘与设备1的内部节点之间)的阻抗。因此,焊盘所引起的噪声有所衰减而并不会干扰到射频传输,尤其不会引入共用模式。能够认为节点28和焊盘43的基准电压因此有所不同。
由于接地焊盘43因此通过电阻器9与接地面28隔离,然而却被连接至模块4的电路,所以其需要针对可能的静电放电受到保护。因此,提供了将不同焊盘连接至焊盘43(而不是设备1的接地端28)的保护电路8(ESD)。
图4是图示图2中类型的设备的实施例的框图,该设备配备有噪声抗干扰性元件。
与图2相比,电阻器9(R)被置于该设备的焊盘43(GND)和接地线路28之间。
形成开关K的MOS晶体管的块(bulk)直接连接至晶体管的源极,并且因此连接至焊盘GND。应当注意的是,晶体管块应当与集成电路的接地面(并且因此与节点28)绝缘。在实践中,开关K将在与集成电路分块的绝缘的阱中形成。
在焊盘41、AC0以及AC1和焊盘43(GND)之间提供了静电保护电路81、82和83。这些电路与接地面28绝缘。
图5是图示ESD保护电路82的示例的电气示图。
这些电路例如均由二极管连接的双极晶体管所形成,其分别将焊盘AC0、AC1连接至设备1的端子、线路或接地面28。这样的ESD保护电路结构本身是已知的。
可以使用ESD保护电路的其它结构。然而,根据所使用的组件,将会确认的是,该保护电路与接地面28是“绝缘的”,也就是说,实践中形成该保护电路的晶体管处于与支撑接地面的集成电路的衬底绝缘的阱中。
图6示出了ESD保护电路的实施例的电气示图,该电路将焊盘43连接至焊盘41、AC0或AC1之一。在该示例中,使用了其基极100b直接连接至射极100e的NPN型双极晶体管100。
图7示出了在其后表面支撑集成电路的接地面(未示出)的衬底101中的这种晶体管的实施例。晶体管100在横向由绝缘沟道102(例如,由N-型硅制成)界定并且水平由同样为N-型的分区103所界定的阱中形成。晶体管104的这里为P-型的衬底104包含于该阱中,并且N+型的区域105、16和P+型的区域107定义了集电极100c、基极100b和射极100e。
图8示出了接触型和无接触型接口设备的另一个实施例。在图8以及以下附图中,为了简化而并没有示出天线12。
与图4的实施例相比较,到焊盘41的连接为CMOS型,也就是说,该设备除了焊盘41(GPIO)和43(GND)之外还包括意在接收正电压的焊盘45(Vdd)。在电路4的该侧,放大器44对一对CMOS晶体管(串行连接在焊盘45和43之间的P型晶体管和N型晶体管,其中焊盘41连接至该串行关联的中间点)进行控制。ESD保护电路85将焊盘45连接至焊盘43。
在图4和8的实施例中,阻抗9可以由焊盘43和接地端28之间的单个串联电阻器所形成。
图9和10是图示出两个其它实施例的简化框图,上述实施例被适用于能够通过由天线12(由后者所感应到的功率)自行供电而以射频模式进行操作或者通过由设备之外的电路进行供电而以I2C模式(或者更一般地与外部电路进行通信的任意其它硬线模式)进行操作的设备。因此,与之前的实施例相反,电路6由射频部分(调节电路3)或者焊盘45(Vdd)进行供电,可选的调节器35因此被置于焊盘45和电路6的正电源的端子之间。
在所示出的应用于I2C类型的通信的示例中,特定于标准I2C的相应同步和数据焊盘47(SCL)和49(SDA)分别由放大器46、48连接至电路6。焊盘49进一步由N型MOS晶体管以与图4的实施例中的焊盘41相同的方式连接至焊盘43,I2C标准的数据总线SDA要求漏极开路的操作。焊盘47和49进一步通过ESD保护电路连接至焊盘43。
为了在I2C模式中避免大量电流流过电阻器9—这会导致损失,优选地提供将电阻器9进行短路也就是直接将焊盘43连接至接地端28的开关92(例如,优选为N型的MOS晶体管)。开关92由来自电路6的信号cmd进行控制以便在I2C模式中开启并且在射频模式中关闭。因此,避免了在射频模式中能够源自于电路连接至焊盘43、45、47和49的干扰以及在I2C模式中电阻器9中的功率消散。
在图9的示例中,正供电线路并未针对可能的干扰受到保护。这在某些应用中可能是充分的。实际上,可能源自于接触连接的噪声主要是来自于接地连接。
在图10的示例中,其被进一步提供以限制能够源自于正供电线路的干扰。因此在焊盘45和调节电路35之间插入电阻阻抗94(R')。优选为电阻器的这样阻抗通过过滤源自于焊盘45的干扰而起到与接地侧上的电阻器R相同的作用。优选地,提供了例如这里为P型的MOS晶体管的开关96以使得电阻器R'在接线模式中—也就是当供电来自于端子45时—短路。开关96由优选地与信号cmd相同的信号cmd2进行控制。
所描述的实施例的优势在于现在可能对针对电子电路的接触连接对于射频接收的影响加以限制。
另一个优势在于,所描述的解决方案与射频设备的常见操作相兼容。
已经对具体实施例进行了描述。本领域技术人员将能够进行各种改变和修改。特别地,要对电阻器R或者电阻器R和R'所给出的数值的选择取决于应用,并且取决于预期干扰水平与在没有用于对该(这些)电阻器进行短路的开关的情况下在接触模式中可接受的损失之间的权衡。另外,虽然已经关于具体示例对实施例进行了描述,但是它们轻易地转移至被设计为在射频操作模式和接触操作模式之间共享电子电路6的任意设备。最后,已经描述的实施例的实际实施方式处于本领域技术人员基于以上所给出的功能性指示的能力之内。
这样的改变、修改和改进意在构成本公开的一部分,并且意在处于本发明的精神和范围之内。因此,以上描述仅是作为示例而并非意在进行限制。本发明仅由如以下权利要求及其等同形式的限定所限制。

Claims (9)

1.一种电子设备,包括:
至少一个处理电路(6),其通过处于第一基准电压的至少一个端子(28)进行连接;
至少一个射频通信电路(2),其至少连接至所述基准电压端子;
至少一个第一焊盘(43),其意在被置于处于所述设备之外的至少一个电子电路(APP)的第二基准电压;以及
处于所述端子(28)和所述第一焊盘(43)之间的至少一个第一电阻阻抗(9)。
2.根据权利要求1所述的设备,其中所述第一阻抗(9)具有大于1千欧的电阻。
3.根据权利要求1所述的设备,包括跨所述电阻阻抗(9)的第一开关(92)。
4.根据权利要求3所述的设备,其中所述第一开关(92)在其中使用所述射频通信电路(2)的操作模式中是断开的。
5.根据权利要求1所述的设备,其中针对所述设备之外的元件的连接的每个焊盘与针对静电放电进行保护的电路(81,82,83,85,87,89)相关联。
6.根据权利要求5所述的设备,其中所述保护电路包括在与所述端子(28)绝缘的阱中形成的二极管连接的晶体管。
7.根据权利要求5所述的设备,其中所述保护电路(81,82,83,85,87,89)直接连接至所述第一焊盘(43)。
8.根据权利要求1所述的设备,其中所述处理电路(6)经由第二电阻阻抗(94)连接至施加供电电压的第二焊盘(45)。
9.根据权利要求8所述的设备,包括跨所述第二电阻阻抗(94)的第二开关(96)。
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