JP2007140903A - Noncontact data carrier - Google Patents

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Yuuki Sato
勇樹 佐藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To supply a stable power supply voltage even if the electric power received by a coiled antenna varies as the result of the load modulation of a noncontact data carrier itself. <P>SOLUTION: The noncontact data carrier includes a parallel resonant circuit 1 consisting of a coiled antenna 1a and a tuning capacitor 1b; a power supply system circuit A which produces a power supply voltage from an AC voltage obtained from the parallel resonant circuit 1; and a communication system circuit B connected to the parallel resonant circuit 1 for generating clocks and demodulating and modulating information data. The power supply system circuit A includes a rectifying circuit 2 for converting AC signals received by the coiled antenna 1a into DC voltages; a booster circuit 3 for boosting the output voltage of the rectifying circuit 2; a booster circuit regulator 5 for regulating the output voltage of the booster circuit 3 with a voltage reference created from the output of the rectifying circuit 2; and a digital circuit regulator 10 for regulating the output voltage of the booster regulator 5 to suit a digital circuit 16. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、各種のID確認や金融取引あるいは商品管理等に用いられ、電磁誘導結合方式により電気的接点不要で、リーダライタと無線通信を行う非接触データキャリアに関するものである。   The present invention relates to a non-contact data carrier that is used for various ID confirmations, financial transactions, merchandise management, and the like and does not require an electrical contact by an electromagnetic inductive coupling method and performs wireless communication with a reader / writer.

近年、電気的接点がなく、電磁誘導結合方式等を利用して電源電圧を供給し、同時にデータの送受信を行う非接触データキャリアの開発が進められている。非接触データキャリアは、磁気カードや接触型ICカードなどのデータキャリアとは異なり、接点がないため、腐食、汚れや接点の磨耗による通信不良がなく、静電気や水に対しても耐性がある。同時に、リーダライタに接点やデータキャリア挿抜のための機構を必要とせず、メンテナンスフリーである。また、メモリ容量の大きさとセキュリティの観点から、個人のIDまたは物流、商品管理の分野で大きな市場が期待されている。   In recent years, development of a non-contact data carrier that does not have an electrical contact, supplies a power supply voltage using an electromagnetic inductive coupling method, etc., and simultaneously transmits and receives data has been promoted. Unlike data carriers such as magnetic cards and contact-type IC cards, non-contact data carriers have no contact points, so there is no communication failure due to corrosion, dirt, or contact wear, and resistance to static electricity and water. At the same time, the reader / writer does not require any contact or data carrier insertion / extraction mechanism and is maintenance-free. In addition, from the viewpoint of memory capacity and security, a large market is expected in the fields of personal ID or logistics and product management.

以上のような従来の非接触データキャリアに関する技術について、図7を用いてその概要を説明する。   An outline of the conventional technology related to the non-contact data carrier will be described with reference to FIG.

図7は従来の技術における非接触データキャリアの主要な構成を示すブロック図である。リーダライタ(図示せず)との間で無線通信により情報データおよび電力伝送する非接触データキャリアは、電波の送受信を行うコイル状アンテナ1aと同調コンデンサ1bを含む並列共振回路1と、コイル状アンテナ1aの両端に生じる交流電圧を整流して直流電圧を出力する電源系回路Aと、コイル状アンテナ1aの両端に生じる交流電圧からクロックを生成、信号成分を抽出、信号の送信を行う通信系回路Bと、アナログ処理を行うアナログ回路11と、デジタル処理を行うデジタル回路16と、情報を格納したメモリ17と、上記の電源系回路A、通信系回路B、アナログ回路11、デジタル回路16およびメモリ17に対して、それぞれが良好に機能するように各動作を制御するCPU18とから構成されている。並列共振回路1の出力端子間に変調用トランジスタ15が接続されている。電源系回路Aは、コイル状アンテナ1aの両端に生じる交流電圧を整流して直流電圧を出力する整流回路2と、整流した直流電圧をさらに安定させデジタル回路16に供給するレギュレータ10aで構成されている。また、通信系回路Bは、コイル状アンテナ1aの両端に生じる交流電圧に含まれる搬送波成分からクロックを生成するクロック生成回路12と、前記交流電圧に含まれる受信データ成分を抽出する復調回路13と、デジタル回路16からの送信データを受けて、変調用トランジスタ15をオン/オフ制御し、コイル状アンテナ1aの端子間の負荷を変化させてAM変調を行う変調回路14から構成されている。電源系回路Aにおける整流回路2から出力される直流電圧はアナログ回路11に供給され、レギュレータ10aから出力される調整電源電圧はデジタル回路16に供給されている。通信系回路Bにおけるクロック生成回路12によるクロックはデジタル回路16に供給され、また復調回路13からの復調信号はデジタル回路16に供給されるようになっている。メモリ17およびCPU18はデジタル回路16に接続されている。CPU18は、デジタル回路16を介して各部を制御し、CPU18およびデジタル回路16は処理の過程でメモリ17にデータを格納し、またメモリ17から必要なデータを読み出すようになっている。リーダライタとの間で電波を効率良く送受信できるように、並列共振回路1は、その共振周波数が情報信号および応答信号の搬送波の周波数と一致するように、コイル状アンテナ1a、同調コンデンサ1bの定数が定められている。   FIG. 7 is a block diagram showing the main configuration of a contactless data carrier in the prior art. A contactless data carrier for transmitting information data and power by wireless communication with a reader / writer (not shown) includes a coiled antenna 1a for transmitting and receiving radio waves, a parallel resonant circuit 1 including a tuning capacitor 1b, and a coiled antenna. A power supply system circuit A that rectifies an AC voltage generated at both ends of 1a and outputs a DC voltage, and a communication system circuit that generates a clock from the AC voltage generated at both ends of the coiled antenna 1a, extracts a signal component, and transmits a signal B, an analog circuit 11 that performs analog processing, a digital circuit 16 that performs digital processing, a memory 17 that stores information, the power supply system circuit A, the communication system circuit B, the analog circuit 11, the digital circuit 16, and the memory described above. 17, the CPU 18 controls each operation so that each functions well. A modulation transistor 15 is connected between the output terminals of the parallel resonant circuit 1. The power circuit A includes a rectifier circuit 2 that rectifies an AC voltage generated at both ends of the coiled antenna 1a and outputs a DC voltage, and a regulator 10a that further stabilizes the rectified DC voltage and supplies the rectified DC voltage to the digital circuit 16. Yes. The communication system circuit B includes a clock generation circuit 12 that generates a clock from a carrier wave component included in an AC voltage generated at both ends of the coiled antenna 1a, and a demodulation circuit 13 that extracts a reception data component included in the AC voltage. In response to transmission data from the digital circuit 16, the modulation transistor 15 is turned on / off, and the modulation circuit 14 performs AM modulation by changing the load between the terminals of the coiled antenna 1a. The DC voltage output from the rectifier circuit 2 in the power system A is supplied to the analog circuit 11, and the adjusted power supply voltage output from the regulator 10 a is supplied to the digital circuit 16. The clock generated by the clock generation circuit 12 in the communication system circuit B is supplied to the digital circuit 16, and the demodulated signal from the demodulation circuit 13 is supplied to the digital circuit 16. The memory 17 and the CPU 18 are connected to the digital circuit 16. The CPU 18 controls each unit via the digital circuit 16, and the CPU 18 and the digital circuit 16 store data in the memory 17 and read out necessary data from the memory 17 in the course of processing. In order to efficiently transmit and receive radio waves to and from the reader / writer, the parallel resonant circuit 1 has constants of the coiled antenna 1a and the tuning capacitor 1b so that the resonant frequency matches the frequency of the carrier wave of the information signal and the response signal. Is stipulated.

次に、上記のように構成された従来の技術におけるの非接触データキャリアの動作を説明する。   Next, the operation of the non-contact data carrier in the conventional technique configured as described above will be described.

リーダライタ(図示せず)から送信される情報データおよび電力は、並列共振回路1で受信され、電源系回路Aにおける整流回路2で直流電圧に変換される。整流された電圧はアナログ回路11に供給されるとともに、レギュレータ10aでデジタル回路16用に電源電圧が調整され、デジタル回路16に電源供給される。一方、通信系回路Bにおいては、並列共振回路1で受信した交流電圧から、クロック生成回路12はクロックを生成し、復調回路13は包絡線検波により受信データを抽出する。変調回路14は、デジタル回路16からの情報データをAM変調し、その変調信号で変調用トランジスタ15を駆動してコイル状アンテナ1aの端子間の負荷を切り替え、リーダライタに情報データを無線送信する。   Information data and power transmitted from a reader / writer (not shown) are received by the parallel resonant circuit 1 and converted into a DC voltage by the rectifier circuit 2 in the power supply system circuit A. The rectified voltage is supplied to the analog circuit 11, the power supply voltage is adjusted for the digital circuit 16 by the regulator 10 a, and the digital circuit 16 is supplied with power. On the other hand, in the communication system circuit B, the clock generation circuit 12 generates a clock from the AC voltage received by the parallel resonance circuit 1, and the demodulation circuit 13 extracts received data by envelope detection. The modulation circuit 14 AM-modulates the information data from the digital circuit 16, drives the modulation transistor 15 with the modulation signal, switches the load between the terminals of the coiled antenna 1a, and wirelessly transmits the information data to the reader / writer. .

また、特許文献1には、2つの整流回路を備え、一方の整流回路を電源系回路に接続し、他方の整流回路を通信系回路に接続することで、電源と負荷変調部を分離した構造の非接触データキャリアが開示されている。
特開平11−250210号公報(第3−4頁、第1−2図)
Further, Patent Document 1 includes two rectifier circuits, one rectifier circuit connected to a power supply system circuit, and the other rectifier circuit connected to a communication system circuit, thereby separating the power supply and the load modulation unit. A non-contact data carrier is disclosed.
JP 11-250210 A (page 3-4, FIG. 1-2)

しかしながら上記のような従来の非接触データキャリアにおいては、非接触データキャリア自身がAM変調を行った際に、コイル状アンテナ1aの両端子間の負荷の切り替えにより、並列共振回路1の共振周波数がずれたり、アンテナでの受信感度が変わり、リーダライタからの受信電力が変動する。その結果、整流回路2が出力する直流電圧も同時に変動し、直流電圧からレギュレータ10aを介して生成されるデジタル回路16への供給電圧も変動することとなる。このような電源の変動により誤動作を起こしたり、動作に十分な電力が得られずに動作不安定となることが問題となっている。   However, in the conventional non-contact data carrier as described above, when the non-contact data carrier itself performs AM modulation, the resonance frequency of the parallel resonance circuit 1 is changed by switching the load between both terminals of the coiled antenna 1a. The reception sensitivity at the antenna changes, and the reception power from the reader / writer fluctuates. As a result, the DC voltage output from the rectifier circuit 2 also changes at the same time, and the supply voltage to the digital circuit 16 generated from the DC voltage via the regulator 10a also changes. There are problems that malfunctions occur due to such fluctuations in the power supply and that the operation becomes unstable because sufficient power is not obtained for the operation.

また、特許文献1の非接触データキャリアの場合には、負荷変調による電源の変動をある程度抑えられたとしても、2つの整流回路には並列共振回路が共通に接続されているため、変調が浅くなれば通信特性が悪化し、変調が深くなれば電源が大きく変動するトレードオフの関係は変わらない。   Further, in the case of the non-contact data carrier of Patent Document 1, even if the fluctuation of the power source due to load modulation can be suppressed to some extent, the parallel rectifier circuit is connected in common to the two rectifier circuits, so that the modulation is shallow. If so, the communication characteristics deteriorate, and if the modulation becomes deeper, the trade-off relationship in which the power source fluctuates greatly does not change.

本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、非接触データキャリア自身の負荷変調により、コイル状アンテナの受信電力が変化しても安定した電源電圧を供給することができる非接触データキャリアを提供することを目的としている。   The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and a non-contact data carrier that can supply a stable power supply voltage even if the received power of the coiled antenna changes due to load modulation of the non-contact data carrier itself. The purpose is to provide.

本発明による非接触データキャリアは、
コイル状アンテナと同調コンデンサからなる並列共振回路と、
前記並列共振回路に接続され、前記並列共振回路で得られた交流電圧から電源電圧を生成する電源系回路と、
前記並列共振回路に接続され、クロック生成、情報データの復調および変調を行う通信系回路とを備えたものであって、
前記電源系回路は、
前記並列共振回路の前記コイル状アンテナにより受信した交流信号を直流電圧に変換する整流回路と、
前記整流回路の出力電圧を昇圧する昇圧回路と、
前記昇圧回路の出力電圧を前記整流回路の出力から生成する電圧基準でレギュレートする昇圧回路用レギュレータと、
前記昇圧レギュレータの出力電圧をデジタル回路用にレギュレートするデジタル回路用レギュレータとを備えたものである。
A contactless data carrier according to the present invention comprises:
A parallel resonant circuit consisting of a coiled antenna and a tuning capacitor;
A power supply system circuit that is connected to the parallel resonant circuit and generates a power supply voltage from an AC voltage obtained by the parallel resonant circuit;
A communication system circuit connected to the parallel resonant circuit for generating a clock, demodulating and modulating information data;
The power supply circuit is
A rectifier circuit that converts an AC signal received by the coiled antenna of the parallel resonant circuit into a DC voltage;
A booster circuit for boosting the output voltage of the rectifier circuit;
A regulator for a booster circuit that regulates an output voltage of the booster circuit based on a voltage reference generated from an output of the rectifier circuit;
And a digital circuit regulator for regulating the output voltage of the boost regulator for a digital circuit.

この構成において、通信系回路の動作により並列共振回路において負荷変調を行うと、並列共振回路での受信電力の変動が生じ、整流回路の出力電圧が低下するが、これを昇圧回路での昇圧作用により補い、アナログ回路で必要とする電圧レベルより十分に高い電圧を得る。そして、昇圧回路用レギュレータによって昇圧回路の出力電圧をレギュレート(所定の電圧値に安定化)して、アナログ回路で必要とする所定の電圧レベルに調整する。さらに、レギュレートした電源電圧をデジタル回路用レギュレータおよび前記アナログ回路に入力する。この構成によれば、非接触データキャリア自身の負荷変調のために並列共振回路での受信電力が変動したとしても、それにかかわらず、常に安定した電源電圧を得ることができる。   In this configuration, if load modulation is performed in the parallel resonant circuit by the operation of the communication system circuit, fluctuations in the received power in the parallel resonant circuit occur and the output voltage of the rectifier circuit decreases. Thus, a voltage sufficiently higher than the voltage level required by the analog circuit is obtained. Then, the output voltage of the booster circuit is regulated (stabilized to a predetermined voltage value) by the booster circuit regulator and adjusted to a predetermined voltage level required by the analog circuit. Further, the regulated power supply voltage is input to the digital circuit regulator and the analog circuit. According to this configuration, even if the received power in the parallel resonant circuit fluctuates due to load modulation of the non-contact data carrier itself, a stable power supply voltage can always be obtained.

上記構成において、さらに、前記整流回路の出力端子と前記デジタル回路用レギュレータおよび前記アナログ回路の入力端子との間に介挿された第1のスイッチング素子と、前記整流回路の出力端子と前記昇圧回路および前記昇圧回路用レギュレータの入力端子との間に介挿された第2のスイッチング素子とを備え、前記デジタル回路から出力される送信フラグ信号によって前記両スイッチング素子を背反的にオン/オフ制御し、変調時にのみ前記昇圧回路を動作させるという態様がある。   In the above-described configuration, the first switching element interposed between the output terminal of the rectifier circuit and the input terminal of the digital circuit regulator and the analog circuit, the output terminal of the rectifier circuit, and the booster circuit And a second switching element interposed between the input terminal of the regulator for the booster circuit, and the both switching elements are on / off controlled by a transmission flag signal output from the digital circuit. There is a mode in which the booster circuit is operated only during modulation.

この構成によれば、負荷変調しない期間では、デジタル回路からの送信フラグ信号により第1のスイッチング素子を導通状態として整流回路をデジタル回路用レギュレータに接続するとともに、第2のスイッチング素子を遮断状態として昇圧回路および昇圧回路用レギュレータを切り離し、不動作とする。昇圧回路と昇圧回路用レギュレータを不動作とすることにより、消費電力を抑制する。一方、負荷変調を行う期間では、第2のスイッチング素子を導通状態にして昇圧回路を動作させるとともに、第1のスイッチング素子を遮断状態にする。並列共振回路での受信電力の変動の大きな要因である負荷変調の期間には、昇圧回路および昇圧回路用レギュレータを動作させるが、それ以外の期間では昇圧回路および昇圧回路用レギュレータを不動作とするので、消費電力を効果的に抑制することが可能となる。   According to this configuration, in a period in which load modulation is not performed, the first switching element is turned on by the transmission flag signal from the digital circuit, the rectifier circuit is connected to the digital circuit regulator, and the second switching element is turned off. The booster circuit and the regulator for the booster circuit are separated from each other so as not to operate. Power consumption is suppressed by disabling the booster circuit and the booster regulator. On the other hand, during the period of load modulation, the second switching element is turned on to operate the booster circuit, and the first switching element is turned off. The booster circuit and booster circuit regulator are operated during the load modulation period, which is a major cause of fluctuations in received power in the parallel resonant circuit, but the booster circuit and booster circuit regulator are disabled during other periods. Therefore, power consumption can be effectively suppressed.

また上記構成において、さらに、前記昇圧回路用レギュレータの出力端子と前記デジタル回路用レギュレータおよび前記アナログ回路の入力端子との間に第3のスイッチング素子を備え、前記デジタル回路から出力される前記送信フラグ信号によって前記第3のスイッチング素子を前記第1のスイッチング素子に対して背反的にオン/オフ制御するという態様がある。   In the above-described configuration, the transmission flag output from the digital circuit is further provided with a third switching element between the output terminal of the booster circuit regulator and the input terminal of the digital circuit regulator and the analog circuit. There is a mode in which the third switching element is on / off controlled with respect to the first switching element by a signal.

これによれば、負荷変調しない期間では、昇圧回路および昇圧回路用レギュレータの出力側もデジタル回路用レギュレータから切り離すことにより、昇圧回路用レギュレータに流れ込む電流を遮断し、デジタル回路用レギュレータおよびアナログ回路への電源電圧をさらに安定化させることが可能となる。   According to this, during the period when the load modulation is not performed, the current flowing into the booster circuit regulator is cut off by disconnecting the output side of the booster circuit and the booster circuit regulator from the digital circuit regulator. It is possible to further stabilize the power supply voltage.

また上記構成において、さらに、前記第1のスイッチング素子および前記第3のスイッチング素子に対する前記デジタル回路からの送信フラグ信号を遅延させる遅延回路を備えているという態様がある。   Further, in the above configuration, there is a mode in which a delay circuit that further delays a transmission flag signal from the digital circuit for the first switching element and the third switching element is provided.

これによれば、第2のスイッチング素子を導通状態にして昇圧回路および昇圧回路用レギュレータを動作状態に切り替えて、昇圧回路の動作が安定化し、その出力電圧が上昇して安定化したのち、第1のスイッチング素子を遮断状態にし、第3のスイッチング素子を導通状態にする。したがって、デジタル回路用レギュレータおよびアナログ回路に対する昇圧回路の昇圧機能の付加が効率良く実行される。   According to this, the second switching element is turned on, the booster circuit and the booster circuit regulator are switched to the operating state, the operation of the booster circuit is stabilized, and the output voltage rises and stabilizes. One switching element is turned off, and the third switching element is turned on. Therefore, the step-up function of the step-up circuit is efficiently added to the digital circuit regulator and the analog circuit.

また、本発明による非接触データキャリアは、
コイル状アンテナと同調コンデンサからなる並列共振回路と、
前記並列共振回路に接続され、前記並列共振回路で得られた交流電圧から電源電圧を生成する電源系回路と、
前記並列共振回路に接続され、クロック生成、情報データの復調および変調を行う通信系回路とを備えたものであって、
前記電源系回路は、
前記並列共振回路の前記コイル状アンテナにより受信した交流信号を直流電圧に変換する整流回路と、
前記整流回路の出力電圧をデジタル回路用にレギュレートするデジタル回路用レギュレータと、
前記整流回路の出力電圧を昇圧する昇圧回路と、
前記昇圧回路の出力電圧の前記デジタル回路用レギュレータおよびアナログ回路への供給遮断を行うスイッチング素子と、
前記昇圧回路の出力の電圧レベルを検知し、所定レベルを上回るときは前記昇圧回路の動作を停止する第1の電圧検知回路と、
前記整流回路の出力の電圧レベルを検知し、所定レベル以下のときに前記スイッチング素子を導通し、所定レベルを上回ったときに前記スイッチング素子を遮断する第2の電圧検知回路とを備えている。
Further, the contactless data carrier according to the present invention is:
A parallel resonant circuit consisting of a coiled antenna and a tuning capacitor;
A power supply system circuit that is connected to the parallel resonant circuit and generates a power supply voltage from an AC voltage obtained by the parallel resonant circuit;
A communication system circuit connected to the parallel resonant circuit for generating a clock, demodulating and modulating information data;
The power supply circuit is
A rectifier circuit that converts an AC signal received by the coiled antenna of the parallel resonant circuit into a DC voltage;
A digital circuit regulator for regulating the output voltage of the rectifier circuit for a digital circuit;
A booster circuit for boosting the output voltage of the rectifier circuit;
A switching element for cutting off supply of the output voltage of the booster circuit to the regulator for the digital circuit and the analog circuit;
A first voltage detection circuit that detects a voltage level of an output of the booster circuit and stops the operation of the booster circuit when exceeding a predetermined level;
A second voltage detection circuit that detects a voltage level of the output of the rectifier circuit and conducts the switching element when the voltage level is lower than a predetermined level, and shuts off the switching element when the voltage level exceeds the predetermined level;

この構成によれば、整流回路の出力電圧がデジタル回路用レギュレータおよびアナログ回路に対して常時的に供給されている。そして、第1の電圧検知回路は昇圧回路の出力電圧を監視し、所定レベルより低い場合は昇圧回路を動作させ、所定レベルを超えたときは昇圧回路を停止させ、昇圧回路の出力電圧を安定化させるとともに、無駄な消費電力を抑える。一方、第2の電圧検知回路は整流回路の出力電圧を監視し、所定レベルより低くなった場合にはスイッチング素子を導通状態に切り替えて昇圧回路をデジタル回路用レギュレータおよびアナログ回路に接続し、昇圧回路および第1の電圧検知回路による安定化された昇圧電圧をデジタル回路用レギュレータおよびアナログ回路に供給する。このように、電源電圧を安定化させながら、必要なときだけ昇圧回路を動作させることで消費電力を抑えることができる。   According to this configuration, the output voltage of the rectifier circuit is constantly supplied to the digital circuit regulator and the analog circuit. The first voltage detection circuit monitors the output voltage of the booster circuit. When the voltage is lower than a predetermined level, the booster circuit is operated. When the predetermined voltage is exceeded, the booster circuit is stopped to stabilize the output voltage of the booster circuit. And reducing unnecessary power consumption. On the other hand, the second voltage detection circuit monitors the output voltage of the rectifier circuit. When the output voltage is lower than a predetermined level, the switching element is switched to the conductive state and the booster circuit is connected to the digital circuit regulator and the analog circuit. The boosted voltage stabilized by the circuit and the first voltage detection circuit is supplied to the digital circuit regulator and the analog circuit. In this way, power consumption can be suppressed by operating the booster circuit only when necessary while stabilizing the power supply voltage.

また上記において、さらに、前記昇圧回路の出力端子とグランドとの間に挿入された平滑コンデンサを備えているという態様がある。これによれば、昇圧回路による昇圧後の電圧レベルを平滑化するので、電源電圧をさらに安定化させることが可能となる。   Further, in the above, there is a mode in which a smoothing capacitor inserted between the output terminal of the booster circuit and the ground is further provided. According to this, since the voltage level after boosting by the boosting circuit is smoothed, the power supply voltage can be further stabilized.

さらに、上記の構成において、前記並列共振回路を第1の並列共振回路として、この第1の並列共振回路とは別に第2の並列共振回路を備え、前記通信系回路は前記第1の並列共振回路とは切り離され、代わりに前記第2の並列共振回路に接続されているという態様がある。すなわち、コイル状アンテナと同調コンデンサからなる並列共振回路を2組備え、一方を電源系回路へ、他方を通信系回路へ接続した構成とする。   Furthermore, in the above configuration, the parallel resonant circuit is a first parallel resonant circuit, and a second parallel resonant circuit is provided separately from the first parallel resonant circuit, and the communication system circuit includes the first parallel resonant circuit. There is a mode in which it is disconnected from the circuit and connected to the second parallel resonant circuit instead. That is, two parallel resonance circuits each including a coiled antenna and a tuning capacitor are provided, one connected to a power supply system circuit and the other connected to a communication system circuit.

この構成によれば、電源系回路の入力となる第1の並列共振回路の出力と、通信系回路の入力となる第2の並列共振回路の出力とが互いに独立したものとなるため、通信系回路が接続された第2の並列共振回路の負荷を切り替えて変調を行った結果、受信電力が変動したとしても、電源系回路が接続された第1の並列共振回路に直接影響が及ぶことがなく、より安定した電源電圧を得ることが可能となる。   According to this configuration, the output of the first parallel resonant circuit serving as the input of the power supply system circuit and the output of the second parallel resonant circuit serving as the input of the communication system circuit are independent of each other. As a result of switching and modulating the load of the second parallel resonant circuit to which the circuit is connected, even if the received power fluctuates, the first parallel resonant circuit to which the power system circuit is connected may be directly affected. Therefore, a more stable power supply voltage can be obtained.

以上のように本発明によれば、非接触データキャリア自身の負荷変調によって生じる整流電圧の変動に対して、その変動する整流回路の出力電圧を昇圧し、さらにその昇圧した電圧をレギュレータで所望の電圧レベルに抑えることで安定した電源電圧を得ることが可能となる。電源が安定することにより電源変動による誤動作や不安定な特性を排除し、信頼性の高い非接触データキャリアを提供することができる。   As described above, according to the present invention, in response to fluctuations in the rectified voltage caused by load modulation of the non-contact data carrier itself, the output voltage of the rectifying circuit that fluctuates is boosted, and the boosted voltage is increased by a regulator. A stable power supply voltage can be obtained by suppressing the voltage level. By stabilizing the power supply, it is possible to eliminate malfunctions due to power supply fluctuations and unstable characteristics, and to provide a highly reliable contactless data carrier.

また、負荷変調による電源変動以外にも、リーダライタと非接触データキャリア間の距離が急激に変化したり、リーダライタの通信可能領域に複数の非接触データキャリアが存在することで並列共振回路の共振周波数や受信感度が変化したり、非接触データキャリア近傍に金属が存在することで並列共振回路の共振周波数や受信感度が変化したりするといった使用環境において、電源変動に対し電源電圧を安定化する優れた効果を発揮する。   In addition to power fluctuations due to load modulation, the distance between the reader / writer and the non-contact data carrier changes rapidly, and the presence of multiple non-contact data carriers in the communicable area of the reader / writer allows the parallel resonant circuit to Stabilizes the power supply voltage against power fluctuations in usage environments where the resonance frequency or reception sensitivity changes, or the resonance frequency or reception sensitivity of the parallel resonant circuit changes due to the presence of metal near the non-contact data carrier. Exhibits excellent effects.

また、昇圧した電源電圧の使用となるため、従来と比較してリーダライタからより遠方での通信が可能となる。   In addition, since the boosted power supply voltage is used, it is possible to perform communication farther from the reader / writer than in the past.

以下、本発明にかかわる非接触データキャリアの実施の形態を図面を参照しながら具体的に説明する。   Embodiments of a non-contact data carrier according to the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.

(実施の形態1)
本発明の実施の形態1における非接触データキャリアを説明する。
(Embodiment 1)
The non-contact data carrier in Embodiment 1 of this invention is demonstrated.

図1は本発明の実施の形態1における非接触データキャリアの主要な構成を示すブロック図である。図1において、リーダライタ(図示せず)との間で無線通信により情報データおよび電力伝送する非接触データキャリアは、並列共振回路1、電源系回路A、通信系回路B、アナログ回路11、デジタル回路16、メモリ17およびCPU18から構成されている。   FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of a contactless data carrier according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, a non-contact data carrier for transmitting information data and power by wireless communication with a reader / writer (not shown) includes a parallel resonant circuit 1, a power supply system circuit A, a communication system circuit B, an analog circuit 11, and a digital circuit. The circuit 16, the memory 17, and the CPU 18 are included.

並列共振回路1は、コイル状アンテナ1aと同調コンデンサ1bとの並列回路で構成されている。リーダライタから送信される情報データおよび電力は、コイル状アンテナ1aと同調コンデンサ1bで受信され、交流電圧の信号となる。電源系回路Aおよび通信系回路Bは並列共振回路1に接続されている。   The parallel resonant circuit 1 is composed of a parallel circuit of a coiled antenna 1a and a tuning capacitor 1b. Information data and power transmitted from the reader / writer are received by the coiled antenna 1a and the tuning capacitor 1b, and become an AC voltage signal. The power supply system circuit A and the communication system circuit B are connected to the parallel resonance circuit 1.

電源系回路Aは、整流回路2、昇圧回路3、昇圧回路用レギュレータ5およびデジタル回路用レギュレータ10から構成されている。整流回路2は並列共振回路1の出力端子に接続され、並列共振回路1で得られた交流電圧を整流して直流電圧に変換する。整流回路2の出力端子とデジタル回路用レギュレータ10およびアナログ回路11の入力端子との間に昇圧回路3および昇圧回路用レギュレータ5が挿入され、昇圧回路3の出力端子とグラウンドとの間に平滑コンデンサ4が接続されている。昇圧回路用レギュレータ5は、リファレンス電圧生成回路6、コンパレータ7、スイッチング素子8および電圧検出用の分圧抵抗9a,9bから構成されている。スイッチング素子8はPチャンネルMOS型トランジスタで構成され、昇圧回路3の出力端子とデジタル回路用レギュレータ10およびアナログ回路11の入力端子との間に挿入されている。リファレンス電圧生成回路6の入力端子は整流回路2の出力端子に接続され、リファレンス電圧生成回路6の出力端子はコンパレータ7の反転入力端子(−)に接続されている。スイッチング素子8とデジタル回路用レギュレータ10およびアナログ回路11との接続点とグランドとの間に分圧抵抗9a,9bが挿入されている。分圧抵抗9a,9bの抵抗分割点がコンパレータ7の非反転入力端子(+)に接続されている。   The power supply circuit A includes a rectifier circuit 2, a booster circuit 3, a booster circuit regulator 5 and a digital circuit regulator 10. The rectifier circuit 2 is connected to the output terminal of the parallel resonance circuit 1, and rectifies the AC voltage obtained by the parallel resonance circuit 1 to convert it into a DC voltage. A booster circuit 3 and a booster circuit regulator 5 are inserted between the output terminal of the rectifier circuit 2 and the input terminals of the digital circuit regulator 10 and the analog circuit 11, and a smoothing capacitor is connected between the output terminal of the booster circuit 3 and the ground. 4 is connected. The booster circuit regulator 5 includes a reference voltage generation circuit 6, a comparator 7, a switching element 8, and voltage detection voltage dividing resistors 9a and 9b. The switching element 8 is composed of a P-channel MOS transistor, and is inserted between the output terminal of the booster circuit 3 and the input terminals of the digital circuit regulator 10 and the analog circuit 11. The input terminal of the reference voltage generation circuit 6 is connected to the output terminal of the rectifier circuit 2, and the output terminal of the reference voltage generation circuit 6 is connected to the inverting input terminal (−) of the comparator 7. Voltage dividing resistors 9a and 9b are inserted between a connection point between the switching element 8, the digital circuit regulator 10 and the analog circuit 11 and the ground. The resistance dividing points of the voltage dividing resistors 9 a and 9 b are connected to the non-inverting input terminal (+) of the comparator 7.

通信系回路Bは、並列共振回路1で得られた交流信号からクロックを生成するクロック生成回路12、前記の交流信号から包絡線検波により受信データを抽出する復調回路13およびデジタル回路16からの情報データをAM変調する変調回路14から構成されている。並列共振回路1の出力端子間に変調用のトランジスタ15が接続されている。このトランジスタ15はPチャンネルMOS型トランジスタで構成され、そのゲートに変調回路14の出力端子が接続されている。   The communication system circuit B includes information from the clock generation circuit 12 that generates a clock from the AC signal obtained by the parallel resonance circuit 1, the demodulation circuit 13 that extracts received data from the AC signal by envelope detection, and the information from the digital circuit 16. It comprises a modulation circuit 14 that AM modulates data. A modulation transistor 15 is connected between the output terminals of the parallel resonant circuit 1. The transistor 15 is composed of a P-channel MOS transistor, and the output terminal of the modulation circuit 14 is connected to the gate thereof.

電源系回路Aにおけるデジタル回路用レギュレータ10から出力される調整電源電圧はデジタル回路16に供給されている。通信系回路Bにおけるクロック生成回路12によるクロックはデジタル回路16に供給され、また復調回路13からの復調信号はデジタル回路16に供給されるようになっている。メモリ17およびCPU18はデジタル回路16に接続されている。CPU18は、デジタル回路16を介して各部を制御し、CPU18およびデジタル回路16は処理の過程でメモリ17にデータを格納し、またメモリ17から必要なデータを読み出すようになっている。   The adjusted power supply voltage output from the digital circuit regulator 10 in the power supply circuit A is supplied to the digital circuit 16. The clock generated by the clock generation circuit 12 in the communication system circuit B is supplied to the digital circuit 16, and the demodulated signal from the demodulation circuit 13 is supplied to the digital circuit 16. The memory 17 and the CPU 18 are connected to the digital circuit 16. The CPU 18 controls each unit via the digital circuit 16, and the CPU 18 and the digital circuit 16 store data in the memory 17 and read out necessary data from the memory 17 in the course of processing.

次に、上記のように構成された本実施の形態の非接触データキャリアの動作を説明する。   Next, the operation of the contactless data carrier of the present embodiment configured as described above will be described.

リーダライタ(図示せず)から送信される情報データおよび電力は、コイル状アンテナ1aと同調コンデンサ1bで構成される並列共振回路1で受信され、整流回路2で直流電圧に変換される。整流された電圧は昇圧回路3を経ることで電圧レベルを上昇させ、この昇圧した電圧は昇圧回路用レギュレータ5で所望の電圧レベルに抑えられ、アナログ回路11およびデジタル回路用レギュレータ10に供給される。デジタル回路用レギュレータ10はデジタル回路16用に電源電圧を調整し、デジタル回路16に電源供給する。一方、通信系回路Bにおいては、並列共振回路1で受信した交流電圧から、クロック生成回路12はクロックを生成し、復調回路13は包絡線検波により受信データを抽出し、それぞれデジタル回路16に送出する。また、変調回路14は、デジタル回路16からの情報データをAM変調し、その変調信号で変調用トランジスタ15を駆動してコイル状アンテナ1aの端子間の負荷を切り替え、リーダライタに情報データを無線送信する。   Information data and power transmitted from a reader / writer (not shown) are received by a parallel resonant circuit 1 including a coiled antenna 1a and a tuning capacitor 1b, and converted into a DC voltage by a rectifier circuit 2. The rectified voltage passes through the booster circuit 3 to increase the voltage level. The boosted voltage is suppressed to a desired voltage level by the booster circuit regulator 5 and supplied to the analog circuit 11 and the digital circuit regulator 10. . The digital circuit regulator 10 adjusts the power supply voltage for the digital circuit 16 and supplies power to the digital circuit 16. On the other hand, in the communication system circuit B, the clock generation circuit 12 generates a clock from the AC voltage received by the parallel resonance circuit 1, and the demodulation circuit 13 extracts received data by envelope detection and sends it to the digital circuit 16. To do. The modulation circuit 14 AM-modulates the information data from the digital circuit 16, drives the modulation transistor 15 with the modulation signal, switches the load between the terminals of the coiled antenna 1a, and wirelessly transmits the information data to the reader / writer. Send.

昇圧回路用レギュレータ5の詳しい動作は次のとおりである。スイッチング素子8は常時的には導通状態となっている。このとき、コンパレータ7の出力は“L”レベルとなっている。整流回路2により整流され、昇圧回路3により昇圧された直流電圧は、電荷のかたちで平滑コンデンサ4に蓄積され、電圧平滑の安定状態でアナログ回路11およびデジタル回路用レギュレータ10に供給される。このときの電圧を分圧抵抗9a,9bが監視している。分圧抵抗9a,9bによる検出電圧はコンパレータ7に入力され、リファレンス電圧生成回路6において整流回路2の出力から生成されたリファレンス電圧と比較される。検出電圧がリファレンス電圧を下回っているときには、コンパレータ7の出力は“L”レベルのままであり、スイッチング素子8は導通状態を保つ。一方、検出電圧がリファレンス電圧以上になったときは、コンパレータ7の出力が反転して“H”レベルとなり、スイッチング素子8がオフ状態となり、アナログ回路11およびデジタル回路用レギュレータ10に対する出力電圧の上昇しすぎを抑える。これで、検出電圧が降下し、検出電圧がリファレンス電圧を下回ると、再びスイッチング素子8が導通する。このようにして、昇圧回路3および平滑コンデンサ4による直流電圧が安定的にアナログ回路11およびデジタル回路用レギュレータ10に供給される。   The detailed operation of the booster regulator 5 is as follows. The switching element 8 is always in a conductive state. At this time, the output of the comparator 7 is at the “L” level. The DC voltage rectified by the rectifier circuit 2 and boosted by the booster circuit 3 is accumulated in the smoothing capacitor 4 in the form of electric charge, and is supplied to the analog circuit 11 and the digital circuit regulator 10 in a stable state of voltage smoothing. The voltage dividing resistors 9a and 9b monitor the voltage at this time. The detection voltage by the voltage dividing resistors 9a and 9b is input to the comparator 7 and is compared with the reference voltage generated from the output of the rectifier circuit 2 in the reference voltage generation circuit 6. When the detection voltage is lower than the reference voltage, the output of the comparator 7 remains at the “L” level, and the switching element 8 maintains the conductive state. On the other hand, when the detection voltage becomes equal to or higher than the reference voltage, the output of the comparator 7 is inverted and becomes “H” level, the switching element 8 is turned off, and the output voltage to the analog circuit 11 and the digital circuit regulator 10 increases. Suppress too much. Thus, when the detection voltage drops and the detection voltage falls below the reference voltage, the switching element 8 becomes conductive again. In this way, the DC voltage by the booster circuit 3 and the smoothing capacitor 4 is stably supplied to the analog circuit 11 and the digital circuit regulator 10.

図2は本実施の形態の非接触データキャリアにおける各回路の出力波形を示す。図2に示すように、非接触データキャリアからリーダライタに情報データを無線送信する際、通信系回路Bにおける変調回路14から出力される変調データに同期して、コイル状アンテナ1aに並列接続の変調用トランジスタ15がオン/オフし、負荷が切り替えられる。その結果、並列共振回路1の共振周波数および受信感度が変化し、整流回路2の出力電圧は変調データのタイミングで変動する。   FIG. 2 shows an output waveform of each circuit in the non-contact data carrier of the present embodiment. As shown in FIG. 2, when information data is wirelessly transmitted from the non-contact data carrier to the reader / writer, the coil antenna 1a is connected in parallel with the modulation data output from the modulation circuit 14 in the communication system circuit B. The modulation transistor 15 is turned on / off, and the load is switched. As a result, the resonant frequency and reception sensitivity of the parallel resonant circuit 1 change, and the output voltage of the rectifier circuit 2 varies at the timing of the modulation data.

しかし、変動している整流回路2の出力の電圧レベルを昇圧回路3により上昇させ、さらに昇圧回路用レギュレータ5で所望の電圧レベルに抑えることで、アナログ回路11およびデジタル回路用レギュレータ10には電圧変動のない安定した電源電圧を供給することができる。   However, the voltage level of the output of the rectifying circuit 2 that is fluctuating is raised by the booster circuit 3 and further suppressed to a desired voltage level by the booster circuit regulator 5, thereby causing the analog circuit 11 and the digital circuit regulator 10 to have a voltage. A stable power supply voltage without fluctuation can be supplied.

(実施の形態2)
本発明の実施の形態2は、昇圧回路3および昇圧回路用レギュレータ5を必要時のみ動作させるように構成することにより、消費電力の抑制を図るものである。
(Embodiment 2)
In the second embodiment of the present invention, the booster circuit 3 and the booster regulator 5 are configured to operate only when necessary, thereby reducing power consumption.

図3は本実施の形態2における非接触データキャリアの主要な構成を示すブロック図である。図3において、実施の形態1の図1におけるのと同じ符号は同一構成要素を指しているので、詳しい説明は省略する。   FIG. 3 is a block diagram showing the main configuration of the non-contact data carrier in the second embodiment. In FIG. 3, the same reference numerals as those in FIG. 1 of the first embodiment indicate the same components, and thus detailed description thereof is omitted.

本実施の形態においては、整流回路2とアナログ回路11およびデジタル回路用レギュレータ10との間に第1のスイッチング素子21を挿入している。また、整流回路2と昇圧回路3および昇圧回路用レギュレータ5との間に第2のスイッチング素子22を挿入している。さらに、昇圧回路用レギュレータ5とアナログ回路11およびデジタル回路用レギュレータ10との間に第3のスイッチング素子23を挿入している。第1のスイッチング素子21はPチャンネルMOS型トランジスタ、第2のスイッチング素子22および第3のスイッチング素子23はNチャンネルMOS型トランジスタである。デジタル回路16からの送信フラグ信号SF が第2のスイッチング素子22のゲートに入力され、また、遅延回路24を介して所定の遅延時間後に送信フラグ信号SF が第1のスイッチング素子21および第3のスイッチング素子23のゲートに入力されている。送信フラグ信号SF により、第1ないし第3のスイッチング素子21,22,23のオン/オフを制御するようになっている。送信フラグ信号SF は変調データの始まりより所定の時間だけ早く立ち上がり、変調データの終わりから所定の時間だけ遅れて立ち下がるものとする。 In the present embodiment, a first switching element 21 is inserted between the rectifier circuit 2, the analog circuit 11, and the digital circuit regulator 10. A second switching element 22 is inserted between the rectifier circuit 2, the booster circuit 3, and the booster circuit regulator 5. Further, a third switching element 23 is inserted between the booster circuit regulator 5 and the analog circuit 11 and digital circuit regulator 10. The first switching element 21 is a P-channel MOS transistor, and the second switching element 22 and the third switching element 23 are N-channel MOS transistors. Transmission flag signal S F from the digital circuit 16 is input to the gate of the second switching element 22, also transmits the flag signal S F after a predetermined delay time through the delay circuit 24 first switching element 21 and the 3 is input to the gate of the switching element 23. The transmission flag signal S F, so as to control the on / off of the first to third switching elements 21, 22, 23. Transmission flag signal S F rises earlier by a predetermined time than the beginning of the modulated data, it is assumed that falls with a delay predetermined time from the end of the modulated data.

次に、上記のように構成された本実施の形態の非接触データキャリアの動作を説明する。   Next, the operation of the contactless data carrier of the present embodiment configured as described above will be described.

図4は本実施の非接触データキャリアにおける各回路の出力波形を示す。非接触データキャリアからリーダライタに情報データを無線送信するとき以外は、送信フラグ信号SF は“L”レベルに設定され、第1のスイッチング素子21がオンになることで、整流回路2の整流電圧は第1のスイッチング素子21を介してアナログ回路11およびデジタル回路用レギュレータ10へ供給される。このとき、第2のスイッチング素子22および第3のスイッチング素子23はオフとなる。したがって、昇圧回路3および昇圧回路用レギュレータ5は切り離されて動作停止状態にあり、消費電力の抑制が図られる。 FIG. 4 shows an output waveform of each circuit in the contactless data carrier of the present embodiment. Except when wirelessly transmitting information data from the non-contact data carrier to the reader / writer, the transmission flag signal SF is set to the “L” level, and the first switching element 21 is turned on, so that the rectification of the rectifier circuit 2 The voltage is supplied to the analog circuit 11 and the digital circuit regulator 10 via the first switching element 21. At this time, the second switching element 22 and the third switching element 23 are turned off. Therefore, the booster circuit 3 and the booster circuit regulator 5 are disconnected and in an operation stop state, and power consumption is reduced.

次に、送信フラグ信号SF が“H”レベルに設定されると、最初に第2のスイッチング素子22がオンになり、昇圧回路3が動作し始め、平滑コンデンサ4によって電圧が平滑化され、さらに昇圧回路用レギュレータ5によって電圧が安定化される。そして、遅延回路24で設定した時間が経過すると、遅延した送信フラグ信号SF は第1のスイッチング素子21と第3のスイッチング素子23のゲートに入力される。これにより、第1のスイッチング素子21はオフとなり整流回路2との接続を遮断し、第3のスイッチング素子23はオンとなり、昇圧回路用レギュレータ5の出力電圧がアナログ回路11およびデジタル回路用レギュレータ10に入力されることになる。 Next, when the transmission flag signal SF is set to the “H” level, the second switching element 22 is first turned on, the booster circuit 3 starts operating, and the voltage is smoothed by the smoothing capacitor 4. Further, the voltage is stabilized by the booster circuit regulator 5. When the time set by the delay circuit 24 elapses, the delayed transmission flag signal SF is input to the gates of the first switching element 21 and the third switching element 23. As a result, the first switching element 21 is turned off and the connection with the rectifier circuit 2 is cut off, the third switching element 23 is turned on, and the output voltage of the booster circuit regulator 5 becomes the analog circuit 11 and the digital circuit regulator 10. Will be entered.

上記の一連の動作により、アナログ回路11およびデジタル回路用レギュレータ10への入力電圧を常に一定に保つことができる。   With the above series of operations, the input voltage to the analog circuit 11 and the digital circuit regulator 10 can be kept constant at all times.

また、負荷変調による電源変動の生じるときのみ昇圧回路3と昇圧回路用レギュレータ5を動作させるため、消費電力を抑えた上でアナログ回路11およびデジタル回路用レギュレータ10への入力電圧を一定にすることを可能にする。   Further, since the booster circuit 3 and the booster circuit regulator 5 are operated only when a power supply fluctuation occurs due to load modulation, the input voltage to the analog circuit 11 and the digital circuit regulator 10 is made constant while suppressing power consumption. Enable.

(実施の形態3)
本発明の実施の形態3は、昇圧回路3の出力側で電圧を監視して、必要時のみ昇圧回路3を動作させることにより、消費電力の抑制を図るものである。
(Embodiment 3)
In the third embodiment of the present invention, the voltage is monitored on the output side of the booster circuit 3, and the booster circuit 3 is operated only when necessary, thereby suppressing power consumption.

図5は本実施の形態3における非接触データキャリアの主要な構成を示すブロック図である。図5において、実施の形態1の図1におけるのと同じ符号は同一構成要素を指している。   FIG. 5 is a block diagram showing the main configuration of the non-contact data carrier in the third embodiment. In FIG. 5, the same reference numerals as those in FIG. 1 of the first embodiment indicate the same components.

本実施の形態においては、図1における昇圧回路用レギュレータ5は用いられていない。その代わりに、昇圧回路3の出力側に昇圧回路3の出力電圧を監視する第1の電圧検知回路31が接続され、昇圧回路3の出力電圧が所定値を超えると昇圧回路3の動作を停止させ、所定値以下になると昇圧回路3を動作させるようになっている。また、整流回路2の出力側に整流回路2の出力電圧を監視する第2の電圧検知回路32が接続されているとともに、昇圧回路3とアナログ回路11およびデジタル回路用レギュレータ10との間にスイッチング素子33が挿入され、スイッチング素子33のゲートに第2の電圧検知回路32が出力するフィードバック信号が入力されている。スイッチング素子33はNチャンネルMOS型トランジスタである。その他の構成については実施の形態1の場合の図1と同様であるので、説明を省略する。   In the present embodiment, the booster circuit regulator 5 in FIG. 1 is not used. Instead, the first voltage detection circuit 31 that monitors the output voltage of the booster circuit 3 is connected to the output side of the booster circuit 3, and the operation of the booster circuit 3 is stopped when the output voltage of the booster circuit 3 exceeds a predetermined value. The booster circuit 3 is operated when the value is lower than the predetermined value. In addition, a second voltage detection circuit 32 that monitors the output voltage of the rectifier circuit 2 is connected to the output side of the rectifier circuit 2, and switching is performed between the booster circuit 3, the analog circuit 11, and the digital circuit regulator 10. The element 33 is inserted, and the feedback signal output from the second voltage detection circuit 32 is input to the gate of the switching element 33. The switching element 33 is an N-channel MOS transistor. Other configurations are the same as those in FIG. 1 in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.

次に、上記のように構成された本実施の形態の非接触データキャリアの動作を説明する。   Next, the operation of the contactless data carrier of the present embodiment configured as described above will be described.

リーダライタから受信した交流電圧は、整流回路2で直流電圧に変換され、昇圧回路3と、アナログ回路11およびデジタル回路用レギュレータ10に供給される。昇圧回路3は整流回路2の出力よりも高い電圧レベルを出力し、大きな容量を持つ平滑コンデンサ4に電荷を蓄積する。平滑コンデンサ4に十分に電荷が蓄積されて昇圧回路3の出力電圧が所定の電圧レベルに達すると、第1の電圧検知回路31は制御信号を送り、昇圧回路3を停止させる。逆に、昇圧回路3の出力電圧が所定の電圧レベル以下になると、第1の電圧検知回路31は制御信号を送り、昇圧回路3を動作させる。これにより、昇圧回路3の出力電圧は一定の電圧レベルに保たれる。   The AC voltage received from the reader / writer is converted into a DC voltage by the rectifier circuit 2 and supplied to the booster circuit 3, the analog circuit 11, and the digital circuit regulator 10. The booster circuit 3 outputs a voltage level higher than the output of the rectifier circuit 2 and accumulates charges in the smoothing capacitor 4 having a large capacity. When charge is sufficiently accumulated in the smoothing capacitor 4 and the output voltage of the booster circuit 3 reaches a predetermined voltage level, the first voltage detection circuit 31 sends a control signal to stop the booster circuit 3. Conversely, when the output voltage of the booster circuit 3 becomes equal to or lower than a predetermined voltage level, the first voltage detection circuit 31 sends a control signal to operate the booster circuit 3. As a result, the output voltage of the booster circuit 3 is maintained at a constant voltage level.

また、整流回路2の出力電圧は第2の電圧検知回路32で監視されており、負荷変調により整流回路2の出力電圧が変動して所定の電圧レベル以下となった場合、第2の電圧検知回路32はスイッチング素子33のゲートに“H”レベルの制御信号を送る。これによりスイッチング素子33はオンになり、平滑コンデンサ4に蓄積された電荷が整流回路2の出力のラインに流れ込むことで電圧レベルを上昇させる。そして、整流回路2の出力の電圧レベルが所定の電圧レベルを超えると、第2の電圧検知回路32はスイッチング素子33のゲートに“L”レベルの制御信号を送る。これにより、スイッチング素子33はオフになり、昇圧回路3の出力との接続は切断される。   The output voltage of the rectifier circuit 2 is monitored by the second voltage detection circuit 32. When the output voltage of the rectifier circuit 2 fluctuates due to load modulation and falls below a predetermined voltage level, the second voltage detection circuit The circuit 32 sends an “H” level control signal to the gate of the switching element 33. As a result, the switching element 33 is turned on, and the electric charge accumulated in the smoothing capacitor 4 flows into the output line of the rectifier circuit 2 to raise the voltage level. When the output voltage level of the rectifying circuit 2 exceeds a predetermined voltage level, the second voltage detection circuit 32 sends an “L” level control signal to the gate of the switching element 33. Thereby, the switching element 33 is turned off, and the connection with the output of the booster circuit 3 is disconnected.

上記2つの電圧検知回路31,32のフィードバックにより、負荷変調による整流回路2の出力の変動を低減し、さらに必要なときだけ昇圧回路3を動作させるしくみとすることで消費電力を抑えることが可能となる。   Feedback from the two voltage detection circuits 31 and 32 can reduce fluctuations in the output of the rectifier circuit 2 due to load modulation, and can further reduce power consumption by operating the booster circuit 3 only when necessary. It becomes.

(実施の形態4)
本発明の実施の形態4における非接触データキャリアを説明する。
(Embodiment 4)
A non-contact data carrier in Embodiment 4 of the present invention will be described.

図6は本実施の形態4における非接触データキャリアの主要な構成を示すブロック図である。図6において、実施の形態1の図1におけるのと同じ符号は同一構成要素を指しているので、詳しい説明は省略する。   FIG. 6 is a block diagram showing the main configuration of the non-contact data carrier in the fourth embodiment. In FIG. 6, the same reference numerals as those in FIG. 1 of the first embodiment indicate the same components, and detailed description thereof will be omitted.

本実施の形態においては、並列共振回路1とは別に、リーダライタとの間で情報データ送受信を行うコイル状アンテナ41aと同調コンデンサ41bで構成される第2の並列共振回路41を備えている。第1の並列共振回路1は電源系回路Aに専用となっており、第2の並列共振回路41は通信系回路Bに専用となっている。第1の並列共振回路1への変調用トランジスタ15の接続は行われていない。第2の並列共振回路41の出力端子が通信系回路Bにおけるクロック生成回路12と復調回路13の入力端子に接続されている。第2の並列共振回路41の両端間に変調用トランジスタ15が接続され、変調回路14の出力端子が変調用トランジスタ15のゲートに接続されている。   In the present embodiment, in addition to the parallel resonant circuit 1, a second parallel resonant circuit 41 including a coiled antenna 41 a that transmits and receives information data to and from a reader / writer and a tuning capacitor 41 b is provided. The first parallel resonant circuit 1 is dedicated to the power supply system circuit A, and the second parallel resonant circuit 41 is dedicated to the communication system circuit B. The modulation transistor 15 is not connected to the first parallel resonant circuit 1. The output terminal of the second parallel resonant circuit 41 is connected to the input terminals of the clock generation circuit 12 and the demodulation circuit 13 in the communication system circuit B. The modulation transistor 15 is connected between both ends of the second parallel resonance circuit 41, and the output terminal of the modulation circuit 14 is connected to the gate of the modulation transistor 15.

上記のような構造とすることで電源系回路Aは通信系回路Bから独立してリーダライタの電力を得ることができるため、負荷変調時に生じる受信効率の変動の影響を受けず、安定した電源を得ることができる。   Since the power supply system circuit A can obtain the power of the reader / writer independently of the communication system circuit B by adopting the above-described structure, the power supply circuit A is not affected by the fluctuation of the reception efficiency that occurs at the time of load modulation. Can be obtained.

上記2組のコイル状アンテナは同軸上に平行に配置してもよいが、コイル状アンテナのインダクタンスの結合により、電源系回路Aに接続された並列共振回路1の受信効率も大きく影響を受ける可能性がある。よって、コイル状アンテナ間の干渉がないよう平面状に配置するものであってもよい。   The two sets of coiled antennas may be arranged on the same axis in parallel. However, the reception efficiency of the parallel resonant circuit 1 connected to the power circuit A can be greatly affected by the coupling of the inductances of the coiled antennas. There is sex. Therefore, it may be arranged in a plane so that there is no interference between the coiled antennas.

本実施の形態の構成は、実施の形態2または実施の形態3に適用することももちろん可能である。   Of course, the configuration of the present embodiment can be applied to the second embodiment or the third embodiment.

本発明の技術は、負荷変調によって生じる整流電圧の変動にかかわらず誤動作や動作不安定を生じない信頼性の高い非接触データキャリアに有用である。   The technology of the present invention is useful for a highly reliable non-contact data carrier that does not cause malfunction or unstable operation regardless of fluctuations in the rectified voltage caused by load modulation.

本発明の実施の形態1における非接触データキャリアの主要な構成を示すブロック図The block diagram which shows the main structures of the non-contact data carrier in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態1の非接触データキャリアにおける各回路の出力波形を示す図The figure which shows the output waveform of each circuit in the non-contact data carrier of Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態2における非接触データキャリアの主要な構成を示すブロック図The block diagram which shows the main structures of the non-contact data carrier in Embodiment 2 of this invention 本発明の実施の形態2の非接触データキャリアにおける各回路の出力波形を示す図The figure which shows the output waveform of each circuit in the non-contact data carrier of Embodiment 2 of this invention 本発明の実施の形態3における非接触データキャリアの主要な構成を示すブロック図The block diagram which shows the main structures of the non-contact data carrier in Embodiment 3 of this invention 本発明の実施の形態4における非接触データキャリアの主要な構成を示すブロック図The block diagram which shows the main structures of the non-contact data carrier in Embodiment 4 of this invention 従来における非接触データキャリアの主要な構成を示すブロック図Block diagram showing the main configuration of a conventional non-contact data carrier

符号の説明Explanation of symbols

A 電源系回路
B 通信系回路
1 並列共振回路(第1の並列共振回路)
1a,41a コイル状アンテナ
1b,41b 同調コンデンサ
2 整流回路
3 昇圧回路
4 平滑コンデンサ
5 昇圧回路用レギュレータ
6 リファレンス電圧生成回路
7 コンパレータ
8 スイッチング素子
9a,9b 分圧抵抗
10 デジタル回路用レギュレータ
11 アナログ回路
12 クロック生成回路
13 復調回路
14 変調回路
15 変調用トランジスタ
16 デジタル回路
17 メモリ
18 CPU
21 第1のスイッチング素子
22 第2のスイッチング素子
23 第3のスイッチング素子
24 遅延回路
31 第1の電圧検知回路
32 第2の電圧検知回路
33 スイッチング素子
41 第2の並列共振回路
F 送信フラグ信号
A power supply system circuit B communication system circuit 1 parallel resonance circuit (first parallel resonance circuit)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a, 41a Coiled antenna 1b, 41b Tuning capacitor 2 Rectifier circuit 3 Boost circuit 4 Smoothing capacitor 5 Regulator for boost circuit 6 Reference voltage generation circuit 7 Comparator 8 Switching element 9a, 9b Voltage dividing resistor 10 Digital circuit regulator 11 Analog circuit 12 Clock generation circuit 13 Demodulation circuit 14 Modulation circuit 15 Transistor for modulation 16 Digital circuit 17 Memory 18 CPU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 1st switching element 22 2nd switching element 23 3rd switching element 24 Delay circuit 31 1st voltage detection circuit 32 2nd voltage detection circuit 33 Switching element 41 2nd parallel resonant circuit SF Transmission flag signal

Claims (7)

コイル状アンテナと同調コンデンサからなる並列共振回路と、
前記並列共振回路に接続され、前記並列共振回路で得られた交流電圧から電源電圧を生成する電源系回路と、
前記並列共振回路に接続され、クロック生成、情報データの復調および変調を行う通信系回路とを備えた非接触データキャリアであって、
前記電源系回路は、
前記並列共振回路の前記コイル状アンテナにより受信した交流信号を直流電圧に変換する整流回路と、
前記整流回路の出力電圧を昇圧する昇圧回路と、
前記昇圧回路の出力電圧を前記整流回路の出力から生成する電圧基準でレギュレートする昇圧回路用レギュレータと、
前記昇圧レギュレータの出力電圧をデジタル回路用にレギュレートするデジタル回路用レギュレータとを備えた非接触データキャリア。
A parallel resonant circuit consisting of a coiled antenna and a tuning capacitor;
A power supply system circuit that is connected to the parallel resonant circuit and generates a power supply voltage from an AC voltage obtained by the parallel resonant circuit;
A non-contact data carrier connected to the parallel resonant circuit and provided with a communication system circuit that performs clock generation, demodulation and modulation of information data,
The power supply circuit is
A rectifier circuit that converts an AC signal received by the coiled antenna of the parallel resonant circuit into a DC voltage;
A booster circuit for boosting the output voltage of the rectifier circuit;
A regulator for a booster circuit that regulates an output voltage of the booster circuit based on a voltage reference generated from an output of the rectifier circuit;
A non-contact data carrier comprising a digital circuit regulator for regulating the output voltage of the boost regulator for a digital circuit.
さらに、
前記整流回路の出力端子と前記デジタル回路用レギュレータおよびアナログ回路の入力端子との間に介挿された第1のスイッチング素子と、
前記整流回路の出力端子と前記昇圧回路および前記昇圧回路用レギュレータの入力端子との間に介挿された第2のスイッチング素子とを備え、
前記デジタル回路から出力される送信フラグ信号によって前記両スイッチング素子を背反的にオン/オフ制御し、変調時にのみ前記昇圧回路を動作させる請求項1に記載の非接触データキャリア。
further,
A first switching element interposed between the output terminal of the rectifier circuit and the input terminal of the digital circuit regulator and analog circuit;
A second switching element interposed between the output terminal of the rectifier circuit and the input terminal of the booster circuit and the regulator for the booster circuit;
The contactless data carrier according to claim 1, wherein both the switching elements are turned on and off by a transmission flag signal output from the digital circuit, and the booster circuit is operated only during modulation.
さらに、前記昇圧回路用レギュレータの出力端子と前記デジタル回路用レギュレータおよび前記アナログ回路の入力端子との間に第3のスイッチング素子を備え、
前記デジタル回路から出力される前記送信フラグ信号によって前記第3のスイッチング素子を前記第1のスイッチング素子に対して背反的にオン/オフ制御する請求項2に記載の非接触データキャリア。
Furthermore, a third switching element is provided between the output terminal of the booster circuit regulator and the input terminal of the digital circuit regulator and the analog circuit,
The contactless data carrier according to claim 2, wherein the third switching element is on / off controlled against the first switching element by the transmission flag signal output from the digital circuit.
さらに、前記第1のスイッチング素子および前記第3のスイッチング素子に対する前記デジタル回路からの送信フラグ信号を遅延させる遅延回路を備えている請求項3に記載の非接触データキャリア。   4. The contactless data carrier according to claim 3, further comprising a delay circuit that delays a transmission flag signal from the digital circuit for the first switching element and the third switching element. コイル状アンテナと同調コンデンサからなる並列共振回路と、
前記並列共振回路に接続され、前記並列共振回路で得られた交流電圧から電源電圧を生成する電源系回路と、
前記並列共振回路に接続され、クロック生成、情報データの復調および変調を行う通信系回路とを備えた非接触データキャリアであって、
前記電源系回路は、
前記並列共振回路の前記コイル状アンテナにより受信した交流信号を直流電圧に変換する整流回路と、
前記整流回路の出力電圧をデジタル回路用にレギュレートするデジタル回路用レギュレータと、
前記整流回路の出力電圧を昇圧する昇圧回路と、
前記昇圧回路の出力電圧の前記デジタル回路用レギュレータおよびアナログ回路への供給遮断を行うスイッチング素子と、
前記昇圧回路の出力の電圧レベルを検知し、所定レベルを上回るときは前記昇圧回路の動作を停止する第1の電圧検知回路と、
前記整流回路の出力の電圧レベルを検知し、所定レベル以下のときに前記スイッチング素子を導通し、所定レベルを上回ったときに前記スイッチング素子を遮断する第2の電圧検知回路とを備えた非接触データキャリア。
A parallel resonant circuit consisting of a coiled antenna and a tuning capacitor;
A power supply system circuit that is connected to the parallel resonant circuit and generates a power supply voltage from an AC voltage obtained by the parallel resonant circuit;
A non-contact data carrier connected to the parallel resonant circuit and provided with a communication system circuit that performs clock generation, demodulation and modulation of information data,
The power supply circuit is
A rectifier circuit that converts an AC signal received by the coiled antenna of the parallel resonant circuit into a DC voltage;
A digital circuit regulator for regulating the output voltage of the rectifier circuit for a digital circuit;
A booster circuit for boosting the output voltage of the rectifier circuit;
A switching element for cutting off supply of the output voltage of the booster circuit to the regulator for the digital circuit and the analog circuit;
A first voltage detection circuit that detects a voltage level of an output of the booster circuit and stops the operation of the booster circuit when exceeding a predetermined level;
A non-contact including a second voltage detection circuit that detects a voltage level of an output of the rectifier circuit, and conducts the switching element when it is below a predetermined level, and shuts off the switching element when it exceeds a predetermined level Data carrier.
さらに、前記昇圧回路の出力端子とグランドとの間に挿入された平滑コンデンサを備えている請求項1から請求項5までのいずれかに記載の非接触データキャリア。   6. The non-contact data carrier according to claim 1, further comprising a smoothing capacitor inserted between the output terminal of the booster circuit and the ground. 前記並列共振回路を第1の並列共振回路として、この第1の並列共振回路とは別に第2の並列共振回路を備え、前記通信系回路は前記第1の並列共振回路とは切り離され、代わりに前記第2の並列共振回路に接続されている請求項1から請求項6までのいずれかに記載の非接触データキャリア。   The first parallel resonant circuit is used as the first parallel resonant circuit, and a second parallel resonant circuit is provided separately from the first parallel resonant circuit, and the communication system circuit is separated from the first parallel resonant circuit. The contactless data carrier according to claim 1, wherein the contactless data carrier is connected to the second parallel resonant circuit.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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