JP2571490Y2 - Data carrier modulation circuit - Google Patents

Data carrier modulation circuit

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JP2571490Y2
JP2571490Y2 JP417192U JP417192U JP2571490Y2 JP 2571490 Y2 JP2571490 Y2 JP 2571490Y2 JP 417192 U JP417192 U JP 417192U JP 417192 U JP417192 U JP 417192U JP 2571490 Y2 JP2571490 Y2 JP 2571490Y2
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data carrier
coil
circuit
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resistor
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忠史 花岡
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Citizen Watch Co Ltd
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Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本考案は固定施設から発せられる
交流磁界によって電力を供給され、該固定施設との間で
データの通信を行う無電源の電磁結合方式データキャリ
アのデータ送出回路の改良に係わるものであり、非接触
型ICカード、工業用データタグ等もその範囲に含むも
のである。。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement of a data transmission circuit of a non-power-supply electromagnetic coupling type data carrier which is supplied with electric power by an alternating magnetic field generated from a fixed facility and performs data communication with the fixed facility. This includes non-contact type IC cards, industrial data tags, and the like. .

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の電磁結合方式データキャリアでは
図2に示すように電力を受け取るためのコイル(1)と
並列に共振コンデンサ(2)を接続してLC共振回路を
構成し、該LC共振回路の負荷としてコンデンサ(1
0)を設け、スイッチング手段(5)によって該負荷を
接続したり切り離したりして前記コイルに流れる電流を
変調し、該電流の変化によつて応答信号を発するように
なっていた。
2. Description of the Related Art In a conventional electromagnetic coupling type data carrier, as shown in FIG. 2, an LC resonance circuit is formed by connecting a resonance capacitor (2) in parallel with a coil (1) for receiving electric power. A capacitor (1
0), the load is connected or disconnected by the switching means (5) to modulate the current flowing through the coil, and a change in the current generates a response signal.

【0003】図3も従来方式の電磁結合方式データキャ
リアの例であり、図2のコンデンサ(10)を抵抗(1
1)に置き換えたものである。
FIG. 3 is also an example of a conventional electromagnetic coupling type data carrier, in which a capacitor (10) shown in FIG.
1).

【0004】[0004]

【考案が解決しようとする課題】電磁結合方式データキ
ャリアの通信可能な距離を大きくするためには固定施設
のアンテナコイルの出力を大きくしなければならない。
しかしそうするとデータキャリアを固定施設の近くに持
ってきた場合に、データキャリアのコイルとコンデンサ
からなるLC共振回路に過大な電圧が誘導されるので、
データキャリアのICが破壊してしまう危険が増す。こ
のIC破壊を避けるためコイルと等価的並列に電圧制限
回路を接続する必要がある。ところが前記LC共振回路
に誘導される電圧が電圧制限回路によってクランプされ
る場合とクランプされない場合とではLC共振回路に負
荷をオンオフしたときの電流の増減が逆転してしまう。
これはデータキャリアが固定施設の近くにあるときと遠
方にあるときとで通信データの極性が反転してしまうこ
とを意味する。従来の電磁結合方式データキャリアでは
図2及び図3に示したようにLC共振回路に並列接続さ
れた電圧制限回路を持たない場合が多く、そのためにI
Cの耐電圧を大きくしていた。又、電圧制限回路を持っ
ているものでもその制限電圧が高いためにICの耐電圧
を大きくしなければならなかった。しかしICの耐電圧
を大きくするにはICの製造工程を特殊なものにした
り、ICのチップサイズを大きくする必要があり、その
ためにICの製造コストが高くなってしまうという問題
があった。本考案の課題はかかる従来の欠点を克服し、
普通の耐電圧特性を持つICを使用して通信可能範囲が
大きい電磁結合方式データキャリアを実現するため、新
しい信号送出回路を実現することである。
In order to increase the communicable distance of an electromagnetically coupled data carrier, the output of an antenna coil in a fixed facility must be increased.
However, if the data carrier is brought near the fixed facility, an excessive voltage is induced in the LC resonance circuit including the coil and the capacitor of the data carrier.
The risk that the data carrier IC is destroyed increases. To avoid this IC destruction, it is necessary to connect a voltage limiting circuit equivalently in parallel with the coil. However, when the voltage induced in the LC resonance circuit is clamped by the voltage limiting circuit and when the voltage is not clamped, the increase and decrease of the current when the load is turned on and off in the LC resonance circuit is reversed.
This means that the polarity of the communication data is inverted between when the data carrier is near the fixed facility and when it is far away. As shown in FIGS. 2 and 3, many conventional electromagnetic coupling type data carriers do not have a voltage limiting circuit connected in parallel to the LC resonance circuit.
The withstand voltage of C was increased. Also, even those having a voltage limiting circuit have to increase the withstand voltage of the IC because the limiting voltage is high. However, in order to increase the withstand voltage of the IC, it is necessary to make the manufacturing process of the IC special, or to increase the chip size of the IC, which causes a problem that the manufacturing cost of the IC increases. The problem of the present invention overcomes such conventional disadvantages,
It is an object of the present invention to realize a new signal transmission circuit in order to realize an electromagnetically coupled data carrier having a large communicable range using an IC having ordinary withstand voltage characteristics.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本考案においては、データキャリアのコイルと等価的
並列に共振コンデンサと抵抗の直列回路及び電圧制限回
路を接続すると共に、スイッチング手段を設けて前記抵
抗の両端を短絡したり開放したりするように構成した。
According to the present invention, a series circuit of a resonance capacitor and a resistor and a voltage limiting circuit are connected equivalently in parallel with a coil of a data carrier, and switching means is provided. Thus, both ends of the resistor are short-circuited or opened.

【0006】[0006]

【作用】上記構成においてスイッチング手段をオンとし
抵抗の両端を短絡するとコイルと共振コンデンサとから
なるLC共振回路のQ値が大きくなり、コイルに流れる
電流は極めて大きくなる。又、スイッチング手段をオフ
にしてLC共振回路の中に抵抗を入れるとQ値が小さく
なってコイルに流れる電流は小さくなる。すなわち、ス
イッチング手段のオンオフによってコイルに流れる電流
を大きくしたり小さくしたりしてデータの送出をするこ
とができる。この電流の変調はコイルの端子電圧が電圧
制限回路によってクランプされているいないに係わらず
同じ極性であって、抵抗が短絡されるときに電流が大き
くなる。従ってデータキャリアが固定施設の近くにあっ
ても遠方にあってもデータの極性が変化することはなく
安定したデータ通信ができるのである。
In the above arrangement, when the switching means is turned on and both ends of the resistor are short-circuited, the Q value of the LC resonance circuit including the coil and the resonance capacitor becomes large, and the current flowing through the coil becomes extremely large. Further, when the switching means is turned off and a resistor is inserted in the LC resonance circuit, the Q value decreases and the current flowing through the coil decreases. That is, data can be transmitted by increasing or decreasing the current flowing through the coil by turning on / off the switching means. This current modulation has the same polarity regardless of whether the terminal voltage of the coil is clamped by the voltage limiting circuit, and the current increases when the resistance is short-circuited. Therefore, regardless of whether the data carrier is near or far from the fixed facility, the data polarity does not change and stable data communication can be performed.

【0007】[0007]

【実施例】以下に図面に従い本考案の詳細な説明をす
る。図1は本考案の電磁結合方式データキャリアの実施
例の一つであり本考案の原理的構成を示す回路図であ
る。図面に示されるようにコイル(1)の両端には共振
コンデンサ(2)と抵抗(3)の直列回路と2個のツェ
ナーダイオードを互いに逆向きに接続した電圧制限回路
(4)とが並列に接続されている。該並列回路の一端は
基準電位線Vddをなし、他の一端はダイオード(6)
のカソードに接続されている。該ダイオード(6)のア
ノードは負の電源線Vssをなす。基準電位線Vddと
負の電源線Vssの間には濾波コンデンサ(7)とデー
タキャリア主回路(8)が接続されている。前記抵抗
(3)の両端はスイッチング手段(5)の2端子にそれ
ぞれ接続され、該スイッチング手段(5)には前記デー
タキャリア主回路からスイッチ制御信号(9)が供給さ
れている。上記構成において、コイル(1)には固定施
設から供給される交流電磁界により誘導電圧が発生す
る。該誘導電圧はダイオード(6)及び濾波コンデンサ
(7)によって検波整流され、データキャリア主回路
(8)の電源として供給される。通常状態ではスイッチ
ング手段(5)はスイッチ制御信号(9)によってオン
状態に保たれており、コイル(1)と共振コンデンサ
(2)からなるLC共振回路のQ値は大きくなってい
る。今、比較的遠方にある固定施設から発射される交流
磁界の中について考えると、コイル(1)に誘導される
電圧は過大ではないので電圧制限回路(4)に電流は流
れない。従ってLC共振回路は共振状態になりコイル
(1)には共振電流が流れる。このような状態でスイッ
チ制御信号(9)によりスイッチング手段(5)がオフ
状態になると前記LC共振回路には抵抗(3)が挿入さ
れるのでQ値は小さくなりコイル(1)に流れる電流は
小さくなる。このようにスイッチ制御信号(9)によっ
てコイル(1)の電流を変調することができるのであ
る。次に、データキャリアが固定施設の近くにある場合
について考える。この時はコイル(1)には極めて大き
な電力が誘導されるが、電圧制限回路(4)に電流を流
すことによりコイル(1)の端子電圧は一定にクランプ
され、LC共振回路は共振状態にはならない。しかしス
イッチ制御信号(9)によってスイッチング手段(5)
がオン状態になっていると抵抗(3)が短絡されるので
コイル(1)と共振コンデンサ(2)には大きな電流が
流れる。スイッチング手段(5)がオフ状態になると該
電流が小さくなることは自明である。以上からあきらか
に電流の増減とスイッチ制御信号(9)の極性の関係は
コイル(1)に誘導される電力の大きさに関係なく一定
である。従ってデータキャリアと固定施設の距離に関係
なく安定したデータ通信が実現される。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. FIG. 1 is a circuit diagram showing one of the embodiments of the electromagnetic coupling type data carrier of the present invention and showing a principle configuration of the present invention. As shown in the drawing, a series circuit of a resonance capacitor (2) and a resistor (3) and a voltage limiting circuit (4) in which two zener diodes are connected in opposite directions are provided in parallel at both ends of the coil (1). It is connected. One end of the parallel circuit forms a reference potential line Vdd, and the other end has a diode (6).
Connected to the cathode. The anode of the diode (6) forms a negative power supply line Vss. A filtering capacitor (7) and a data carrier main circuit (8) are connected between the reference potential line Vdd and the negative power supply line Vss. Both ends of the resistor (3) are respectively connected to two terminals of a switching means (5), and the switching means (5) is supplied with a switch control signal (9) from the data carrier main circuit. In the above configuration, an induced voltage is generated in the coil (1) by an AC electromagnetic field supplied from a fixed facility. The induced voltage is detected and rectified by a diode (6) and a filtering capacitor (7), and is supplied as a power source for a data carrier main circuit (8). In the normal state, the switching means (5) is kept on by the switch control signal (9), and the Q value of the LC resonance circuit including the coil (1) and the resonance capacitor (2) is large. Considering now an alternating magnetic field emitted from a fixed facility located relatively far away, no current flows through the voltage limiting circuit (4) because the voltage induced in the coil (1) is not excessive. Therefore, the LC resonance circuit is in a resonance state, and a resonance current flows through the coil (1). In such a state, when the switching means (5) is turned off by the switch control signal (9), the resistor (3) is inserted into the LC resonance circuit, so that the Q value becomes small and the current flowing through the coil (1) becomes Become smaller. Thus, the current of the coil (1) can be modulated by the switch control signal (9). Next, consider the case where the data carrier is near a fixed facility. At this time, very large power is induced in the coil (1), but the terminal voltage of the coil (1) is clamped to a constant value by flowing a current through the voltage limiting circuit (4), and the LC resonance circuit is brought into a resonance state. Not be. However, the switching means (5) is switched by the switch control signal (9).
Is turned on, the resistor (3) is short-circuited, so that a large current flows through the coil (1) and the resonance capacitor (2). It is obvious that the current decreases when the switching means (5) is turned off. From the above, it is apparent that the relationship between the increase and decrease of the current and the polarity of the switch control signal (9) is constant irrespective of the magnitude of the electric power induced in the coil (1). Therefore, stable data communication is realized regardless of the distance between the data carrier and the fixed facility.

【0008】図4もまた本考案の実施例の一つであり、
さらに具体的な回路図である。本実施例ではコイル
(1)の一端はコンデンサ(12)とツェナーダイオー
ド(13)からなるレベルシフタ回路に接続されてい
る。該レベルシフタ回路の出力線の電位は常にマイナス
であり、ダイオード(6)と濾波コンデンサ(7)によ
って倍圧整流されてデータキャリア主回路の電源線Vs
sをなす。共振コンデンサ(2)の一端は前記レベルシ
フタ回路の出力線に接続されている。従って共振コンデ
ンサ(2)の両端子は基準電位線Vddより低い電位に
ある。このためスイッチング手段としてMOSトランジ
スタ(15)を使用することができる。又、コイル
(1)にたいして共振コンデンサ(2)と抵抗(3)の
直列回路は交流的には直結されており、等価的並列接続
になっている。ツェナーダイオード(13)はレベルシ
フタ用ダイオードとして動作すると共に電圧制限回路と
しての機能を持っており、コイル(1)に過剰な電力が
誘導されるようなとき電流を流して電源線Vssの電圧
を制限するように働く。MOSトランジスタ(15)の
ドレインとソースは抵抗(3)の両端に接続され、ゲー
トにはデータキャリア主回路から出力されるスイッチ制
御信号(9)が与えられてLC共振回路のQ値をコント
ロールするようになっている。MOSトランジスタ(1
5)のゲートを電源線Vssにプルダウンしている抵抗
(14)は、データキャリアが固定施設の遠方にあって
十分な電力の供給がなくデータキャリア主回路(8)の
出力信号が弱いときにトランジスタをオン状態にするよ
うに働き、LC共振回路のQ値を大きくする。これによ
ってコイル(1)の端子電圧を増幅することができるの
で、データキャリアの動作範囲を広げることができるの
である。このような構成において、MOSトランジスタ
(15)がオンオフするとコイル(1)の電流が増減す
るのであるが、その動作は前述した図1の場合と同じで
あり広い動作範囲で一定の極性のデータ通信ができる。
FIG. 4 is another embodiment of the present invention.
It is a more specific circuit diagram. In this embodiment, one end of the coil (1) is connected to a level shifter circuit including a capacitor (12) and a Zener diode (13). The potential of the output line of the level shifter circuit is always negative, is double-rectified by the diode (6) and the filtering capacitor (7), and is supplied to the power supply line Vs of the data carrier main circuit.
make s. One end of the resonance capacitor (2) is connected to an output line of the level shifter circuit. Therefore, both terminals of the resonance capacitor (2) are at a potential lower than the reference potential line Vdd. Therefore, a MOS transistor (15) can be used as the switching means. The series circuit of the resonance capacitor (2) and the resistor (3) is directly connected in terms of AC with respect to the coil (1), and is equivalently connected in parallel. The Zener diode (13) operates not only as a diode for the level shifter but also as a voltage limiting circuit. When excessive power is induced in the coil (1), a current flows to limit the voltage of the power supply line Vss. Work to do. The drain and source of the MOS transistor (15) are connected to both ends of the resistor (3), and the gate is supplied with a switch control signal (9) output from the data carrier main circuit to control the Q value of the LC resonance circuit. It has become. MOS transistor (1
The resistor (14) pulling down the gate of (5) to the power supply line Vss is used when the data carrier is far from the fixed facility and there is no sufficient power supply and the output signal of the data carrier main circuit (8) is weak. It works to turn on the transistor and increases the Q value of the LC resonance circuit. Thus, the terminal voltage of the coil (1) can be amplified, so that the operation range of the data carrier can be expanded. In such a configuration, when the MOS transistor (15) is turned on and off, the current of the coil (1) increases and decreases. The operation is the same as that of FIG. Can be.

【0009】[0009]

【考案の効果】本考案によれば、電磁結合方式データキ
ャリアが固定施設のアンテナコイルの近くにおかれてデ
ータキャリアのコイルに過剰な電力が誘導されても電圧
制限回路の働きによりデータキャリアの構成部品の耐電
圧を越えるような電圧は発生しない。しかもこの時にデ
ータキャリアから送出するデータの極性が変化すること
がないようにコイルを流れる電流を変調することができ
る。この結果、データキャリアに使用されるICやコン
デンサの耐電圧をむやみに高くする必要がなくなったの
で部品のコストを節約でき低価格の電磁結合方式データ
キャリアを製造できるようになった。又、固定施設のア
ンテナコイルから発せられる交流電磁界の強さを大きく
できるのでデータキャリアの通信可能な距離を大きくす
ることができ、電磁結合方式データキャリアの有用性を
増すことができた。
According to the present invention, even if an electromagnetically coupled data carrier is placed near an antenna coil of a fixed facility and excessive power is induced in the coil of the data carrier, the function of the voltage limiting circuit allows the data carrier to be driven. No voltage exceeding the withstand voltage of the component is generated. Moreover, at this time, the current flowing through the coil can be modulated so that the polarity of the data transmitted from the data carrier does not change. As a result, it is no longer necessary to unnecessarily increase the withstand voltage of the IC or the capacitor used for the data carrier, so that the cost of parts can be saved and a low-cost electromagnetically coupled data carrier can be manufactured. In addition, since the intensity of the AC electromagnetic field generated from the antenna coil of the fixed facility can be increased, the communicable distance of the data carrier can be increased, and the usefulness of the electromagnetic coupling type data carrier can be increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本考案の実施例である電磁結合方式デ−タキャ
リアの回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram of an electromagnetic coupling type data carrier according to an embodiment of the present invention.

【図2】従来例の電磁結合方式データキャリアの回路図
である。
FIG. 2 is a circuit diagram of a conventional electromagnetic coupling type data carrier.

【図3】従来例の電磁結合方式データキャリアの回路図
である。
FIG. 3 is a circuit diagram of a conventional electromagnetic coupling type data carrier.

【図4】本考案の他の実施例である電磁結合方式デ−タ
キャリアの回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram of an electromagnetic coupling type data carrier according to another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 コイル 2 共振コンデンサ 3 抵抗 4 電圧制限回路 5 スイッチング手段 6 ダイオード 7、10、12 コンデンサ 9 スイッチ制御信号 11、14 抵抗 15 MOSトランジスタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Coil 2 Resonant capacitor 3 Resistance 4 Voltage limiting circuit 5 Switching means 6 Diode 7, 10, 12 Capacitor 9 Switch control signal 11, 14 Resistance 15 MOS transistor

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】(57) [Scope of request for utility model registration] 【請求項1】 無電源の電磁結合方式データキャリアに
おいて、電力を受け取るコイルと等価的並列に共振コン
デンサと抵抗の直列回路及び電圧制限回路を接続すると
ともに、スイッチング手段を設けて前記抵抗の両端を短
絡ないし開放して前記コイルに流れる電流を変調し、該
電流の変化によって応答信号を発するようにしたことを
特徴とするデータキャリアの変調回路。
1. A power supply-free electromagnetic coupling type data carrier, wherein a series circuit of a resonance capacitor and a resistor and a voltage limiting circuit are connected equivalently in parallel with a coil for receiving power, and switching means is provided to connect both ends of the resistor. A modulation circuit for a data carrier, wherein a current flowing through the coil is modulated by being short-circuited or opened, and a response signal is generated by a change in the current.
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