DE10230119A1

DE10230119A1 - Halbleitervorrichtung mit einem geringen Stromverbrauch und einer stabil arbeitenden internen Schaltung

Info

Publication number: DE10230119A1
Application number: DE10230119A
Authority: DE
Inventors: Kazuo Asami
Original assignee: Renesas Design Corp; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Renesas Design Corp; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-11-02
Filing date: 2002-07-04
Publication date: 2003-05-15
Also published as: JP3964182B2; KR100435135B1; TW580641B; JP2003141482A; KR20030038331A; US6661215B2; CN1416100A; US20030086278A1; CN1206608C

Abstract

Wie vorstehend beschrieben, wird bei einer kontaktfreien IC-Karte (1) entsprechend einem Anstieg/einer Verringerung eines Betriebsstroms (ICC) einer internen Schaltung (9) ein Absorptionsstrom (I1) einer ICC-Änderungsabsorptionsschaltung (6) zeitweise um ein Maß entsprechend dem Anstieg/der Verringerung verringert/erhöht und wird danach der Absorptionsstrom (I1) auf den Anfangswert allmählich erhöht/verringert und wird ein Ausgangsstrom (I2) einer Regeleinrichtung (5) allmählich erhöht/verringert. Daher kann eine abrupte Änderung des Ausgangsstroms (I2) der Regeleinrichtung (5) verhindert werden und kann ein internes Energieversorgungspotential (VDD2) stabilisiert werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung und insbesondere eine Halbleitervorrichtung für eine IC-Karte.
Im Allgemeinen empfängt eine bekannte kontaktfreie IC-Karte ihre Energiezufuhr von einer Leseeinrichtung/Schreibeinrichtung und kommuniziert Daten in einem kontaktfreien Zustand. Bei der kontaktfreien IC- Karte wird ein durch eine Antenne empfangenes Hochfrequenzsignal zur Erzeugung einer Energieversorgungsspannung gleichgerichtet und wird eine interne Schaltung durch die Energieversorgungsspannung angetrieben.
Bei der bekannten kontaktfreien IC-Karte besteht jedoch ein Problem darin, dass der Betrieb der internen Schaltung destabilisiert wird, sowie die Energieversorgungsspannung sich infolge eines Anstiegs/Abfalls des Betriebsstroms der internen Schaltung ändert. Allgemein ist ein durch die Energieversorgungsspannung geladener Kondensator gemäß einem Verfahren zur Stabilisierung der Energieversorgungsspannung bereitgestellt. Es ist jedoch schwierig, einen Kondensator mit einer großen Kapazität an einem IC-Chip für eine IC-Karte bereitzustellen.
Entsprechend ist ein Verfahren vorgeschlagen worden, bei dem eine variable Stromquelle parallel zu der internen Schaltung angeschlossen ist und der Strom der variablen Stromquelle als Reaktion auf einen Anstieg/Abfall des Betriebsstroms der internen Schaltung fällt/ansteigt, sodass der Energieversorgungsstrom konstant wird und die Energieversorgungsspannung stabilisiert wird. Ein derartiges Verfahren zur Stabilisierung der Energieversorgungsspannung ist beispielsweise in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 9-258836 offenbart.
Das Verfahren weist jedoch ein Problem auf, dass der Stromverbrauch der IC-Karte ansteigt, da es notwendig wird, den Energieversorgungsstrom auf dem maximalen Wert des Betriebsstroms der internen Schaltung zu halten.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Halbleitervorrichtung bereitzustellen, bei welcher eine interne Schaltung stabil arbeitet und weniger Strom verbraucht.
Die Erfindung stellt eine Halbleitervorrichtung bereit, die eine interne Schaltung zum Empfang eines Ansteuerstroms von einem Energieversorgungsknoten und zur Ausführung eines vorbestimmten Betriebs, eine zur Steuerung eines Zufuhrstroms eingerichtete Stromversorgungsschaltung zur Zufuhr eines Stroms zu dem Energieversorgungsknoten, eine zur Steuerung eines Absorptionsstroms eingerichtete Stromabsorptionsschaltung zur Absorption eines Stroms von dem Energieversorgungsknoten, und eine Steuerschaltung zur Steuerung jeweils des Zufuhrstroms der Stromversorgungsschaltung und des Absorptionsstroms der Stromabsorptionsschaltung beinhaltet, sodass der Energieversorgungsknoten ein vorbestimmtes Potential erreicht. Die Steuerschaltung verringert/erhöht als Reaktion auf einen Anstieg/eine Verringerung des Ansteuerstroms der internen Schaltung einmal den Absorptionsstrom und erhöht/verringert danach den Absorptionsstrom und erhöht/verringert den Zufuhrstrom. Daher kann das Potential an dem Energieversorgungsknoten stabilisiert werden und kann der Betrieb der internen Schaltung stabilisiert werden. Ferner ist nur ein derartiges Stromflussmaß erforderlich, das einem Anstieg/Abfall des Ansteuerstroms entspricht. Im Vergleich zu dem Stand der Technik, in dem ein zu dem maximalen Wert des Ansteuerstroms gleicher Stromfluss konstant gehalten werden muss, kann daher der Stromverbrauch bzw. die Stromaufnahme verringert werden.
Ziele, Merkmale, Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung werden aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung ersichtlich. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung eines Aufbaus einer kontaktfreien IC-Karte gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 2 ein Schaltbild zur Veranschaulichung des Aufbaus einer Regeleinrichtung, einer ICC-Änderungsabsorptionsschaltung und einer ICC-Änderungsabsorptionssteuerschaltung,
Fig. 3A bis 3C Flussdiagramme zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Stabilisierung eines zweiten Energieversorgungspotentials der kontaktfreien IC-Karte gemäß der Darstellung von Fig. 1 und 2,
Fig. 4 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung eines Hauptabschnitts der kontaktfreien IC-Karte gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 5 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung eines Hauptabschnitts einer kontaktfreien IC-Karte gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung und
Fig. 6 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung eines Aufbaus einer kombinierten Karte gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung eines Aufbaus einer kontaktfreien IC-Karte 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Unter Bezugnahme auf Fig. 1 beinhaltet die kontaktfreie IC-Karte 1 einen IC- Chip bzw. einen Chip mit integrierter Schaltung 2 eine Übertragungs/Empfangs-Antenne 3. Der IC-Chip 2 beinhaltet eine Gleichrichterschaltung 4, eine Regeleinrichtung 5, eine IC-Strom-Änderungsabsorptionsschaltung bzw. ICC-Änderungsabsorptionsschaltung 6, eine ICC-Änderungsabsorptionssteuerschaltung 7, eine Bezugspotentialerzeugungsschaltung 8 und eine interne Schaltung 9.
Die Übertragungs/Empfangs-Antenne 3 ist elektromagnetisch über eine Induktion in einer kontaktfreien Weise bzw. kontaktlosen Weise mit der Übertragungs/Empfangs-Antenne einer (nicht dargestellten) Leseeinrichtung/Schreibeinrichtung gekoppelt. Die Übertragungs/Empfangs-Antenne 3 ist mit einer Gleichrichterschaltung 4 eines IC-Chips 2 verbunden. Die Gleichrichterschaltung 4 richtet ein von der Leseeinrichtung/Schreibeinrichtung über eine Übertragungs/Empfangs-Antenne 3 angelegtes Hochfrequenzsignal zur Erzeugung einer ersten Energieversorgungsspannung VDD1 (beispielsweise 5 V) gleich und legt die erste Energieversorgungsspannung VDD1 der Regeleinrichtung 5, der ICC-Änderungsabsorptionsschaltung 6, der ICC-Änderungsabsorptionssteuerschaltung 7, der Bezugspotentialerzeugungsschaltung 8 und der internen Schaltung 9 an.
Die Regeleinrichtung 5 erzeugt eine zweite Energieversorgungsspannung VDD2 (beispielsweise 2,5 V) auf der Grundlage der ersten Energieversorgungsspannung VDD1 von der Gleichrichterschaltung 4 und einem Steuerpotential VC von der ICC-Änderungsabsorptionssteuerschaltung 7 und führt die zweite Energieversorgungsspannung VDD2 der ICC-Änderungsabsorptionsschaltung 6, der ICC-Änderungsabsorptionssteuerschaltung 7 und der internen Schaltung 9 zu. Die ICC-Änderungsabsorptionsschaltung 6 absorbiert die Änderung des Betriebsstroms ICC der internen Schaltung 9 zur Stabilisierung der Ausgangsspannung VDD2 von der Regeleinrichtung 5. Die ICC-Änderungsabsorptionssteuerschaltung 7 steuert die Regeleinrichtung 5 und die ICC-Änderungsabsorptionsschaltung 6, sodass die Ausgangsspannung VDD2 der Regeleinrichtung 5 konstant wird. Die Bezugspotentialerzeugungsschaltung 8 erzeugt verschiedene in dem IC-Chip 2 zu verwendende Bezugspotentiale VR1 bis VR4 auf der Grundlage der ersten Energieversorgungsspannung VDD1 von der Gleichrichterschaltung 4.
Die interne Schaltung 9 beinhaltet eine Modulationsschaltung 10, eine Demodulationsschaltung 11, eine UART-Einheit (universelle asynchrone Empfänger- und Sendeeinheit) 12, eine Zentraleinheit bzw. CPU 13 und einen nicht flüssigen Speicher 14 und wird durch die Ausgangsspannung VDD2 der Regeleinrichtung 5 angesteuert.
Die Modulationsschaltung 10 ändert die Impedanz der Gleichrichterschaltung 4 gemäß seriellen digitalen Signalen von der UART-Einheit 12. Die Leseeinrichtung/Schreibeinrichtung erfasst die Änderung der Impedanz der Gleichrichterschaltung 4 über eine Antenne und stellt die von der UART-Einheit 12 ausgegebenen seriellen digitalen Signale auf der Grundlage des Ergebnisses der Erfassung wieder her. Die Demodulationsschaltung 11 demoduliert das durch die Gleichrichterschaltung 4 gleichgerichtete Hochfrequenzsignal zur Wiederherstellung der von der Leseeinrichtung/Schreibeinrichtung gesendeten seriellen digitalen Signale und führt die seriellen digitalen Signale der UART-Einheit 12 zu.
Die UART-Einheit 12 wandelt die seriellen digitalen Signale von der Demodulationsschaltung 11 in parallele digitale Signale und führt sie der CPU 13 zu und wandelt die parallelen digitalen Signale von der CPU 13 in serielle digitale Daten und führt sie der Modulationsschaltung 10 zu.
Die CPU 13 dekodiert einen in den parallelen digitalen Signalen von der UART-Einheit 12 enthaltenen Befehl und führt verschiedene Prozesse auf der Grundlage des Ergebnisses der Dekodierung aus. Der nicht flüssige Speicher 14 ist mit der CPU 13 gekoppelt und speichert digitale Signale.
Ist eine Ausgabe eines ID-Codes bzw. eines Identifikationscodes durch die Leseeinrichtung/Schreibeinrichtung angewiesen, liest beispielsweise die CPU 13 den ID-Code aus dem nicht flüchtigen Speicher 14 und führt ihn der UART-Einheit 12 zu. Der aus parallelen digitalen Signalen bestehende ID-Code wird durch die UART-Einheit 12 in serielle digitale Signale gewandelt und über die Modulationsschaltung 10, die Gleichrichterschaltung 4 und die Antenne 3 zu der Leseeinrichtung/Schreibeinrichtung übertragen. Ist das Schreiben einer Information durch die Leseeinrichtung/Schreibeinrichtung angewiesen, schreibt die CPU 13 parallele digitale Signale (die Information), die von der Leseeinrichtung/Schreibeinrichtung über die Antenne 3, die Gleichrichterschaltung 4, die Demodulationsschaltung 11 und die UART-Einheit 12 zugeführt sind, dem nicht flüchtigen Speicher 14 zu.
Das Verfahren zur Stabilisierung der zweiten Energieversorgungsspannung VDD2 infolge der IC-Karte 1 wird nachstehend detailliert beschrieben. Die ICC- Änderungsabsorptionssteuerschaltung 7 beinhaltet P-Kanal- MOS-Transistoren 21 bis 23 und N-Kanal-MOS-Transistoren 27 bis 30, wie es gemäß Fig. 2 dargestellt ist. Die P-Kanal- MOS-Transistoren 21 bis 23 sind zwischen der Leitung mit dem ersten Energieversorgungspotential VDD1 und Knoten N21 und N22 jeweils angeschlossen, wobei ihre Gateelektroden jeweils mit den Knoten N22 verbunden sind. Die P-Kanal-MOS- Transistoren 21 und 22 bilden eine Stromspiegelschaltung. Die N-Kanal-MOS-Transistoren 27 und 28 sind jeweils zwischen den Knoten N21, N22 und Knoten N29 verbunden und empfangen jeweils an ihren Gateelektroden das zweite Energieversorgungspotential VDD2 und das Bezugspotential VR2.
Ein N-Kanal-MOS-Transistor 29 ist zwischen dem Knoten N29 und einer Leitung mit Massepotential GND angeschlossen und empfängt an seiner Gateelektrode ein Bezugspotential VR1. Der N-Kanal-MOS-Transistor 29 stellt eine Konstantstromquelle dar. Die MOS-Transistoren 21, 22 und 27 bis 29 bilden einen Differenzverstärker. Die Ansprechgeschwindigkeit des Differenzverstärkers ist auf eine vorbestimmte Geschwindigkeit gemäß dem Wert des durch den N-Kanal-MOS-Transistor 29 fließenden Stroms eingestellt. Der P-Kanal-MOS-Transistor 23 ist zwischen der Leitung mit dem ersten Energieversorgungspotential VDD1 und einem Ausgangsknoten N23 angeschlossen und empfängt an seiner Gateelektrode das Potential V21 des Knotens N21. Ein N-Kanal-MOS-Transistor 30 ist zwischen dem Knoten N23 und der Leitung des Massepotentials GND angeschlossen und empfängt an seiner Gateelektrode das Bezugspotential VR3. Der N-Kanal-MOS-Transistor 30 stellt eine Konstantstromquelle dar. Das Potential des Knotens N23 entspricht einem Steuerpotential VC.
Der Stromfluss durch den N-Kanal-MOS-Transistor 29 verzweigt sich in die MOS-Transistoren 21, 27 und die MOS- Transistoren 22, 28. Es fließt ein Strom mit einem Wert entsprechend dem Bezugspotential VR2 durch den N-Kanal-MOS- Transistor 28. Der N-Kanal-MOS-Transistor 28 und der P- Kanal-MOS-Transistor 22 sind seriell verbunden und die P- Kanal-MOS-Transistoren 22 und 21 bilden eine Stromspiegelschaltung. Daher fließt ein Strom mit dem gleichen Wert durch die MOS-Transistoren 21, 22 und 28. Ein Strom mit dem Wert entsprechend dem zweiten Energieversorgungspotential VDD2 fließt durch den N-Kanal- MOS-Transistor 27. Ist das zweite Energieversorgungspotential VDD2 identisch zu dem Pegel des Bezugspotentials VR2, wird der Stromfluss durch die MOS- Transistoren 21, 22 und 28 gleich zu dem Stromfluss durch den N-Kanal-MOS-Transistor 27, sodass das Potential V21 des Knotens N21 mit dem Potential des Knotens N22 übereinstimmt. Dabei ist die Größe der MOS-Transistoren 22 und 30 so eingestellt, dass ein Strom mit einem vorbestimmten Pegel durch den P-Kanal-MOS-Transistor 23 fließt, sodass das Ausgangspotential VC der ICC- Änderungsabsorptionssteuerschaltung 7 das Bezugspotential VR4 erreicht.
Wird die zweite Energieversorgungsspannung VDD2 höher als das Bezugspotential VR2, wird der durch den N-Kanal-MOS- Transistor 27 fließende Strom größer als der Stromfluss durch die MOS-Transistoren 21, 22 und 28, sodass das Potential V21 an den Knoten N21 fällt, der Strom durch den P-Kanal-MOS-Transistor 23 ansteigt und das Steuerpotential VC ansteigt. Wird das zweite Energieversorgungspotential VDD2 geringer als das Bezugspotential VR2, wird der Stromfluss durch den N-Kanal-MOS-Transistor 27 geringer als der Stromfluss durch die MOS-Transistoren 21, 22 und 28, sodass das Potential V21 des Knotens N21 ansteigt, der Stromfluss durch den P-Kanal-MOS-Transistor 23 geringer wird und das Steuerpotential VC geringer wird.
Die ICC-Änderungsabsorptionsschaltung 6 beinhaltet einen N- Kanal-MOS-Transistor 31. Der N-Kanal-MOS-Transistor 31 ist zwischen der Leitung des zweiten Energieversorgungspotentials VDD2 und der Leitung des Massepotentials GND angeschlossen und empfängt an seiner Gateelektrode das Steuerpotential VC. Ein Strom I1 mit einem Pegel entsprechend einem Steuerpotential VC fließt durch den N-Kanal-MOS-Transistor 31. Ist das Steuerpotential VC gleich dem Bezugspotential VR4, erreicht der Strom I1 einen vorbestimmten Wert (beispielsweise 2,5 mA). Steigt das Steuerpotential VC, steigt der Strom I1 und fällt das zweite Energieversorgungspotential VDD2. Fällt das Steuerpotential VC, wird der Strom I1 geringer und steigt die zweite Energieversorgungsspannung VDD2. Die Regeleinrichtung 5 beinhaltet P-Kanal-MOS-Transistoren 24 bis 26 und N-Kanal-MOS-Transistoren 32 und 33. Die P-Kanal- MOS-Transistoren 24 und 25 sind zwischen der Leitung mit dem ersten Energieversorgungspotential VDD1 und Knoten N24 und N25 jeweils verbunden, wobei ihre Gateelektroden jeweils mit dem Knoten N24 verbunden sind. Die P-Kanal-MOS- Transistoren 24 und 25 bilden eine Stromspiegelschaltung.
N-Kanal-MOS-Transistoren 32 und 33 sind jeweils zwischen der Leitung des Massepotentials GND und den Knoten N24 und N25 verbunden und empfangen jeweils an ihren Gateelektroden das Steuerpotential VC und das Bezugspotential VR4. Die MOS-Transistoren 24, 25, 32 und 33 bilden einen Differenzverstärker. Ein P-Kanal-MOS-Transistor 26 ist zwischen der Leitung mit dem ersten Energieversorgungspotential VDD1 und der Leitung des zweiten Energieversorgungspotentials VDD2 angeschlossen und empfängt an seiner Gateelektrode das Potential V25 des Knotens N25.
Der N-Kanal-MOS-Transistor 32 und der P-Kanal-MOS- Transistor 24 sind seriell verbunden und die P-Kanal-MOS- Transistoren 24 und 25 bilden eine Stromspiegelschaltung. Daher fließt durch die MOS-Transistoren 24, 25 und 32 ein Strom mit einem identischen Wert. Ein Strom mit dem Wert entsprechend dem Bezugspotential VR4 fließt durch den N- Kanal-MOS-Transistor 33. Ist das Steuerpotential VC und das Bezugspotential VR4 hinsichtlich des Pegel identisch, wird der Stromfluss durch die MOS-Transistoren 24, 25 und 32 gleich zu dem Stromfluss durch den N-Kanal-MOS-Transistor 33, sodass das Potential des Knotens N24 mit dem Potential V25 des Knotens N25 übereinstimmt.
Wird das Steuerpotential VC höher als das Bezugspotential VR4, wird der Stromfluss durch den N-Kanal-MOS-Transistor 33 geringer als der Stromfluss durch die MOS-Transistoren 24, 25 und 32, sodass das Potential V25 des Knotens N25 ansteigt, der durch den P-Kanal-MOS-Transistor 26 fließende Strom I2 geringer wird und das zweite Energieversorgungspotential VDD2 geringer wird. Wird das Steuerpotential VC geringer als das Bezugspotential VR4, wird der durch den N-Kanal-MOS-Transistor 33 fließende Strom größer als der durch die MOS-Transistoren 24, 25 und 32 fließende Strom, sodass das Potential V25 des Knotens N25 geringer wird, der durch den P-Kanal-MOS-Transistor 26 fließende Strom I2 ansteigt und das zweite Energieversorgungspotential VDD2 ansteigt.
Das Ersatzschaltbild der internen Schaltung 9 beinhaltet eine Stromquelle 9a und einen Schalter 9b, die seriell zwischen der Leitung des zweiten Energieversorgungspotentials VDD2 und der Leitung des Massepotentials GND angeschlossen sind. Ist die interne Schaltung 9 nicht in Betrieb, wird der Schalter 9b nicht leitend, sodass der Betriebsstrom ICC einen Wert von 0 mA erreicht. Ist die interne Schaltung 9 in Betrieb, wird der Schalter 9b leitend und erreicht der Betriebsstrom einen Stromwert gemäß dem Betriebszustand der internen Schaltung 9 (beispielsweise 2,5 mA).
Fig. 3A bis 3C zeigen Zeitabläufe zur Veranschaulichung des Betriebs von Abschnitten, die mit der Stabilisierung des zweiten Energieversorgungspotentials VDD2 gemäß der Darstellung von Fig. 2 in Bezug stehen. Unter Bezugnahme auf Fig. 3A bis 3C wird angenommen, dass in dem Anfangszustand die interne Schaltung 9 nicht in Betrieb ist und der Betriebsstrom ICC der internen Schaltung 9 0 mA beträgt. Dabei sind der Ausgangsstrom I2 der Regeleinrichtung 5 und der Absorptionsstrom I1 der Änderungsabsorptionsschaltung 6 jeweils 2,5 mA.
Wird der Schalter 9b der internen Schaltung 9 an einem bestimmten Zeitpunkt t0 leitend, wechselt der Ausgangsstrom I2 der Regeleinrichtung 5 von der Änderungsabsorptionsschaltung 6 zu der internen Schaltung 9 sowie der Widerstandswert der Stromquelle 9a der internen Schaltung 9 ausreichend geringer als der Widerstandswert des N-Kanal-MOS-Transistors 31 ist, sodass der Absorptionsstrom I1 der ICC-Änderungsabsorptionsschaltung 6 einen Wert von 0 mA erreicht und der Betriebsstrom ICC der internen Schaltung 9 einen Wert von 2,5 mA erreicht.
Dabei verringert sich der Pegel des zweiten Energieversorgungspotential VDD2 auf einen Wert, der geringer ist als das Bezugspotential VR2 ist, steigt das Potential V21 des Knotens N21 allmählich an, fällt allmählich das Steuerpotential VC und steigen allmählich die Widerstandswerte der N-Kanal-MOS-Transistoren 31 und 32. Steigt der Widerstandswert des N-Kanal-MOS-Transistors 32, fällt der Stromfluss durch die N-Kanal-MOS-Transistoren 24, 25 und 32 und verringert sich das Potential V25 des Knotens N25. Fällt das Potential V25 des Knotens N25, steigt der Strom I2 des P-Kanal-MOS-Transistors 26. Der Anstieg des Stroms I2 entspricht dem Anstieg des Absorptionsstroms I1 der ICC-Änderungsabsorptionsschaltung 6.
Steigt der Strom I2, steigt das zweite Energieversorgungspotential VDD2, wird das zweite Energieversorgungspotential VDD2 gleich zu dem Bezugspotential VR2 nach einer vorbestimmten Zeitdauer T1 von einem Zeitpunkt t0 (Zeitpunkt t1), wird das Steuerpotential VC gleich dem Bezugspotential VR4 und kehrt der Absorptionsstrom I1 der ICC- Änderungsabsorptionsschaltung 6 wieder auf den Anfangswert (2,5 mA) zurück. Dabei hat der Ausgangsstrom I2 der Regeleinrichtung 5 den Wert I1 + ICC = 2,5 + 2,5 = 5,0 mA erreicht. Die vorbestimmte Zeitdauer T1 ist so eingestellt, dass sie ausreichend länger als die Zeit ist, die für den Absorptionsstrom I1 zur Änderung von 2,5 mA auf 0 mA notwendig ist.
Danach, d. h. zum Zeitpunkt t2, wenn der Schalter 9b des internen Schalter 9 nicht leitend wird, wendet sich der durch die interne Schaltung 9 fließende Strom ICC zu der ICC-Änderungsabsorptionsschaltung 6, sodass der Betriebsstrom ICC der internen Schaltung 9 einen Wert von 0 mA erreicht und der Absorptionsstrom I1 der ICC- Änderungsabsorptionsschaltung 6 einen Wert von 5,0 mA erreicht.
Dabei steigt ferner der Pegel des zweiten Energieversorgungspotentials VDD2 auf einen Wert, der höher als das Bezugspotential VR2 ist, verringert sich allmählich das Potential V21 des Knotens N21 und steigt das Steuerpotential VC an und fallen die Widerstandswerte der N-Kanal-MOS-Transistoren 31 und 32 allmählich ab. Fällt der Widerstandswert des N-Kanal-MOS-Transistors 32, steigt der Stromfluss durch die N-Kanal-MOS-Transistoren 24, 25 und 32 und steigt das Potential des Knotens N25. Steigt das Potential an dem Knoten N25, fällt der Strom I2 des P- Kanal-MOS-Transistors 26 ab. Die Verringerung des Stroms I2 entspricht der Verringerung des Absorptionsstroms I1 der ICC-Änderungsabsorptionsschaltung 6. Verringert sich der Strom I2, verringert sich das zweite Energieversorgungspotential VDD2 und wird nach Verstreichen einer vorbestimmten Zeitdauer T1 von dem Zeitpunkt t2 (Zeitpunkt t3) das zweite Energieversorgungspotential VDD2 gleich dem Bezugspotential VR2, wird das Steuerpotential VC gleich dem Bezugspotential VR4 und kehrt der Absorptionsstrom I1 der ICC-Änderungsabsorptionsschaltung 6 zu dem Anfangswert (2,5 mA) zurück. Dabei ist der Ausgangsstrom I2 der Reglereinrichtung 5 I1 + ICC = 2,5 + 0 = 2,5 mA. Dabei ist die vorbestimmte Zeitdauer T1 so eingestellt, dass sie ausreichend länger als die Zeitdauer ist, die für den Absorptionsstrom I1 zur Änderung von 2,5 mA auf 5,0 mA zum Zeitpunkt t2 erforderlich ist.
Steigt der Betriebsstrom ICC der internen Schaltung 9 von 2,5 mA auf 5,0 mA beispielsweise zum Zeitpunkt t1, erlangt der Absorptionsstrom I1 der ICC- Änderungsabsorptionsschaltung 6 wieder den Wert 0 mA und steigt der Ausgangsstrom I2 der Regeleinrichtung 5 allmählich an. Die Änderungsrate des Ausgangsstroms I2 der Regeleinrichtung 5 wird in einem Maß gehalten, das die Energieversorgungspotentiale VDD1 und VDD2 nicht durch die Änderung des Stroms I2 geändert werden.
In dem ersten Ausführungsbeispiel verringert sich/erhöht sich entsprechend einem Anstieg/einer Verringerung des Betriebsstroms der internen Schaltung 9 der Absorptionsstrom I1 der ICC-Änderungsabsorptionsschaltung 6 um ein Maß entsprechend dem Anstieg/der Verringerung und erhöht sich/verringert sich danach der Ausgangsstrom I2 der Regeleinrichtung 5 allmählich zur Rückführung des Absorptionsstroms I1 der ICC-Änderungsabsorptionsschaltung 6 auf den Anfangseinstellwert. Daher kann eine abrupte Änderung des Ausgangsstroms I2 der Regeleinrichtung 5 verhindert werden. Daher kann das zweite Energieversorgungspotential VDD2 stabilisiert werden, womit ein stabiler Betrieb der internen Schaltung 9 möglich wird. Da ferner der durch die ICC-Änderungsabsorptionsschaltung 6 fließende Strom I1 auf einen minimalen notwendigen konstanten Wert (2,5 mA) eingestellt ist, kann die Stromaufnahme der IC-Karte im Vergleich zu dem Stand der Technik verringert werden, wonach der Ausgangsstrom der Regeleinrichtung auf den maximalen Wert der Stromaufnahme der internen Schaltung begrenzt ist, und erhöht/verringert sich die Stromaufnahme der ICC- Änderungsabsorptionsschaltung entsprechend dem Maß eines Anstiegs/einer Verringerung der Stromaufnahme der internen Schaltung.
Da ferner die Änderung der Stromaufnahme nicht auf die gleichgerichtete Spannung VDD1 angepasst ist, ergibt sich keine Kommunikationsfehlfunktion, wenn die Demodulation unter Verwendung der gleichgerichteten Spannung VDD1 ausgeführt wird.
Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung eines Hauptabschnitts der kontaktfreien IC-Karte gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Gemäß Fig. 4 unterscheidet sich die kontaktfreie IC-Karte von der kontaktfreien IC-Karte 1 gemäß der Darstellung von Fig. 1 bis 3 darin, dass die ICC-Änderungsabsorptionsschaltung 6 durch eine Änderungsabsorptionsschaltung 40 ersetzt ist, und zusätzlich ein Strompegeleinstellregister 43 vorgesehen ist.
Die ICC-Änderungsabsorptionsschaltung 40 beinhaltet n (wobei n einer Ganzzahl entspricht, die nicht kleiner als 2 ist) Schalter 41.1 bis 41.n und n N-Kanal-MOS-Transistor 42.1 bis 42.n. N-Kanal-MOS-Transistoren 42.1 bis 42.n weisen zueinander unterschiedliche Größen auf. Die Schalter 41.1 bis 41.n haben jeweils einen Anschluss mit der Leitung des zweiten Energieversorgungspotentials VDD2 verbunden. N- Kanal-MOS-Transistoren 42.1 bis 42.n sind jeweils zwischen dem weiteren Anschluss der Schalter 41.1 bis 41.n und der Leitung des Massepotentials GND angeschlossen und empfangen an ihren Gateelektroden das Steuerpotential VC. Die Schalter 41.1 bis 41.n werden durch ein Ausgangssignal des Strompegeleinstellregisters 43 gesteuert.
Das Strompegeleinstellregister 43 hält ein von der CPU 13 zugeführtes Auswahlsignal und macht gemäß dem Auswahlsignal einen der Schalter 41.1 bis 41.n leitend. Da die N-Kanal- MOS-Transistoren 42.1 bis 42.n zueinander unterschiedliche Größen aufweisen, kann der Anfangswert des Absorptionsstroms I1 des ICC-Änderungsabsorptionsschaltung 40 durch Auswahl eines Schalters geändert werden, der leitend gemacht wird. Wird der Schalter 42.1 leitend, wird der Strom I1 beispielsweise 2,5 mA, wird der Schalter 42.2 leitend, wird der Strom I1 = 5,0 mA, und wird der Schalter 42.3 leitend, wird der Strom I1 = 7,5 mA. Der weitere Aufbau und Betriebsweise ist identisch zu der kontaktfreien IC-Karte gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, weshalb auf deren Beschreibung verzichtet wird.
Da gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Anfangswert des Absorptionsstroms I1 der ICC- Änderungsabsorptionsschaltung 40 auf einen gewünschten Wert eingestellt sein kann, kann der Anfangswert des Absorptionsstroms ICC der ICC-Änderungsabsorptionsschaltung 40 gemäß der Verwendung der IC-Karte optimal eingestellt werden, selbst wenn der Betriebsstrom ICC sich in Abhängigkeit der Verwendung der Karte ändert.
Obwohl nur einer der n-Schalter 41.1 bis 41.n gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel leitend gemacht wird, können zwei oder mehr Schalter gleichzeitig leitend gemacht werden. Auf diese Weise kann die Änderung des Anfangswerts des Absorptionsstroms I1 in einer größeren Zahl von Stufen erfolgen. Ferner können die N-Kanal-MOS-Transistoren 42.1 bis 42.n so eingerichtet sein, dass sie die gleiche Größe aufweisen, und können zwei oder mehr Schalter gleichzeitig leitend gemacht werden.
Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung eines Hauptabschnitts der kontaktfreien IC-Karte gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Unter Bezugnahme auf Fig. 5 unterscheidet sich die kontaktfreie IC-Karte von der kontaktfreien IC-Karte gemäß der Darstellung von Fig. 1 bis 3 darin, dass die ICC- Änderungsabsorptionssteuerschaltung 17 durch eine ICC- Änderungsabsorptionsschaltung 50 ersetzt ist und dass ein Rückkehrzeitdauereinstellregister 53 zusätzlich vorgesehen ist.
Die ICC-Änderungsabsorptionssteuerschaltung 50 ist ausgeführt, indem der N-Kanal-MOS-Transistor 29 der ICC- Änderungsabsorptionsschaltung 6 durch m (wobei m einer Ganzzahl nicht kleiner als 2 entspricht) Schalter 51.1 bis 51.m und m N-Kanal-MOS-Transistoren 52.1 bis 52.m ersetzt ist. N-Kanal-MOS-Transistoren 52.1 bis 52.m haben zueinander unterschiedliche Größen. Die Schalter 51.1 bis 51.m haben jeweils einen Anschluss mit dem Knoten N29 verbunden. Die N-Kanal-MOS-Transistoren 52.1 bis 52.m sind jeweils zwischen dem weiteren Anschluss der Schalter 51.1 bis 51.m und der Leitung des Massepotentials GND angeschlossen und empfangen an ihren Gateelektroden das Bezugspotential VR1. Die Schalter 51.1 bis 51.m werden durch ein Ausgangssignal des Rückkehrzeitdauereinstellregisters 53 gesteuert.
Das Rückkehrzeitdauereinstellregister 53 hält ein von der CPU 13 zugeführtes Ausgangssignal und macht gemäß dem Ausgangssignal einen der Schalter 51.1 bis 51.m leitend. Da die N-Kanal-MOS-Transistoren 52.1 bis 52.m zueinander unterschiedliche Größen aufweisen, kann die Ansprechgeschwindigkeit des Differenzverstärkers mit den MOS-Transistoren 21, 22, 27 und 28 gemäß dem Schalter geändert werden, der ausgewählt ist. Ist die Ansprechgeschwindigkeit des Differenzverstärkers geändert, kann die Änderungsgeschwindigkeit von V21, VC, I1, V25 und I2 geändert werden und kann somit die Rückkehrzeitdauer T1 gemäß der Darstellung von Fig. 3 geändert werden.
Beispielsweise wird die Rückkehrzeitdauer T1 am kürzesten, wenn der Schalter 51.1 leitend gemacht wird, und wird sie am längsten, wenn der Schalter 51.m leitend gemacht wird.
In dem dritten Ausführungsbeispiel kann die Rückkehrzeitdauer T1 der Ströme I1 und I2 auf eine gewünschte Zeitdauer eingestellt werden. Daher kann die Geschwindigkeit der Änderung der Ströme I1 und I2 auf den höchsten Wert eingestellt werden, bei welchem die Energieversorgungspotentiale VDD1 und VDD2 nicht durch den Anstieg/die Abnahme von I1 und I2 beeinflusst werden und kann folglich der Betrieb der kontaktfreien IC-Karte stabil gemacht werden und kann die Zuverlässigkeit verbessert werden.
Obwohl in dem dritten Ausführungsbeispiel nur einer der m- Schalter 51.1 bis 51.m leitend gemacht wird, können zwei oder mehr Schalter gleichzeitig leitend gemacht werden. Dabei kann die Rückkehrzeitdauer T1 von I1 und I2 in einer größeren Zahl von Stufen geändert werden. Ferner können die N-Kanal-MOS-Transistoren 52.1 bis 52.m so eingerichtet sein, dass sie die gleiche Größe aufweisen, und können zwei oder mehr Schalter gleichzeitig leitend gemacht werden. Ferner können das zweite und das dritte Ausführungsbeispiel kombiniert werden, sodass der Anfangswert des Absorptionsstroms I1 der ICC-Änderungsabsorptionsschaltung 40 geändert werden kann und die Rückkehrzeitdauer T1 von I1 und I2 geändert werden kann.
Fig. 6 zeigt ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung eines Aufbaus einer Kombikarte gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Gemäß Fig. 6 beinhaltet die Kombikarte 55 einen externen Energieversorgungsanschluss 56, der zusätzlich an der kontaktfreien IC-Karte 1 gemäß der Darstellung von Fig. 1 vorgesehen ist. Der externe Energieversorgungsanschluss 56 ist mit der Leitung des ersten Energieversorgungspotentials VDD1 verbunden. Die Kombikarte 55 ist sowohl für eine Kontakt-Leseeinrichtung/Schreibeinrichtung und eine kontaktfreie Leseeinrichtung/Schreibeinrichtung verwendbar. Für die kontaktfreie Leseeinrichtung/Schreibeinrichtung arbeitet die Kombikarte 25 in gleichartiger Weise wie die kontaktfreie IC-Karte 1. Ist sie an einer Kontakt- Leseeinrichtung/Schreibeinrichtung vorgesehen, wird das erste Energieversorgungspotential VDD der Kombikarte 55 nicht von der Gleichrichterschaltung 4, sondern über den externen Energieversorgungsanschluss 56 von der Leseeinrichtung/Schreibeinrichtung angelegt.
Bei einer derartigen Kombikarte können Codier-Decodier- Vorgänge der CPU 13 durch Analyse der Änderung hinsichtlich eines geringen Stromflusses in den externen Energieversorgungsanschluss 56 analysiert werden (beispielsweise kann ein Schlüssel einer Person gelesen werden). Im Betrieb der CPU 13 ändern sich jedoch bei der Kombikarte die Werte von I1 und I2 und wird es daher schwierig, die Stromänderung aufgrund des Betriebs der CPU 13 zu analysieren und kann folglich die Fälschungssicherheit verbessert werden.
Die Erfindung wurde detailliert beschrieben und veranschaulicht, es ist jedoch klar, dass dies zu Veranschaulichungszwecken erfolgte und die Erfindung dadurch nicht beschränkt werden sollte. Die Erfindung ist nur durch die angefügten Patentansprüche beschränkt.
Wie vorstehend beschrieben wird bei einer kontaktfreien IC- Karte entsprechend einem Anstieg/einer Verringerung eines Betriebsstroms einer internen Schaltung ein Absorptionsstrom einer ICC-Änderungsabsorptionsschaltung zeitweise um ein Maß entsprechend dem Anstieg/der Verringerung verringert/erhöht und wird danach der Absorptionsstrom auf den Anfangswert allmählich erhöht/verringert und wird ein Ausgangsstrom einer Regeleinrichtung allmählich erhöht/verringert. Daher kann eine abrupte Änderung des Ausgangsstroms der Regeleinrichtung verhindert werden und kann ein internes Energieversorgungspotential stabilisiert werden.

Claims

1. Halbleitervorrichtung, gekennzeichnet durch
eine interne Schaltung (9) zum Empfang eines Ansteuerstroms (ICC) von einem Energieversorgungsknoten (VDD2) und zur Ausführung eines vorbestimmten Betriebs,
eine zur Steuerung eines Zufuhrstroms (I2) eingerichtete Stromversorgungsschaltung (5) zur Zufuhr eines Stroms zu dem Energieversorgungsknoten (VDD2),
eine zur Steuerung eines Absorptionsstroms (I1) eingerichtete Stromabsorptionsschaltung (6) zur Absorption eines Stroms von dem Energieversorgungsknoten (VDD2), und
eine Steuerschaltung (7) zur Steuerung jeweils des Zufuhrstroms (I2) der Stromversorgungsschaltung (5) und des Absorptionsstroms (I1) der Stromabsorptionsschaltung (6), sodass der Energieversorgungsknoten (VDD2) ein vorbestimmtes Potential (VR2) erreicht,
wobei als Reaktion auf einen Anstieg/eine Verringerung des Ansteuerstroms (ICC) der internen Schaltung (9) die Steuerschaltung (7) einmal den Absorptionsstrom (I1) verringert/erhöht und danach erhöht/verringert und den Zufuhrstrom (I2) erhöht/verringert.

2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuerschaltung (7) einmal den Absorptionsstrom (I1) von einem vorbestimmten Wert verringert/erhöht und danach den Absorptionsstrom auf den vorbestimmten Wert zurückführt,
der vorbestimmte Wert änderbar ist, und
die Halbleitervorrichtung ferner eine erste Einstellschaltung (43) zur Einstellung des vorbestimmten Werts auf einen gewünschten Wert beinhaltet.

3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Rate des Anstiegs/der Verringerung des Zufuhrstroms (I2) und des Absorptionsstroms (I1) gemäß einem Anstieg/einer Verringerung des Ansteuerstroms (ICC) änderbar ist und
die Halbleitervorrichtung ferner eine zweite Einstellschaltung (53) zur Einstellung der Rate des Anstiegs/der Verringerung des Zufuhrstroms (I2) und des Absorptionsstroms (I1) gemäß einem Anstieg/einer Verringerung des Ansteuerstroms (ICC) auf eine gewünschte Rate beinhaltet.

4. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung gemäß einem Anstieg/einer Verringerung des Ansteuerstroms (ICC) der internen Schaltung (9) den Zufuhrstrom (I2) um das Maß des Anstiegs/der Verringerung des Ansteuerstroms (ICC) erhöht/verringert, zeitweilig den Wert des Absorptionsstroms (I1) von einem vorbestimmten Wert auf einen verschiedenen Wert ändert und danach den Strom auf den vorbestimmten Wert zurückführt.

5. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (7) den Zufuhrstrom (I2) und den Absorptionsstrom (I1) so steuert, dass die Zeitdauer für den Absorptionsstrom (I1) zur Rückkehr von dem verschiedenen Wert auf den vorbestimmten Wert nicht länger als die Zeitdauer für den Absorptionsstrom (I1) zur Änderung von dem vorbestimmten Wert auf den verschiedenen Wert ist.

6. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuerschaltung (7) ein Potential an dem Energieversorgungsknoten (VDD2) mit einem ersten Bezugspotential (VR2) vergleicht und ein Steuerpotential (VC) erzeugt, dessen Pegel dem Ergebnis des Vergleichs entspricht,
die Stromabsorptionsschaltung (6) einen zwischen dem Energieversorgungsknoten (VDD2) und einem Knoten mit Massepotential (GND) angeschlossenen Transistor (31) beinhaltet und einen Stromfluss verursacht, dessen Pegel dem Steuerpotential (VC) entspricht, und
die Stromversorgungsschaltung (5) den Wert des Zufuhrstroms (I2) gemäß dem Steuerpotential (VC) einstellt.

7. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuerschaltung zeitweise den Absorptionsstrom (I1) als Reaktion auf einen Anstieg/eine Verringerung des Ansteuerstroms (ICC) verringert/erhöht und danach den Absorptionsstrom auf den vorbestimmten Wert zurückführt, und
die Halbleitervorrichtung ferner ein erstes Register (43) beinhaltet, das zur Änderung eines ein erstes Einstellsignal haltendes Haltesignal eingerichtet ist, zur Einstellung des vorbestimmten Werts und
die Stromabsorptionsschaltung (6) eine Vielzahl von Transistoren (42.1 bis 42.n), die jeweils an einer Eingangselektrode das Steuerpotential (VC) empfangen, und einen ersten Schaltstromkreis (41.1 bis 41.n) beinhaltet, der zumindest einen aus der Vielzahl der Transistoren (42.1 bis 42.n) gemäß dem durch das erste Register (43) gehaltenen ersten Einstellsignal auswählt und einen jeden aus dem zumindest einen ausgewählten Transistor zwischen dem Energieversorgungsknoten und dem Knoten des Massepotentials verbindet.

8. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch
ein zweites Register (53s), das zur Änderung eines ein zweites Einstellsignal haltendes Haltesignal eingerichtet ist, zur Einstellung der Rate des Anstiegs/der Verringerung des Zufuhrstroms (I2) und des Absorptionsstroms (I1),
wobei die Steuerschaltung (7) beinhaltet:
ein Paar von Differenztransistoren (27, 28), die jeweils an ihren Eingangselektroden das Potential an dem Energieversorgungsknoten (VDD2) und das erste Bezugspotential (VR2) empfangen und jeweils eine Elektrode gemeinsam verbunden haben,
eine Vielzahl von Widerstandselementen (52.1 bis 52.m) und
einen zweiten Schaltstromkreis (51.1 bis 51.m) zur Auswahl zumindest eines aus der Vielzahl der Widerstandselemente (52.1 bis 52.m) gemäß dem durch das zweite Register (53) gehaltenen zweiten Einstellsignal und zum Verbinden eines jeden ausgewählten Elements aus dem zumindest einen ausgewählten Widerstandselement mit einer Elektrode aus dem Paar der Differenztransistoren (27, 28) und einem Knoten eines zweiten Bezugspotentials (GND).

9. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Gleichrichterschaltung (4) zum Gleichrichten eines Wechselstroms zur Erzeugung eines Energieversorgungsstroms und zum Zuführen des Energieversorgungsstroms zu der Stromversorgungsschaltung (5).

10. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass
die Halbleitervorrichtung an einer IC-Karte (1) zusammen mit einer Antenne (3) vorgesehen ist und
die Gleichrichterschaltung (4) ein durch die Antenne (3) empfangenes Wechselstromsignal gleichrichtet.

11. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die IC-Karte ferner einen externen Energieversorgungsanschluss (56) zur externen Zufuhr eines Energieversorgungsstroms zu der Stromversorgungsschaltung (5) beinhaltet.