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Die
vorliegende Erfindung betrifft Informationsverarbeitungsgeräte und Informationsverarbeitungsvorrichtungen
des Kartentyps, und insbesondere ein Informationsverarbeitungsgerät und eine
Informationsverarbeitungsvorrichtung des Kartentyps.
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In
jüngerer
Zeit wurde eine Informationsverarbeitungsvorrichtung des Kartentyps
mit einer kontaktlosen Schnittstelle nicht nur für die persönliche Verwendung, wie etwa
als Kreditkarte oder Pendlerticket, sondern auch zur industriellen
Nutzung, wie beispielsweise als Kennzeichnung bei der Fabriksautomatisierung
und Produktverwaltung entwickelt.
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Die
in ISO/IEC 14443 Teil 2 vorgeschriebene physische Schnittstelle
einer derartigen Informationsverarbeitungsvorrichtung des Kartentyps
ist als Funkwellenschnittstelle bekannt. Insbesondere eine mit einer
CPU als eine LSI für
Smartcards ausgerüstete
Karte benötigt
eine konstante Versorgung mit Leistung und Taktsignal und verwendet
daher die Spezifikation des Typs B der vorstehend genannten Norm.
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10 der
beiliegenden Zeichnungen ist ein Schaltbild einer früher vorgeschlagenen
Konfiguration der Vorrichtung des Kartentyps mit der kontaktlosen
Schnittstelle, die die Spezifikation des Typs B erfüllt.
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In 10 ist
eine Lese-/Schreibeinrichtung 10 aus einem Schwingkreis 11,
einer Schnittstelle (I/F) 12, einer Modulationsschaltung 13,
einer Sendeschaltung 14, einer Antenne 15, einer
Empfangsschaltung 16 und einer Demodulationsschaltung 17 aufgebaut.
Eine Funkwelle wird verwendet, um Informationen zu der Informationsarbeitensvorrichtung 20 des
Kartentyps zu senden und von dieser zu empfangen.
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Der
Schwingkreis 11 erzeugt eine Trägerwelle mit 13,56 MHz.
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Die
I/F 12, die mit einem übergeordneten Computer
verbunden ist, der der Einfachheit halber nicht gezeigt ist, empfängt zu der
Informationsverarbeitungsvorrichtung 20 des Kartentyps
zu sendende Informationen und gibt von dieser empfangene Informationen
aus.
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Die
Modulationsschaltung 13 moduliert die Amplitude der Trägerwelle
von dem Schwingkreis 11 (ASK-Modulation: Amplitudentastung).
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Die
Sendeschaltung 14 sendet die ASK-modulierte Trägerwelle über die
Antenne 15.
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Die
Antenne 15 strahlt das von der Sendeschaltung 14 zugelieferte
Signal in Form einer Funkwelle aus, während sie eine Funkwelle von
der Informationsverarbeitungsvorrichtung 20 des Kartentyps erfasst
und der Empfangsschaltung 16 zuliefert.
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Die
Empfangsschaltung 16 wandelt die von der Antenne 15 erfasste
Funkwelle in ein elektrisches Signal um.
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Die
Demodulationsschaltung 17 demoduliert das elektrische Signal
von der Empfangsschaltung 16, um dadurch die auf die Trägerwelle
modulierten Informationen zu extrahieren.
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Die
Informationsverarbeitungsvorrichtung 20 des Kartentyps
ist aus einer Antenne 21, einem Kondensator 22,
einer Doppelweg-Gleichrichterschaltung 23, einem Kondensator 24,
einem Spannungsstabilisierungsteil 25, einem ASK-Demodulatorteil 26,
einem Kondensator 27, einem Informationsverarbeitungsteil 28,
einer Sendeschaltung 29 und einer Trägertaktextrahierschaltung 30 aufgebaut.
Die Informationsverarbeitungsvorrichtung 20 des Kartentyps wird
durch Leistung angesteuert, die von der Lese-/Schreibeinrichtung
in Form einer Funkwelle gesendet wird. Die Informationsverarbeitungsvorrichtung 20 des
Kartentyps liest auf der elektrischen Welle überlagerte Informationen aus
und verarbeitet die Informationen in verschiedenen Arten. Die resultierenden
Informationen, die so erhalten werden, werden zurück zu der
Lese-/Schreibeinrichtung 10 gesendet.
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Die
Antenne 21 erfasst die von der Lese-/Schreibeinrichtung 10 erfasste
Funkwelle und strahlt das Signal in Form einer Funkwelle von der Sendeschaltung 29 zu
der Lese-/Schreibeinrichtung 10 aus.
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Der
Kondensator 22 in Kombination mit dem Induktivitätsbauteil
bildet eine Parallelresonanzschaltung, die so arbeitet, dass sie
die Leistung erhöht,
die von der Informationsverarbeitungsvorrichtung 20 des Kartentyps
empfangen werden kann.
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Die
Doppelweg-Gleichrichterschaltung 23 extrahiert Gleichstromleistung
aus der empfangenen Funkwelle.
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Der
Kondensator 24 beseitigt eine Träger-Welligkeitskomponente,
die von der Doppelweg-Gleichrichterschaltung 23 auf die
Gleichstromleistung überlagert
ist, und erzeugt die ASK-modulierte Welle durch Hüllkurvenerfassung,
wie weiter unten beschrieben wird.
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Der
Spannungsstabilisierungsteil 25 stabilisiert die Gleichstromleistung,
von der die Welligkeitskomponente eliminiert wurde, auf einer konstanten Spannung.
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Der
ASK-Demodulationsteil 26 extrahiert Informationen aus dem
Signal nach der Hüllkurvenerzeugung
durch ASK-Demodulation.
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Der
Kondensator 27 eliminiert die Welligkeitskomponente, die
in der Leistungsversorgungsspannung enthalten ist, die dem Informationsverarbeitungsteil 28 zugeliefert
wird.
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Der
Informationsverarbeitungsteil 28 kann beispielsweise aus
einer CPU (Zentraleinheit), einem ROM (Festwertspeicher), einem
RAM (Direktzugriffsspeicher) und einer Verschlüsselungsschaltung aufgebaut
sein. Der Informationsverarbeitungsteil 28 verarbeitet
von der ASK-Demodulationsschaltung 26 wiedergewonnene Informationen
auf verschiedene Arten.
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Die
Sendeschaltung 29 sendet die Resultate der Informationsverarbeitung
durch den Informationsverarbeitungsteil 28 über die
Antenne 21 zu der Lese-/Schreibeinrichtung 10.
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Die
Trägertaktextrahierschaltung 30 extrahiert
ein Taktsignal mit 13,56 MHz aus der empfangenen Trägerwelle
mit 13,56 MHz, welches Taktsignal dem Informationsverarbeitungsteil 28 zugeliefert wird.
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11 der
beiliegenden Zeichnungen ist ein Schaltbild einer früher vorgeschlagenen
Konfiguration der Informationsverarbeitungsvorrichtung 20 des Kartentyps.
Wie 11 zeigt, ist die Doppelweg-Gleichrichterschaltung 23 aus
Dioden 23a bis 23d aufgebaut. Der Spannungsstabilisierungsteil 25 ist
aus einem Widerstand 25a und einer Spannungsstabilisierungsschaltung 25b zusammengesetzt.
Der ASK-Demodulationsteil 26 ist aus einem Widerstand 26a und
einer ASK-Demodulationsschaltung 26b aufgebaut.
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Die
Dioden 23a bis 23d richten die Vollwelle eines
Hochfrequenzsignals von der Antenne 21 gleich, was in einem
Gleichstromsignal resultiert.
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Der
Widerstand 25a eliminiert Störungen zwischen dem Kondensator 24 und
dem Kondensator 27.
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Die
Spannungsstabilisierungsschaltung 25b stabilisiert die
dem Informationsverarbeitungsteil 28 zuzuliefernde Spannung
auf einem konstanten Pegel.
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Der
Widerstand 26a arbeitet mit dem Kondensator 24 zusammen
und erfasst die Signale von den Dioden 23a–23d in
Hüllkurvenerfassung.
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Die
ASK-Demodulationsschaltung 26b ASK-demoduliert das erfasste
Signal von dem Widerstand 26a und dem Kondensator 24,
um dadurch Informationen daraus zu extrahieren.
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12 der
beiliegenden Zeichnungen ist ein Schaltbild einer früher vorgeschlagenen
Konfiguration der Trägertaktextrahierschaltung 30.
Wie 12 zeigt, enthält
die Träger taktextrahierschaltung 30 N-Kanal-MOS-FETs
(Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor) 30a und 30b,
P-Kanal-MOS-FETs 30c und 30d, eine Konstantstromquelle 30e und
eine Pegelverschiebeschaltung 30f.
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Aus
den N-Kanal-MOS-FETs 30a und 30b, P-Kanal-MOS-FETs 30c und 30d und
der Konstantstromquelle 30e ist ein Differentialverstärker gebildet. Der
Differentialverstärker
verstärkt
die Spannungsdifferenz zwischen Hochfrequenzsignalen RF1 und RF2
von der Antenne 21, wobei die verstärkte Differenz an die Pegelverschiebeschaltung 30f angelegt wird.
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Die
Pegelverschiebeschaltung 30f verschiebt den Pegel des Signals
von dem Differentialverstärker
auf einen Pegel eines digitalen Signals. Das Ausgangssignal der
Pegelverschiebeschaltung 30f ist ein Trägertakt.
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Die
vorstehend beschriebene, früher
vorgeschlagene Vorrichtung arbeitet wie folgt.
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Der
Schwingkreis 11 erzeugt die Trägerwelle mit 13,56 MHz, die
der Modulationsschaltung 13 zugeliefert wird. Die Modulationsschaltung 13 moduliert Informationen,
die zu der Informationsverarbeitungsvorrichtung 20 des
Kartentyps zu senden sind, in ASK-Modulation auf die Trägerwelle
von dem Schwingkreis 11. Die modulierte Trägerwelle
wird zu der Sendeschaltung 14 gesendet.
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Die
Sendeschaltung 14 überträgt die dem
Signal von der Modulationsschaltung 13 entsprechende Funkwelle über die
Antenne 15.
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Die
Antenne 15 strahlt die Funkwelle zu der Informationsverarbeitungsvorrichtung 20 des
Kartentyps.
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Die
Antenne 21 der Informationsverarbeitungsvorrichtung 20 des
Kartentyps erfasst die von der Lese-/Schreibeinrichtung 10 emittierte
Funkwelle und liefert sie zu der Doppelweg-Gleichrichterschaltung 23.
Das Induktivitätsbauteil
der Antenne 21 zusammen mit dem Kondensator 22 bildet
eine Paral lelresonanzschaltung, die die Leistung steigert, die von
der Informationsverarbeitungsvorrichtung 20 des Kartentyps
empfangen werden kann.
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Die
Dioden 23a–23d richten
die Hochfrequenzsignale RF1 und RF2 von der Antenne 21 gleich.
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Der
Kondensator 24 und der Widerstand 26a beseitigen
eine Welligkeitskomponente, die auf das Gleichstromsignal von den
Dioden 23a–23d aufgelagert
ist, und erfassen die Hüllkurve
des Gleichstromsignals durch Hüllkurvenerfassung.
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Die
ASK-Demodulationsschaltung 26b demoduliert das Hüllkurven-erfasste
Signal in ASK, um dadurch die ursprüngliche Information (Informationselement "0" oder "1")
auszulesen, das anschließend dem
Informationsverarbeitungsteil 28 zugeliefert wird.
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Der
Widerstand 25a verhindert Störungen zwischen dem Kondensator 24 und
dem Kondensator 27. Das heißt, dass der widerstand 25a verhindert,
dass das ASK-Signal über
den Kondensator 24 dem Informationsverarbeitungsteil 28 zugeliefert wird.
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Die
Spannungsstabilisierungsschaltung 25b führt dem Informationsverarbeitungsteil 28 eine
konstante Gleichspannung zu.
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Der
Kondensator 27 beseitigt eine in der Leistungsversorgungsspannung
von der Spannungsstabilisierungsschaltung 25b enthaltene
Welligkeitskomponente.
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Der
Differentialverstärker,
der aus den N-Kanal-MOS-FETs 30a und 30b und den
P-Kanal-MOS-FETs 30c und 30d gebildet ist, verstärkt das
Differenzsignal zwischen den Hochfrequenzsignalen RF1 und RF2 mit
einer vorbestimmten Verstärkung.
Dies führt
zu einem Signal von 13,56 MHz. Die Pegelverschiebeschaltung 30f wandelt
das 13,56 MHz-Signal in den Pegel des digitalen Signals um, das
dem Informationsverarbeitungsteil 28 als ein Taktsignal
zugeliefert wird.
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In
der vorstehend beschriebenen Weise wird der Informationsverarbeitungsteil 28 mit
Leistung von der Spannungsstabilisierungsschaltung 25b,
den empfangenen Informationen von der ASK-Demodulationsschaltung 26b und
dem Taktsignal von der Trägertaktextrahierschaltung 30 versorgt.
Anschließend
verarbeitet der Informationsverarbeitungsteil 28 Informationen
von der ASK-Demodulationsschaltung 26b in gegebener Weise
synchron mit dem Taktsignal von der Trägertaktextrahierschaltung 30.
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Die
resultierenden Informationen werden über die Sendeschaltung 29 zurück an die
Lese-/Schreibeinrichtung 10 gesendet.
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Die
Lese-/Schreibeinrichtung 10 erfasst die von der Informationsverarbeitungsvorrichtung 20 des Kartentyps
zurückgesendeten
Funkwellen, welche Funkwellen in das elektrische Signal umgewandelt werden,
aus welchem durch die Demodulationsschaltung 17 Informationen
extrahiert werden.
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Die
auf diese Weise erhaltenen Informationen werden über die I/F 12 an
den übergeordneten Computer übertragen.
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In
jüngerer
Zeit besteht steigender Bedarf für die
Verbesserung der Verarbeitungsfähigkeit
der Informationsverarbeitungsvorrichtung 20 des Kartentyps,
was wiederum die Notwendigkeit einer gesteigerten Taktfrequenz widerspiegelt.
Dies erhöht
jedoch den in dem Informationsverarbeitungsteil 28 verbrauchten
Strom.
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Wenn
der Leistungsverbrauch in dem Informationsverarbeitungsteil 28 zunimmt,
muss der Kondensator 27 eine gesteigerte Kapazität (in der
Größe von 1000
pF oder mehr) haben, um die in der Leistungsversorgungsspannung
enthaltene Welligkeitskomponente effektiv zu beseitigen. Um eine
ausreichende Isolierung von dem Kondensator 24 zur Verwendung
beim Empfang zu schaffen, muss der Widerstand 25a einen
größeren Widerstandswert
haben. Die vorstehend beschriebenen Notwendigkei ten können jedoch
im Hinblick auf die Durchbruchspannung nicht zulässig sein. Beispielsweise ist
es heute nicht unüblich,
einen Stromfluss in der Größenordnung
von bis zu 10 mA in dem Informationsverarbeitungsteil 28 zuzulassen.
Auch muss der Widerstand 25a oftmals einen Widerstandswert
haben, der gleich oder größer als
1 kΩ ist.
Wenn ein Strom von 10 mA durch den Widerstand mit 1 kΩ fließt, tritt
ein Spannungsabfall von annähernd
10 V auf. Daher kann das vorstehend beschriebene für Schaltungen
nicht zulässig
sein, die aus Elementen mit einer Durchbruchspannung bestehen, die
annähernd
gleich 10 V ist.
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Wenn
ein Widerstand 25a mit einem geringeren Widerstandswert
verwendet wird, hat der Kondensator 24 für die Hüllkurvenerfassung
aufgrund des Kondensators 27 eine erhöhte Kapazität. Dies verschlechtert die
Hüllkurvenerfassung.
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Wie
vorstehend beschrieben liegen bei der Informationsverarbeitungsvorrichtung 20 des
Kartentyps verschiedene unerwartete Probleme vor, die aufgrund der
Steigerung der in dem Informationsverarbeitungsteil 28 verbrauchten
Leistung auftreten, und bisher wurden keine Einrichtungen zur Lösung dieses
Problems vorgeschlagen.
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Ferner
wird in dem vorstehend beschriebenen, früher vorgeschlagenen System,
wie in 12 gezeigt, das Taktsignal in
der Weise erzeugt, dass das Differenzsignal zwischen RF1 und RF2
von dem Differentialverstärker
extrahiert wird und von der Pegelverschiebeschaltung 30f pegelverschoben
wird. Wenn das analoge Signal in das digitale Signal umgewandelt
wird, ist aufgrund von Rauschen und Leistungsstreuung das Tastverhältnis möglicherweise nicht
gleich 50%. Dies verursacht einen instabilen Schaltungsbetrieb.
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Demgemäß ist es
wünschenswert,
ein Informationsverarbeitungsgerät
und eine Informationsverarbeitungsvorrichtung des Kartentyps zu
schaffen, die eine in Übereinstimmung
mit In formationen modulierte Trägerwelle
empfangen und die Informationen und Leistung von der Trägerwelle
extrahieren, um dadurch einen vorbestimmten Prozess durchzuführen, wobei
das Gerät
und die Vorrichtung einfach konstruiert und in stabiler weise betrieben
werden können.
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Die
EP-A-0764920 zeigt ein Informationsverarbeitungsgerät auf, das
eine in Übereinstimmung mit
Informationen modulierte Trägerwelle
empfängt und
die Informationen und Leistung von der Trägerwelle extrahiert, um dadurch
einen vorbestimmten Prozess durchzuführen, wobei das Informationsverarbeitungsgerät enthält: eine
Empfangsschaltung, die die Trägerwelle
empfängt;
eine Gleichstromerzeugungsschaltung, die die von der Empfangsschaltung
empfangene Trägerwelle
gleichrichtet, um dadurch Gleichstrom zu erzeugen; eine von der
Gleichstromerzeugungsschaltung strukturell unabhängige Demodulationsschaltung,
die die auf die Trägerwelle modulierten
Informationen wiedergewinnt; eine Informationsverarbeitungsschaltung,
die mit dem Gleichstrom als Leistungsquelle versorgt wird, welche
die von der Demodulationsschaltung wiedergewonnenen Informationen
in einer vorgegebenen Weise verarbeitet; und eine Taktsignalerzeugungsschaltung, die
aus der von der Empfangsschaltung empfangenen Trägerwelle ein Taktsignal erzeugt,
wobei die Taktsignalerzeugungsschaltung von der Gleichstromerzeugungsschaltung
und der Demodulationsschaltung unabhängig ist.
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Ein
die vorliegende Erfindung verkörperndes Informationsverarbeitungsgerät ist dadurch
gekennzeichnet, dass die Gleichstromerzeugungsschaltung, die Demodulationsschaltung
und die Taktsignalerzeugungsschaltung jeweils eine Doppelweg-Gleichrichtschaltung
enthalten, die eine Trägerwelle
vollständig
gleichrichtet, wobei die Doppelweg-Gleichrichtschaltung der Demodulationsschaltung
und der Taktsignalerzeugungsschaltung jeweils teilweise mit der
Doppelweg-Gleichricht schaltung der Gleichstromerzeugungsschaltung
gemeinsam genutzt werden.
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Die
EP-A-0289136 zeigt eine Informationsverarbeitungsvorrichtung auf,
die einen Gleichrichter enthält.
Dieser Gleichrichter ist jedoch vom Aufbau vollständig verschieden
von der vorliegenden Erfindung, in der die Doppelweg-Gleichrichtschaltung
der Demodulationsschaltung und der Taktsignalerzeugungsschaltung
jeweils teilweise mit der Doppelweg-Gleichrichtschaltung der Gleichstromerzeugungsschaltung
gemeinsam genutzt wird.
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Nachfolgend
wird als Beispiel auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen.
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1 ist
ein Blockschaltbild der Arbeitsprinzipien einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
ein Schaltbild einer Konfiguration einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
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3 ist
ein Schaltbild einer Konfiguration einer in 2 gezeigten
ASK-Demodulationsschaltung;
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4 ist
ein Wellenformdiagramm eines Beispiels einer von der Lese-/Schreibeinrichtung
gesendeten Funkwelle;
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5 ist
ein Wellenformdiagramm eines nach der Hüllkurvenerfassung erhaltenen
Signals;
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6(A), 6(B) und 6(C) sind Wellenformdiagramme, die einen Betriebsablauf
eines Taktextrahierblocks zeigen, wobei 6(A) eine
Veränderung
der über
einen Widerstand sich entwickelnden Spannungen mit der Zeit zeigt, 6(B) ein von einer Schmidt-Triggerschaltung ausgegebenes
Signal zeigt und 6(C) ein Beispiel eines von
einer Frequenzteilerschaltung ausgegebenen Signals zeigt;
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7 ist
ein Schaltbild einer weiteren Konfiguration des in 2 gezeigten
Signalblocks;
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8 ist
ein Schaltbild einer weiteren Konfiguration einer Doppelweg-Gleichrichtschaltung,
mit der der in 2 gezeigte Leistungsblock ausgerüstet ist;
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9 ist
ein Schaltbild einer weiteren Konfiguration der Doppelweg-Schaltung,
mit der der in 2 gezeigte Leistungsblock ausgerüstet ist;
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10 (vorstehend
beschrieben) ist ein Blockschaltbild einer Informationsverarbeitungsvorrichtung
des Kartentyps mit der früher
vorgeschlagenen kontaktlosen Schnittstelle des Typs B;
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11 (vorstehend
beschrieben) ist ein Blockschaltbild der in 10 gezeigten
Informationsverarbeitungsvorrichtung des Kartentyps; und
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12 (vorstehend
beschrieben) ist ein Schaltbild einer in 11 gezeigten
Trägertaktextrahierschaltung.
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1 ist
ein Blockschaltbild der Arbeitsprinzipien einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Wie 1 zeigt,
enthält
ein Informationsverarbeitungsgerät 1 eine
Empfangsschaltung 1b, eine Gleichstromerzeugungsschaltung 1c,
eine Demodulationsschaltung 1d und eine Informationsverarbeitungsschaltung 1e.
Das Informationsverarbeitungsgerät
empfängt
Informationen, die auf die von einer Lese-/Schreibeinrichtung 2 gesendeten
Trägerwelle moduliert
sind, und verarbeitet die extrahierten Informationen in vorbestimmter
Weise. Es sei angemerkt, dass 1 zur Vereinfachung
nur den Empfangsabschnitt des Systems zeigt; der Sendeabschnitt
wurde weggelassen.
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Die
Empfangsschaltung 1b empfängt die von der Lese/Schreibeinrichtung 2 gesendete
modulierte Trägerwelle über eine
eingebaute Antenne.
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Die
Gleichstromerzeugungsschaltung 1c richtet die von der Empfangsschaltung 1b empfangene
Trägerwelle
gleich und erzeugt dadurch Gleichstrom.
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Die
Demodulationsschaltung 1d ist von der Gleichstromerzeugungsschaltung 1c unabhängig und
liest die auf die Trägerwelle
modulierten Informationen aus.
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Die
Informationsverarbeitungsschaltung 1e nutzt die von der
Gleichstromerzeugungsschaltung 1c erzeugte Gleichstromleistung
als Leistungsquelle und verarbeitet die von der Demodulationsschaltung 1d wiedergewonnenen
Informationen in vorbestimmter Weise.
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Nachfolgend
wird der Betriebsablauf des in 1 gezeigten
Systems beschrieben.
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Die
Lese-/Schreibeinrichtung 2 ASK-moduliert die Trägerwelle
mit einer gegebenen Frequenz in Übereinstimmung
mit den zu übertragenden
Informationen.
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Die
Empfangsschaltung 1b des Informationsverarbeitungsgeräts 1 empfängt die
von einer eingebauten Antenne erfasste modulierte Trägerwelle
und wandelt die Trägerwelle
in ein entsprechendes elektrisches Signal um.
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Die
Gleichstromerzeugungsschaltung 1c richtet die Trägerwelle
von der Empfangsschaltung 1b vollständig gleich, sodass Gleichstromleistung
erzeugt werden kann.
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Die
Demodulationsschaltung 1 demoduliert die Trägerwelle,
um die auf die Trägerwelle
aufmodulierten Informationen wiederzugewinnen.
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Die
Gleichstromerzeugungsschaltung 1c enthält Gleichrichtelemente zur
Doppelweg-Gleichrichtung und einen Kondensator zum Beseitigen der Welligkeitskomponente.
Die Demodulationsschaltung 1d enthält einen Kondensator und einen
Widerstand zur Hüllkurvenerfassung
der Trägerwelle.
Diese Elemente sind voneinander unabhängig, sodass Störungen zwischen
den Elementen vermieden werden können.
Dies macht es möglich,
die einzelnen Elemente separat zu gestalten und die Konstruktionsarbeit
zu vereinfachen.
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Die
Informationsverarbeitungsschaltung 1e verarbeitet die Informationen
von der Demodulationsschaltung 1d in vorgegebener Weise,
während sie
die Leistung von der Gleichstromerzeugungsschaltung 1c als
Leistungsquelle verwendet.
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Wie
vorstehend beschrieben sind die Gleichstromerzeugungsschaltung 1c und
die Demodulationsschaltung 1d voneinander unabhängig und
wirken nicht störend
aufeinander. Des Weiteren kann aufgrund der getrennten Anordnung
der Gleichstromerzeugungsschaltung 1c und der Demodulationsschaltung 1d die
Konstruktion vereinfacht werden.
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2 ist
ein Schaltbild einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Eine Informationsverarbeitungsvorrichtung
des Kartentyps gemäß dieser
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung enthält
eine Antenne 50, einen Leistungsblock 60, einen Signalblock 70 und
einen Taktextraktionsblock 80. Hier kann die Informationsverarbeitungsvorrichtung des
Kartentyps eine Vorrichtung sein, die ein Gehäuse aufweist, in dem ein Halbleiterchip
untergebracht ist, wie zum Beispiel eine Smartcard oder RFID (Hochfrequenz-Identifikation).
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Die
Lese-/Schreibeinrichtung hat die gleiche Konfiguration wie die in 10 gezeigte
früher
vorgeschlagene und auf ihre Beschreibung wird verzichtet.
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Die
Antenne 50 erfasst die von der Lese-/Schreibeinrichtung
gesendete Funkwelle und liefert sie an die zugehörigen Blöcke.
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Der
Leistungsblock 60 ist aus einem Kondensator 61,
N-Kanal-MOS-FETs,
einer Spannungsstabilisierungsschaltung 66, einem Kondensator 67 und
einem Informationsverarbeitungsteil 68 aufgebaut. Der Leistungsblock 60 extrahiert
Gleichstromleistung, die als Leistungsversorgungsspannung dient,
aus dem Hochfrequenzsignal von der Antenne 50.
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Die
N-Kanal-MOS-FETs 62–65 bilden
eine Doppelweg-Gleichrichtschaltung. Gate und Drain des an der oberen
Seite von
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2 dargestellten
N-Kanal-MOS-FET 62 sind miteinander verbunden. In ähnlicher
Weise sind Gate und Drain des N-Kanal-MOS-FET 63 miteinander
verbunden. Die N-Kanal-MOS-FETs 62 und 63 erlauben
den Stromdurchtritt von der unteren Seite der Zeichnung zu der oberen
Seite und verhindern den Stromfluss in umgekehrter Richtung.
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Das
Gate eines der N-Kanal-MOS-FETs 64 und 65, die
auf der unteren Seite von 2 gezeigt sind,
ist mit dem Drain des anderen verbunden. Grundsätzlich sind für RF1 > RF2 die N-Kanal-MOS-FETs 64 und 65 EIN
bzw. AUS. Für
RF1 < RF2 sind
die N-Kanal-MOS-FETs 64 und 65 AUS bzw. EIN.
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Die
Spannungsstabilisierungsschaltung 66 regelt die dem Informationsverarbeitungsteil 68 zugelieferte
Spannung auf einen konstanten Pegel.
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Der
Kondensator 67 beseitigt die Welligkeitskomponente in der
von der Spannungsstabilisierungsschaltung 66 zugelieferten
Gleichspannung und liefert die Energie zum Beenden der Ausschaltsequenz
in dem Informationsverarbeitungsteil 68, auch wenn die
Leistungsversorgung von der Lese-/Schreibeinrichtung momentan unterbrochen wird.
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Der
Informationsverarbeitungsteil 68 enthält beispielsweise eine CPU,
ein ROM, ein RAM und eine Verschlüsselungsschaltung und verarbeitet
von dem Signalblock 70 wiedergewonnene Informationen auf
verschiedene Arten.
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Der
Signalblock 70 ist aus N-Kanal-MOS-FETs 71 und 72,
einem Kondensator 73, einem Widerstand 74 und
einer ASK-Demodulationsschaltung 75 aufgebaut
und gewinnt die auf das Hochfrequenzsignal modulierten Informationen.
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Die
N-Kanal-MOS-FETs 71 und 72 arbeiten mit den N-Kanal-MOS-FETs 64 und 65 zusammen und
bilden eine Doppelweg-Gleichrichtschaltung,
die das Hochfrequenzsignal von der Antenne 50 vollständig gleichrichtet.
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Der
Kondensator 73 und der Widerstand 74 bilden eine
Hüllkurvenerfassungsschaltung,
die ein Signal von den N-Kanal-MOS-FETs 71 und 72 erfasst und
das erfasste Signal der ASK-Demodulationsschaltung 75 zuliefert.
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Die
ASK-Demodulationsschaltung 75 gewinnt das Signal aus dem
der Hüllkurvenerfassung unterzogenen
Signal in ASK-Demodulation.
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3 ist
ein Schaltbild einer Konfiguration der ASK-Demodulationsschaltung 75.
Wie 3 zeigt, ist die ASK-Demodulationsschaltung 75 aus
einem LPF (Tiefpassfilter) 75a, einem Kondensator 75b,
Widerständen 75c und 75d,
einem Operationsverstärker 75e,
Vergleichern 75f und 75g und NAND-Elementen 75h und 75i aufgebaut.
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Der
LPF 75a beseitigt eine in dem Signal nach der Hüllkurvenerfassung
enthaltene Hochfrequenzkomponente.
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Der
Kondensator 75b ist ein Kopplungskondensator, der eine
in dem der Hüllkurvenerfassung unterzogenen
Signal enthaltene Gleichstromkomponente beseitigt.
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Die
Widerstände 75c und 75d und
der Operationsverstärker 75e bilden
einen Invertierverstärker mit
einem Verstärkungsfaktor
1, welcher Verstärker das
Signal von dem Kondensator 75b invertiert. Für einen
Verstärkungsfaktor
gleich 1 haben die Widerstände 75c und 75d einen
identischen Widerstandswert.
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Der
Vergleicher 75f vergleicht das Signal von dem Operationsverstärker 75e mit
einer Referenzspannung Vr1. Dann gibt der Vergleicher 75f die
Leistungsversorgungsspannung aus, wenn die Eingangsspannung niedriger
als die Referenzspannung Vr1 ist, und gibt das Erdpotenzial (GND)
aus, wenn die Eingangsspannung höher
als die Referenzspannung Vr1 ist.
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Der
Vergleicher 75g vergleicht das Ausgangssignal des Kondensators 75b mit
einer Referenzspannung Vr2. Anschließend gibt der Vergleicher 75g die
Leistungsversorgungsspannung aus, wenn die Eingangsspannung niedriger
als die Referenzspannung Vr2 ist, und gibt das Erdpotenzial aus, wenn
die Eingangsspannung höher
als die Referenzspannung Vr2 ist.
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Die
Referenzspannungen Vr1 und Vr2 können
unter Berücksichtigung
der Leistungsfähigkeit der
einzelnen Schaltungen bestimmt werden.
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Die
NAND-Elemente 75h und 75i bilden eine Verriegelungsschaltung,
die in Übereinstimmung
mit dem Signal von den Vergleichern 75f und 75g eine Setz-
oder Rücksetz-Operation
durchführt.
Das Ausgangssignal der Verriegelungsschaltung hat den Pegel des
digitalen Signals.
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Wie
wiederum 2 zeigt, ist der Taktextrahierblock 80 aus
N-Kanal-MOS-FETs 81 und 82, Widerständen 83 und 84 und
einer Schmidt-Triggerschaltung 85 sowie einer Frequenzteilerschaltung 86 aufgebaut
und erzeugt ein Taktsignal aus dem Hochfrequenzsignal.
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Die
N-Kanal-MOS-FETs 81 und 82 wirken mit den N-Kanal-MOS-FETs 64 und 65 zusammen und
richten das Hochfrequenzsignal vollständig gleich.
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Die
Widerstände 83 und 84 sind
Eingangswiderstände.
Eine von den Widerständen 83 und 84 geteilte
Spannung wird der Schmidt-Triggerschaltung 85 zugeliefert.
Der Widerstand 84 wirkt auch zur Entladung der Eingangskapazität der Schmidt-Triggerschaltung 85.
-
Die
Schmidt-Triggerschaltung 85 formt die Wellenform der sich über den
Widerstand 84 entwickelnden Spannung und wandelt die Spannung,
die die geformte Wellenform hat, in ein Digital-Pegelsignal um.
-
Die
Frequenzteilerschaltung 86 teilt die Frequenz des Ausgangssignals
der Schmidt-Triggerschaltung 85 durch 2.
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Der
Betriebsablauf der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird nachfolgend beschrieben.
-
Die
Lese-/Schreibeinrichtung erzeugt und sendet eine in 4 gezeigte
Funkwelle. Wie 4 zeigt, enthält die von
der Lese-/Schreibeinrichtung gesendete Funkwelle "0"- oder "1"-Bit-Informationen, die
auf die Trägerwelle
mit einer Frequenz von 13,56 MHz ASK-moduliert sind. Genauer ausgedrückt entspricht
eine Amplitude A2, die eine Amplitude mit hohem Magnetfeld ist, "1" und eine Amplitude A1, die eine Amplitude
mit niedrigem Magnetfeld ist, entspricht "0".
Der Modulationsfaktor, der als {(A2 – A1)/(A1 + A2)} × 100 definiert
ist, wird auf 8–14%
eingestellt.
-
Die
vorstehend beschriebene Funkwelle wird von der Antenne 50 erfasst
und auf der Basis der Magnetfeldintensität in ein elektrisches Signal
umgewandelt. Der Induktivitätsbauteil
der Antenne 50 und der Kondensator 61 bilden eine
Parallelresonanzschaltung, die das Empfangen einer größeren Leistung
erlaubt als bei Fehlen des Kondensators 61 verfügbar wäre.
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Für RF1 > RF2 sind die N-Kanal-MOS-FETs 62 und 63 EIN
bzw. AUS. Dies erlaubt den Stromfluss in der Spannungsstabilisierungsschaltung 66 von RF1.
-
Für RF1 < RF2 sind die N-Kanal-MOS-FETs 63 und 62 EIN
bzw. AUS. Dies erlaubt den Stromfluss in der Spannungsstabilisierungsschaltung 66 von RF2.
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Die
Spannungsstabilisierungsschaltung 66 bezieht sich auf eine
Referenzspannung, die beispielsweise durch eine Bandabstand-Referenzschaltung
erzeugt wird, und bestimmt, ob die an den Informationsverarbeitungsteil 68 angelegte
Spannung einen gegebenen Wert hat. Basierend auf dem Ergebnis der
Spannungserfassung führt
die Spannungsstabilisierungsschaltung 66 eine Zwischenversorgung
mit Strom durch, um so die Last mit einer konstanten Spannung zu
versorgen.
-
Der
Kondensator 67 beseitigt die in der Ausgangspannung von
der Spannungsstabilisierungsschaltung 66 enthaltene Wel ligkeitskomponente
und führt
der Lastschaltung für
eine gegebene Zeit Energie zu.
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Vorzugsweise
hat der Kondensator 67 eine Kapazität von annähernd 1000 pF. In dem in 11 gezeigten
früher
vorgeschlagenen System ist es schwierig, Störungen mit der Hüllkurvenerfassungsschaltung
zu vermeiden, wenn eine so große
Kapazität
verwendet wird. Im Gegensatz dazu ist eine Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung in der Lage, die Störungen
aufgrund eines effektiven Widerstands der N-Kanal-MOS-FETs 62, 63, 71 und 72 zu beseitigen.
Daher ist es möglich,
die Hüllkurvenerfassung
exakt durchzuführen,
auch wenn der Kondensator 67 eine große Kapazität hat.
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In
dem Fall, in dem wie in dem in 11 gezeigten
früher
vorgeschlagenen System die Dioden 23a–23d verwendet werden,
sind die Spannungen RF1 und RF2 bedingt durch die Spannungsstabilisierungsschaltung 25b und
den Vorwärtsspannungsabfall
(gewöhnlich
0,7 Volt) der Dioden 23a–23d auf konstante
Pegel festgelegt. Die ASK-Demodulation kann daher nicht wirksam
durchgeführt
werden. Im Gegensatz dazu vermeidet die Verwendung von MOS-FETs
in einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung den vorstehend beschriebenen Nachteil.
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Wenn
ferner die Dioden durch den gewöhnlichen
CMOS-Prozess hergestellt
werden, kann ein Substratstrom fließen, der ein Latch-up verursacht. Im
Gegensatz dazu vermeidet die Verwendung von MOS-FETs in einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung das Auftreten eines Latch-up.
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Eine
Kapazität
annähernd
gleich 1000 pF wird durch Verwendung des Herstellungsprozesses für ferroelektrische
Speicher ohne weiteres verwirklicht. Ferner ist es möglich, in
Verbindung mit dem Eingangsanschluss der Spannungsstabilisierungsschaltung 66 einen
Kondensator vorzusehen und auf diese Weise die Welligkeit zu beseitigen.
Mit dieser Anordnung ist es auch möglich, im Gegensatz zu dem
früher
vorgeschlagenen System die Störungen mit
dem Signalblock zu beseitigen.
-
Der
Informationsverarbeitungsteil 68 führt verschiedene Operationen
mit von dem Kondensator 67 zugeliefertem Gleichstrom durch.
-
Der
von dem Informationsverarbeitungsteil 68 abgegebenen Strom
fließt über den
N-Kanal-MOS-FET 64 zu RF2, wenn RF1 > RF2. Im Gegensatz dazu fließt für RF1 < RF2 der Strom über den N-Kanal-MOS-FET 65 zu
RF1.
-
In
dem Signalblock 70 richten die N-Kanal-MOS-FETs 71 und 72 das
Hochfrequenzsignal in der gleichen Weise wie die N-Kanal-MOS-FETs 62 und 63 gleich.
-
Da
die N-Kanal-MOS-FETs 71 und 72 keine Leistung
nehmen müssen,
können
diese Transistoren durch relativ kompakte Elemente gebildet werden.
Somit findet aufgrund der getrennten Anordnung der N-Kanal-MOS-FETs 71 und 72 keine
wesentliche Größenzunahme
der Schaltung einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung statt.
-
Der
Kondensator 73 und der Widerstand 74 führen die
Hüllkurvenerfassung
für das
gleichgerichtete Hochfrequenzsignal durch. So wird, wie in 5 gezeigt,
die die Scheitelpunkte des gleichgerichteten Hochfrequenzsignals
verbindende Hüllkurve
erfasst. Die Elementwerte des Kondensators 73 und des Widerstands 74 werden
unter Berücksichtigung
der Frequenz des Hochfrequenzsignals bestimmt. Vorzugsweise hat
der Widerstand 74 im Hinblick auf die Unterdrückung des
Leistungsverbrauchs einen möglichst
großen
Widerstand. Unsere Versuche zeigen, dass es ausreichend ist, dass
der Kondensator 73 eine Kapazität von höchstens 50 pF hat. Für diesen Kapazitätswert ist
es ausreichend, wenn der Widerstand 74 einen Widerstandswert
von 10 kΩ hat.
In diesem Fall ist der von dem Widerstand 74 verbrauchte
Stromwert annähernd
100 μA,
was ausreichend niedrig ist.
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Der
LPF 75a der in 3 gezeigten ASK-Demodulationsschaltung 75 nimmt
nur die Signalkomponente von dem Hochfrequenzsignal.
-
Der
Kondensator 75b beseitigt die Gleichstromkomponente aus
dem Ausgangssignal des LPF 75a.
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Die
Widerstände 75c und 75d und
der Operationsverstärker 75e invertieren
das Ausgangssignal des Kondensators 75b.
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Der
Vergleicher 75f vergleicht die Referenzspannung Vr1 und
den Ausgang des Operationsverstärkers 75e und
der Vergleicher 75g vergleicht die Referenzspannung Vr2
und den Ausgang des Kondensators 75b. Jeder der Vergleicher 75f und 75g gibt
eine positive Spannung aus, wenn die zu vergleichende Eingangsspannung
niedriger als die Referenzspannung ist, und gibt eine negative Spannung aus,
wenn die Eingangsspannung höher
als die Referenzspannung ist.
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Die
NAND-Elemente 75h und 75i bilden eine Verriegelungsschaltung,
die durch den Ausgang des Vergleichers 75f gesetzt wird
und durch den Ausgang des Vergleichers 75g rückgesetzt
wird. Auf diese Weise ist von dem NAND-Element 75h ein
wellengeformtes Digital-Pegelsignal verfügbar.
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Das
auf diese Weise erzeugte digitale Signal wird dem in 2 gezeigten
Informationsverarbeitungsteil 68 zugeführt.
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Die
Signalkomponente der Demodulation fließt entweder in RF1 oder RF2 über Erde
aufgrund der Funktion der N-Kanal-MOS-FETs 64 und 65, wie vorstehend
beschrieben wurde.
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In
dem in 2 gezeigten Taktextraktionsblock 80 arbeiten
die N-Kanal-MOS-FETs 81 und 82 mit den N-Kanal-MOS-FETs 64 und 65 zusammen und
richten das Hochfrequenzsignal vollständig gleich. Wie im Fall der
vorstehend genannten N-Kanal-MOS-FETs 71 und 72 müssen die
N-Kanal-MOS-FETs 81 und 82 keine Leistung nehmen und
können
durch relativ kompakte Elemente gebildet sein. Somit liegt keine
wesentliche Größenzunahme
der Schaltung in einer Ausführungsform
der vorliegen den Erfindung aufgrund der getrennten Anordnung der
N-Kanal-MOS-FETs 81 und 82 vor.
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Die
Widerstände 83 und 84 teilen
das Doppelweg-gleichgerichtete Signal in einem gegebenen Verhältnis, wobei
die geteilte Spannung an die Schmidt-Triggerschaltung 85 angelegt
wird und deren Eingangs-Kapazität
entlädt.
Allgemein ist der Widerstandswert des Widerstands 83 kleiner
als der des Widerstands 84.
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Die
Schmidt-Triggerschaltung 85 hat zwei verschiedene Schwellenwerte,
die zur Wellenformung und Pegelumwandlung auf den digitalen Signalpegel
jeweils auf das Ansteigen und das Abfallen des Signals bezogen sind.
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Die
Frequenzteilerschaltung 86 teilt die Frequenz des Ausgangs
der Schmidt-Triggerschaltung 85 durch 2, wobei das resultierende
Signal ein Takt ist.
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6(A), 6(B) und 6(C) sind Ansichten, die den Betriebsablauf des
Taktextraktionsblocks 80 zeigen. Genauer ausgedrückt zeigt 6(A) eine Veränderung
der sich über
den Widerstand 84 entwickelnden Spannung über die
Zeit. wie dargestellt, wird die Spannung über den Widerstand 84 durch
vollständiges
Gleichrichten des Hochfrequenzsignals erhalten. Das Signal hat eine
Frequenz von 27,12 MHz, da es durch vollständiges Gleichrichten der Trägerwelle
von 13,46 MHz erhalten wird.
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6(B) zeigt ein Beispiel des Signals, das von der
Schmidt-Triggerschaltung 85 ausgegeben wird. Wie dargestellt
wurde das Ausgangssignal der Schmidt-Triggerschaltung 85 in
eine rechteckige Wellenform geformt und so eingestellt, dass es
den Pegel des digitalen Signals hat.
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6(C) zeigt ein Beispiel des Signals, das von der
Frequenzteilerschaltung 86 ausgegeben wird. Wie dargestellt
wird das Ausgangssignal der Frequenzteilerschaltung 86 durch
Teilen der Frequenz des Ausgangssignals der Schmidt-Trigger schaltung 85 durch
2 erhalten. Das von der Frequenzteilerschaltung 86 ausgegebene
Signal ist 13,56 MHz, was die Hälfte
der Frequenz von 27,12 MHz ist.
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Der
auf diese Weise erzeugte Takt wird dem Informationsverarbeitungsteil 68 zugeführt.
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Wie
vorstehend beschrieben erzeugt der Leistungsblock 60 die
Leistungsversorgungsspannung aus der Trägerwelle und der Signalblock 70 extrahiert
auf die Trägerwelle
modulierte Informationen, wobei der Taktextraktionsblock 80 den
Takt aus der Trägerwelle
erzeugt und dem Informationsverarbeitungsteil 68 zuführt. Auf
diese Weise arbeitet der Informationsverarbeitungsteil 68 mit
von dem Leistungsblock 60 zugelieferter Leistung und verarbeitet die
Informationen von dem Signalblock 70 synchron mit dem Takt
von dem Taktextraktionsblock 80.
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Wie
vorstehend beschrieben sind gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung der Leistungsblock 60 und der
Signalblock 70 unabhängig
voneinander. Dies verhindert, dass die Elemente des Leistungsblocks 60 und
die des Signalblocks 70 störend aufeinander wirken und
ermöglicht
eine vereinfachte Konstruktion. Ferner können die am besten geeigneten
Elemente als die Widerstände
und Kondensatoren verwendet werden, sodass der Leistungsverbrauch
reduziert werden kann und die Fähigkeiten
der Leistungsversorgung und Demodulation verbessert werden können. Dies
trägt zur
Erweiterung der Kommunikationsdistanz bei.
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In
der vorliegenden Ausführungsform
wird das Hochfrequenzsignal Doppelweg-gleichgerichtet und von der
Schmidt-Triggerschaltung 85 in
die geeignete Wellenform geformt und von der Frequenzteilerschaltung 86 durch
2 geteilt. Auf diese Weise kann der Takt mit einem Tastverhältnis von
50% erzeugt werden.
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Ferner
verwenden gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung die Gleichrichtelemente in jedem Block
MOS-FETs. Dies verbessert
die Affinität
mit dem Halbleiterprozess und unterdrückt wirksam das Auftreten von
Latch-up aufgrund von Substratstrom im Vergleich zu dem Fall mit
Dioden, die in den früher
vorgeschlagenen Systemen verwendet werden. Ferner hat jeder MOS-FET
einen gegebenen EIN-Widerstand, der die Isolierung zwischen Blöcken verbessert
und die Störungen
zwischen ihnen unterdrückt.
-
Eine
weitere Konfiguration des Signalblocks 70 wird nachfolgend
beschrieben.
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7 ist
ein Schaltbild einer weiteren Konfiguration der Signalblocks 70.
In 7 sind Teile, die gleich den in 2 gezeigten
sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und auf ihre Beschreibung
wird verzichtet. Ein in 7 gezeigter Signalblock 120 unterscheidet
sich von dem in 2 gezeigten insofern, als der
in 2 gezeigte Widerstand 74 durch Widerstände 121 und 122 und
N-Kanal-MOS-FETs 123 und 124 ersetzt
ist.
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Die
N-Kanal-MOS-FETs 123 und 124 werden durch Steuersignale
C1 bzw. C2 gesteuert, wobei einer der beiden oder beide Transistoren
EIN sind, sodass der entsprechende Widerstand 121 oder 122 mit
der Schaltung verbunden ist.
-
Die
Widerstände 121 und 123 haben
jeweils unterschiedliche Widerstandswerte, sodass sie in Verbindung
mit dem Kondensator 73 verschieden definierte Zeitkonstanten
haben. Genauer ausgedrückt definiert
der Widerstand 121 eine Zeitkonstante (große Zeitkonstante),
wenn die Trägerwelle
eine niedrige Frequenz hat, und der Widerstand 122 definiert eine
Zeitkonstante (kleine Zeitkonstante), wenn die Trägerwelle
eine hohe Frequenz hat. Beispielsweise hat der Widerstand 121 einen
Widerstandswert von etwa 40 kΩ und
der Widerstand 122 hat einen Widerstandswert von etwa 20
kΩ in einem
Fall, in dem zwei Datenübertragungsraten
von 105,9375 Kbps und 211,875 Kbps vorliegen und der Kondensator 73 eine Kapazität von 50
pF hat.
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Wenn
somit die Frequenz der Trägerwelle niedrig
ist, wird nur der N-Kanal-MOS-FET 123 EIN geschaltet. Wenn
im Gegensatz dazu die Frequenz der Trägerwelle hoch ist, wird nur
der N-Kanal-MOS-FET 124 EIN geschaltet. Als Resultat wird die
Hüllkurvenerfassung
mit der optimalen Zeitkonstante durchgeführt.
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In
vorstehend beschriebener Weise wird der Widerstand in Übereinstimmung
mit der Frequenz der Trägerwelle
ausgewählt
und die Hüllkurvenerfassung
wird mit der optimalen Zeitkonstante durchgeführt. Somit kann die Genauigkeit
der Hüllkurvenerfassung
verbessert werden und der Leistungsverbrauch bei niedriger Frequenz
kann reduziert werden.
-
Obgleich
die vorstehend beschriebene Konfiguration zwei widerstände verwendet,
können
mehr als zwei Widerstände
vorgesehen und selektiv verwendet werden.
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Nachfolgend
wird eine weitere Konfiguration der Doppelweg-Gleichrichtschaltung
in dem Leistungsblock 60 unter Bezug auf 8 beschrieben.
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Wie 8 zeigt,
ist der Leistungsblock 60 aus P-Kanal-MOS-FETs 140 und 141 und
zwei N-Kanal-MOS-FETs 142 und 143 gebildet.
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Im
Einzelnen sind die Sources der P-Kanal-MOS-FETs 140 und 141 an
RF1 bzw. an RF2 angeschlossen und ihre Drains sind mit Vdd verbunden. Das
Gate eines der FETs 140 und 141 ist mit der Source
des anderen verbunden.
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Die
Gates und Drains der N-Kanal-MOS-FETs 142 und 143 sind
mit Erde GND verbunden und ihre Sources sind mit RF2 bzw. RF1 verbunden.
-
Die
in 8 gezeigte Schaltung arbeitet wie folgt.
-
Für RF1 > RF2 ist der P-Kanal-MOS-FET 140 EIN
geschaltet, während
der P-Kanal-MOS-FET 141 AUS geschaltet ist. Somit fließt Strom
von RF1 über
den P-Kanal-MOS-FET 140 zu Vdd.
-
Hier
ist die mit dem N-Kanal-MOS-FET 142 verbundene Diode in
Vorwärtsrichtung
vorgespannt und wird für
GND > RF2 EIN geschaltet,
während
die mit dem N-Kanal-MOS-FET 143 verbundene Diode in Rückwärtsrichtung
vorgespannt ist und AUS geschaltet wird. Somit fließt der Strom,
der von Vdd eingegeben wird und in der Schaltung fließt, über den N-Kanal-MOS-FET 142 zu
RF2 ab.
-
Für RF1 < RF2 ist der P-Kanal-MOS-FET 140 AUS
geschaltet, während
der P-Kanal-MOS-FET 141 EIN geschaltet ist. Somit fließt Strom
von RF2 über
den P-Kanal-MOS-FET 141 zu Vdd.
-
Hier
ist die mit dem N-Kanal-MOS-FET 143 verbundene Diode in
Vorwärtsrichtung
vorgespannt und wird für
GND < RF2 EIN geschaltet,
während
die mit dem N-Kanal-MOS-FET 142 verbundene Diode in Rückwärtsrichtung
vorgespannt ist und AUS geschaltet wird. Somit fließt der Strom,
der von Vdd eingegeben wird und in der Schaltung fließt, über den N-Kanal-MOS-FET 143 zu
RF1 ab.
-
Wie
vorstehend beschrieben wird im Gegensatz zu 2 die von
den P-Kanal-MOS-FETs gebildete Umschaltung in der oberen Hälfte der
Schaltung verwendet und die Doppelweg-Gleichrichtoperation wird wie in dem
Fall von 2 verwirklicht.
-
Nachfolgend
wird eine weitere Konfiguration der Doppelweg-Gleichrichtschaltung
in dem Leistungsblock 60 unter Bezug auf 9 beschrieben.
-
Wie 9 zeigt,
ist die Doppelweg-Gleichrichtschaltung aus P-Kanal-MOS-FETs 161–166 und N-Kanal-MOS-FETs 167 und 168 aufgebaut.
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Im
Einzelnen ist die Source des P-Kanal-MOS-FET 161 mit RF1
verbunden und das Gate und der Drain sind mit Vdd verbun den und
sein Substrat ist mit dem Drain des P-Kanal-MOS-FET 162, seinem
Substrat, dem Drain des P-Kanal-MOS-FET 163 und seinem
Substrat verbunden.
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Die
Source des P-Kanal-MOS-FET 162 ist mit Vdd verbunden und
sein Gate ist mit RF1 verbunden, wobei der Drain und sein Substrat
mit dem Substrat des P-Kanal-MOS-FET 161 und dem Drain
und Substrat des P-Kanal-MOS-FET 163 verbunden sind.
-
Die
Source des P-Kanal-MOS-FET 163 ist mit RF1 verbunden und
sein Gate ist mit Vdd verbunden, wobei sein Drain und sein Substrat
mit dem Substrat des P-Kanal-MOS-FET 161 und dem Drain und
dem Substrat des P-Kanal-MOS-FET 162 verbunden sind.
-
Die
Source des P-Kanal-MOS-FET 164 ist mit RF2 verbunden und
sein Gate und Drain ist mit Vdd verbunden, wobei sein Substrat mit
dem Drain und dem Substrat des P-Kanal-MOS-FET 165 und dem
Drain und dem Substrat des P-Kanal-MOS-FET 166 verbunden
sind.
-
Die
Source des P-Kanal-MOS-FET 165 ist mit Vdd verbunden und
sein Gate ist mit RF2 verbunden, wobei sein Drain und sein Substrat
mit dem Substrat des P-Kanal-MOS-FET 164 und dem Drain und
dem Substrat des P-Kanal-MOS-FET 166 verbunden sind.
-
Die
Source des P-Kanal-MOS-FET 166 ist mit RF2 verbunden und
sein Gate ist mit Vdd verbunden, wobei sein Drain und sein Substrat
mit dem Substrat des MOS-FET 164 und dem Drain und dem Substrat
des P-Kanal-MOS-FET 165 verbunden sind.
-
Die
Source des N-Kanal-MOS-FET 167 ist mit GND verbunden und
sein Gate ist mit RF1 verbunden, wobei sein Drain mit RF2 verbunden
ist.
-
Die
Source des N-Kanal-MOS-FET 168 ist mit GND verbunden und
sein Gate ist mit RF2 verbunden, wobei sein Drain mit RF1 verbunden
ist.
-
Die
in 9 gezeigte Schaltung arbeitet wie folgt.
-
Zunächst wird
der Fall von RF1 > RF2
beschrieben. In diesem Fall ist der P-Kanal-MOS-FET 161 in
Vorwärtsrichtung
vorgespannt und EIN geschaltet, während der P-Kanal-MOS-FET 164 in Rückwärtsrichtung
vorgespannt ist und AUS geschaltet ist.
-
Dabei
ist der P-Kanal-MOS-FET 162 in Rückwärtsrichtung vorgespannt und
AUS geschaltet, während
der P-Kanal-MOS-FET 163 in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist
und EIN geschaltet ist. Somit wird das Substrat des P-Kanal-MOS-FET 161 auf das
Potenzial von RF1 gesetzt, welches das höchste daran angelegte ist.
Somit wird eine Diode, die an dem P-Kanal-MOS-FET 161 parasitär ist, AUS
geschaltet, sodass das Auftreten eines Latch-up verhindert werden
kann.
-
Im
Gegensatz dazu ist der P-Kanal-MOS-FET 165 in Vorwärtsrichtung
vorgespannt und ist EIN geschaltet, während der P-Kanal-MOS-FET 166 in
Rückwärtsrichtung
vorgespannt ist und AUS geschaltet ist. Somit wird das Substrat des
P-Kanal-MOS-FET 164 auf
das Potenzial von Vdd gesetzt, welches das höchste daran angelegte ist.
-
Nachfolgend
wird der Fall von RF1 < RF2
beschrieben.
-
In
diesem Fall ist der P-Kanal-MOS-FET 161 in Rückwärtsrichtung
vorgespannt und AUS geschaltet, während der P-Kanal-MOS-FET 164 in
Vorwärtsrichtung
vorgespannt ist und EIN geschaltet ist.
-
Dabei
ist der P-Kanal-MOS-FET 165 in Rückwärtsrichtung vorgespannt und
AUS geschaltet, während
der P-Kanal-MOS-FET 166 in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist
und EIN geschaltet ist. Somit wird das Substrat des P-Kanal-MOS-FET 164 auf das
Potenzial von RF2 gesetzt, welches die höchste daran angelegte Spannung
ist.
-
Im
Gegensatz dazu ist der P-Kanal-MOS-FET 162 in Vorwärtsrichtung
vorgespannt und ist EIN geschaltet, während der P-Kanal-MOS-FET 163 in
Rückwärtsrichtung
vorgespannt ist und AUS geschaltet ist. Somit wird das Substrat des
P-Kanal-MOS-FET 161 auf
das Potenzial von Vdd gesetzt, welches das höchste daran angelegte ist.
-
Wie
vorstehend unter Bezug auf 9 beschrieben,
vermeidet die Verwendung der P-Kanal-MOS-FETs den Substrat-Vorspannungseffekt
im Vergleich zu der in 2 gezeigten Gleichrichtschaltung
mit N-Kanal-MOS-FETs und unterdrückt
den Spannungsabfall während
der Einschaltzeit. Dies verbessert die Gleichrichteffizienz.
-
Wie
vorstehend beschrieben wird gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ein Informationsverarbeitungsgerät geschaffen,
das eine in Übereinstimmung
mit Informationen modulierte Trägerwelle
empfängt
und von der Trägerwelle
Informationen und Leistung extrahiert, um dadurch einen vorbestimmten
Prozess durchzuführen,
wobei das Informationsverarbeitungsgerät enthält: eine Empfangsschaltung,
die die Trägerwelle
empfängt;
eine Gleichstromerzeugungsschaltung, die die von der Empfangsschaltung
empfangene Trägerwelle
gleichrichtet, um dadurch Gleichstrom zu erzeugen; eine von der
Gleichstromerzeugungsschaltung strukturell unabhängige Demodulationsschaltung,
die die auf die Trägerwelle
modulierten Informationen wiedergewinnt; eine Informationsverarbeitungsschaltung,
die mit dem Gleichstrom als Leistungsquelle versorgt wird, welche
die von der Demodulationsschaltung wiedergewonnenen Informationen
in einer vorgegebenen Weise verarbeitet; und eine Taktsignalerzeugungsschaltung,
die aus der von der Empfangsschaltung empfangenen Trägerwelle
ein Taktsignal erzeugt, wobei die Taktsignalerzeugungsschaltung
von der Gleichstromerzeugungsschaltung und der Demodulationsschaltung
unabhängig
ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichstromerzeugungsschaltung, die
Demodulationsschaltung und die Taktsignalerzeugungsschaltung eine
Doppelweg-Gleichrichtschaltung enthalten, die eine Trägerwelle
vollständig gleichrichtet,
wobei die Doppelweg-Gleichrichtschaltung der Demodulationsschaltung
und der Taktsignalerzeugungsschaltung jeweils teilweise mit der Doppelweg-Gleichrichtschaltung
der Gleichstromerzeugungsschaltung gemeinsam genutzt werden. Mit dem
vorstehend beschriebenen Aufbau ist es möglich, eine höhere Leistungsfähigkeit
und einen niedrigeren Leistungsverbrauch der Demodulationsschaltung
zu verwirklichen.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ferner ein Informationsverarbeitungsgerät vorgesehen,
das eine Informationsverarbeitungsvorrichtung des Kartentyps ist.
Diese Ausführungsform
bietet den Vorteil der einfachen Konstruktion.
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Die
vorstehenden Ausführungen
werden nur als Erläuterung
der Prinzipien einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung betrachtet. Da zahlreiche Modifikationen
und Veränderungen
für den
Durchschnittsfachmann ohne weiteres offensichtlich sind, soll die
Erfindung nicht auf die dargestellten und beschriebenen exakten
Konstruktionen und Anwendungen beschränkt werden, so dass demgemäß alle geeigneten
Modifikationen und Äquivalente
so zu betrachten sind, dass sie unter den durch die beigefügten Patentansprüche definierten
Schutzumfang der Erfindung fallen.