CN1672170A - 具有两种供电电压的转发器 - Google Patents

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Abstract

在转发器(1)和集成电路(5)中，集成电路(5)具有两个电路部分(18、19)，它们设置用于提供具有不同电平(VL－HV，VL－LV)的两种供电电压，提供有第一整流器电路(20)和连接在第一整流器电路(20)下游的限幅器级(21)，第一电路部分(18)的较高的第一供电电压(VL－HV)可以从该限幅器级(21)采集到，以及提供有第二整流器电路(23)和用于控制所述第二整流器电路的控制级(24)，第二电路部分(19)的较低的第二供电电压(VL－LV)可以从该第二整流器电路(23)采集到，而无需经过插入的限幅器级。

Description

具有两种供电电压的转发器
本发明涉及一种转发器，该转发器设置用于与通信站进行非接触通信，并具有发射装置和带电路连接触点的集成电路，其中发射装置连接到电路连接触点并且输入电压可以从所述电路连接触点采集到，其中提供有第一整流器装置和与所述第一整流器装置协作的限幅器装置，其中代表输入电压的电压可以供给第一整流器装置，并且其中第一供电电压可以从第一整流器装置或者从限幅器装置采集到。
本发明还涉及一种集成电路，该集成电路用在转发器中以用于与通信站进行非接触通信，该转发器如在第一段中详细描述的那样设置。
在第一段中详述的该类转发器和在第二段中详述的该类集成电路已经可以在市场上得到许多不同的版本，并因此是众所周知的。关于该类转发器，可以参考美国专利No.6,168,083 B1。
在已经面市的已知转发器中，集成电路的设计使得只需要第一供电电压给集成电路供电，其第一供电电压通过第一整流器装置和连接在第一整流器装置下游的限幅器装置产生，为此目的使用出现在电路连接触点上的输入电压，当转发器处于发射模式时该输入电压由负载调制载波信号产生，当转发器处于接收模式时该输入电压由幅值调制载波信号产生。
在转发器领域中，其发展方向是这样的，为了生产用于该类转发器的集成电路，不断增加的频繁使用正在使得集成工艺的沟道长度越来越短，它具有这样的优点，即甚至是相对较复杂设计的电路也可以用面积非常小并因此不昂贵的集成电路形式制造。然而，与该优点结合在一起的是这样的事实，与之前和至今的情况相比，只是一部分集成电路允许较低的最大供电电压，但是还有其它出现在该类集成电路中的电路部分，尤其例如EEPROM的存储器，仍然需要相对较高的供电电压。在已知数据载体中，相对较低的供电电压可以由独立的供电电压产生电路产生，该电路具有整流器电路和连接在整流器电路下游的限幅器电路，但这意味着在电路连接触点上只可以得到相对较低的输入电压，这导致了减少的调制频谱并因此当转发器处于发射模式时导致减小的通信范围，这当然是不希望出现的。
本发明的目标就是以简单的方式解决上面问题并制造改进的转发器，以及用于该转发器的改进的集成电路。
为了实现上述目标，根据本发明的转发器具有根据本发明的特征，从而使得根据本发明的转发器可以有如下特征，即：
一种设置用于与通信站进行非接触通信的转发器，其具有发射装置以及带电路连接触点的集成电路，其中发射装置连接到电路连接触点，并且输入电压可以从所述电路连接触点采集到，其中集成电路具有第一电路部分和第二电路部分，其中第一电路部分设置由第一供电电压供电以及第二电路部分设置由第二供电电压供电，其中提供有第一整流器装置和与所述第一整流器装置协作的限幅器装置，其中代表输入电压的电压可以供给第一整流器装置，其中第一供电电压可以从第一整流器装置或者从限幅器装置采集到，其中提供有第二整流器装置和用于控制所述第二整流器装置的控制装置，其中代表输入电压的电压也可以供给第二整流器装置，其中第二供电电压可以从第二整流器装置采集到，并且其中可以从第二整流器装置采集到的第二供电电压的值可以由控制装置控制。
为了实现上述目标，根据本发明的集成电路具有根据本发明的特征，从而使得根据本发明的集成电路可以有如下特征，即：
一种用在转发器中用于与通信站进行非接触通信的集成电路，其具有用于连接到转发器的发射装置的电路连接触点，输入电压可以从这些触点采集到，以及该集成电路具有第一电路部分和第二电路部分，其中第一电路部分设置由第一供电电压供电，第二电路部分设置由第二供电电压供电，其中提供有第一整流器装置和与所述第一整流器装置协作的限幅器装置，其中代表输入电压的电压可以供给第一整流器装置，其中第一供电电压可以从第一整流器装置或从限幅器装置采集到，其中提供有第二整流器装置和用于控制所述第二整流器装置的控制装置，其中代表输入电压的电压也可以供给第二整流器装置，其中第二供电电压可以从第二整流器装置采集到，并且其中可以从第二整流器装置采集到的第二供电电压的值可以由控制装置控制。
以电路术语中一种简单方式，由根据本发明提供的特性可以实现的是，在根据本发明的转发器中和在根据本发明的集成电路中，可以同时产生较高的第一供电电压和较低的第二供电电压，并且尽管产生了较低的第二供电电压，仍能确保宽调制频谱不依赖于较低的第二供电电压，而只依赖于通过限幅器装置得到的较高的第一供电电压，并且因此，当转发器处于发射模式时确保了长的通信范围。较低的第二供电电压的产生提供的主要优点是：设置由较低的第二供电电压供电的电路部分也只产生较小的供电电流，这意味着，总体来说，该电路部分的功率消耗低，以及因此集成电路和转发器的功率消耗都低。较低的第二供电电压的产生也提供了另一个优点，即由集成电路技术生产并在此产生较低的第二供电电压的备份电容器在面积方面可以被制造得相对较小。
在根据本发明的转发器和根据本发明的集成电路中，控制装置可以设置用于控制较低的第二供电电压的值(即幅值)作为输入电压的值(即幅值)的函数，该输入电压可以从电路连接触点采集到。然而在根据本发明的转发器和根据本发明的集成电路中，如果在各自的实例中还具有如权利要求2和4所述的特征，则已经证明具有特别的优势。已经证明该类设置在对较低的第二供电电压值的特别精确控制方面存在优势。在这种情况下，第二整流器装置的输出电压和输出电流可以被用作输出变量。
本发明的这些和其他的方面可以从以下描述的实施例中显而易见，并将参考以下描述的实施例进行阐述，尽管本发明并不局限于该
实施例。
在附图中：
图1是电路框图，它以非常概略的形式示出了根据本发明的一个实施例的转发器的一部分，以及所述转发器的集成电路的一部分，在本连接中该部分是必要的。
图1示出了转发器1。转发器1采取标记或者标签的形式。然而转发器1也可以采取类似卡片的数据载体的形式。转发器1计划并设置用于与通信站(未示出)进行非接触通信。为了该目的，转发器1具有发射装置2，该装置在本实例中由发射线圈2构成，该发射线圈2以感应方式(即在变压器中所使用的方式)与通信站(未示出)中的发射线圈一起工作，以使得发射完成。可以在发射线圈2的位置提供容性工作的发射装置。发射装置也可以由偶极或单极构成，尤其是当发射发生在MHz或GHz范围内的非常高频率时。发射线圈2(即发射装置2)具有第一发射装置连接触点3和第二发射装置连接触点4。发射装置也可以具有多于两个发射装置连接触点。
该转发器1也包括集成电路5。该集成电路5具有第一电路连接触点6和第二电路连接触点7。其它的电路连接触点没有示出。第一电路连接触点6电气连接到第一发射装置连接触点3，第二电路连接触点7电气连接到第二发射装置连接触点4。由于在本实例中，提供发射线圈2作为发射装置，因此电容器8连接到两个电路连接触点6和7，该电容器8在集成电路5中实现并与发射线圈2共同构成谐振电路。电容器8也可以在集成电路5外部实现。在本实例中，谐振电路的谐振频率与载波信号CS的频率相匹配，但这并不是必需的。当转发器1处于发射模式时，接收来自通信站(未示出)的未调制形式的载波信号CS，并且该信号CS由转发器1进行负载调制。当转发器1处于接收模式时，由通信站(未示出)发射幅值调制形式的载波信号CS。除了幅值调制之外，也可以使用频率调制或者相位调制。在负载调制形式和幅值调制形式以及未调制形式中，载波信号CS都产生输入电压UIN，该输入电压可以从两个电路连接触点6和7采集到。
为了使未调制载波信号CS能被负载调制，转发器1和集成电路5具有负载调制装置9，该负载调制装置9连接到两个电路连接触点6和7。负载调制装置9具有负载调制控制电路10和两个电子开关11和12，这两个开关可以由负载调制控制电路10控制，第一电阻器13与第一开关11串联连接，并且第二电阻器14与第二开关12串联连接。编码形式的第一数据DATA1可以供给负载调制控制电路10，这导致了负载调制控制电路10以供给它的第一数据DATA1的函数形式对两个开关11和12施加控制，其结果是两个开关11和12作为第一数据DATA1的函数打开和闭合，这又导致通过打开和闭合两个开关以及通过由此产生的接通和断开两个电阻器13和14来对未调制载波信号CS进行负载调制。还有其它可能的电路设计来实现负载调制，例如只有一个电子开关和一个电阻器或者具有电容器而不是电阻器。
为了使通过发射线圈2接收的幅值调制的载波信号CS能被解调，转发器1和集成电路5具有解调电路15，该解调电路15同样也连接到两个电路连接触点6和7。幅值调制的载波信号CS的解调可以通过解调电路15实现，其结果是解调电路15发射第二数据DATA2，该第二数据DATA2仍然是编码形式。
时钟信号再生电路16也连接到两个电路连接触点6和7上，通过该再生电路16可以从载波信号CS中再生时钟信号CLK。然而用时钟信号发生器代替时钟信号再生电路16也是可能的，该发生器可以不依赖于载波信号而产生时钟信号。
转发器1和集成电路5也包括微计算机17。也可以用硬连线逻辑电路替代微计算机17。微计算机17包括存储器装置(未示出)。微计算机17计划并设置用于处理待读出的第一数据DATA1，该数据DATA1存储在存储器装置(未示出)中，以及处理待存储的第二数据DATA2。微计算机17包括第一电路部分18和第二电路部分19。这两个电路部分18和19计划并设置用于处理数据或者信号，第一电路部分18主要计划并设置用于处理模拟信号，但不是专门地，第二电路部分19主要计划并设置用于处理数字信号，但不是专门地。第一电路部分18和第二电路部分19的每个都包括大量的电路组件。例如第一电路部分18可以包括上述的存储器装置。这两个电路部分18和19在图1中仅仅以分别具有电阻为RL-HV和RL-LV的负载电阻器的形式示意性地示出。
在转发器1和集成电路5中，第一部分电路18设置由第一供电电压VL-HV供电。第二电路部分19设置由第二供电电压VL-LV供电。在转发器1工作的绝大多数环境下，即当转发器1距离通信站相对较近并与之通信时，在这种情况下第二供电电压VL-LV比第一供电电压VL-HV要低。
为了产生在转发器1工作的绝大多数环境下都是较高的第一供电电压VL-HV，转发器1和集成电路5具有第一整流器装置20和连接在所述第一整流器装置20下游的限幅器装置21。在这种情况下，连接在限幅器装置21下游的是第一储能电容器22，该电容器作为存储能量的装置。其中没有这种储能电容器的设置也是可以实现的。在这种情况下，第一整流器装置20包括桥式整流器，但也可以用其它方式实现。通过使用齐纳二极管来实现限幅器装置21。这种类型的限幅器装置21长期以来是众所周知的。这种限幅器装置也可以采取所谓的并联调节器形式。代表输入电压UIN的电压可以供给第一整流器装置20，输入电压UIN直接供给图1中所示的转发器1中的整流器装置20。然而这种情况不是必需的，因为也可以供给第一整流器装置20一个与输入电压UIN相比减小的电压。输入电压UIN由第一整流器装置20整流，之后，通过限幅器装置21将其限幅到期望的较高的第一供电电压VL_HV。在转发器1和集成电路5中，在电路连接触点6和7处的最大电压UIN实质上由第一整流器装置20上的电压降VR与较高的第一供电电压VL-HV之和确定。在转发器1和集成电路5的发展过程中形成的解决方法的情况下，较高的第一供电电压的最大值选择为近似5.5V，因此由于第一整流器装置20上近似1V的电压降，给出最大输入电压UIN为6.5V，即由未调制载波信号CS产生输入电压UIN的情况。当转发器1处于发射模式时，正如已经提到的，未调制载波信号由负载调制装置9进行负载调制，当开关11和12闭合时，通过电阻器13和14将负载施加到未调制载波信号CS，其结果是得到幅值减小的载波信号CS。在这种情况下，载波信号CS的减小幅值不依赖于未调制载波信号CS的幅值。由于未调制载波信号CS、以及相应的输入电压UIN，比较高的第一供电电压VL-HV高出第一整流器装置20上的电压降VR，因此相对较高的输入电压UIN可以从未调制载波信号CS的情况得到，依次产生高调制频谱。这种高调制频谱具有这样的优点，即在相对较长的通信范围内可能实现转发器1与通信站的通信。
为了产生在绝大多数转发器1工作的环境下都是较低的第二供电电压VL-LV，转发器1和集成电路5具有第二整流器装置23和用于控制所述第二整流器装置23的控制装置24。连接到第二整流器装置23输出端的是第二储能电容器25，该电容器用于能量存储目的。在这种情况下，第二整流器装置23包括可控二极管。然而第二整流器装置23也可以用其它方式实现，例如利用可控桥式整流器。代表输入电压UIN的电压也可以供给第二整流器装置23，在这种情况下，输入电压UIN也被直接供给第二整流器装置23。输入电压UIN也被直接供给第二整流器装置23的情况也不是必需的，这是由于与输入电压UIN相比较，减小的或者甚至是增加的电压也可以供给第二整流器装置23。这种增加的电压可以由例如电压倍增电路产生。较低的第二供电电压VL-LV由第二整流器装置23产生。较低的第二供电电压VL-LV可以从第二整流器装置23采集到，并供给第二电路部分19，而无需经过任何插入的限幅器装置，即不像通常较高的第一供电电压VL-HV那样。在本实例中，控制装置24设置用于控制较低的第二供电电压VL-LV的值(即幅值)作为在第二整流器装置23输出端产生的较低的第二供电电压VL-LV的值(即幅值)的函数。通过该控制装置，第二整流器装置23被如此控制，即控制可以从第二整流器装置23采集的第二供电电压VL-LV的幅值，该控制使得通常较低的第二供电电压VL-LV总是位于给定的电压范围内。
由于第二整流器装置23的下游没有连接任何限幅器装置，因此较低的第二供电电压VL-LV对输入电压UIN不可能具有任何不利的，即减小的影响，这意味着输入电压UIN只依赖于较高的第一供电电压VL-HV。这给出了主要优点，即在转发器1和集成电路5的情况下，第二电路部分19可以由较低的第二供电电压VL-LV供电，对于具有尽可能低的功率消耗来说这是有利的，但在电路连接触点6和7的区域中可以得到高的调制频谱，这意味着转发器1具有长的通信范围，该通信范围实质上由较高的第一供电电压VL-HV决定，并且不会受到较低的第二供电电压VL-LV的不利，即减小的影响。
值得明确提及的是，运行状态也可能在这样的转发器1和集成电路5中出现，其中通常较低的第一供电电压VL-LV的电压值高于通常较高的第一供电电压VL-HV的电压值。这尤其发生在当转发器1在与第一通信站相距较远的位置与第一通信站通信时，在这种情况下只有相对较低的输入电压。
在已经参考图1描述的转发器1和集成电路5中只有第一电路部分18和第二电路部分19。值得提及的是，这种转发器也可以包括至少一个其它电路部分，它必须由另外的低于第一供电电压VL-HV的供电电压供电。例如这种供电电压可以借助于所谓的同相调节器，通过使用第二供电电压VL-LV来产生。
在图1所示的转发器1和图1所示的集成电路5中，与第一整流器装置20协作的限幅器装置21连接在第一整流器装置21的下游。不是必需如此，因为也可能具有其它的电路设计，其中限幅器装置连接在整流器装置的上游，在这种情况下，较高的第一供电电压VL-HV则从整流器装置采集。

Claims (4)

1.一种转发器(1)，其设置用于与通信站进行非接触通信，该转发器(1)具有发射装置(2)以及具有带电路连接触点(6、7)的集成电路(5)，其中发射装置连接到电路连接触点(6、7)，并且输入电压(UIN)可以从所述电路连接触点上采集到，其中集成电路(5)具有第一电路部分(18)和第二电路部分(19)，其中第一电路部分(18)设置由第一供电电压(VL-HV)供电，并且第二电路部分(19)设置由第二供电电压(VL-LV)供电，其中提供有第一整流器装置(20)和与所述第一整流器装置(20)协作的限幅器装置(21)，其中代表输入电压(UIN)的电压(UIN)可以供给第一整流器装置(20)，其中第一供电电压(VL-HV)可以从第一整流器装置(20)或者从限幅器装置(21)采集到，其中提供有第二整流器装置(23)和用于控制所述第二整流器装置(23)的控制装置(24)，其中代表输入电压(UIN)的电压(UIN)也可以供给第二整流器装置(23)，其中第二供电电压(VL-LV)可以从第二整流器装置(23)采集到，以及其中可以从第二整流器装置(23)采集到的第二供电电压(VL-LV)的值可以由控制装置(24)控制。
2.如权利要求1所述的转发器(1)，其中控制装置(24)设置用于控制第二供电电压(VL-LV)的值作为在第二整流器装置(23)输出端产生的输出变量(VL-LV)的值的函数。
3.一种集成电路(5)，计划用在转发器(1)中以用于与通信站进行非接触通信，该集成电路(5)具有用于连接转发器(1)的发射装置(2)的电路连接触点(6、7)，输入电压(UIN)可以从该触点(6、7)采集到，以及具有第一电路部分(18)和第二电路部分(19)，其中第一电路部分(18)设置由第一供电电压(VL-HV)供电，第二电路部分(19)设置由第二供电电压(VL-LV)供电，其中提供有第一整流器装置(20)和与所述第一整流器装置(20)协作的限幅器装置(21)，代表输入电压(UIN)的电压(UIN)可以供给该第一整流器装置(20)，以及第一供电电压(VL-HV)可以从该限幅器装置(21)采集到，其中提供有第二整流器装置(23)和用于控制所述第二整流器装置(23)的控制装置(24)，代表输入电压(UIN)的电压(UIN)可以供给该第二整流器装置(23)，以及第二供电电压(VL-LV)可以从该第二整流器装置(23)采集到，并且可以从第二整流器装置(23)采集到的第二供电电压(VL-LV)的幅值可以由该控制装置(24)控制。
4.如权利要求3所述的集成电路(5)，其中控制装置(24)设置用于控制第二供电电压(VL-LV)的幅值作为在第二整流器装置(23)输出端产生的输出变量(VL-LV)的幅值的函数。
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