CN106873360A - 频率自适应电路 - Google Patents

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    • G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/0205—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system
    • G05B13/021—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system in which a variable is automatically adjusted to optimise the performance

Abstract

本发明公开了一种频率自适应电路，由一泄放电路，一电压检测电路以及一逻辑电路构成；所述泄放电路与电压检测电路和功能电路并联，电压检测电路检测功能电路的工作电压；逻辑电路根据电压检测电路输出的电压指示标志信号和泄放电路输出的电流指示标志信号控制功能电路的工作频率。本发明能使功能电路运行的工作频率尽可能高，且又不会引起功能电路的下电复位。适用于无源非接触卡功耗管理。

Description

频率自适应电路
技术领域
本发明涉及无源非接触卡功耗管理领域，特别是涉及一种用于无源非接触卡功耗管理的频率自适应电路。
背景技术
功能电路运行时的性能与频率成正比，而频率与功耗成正比，对于无源非接应用来说，无源非接触卡片(以下简称卡片)的功耗是从读卡器发送的电磁场中转换过来的。在读卡器与卡片的通信期间，载波上还调制了通信信号，在非通信期间，读卡器发送恒定幅度的载波信号给读卡器供电。
功能电路功耗的波动如果不加屏蔽会成为天线端感受得到的负载变化，从而造成载波上的抖动引起读卡器电路误解调。为了避免这种现象发生，在功能电路与天线间会串联一个恒流源，进行隔离。对于一定的读卡器发送的场强条件，恒流源的工作电流是固定的。由于功能电路不同的操作对应不同的功耗，在其所需的电流小于恒流源工作电流的前提下，多余的电流就从并联的泄放电路中泄放。在实际场景下工作时，可能发生恒流源的工作电流受场强大小的限制不足以提供功能电路工作的情况，这时由于电源上的电容的存在，会发生电压的下降，当电压下降到不足以维持功能电路的正常工作时，就会触发功能电路的下电复位。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种频率自适应电路，能使功能电路运行的工作频率尽可能高，且又不会引起功能电路的下电复位。
为解决上述技术问题，本发明的频率自适应电路，由一泄放电路，一电压检测电路以及一逻辑电路构成；
所述泄放电路与电压检测电路和功能电路并联，电压检测电路检测功能电路的工作电压；逻辑电路根据电压检测电路输出的电压指示标志信号和泄放电路输出的电流指示标志信号控制功能电路的工作频率。
工作时，所述泄放电路给出3档电流指示标志信号，由第一阈值和第二阈值判决确定，分别表示电流大，电流中，电流小；所述电压检测电路给出2档电压指示标志信号，由第三阈值判决确定，分别表示电压正常和电压偏小；在逻辑电路收到电压指示标志信号为电压正常的情况下，当同时收到电流指示标志信号为电流大时，逻辑电路就把功能电路的工作频率提升1档；当逻辑电路收到电流指示标志信号为电流小时，逻辑电路就把功能电路的工作频率减小1档；当逻辑电路收到电流指示标志信号为电流中时，功能电路的工作频率不变；在逻辑电路收到电压指示标志信号为电压偏小的情况下，不管电流指示标志信号如何，逻辑电路都把功能电路的工作频率降到最低档。
所述逻辑电路的使能受功能电路的收发状态标志信号控制，当功能电路在收发数据时，该逻辑电路使能关闭，仅仅保持之前的状态。
所述第一阈值、第二阈值和第三阈值能通过设置调整。
本发明适用于无源非接触卡功耗管理。
本发明的有益技术效果是:采用本发明的频率自适应电路能让无源非接触卡尽量利用电磁场所提供的能量，让其中的功能电路运行的工作频率尽可能高，但是又不会引起功能电路的下电复位。使得卡片能根据场强大小，自适应地执行在性能最高的状态下。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
附图是所述频率自适应电路结构框图。
具体实施方式
结合附图所示，所述频率自适应电路，让泄放电路给出电流指示标志信号，表示恒流源工作电流减去功能电路所消耗的电流后富裕电流的大小。所述电流指示标志信号设有3档，由第一阈值和第二阈值这两个阈值判决确定，分别表示电流大，电流中，电流小。另外还有一个电压检测电路检测功能电路的工作电压，并输出电压指示标志信号。该电压指示标志信号设为2档，由第三阈值判决确定，分别表示电压正常和电压偏小。当工作电压正常时，逻辑电路就可以根据电流指示标志信号来调整功能电路的频率。当电流指示标志信号显示富裕电流比较多(电流大)时，功能电路的频率就可以往上调整一档，从而得到更好的性能。当电流指示标志信号显示富裕电流很少(电流小)时，功能电路的频率就需要往下调整一档，从而避免下电。当电流指示标志显示富裕电流适中(电流中)时，功能电路的频率就不需要改变。
另外，由于功能电路消耗的电流与具体操作有关，而硬件电路无法预测软件的下一步操作，而上述的调整都是基于对过去功能电路消耗电流的统计来预测出将要执行操作所合适的电流供给。由于预测无法做到百分之百正确，为了避免预测错误造成下电，因此增加了一个电压检测电路，检测功耗电路的工作电压是否达到预警值了，这个预警值可以通过第三阈值设置，当电压在预警值以上(电压正常)时，上述的调整策略可行，当电压在预警值以下(电压偏小)时，首先需要恢复电压，再执行上述调整策略。
第一阈值和第二阈值的设置方式如下：称频率升降1档所对应的电流差值为“电流步进值”,那么第一阈值可以设为与“电流步进值”相等，第二阈值可以设为2倍的“电流步进值”。这样设置，按照上述的调整策略，可以使得富裕电流稳定在1到2个“电流步进值”的范围内，从而在尽可能给功能电路供给电流的情况下，保留1个“电流步进值”的富裕电流以防突然的大功耗操作造成下电。
由于电流指示标志信号与电压指示标志信号都是实时给出的，容易受噪声干扰，所以本发明是对一定周期内的电流指示标志信号和电压指示标志信号统计它们的平均值，然后根据平均值做上述调整，这个周期就是检测与调整周期，经过平均后，偶然的干扰就不会对最后的调整决策造成影响，这样调整的结果就更加准确。这个周期T一般大于1个功能电路的主时钟周期，因为功能电路一般的功耗都发生在其主时钟的跳变沿上，所以1个功能电路的主时钟周期一般只引起1个功耗冲击，也就是对应1次电流和电压指示标志的变化。这个周期也不能太长，免得频率调整得不及时，根据实践经验，这个周期T在1到64个功能电路的主时钟周期范围内比较合适，本发明中这个T可以设置以便适应各种应用场景。
另外由于通信收发时，场强会受到收发数据的影响，此时的电流检测与电压检测就不准了，所以应该在收发数据期间关闭以上逻辑电路，避免错误的频率调整。
由于工作频率正比与性能，所以根据所述频率自适应电路就能保证在工作电压能使功能电路正常工作的前提下，得到最优的性能。
以上通过具体实施方式对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种频率自适应电路，其特征在于，由一泄放电路，一电压检测电路以及一逻辑电路构成；
所述泄放电路与电压检测电路和功能电路并联，电压检测电路检测功能电路的工作电压；逻辑电路根据电压检测电路输出的电压指示标志信号和泄放电路输出的电流指示标志信号控制功能电路的工作频率。
2.如权利要求1所述的频率自适应电路，其特征在于：工作时，所述泄放电路给出3档电流指示标志信号，由第一阈值和第二阈值判决确定，分别表示电流大，电流中，电流小；所述电压检测电路给出2档电压指示标志信号，由第三阈值判决确定，分别表示电压正常和电压偏小；在逻辑电路收到电压指示标志信号为电压正常的情况下，当同时收到电流指示标志信号为电流大时，逻辑电路就把功能电路的工作频率提升1档；当逻辑电路收到电流指示标志信号为电流小时，逻辑电路就把功能电路的工作频率减小1档；当逻辑电路收到电流指示标志信号为电流中时，功能电路的工作频率不变；在逻辑电路收到电压指示标志信号为电压偏小的情况下，不管电流指示标志信号如何，逻辑电路都把功能电路的工作频率降到最低档。
3.如权利要求1或2所述的频率自适应电路，其特征在于：所述逻辑电路的使能受功能电路的收发状态标志信号控制，当功能电路在收发数据时，该逻辑电路使能关闭，仅仅保持之前的状态。
4.如权利要求2所述的频率自适应电路，其特征在于：所述第一阈值、第二阈值和第三阈值能通过设置调整。
5.如权利要求2所述的频率自适应电路，其特征在于：第一阈值设为与“电流步进值”相等，第二阈值设为2倍的“电流步进值”，其中，“电流步进值”为频率升降1档所对应的电流差值。
6.如权利要求2所述的频率自适应电路，其特征在于：所述的逻辑电路在使用电流指示标志信号与电压指示标志信号去调整功能电路的工作频率时，会对这两个标志信号按一定周期进行平均，称这个周期为检测调整周期T，这个周期T一般在1到64个功能电路的主时钟周期范围内。
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