JP4430719B2 - Electric field communication device - Google Patents
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Description
本発明は、電界伝達媒体に電界を誘起して通信を行うための電界通信装置に関する。 The present invention relates to an electric field communication device for performing communication by inducing an electric field in an electric field transmission medium.
従来において、電界を人体などの電界伝達媒体に誘起させて、この誘起した電界を介して様々な情報通信を行う電界通信システムが提案されている。この電界通信システムは送信手段と受信手段あるいはそのいずれか一方を備えた電界通信装置を人間が所持し、他の人間や設備(PC、駅の改札、自動販売機、ドアや門扉など)に同様の電界通信装置を所持あるいは設置し、目的に応じた情報通信を行っている。この情報通信によりセキュリティ認証や課金、位置などのデータ収集などが可能になっている(特許文献1参照)。 Conventionally, there has been proposed an electric field communication system in which an electric field is induced in an electric field transmission medium such as a human body and various information communication is performed via the induced electric field. This electric field communication system has electric field communication devices equipped with transmission means and / or reception means, and is similar to other people and facilities (PCs, station ticket gates, vending machines, doors, gates, etc.) Owns or installs the electric field communication device, and performs information communication according to the purpose. This information communication makes it possible to collect data such as security authentication, billing, and location (see Patent Document 1).
こうした電界通信装置が電界通信を行うための通信回路や駆動回路、制御回路等はCPUによる実行シーケンスによりその動作が制御されている。また、電界通信装置が動作するために必要なクロック信号は、一般に水晶振動子などを用いたクロック信号生成回路により生成されている。 The operation of a communication circuit, a drive circuit, a control circuit, and the like for such an electric field communication device to perform electric field communication is controlled by an execution sequence by the CPU. In addition, a clock signal necessary for the operation of the electric field communication apparatus is generally generated by a clock signal generation circuit using a crystal resonator or the like.
図5には、従来より用いられているクロック信号生成回路の一例を示している。この図5の回路では水晶振動子102とインバータ100、101、抵抗105、106、コンデンサ103、104により発振回路を構成している。 FIG. 5 shows an example of a clock signal generation circuit conventionally used. In the circuit of FIG. 5, an oscillation circuit is configured by the crystal unit 102, inverters 100 and 101, resistors 105 and 106, and capacitors 103 and 104.
また、この図中のAおよびB点における信号波形を図6に示す。クロック信号生成回路(レゾネータ)にレゾネータ(発振器)発振リクエスト信号が入力されると、図5に示したクロック信号生成回路が起動し、クロック信号の発振を開始する。 FIG. 6 shows signal waveforms at points A and B in the figure. When a resonator (oscillator) oscillation request signal is input to the clock signal generation circuit (resonator), the clock signal generation circuit shown in FIG. 5 is activated to start oscillation of the clock signal.
上述のような従来の技術においては、A点における信号の波形を観測すると、図6に示したように発振開始から一定の期間においてレゾネータ発振周波数が不安定な期間が生じる。このA点での信号に伴い、B点に出力されるクロック信号は図6に示すように、発振開始から一定期間において周波数が安定しない状態が生じていた。 In the prior art as described above, when observing the waveform of the signal at point A, it occurs resonator unstable period oscillation frequency in a period of time from the start of oscillation as shown in FIG. Along with the signal at point A, the clock signal output to point B has a state where the frequency is not stable for a certain period from the start of oscillation , as shown in FIG.
本発明は上記を鑑みてなされたものであり、その目的は、クロック信号生成回路の起動直後に不安定なクロック信号が出力されることを防止し、クロック信号が安定するまでCPUを停止させて消費電力を低減することにある。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to prevent an unstable clock signal from being output immediately after activation of the clock signal generation circuit, and to stop the CPU until the clock signal becomes stable. It is to reduce power consumption.
上記の目的を達成するために、請求項1に記載の本発明は、電界伝達媒体に電界を誘起して通信を行うための電界通信装置において、前記電界を誘起するための駆動回路の動作に必要なクロック信号を生成するための元信号を生成し出力するための元信号発振回路と、前記元信号発振回路から入力された前記元信号の振幅が閾値を越えるまで前記駆動回路への前記クロック信号を出力せずに待機するためのシュミット回路とを備え、前記シュミット回路は、前記元信号の振幅の中心に対して高い電圧側と低い電圧側のそれぞれに前記閾値を設定し、前記高い電圧側を論理Vth高として設定するための第1のトランジスタと、前記低い電圧側を論理Vth低として設定するための第2のトランジスタと、前記元信号発振回路からの前記元信号を前記第1のトランジスタに入力するためのNAND回路と、前記元信号発振回路からの前記元信号を前記第2のトランジスタに信号入力するためのNOR回路と、を備える。 In order to achieve the above object, the present invention according to claim 1 is directed to an operation of a drive circuit for inducing an electric field in an electric field communication device for inducing communication in an electric field transmission medium. An original signal oscillation circuit for generating and outputting an original signal for generating a necessary clock signal, and the clock to the drive circuit until the amplitude of the original signal input from the original signal oscillation circuit exceeds a threshold value A Schmitt circuit for waiting without outputting a signal , wherein the Schmitt circuit sets the threshold on each of a high voltage side and a low voltage side with respect to the center of the amplitude of the original signal, and the high voltage A first transistor for setting the side as logic Vth high, a second transistor for setting the low voltage side as logic Vth low, and the original signal from the original signal oscillator circuit Wherein comprising first and NAND circuit for input to the transistor, and a NOR circuit for the signal input to the source signal to the second transistor from the source signal oscillating circuit.
本発明によれば、クロック信号生成回路の起動直後に不安定なクロック信号が出力されることを防止し、クロック信号が安定するまでCPUを停止させて消費電力を低減することができる。 According to the present invention, it is possible to prevent an unstable clock signal from being output immediately after activation of the clock signal generation circuit, and to reduce power consumption by stopping the CPU until the clock signal becomes stable.
図1は、本発明の電界通信装置の実施の形態に係る、クロック信号生成回路の回路図を示している。この図1には、ヒステリシス特性を備えたシュミット回路1と、水晶振動子2と、インバータ3と、抵抗4、5と、コンデンサ6、7と、が示されている。また、図1中のA点とC点はそれぞれ波形の観測点を示している。 FIG. 1 shows a circuit diagram of a clock signal generation circuit according to an embodiment of the electric field communication apparatus of the present invention. FIG. 1 shows a Schmitt circuit 1 having hysteresis characteristics, a crystal resonator 2, an inverter 3, resistors 4 and 5, and capacitors 6 and 7. Also, points A and C in FIG. 1 indicate waveform observation points.
この図1の構成において、水晶振動子2は発振周波数を決定し、コンデンサ6、7とともに共振して所定の周波数で発振して正弦波の元信号を生成する。インバータ3は一般的なCMOS−ICによるインバータ回路を適用できる。このインバータ3は、図1の回路において増幅回路として働き、その増幅度(ゲイン)はコンデンサ6、7の容量比により決定されている。また、抵抗4は増幅回路のゲインを下げるために挿入されており、この抵抗4によりインバータ3に対しネガティブフィードバックを行っている。また、抵抗5はこの発振回路においてオーバートーン(意図した発振周波数の整数倍の共振周波数成分)が生じるのを防ぐために挿入されている。ここまでの構成によりクロック信号の元となる正弦波を発振させるための元信号発振回路を構成している。 In the configuration of FIG. 1, the crystal resonator 2 determines the oscillation frequency, resonates with the capacitors 6 and 7 and oscillates at a predetermined frequency to generate a sine wave original signal. The inverter 3 can be a general CMOS-IC inverter circuit. The inverter 3 functions as an amplifier circuit in the circuit of FIG. 1, and the amplification degree (gain) is determined by the capacitance ratio of the capacitors 6 and 7. The resistor 4 is inserted to lower the gain of the amplifier circuit, and negative feedback is performed to the inverter 3 by the resistor 4. The resistor 5 is inserted to prevent overtone (a resonance frequency component that is an integral multiple of the intended oscillation frequency) from occurring in the oscillation circuit. The configuration up to this point constitutes an original signal oscillation circuit for oscillating a sine wave that is the source of the clock signal.
そして、シュミット回路1には正弦波で発振している元信号がA点より入力され、その元信号の振幅の中心に対して高い電圧側と低い電圧側のそれぞれに前記閾値が設定され、高い電圧側の閾値を論理Vth高とし、低い電圧側の閾値を論理Vth低としている。 The original signal oscillating with a sine wave is input to the Schmitt circuit 1 from the point A, and the threshold is set on each of the high voltage side and the low voltage side with respect to the center of the amplitude of the original signal. The threshold on the voltage side is set to logic Vth high, and the threshold on the low voltage side is set to logic Vth low.
次の図2は、シュミット回路1の構成例を示している。 Next, FIG. 2 shows a configuration example of the Schmitt circuit 1.
この図2に示されるのは、NAND回路10と、NOR回路11と、インバータ12、16と、Pchトランジスタにより構成されるTR(1)13と、Nchトランジスタにより構成されるTR(2)14と、抵抗15である。 FIG. 2 shows a NAND circuit 10, a NOR circuit 11, inverters 12 and 16, TR (1) 13 composed of Pch transistors, and TR (2) 14 composed of Nch transistors. , Resistor 15.
次に図3を参照して、シュミット回路1のA点へ入力される元信号の振幅が小さい時は、NAND回路10の論理Vth高およびNOR回路11の論理Vth低に振幅が到達せず出力は変化しない。しかし、A点の振幅がNAND回路10の論理Vth高およびNOR回路11の論理Vth低を超える振幅となると、TR(1)13とTR(2)14がONしてF点およびC点にクロック信号が現れる。 Next, referring to FIG. 3, when the amplitude of the original signal input to point A of Schmitt circuit 1 is small, the amplitude does not reach the logic Vth high of NAND circuit 10 and the logic Vth low of NOR circuit 11 and output. Does not change. However, when the amplitude at the point A exceeds the logic Vth high of the NAND circuit 10 and the logic Vth low of the NOR circuit 11, TR (1) 13 and TR (2) 14 are turned on and clocks at the F and C points. A signal appears.
実際の回路設計では、たとえばNAND回路10の論理Vth高はNOR回路11の論理Vth低よりもVDD/2に近いところに設定している。これにより、TR(1)13はTR(2)14よりも先にONし始め、OFFするのは後になる。この結果、A点の振幅がNOR回路11の論理Vth低を下回らない期間においてF点はVDDに固定される。なお、F点に接続している抵抗15は、長期間動作しない時のフローティング防止用のプルアップ抵抗である。 In actual circuit design, for example, the logic Vth high of the NAND circuit 10 is set closer to VDD / 2 than the logic Vth low of the NOR circuit 11. As a result, TR (1) 13 begins to turn on before TR (2) 14 and turns off later. As a result, the point F is fixed to VDD in a period in which the amplitude at the point A does not fall below the logic Vth low of the NOR circuit 11. The resistor 15 connected to the point F is a pull-up resistor for preventing floating when not operating for a long time.
このようにしてクロック信号生成回路の発振開始直後の不安定な発振を出力させないようにして、このクロック信号を用いるCPUなどに不安定なクロック信号が入力されないようにしている。クロック信号が入力されない期間はCPUが停止状態にあり、この期間に消費する電力を削減することができる。 In this way, unstable oscillation immediately after the start of oscillation of the clock signal generation circuit is not output, so that an unstable clock signal is not input to a CPU or the like using this clock signal. During the period when the clock signal is not input, the CPU is in a stopped state, and the power consumed during this period can be reduced.
次の図4は、本発明の実施の形態の変形例の構成図を示している。 Next, FIG. 4 shows a configuration diagram of a modification of the embodiment of the present invention.
この図4においては、すでに図1に示したクロック信号生成回路に対して、AND回路20と、カウンタ21が付加されている点において異なっている。シュミット回路1からの出力はカウンタ21に入力され、カウンタ21からはレゾネータ発振完了信号が出力される。このレゾネータ発振完了信号はクロック信号生成回路が安定して発振している状態において出力され、この出力はたとえばCPUなどに伝達される。CPUはこのレゾネータ発振完了信号が入力されるまでは待機状態となり、クロック信号が不安定な期間に消費する電力を削減することができる。なお、クロック信号はAND回路20のC点より出力される。 4 differs from the clock signal generation circuit already shown in FIG. 1 in that an AND circuit 20 and a counter 21 are added. An output from the Schmitt circuit 1 is input to the counter 21, and a resonator oscillation completion signal is output from the counter 21. This resonator oscillation completion signal is output in a state where the clock signal generation circuit is stably oscillating, and this output is transmitted to, for example, a CPU. The CPU is in a standby state until the resonator oscillation completion signal is input, and the power consumed during a period when the clock signal is unstable can be reduced. The clock signal is output from point C of the AND circuit 20.
以上説明した本発明の実施の形態によれば、クロック信号生成回路の起動直後に不安定なクロック信号が出力されることを防止し、クロック信号が安定するまでCPUを停止させて消費電力を低減することができる。 According to the embodiment of the present invention described above, an unstable clock signal is prevented from being output immediately after the clock signal generation circuit is started, and the CPU is stopped until the clock signal becomes stable, thereby reducing power consumption. can do.
1…シュミット回路
2…水晶振動子
3、12、16…インバータ
4、5、15…抵抗
6、7…コンデンサ
10…NAND回路
11…NOR回路
13…TR(1)
14…TR(2)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Schmitt circuit 2 ... Crystal oscillator 3, 12, 16 ... Inverter 4, 5, 15 ... Resistor 6, 7 ... Capacitor 10 ... NAND circuit 11 ... NOR circuit 13 ... TR (1)
14 ... TR (2)
Claims (1)
前記電界を誘起するための駆動回路の動作に必要なクロック信号を生成するための元信号を発振し出力するための元信号発振回路と、
前記元信号発振回路から入力された前記元信号の振幅が閾値を越えるまで前記駆動回路への前記クロック信号を出力せずに待機するためのシュミット回路とを備え、
前記シュミット回路は、前記元信号の振幅の中心に対して高い電圧側と低い電圧側のそれぞれに前記閾値を設定し、
前記高い電圧側を論理Vth高として設定するための第1のトランジスタと、
前記低い電圧側を論理Vth低として設定するための第2のトランジスタと、
前記元信号発振回路からの前記元信号を前記第1のトランジスタに入力するためのNAND回路と、
前記元信号発振回路からの前記元信号を前記第2のトランジスタに信号入力するためのNOR回路と、
を備えることを特徴とする電界通信装置。 In an electric field communication apparatus for inducing communication in an electric field transmission medium and performing communication,
An original signal oscillation circuit for oscillating and outputting an original signal for generating a clock signal necessary for operation of the drive circuit for inducing the electric field;
A Schmitt circuit for waiting without outputting the clock signal to the drive circuit until the amplitude of the original signal input from the original signal oscillation circuit exceeds a threshold ,
The Schmitt circuit sets the threshold value on each of the high voltage side and the low voltage side with respect to the center of the amplitude of the original signal,
A first transistor for setting the high voltage side as a logic Vth high;
A second transistor for setting the low voltage side as a logic Vth low;
A NAND circuit for inputting the original signal from the original signal oscillation circuit to the first transistor;
A NOR circuit for inputting the original signal from the original signal oscillation circuit to the second transistor;
An electric field communication device comprising:
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