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Die vorliegende Erfindung betrifft einen RFID-Transponder, und insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Schaltung zur Kalibrierung eines RFID-Transponders. Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls ein System mit einem RFID-Transponder.
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RFID-Transponder werden für alle möglichen Arten von Identifizierungsaufgaben eingesetzt. Sie können Daten enthalten, die auf Lese/Schreibeinheiten (R/W-Einheiten) während einer Abwärtsdatenübertragung geschrieben bzw. von diesen während einer Aufwärtsdatenübertragung gelesen werden. Die Antenne eines RFID-Transponders wird typischerweise durch eine induktive Schleife hergestellt. Diese Induktivität ist mit einem Kondensator gekoppelt, um einen Schwingkreis zu bilden. Während der Abwärtsdatenübertragung wird der Schwingkreis durch ein Radiafrequenzsignal (z. B. 134 kHz) erregt. Wenn der Schwingkreis der externen RF-Erregung ausgesetzt ist, beginnt er zu schwingen. Während einer Aufwärtsdatenübertragungsphase muss der RFID eine Schwingung mit dem Schwingkreis ausführen, die dann von der R/W-Einheit empfangen wird. Eine wichtige Eigenschaft ist die maximale Leseentfernung, über die Daten sicher gelesen werden können. Um große Leseentfernungen zu erreichen, sollte der Schwingkreis genau mit einer vorbestimmten Frequenz schwingen. Deshalb werden Schwingkreise in RFID-Transpondern während einer Endphase der Fertigungslinie kalibriert. Sie basieren typischerweise auf integrierten Schaltungen. Die Resonanzfrequenz wird durch eine externe Prüfeinrichtung gemessen, und einige Feinabstimmungskondensatoren werden auf Grundlage des Prüfergebnisses in einer integrierten Schaltung (IC) des RFID-Transponders aktiviert. Danach kann eine weitere Kalibrierung des RFID-Transponders nur noch mit externen Bauelementen durchgeführt werden. In Wirklichkeit wird ein zweiter Kalibrierungsschritt praktisch niemals durchgeführt. Das Kalibrierungsverfahren ist ein wichtiger wirtschaftlicher Aspekt bei Fertigungsverfahren von RFID-Transpondern. Deshalb ist es allgemein wünschenswert, den Kalibrierungsvorgang zu vereinfachen und dadurch die Kalibrierung flexibler zu gestalten.
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DE 43 32 798 A1 offenbart eine Schaltungsanordnung für einen abstimmbaren Schwingkreis, beispielsweise für eine Funkuhr. Dabei wird in einem Frequenzkomparator die Resonanzfrequenz des Schwingkreises mit einer vorgegebenen Referenzfrequenz verglichen. Bei Abweichung des Istwertes der Resonanzfrequenz vom vorgegebenen Sollwert veranlasst der Frequenzkomparator eine Veränderung der Schalterstellung einer Schaltergruppe mit dem Ziel, die festgestellte Frequenzabweichung auszugleichen. Mittels der Schaltergruppe werden einzelne Kapazitäten dem Schwingkreis zu- oder abgeschaltet.
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DE 100 29 673 A1 offenbart eine Schwingkreisanordnung eines Lesegerätes oder eines Transponders, die wenigstens eine Antennenspule, die als Induktivität zusammen mit weiteren frequenzbestimmenden Bauteilen einen Antennenschwingkreis bildet und eine Abstimmvorrichtung umfasst. Der Antennenschwingkreis ist mittels der Abstimmvorrichtung auf die Arbeitsfrequenz unterschiedlicher Transpondersysteme abstimmbar.
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EP 0 625 832 A1 offenbart ein Lesegerät für Detektierplättchen, dessen Antennenschwingkreis eine automatisch arbeitende Abstimmeinheit aufweist, um den Antennenschwingkreis auf eine vorgegebene Resonanzfrequenz einzustellen.
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DE 101 51 856 A1 offenbart ein Verfahren zum Selbstabgleich eines Resonanzschaltkreises.
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Bei allen vorgenannten Schwingkreisen erfolgt die Abstimmung mittels eines Phasen- oder Frequenzdiskriminators, eines geschlossenen Regelkreises, einer externen Referenzfrequenz, oder die Phasenstrombeziehung des Schwingkreises wird als Messgröße verwendet.
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Die vorliegende Erfindung stellt sich zur Aufgabe, die Selbstkalibrierung eines RFID-Transponders ohne externes Referenzsignal oder Regelschleife zu leisten.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch einen RFID-Transponder nach Anspruch 1 und durch ein Verfahren zur Selbstkalibrierung eines RFID-Transponders nach Anspruch 8. Die vorliegende Erfindung stellt einen RFID-Transponder mit einem Schwingkreis zur Bereitstellung eines Taktsignals mit einer vorbestimmten Taktfrequenz bereit. Des Weiteren gibt es eine Selbstkalibrierungsstufe zur Kalibrierung der aktuellen Taktfrequenz des Schwingkreises auf die vorbestimmte Taktfrequenz. Die Selbstkalibrierungsstufe ist so eingerichtet, dass sie eine erste Taktfrequenz des Schwingkreises, die während einer Abfrageperiode bestimmt wird, während der der Schwingkreis durch ein externes RF-Signal erregt wird, mit einer zweiten Taktfrequenz, die während einer Frequenzaufrechterhaltungsperiode bestimmt wird, während der der Schwingkreis intern durch eine Schwingungsaufrechterhaltungsschaltung des RFID-Transponders erregt wird, vergleicht und den Schwingkreis auf Grundlage des Vergleichsergebnisses auf die vorbestimmte Taktfrequenz kalibriert. Anstatt externe Prüfeinrichtungen zu verwenden, wird das Kalibrierungsverfahren durch den RFID-Transponder selbst durchgeführt. Das Selbstkalibrierungsverfahren basiert dann auf zwei Phasen, einer Abfragephase und einer Frequenzaufrechterhaltungsperiode. RFID-Transponder haben allgemein Frequenzaufrechterhaltungsschaltungen, die sie für Aufwärtsdatenübertragungen verwenden, wenn kein externes RF-Signal vorliegt. Die Frequenzaufrechterhaltungsschaltung erregt dann den Schwingkreis des RFID-Transponders so, dass dieser mit der Resonanzfrequenz schwingt. Die zweite Taktfrequenz wird dann von der Schwingung des Schwingkreises abgeleitet. Ebenso wird die erste Taktfrequenz während der Abfrageperiode von der Schwingung des Schwingkreises abgeleitet. Die einzige Maßnahme, die extern getroffen werden muss, ist das Vorhandensein einer Abfrageperiode. Es kann jedoch jegliche externe Erregung mit einer genau festgelegten Frequenz verwendet werden. Bei externer Erregung schwingt der Schwingkreis mit der RF-Frequenz des externen RF-Signals unabhängig von der tatsächlichen genauen Resonanzfrequenz des Schwingkreises. Während der Frequenzaufrechterhaltungsperiode schwingt der Schwingkreis jedoch mit der Frequenz, die durch die elektrischen Eigenschaften des Empfangsteils des RFID-Transponders festgelegt wird, d. h. im Grunde durch die Induktivität der induktiven Antenne, die Kapazität des Kondensators (bzw. der Kondensatoren) und die entsprechenden parasitären Komponenten. Deshalb entspricht die erste Taktfrequenz der Frequenz des externen RF-Signals, und die zweite Taktfrequenz entspricht der echten Resonanzfrequenz des Schwingkreises. Die beiden bestimmten Taktfrequenzen (d. h. die Taktfrequenz des mit dem externen RF-Signal erregten Schwingkreises und die mit dem Schwingkreis während der Schwingungsaufrechterhaltung (d. h. durch Selbsterregung) erreichte Frequenz) können dann verglichen werden, und das Kalibrierungsverfahren kann ohne jeglichen weiteren Eingriff durch eine externe Vorrichtung stattfinden. Die Resonanzfrequenz kann zum Beispiel durch Hinzufügen oder Entfernen von Kapazität zu bzw. von dem integrierten Kondensator (bzw. den Kondensatoren) des Schwingkreises eingestellt werden. Es gibt viele Wege, um das Vergleichen der Taktfrequenzen zu realisieren.
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Die Selbstkalibrierungsstufe enthält einen zusätzlichen Oszillator zur Bereitstellung eines zusätzlichen Taktsignals, einen ersten Zähler zum Zählen von Taktperioden (d. h. z. B. die ansteigenden und/oder abfallenden Flanken) des ersten und zweiten Taktsignals und einen zweiten Zähler zum Zählen von Taktperioden (d. h. z. B. die ansteigenden und/oder abfallenden Flanken) eines zusätzlichen Taktsignals. Da sowohl das erste als auch das zweite Taktsignal durch denselben Schwingkreis erzeugt werden, stellen sie lediglich ein einzelnes internes Taktsignal dar, das abhängig von der Phase (d. h. der Abfragephase oder der Schwingungsaufrechterhaltungsperiode) die erste oder die zweite Frequenz hat. Es gibt im Grunde zwei Wege, um den Vergleich der verschiedenen Taktfrequenzen durchzuführen. Es werden entweder die zusätzlichen Taktperioden über eine feste Anzahl von Perioden des Taktsignals gezählt, oder es werden die Taktperioden des Taktsignals über eine feste Anzahl von Perioden des zusätzlichen Taktsignals gezählt. Das zusätzliche Taktsignal muss unabhängig von dem Schwingkreis erzeugt werden. Ein Ringoszillator kann eine vorteilhafte Ausführung eines zur Erzeugung der zusätzlichen Taktsignale zu verwendenden Oszillators sein. Da für den Vergleich lediglich eine kurzfristige Stabilität erforderlich ist, kann ein recht einfacher und ungenauer Ringoszillator verwendet werden. Der zusätzliche Oszillator sollte jedoch unabhängig von der Versorgungsspannung sein. Dies ist besonders vorteilhaft für passive RFID-Transponder, bei denen die interne Versorgungsspannung durch Gleichrichtung des empfangenen RF-Signals und Laden eines großen Bufferkondensators erzeugt wird. Die Messung der ersten Taktfrequenz und der zweiten Taktfrequenz sollte mit lediglich einer kurzen Verzögerung durchgeführt werden. Die Schwingungsaufrechterhaltungsperiode sollte vorzugsweise direkt auf die Abfrageperiode folgen. In einer vorteilhaften Ausführung kann die zusätzliche Taktfrequenz z. B. um einen Faktor zwischen 5 und 10 höher als die Taktfrequenz sein. Die Taktperioden des zusätzlichen Takts können dann über eine feste Anzahl von Taktperioden der während Abfrage- und Aufrechterhaltungsphasen von dem Schwingkreis abgeleiteten Taktfrequenz gezählt werden. Der Faktor zwischen der Taktfrequenz und der zusätzlichen Taktfrequenz legt die Auflösung für das Kalibrierungsverfahren fest.
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Gemäß einem bevorzugten Aspekt der Erfindung kann der zweite Zähler ein AUFWÄRTS/ABWÄRTS-Zähler sein, der während der Abfragephase in einer AUFWÄRTS-Betriebsart und während der Schwingungsaufrechterhaltungsperiode in einer ABWÄRTS-Betriebsart zählt. Der Restzählstand nach der Schwingungsaufrechterhaltungsperiode stellt dann die Abweichung der Frequenz des Schwingkreises dar, und das Kalibrierungsverfahren kann auf dem Zählstand basieren. Dieser Zählstand kann eine positive oder negative Zahl sein.
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Die Selbstkalibrierungsstufe kann eine Addierstufe umfassen. Vorzugsweise wird die Addierstufe dafür verwendet, einen früheren Kalibrierungswert zu einem aktuellen Kalibrierungswert zu addieren. Ein zweiter Weg der Addition des neuen Kalibrierungswerts zu dem früheren Kalibrierungswert besteht darin, den zweiten Zähler (d. h. z. B. den AUFWÄRTS/ABWÄRTS-Zähler) nicht von Null ab zählen zu lassen, sondern den früheren Kalibrierungswert zu Beginn der Abfragephase in den zweiten Zähler zu laden. In diesem Fall ist keine Addierstufe notwendig. Wenn die Selbstkalibrierung während einer Endphase des Fertigungsverfahrens durchgeführt und dann später wiederholt wird, kann es äußerst vorteilhaft sein, die Kalibrierung auf Grundlage des früheren Werts durchzuführen. Dies kann die Kalibrierung beschleunigen und für eine feinere Kalibrierung in einem zweiten Selbstkalibrierungsschritt verwendet werden.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann die Selbstkalibrierungsstufe ein Feinabstimmungsmittel umfassen, das mit dem Schwingkreis gekoppelt ist. Das Feinabstimmungsmittel kann dann als Reaktion auf ein Ausgangssignal der Addierstufe oder des Zählers eingestellt werden, um die Taktfrequenz auf die Solltaktfrequenz zu kalibrieren. Das Feinabstimmungsmittel umfasst vorteilhafterweise eine Anordnung von Kondensatoren und Schaltern für das selektive Schalten der Kondensatoren zu dem Kondensator des Schwingkreises bzw. von diesem weg, um die Resonanzfrequenz des Schwingkreises einzustellen, um die Taktfrequenz zu kalibrieren.
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Die vorliegende Erfindung stellt ebenfalls ein Verfahren zur Selbstkalibrierung eines RFID-Transponders bereit. Gemäß dem Verfahren wird eine erste Taktfrequenz bestimmt, die während einer Abfrageperiode von einer Schwingung eines Schwingkreises des RFID-Transponders abgeleitet wird. Während der Abfrageperiode wird der Schwingkreis extern durch ein RF-Signal erregt. Es wird eine zweite Taktfrequenz bestimmt, die ebenfalls von einer Schwingung des Schwingkreises abgeleitet wird. Die zweite Taktfrequenz wird während einer Taktaufrechterhaltungsperiode, während der der Schwingkreis intern durch eine Schwingungsaufrechterhaltungsschaltung erregt wird, bestimmt. Die Differenz zwischen der ersten Taktfrequenz und der zweiten Taktfrequenz wird dann bestimmt, und der Schwingkreis wird gemäß der bestimmten Differenz kalibriert. Die Differenz wird dadurch bestimmt, dass die Taktzyklen eines weiteren Oszillators über eine feste Anzahl von Taktzyklen des Schwingkreises während der Abfrageperiode und während der Schwingungsaufrechterhaltungsperiode gezählt werden.
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Die vorliegende Erfindung stellt ebenfalls ein Fertigungsverfahren für RFID-Transponder bereit. Gemäß diesem Verfahren wird die Selbstkalibrierung des RFID-Transponders in einer Endphase des Fertigungsverfahrens durchgeführt. Der RFID-Transponder empfängt in einer Abfragephase ein RF-Signal und führt die obenstehend beschriebenen Selbstkalibrierungsschritte durch.
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Die vorliegende Erfindung stellt ferner ein Identifikationssystem bereit, das einen RFID-Transponder gemäß den obenstehend dargelegten Aspekten der Erfindung umfasst. Das System umfasst vorzugsweise eine R/W-Einheit, die so eingerichtet ist, dass sie den RFID-Transponder auffordert, das Selbstkalibrierungsverfahren gemäß den vorher beschriebenen Aspekten der Erfindung durchzuführen.
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Ein RFID-System und ein Transponder gemäß der Erfindung sowie das obenstehend beschriebene Verfahren können vorteilhafterweise in einer Fertigungsendphase, aber auch in jeder beliebigen Anwendungsart zur Kalibrierung oder Rekalibrierung des RFID-Transponders, angewendet werden.
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Weitere Aspekte der Erfindung ergeben sich aus der untenstehenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:
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1 ein vereinfachtes Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
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2 ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Steuerstufe gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung,
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3 ein vereinfachtes Schaltbild einer Logikstufe gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung, und
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4 Signalverläufe, die sich auf einen RFID-Transponder gemäß der vorliegenden Erfindung beziehen.
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1 zeigt ein vereinfachtes Schaltbild der vorliegenden Erfindung. Der Schwingkreis umfasst den Resonanzkondensator CR und die induktive Antenne LR. Der Schwingkreis ist über den Kondensator C3 mit Masse gekoppelt. C3 arbeitet als Bufferkondensator für VCL. Es gibt ferner eine Diode D, die als einfacher Gleichrichter arbeitet, und einen internen Kondensator CB (CB stellt einen parasitären Kondensator dar). Die interne Versorgungsspannung VCL wird erzeugt, wenn über die Antenne LR ein externes RF-Signal empfangen wird. Das empfangene RF-Signal liegt an Knoten RF1 vor. Der Knoten RF1 ist mit der Steuerstufe CNTL gekoppelt. Die Steuerstufe CNTL leitet die Ausgangssignale CLK, EOB, ON und POR von dem Signal an Knoten RF1, d. h. dem RF-Signal, ab. Wenn nun das externe RF-Signal vorhanden ist, wird der Schwingkreis CR, LR durch den Transistor NM7 erregt, der durch das Steuersignal PLUCK_OUT gesteuert wird. Die Steuerstufe CNTL ist eine herkömmliche Steuerstufe, die das End-of-Burst-Signal EOB, das Taktsignal CLK, ein Signal ON (engt. für „EIN”) und ein Rücksetzen-beim-Einschalten-Signal POR erzeugt. Während einer Schwingungsaufrechterhaltungsperiode wird der Transistor NM7 periodisch durchgeschaltet, wodurch eine Schwingung des Schwingkreises CR, LR aufrechterhalten wird. Die Steuerstufe CNTL_FMEAS umfasst die zur Realisierung wichtiger Aspekte der vorliegenden Erfindung benötigte Schaltung. Die Steuerstufe CNTL_FMEAS erzeugt auf Grundlage des End-of-Burst-Signals EOB, des Taktsignals CLK, des Signals ON und des Rücksetzen-beim-Einschalten-Signals POR sowie eines Startsignals, das durch ein logisches NOR-Gatter NOR1 auf dem End-of-Burst-Signal EOB und dem POR-Signal basiert, die Ausgangssignale OC0 bis OC5. Diese Ausgangssteuersignale sind so eingerichtet, dass sie die Transistoren NM1 bis NM6 selektiv schalten, um einen der Feinabstimmungskondensatoren CT1 bis CT6 zu dem Schwingkreis CR, LR hinzuzufügen oder aus diesem zu entfernen. Die Steuerstufe CNTL_FMEAS ist ausführlicher in 2 gezeigt.
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2 zeigt ein vereinfachtes Schaltbild der Steuerstufe CNTL_FMEAS gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung. Das Eingangssignal FMEAS ist das Taktsignal, das auf der Frequenz der Schwingung des Schwingkreises CR, LR basiert. In dieser Ausführungsform der Erfindung wird eine feste Anzahl von Perioden des Taktsignals FMEAS zur Taktung des Zählers 7COUNT verwendet. Die Logikstufe LOGIC1 erzeugt ein Ausgangssignal GFMEAS, das ein Signal ist, das zur Verknüpfung des Takteingangs FMEAS derart, dass dem Takteingang CLK des Zählers 7COUNT lediglich eine feste Anzahl von Taktperioden zugeführt werden kann, verwendet wird. Wenn das Eingangssignal START niedrig wird, wird der AUFWÄRTS-Zähler gelöscht. Die Ausgangssignale 7C0 bis 7C6 des Zählers 7COUNT werden in einer Logikstufe LOGIC1 mit dem zusätzlichen Takt CLK_AUX derart verknüpft, dass das Taktsignal CLK_AUX lediglich während der vorbestimmten festen Anzahl von Taktperioden des Eingangstaktsignals FMEAS durchgeleitet und für den zweiten Zähler 10COUNT verwendet wird. Das Eingangssignal DIR basiert auf dem in 1 gezeigten End-of-Burst-Signal EOB. Das End-of-Burst-Signal EOB legt fest, ob über die Antenne LR ein Eingangs-RF-Signal empfangen wird oder nicht. Je nach Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der externen RF-Erregung wird der zweite Zähler 10COUNT als AUFWÄRTS- oder als ABWÄRTS-Zähler betrieben. Wenn das in 1 gezeigte Rücksetzen-beim-Einschalten-Signal POR niedrig ist, wird der zweite Zähler durch das Signal CLR rückgesetzt. Die Addierstufe ADD ist mit dem Ausgang des zweiten Zählers 10 COUNT gekoppelt. Die Addierstufe kann dazu verwendet werden, einen früheren Kalibrierungswert zu einem aktuellen Kalibrierungswert zu addieren, wenn die Selbstkalibrierung später während des Betriebs ein zweites Mal durchgeführt wird. Die Ausgänge OC0 bis OC9 können mit den Schaltern (d. h. den MOS-Transistoren, z. B. wie in 1 mit einer geringeren Anzahl von Ausgangssignalen OC0 bis OC5 gezeigt) der Steuerstufe CNTL_FMEAS gekoppelt werden. Die Logikstufe LOGIC1 kann, wie in 3 gezeigt, implementiert werden.
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3 zeigt ein vereinfachtes Schaltbild der Logikstufe LOGIC1 gemäß 2 gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung. Die Logikstufe LOGIC1 empfängt von dem ersten Zähler 7COUNT sieben Ausgangssignale (d. h. die Eingangssignale 7C0 bis 7C6) und stellt über die Logikgatter OR1, OR2, NAND1 und AND2 eine Logikfunktion derart bereit, dass das zusätzliche, an dem Eingang CLK_AUX des Gatters AND2 empfangene Taktsignal CLK_AUX lediglich während einer fester Anzahl von Taktzyklen des ersten Taktsignals FMEAS an das verknüpfte zusätzliche Taktsignal GCLK_AUX geleitet wird. Die Perioden des Taktsignals FMEAS werden in dem ersten Zähler 7COUNT gezählt. Das Ausgangssignal GFMEAS ist das Verknüpfungssignal für den Eingangstakt FMEAS, wie in 2 gezeigt.
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Das der Addierstufe ADD zugeführte Signal ON (bereits in 1 und ebenfalls in 2 gezeigt) ist ein neues zusätzliches Signal, das man von herkömmlichen RFID-Transpondern nicht kennt. Das Signal ON gibt einen Zeitpunkt zur Selbstkalibrierung mit der Steuerstufe gemäß der vorliegenden Erfindung an.
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Während einer bestimmten Phase des Fertigungsverfahrens oder während des Betriebs des RFID-Transponders wird das Selbstkalibrierungsverfahren wie folgt durchgeführt: Während einer Ladephase, während der der Transponder über ein RF-Signal geladen wird, zählt der zweite Zähler 10COUNT für eine vorbestimmte feste Anzahl von Perioden des digitalisierten Taktsignals FMEAS (das von der Schwingung des Schwingkreises CR, LR abgeleitet ist) die Perioden des zusätzlichen Taktsignals CLK_AUX, das von der Schwingfrequenz des Ringoszillators abgeleitet ist. Der Ringoszillator ist in der zusätzlichen Oszillatorstufe OSC_AUX gemäß 2 implementiert. Die feste Anzahl von Perioden wird durch den ersten Zähler 7COUNT festgelegt. Der Zähler 7COUNT kann zum Beispiel so eingerichtet sein, dass er 100 Zyklen des Taktsignals FMEAS zählt. Der Anhaltepunkt des Zählers 7COUNT (nach 100 Zyklen) wird durch die Logikgatterstufe LOGIC1 festgelegt. Für diesen Zweck werden die Gatter OR2, NAND1 und AND2 verwendet. Der Anhaltepunkt wird durch eine Fensterschaltung für den Takt FMEAS des AUFWÄRTS-Zählers 7COUNT implementiert, die durch das in 2 gezeigte Gatter AND1 implementiert ist. Die Fensterschaltung für das zusätzliche Taktsignal CLK_AUX ist durch die Gatter OR2, OR1 und AND2 implementiert. Der Takteingang des zweiten Zählers 10COUNT wird lediglich während der vorbestimmten festen Anzahl von Taktzyklen des Schaltungstakts FMEAS bereitgestellt, in diesem Beispiel z. B. während 100 Zyklen. Das Taktsignal FMEAS wird durch den Taktregenerator oder die Schwingungsaufrechterhaltungsschaltung in Kombination mit dem Schwingkreis CR, LR bereitgestellt. Die Ringoszillatorfrequenz CLK_AUX kann zum Beispiel 1 MHz betragen, und die Systemtaktfrequenz CLK (FMEAS) kann 135 kHz betragen. Der AUFWÄRTS/ABWÄRTS-Zähler 10COUNT zählt dann genau bis 741. Dies entspricht einer gemessenen Taktperiode von 7,41 μs. FMEAS ist in diesem Schritt gleich der Abfragefrequenz.
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Wenn sich das Abfragegerät ausschaltet, wird die Schwingung des Schwingkreises CR, LR des RFID-Transponders durch die Schwingungsaufrechterhaltungsschaltung aufrechterhalten. Nun zählt der AUFWÄRTS/ABWÄRTS-Zähler 10COUNT für dieselbe Anzahl von Perioden, wie durch den AUFWÄRTS-Zähler 7COUNT festgelegt, abwärts, wobei der zweite Zähler 10COUNT wieder durch das zusätzliche Taktsignal CLK_AUX getaktet wird. Der Ringoszillator sollte eine kurzzeitige Stabilität haben und muss unabhängig von der Versorgungsspannung sein, um sowohl während der Ladephase als auch während einer späteren Selbstkalibrierungsphase immer dieselbe Frequenz zu haben. Nachdem der Zähler 10COUNT abwärts gezählt hat, hat er entweder einen Überlauf oder einen Restwert. Dieser Restwert bzw. Überlauf stellt die Periodendauerdifferenz zwischen der Abfrageeinheit und der Eigenschwingungsfrequenz des Schwingkreises CR, LR dar.
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In dem vorliegenden Beispiel können wir annehmen, dass die Eigenschwingungsfrequenz des Schwingkreises CR, LR bei 143 kHz liegt. Folglich werden die Taktzyklen des Ringoszillators, d. h. die Perioden des Taktsignals CLK_AUX, im Vergleich zu der Ladephase, während der das Abfrageeinheits-RF-Signal vorlag, für eine kürzere Zeit gezählt. Der AUFWÄRTS/ABWÄRTS-Zähler 10COUNT hört bei einem positiven Wert von genau 41 mit dem Abwärtszählen auf (dieser Wert ist gleich einer Periodendauerdifferenz von 0,41 μs). Basierend auf diesem Wert kann eine Korrekturkapazität für die Feinabstimmungsanordnung der Selbstkalibrierungsschaltung (der in 1 gezeigten Kondensatoren CT0 bis CT1) bestimmt werden, zum Beispiel durch Addition dieses Werts zu einem bestehenden Feinabstimmungswert. Hieraus ergibt sich ein neuer Feinabstimmungswert für die bekannte Feinabstimmungsanordnung, der an das RFID-Empfangsteil angelegt wird, wenn das Signal ON aktiviert ist. Um diese Funktion zu implementieren, kann die Feinabstimmungsanordnung vorzugsweise nach binären Periodendauerschritten gewichtet sein. Die Schaltkreise und Konzepte der vorliegenden Erfindung können entweder einzig während der Endprüfung oder während jeder Anwendung zur Abstimmungskorrektur des RFID-Transponders verwendet werden. Für Feinabstimmungsfunktionen kann ein neuer Feinabstimmungswert auch lediglich für den tatsächlichen Lesezyklus des Transponders angewendet werden. In diesem Fall muss die Selbstkalibrierung jedes Mal, wenn der Transponder aktiviert wird, wiederholt werden. Für den ersten Selbstkalibrierungsdurchlauf während einer Endprüfung in der Fertigungslinie oder für hohe Ansprüche an die Transponderstabilität (z. B. für einen erweitertes Temperaturbereich oder bei externen Teilen mit niedriger Toleranz (Antenne LR)) kann der Feinabstimmungswert in einen nicht flüchtigen Permanentspeicher wie einen Feinabstimmungs-EEPROM-Speicher gebrannt werden. Dies erfordert jedoch einen zusätzlichen EEPROM-Programmierungszyklus.
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4 zeigt Signalverläufe, die sich auf einen RFID-Transponder gemäß der vorliegenden Erfindung beziehen. In dem unteren Teil der 4 ist die bekannte Transponderfunktion gezeigt. Das Schwingungssignal ist das Signal an dem in 1 gezeigten Knoten RF1. Die fette Linie in der Mitte der Schwingung ist die interne Energieversorgungsspannung VCL. Der erste Teil (ungefähr zwischen 0 und 1,5 ms) des Schwingungssignals bezieht sich auf die Ladephase. Nachdem das Rücksetzen-beim-Einschalten-Signal POR aktiviert wurde, wird der Zähler 10COUNT so betrieben, dass er 741 Taktperioden des zusätzlichen Taktsignals CLK_AUX zählt. In dem oberen Teil der 4 ist das niedrigste Bit des zweiten Zählers 10COUNT (10C0) gezeigt. Wenn der externe Ladeburst aufhört, wird das End-of-Burst-Signal EOB aktiviert, und der zweite Zähler 10COUNT beginnt erneut zu zählen. Da die Resonanzfrequenz des internen Schwingkreises CR, LR des RFID-Transponders zu hoch ist, ist die Zähleraktivierungszeit des Zählers 10COUNT kürzer als während der Ladephase. In dem vorliegenden Beispiel lediglich 700 (was 143 kHz entspricht) Perioden der zusätzlichen Frequenz, die von dem internen Ringoszillator erzeugt wird. Während der Aufrechterhaltung der Schwingung wird der Zähler 10COUNT als Abwärtszähler betrieben. Entsprechend beträgt das Ergebnis 41. Dieses Zählergebnis (in den Ausgangssignalen 10C0 bis 10C9 enthalten) wird zu dem tatsächlichen, in der Addierstufe ADD enthaltenen Feinabstimmungswert addiert. Das Ergebnis wird mit einer ansteigenden Flanke des Signals ON, das ebenfalls in dem oberen Teil der 4 gezeigt ist, durch die Ausgangssignale OC0 bis OC9 an die Feinabstimmungsanordung (in 1 mit einer geringeren Anzahl von Kondensatoren CT1 bis CT6 gezeigt) angelegt. Die endgültige Schwingungsfrequenz des Signals an dem Knoten RF1 in 1 liegt dann bei 135,4 kHz.
