KR100976901B1

KR100976901B1 - 비접촉형 스마트카드의 션트 전압 조정기용 인터페이스

Info

Publication number: KR100976901B1
Application number: KR1020057000454A
Authority: KR
Inventors: 게이마이클제이
Original assignee: 아트멜 코포레이숀
Priority date: 2002-07-10
Filing date: 2003-07-01
Publication date: 2010-08-18
Also published as: CA2491899C; US6954053B2; KR20050025958A; WO2004006038A1; CN1682172A; US20040008013A1; NO20050686L; CN100405246C; JP4212104B2; CA2491899A1; JP2005532774A

Abstract

본 발명은 입력 신호를 정류하는 정류 수단(M1∼M4)과, 출력 전압이 적절한 레벨로 유지되며, 변조 레벨이 허용 가능한 범위 이상으로 상승하지 않는 방식으로 상기 정류 수단의 출력(O)으로부터 전류를 전환하는 전류 싱크 수단(M5∼M6)을 채용함으로써 션트 전압 조정을 제공한다. 이러한 전압 조정은 상기 전류 싱크 수단의 제어를 위해 2 개의 귀환 메카니즘을 구비함으로써 달성된다. 제1 귀환 메카니즘(G)은 기준 전압과 동일하게 되는 상기 정류 수단의 평균 출력 전압을 발생시킬 수 있는 제어 전압 신호를 생성하는 전압 분할 수단(R6∼R7)을 이용한다. 제2 귀환 메카니즘은 비선형 처리 수단(NLP; 도 7)과, 상기 전류 싱크 수단의 제어단(M7∼M14, R2∼R5)에 변조 주파수의 일부를 전송함으로써 적절한 레벨로 동시에 상기 정류 수단의 출력에서 변조를 유지시키는 커패시터(C3∼C4)를 이용한다.

Description

비접촉형 스마트카드의 션트 전압 조정기용 인터페이스 {INTERFACE FOR SHUNT VOLTAGE REGULATOR IN A CONTACTLESS SMARTCARD}

본 발명은 전압 조정기(voltage regulator)에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 전력 및 전자 정보가 유도 수단을 통해서 전송되는 비접촉형 스마트 IC 카드 매체에 사용하는 전압 조정기에 관한 것이다.

비접촉형 스마트카드(contactless smartcard)는 카드 상의 유도 결합 코일을 통해서 카드 판독기(card reader)에 의해 방출되는 변조된 고주파수 전자기 신호로부터 전력과 데이터의 양쪽 모두를 수신한다. 그 신호의 전자기장 세기(electromagnetic field strength)와 그에 따라 상기 비접촉형 스마트카드 내에서 발생되는 전압 및 전류는 상기 카드 판독기로부터 비접촉형 스마트카드 까지의 거리에 따라 좌우된다. 그래서, 상기 유도 결합 코일과 그와 관련된 회로가 특정의 최대 작업 거리에서 상기 카드를 적합하게 활성화시키도록 설계되는 경우에는, 상기 스마트카드가 신호원으로서 동작하는 판독기에 보다 근접하게 이동될수록 더욱 큰 전압 및 전류를 발생시킬 것이다.

이러한 스마트카드 내의 전자 회로들을 과도한 전압에 의한 손상으로부터 보호하기 위해서 전압 조정기가 사용되고 있다. 션트(shunt) 전압 조정기들은 입력으로부터의 초과 전류를 싱크(sink)시킴으로서 안정된 전압의 출력을 유지시킨다. 상기한 션트 전압 조정기의 구조에 있어서, 전자 회로의 어떤 부분도 높은 입력 전압을 수신하지 않고, 그 결과 이와 같은 형태의 전압 조정기는 바람직하다. 그러나, 션트 조정기들은 또한 코일 전류로부터 독립된 레벨 수준의 공급 전압을 유지하고자 하는 경향이 있으며, 그에 따라서 고주파수 전류의 비교적 작은 진폭 변조에 의하여 수용되는 임의의 데이터를 제거할 필요가 있게 된다. 따라서, 변조 성분을 억제시키지 않으면서, 그와 동시에 평균 공급 전압을 제어하기 위하여 동작하는 션트 조정기(shunt regulator)가 바람직하다.

도 1은 종래 기술의 션트 전압 조정기를 도시하고 있다. 유도기 코일(L1)은 다이오드(D1, D2, D3, D4)로 구성되는 전파 정류기에 연결한다. 이 유도기 코일은 제1 커패시터(C1)에 의해 조절된다. 전파 정류기의 출력(O)은 부하 저항(R1)과 저장 커패시터(C2)에 연결된다. 전파 정류기의 출력(O)은 전류 싱크(current sink)로서 기능을 행하는 NMOS 트랜지스터(M)의 드레인에도 추가로 연결된다. NMOS 트랜지스터(M)의 게이트는 로우 패스 필터(LPF; low pass filter)를 통해 전압 비교기(COM)의 출력에 연결된다. 전압 비교기(COM)는 반전 입력단과 비반전 입력단을 갖는다. 반전 입력단은 기준 전압(Vref)에 연결되며, 비반전 입력단은 전파 정류기의 출력(O)에 연결된다. 전압 비교기(COM), 로우 패스 필터(LPF) 및 NMOS 트랜지스터(M)는 정류기 출력 전압과 기준 전압(Vref)이 일치하는 부귀환 루프(negative feedback) 루프를 형성한다. 이 로우 패스 필터(LPF)는 데이터가 그 출력으로부터 제거되지 않도록, 데이터를 수용하는 고주파수 변조가 NMOS 트랜지스터(M)에 도달하는 것을 방지한다.

도 1에 도시된 션트 조정기는 스마트카드 내의 회로에 대하여 적당한 전압 보호를 제공하지만, 이와 같은 설계와 관련된 여러 가지의 단점들이 존재한다. 이 회로의 제1 단점은 상기 NMOS 트랜지스터(M)의 트랜스컨덕턴스(transconductance)가 전류를 통과시킬 때에 요구되는 전류에 따라서 광범위하게 변하게 되고, 그 결과 귀환 루프 특성들이 광범위하게 변할 수 있다는 점에 있다. 제2 단점은 입력 전압이 정류기의 출력 전압과 한쌍의 다이오드 양단에 걸친 전압 하강의 합을 초과하는 경우에 활성화 신호의 위상 도중에만, 정류기 회로가 전류를 공급한다는 점에 있다. 정류기가 전류를 통과시키지 않는 경우라면, NMOS 트랜지스터(M)는 저장 커패시터(C2)로부터 전류를 인출함으로써, 출력 라인 상에서 큰 리플 전압(ripple voltage)을 생성시키게 된다. 제3 단점은 NMOS 트랜지스터(M)가 전류 싱크로서 동작하도록 하는 경향이 있기 때문에, 그 출력 양단에서 낮은 동적인 컨덕턴스를 제공하는 점에 있다. 그 결과, 변조로 인한 수신된 에너지의 작은 변동은 그 출력 전압에 과도한 변화를 일으키게 된다. 제4 단점은 트랜지스터 전류가 다이오드(D1)이나 다이오드(D2) 중 어느 하나의 다이오드를 통하여 코일로 복귀한다는 점에 있다. 이와 같은 한 쌍의 전도성 다이오드에 연결된 코일 단자는 다이오드 전압 하강과 동일한 양만큼 회로의 음의 공급 라인에 대하여 음이 되는 전압을 공급하게 될 것이다. 이는 기생 소자들 내에서 유도를 발생시키게 될 것이다.

도 2에 도시된 종래 기술의 회로는 NMOS 트랜지스터(M)를 코일 양단에 직접 재배치시킴으로써 도 1의 회로에서의 고유의 단점들 중 일부의 단점을 극복한다. 이러한 구성에 있어서, NMOS 트랜지스터(M)는 저장 커패시터(C2)로부터 전류를 인출하지 못할 수가 있고, 그에 따라 이 회로는 보다 작은 공급 라인 리플을 생성한다. 더욱이, MOS 전류는 다이오드를 통해 흐르지 못하게 되고, 그 회로의 음의 공급에 대하여 코일 단자들의 음의 측방 운동(negative excursion)을 피할 수 있게 된다.

그러나, 동적인 가변 루프를 갖는 단점은 여전히 유지하고 있고, 그에 따라 회로가 전류 싱크로서 동작하는 MOS 소자에 기인한 과도한 변조 전압을 생성하려는 경향도 여전하다. 따라서, 전술한 단점들을 극복할 수 있는 전압 조정기 회로를 구비하는 것이 바람직할 수 있다.

본 발명의 제1 목적은 신호를 활성화하는 고주파수 및 가변 전력 신호를 송신하는 데이터를 수신하기 위해 유도 결합되는 비접촉형 스마트카드에 적합한 전압 조정기 회로를 제공하는 데 있다.

본 발명의 제2 목적은 고주파수 입력 신호에 포함되는 진폭 변조된 데이터의 정확한 이미지를 수용하는 조정된 평균 공급 전압을 생성하는 전압 조정기 회로를 제공하는 데 있다.

전술한 목적들은 션트 소자를 제어하기 위해 복수 개의 귀환 경로들을 이용하는 션트 전압 조정기에 의해 달성된다. 하나의 귀환 경로는 커패시터에 결합되어 트랜스컨턱터를 통해서 션트 소자의 입력을 제어하는 전압 분할 수단을 이용한다. 다른 귀환 경로는 상기 전압 분할 수단으로부터의 제1 입력과, 기준 전압으로부터의 제2 입력과, 트랜스컨덕터로부터의 제3 입력을 수신하는 비선형 처리 수단을 포함한다. 상기 비선형 처리 수단의 출력은 제2 커패시터를 통해 션트 소자의 제어 입력에 연결되고, 입력 신호의 평균 전압과 변조 사이의 적당한 균형을 제공한다.

상기 비선형 처리 수단은 전압 분할 수단에 의해 제공된 입력 전압과 기준 전압 사이의 차이에 응답하는 평형 증폭기를 포함한다. 이 평형 증폭기의 출력은 저항 소자에 연결되고, 상기 구조는 션트 경로에서의 전류의 제곱근에 따라서 변화하는 전압 이득을 제공하며, 션트 소자의 트랜스컨덕턴스를 추적한다.

도 1은 종래 기술의 션트 전압 조정기의 개략도이다.

도 2는 종래 기술의 개량된 션트 전압 조정기의 개략도이다.

도 3은 종래 기술의 추가의 개량된 션트 전압 조정기의 개략도이다.

도 4는 종래 기술의 한층 더 개량된 션트 전압 조정기의 개략도이다.

도 5는 본 발명의 션트 전압 조정기의 개략도이다.

도 6은 본 발명의 션트 전압 조정기의 양호한 실시예의 개략도이다.

도 7은 도 6의 션트 전압 조정기에 사용하는 본 발명에 따른 비선형 프로세서의 개략도이다.

본 발명을 실시하는 최상의 모드

도 3은 전파 정류기를 MOS 기술로 실시하는 방법으로서, 정류 경로로부터 음의 공급 라인으로 션트 조정기의 전류를 전환하는 종래 기술의 방법을 도시하고 있다(도 3 및 도 4는 도 5 내지 도 7에 도시된 본 발명의 개량된 회로의 구조 및 동작을 이해하는 데 필요한 배경 기술을 나타내고 있다). 도 1 및 도 2에 도시된 다이오드(D1, D2, D3, D4)를 MOS 트랜지스터 소자(M1, M2, M3, M4)로 대체하고 있다. 이 회로에 있어서, MOS 트랜지스터(M1, M2)는 스위치로서 동작하고, MOS 트랜지스터(M3, M4)는 그 트랜지스터들의 게이트에 연결된 다이오드로서 그들 트랜지스터의 게이트에 연결된 드레인을 가지고 있다. 트랜지스터(M1)는 입력 B가 양의 값이 되는 1/2 사이클 기간 중에 M4가 도통되도록 동작한다. 트랜지스터(M2)는 입력 A가 양의 값이 되는 1/2 사이클 기간 중에 M3가 도통되도록 동작한다.

한 쌍의 MOS 트랜지스터(M5, M6)는 도 1 및 도 2에 도시된 하나의 션트 트랜지스터(M)를 대체하고 있다. 이 MOS 트랜지스터(M5, M6)는 로우 패스 필터(LPF)로부터의 제어 전압 출력 라인에 공통으로 연결된 게이트를 가지고 있다. 이들 트랜지스터의 드레인은 (션트 조정기 회로의 양의 공급 라인을 형성하는) 전파 정류기로부터의 출력(O)에 연결되고, 이 트랜지스터의 소스에는 입력 A 및 입력 B가 각각 연결된다. MOS 트랜지스터(M5, M6)는 출력(O)으로부터 전류를 전환하는 전류 싱크 수단(current sinking means)으로서의 기능을 수행한다. MOS 트랜지스터(M5)는 입력 A가 음의 값을 갖는 기간 동안에 동작하고, MOS 트랜지스터(M6)는 입력 B가 음의 값을 갖는 기간 동안에 동작한다. MOS 소자들 중 어느 하나를 통과하는 전류는 트랜지스터(M1, M2)를 바이패싱하며 코일로 직접 복귀한다. 그에 따라, 이 트랜지스터들(M1, M2) 양단의 전압 하강은 최소화된다.

그러나, 션트 소자들(M5, M6)은 입력되는 신호의 교호하는 1/2 사이클 전체의 거의 모든 기간 동안 전류를 도통시키고자 하는 경향이 있고, 그와 같이 해서 정류기의 출력(O)에서 큰 공급 라인 리플들을 발생시킨다. 이들 리플들은 MOS 트랜지스터(M5, M6)의 전류 전도 기간을, 대응하는 다이오드 연결된 소자들(M3, M4)의 전류 전도 기간으로 제한함으로써 최소화될 수 있다. 도 4는 그 수행 방법을 예시하고 있다. 도 4에 있어서, MOS 소자들(M11, M12)은 각각 트랜지스터들(M5, M6)의 소스에 연결된다. 이 트랜지스터들의 기능은 트랜지스터들(M5, M6)의 전류 전도 기간을 제한하는 것이다. 특히, 트랜지스터(M5, M6)는 대응하는 직렬 소자들(M11, M12)이 도통하는 경우에만 도통될 수 있다. M3과 동일한 게이트 소스 전압을 수신하기 위해 연결되어 있는 MOS 소자(M7)는 동일한 기간 동안 도통될 수 있고, 이 때문에 저항 R2 양단의 전압을 공급시켜서 M9 및 M11이 전도 상태가 되도록 한다. 이와 마찬가지로, M4와 동일한 게이트 소스 전압을 수신하기 위해 연결되어 있는 MOS 소자(M8)는 동일한 기간 동안 도통될 수 있고, 이 때문에 저항 R3 양단의 전압을 공급시켜서 M10 및 M12가 전도 상태가 되도록 한다. M9의 전도 상태가 중단되면, M13 및 R4는 전류를 싱크시키고 M11을 오프 상태로 전환시킨다. 또한, M10의 전도 상태가 중단되면, M14 및 R5는 전류를 싱크시키고 M12를 오프 상태로 전환시킨다.

삭제

션트 경로가 전류 싱크로서의 기능을 수행하는 M5, M11, M6, M12로 구성되기 때문에, 이들 소자들을 통과하는 전류는 로우 패스 필터(LPF)의 출력 전압에 응답하며, 출력(O)에서 양의 공급 전압이 되지는 않는다. 그 결과는 데이터 속도로의 활성화 신호의 변조에 기인하여 출력(O)에 대한 공급 전압에 과도한 변화를 제공하게 되는 점에 있다. 예컨대, 2 ㎃의 공급 전류를 필요로 하는 카드가 코일(L) 내의 10 ㎃의 평균 전류를 유도하는 필드에 배치되는 것을 가정한다. 조정기는 8 ㎃를 흡수하도록 적응될 수 있다. 국제 표준화 기구(ISO)의 규격은 데이터를 송신하기 위해서 필드가 ±10% 만큼 변조될 것을 요구하기 때문에, 코일에서의 전류는 ±1 ㎃ 만큼 변조될 수 있다. 상기 조정기가 그 데이터 속도에서 발생하는 변화에 응답하지않도록 설계됨에 따라서, ±1 ㎃ 변조는 션트 경로에 의해 영향을 받지 않게 될 수 있고, 그에 따라서 코일에서의 ±1 ㎃ 변조는 C에서 공급 전류의 ±50% 변조를 표시한다. 상기한 변조는 ±10%의 원하는 레벨보다 상당히 높게 된다. 이러한 문제점은 전계의 소스에 더 근접하게 카드를 배치하는 경우에 더욱 악화될 수 있고, 유도되는 전류는 100 ㎃에 도달될 수 있으며, ±10 ㎃의 변조 성분을 수용한다.

본 발명에서는 션트 소자들로 하여금 통과하는 평균 전류에 비례하는 변조 주파수에서 유효한 컨덕턴스를 제공하도록 함으로써 이러한 문제점을 극복한다. 다음에, 출력에서의 공급 전압 변조는 전류의 평균 레벨과 관계없는 입력[코일(L)의 양단)에서의 전류 변조를 활성화하는 것에 비례될 수 있다. 도 5는 그와 같은 개선점의 실시예를 도시하고 있다. 도 5에 있어서, 도 4의 비교기 및 로우 패스 필터는 저항(R6, R7), 트랜스컨덕터(G) 및 커패시터(C3, C4)로 구성된 분압기(voltage divider)의 조합으로 대체하여 도시되고 있다.

구성 소자들(R6, R7, G, C3, C4, M5, M11, M6, M12)에 의해 형성되는 부귀환 루프는 소망의 평균 공급 전압을 구축한다. 이 소자들이 신호 변조에 기인하는 등의 전압의 과도 변화는 공급 라인(O)으로부터 커패시터(C4)를 통해서 트랜지스터(M5, M6)의 게이트로의 용량성 귀환 때문에 능동 경로들(M5, M11, 또는 M6, M12)을 통하여 흐르는 전류에 대응하는 변조를 제공할 것이다. 그 결과, 과도 변화의 진폭은 감소된다. 용량성 귀환이 션트 경로에서의 평균 전류 흐름과 관련되는 공급 라인들 사이의 유효 컨덕턴스를 제공할지라도, 이와 같은 관계를 비례하는 것으로 변환하기 위한 추가의 수단이 필요하다.

도 6은 비선형 프로세서(NLP; non-linear processor)를 전압 조정기 내에 통합하는 본 발명의 양호한 실시예를 도시하고 있다. 비선형 프로세서(NLP)는 분압기(R6, R7)의 중앙 탭으로부터 전압 신호를 수신하는 제1 입력 단자(V_in), 기준 전압 신호를 수신하는 제2 입력 단자(Vref), 트랜스컨덕터(G)의 출력으로부터 신호를 수신하는 제3 입력 단자(CAP), 제1 클럭 입력 단자(clkA) 및 제2 클럭 입력 단자(clkB)를 구비한다. 상기 비선형 프로세서(NLP)의 출력 단자(OUT)는 커패시터(C4)의 단자에 연결된다. 커패시터(C4)의 다른 단자는 커패시터(C3) 및 션트 소자의 제어 입력에 연결된다. 션트 소자는 2개의 귀환 경로에 의해 조정된다. 제1 귀환 경로는 분압기(R6, R7), 트랜스컨덕터(G) 및 커패시터(C3)로 구성된다. 이 제1 귀환 경로는 로우 패스 필터링 기능을 제공하며, 평균 전압을 제어한다. 또한, 비선형 프로세서(NLP)는 제2 귀환 경로의 통합 부분을 형성한다. 상기 비선형 프로세서(NLP)는 분압기의 중앙 탭으로부터의 입력, 기준 전압원으로부터의 입력 및 트랜스컨덕터(G)의 출력으로부터의 입력을 수신하고, 커패시터(C4)를 통하여 션트 소자의 제어 입력으로의 제어 신호를 출력한다. 상기 비선형 프로세서(NLP)는 변조와 평균 전압 간의 적당한 균형을 제공하기 위한 기능을 수행한다. 제2 귀환 경로 내의 NLP에 의해 제공되는 비선형성은 조정기가 흡수된 전류에 비례되는 신호 대역 컨덕턴스를 출력하는 것을 보장한다.

도 7은 도 6에 사용된 비선형 프로세서(NLP)의 개략도이다. 동 도면에 있어서, M15∼M24를 구비하는 평형 증폭기(balanced amplifier)는 분압기에 의해 제공된 입력 전압(Vin)과 도 6의 기준 전압(Vref) 간의 차이에 응답한다. 상기 평형 증폭기의 출력은 저항으로서 동작하기 위해 바이어스되는 MOS 소자인 M25의 드레인에 연결된다. 상기 평형 증폭기의 바이어싱 전류는 M15 및 M16을 통해 M28 및 M29에 의해 형성된 NMOS 미러로 전류를 공급한 후에, M17 및 M18로 전류를 공급하는 M26 및 M27에 의해 설정된다. M26 및 M27에 인가된 바이어스 전압은 M30의 양단에 공급되고, M31에 의해 공급되는 전류에 의해 차례로 바이어스된다. M31의 게이트는 도 6에 CAP로서 이름이 붙여진 NLP 단자와 도 6의 션트 소자들(M5, M6)의 게이트에 연결된다. 그래서, 바이어싱 전류는 능동 션트 소자로 흐르는 전류에 비례한다. MOS 소자들(M32∼M39)과 저항(R8)은 M35의 드레인에 전압을 제공한다. M35는 매우 낮은 전류 밀도에서 동작되고, 그 게이트 소스 전압은 그 임계치 전압에 근접하게 된다. MOS 소자들(M32∼M35)에 의해 형성된 귀환 루프는 양의 귀환 루프를 구성하고, MOS 소자(M39)는 초기화시키기 위해서 전류를 공급한다. 초기화되면, M39는 비도통 상태가 된다.

M25는 M20 및 M24의 드레인에 결합된 적절한 부하를 나타내는 저항으로서 동작한다. 이 저항은 M40에 의해 구축된 전압을 바이어스하기 위해 복귀되고, 이어서 M41 및 M42에 의해 차례로 바이어스된다. M41로 통과되는 전류는 M40이 도통을 유지하며 증폭기로부터 M25를 통해 공급되는 양 및 음의 과도 전류를 흡수할 수 있도록 증폭기(M15∼M24)의 바이어싱 전류를 추적하고 초과한다. 그러나, 이들 과도 전류는 M41을 통해 구축되는 바이어싱 전류가 매우 작은 경우에 M40의 양단에 충분한 과도 전압을 공급하게 된다. 이들 과도 전압은 M25 양단에 공급되는 것에 부가될 수 있고, 에러를 제공한다. 에러를 감소시키기 위하여 추가의 작은 전류를 공급하는 것이 M42의 역할이다.

M25가 대칭적인 저항성 특성을 제공하기 위해서는, 그 게이트는 적당한 대기 레벨에서 바이어스되어야만 한다. 그와 같은 바이어스 전압은 MOS 소자들(M43∼M48)로 구성되는 전환형 커패시터 회로에 의하여 구축되고, 커패시터들(C5, C6) 및 커패시터(C7)의 값과 동등하게 된다. 단자(clkA)가 하이(high)인 경우에는, M43∼M45는 능동 상태가 되고, C5 및 C6은 M35의 드레인의 전압으로 충전된다. 단자(clkB)가 하이(high)인 경우에는, M46∼M48은 능동 상태가 된다. 이어서, C5는 M25의 하나의 채널 단자와 게이트 사이에 연결되며, C6은 다른 채널 단자와 게이트 사이에 연결된다. 따라서, M46∼M48이 비동작 상태인 기간 동안에 C7상에 저장되는 M25의 게이트 전압은 3 개의 전압, 즉 기준 전압, M35의 게이트 소스 전압 및 평균 채널 전압의 합과 동일하게 이루어진다.

인체에 의한 영향(body effect)에 기인하는 작은 에러 이외에, M35의 게이트 소스 전압은 M25의 임계치 전압과 일치한다. 그에 따라 M25에 의해 제공되는 저항은 대칭적이고, 그것은 그들 기하학 및 기준 전압에 의하여 정의되고 있다. 기하학은 커패시터(C4)에 의해 공급된 커패시턴스와 저항의 곱에 의하여 제공되는 시간 상수가 변조 심볼의 길이보다 훨씬 작도록 선택된다.

전술한 설명으로부터, 증폭기(M15∼M24)와 부하 소자(M25)가, 능동 션트 소자에서의 전류의 제곱근에 따라서 변화하며 상기 능동 소자의 트랜스컨덕턴스를 추적하는 전압 이득을 제공하는 것임을 이해할 수 있을 것이다.

증폭기가 도 6의 분압기(R6, R7)의 중앙 탭에 의해 공급되는 전압과 기준 전압(Vref) 사이의 차이에 응답하고, 그 전압들이 동일한 평균 전압을 가지고 있기 때문에, 출력 전압이 능동 조정기의 션트 소자의 트랜스컨덕턴스를 추적하는 이득 만큼 곱셈되는 변조에 의하여 생성되는 과도 공급 전압이 될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이 전압은 도 6에 도시된 것과 같은 커패시터(C4)를 통하여 션트 소자들의 게이트들에 인가된다.

Claims

입력 유도 결합되어 변조된 신호를 조정하는 비접촉형 스마트카드용 전압 조정기 회로에 있어서,

전자기장을 전류로 변환하는 유도기 코일(inductor coil)과;

상기 유도기 코일에 연결되어, 상기 전류를 변조된 데이터 신호를 수용하는 정류된 출력 전압으로 변환하기 위한 정류 수단과;

상기 정류 수단의 출력을 접지단(ground)에 연결하는 하나 이상의 제어 가능한 도전성 경로를 가지며, 제어 입력에서 수신하는 제어 신호에 따라서 상기 출력으로부터 전류를 전환하는 션트 소자

를 포함하고, 상기 제어 입력은,

상기 정류 수단으로부터의 상기 출력 전압을 입력으로서 수신하고, 비례적으로 낮아진 전압을 출력하는 전압 분할 수단과;

상기 전압 분할 수단의 출력과 상기 션트 소자의 제어 입력 사이에 연결되어, 상기 제어 입력으로 전송된 신호로부터 고주파수 변조 성분들을 제거하기 위한 로우 패스 필터 수단과;

상기 정류 수단의 출력에서 상기 션트 소자의 제어 입력에 데이터 신호의 변조를 전송함으로써, 상기 정류 수단의 출력 전압의 변조에 비례하는 상기 션트 전류에 대한 변조를 부과하고, 그것에 의해서 상기 변조에 의해 발생되는 상기 정류 수단의 출력에서 상기 전압 변화의 균형을 유지하는 것인 데이터 신호의 변조 전송 수단과;

상기 전압 분할 수단, 기준 전압 수단, 상기 션트 소자의 제어 전극에 각각 연결된 제1, 제2 및 제3 입력을 가지며, 상기 전압 분할 수단의 출력과 상기 기준 전압 간의 전압 차이에 비례하는 전압을 생성하는 비선형 처리 수단으로서, 상기 전압 변화의 균형은 회로의 바이어스 조건들을 변경함으로써 상기 션트 소자의 트랜스컨덕턴스의 비선형 특성을 보상하도록 변경되는 것인, 상기 비선형 처리 수단

을 포함하는 귀환 경로에 연결되어 있고,

상기 출력 전압은 상기 션트 소자의 트랜스컨덕턴스의 비선형 특성을 보상하는 저항 수단에 의해 더 변경되는 것인 비접촉형 스마트카드용 전압 조정기 회로.
제1항에 있어서, 상기 데이터 신호의 변조를 전송하는 수단은 용량성 수단인 것인 비접촉형 스마트카드용 전압 조정기 회로.
제1항에 있어서, 상기 비선형 처리 수단은 상기 션트 소자의 전류에 비례하는 전류로 바이어스되는 평형 증폭기를 포함하고, 상기 전압 조정기의 출력으로부터의 제1 입력과 상기 기준 전압으로부터의 제2 입력을 수신하며, 상기 전압의 차이 및 상기 바이어스 전류의 제곱근에 비례하는 전류를 출력하는 것인 비접촉형 스 마트카드용 전압 조정기 회로.
제3항에 있어서, 상기 평형 증폭기는 저항 소자에 연결되고, 출력 전압은 상기 션트 소자의 트랜스컨덕턴스를 추적하는 것인 비접촉형 스마트카드용 전압 조정기 회로.
제1항에 있어서, 상기 션트 소자는 제1 쌍의 MOS 트랜지스터를 포함하고, 상기 MOS 트랜지스터의 드레인은 상기 전압 조정기의 출력에 연결되며, 상기 MOS 트랜지스터의 게이트는 상기 로우 패스 필터 수단의 출력 및 비선형 처리 수단의 출력에 연결되고, 상기 MOS 트랜지스터의 소스는 제2 쌍의 MOS 트랜지스터를 통해 유도 코일에 연결되는 것인 비접촉형 스마트카드용 전압 조정기 회로.
제1항에 있어서, 상기 로우 패스 필터 수단은, 상기 조정기의 출력에 연결되는 제1 입력, 상기 기준 전압원에 연결되는 제2 입력, 및 상기 션트 소자의 제어 입력에 연결되는 하나의 출력을 갖는 트랜스컨덕터로 구성되는 것인 비접촉형 스마트카드용 전압 조정기 회로.
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