JPWO2005072065A1

JPWO2005072065A1 - 半導体集積回路装置及びそれを用いた非接触型ｉｃカード並びに携帯情報端末

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Publication number: JPWO2005072065A1
Application number: JP2005517364A
Authority: JP
Inventors: 渡邊　一希; 一希渡邊; 松下　一浩; 一浩松下; 窪田　勝; 勝窪田
Original assignee: Renesas Technology Corp
Current assignee: Renesas Technology Corp
Priority date: 2004-01-30
Filing date: 2004-01-30
Publication date: 2007-08-23
Anticipated expiration: 2024-01-30
Also published as: US7505794B2; WO2005072065A3; US20090160652A1; US20070155442A1; JP4309891B2; WO2005072065A2; US20090264163A1; US8082012B2; CN1886879A; CN100438271C

Abstract

アンテナを介して安定した送信を行なう半導体集積回路装置及びそれを用いた非接触型ＩＣカード並びに携帯情報端末が提供される。半導体集積回路装置は、アンテナＬ１に接続されるアンテナ端子ＬＡ，ＬＢ、アンテナからアンテナ端子に与えられる交流信号を整流平滑して直流電圧を得る整流平滑回路Ｂ１並びに直流電圧を安定化するシャントレギュレータＢ６及びシリーズレギュレータＢ７とを有する電源回路Ｂ５と、電源回路から直流電圧を供給されて動作する内部回路Ｂ８とを具備する。リーダ・ライタへの送信時にシリーズレギュレータが動作し、シャントレギュレータが停止し、リーダ・ライタへの送信時以外は、シャントレギュレータが動作し、シリーズレギュレータが停止する。

Description

本発明は、半導体集積回路装置に適用して好適な電源回路技術に係り、特に電磁波を受信して電源を生成する半導体集積回路装置及びそれを用いた非接触型のＩＣカード並びに携帯情報端末に関する。

バッテリ等の電源を持たず、アンテナで受けた電磁波から電源を生成して動作する非接触型のＩＣカードやＩＣタグが交通や金融等の分野で盛んに使われるようになってきた。非接触型ＩＣカードは、リーダ・ライタ（質問器）からの電磁波を変調して送られるデータを受信し、更に、受信している電磁波を変調してデータをリーダ・ライタ（質問器）に送信する（例えば、特開２００１−２７４３３９号公報及び特開２０００−３４８１５２号公報参照）。

図１に、リーダ・ライタから電磁波の形態で供給される電力を非接触型ＩＣカードに備えられるアンテナで受信し、アンテナの両端子から出力される電流−電圧特性ＶＬが示される。これは、アンテナ端子に接続される負荷に流れる電流に依存してアンテナの両端の電圧が変化し、出力抵抗Ｒ_Ｏをもった電圧源Ｖ_Ｏと等価であることを示している。このとき、上記電流−電圧特性の傾きが、上記出力抵抗Ｒ_Ｏとなる。
図２に、整流平滑回路Ｂ１とシリーズレギュレータＢ２と負荷変調回路Ｂ３が示される。整流平滑回路Ｂ１は、整流回路と平滑容量で構成され、アンテナ端子ＬＡ及びＬＢに入力される信号を整流及び平滑し、接続点Ｎ１とグランド端子の間に出力電圧Ｖ_１を出力する。
シリーズレギュレータＢ２は、負荷が変動して電源電流が変化しても出力端子ＶＤＤの電圧が一定になるように接続点Ｎ１と出力端子ＶＤＤの間の電圧を変化させる。この場合、接続点Ｎ１と出力端子ＶＤＤの間を抵抗に置き換えると、抵抗値はそこを流れる電流と接続点Ｎ１と出力端子ＶＤＤの間の電圧とで定められる。即ち、シリーズレギュレータＢ２は、接続点Ｎ１と出力端子ＶＤＤに直列接続される等価的な抵抗を変化させることで、出力端子ＶＤＤに出力される電圧が所定の電圧になるように制御する回路と云い換えることができる。例えば、出力端子ＶＤＤが所定の電圧レベルを超えようとした場合、接続点Ｎ１と出力端子ＶＤＤに直列接続される等価的な抵抗の抵抗値が大きくなり、接続点Ｎ１と出力端子ＶＤＤの電位差が大きくなる。これより、出力電圧ＶＤＤが下がるように負帰還動作がなされ、出力端子ＶＤＤの電圧は所定の電圧に保たれる。
ＩＣカードからリーダ・ライタへデータを送信するための負荷変調回路Ｂ３は、アンテナ端子ＬＡとグランド端子の間に接続される。負荷変調回路Ｂ３は制御信号Ｓ１により、負荷変調回路Ｂ３をオンさせると出力電流Ｉ_１、を流し、負荷変調回路Ｂ３をオフさせると出力電流は流れなくなる。即ち、負荷変調回路Ｂ３は制御信号Ｓ１により、負荷変調回路Ｂ３に流れる電流Ｉ_１、に電流変化ΔＩ_１を発生させる。
図２において、負荷変調回路Ｂ３をオンした場合と、負荷変調回路Ｂ３をオフした場合のアンテナ端子ＬＡに流れる電流Ｉ_ａ１１の電流変化ΔＩ_ａ１１１は式（１）のようになる。
ΔＩ_ａ１１１＝ΔＩ_１・・・（１）
この電流変化がリーダ・ライタに戻る電磁波に変化を与え、これによってリーダ・ライタはデータを非接触型ＩＣカードから受信する。
同様に、出力端子ＶＤＤに流れる電流Ｉ_２において、送信データとは無関係の電流変化ΔＩ_２が発生した場合、アンテナ端子に流れる電流変化ΔＩ_ａ１１２は式（２）のようになる。
ΔＩ_ａ１１２＝ΔＩ_２・・・（２）
このとき、電流変化ΔＩ_ａ１１２が上記リーダ・ライタが受信するために必要な電流変化より大きくなった場合、リーダ・ライタはデータとして受信することになる。しかし、これは非接触型ＩＣカードが送信するデータとは無関係であるため、リーダ・ライタ側では誤ったデータを受信したことになる。従って、リーダ・ライタ側では通信エラーとして処理される。
このような電流変化ΔＩ_２は、例えば、電源端子ＶＤＤに接続されるＣＰＵを代表とする制御回路等の動作によって発生する。
以上のように、シリーズレギュレータを適用した場合、非接触型ＩＣカード側に搭載される回路の動作による電流変化を誤って受信することにより、リーダ・ライタと非接触型ＩＣカードの間で不要な通信が行なわれ、その結果、通信品質が劣化するという問題があった。
図３に、整流平滑回路Ｂ１とシャントレギュレータＢ４と負荷変調回路Ｂ３が示される。整流平滑回路Ｂ１は、整流回路と平滑容量で構成され、アンテナ端子ＬＡ及びＬＢに入力される信号を整流及び平滑し、出力端子ＶＤＤとグランド端子の間に出力電圧ＶＤＤを出力する。
シャントレギュレータＢ４は、出力端子ＶＤＤとグランド端子の間に流れる電流を変化させることで、出力端子ＶＤＤに出力される電圧が、所定の電圧になるように制御する。例えば、出力端子ＶＤＤが所定の電圧レベルを超えようとした場合、シャントレギュレータＢ４に流れる電流Ｉ３が増加し、これに伴って、アンテナ端子ＬＡに流れる電流Ｉ_ａ１１が増加する。図１で示したように、アンテナは出力抵抗Ｒ_Ｏを持つ電圧源と等価であるため、上記Ｉ_ａ１１の増加に伴い、アンテナ端子ＬＡの電位は下がる。これより、出力電圧ＶＤＤが下がるように負帰還動作がなされ、出力端子ＶＤＤは所定の電圧に保たれる。
図４に、出力端子ＶＤＤに流れる電流Ｉ_２の電流変化ΔＩ_２が発生した場合の各電流波形の一例が示される。図４において、Ｉ_２は出力端子ＶＤＤに流れる電流、Ｉ_３はシャントレギュレータＢ４に流れる電流、Ｉ_４は出力端子ＶＤＤに流れる電流Ｉ_２とシャントレギュレータＢ４に流れる電流Ｉ_３との和である。
出力端子ＶＤＤに流れる電流Ｉ_２がΔＩ_２だけ増大すると、上記シャントレギュレータＢ４による負帰還動作がなされ、その結果、シャントレギュレータＢ４に流れる電流Ｉ_３はΔＩ_２だけ減少する。逆に、出力端子ＶＤＤに流れる電流Ｉ_２がΔＩ_２だけ減少すると、同様の負帰還動作により、シャントレギュレータＢ４に流れる電流Ｉ_３はΔＩ_２だけ増加する。
以上により、出力端子ＶＤＤに流れる電流Ｉ_２の電流変化ΔＩ_２とシャントレギュレータＢ４に流れる電流Ｉ_３の電流変化が相殺されることで、整流平滑回路Ｂ１の出力端子に流れる電流の電流変化は無くなり、その結果、アンテナ端子ＬＡに流れる電流Ｉ_ａ１１の電流変化も無くなる。
ところで、整流平滑回路Ｂ１の入出力間の内部抵抗、即ち、端子ＬＡと端子ＶＤＤの間の抵抗は、一般に非常に低い。そのため、シャントレギュレータＢ４の動作によって、整流平滑回路Ｂ１の前の入力側の電流変化は、出力側の電流変化と同様の制御を受ける。
即ち、制御信号Ｓ１により負荷変調回路Ｂ３が発生する電流変化ΔＩ_１においても、電流変化ΔＩ_１とシャントレギュレータＢ４に流れる電流Ｉ_３の電流変化が相殺され、アンテナ端子ＬＡに流れる電流Ｉ_ａ１１の電流変化は無くなる。
以上により、シャントレギュレータを適用した場合、負荷変調回路Ｂ３が電流変化Ｉ_１を発生しても、電圧制御電流源Ｂ６に流れる電流Ｉ_３により相殺され、非接触型ＩＣカード全体の電流変化は無くなるという問題があった。
本発明の目的は、アンテナを介して安定した送信を行なう半導体集積回路装置及びそれを用いた非接触型ＩＣカード並びに携帯情報端末を提供することにある。
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。即ち、半導体集積回路装置は、アンテナに接続されるアンテナ端子と、前記アンテナから前記アンテナ端子に与えられる交流信号を整流平滑して直流電圧を得る整流平滑回路並びに前記直流電圧を安定化するシャントレギュレータ及びシリーズレギュレータを有する電源回路と、前記電源回路から前記直流電圧を供給されて動作する内部回路とを具備し、リーダ・ライタへの送信時に前記シリーズレギュレータが動作し、前記シャントレギュレータが停止し、リーダ・ライタへの送信時以外は、前記シャントレギュレータが動作し、前記シリーズレギュレータが停止することを特徴とする。

第１図は、リーダ・ライタからの電磁波を受信したときのアンテナの電流−電圧特性を示す図であり、第２図は、整流平滑回路及びシリーズレギュレータで構成される電源回路と負荷変調回路を説明するための構成図であり、第３図は、整流平滑回路及びシャントレギュレータで構成される電源回路と負荷変調回路を説明するための構成図であり、第４図は、第３図の電源回路の動作波形の一例を示す図であり、第５図は、本発明に係る半導体集積回路装置及び非接触型ＩＣカードの第１の実施例を説明するための構成図であり、第６図は、第１の実施例の非接触型ＩＣカードの構造を説明するための鳥瞰図であり、第７図は、第１の実施例に搭載される電源回路を説明するための回路構成図であり、第８図は、第７図の電源回路が有するシリーズレギュレータを説明するための回路図であり、第９図は、第７図の電源回路が有するシャントレギュレータを説明するための回路図であり、第１０図は、本発明の第２の実施例に搭載される電源回路を説明するための回路図であり、第１１図は、本発明の第３の実施例に搭載される電源回路を説明するための回路図であり、第１２図は、本発明の第４の実施例に搭載される電源回路を説明するための回路図であり、第１３図は、本発明の第５の実施例を説明するための携帯電話の鳥瞰図である。

以下、本発明に係る半導体集積回路装置及びそれを用いた非接触型ＩＣカード並びに携帯情報端末を図面に示した幾つかの実施例を参照して更に詳細に説明する。なお、第５図〜第１３図における同一の符号は、同一物又は類似物を表示するものとする。

第５図に、本発明の半導体集積回路装置及び非接触型ＩＣカードの第１の実施例の基本構成を示す。第５図において、ＩＣＣは非接触型ＩＣカード、ＩＣ及びＬ１は、ＩＣカードＩＣＣに搭載されるそれぞれ半導体集積回路装置及びアンテナである。半導体集積回路装置ＩＣは、電源回路Ｂ５、内部回路Ｂ８及びアンテナＬ１を接続するためのアンテナ端子ＬＡ及びＬＢを有している。
第６図にＩＣカードＩＣＣの構造を示す。ＩＣカードＩＣＣは、樹脂モールドされたプリント配線基板２５によってカードの形態を成す。外部のリーダ・ライタ３５からの電磁波を受けるアンテナＬ１は、プリント配線基板２５の配線により形成される渦巻き状のコイル２６によって構成される。半導体集積回路装置ＩＣは、１個のＩＣチップ２７で構成され、プリント配線基板２５に実装される。ＩＣチップ２７にアンテナＬ１であるコイル２６が接続される。
本発明は、典型的には外部と入出力のための端子を表面に持たない非接触型ＩＣカードに適用される。勿論、非接触インターフェースと入出力のための端子を持つデュアルタイプＩＣカードに適用しても良い。特に限定はされないが、同図の半導体集積回路装置ＩＣは、公知の半導体集積回路装置の製造技術によって、単結晶シリコン等のような１個の半導体基板上において形成され、ＩＣチップ２７を成す。
リーダ・ライタ３５からの電磁波を受けたアンテナＬ１は、アンテナ端子ＬＡ及びＬＢに高周波の交流信号を出力する。交流信号は、部分的に情報信号（データ）によって変調されている。
第５図において、電源回路Ｂ５は、整流平滑回路Ｂ１とシャントレギュレータＢ６とシリーズレギュレータＢ７により構成される。整流平滑回路Ｂ１は、アンテナＬ１が受信した交流信号を整流及び平滑する。シャントレギュレータＢ６は、整流平滑回路Ｂ１の出力電圧が所定の電圧レベル以上にならないように制御し、シリーズレギュレータＢ７は、出力端子ＶＤＤを定電圧化する。シャントレギュレータＢ６及びシリーズレギュレータＢ７は、制御部Ｂ１１から入力される制御信号Ｓ２及びＳ３によって、上記電圧制御動作を制御される。
電源回路Ｂ５の出力電源電圧ＶＤＤが、内部回路Ｂ８にその動作電源電圧として供給される。内部回路Ｂ８は、受信部Ｂ９、送信部Ｂ１０、制御部Ｂ１１、メモリＢ１２から構成される。受信部Ｂ９は、ＩＣカードＩＣに備えられるアンテナＬ１によって受信された、情報信号によって変調された交流信号を復調し、得られたディジタルの情報信号を制御部Ｂ１１に供給する。更に、受信部Ｂ９は、クロック信号を生成する機能も持つ。送信部Ｂ１０は、制御部Ｂ１１が生成するディジタルの情報信号を受け、アンテナＬ１が受信している交流信号を同情報信号によって変調する。送信部Ｂ１０の出力側に、第５図には示していないが、上記変調を行なう負荷変調回路が配置される。リーダ・ライタ３５は、アンテナＬ１からの電磁波の反射が上記変調によって変化するのを受けて制御部Ｂ１１からの情報信号を受信する。
なお、ＩＣカードＩＣＣがリーダ・ライタ３５と行なう送受信は、リーダ・ライタ３５からの変調された電磁波を受けてデータを受信する受信時と、無変調の電磁波を受けてデータを生成する等の内部処理を行なう内部処理時と、生成したデータをリーダ・ライタ３５に送る送信時とに分けられる。本明細書では、受信時と内部処理時とを総称して「送信時以外」と言うこととする。
第７図に電源回路Ｂ８の基本回路構成を示す。第７図において、アンテナ端子ＬＡ及びＬＢに整流平滑回路Ｂ１が接続され、整流平滑回路Ｂ１の出力端子に接続される接続点Ｎ２にシャントレギュレータＢ６が接続され、接続点Ｎ２と出力電圧端子ＶＤＤの間にシリーズレギュレータＢ７が接続される。更に、第７図において、アンテナ端子ＬＡと接地間に負荷変調回路Ｂ３が接続される。
整流平滑回路Ｂ１は、整流回路と平滑容量で構成され、アンテナ端子ＬＡ及びＬＢに入力される交流信号を整流及び平滑し、接続点Ｎ２とグランド端子の間に出力電圧Ｖ２を得る。
シャントレギュレータＢ６は、制御信号Ｓ２により電圧安定化動作の可否を制御される。シャントレギュレータＢ６は、送信時以外に動作が許可され、その場合は、接続点Ｎ２とグランド端子に流れる電流を変化させることで、接続点Ｎ２に出力される電圧レベルが、所定の電圧以上にならないように出力電圧Ｖ２を制御する。シャントレギュレータＢ６は、送信時には動作が許可されず、その場合は、上記電圧安定化動作を停止する。
シリーズレギュレータＢ７は、制御信号Ｓ３により電圧安定化動作の動作の可否を制御される。送信時に動作が許可され、その場合は、接続点Ｎ２と出力端子ＶＤＤに直列接続される抵抗を変化させることで、出力端子ＶＤＤに出力される電圧レベルが所定の電圧以上にならないように制御する。シリーズレギュレータＢ７は、送信時以外に動作が許可されず、その場合は、上記電圧安定化動作を停止する。
第７図において、負荷変調回路Ｂ３のオン・オフによりデータをリーダ・ライタへ送信する場合は、シャントレギュレータＢ６の動作を禁止し、シリーズレギュレータＢ７の動作を許可することで、負荷変調回路Ｂ３による電流変化の相殺を防ぐことができる。逆に、負荷変調回路Ｂ３によるデータの送信を行なわない場合は、即ち負荷変調回路Ｂ３がオンオフ動作を停止している場合は、シャントレギュレータＢ６の動作を許可することで、ＩＣカードＩＣ内の電流変化をリーダ・ライタへの伝達を防ぐことができる。このとき、シリーズレギュレータＢ７の動作の可否は、回路構成やシリーズレギュレータの検出電圧レベル、シャントレギュレータの検出電圧レベルなどから決定すれば良い。
以上の動作により、ＩＣカード内の電流変化をリーダ・ライタへ伝達し易いシリーズレギュレータの電流変化伝達特性の利点と、ＩＣカード内の電流変化を相殺するシャントレギュレータの電流変化伝達特性の利点とを利用することが可能になる。
第８図にシリーズレギュレータＢ７の一例を示す。シリーズレギュレータＢ７は、電源電圧ＶＤＤの電圧レベルの変化に対応した検出電圧を形成する電圧検出回路Ｂ１３と、電圧検出回路Ｂ１３の検出電圧に従って入力端子ＩＮ１と出力端子ＯＵＴ１の間の等価的な抵抗成分を変化させるＭＯＳトランジスタＭ１と、スイッチ回路Ｂ２１とから構成される。電圧検出回路Ｂ１３は、次の回路により構成される。電源端子ＶＤＤとなる出力端子ＯＵＴ１とグランド端子の間には、分圧抵抗Ｒ２とＲ３が設けられる。これら分圧抵抗Ｒ２とＲ３の接続点に得られる分圧電圧は、演算増幅回路Ａ１の非反転入力（＋）に供給される。演算増幅回路Ａ１の反転入力端子（−）とグランド端子の間には基準電圧源Ｖｒｅｆが設けられる。分圧電圧と基準電圧源Ｖｒｅｆの差に応じた演算増幅回路Ａ１の出力電圧は、スイッチ回路２１を経てＭＯＳトランジスタＭ１のゲートに与えられ、ＭＯＳトランジスタＭ１の等価的な抵抗成分を変化させる。スイッチ回路２１は、制御信号Ｓ３によって制御され、シリーズレギュレータＢ７の動作が許可されるときには、ＭＯＳトランジスタＭ１のゲートを演算増幅回路Ａ１に接続し、許可されないときには、即ち電圧安定化動作を停止するときにはＭＯＳトランジスタＭ１のゲートを接地する。ゲートを接地されたＭＯＳトランジスタＭ１はほぼ短絡状態になり低抵抗になる。なお、電圧安定化動作を停止するために、上記ゲートに固定の電圧を与えるようにしても良い。
第９図にシャントレギュレータＢ６の一例を示す。出力端子ＯＵＴ２の電圧レベルの変化に対応した検出電圧を形成する電圧検出回路Ｂ１３と、電圧検出回路Ｂ１３の検出電圧に従って電流を流す電圧制御電流源Ｂ１４と、スイッチ回路Ｂ２２とから構成される。電圧検出回路Ｂ１３は、前記第８図と同様であるので、その説明を省略する。電圧制御電流源Ｂ１４は、簡便には、ＭＯＳトランジスタＭ２から構成される。ＭＯＳトランジスタＭ２のゲートに、分圧電圧と基準電圧源Ｖｒｅｆの差に応じた演算増幅回路Ａ１の出力電圧が、スイッチ回路２２を経て与えられる。ＭＯＳトランジスタＭ２は、演算増幅回路Ａ１の出力電圧に応じて自身に流れる電流を変化させる。スイッチ回路２２は、制御信号Ｓ２によって制御され、シリーズレギュレータＢ７の動作が許可されるときには、ＭＯＳトランジスタＭ２のゲートを演算増幅回路Ａ１に接続し、許可されないときには、即ち電圧安定化動作を停止するときにはＭＯＳトランジスタＭ２のゲートを接地する。ゲートを接地されたＭＯＳトランジスタＭ２は開放状態になり、電流は流れない。なお、電圧安定化動作を停止するために、上記ゲートに固定の電圧を与えるようにしても良い。
以上、本実施例により、負荷変調回路Ｂ３が動作する送信時に、シャントレギュレータＢ６の動作を停止させることで、非接触型ＩＣカードからリーダ・ライタへの通信において、安定したデータの送信を行なうことが可能になった。
なお、シャントレギュレータＢ６の変形例としては、より簡便にはツェナーダイオードで代用することができる。その場合は、電圧検出回路Ｂ１３の接続は無く、ツェナーダイオードの持つツェナー電圧によって整流電圧が制限される。ツェナーダイオードの動作許可及び不許可は、ツェナーダイオードに直列に接続したスイッチのオン、オフによって行なわれる。
また、上記ではアンテナＬ１をＩＣカードＩＣＣのプリント配線基板２５に形成したが、アンテナを更に小さいコイルとし、これを半導体集積回路装置として構成されるＩＣチップの上に形成することが可能である。そのようにアンテナを形成したＩＣチップはＩＣタグとして機能する。
更に、上記ではアンテナがいずれもコイル状であるが、これとは別に、アンテナが例えば小さい紙片等に形成された薄くて細長い帯状の金属パターンで、これに半導体集積回路装置ＩＣのアンテナ端子ＬＡ，ＬＢが接続され、それによって応答器となる電子装置が構成されても良い。

第１０図に、第７図の電源回路において整流とシリーズレギュレータの電圧制御を１個のトランジスタで行なうように構成した第２の実施例を示す。第１０図において、ＩＣカードＩＣＣに具備されるアンテナを接続するためのアンテナ端子ＬＡ及びＬＢが備えられ、ＭＯＳトランジスタＭ３、Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６、Ｍ７、Ｍ８と、抵抗Ｒ４、Ｒ５と、平滑用の容量Ｃ１と、シリーズレギュレータ制御回路Ｂ１５とにより、上記特開２００１−２７４３３９号公報に開示された電源回路が構成される。本実施例の電源回路においては、上記に更にシャントレギュレータＢ６が接続される。アンテナ端子ＬＡの交流電圧が正のとき、ＭＯＳトランジスタＭ８がオン、ＭＯＳトランジスタＭ７がオフとなり、ＭＯＳトランジスタＭ３に交流電圧の正が与えられ、アンテナ端子ＬＢが接地される。アンテナ端子ＬＡの交流電圧が負のとき、ＭＯＳトランジスタＭ７がオン、ＭＯＳトランジスタＭ８がオフとなり、ＭＯＳトランジスタＭ５に交流電圧の正が与えられ、アンテナ端子ＬＡが接地される。ＭＯＳトランジスタＭ３及びＭ５は、それぞれアンテナ端子ＬＡ及びＬＢから電源端子ＶＤＤへの一方向にのみ電流が流れ、かつその電流がそれぞれのゲートに与えられる電圧によって制御される。即ち、両トランジスタは、整流とシリーズレギュレータの電圧制御の二つの動作を行なう。
シリーズレギュレータ制御回路Ｂ１５は、電圧検出回路Ｂ１３と電圧制御電流源Ｂ１４とスイッチ回路Ｂ２１とにより構成され、制御信号Ｓ３によって、動作の可否が制御される。制御電流回路Ｂ１５の出力電流は、ＭＯＳトランジスタＭ４及びＭ６を経てそれぞれ抵抗Ｒ４及びＲ５に流れ、それぞれＭＯＳトランジスタＭ３及びＭ５のゲートに与える制御電圧を発生する。
シャントレギュレータＢ６は、電圧検出回路Ｂ１３と電圧制御電流源Ｂ１４とスイッチ回路２２とにより構成され、制御信号Ｓ２によって、動作の可否が制御される。
また、アンテナ端子ＬＢとグランド端子の間に、制御信号Ｓ１によって制御される負荷変調回路Ｂ３が接続される。
シリーズレギュレータ制御回路Ｂ１５の動作を許可し、シャントレギュレータＢ６の動作を禁止した送信時の場合において、負荷変調回路Ｂ３に流れる電流Ｉ_１の電流変化ΔＩ_１によるアンテナ端子ＬＡに流れる電流Ｉ_ａ１１の電流変化ΔＩ_ａ１１３を算出すると、式（１）のようになる。但し、抵抗Ｒ４とＲ５の抵抗値は等しいものとする。
ΔＩ_ａ１１３＝ΔＩ_１×Ｒ４／（Ｒ４＋Ｒ_Ｏ）・・・（１）
また、シリーズレギュレータ制御回路Ｂ１５の動作を禁止し、シャントレギュレータＢ６の動作を許可した送信時以外の場合において、出力端子ＶＤＤに流れる電流Ｉ_２の電流変化ΔＩ_２によるアンテナ端子に流れるの電流変化ΔＩ_ａ１１４を算出すると、式（２）のようになる。
ΔＩ_ａ１１４＝０・・・（２）
第１０図において、負荷変調回路Ｂ３のオン・オフによりデータをリーダ・ライタへ送信する場合は、シャントレギュレータＢ６の動作を禁止し、シリーズレギュレータ制御回路Ｂ１５の動作を許可することで、負荷変調回路Ｂ３による電流変化の相殺を防ぐことができる。逆に、負荷変調回路Ｂ３によるデータの送信を行なわない場合は、シャントレギュレータＢ６の動作を許可し、シリーズレギュレータ制御回路Ｂ１５の動作を禁止することで、ＩＣカード内の電流変化をリーダ・ライタへの伝達を防ぐことができる。
このように、整流平滑回路とシリーズレギュレータが分離されている必要はなく、上記特開２００１−２７４３３９号公報に記載のシリーズレギュレータとしての機能を持つ整流平滑回路に本発明を適用することが可能である。

第１１図に、第１０図の電源回路において、電圧検出回路をシャントレギュレータとシリーズレギュレータ制御回路とで共有するように構成した第３の実施例を示す。
第１１図において、レギュレータ方式制御回路Ｂ１６は、第１０図におけるシリーズレギュレータ制御回路Ｂ１５としての機能と第１０図におけるシャントレギュレータＢ６としての機能を有する。レギュレータ方式制御回路Ｂ１６において、第１０図におけるシリーズレギュレータ制御回路Ｂ１５に含まれる電圧検出回路Ｂ１３と第１０図におけるシャントレギュレータＢ６に含まれる電圧検出回路Ｂ１３が共有されている。また、レギュレータ方式制御回路Ｂ１６において、第１０図におけるシリーズレギュレータ制御回路Ｂ１５に含まれる電圧制御電流源Ｂ１４と第１０図におけるシャントレギュレータＢ６に含まれる電圧制御電流源Ｂ１４が共有され、ＭＯＳトランジスタＭ９で置き換えられている。
ＭＯＳトランジスタＭ１０は、制御信号Ｓ２によって、オン・オフを制御され、スイッチとして動作する。ＭＯＳトランジスタＭ１１は、制御信号Ｓ３によって、オン・オフを制御され、スイッチとして動作する。したがって、ＭＯＳトランジスタＭ１０がオンし、ＭＯＳトランジスタＭ１１がオフした場合は（送信時以外）、ＭＯＳトランジスタＭ９に流れる電流は、電源端子ＶＤＤに流れ、シャントレギュレータの動作が行なわれる。逆に、ＭＯＳトランジスタＭ１０がオフし、ＭＯＳトランジスタＭ１１がオンした場合は（送信時）、ＭＯＳトランジスタＭ９に流れる電流が抵抗Ｒ４及びＲ５に流れ、シリーズレギュレータの動作が行なわれる。これにより、回路を簡略化しながら、第１０図と同様の機能を実現することができた。

第１２図に、第１０図の電源回路において、電圧検出回路をシャントレギュレータとシリーズレギュレータ制御回路とで共有するように構成した第４の実施例を示す。
第１１図と同様に、第１２図においても、レギュレータ方式制御回路Ｂ１６は、第１０図におけるシリーズレギュレータ制御回路Ｂ１５としての機能と第１０図におけるシャントレギュレータＢ７としての機能を有する。レギュレータ方式制御回路Ｂ１６において、第１０図におけるシリーズレギュレータ制御回路Ｂ１５に含まれる電圧検出回路Ｂ１３と、第１０図におけるシャントレギュレータＢ６に含まれる電圧検出回路Ｂ１３が共有されている。
また、レギュレータ方式制御回路Ｂ１６は、第１０図におけるシリーズレギュレータ制御回路Ｂ１５に含まれる電圧制御電流源Ｂ１４として動作するＭＯＳトランジスタＭ１３と、第１０図におけるシャントレギュレータＢ７に含まれる電圧制御電流源Ｂ１４として動作するＭＯＳトランジスタＭ１２とを具備し、電圧検出回路Ｂ１３の検出電圧をＭＯＳトランジスタＭ１２とＭ１３のどちらに供給するかを選択する選択回路Ｂ１７を具備する。
選択回路Ｂ１７は、与えられた制御信号Ｓ２により、シャントレギュレータＢ７の動作が許可されるとき（送信時以外）、演算増幅回路Ａ１の出力電圧をＭＯＳトランジスタＭ１２のゲートに供給し、シャントレギュレータＢ７の動作が不許可のとき（送信時）、ＭＯＳトランジスタＭ１２のゲートを接地に接続する。更に、選択回路Ｂ１７は、与えられた制御信号Ｓ３により、シリーズレギュレータ制御回路系のＭＯＳトランジスタＭ１３の動作が許可されるとき（送信時）、演算増幅回路Ａ１の出力電圧をＭＯＳトランジスタＭ１３のゲートに供給し、ＭＯＳトランジスタＭ１３の動作が不許可のとき（送信時以外）、ＭＯＳトランジスタＭ１３のゲートを接地に接続する。このように、選択回路Ｂ１７は、ＭＯＳトランジスタＭ１２及びＭ１３のどちらか一方を動作させる。
従って、レギュレータ方式制御回路Ｂ１６、選択回路Ｂ１７がＭＯＳトランジスタＭ１２に電圧検出回路Ｂ１３の検出電圧を供給した場合は、シャントレギュレータとして動作し、選択回路Ｂ１７がＭＯＳトランジスタＭ１３に電圧検出回路Ｂ１３の検出電圧を供給した場合は、シリーズレギュレータ制御回路として動作する。これにより、第１０図と同様の機能を実現することができる。
第１１図において、ＭＯＳトランジスタＭ９、Ｍ１０、Ｍ１１は大電流を流す必要があるため、ＭＯＳトランジスタのゲート幅を大きくする必要があり、チップ上における使用面積が大きい。しかし、第１２図において、大電流を流す必要があるのはＭＯＳトランジスタＭ１２及びＭ１３である。従って、第１１図の場合に比べて、チップ上における使用面積を小さくすることができる。

第１３図に、実施例１〜実施例４の非接触型ＩＣカードのいずれかを内蔵した本発明の携帯情報端末の第５の実施例を示す。第１３図において、３１は、携帯情報端末である携帯電話、３２は、携帯電話３０の折りたたみ型の筐体、３３は、筐体３２の本体の内側表面に設けたデータを入力する入力装置、３４は筐体３２の内部で入力装置３３の裏面側に配置した非接触型ＩＣカードである。第１３図では示されないが、筐体３２の蓋の内側表面に表示装置が配置されている。また、筐体３２の蓋の名部に音声又はデータによって通信を行なうための送受信回路及びデータ処理回路が設置されている。データ処理回路に入出力されるデータが上記表示装置に表示される。
ＩＣカード３４は、データを出力する端子及び電源電圧を入力する端子を有し、これら端子を介してデータ処理回路に接続される。ＩＣカード３４の内部回路のデータは、入力装置３３の操作によって上記表示装置に表示される。
また、ＩＣカード３４は、リーダ・ライタ３５の近傍に置かれたとき、携帯電話３１の電源投入の有無と関係なく、リーダ・ライタ３５との間でデータの送受信を行なう。なお、ＩＣカード３４は、携帯電話３１に着脱可能な形で内蔵されても良い。
本実施例により、リーダ・ライタを介さずとも、ＩＣカード３４の有するデータを知ることが可能になり、ＩＣカード３４の利便性を高めることができる。
なお、本実施例では、ＩＣカード３４は、携帯電話３１に内蔵されたが、手帳タイプのパーソナルコンピュータやノート型パーソナルコンピュータ等その他の携帯情報端末の全般に内蔵可能である。
以上、本発明者よりなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本願発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、シャントレギュレータの動作可否を制御する制御信号と、シリーズレギュレータの動作可否を制御する制御信号とは、１つの制御信号で実現することもできる。
また、第５図の非接触型ＩＣカードにおいて、電源回路、受信部、送信部、制御部、メモリを複数の半導体集積回路装置で構成するものであっても良い。本発明は、交流電圧を整流及び平滑して内部電源電圧を生成する半導体集積回路装置及び非接触型ＩＣカードに広く利用することができる。
本発明の一実施態様によれば、シリーズレギュレータとシャントレギュレータとを具備した電源回路において、送信時にシャントレギュレータの動作が停止するので、非接触型ＩＣカードからリーダ・ライタへ安定したデータの送信を行なうことができる。

本願発明は、ＩＣカード等に適用して好適であり、交通、金融、運送、商業等に広く利用可能である。

Claims

アンテナに接続されるアンテナ端子と、
前記アンテナから前記アンテナ端子に与えられる交流信号を整流平滑して直流電圧を得る整流平滑回路並びに前記直流電圧を安定化するシャントレギュレータ及びシリーズレギュレータを有する電源回路と、
前記電源回路から前記直流電圧を供給されて動作する内部回路とを具備し、
リーダ・ライタへの送信時に前記シリーズレギュレータが電圧安定化動作を行ない、前記シャントレギュレータが電圧安定化動作を停止し、
前記リーダ・ライタへの送信時以外は、前記シャントレギュレータが電圧安定化動作を行ない、前記シリーズレギュレータが電圧安定化動作を停止することを特徴とする半導体集積回路装置。
前記アンテナ端子に接続される負荷変調回路を更に具備し、
前記負荷変調回路を流れる電流の有無により、前記リーダ・ライタへの送信が行なわれることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の半導体集積回路装置。
アンテナに接続されるアンテナ端子と、
前記アンテナから前記アンテナ端子に与えられる交流信号を整流平滑して直流電圧を得る整流平滑回路及び前記直流電圧を安定化するレギュレータを有する電源回路と、
前記電源回路から前記直流電圧を供給されて動作する内部回路とを具備し、
前記レギュレータは、リーダ・ライタへの送信時にシリーズレギュレータとして動作し、前記リーダ・ライタへの送信時以外は、シャントレギュレータとして動作することを特徴とする半導体集積回路装置。
アンテナからの交流信号を入力するための２端子のアンテナ端子と、
前記アンテナ端子に入力された交流信号を整流平滑化して電源電圧を出力する整流平滑回路と、
前記電源電圧の電圧を安定化し、電源端子に安定化した電源電圧を出力するレギュレータと、前記アンテナ端子の一方の端子とグランド端子の間に接続した負荷変調回路を含む内部回路とを具備し、
前記レギュレータは、前記負荷変調回路が動作しているときに前記整流平滑回路と前記電源端子の間の電圧を制御し、前記負荷変調回路が動作を停止しているときに前記電源端子とグランド端子の間を流れる電流を制御することを特徴とする半導体集積回路装置。
アンテナからの交流信号を入力するための２端子のアンテナ端子と、
前記アンテナ端子に入力された交流信号を整流平滑化して電源電圧を出力し、更に前記電源電圧の電圧を安定化し、電源端子に安定化した電源電圧を出力する電源回路と、
前記電源回路の電圧安定化動作を制御する制御信号を生成する制御回路を含む内部回路とを具備し、
前記電源回路は、リーダ・ライタへの送信時に前記前記整流平滑回路と前記電源端子の間の電圧を変化させるように前記制御信号によって制御され、前記リーダ・ライタへの送信時以外に前記電源端子とグランド端子の間を流れる電流を変化させるように前記制御信号によって制御されることを特徴とする半導体集積回路装置。
前記アンテナがコイルによって構成され、前記コイルによって構成された前記アンテナを更に具備することを特徴とする請求の範囲第１項、第３項、第４項又は第５項のいずれか一に記載の半導体集積回路装置。
アンテナを構成するコイルと、
前記コイルによって構成される前記アンテナに接続される請求の範囲第１項〜第５項のいずれか一に記載の半導体集積回路装置とを有することを特徴とするＩＣカード。
データを処理するデータ処理回路と、
前記データ処理回路が入出力するデータを表示する表示装置と、
前記データ処理回路にデータを入力するための入力装置と、
請求の範囲第７項に記載のＩＣカードとを具備し、
前記表示装置と前記ＩＣカードとが電気的に結合され、前記ＩＣカードの有するデータが前記表示装置に表示されることを特徴とする携帯情報端末。
音声又はデータを用いて通信を行なうための送受信回路を更に備えていることを特徴とする請求の範囲第８項に記載の携帯情報端末。
前記携帯情報端末が携帯電話であることを特徴とする請求の範囲第９項に記載の携帯情報端末。