JP4261477B2 - 情報電圧によって表される情報を記憶するデータキャリア - Google Patents

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Description

本発明は、請求項1のプリアンブルによる非接触通信のための回路と、請求項8によるそれぞれのデータキャリアに関する。
特に、本発明は、非接触方式で信号を受信するように構成され、信号が入力される電気回路を備え、この電気回路は信号を用いて電気回路の一部のための電源電圧を発生するように構成され、電気回路は情報を容量的に記憶するように構成された記憶手段を備え、情報は記憶手段に生ずる情報電圧の値によって表され、電気回路は最も電源電圧の値に等しい電圧値を持つ制御信号を受信するように構成されると共に制御信号を用いて情報電圧を発生するように構成された情報電圧発生手段を備えているデータキャリアに関する。
本発明はまた、非接触方式で信号を受信するように構成されたデータキャリアのための回路であって、この回路は信号を用いて回路の一部のための電源電圧を発生するように構成され、回路は情報を容量的に記憶するように構成された記憶手段を備え、情報は記憶手段に生ずる情報電圧の値によって表され、回路は、最も電源電圧の値に等しい電圧値を持つ制御信号を受信するように構成されると共に制御信号を用いて情報電圧を発生するように構成された情報電圧発生手段を備えているデータキャリアのための回路に関する。
上述の段落0001に記載された型の回路を備えているデータキャリアは現在生産されている製品に係るISO/IEC18000規格の公表された草案ISO/IEC CD 18000により公知である。
公知の回路を持ち、リード/ライト・ステーションによって放射された信号を非接触方式で受信するように構成された公知のデータキャリアは、信号を用いた回路によって回路の一部のための電源電圧を発生することが可能であり、またキャパシタによって形成され、データキャリアとリード/ライト・ステーションとの間の通信に関する通信関連情報を記憶するように構成された記憶手段を備えている。その場合、通信関連情報は時間に対する評価を可能とするように意図されている。情報はキャパシタに生ずる情報電圧の値によって表される。また、情報電圧発生手段を形成するnチャネル電界効果トランジスタと共に電流源が備えられており、これら両機能手段は互いに直列に接続され、かつキャパシタと電源電圧ラインとの間に接続されている。それらの機能手段により、またトランジスタの制御電極に供給されうるディジタル制御信号を用いることによって、キャパシタを、トランジスタおよびキャパシタの間の接続点とトランジスタの制御電極との間に生ずる特有のトランジスタしきい電圧に等しい量だけ制御信号電圧の値から低減された情報電圧の値に充電することができる。ディジタル制御信号は最も、電源電圧の値に等しい電圧値を持っている。
公知のデータキャリアにおいては、キャパシタが回路中の不可避な漏れ電流の形で定常的に放電させられるので、情報電圧の値は発生された時点ですでに制御信号の電圧値より低く、情報電圧の発生後もその値は連続的に低下するという問題がある。これは、情報電圧が発生された時に有効な電源電圧の関数として、また漏れ電流の大きさの関数として、キャパシタ手段によって記憶された情報はもはや短時間の後でも評価不能になることがあるという不満足な状況を引き起こす
本発明の目的は、段落0001に記載した型の回路における上述の問題点を改善し、改善されたデータキャリアおよび改善された回路を提供することである。
この目的は、請求項1による回路で達成される。
この目的を達成するために本発明によれば、段落0001で述べた型のデータキャリアにおいて、情報電圧発生手段が制御信号の電圧値を上昇させるように構成された電圧上昇手段を備えるものとする。
上記目的を達成するために本発明によれば、段落0002で述べた型の回路において、情報電圧発生手段が制御信号の電圧値を上昇させるように構成された電圧上昇手段を備えるものとする。
本発明によって達成される利点は、記憶手段に生ずる情報電圧がトランジスタしきい電圧または制御信号電圧の値とは無関係に実際の電源電圧の値にほぼ対応するものと考えられることである。これはまた、基準電位ラインと電源電圧ラインとの間の電圧が全て情報を表すために用いられうるという利点を与える。このようにして、情報を評価するために最も可能な信号対雑音(SN)電圧比を与えることができる。特に漏れ電流が存在する時、これは記憶された情報を高信頼性をもって確かめうるかなり長い時間を与える。このことは、記憶された情報が短時間の電源電圧欠落の後でさえもなお評価可能であり、しかも情報の使用によってリード/ライト・ステーションとデータキャリアとの間の通信がたとえこの種の電源電圧欠落の後でさえも、通信接続が完全に再構築される必要なしに継続することができることを意味する。
本発明によれば、電圧上昇手段は例えば制御信号電圧の値を所望値だけ上昇させうる回路の基準電位に関連してフローティング状態で動作されうる電圧源によって形成することができる。しかしながら、各ケースにおいて請求項5に記載された特徴を備えることにより特に有利である。それは、電源電圧を用いて、実用上可能な限り単純で安価なやり方で制御信号電圧の値における信頼性の増大を図りうるという利点を与える。
本発明によれば、さらに各ケースにおいて請求項6に記載された特徴を備えることにより、さらなる利点がもたらされる。それは、制御信号電圧の値が増大した時でも、情報電圧を発生するために情報電圧発生手段を何の問題もなしに用いることができるという利点を与える。
本発明の以上述べた構成および他の構成は以下に詳述する実施例から明瞭になり、またそれを参照して明らかにされる。
図1に示されているデータキャリア1は、ここには図示されていない通信ステーションとの通信を非接触方式で行うように構成されている。この目的のために、データキャリア1は通信ステーションからの信号Sを非接触方式で受信するように構成されている。信号Sは、データキャリア1が信号Sによってエネルギーを供給されうるように高周波搬送波によって形成されている。照会情報を通信ステーションから信号Sによってデータキャリア1に通信することが可能である。その場合、信号は振幅変調された搬送波である。さらに応答情報をデータキャリア1から信号Sによって通信ステーションに通信することも可能である。その場合、信号はデータキャリア1によって作られうる負荷変調波である。
データキャリア1は集積化された電気回路2を持っている。回路2は信号Sを受信するように構成された送受信手段3という機能部品を備えている。この目的のために送受信手段3は回路2に結合された伝送コイル(図示せず)を持っている。このようにして信号Sを回路2に供給することを可能にしている。送受信手段3はさらに、信号Sを用いて、回路2の一部に対して基準電位ラインGNDとの間に相対的な電源電圧Vを発生するように構成されている。送受信手段3はさらに、この場合、変調されている受信信号Sを復調し、受信された変調信号Sによって通信が行われる照会データRDを出力するように構成されている。送受信手段3はさらに、応答データADを受信し、その応答データADの伝送の目的で、この場合、変調されていない受信信号Sを負荷変調するように構成されている。
回路2はまたマイクロプロセッサの形で構成(implement)されたデータ処理手段4を備えている。データ処理手段4はメモリを持っている。データ処理手段4は照会データRDを受信し、その照会データRDを処理し、照会データRDの関数として応答信号ADを発生してその応答信号ADを送受信手段3に送出するように構成されている。
回路2はさらに記憶手段5に生ずる情報電圧UIの値によって表される情報を容量的に記憶するように構成された記憶手段5を備えている。マイクロプロセッサのメモリによって記憶された情報とは異なり、記憶手段5によって記憶された情報は所定の時間内でのみ有効であり、かつ通信中に起こる通信状態を一時的に示すように意図されている。記憶手段5は図2に示されているキャパシタ5Aの形で構成される。
回路2はさらに制御信号CSを入力するように構成された情報電圧発生手段6を備えている。制御信号CSは最も電源電圧Vの値に等しい電圧値UCSを持っている。情報電圧発生手段6はさらに制御信号CSを用いて情報電圧UIを発生するように構成されている。この目的のために、情報電圧発生手段6は記憶手段5に対する充電電流を発生し出力するように構成された充電電流発生段7を備えている。図2に示されているように、充電電流発生段7は第1のnチャネル電界効果トランジスタ7Aの形で構成され、そのソース端子が記憶キャパシタ5Aに接続されている。充電電流発生段7はさらに記憶キャパシタ5Aに対する充電電流を発生するように構成された電流源7Bを備えている。電流源7Bは第1のnチャネル電界効果トランジスタ7Aと電源電圧ラインVとの間に第1のnチャネル電界効果トランジスタ7Aに対して直列に接続されている。情報電圧UIは情報電圧発生手段6および記憶手段5との間の回路点Pと基準電位ラインGNDとの間の電圧として取り出される。
情報電圧発生手段6はさらに、制御信号CSを入力し、制御信号CSの電圧の値UCSを上昇させる電圧上昇手段8を備えている。電圧上昇手段8はさらに上昇された電圧の制御信号CS′を出力するように構成されている。情報電圧発生手段6はさらに、電圧上昇手段8と充電電流発生段7との間に設けられて、上昇された電圧の制御信号CS′を入力し、制限された電圧の制御信号CS″を出力するように構成された電圧制限手段9を備えている。制御信号CS″は充電電流発生段7への、というよりはむしろ第1のnチャネル電界効果トランジスタ7Aのゲート端子への制御信号CSを表すものである。
図2に示されているように、電圧上昇手段8はチャージポンプ10の形で構成されている。チャージポンプ10は、チャージポンプキャパシタ11、第1スイッチ12、および第2スイッチ13を備えている。制御信号CSが両スイッチ12,13に供給されうる。図2には両スイッチ12,13が休止位置で示されている。チャージポンプキャパシタ11は電源電圧ラインVと基準電位ラインGNDとの間に接続されており、その結果として、チャージポンプキャパシタ11の充電電圧は最終的に電源電圧Vの値に等しくなる。両スイッチ12,13は、制御信号CSが入力されると、図2に破線で示されているように、その休止状態から活性状態へと切り替えられるように構成されている。この活性状態にあるスイッチによって、チャージポンプキャパシタ11が電圧制限手段9とデータ処理手段4との間に接続される。このことは、電圧値UCSが電圧制限手段9への入力点で電源電圧Vの値にまで上昇されうるということを意味する。両スイッチ12,13は電界効果トランジスタの形で構成される。電圧制限手段9はダイオード(図2には示されていない)の形で構成される。このようにして、上昇された電圧の制御信号CS′の電圧値を充電電流制御段(充電電流発生段)7内で用いる電圧に適合した値に制限することが可能になる。
このことは、用いられる電源電圧Vが情報電圧UIを発生するための適当な手段として用いられうるという利点を与える。
図1に示されているデータキャリア1はさらに評価手段14を備えており、ここに、回路点Pに生ずる情報電圧UIが入力される。評価手段14は比較電圧UCを用いて、情報電圧UIによって表される情報を得るために情報電圧を評価するように構成されている。評価手段14は比較電圧UCを入力するように構成されている。比較電圧UCを発生する目的のためにデータキャリア1は、評価手段14から分離して構成され、比較電圧UCを発生してそれを評価手段14に送出する比較電圧発生手段15を備えている。
評価手段14は、図3に示されているように、差動増幅段16の形で構成されている。差動増幅段16は第1入力端16Aを持っており、ここに情報電圧UIが入力される。差動増幅段16はさらに第2入力端16Bを持っており、ここに比較電圧UCが入力される。差動増幅段16はさらに第1出力端16Cを持っており、差動増幅段16はここから、記憶手段5によって記憶された情報を情報データIDの形で出力することができる。情報データIDは、情報電圧UIの値が比較電圧UCの値より高ければ第1論理状態を表し、情報電圧UIの値が比較電圧UCの値より低ければ第2論理状態を表す。差動増幅段16はさらに第3入力端16Dを持っており、ここにテスト信号TSを入力するように構成されている。差動増幅段16はさらに第2出力端16Eを持っており、ここから情報電圧UIを表す電圧を出力するように構成されている。回路2は第2出力端16Eに接続されたテスト端子Tを持っており、ここから情報電圧UIを表す電圧が取り出されうる。そのため評価手段14はテスト信号TSによる制御を可能とするためにテスト端子Tに情報電圧UIを入力できるように構成されている。
差動増幅段16は図4に詳細に示されている。差動増幅段16は第1のpチャネル電界効果トランジスタ17および第2のpチャネル電界効果トランジスタ18の形で構成されている。第1のpチャネル電界効果トランジスタ17の制御電極が第1入力端16Aを形成し、第2のpチャネル電界効果トランジスタ18の制御電極が第2入力端16Bを形成する。両pチャネル電界効果トランジスタ17および18のソース端子は共通に接続され、第2出力端16Eを形成する。2つのpチャネル電界効果トランジスタ17および18と電源電圧ラインVとの間に電流源21が接続されている。両pチャネル電界効果トランジスタ17および18のドレイン端子は電流ミラーに接続される。電流ミラーは第2のnチャネル電界効果トランジスタ19および第3nチャネル電界効果トランジスタ20の形で構成されている。基準電位ラインGNDと第1のpチャネル電界効果トランジスタ17のドレイン端子との間に第3スイッチ22が接続されている。基準電位ラインGNDと第2のnチャネル電界効果トランジスタ19のソース端子との間に第4スイッチ23が接続されている。基準電位ラインGNDと第3nチャネル電界効果トランジスタ20のソース端子との間に第5スイッチ24が接続されている。これら3つのスイッチ22,23および24はそれぞれ休止状態で図示されている。3つのスイッチ22,23および24も電界効果トランジスタ(図4には示されていない)の形で構成される。テスト信号TSが存在する時は、テスト信号TSが3つのスイッチ22,23および24をそれらの活性状態にセットし、差動増幅段16がスイッチ22,23および24を介して非活性化され、情報電圧UIの評価を行わない。その結果、情報電圧UIの表示(リプレゼンテーション)が第2出力端16Eで同時に有効になる。このことは、情報電圧UI、またはむしろその時間外の波形がテストの目的で回路2の外部から測定されうるという利点を与える。制御テスト信号TSが存在しない時は、スイッチ22〜24がその休止状態に制御され、第1入力端16Aと第2入力端16Bとの間に生ずる電圧が、いわゆる「開ループ増幅」によって有効に増幅され、第1出力端16Cに情報データIDの形で出力される。
比較電圧発生手段15は電源電圧Vの値を、比較電圧発生手段15によって発生され出力されうる比較電圧UCの値が電源電圧Vの値に比例するという事実によって電源電圧Vの値を考慮に入れるように構成される。これは、情報電圧UIの値と比較電圧UCの値とが互いに比較されることを実際に可能とする関係が存在するという利点を与える。比較電圧発生手段15はさらに比較電圧UCをプログラム方式で発生するように構成される。この目的のために、比較電圧発生手段15は、データ処理手段4によって発生され出力されるプログラム信号PSを入力するように構成される。これは、比較電圧UCの値がプログラム方式で変化されうるという利点を与える。プログラム方式は記憶手段5によって記憶された情報内容の有効期間の活性化を可能とする。というのは、もし比較電圧UCの値が相対的に高く、漏れ電流によって引き起こされる情報電圧UIの多少の低下が、比較電圧UCの値がかなりの期間において低い場合より早い時点で活動し始めるからである。
次にデータキャリア1の動作について図1のデータキャリア1の第1応用例を参照して説明する。
第1応用例においては、記憶手段5によって所定時間だけ記憶されるべき通信関連情報が非衝突通信(anti-collision communication)の発生時に起こるデータキャリア1のための通信状態を表すべきであると仮定される。その通信状態はデータキャリア1内で内部的に用いられ、データキャリア1と通信装置との間で好結果の通信がすでに行われたことを指示するのに役立つ。この種の非衝突通信は通信装置の通信エリア内に同時に複数のデータキャリア1が存在し、まず通信が実行されうるデータキャリア1を、データキャリア1を同定するために用いられるデータキャリア1内に記憶された固有のシリアル番号によって通信装置が決定しなければならない時に必要なものである。
通信装置の通信エリア内の事実上静止位置にあるデータキャリア1はそれぞれ、まず変調されていない信号Sを受信し、その結果として、送受信手段3によって回路2用の電源電圧Vが発生され、データ処理手段4内でのデータ処理が可能になる。まず第一に、実行されねばならないのはプログラム信号PSを発生することである。このプログラム信号PSは比較電圧発生手段15をプログラムし、発生されるべき比較電圧UCを発生して、比較電圧発生手段15に送出するように意図されている。プログラム信号PSは比較電圧発生手段15に、電源電圧Vの値の0.25倍に等しい値を持つ比較電圧UICを発生させる。
通信装置はまず信号Sによって、いわゆるGROUP SELECTコマンドを出力する。このコマンドは各データキャリア1内の送受信手段3によって受信され、照会データRDの形でデータ処理手段4に送出される。次いでデータ処理手段4によって送受信手段3にデータキャリア1のシリアル番号を表す応答データADが送出される。
その場合、偶発的に、複数のデータキャリア1が事実上同時に応答し、その振る舞いにおいて各シリアル番号に対応する信号Sの負荷変調を行う、ということが起こりうる。そのような場合、通信装置は有効なシリアル番号を受信することができず、FAILコマンドを出力する。データキャリア1内では、FAILコマンドを表す照会データRDがデータ処理手段4によって処理され、次いで例えばランダム番号に基づいて、データキャリア1がそのシリアル番号を異なる時間レンジで通信装置に送出するようにする。その結果、通信ステーションは各シリアル番号を明白に認識することが可能になる。
通信装置によって受信されたシリアル番号はデータキャリア1からの応答データADを読み出すために用いられる。この目的のために、READ WITH SERIAL NUMBERコマンドがデータキャリア1に送られる。その場合、内部に記憶されたシリアル番号が受信されたシリアル番号に一致するデータキャリア1のみが応答データADを通信装置へ通信する。
詳細には、このデータキャリア1内において、制御信号CSがデータ処理手段4によって発生されて情報電圧発生手段6に送出される。制御信号CSの電圧の値は電源電圧Vの値に等しい。情報電圧発生手段6内において、制御信号CSの電圧の値が電圧上昇手段8によって電源電圧Vの値の2倍まで上昇される。このようにして得られた上昇電圧の制御信号CS′が電圧制限手段9に送出され、そこで、上昇された電圧の制御信号CS′の値が電源電圧Vの0.7ボルトだけ上昇された値に等しい値に制限される。このようにして得られた電圧制限制御信号CS″は充電電流発生段7内の第1のnチャネル電界効果トランジスタ7Aに送出され、それを導通状態に駆動する。次いで、記憶キャパシタ5Aが電流源7Bから供給される充電電流によって、回路点Pに生ずる情報電圧UIの値が電源電圧Vの値に事実上等しくなる時まで充電される。というのは、電圧制限制御信号CS″の電圧の値が電源電圧Vの値より0.7ボルトだけ高いか、または言い換えれば、正確に第1のnチャネル電界効果トランジスタ7Aのゲート・ソースしきい電圧分だけ高いからである。そのため、このデータキャリア1の場合、データキャリア1のシリアル番号を用いた通信ステーションとの好結果の通信がすでに行われているという情報が、電源電圧Vによる全電圧値を用いる記憶手段5によって記憶されている。
しかしながら、存在する他のデータキャリア1も全てこの状態を達成するように努めるので、各シリアル番号を用いるデータキャリア1の全てとの好結果の通信が行われるまで非衝突通信が再び実行される。このプロセスにおいてGROUP SELECTコマンドが再び受信された時、評価手段14によって出力された情報データがまずデータキャリア1内で照会され、もし情報電圧UIの値が比較電圧UCの値より高いことを情報データIDが示している時は、非衝突通信内でそれ以上の関係を持たない。
情報電圧UIによって表される情報はそれが発生された後で一時的に有効である。なぜなら、情報電圧UIは回路2内の漏れ電流に起因する低下にさらされるからである。しかしながら、情報のこの「寿命(life)」中、電源電圧がデータ処理手段4への給電のために要求される臨界値を下回ることがありうる。それは例えばデータキャリア1が信号Sから短時間遮断される場合、またはしばしば起こりうるホッピングプロセスが存在する場合に、寿命中に情報が失われたり無効になったりすることなく、通信のコース内で起こりうる。比較電圧UCのための値として電源電圧Vの値の0.25倍という数値を選択することにより、比較的大きな数のデータキャリア1が通信エリア内に存在する時でさえも、記憶された情報の寿命は全てのデータキャリア1との比較的長時間の好結果をもたらす通信にとって十分長いものとなる。
この点で、データキャリア1との好結果の通信の後、通信装置は、記憶手段5によって記憶された情報を通信装置の通信エリア内に位置する全てのデータキャリア1内から消去されるように機能するINITIALIZEコマンドを送出することに言及しなければならない。そのような消去は、周知のごとく全ての記憶キャパシタ5Aを放電させる消去トランジスタ(図1には示されていない)によって行われる。
次にデータキャリア1の動作を、図1のデータキャリア1の第2応用例を参照して説明する。
こ応用例においては、データキャリア1が各場合において工場製品(プロダクト)上に位置しており、かつそのような製品が複数個、2つの異なる通信装置に属する2つの通信エリア間でコンベアベルト上をかなりの高速で移動しているものと仮定する。2つの通信エリアは搬送方向に見て互いに前後に位置しており、かつ互いにオーバーラップしていないものとする。
この場合も、たとえ1つの通信エリア内に同時に複数のデータキャリア1が存在するとしても、非衝突通信が行われなければならない。しかしながら、第1通信装置によって好結果の通信がすでに行われていることを示す、情報電圧UIによってデータキャリア1内に記憶された情報が存在する場合、第2通信装置の通信エリアを通過した時その情報がなお有効であるという状態を回避するために、電源電圧Vの値の0.75倍に等しい値を持った比較電圧ICが、第1通信装置に属する第1通信エリア内に入った時プログラム信号手段によって発生される。
これは、たとえINITIALIZEコマンドがデータキャリア1によって受信されていなくても、情報電圧UIの値が第2通信装置の通信エリア内に入力されている比較電圧UCの値を下まわるように保証するために情報の寿命が十分短いことを保証する単純な方法である。これは、固有の通信なしに、すなわちそれによって要求された場所で非衝突通信が行われることなしに、データキャリア1が第2通信装置の通信エリアを通過することができないように保証する。
記憶手段は、複数の記憶ロケーション、複数の情報電圧発生手段、および記憶ロケーションの数に等しい評価手段を備えることができることに留意しなければならない。
さらに信号は位相変調方式または周波数変調方式のものでありうることにも留意しなければならない。
本発明によるデータキャリアの一実施例を示すブロック図である。 図1に示した本発明によるデータキャリアの第1詳細構成例を示すブロック図である。 図1に示した本発明によるデータキャリアの第2詳細構成例を示すブロック図である。 図1に示した本発明によるデータキャリアの第2詳細構成例を実施する回路例を示す結線図である。

Claims (8)

  1. 非接触方式で通信ステーションから信号を受信するように構成された送受信手段という機能部品を備える、前記通信ステーションとの非接触通信のための回路であって、
    この回路は前記信号を用いて回路の一部のための電源電圧を発生するように構成され、前記回路は情報を容量的に記憶するように構成された記憶手段を備え、前記情報は前記記憶手段に生ずる情報電圧の値によって表され、前記回路は、最も前記電源電圧の値に等しい電圧値を持つ制御信号を受信するように構成されると共に前記制御信号を用いて前記情報電圧を発生するように構成された情報電圧発生手段を備えている非接触通信のための回路において、
    前記情報電圧発生手段が前記制御信号の電圧値を上昇させるように構成された電圧上昇手段を備えており、
    前記回路は、更にデータ処理手段と比較電圧発生手段と評価手段とを備えており、
    前記評価手段は、前記比較電圧発生手段により発生される比較電圧を用いて、前記情報電圧によって表される情報を得るために、前記情報電圧を評価するように構成されており、
    前記比較電圧発生手段は、前記データ処理手段により発生され出力される、前記比較電圧発生手段をプログラムして前記比較電圧を発生させるプログラム信号を受け取るように構成されている
    ことを特徴とする非接触通信のための回路。
  2. 記プログラム信号は、前記比較電圧発生手段に、前記電源電圧の値の0.25倍に等しい値を持つ比較電圧を発生させる
    ことを特徴とする請求項1に記載の回路。
  3. 記プログラム信号は、前記比較電圧発生手段に、前記電源電圧の値の0.75倍に等しい値を持つ比較電圧を発生させる
    ことを特徴とする請求項1に記載の回路。
  4. 記プログラム信号は、前記送受信手段による前記電源電圧の発生によって発生され前記比較電圧発生手段に出力される
    ことを特徴とする請求項1に記載の回路。
  5. 前記電圧上昇手段が前記電源電圧の値によって前記制御信号の電圧値を上昇させるように構成されたチャージポンプの形で構成されていることを特徴とする請求項1に記載の回路。
  6. 前記情報電圧発生手段が前記制御信号の電圧値の上昇を制限するように構成された電圧制限手段を備えていることを特徴とする請求項1に記載の回路。
  7. この回路が集積回路の形で構成されていることを特徴とする請求項1に記載の回路。
  8. 請求項1から7の何れか1項に記載の回路を備えるデータキャリア。
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