KR102013402B1

KR102013402B1 - Ｒｆｉｄ 장치

Info

Publication number: KR102013402B1
Application number: KR1020120088601A
Authority: KR
Inventors: 이승원
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2012-08-13
Filing date: 2012-08-13
Publication date: 2019-08-22
Also published as: US20160148087A1; US20140043003A1; US9274533B2; US9530088B2; KR20140022244A

Abstract

본 발명에 따른 RFID 장치는, RF 신호를 입력 받아 정류 전압을 발생하고, 상기 정류 전압과 기준 전압을 이용하여 내부 전압을 발생하는 비접촉 내부 전압 발생기, 상기 비접촉 내부 전압 발생기의 싱크 패스에 흐르는 전류량을 감지하고, 상기 감지된 전류량을 근거로 하여 가변되는 가변 저항을 이용하여 클록을 발생하는 클록 발생기, 및 상기 내부 전압과 상기 클록을 입력 받아 구동하는 내부 회로를 포함한다.

Description

ＲＦＩＤ 장치{RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION DEVICE}

본 발명은 RFID 장치에 관한 것이다.

RFID(Radio Frequency IDentification) 기술은 무선 신호를 이용하여 사물을 자동으로 식별하기 위해 식별대상이 되는 사물에 RFID 태그를 부착하고, 무선 신호를 이용한 송수신을 통해 RFID 리더와 통신을 수행하는 비접촉식 식별 방식이다.

본 발명의 목적은 칩 사이즈를 줄이는 RFID 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 보안에 강화된 RFID 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 보다 안정적으로 RF 신호를 수신하는 RFID 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 RFID 장치는, RF 신호를 입력 받아 정류 전압을 발생하고, 상기 정류 전압과 기준 전압을 이용하여 내부 전압을 발생하는 비접촉 내부 전압 발생기; 상기 비접촉 내부 전압 발생기의 싱크 패스에 흐르는 전류량을 감지하고, 상기 감지된 전류량을 근거로 하여 가변되는 가변 저항을 이용하여 클록을 발생하는 클록 발생기; 및 상기 내부 전압과 상기 클록을 입력 받아 구동하는 내부 회로를 포함한다.

실시 예에 있어서, 상기 비접촉 내부 전압 발생기는, 상기 RF 신호를 입력 받아 유도 전압을 발생하고, 상기 발생된 유도 전압을 정류하여 상기 정류 전압을 발생하는 RFID 정류기를 포함한다.

실시 예에 있어서, 상기 비접촉 내부 전압 발생기는, 상기 정류 전압이 출력되는 제 1 노드와 제 1 내부 전압이 출력되는 제 2 노드 사이에 연결되는 제 1 트랜지스터; 상기 제 2 노드와 접지단 사이에 연결된 제 2 트랜지스터; 상기 제 2 노드와 상기 내부 전압이 출력되는 제 3 노드 사이에 연결된 제 3 트랜지스터; 상기 기준 전압과 제 1 분배 전압을 비교한 결과값을 상기 제 1 트랜지스터의 게이트로 출력하는 제 1 비교기; 상기 기준 전압과 제 2 분배 전압을 비교한 결과값을 상기 제 2 트랜지스터의 게이트로 출력하는 제 2 비교기; 및 상기 기준 전압과 제 3 분배 전압을 비교한 결과값을 상기 제 3 트랜지스터의 게이트로 출력하는 제 3 비교기를 포함하고, 상기 제 1 분배 전압은 상기 제 1 노드와 상기 접지단 사이에 직렬 연결된 제 1 저항들로 인하여 상기 정류 전압이 분배된 전압이고, 상기 제 2 분배 전압은 상기 제 2 노드와 상기 접지단 사이에 직렬 연결된 제 2 저항들로 인하여 상기 제 1 내부 전압이 분배된 전압이고, 상기 제 3 분배 전압은 상기 제 3 노드와 상기 접지단 사이에 직렬 연결된 제 3 저항들로 인하여 상기 내부 전압이 분배된 전압이다.

실시 예에 있어서, 상기 비접촉 내부 전압 발생기는, 상기 제 1 노드와 상기 접지단 사이에 연결되고 상기 제 1 내부 전압의 레벨을 일정하게 유지하기 위한 제 1 정류 커패시터; 및 상기 제 2 노드와 상기 접지단 사이에 연결되고 상기 제 1 내부 전압의 레벨을 일정하게 유지하기 위한 제 2 정류 커패시터를 더 포함한다.

실시 예에 있어서, 상기 비접촉 내부 전압 발생기는, 상기 RFID 정류기로부터 상기 정류 전압이 출력되는 제 1 노드와 상기 내부 전압이 출력되는 제 2 노드 사이에 연결된 제 1 피모스 트랜지스터; 상기 제 2 노드와 접지단 사이에 연결된 제 1 엔모스 트랜지스터; 상기 기준 전압과 제 1 분배 전압을 비교한 결과값을 상기 제 1 피모스 트랜지스터의 게이트로 출력하는 제 1 비교기; 및 상기 기준 전압과 제 2 분배 전압을 비교한 결과값을 상기 제 1 엔모스 트랜지스터의 게이트로 출력하는 제 2 비교기를 포함하고, 상기 제 1 분배 전압은 상기 제 1 노드와 상기 접지단 사이에 직렬 연결된 제 1 저항들로 인하여 상기 정류 전압이 분배된 전압이고, 상기 제 2 분배 전압은 상기 제 2 노드와 상기 접지단 사이에 직렬 연결된 제 2 저항들로 인하여 상기 내부 전압이 분배된 전압이다.

실시 예에 있어서, 외부로부터 패드를 통하여 전원 전압을 입력 받고, 상기 입력된 전원 전압과 상기 기준 전압을 이용하여 상기 내부 전압을 발생하는 접촉 내부 전압 발생기를 더 포함한다.

실시 예에 있어서, 상기 접촉 내부 전압 발생기는, 상기 전원 전압이 인가되는 전원단과 상기 내부 전압이 출력되는 출력단 사이에 연결된 피모스 트랜지스터; 및 상기 기준 전압과 분배 전압을 비교한 결과값을 상기 피모스 트랜지스터의 게이트에 출력하는 비교기를 포함하고, 상기 분배 전압은 상기 출력단과 접지단 사이에 직렬 연결된 저항들로 인하여 상기 내부 전압이 분배된 전압이다.

실시 예에 있어서, 상기 비접촉 내부 전압 발생기로부터 상기 정류 전압을 인가 받거나 상기 접촉 내부 전압 발생기로부터 상기 전원 전압을 인가 받을 때 활성화 신호를 발생하는 전력 스위치를 더 포함하고, 상기 활성화 신호에 응답하여 상기 비접촉 내부 전압 발생기 혹은 상기 접촉 내부 전압 발생기가 활성화된다.

실시 예에 있어서, 상기 전원 전압이 상기 전력 스위치로 인가될 때 상기 정류 전압이 출력되는 제 1 노드를 상기 접지단에 연결하는 제 1 보호 트랜지스터; 및 상기 정류 전압이 상기 전력 스위치로 인가될 때 상기 패드를 상기 접지단에 연결하는 제 2 보호 트랜지스터를 더 포함한다.

실시 예에 있어서, 상기 클록 발생기는, 상기 싱크 패스에 흐르는 전류량에 대응하는 전압을 감지하고, 상기 감지된 전압에 대응하는 감지 전류를 흐르게 하는 전류량 감지 유닛; 및 상기 감지 전류에 대응하는 상기 가변 저항과 커패시터를 이용하여 상기 클록을 발생하는 RC 클록 발생기를 포함한다.

실시 예에 있어서, 상기 RC 클록 발생기는, 상기 감지 전류를 입력 받고, 상기 감지 전류에 대응하는 제어 전압을 출력하는 제어 전압 발생 유닛; 상기 제어 전압과 클록에 대응하는 전압을 비교함으로써 제 1 내부 신호를 발생하는 제 1 내부 신호 발생 유닛; 상기 제어 전압과 상기 클록의 반전 클록에 대응하는 전압을 비교함으로써 제 2 내부 신호를 발생하는 제 2 내부 신호 발생 유닛; 및 상기 제 2 내부 신호와 상기 반전 클록을 앤드 연산하여 상기 클록을 발생하고, 상기 제 1 내부 신호와 상기 클록을 앤드 연산하여 상기 반전 클록을 발생하는 클록 발생 유닛을 포함한다.

실시 예에 있어서, 상기 기준 전압을 발생하는 기준 전압 발생기를 더 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 RFID 장치는, RF 신호를 입력 받아 정류 전압을 발생하고, 활성화 신호에 응답하여 상기 정류 전압과 기준 전압을 이용하여 내부 전압을 발생하는 비접촉 내부 전압 발생기; 외부로부터 전원 전압을 입력 받고, 상기 활성화 신호에 응답하여 상기 전원 전압과 상기 기준 전압을 이용하여 상기 내부 전압을 발생하는 접촉 내부 전압 발생기; 상기 정류 전압이 발생되거나 상기 전원 전압이 입력될 때, 상기 활성화 신호를 발생하는 전력 스위치; 및 상기 내부 전압을 이용하여 구동하는 논리 회로를 포함한다.

실시 예에 있어서, 상기 비접촉 내부 전압 발생기는, 상기 RF 신호를 입력 받아 유도 전압을 발생하고, 상기 유도 전압을 정류하여 상기 정류 전압을 제 1 노드로 출력하는 RFID 정류기; 상기 제 1 노드와 상기 내부 전압을 출력하는 제 2 노드 사이에 연결된 제 1 피모스 트랜지스터; 상기 제 2 노드와 접지단 사이에 연결된 제 1 엔모스 트랜지스터; 상기 기준 전압과 제 1 분배 전압을 비교한 결과값을 상기 제 1 피모스 트랜지스터의 게이트에 출력하는 제 1 비교기; 및 상기 기준 전압과 제 2 분배 전압을 비교한 결과값을 상기 제 1 엔모스 트랜지스터의 게이트에 출력하는 제 2 비교기를 포함하고, 상기 제 1 분배 전압은 상기 제 1 노드와 상기 접지단 사이에 연결된 제 1 저항들로 인하여 상기 정류 전압이 분배된 전압이고, 상기 제 2 분배 전압은 상기 제 2 노드와 상기 접지단 사이에 연결된 제 2 저항들로 인하여 상기 내부 전압이 분배된 전압이고, 상기 접촉 내부 전압 발생기는, 상기 전원 전압이 입력되는 패드와 상기 제 2 노드 사이에 연결된 제 2 피모스 트랜지스터; 및 상기 기준 전압과 제 3 분배 전압을 비교한 결과값을 상기 제 2 피모스 트랜지스터의 게이트에 출력하는 제 3 비교기를 포함하고, 상기 제 3 분배 전압은 상기 제 2 노드와 상기 접지단 사이에 연결된 제 3 저항들로 인하여 상기 내부 전압이 분배된 전압이다.

실시 예에 있어서, 정류 전압 패스 혹은 내부 전압 패스를 미러링하고 상기 RF 신호를 검출하기 위한 검출 노드에 흐르는 전류량을 조절하는 자동 이득 제어기를 더 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따른 RFID 장치는 싱크 패스의 전류량을 근거로 하여 클록을 발생함으로써, 보다 안정적으로 내부 전압을 발생하고, 전력 분석 공격으로부터 안전하다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 RFID 장치는, 정류 전압 패스와 내부 전압 패스를 미러링하고 RF 신호의 검출 노드의 전류량을 조절하는 자동 이득 제어기를 구비함으로써, RF 신호의 검출을 용이하게 할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 RFID 장치는, 비접촉 내부 전압 발생기 및 접촉 내부 전압 발생기가 하나의 전력 스위치를 공유함으로써, 종래의 그것과 비교하여 칩면적을 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 RFID 장치에 대한 제 1 실시 예를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 클록 발생기를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 RC 클록 발생기를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 RC 클록 발생기로부터 발생되는 클록의 파형도를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 RFID 장치에 대한 제 2 실시 예를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 RFID 장치에 따른 클록의 주파수 변화를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 RFID 장치에 대한 제 3 실시 예를 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 RFID 장치에 대한 제 4 실시 예를 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 자동 이득 제어기를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 10은 도 9에 도시된 자동 이득 제어기에 따른 검출 노드의 전압 레벨 변조를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 11은 도 9에 도시된 검출 노드의 전압 레벨 변조에 따른 효과를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 스마트 카드를 예시적으로 보여주는 블록도이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 RFID 장치에 대한 제 1 실시 예를 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, RFID 장치(100)는 제 1 전압 레귤레이터(110), 제 2 전압 레귤레이터(120), 클록 발생기(130), 및 논리 회로(140)를 포함한다.

제 1 전압 레귤레이터(110)는 RF 신호를 입력 받아 유도 전압을 발생하고, 발생된 유도 전압을 이용하여 정류 전압(VDDU)을 발생하고, 발생된 정류 전압(VDDU)과 기준 전압(VREF)을 이용하여 제 1 내부 전압(VDDA)을 출력한다. 실시 예에 있어서, 유도 전압은 6.5V~7.5V일 수 있다. 하지만 본 발명의 유도 전압의 레벨이 여기에 제한되지 않을 것이다.

제 1 전압 레귤레이터(110)는 RFID 정류기(112), 제 1 정류 커패시터(C1), 제 1 트랜지스터(M1), 제 1 비교기(CMP1), 제 1 상부 저항(Ru1), 및 제 1 하부 저항(Rd1)를 포함한다.

RFID 정류기(112)는 RF 신호를 입력 받아 정류함으로써 정류 전압(VDDU)을 발생한다. RFID 정류기(112)는 4개의 다이오드로 구성된 브리지를 포함할 수 있다.

실시 예에 있어서, 정류 전압(VDDU)은 대략 4V 일 수 있다. 하지만 본 발명의 정류 전압(VDDU)의 레벨은 여기에 제한되지 않을 것이다.

실시 예에 있어서, 기준 전압(VREF)은 기준 전압 발생기(도시되지 않음)로부터 발생될 수 있다. 기준 전압 발생기는 제 1 내부 전압(VDDA) 혹은 제 2 내부 전압(IVC)을 이용하여 기준 전압(VREF)을 발생할 수 있다.

제 1 정류 커패시터(C1)는 제 1 노드(ND1)와 접지단 사이에 연결되고 정류 전압(VDDU)을 일정한 레벨로 유지시킨다.

제 1 트랜지스터(M1)는 제 1 노드(ND1)에 연결되고 정류 전압(VDDU)을 입력받는 소스, 제 2 노드(ND2)에 연결되고 제 1 내부 전압(VDDA)을 출력하는 드레인을 포함한다. 실시 예에 있어서, 제 1 트랜지스터(M1)는 피모스 트랜지스터일 수 있다. 제 1 트랜지스터(M1)는 제 2 노드(ND2)에 공급되는 전류량을 제어할 수 있다.

제 1 비교기(CMP1)는 기준 전압(VREF)과 제 4 노드(ND4)의 제 1 분배 전압을 비교한 결과값을 제 1 트랜지스터(M1)의 게이트에 입력한다. 즉, 제 1 비교기(CMP1)는 제 1 내부 전압(VDDA)에 대응하는 제 1 분배 전압에 따라 제 1 트랜지스터(M1)를 제어함으로써(혹은, 제 1 내부 전압(VDDA)을 피드백 받음으로써), 제 1 내부 전압(VDDA)을 일정하게 유지시킨다. 실시 예에 있어서, 제 1 내부 전압(VDDA)은 3V 내지 4V일 수 있다. 하지만 본 발명의 제 1 내부 전압(VDDA)의 레벨이 여기에 제한되지 않을 것이다.

제 1 상부 저항(Ru1) 및 제 1 하부 저항(Rd1)은 제 1 내부 전압(VDDA)을 분배하여 제 1 분배 전압을 만드는데 이용된다. 여기서 제 1 분배 전압은 Ru1/(Ru1+Rd1)×VDDA 이다. 제 1 상부 저항(Ru1)은 제 2 노드(ND2)와 제 4 노드(ND4) 사이에 연결되고, 제 1 하부 저항(Rd1)은 제 4 노드(ND4)와 접지단 사이에 연결된다.

제 2 전압 레귤레이터(120)는 제 1 내부 전압(VDDA)을 입력받고, 입력된 제 1 내부 전압(VDDA) 및 기준 전압(VREF)을 이용하여 제 2 내부 전압(IVC, 혹은 "내부전압")을 발생한다. 여기서 제 2 내부 전압(IVC)은 제 1 내부 전압(VDDA)보다 낮다. 제 2 전압 레귤레이터(120)는 전류 싱커(122), 제 2 정류 커패시터(C2), 제 3 트랜지스터(M3), 제 3 비교기(CMP3), 제 3 상부 저항(Ru3), 및 제 3 하부 저항(Rd3)를 포함한다.

전류 싱커(122)는 제 2 노드(ND2)와 접지단 사이에 연결되고, 전류 소모가 적을 때 남는 전류를 접지단으로 흐르게 한다. 실시 예에 있어서, 전류 싱커(122)는 제 2 노드(ND2)로부터 접지단으로 100㎂ 이상의 전류를 흐르게 할 수 있다. 하지만 전류 싱커(122)에 흐르는 전류량은 여기에 제한되지 않을 것이다. 전류 싱커(122)는 제 2 트랜지스터(M2), 제 2 비교기(CMP2), 제 2 상부 저항(Ru2) 및 제 2 하부 저항(Rd2)을 포함한다.

제 2 트랜지스터(M2)는 제 2 노드(ND2)와 접지단 사이에 연결되고 제 1 내부 전압(VDDA)을 입력받는 소스, 접지단에 연결된 드레인을 포함한다. 실시 예에 있어서, 제 2 트랜지스터(M2)는 엔모스 트랜지스터일 수 있다. 제 2 트랜지스터(M2)는 제 2 노드(ND2)로부터 싱크되는 전류량을 제어할 수 있다.

제 2 비교기(CMP2)는 기준 전압(VREF)과 제 5 노드(ND5)의 제 2 분배 전압을 비교 결과값을 제 2 트랜지스터(M2)의 게이트에 입력한다. 즉, 제 2 비교기(CMP2)는 제 1 내부 전압(VDDA)에 대응하는 제 2 분배 전압에 따라 제 2 트랜지스터(M2)를 제어함으로써(혹은, 제 1 내부 전압(VDDA)을 피드백 받음으로써), 제 2 노드(ND2)에 과도한 전류가 흐르지 않게 한다.

제 2 상부 저항(Ru2) 및 제 2 하부 저항(Rd2)은 제 1 내부 전압(VDDA)을 분배하여 제 2 분배 전압을 만드는데 이용된다. 여기서 제 2 분배 전압은 Ru3/(Ru3+Rd3)×VDDA 이다. 제 3 상부 저항(Ru3)은 제 2 노드(ND2)와 제 5 노드(ND5) 사이에 연결되고, 제 3 하부 저항(Rd3)은 제 5 노드(ND5)와 접지단 사이에 연결된다.

제 2 정류 커패시터(C2)는 제 2 노드(ND2)와 접지단 사이에 연결되고 제 1 내부 전압(VDDA)의 레벨을 일정하게 유지시킨다.

제 3 트랜지스터(M3)는 제 2 노드(ND2)와 제 3 노드(ND3) 사이에 연결되고 제 1 내부 전압(VDDA)을 입력받는 소스, 제 3 노드(ND3)에 연결되고 제 2 내부 전압(IVC)을 출력하는 드레인을 포함한다. 실시 예에 있어서, 제 3 트랜지스터(M3)는 피모스 트랜지스터일 수 있다. 제 3 트랜지스터(M3)는 제 3 노드(ND3)에 공급되는 전류량을 제어할 수 있다.

제 3 비교기(CMP3)는 기준 전압(VREF)과 제 3 노드(ND2)의 제 3 분배 전압을 비교한 결과값을 제 3 트랜지스터(M3)의 게이트에 입력한다. 즉, 제 3 비교기(CMP3)는 제 1 내부 전압(VDDA)에 대응하는 제 3 분배 전압에 따라 제 3 트랜지스터(M3)를 제어함으로써(혹은, 제 2 내부 전압(IVC)을 피드백 받음으로써), 제 3 노드(ND3)에 출력되는 제 2 내부 전압(IVC)을 일정하게 유지시킨다.

제 3 상부 저항(Ru3) 및 제 3 하부 저항(Rd3)은 제 2 내부 전압(IVC)을 분배하여 제 3 분배 전압을 만드는데 이용된다. 여기서 제 3 분배 전압은 Ru2/(Ru2+Rd2)×VDDA 이다. 제 3 상부 저항(Ru3)은 제 3 노드(ND3)와 제 6 노드(ND6) 사이에 연결되고, 제 3 하부 저항(Rd3)은 제 6 노드(ND6)와 접지단 사이에 연결된다.

클록 발생기(130)는 제 2 전압 레귤레이터(120)의 싱크 패스(sink path)에 흐르는 전류량을 감지하고, 감지된 전류량에 이용하여 클록(CLK)을 발생한다. 여기서 싱크 패스는 전류 싱커(122)에서 제 2 트랜지스터(M2)의 전류 패스일 수 있다. 실시 예에 있어서, 클록 발생기(130)는 감지 노드(SN)에 연결되고 싱크되는 전류량을 감지하고, 감지된 싱크 전류량에 따라 클록(CLK)의 주파수를 변경/가변/변화/조절/조정할 수 있다. 클록 발생기(130)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 싱크 패스, 즉, 전류 싱커(122)의 전류 패스에 흐르는 전류량에 대응하는 싱크 전압(VL)을 입력 받아 대응하는 클록(CLK)을 발생시킨다.

논리 회로(140)는 제 2 전압 레귤레이터(120)로부터 제 2 내부 전압(IVC) 및 클록(CLK)을 입력 받아 구동된다. 논리 회로(140)는 RFID 장치(100)의 동작을 수행하기 위한 회로들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 논리 회로(140)는 RF 신호에 관련된 데이터 송수신 회로를 포함할 수 있다.

일반적인 RFID 장치는 제 1 내부 전압(VDDA)의 드롭(drop)에 의해 시스템의 클록 주파수를 드롭시킴으로써, 내부 소모 전류가 공급 전류를 초과하더라도 일시적으로 이상적인 주파수보다 높은 주파수로 동작하는 문제점을 야기시킬 수 있다. 또한, 이러한 제 1 내부 전압(VDDA)의 드롭은 RFID 장치 내부적으로 어떠한 동작을 하고 있는지의 정보를 제공할 수 있다. 즉, RFID 장치의 보안에 취약점이 될 수 있다.

본 발명에 따른 RFID 장치(100)는 싱크 패스의 전류량을 감지하고, 감지된 전류량에 따라 클록(CLK)을 발생함으로써, 보다 안정적으로 내부 동작을 수행할 수 있다. 그 결과로써, 상술 된 보안 문제와 이상적인 주파수보다 높게 발생되는 주파수 문제가 해결될 것이다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 클록 발생기(130)를 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 2를 참조하면, 클록 발생기(130)는 전류량 감지 유닛(132) 및 RC 클록 발생기(134)을 포함한다.

전류량 감지 유닛(132)은 가변 저항(133), 소스 저항(R0), 엔모스 트랜지스터(NM)를 포함한다. 가변 저항(133)은 제어 저항(R1) 및 피모스 트랜지스터(PM)를 포함한다. 제어 저항(R1)과 피모스 트랜지스터(PM)는 서로 병렬 연결된다. 여기서 제어 저항(R1)은 매우 큰 값이다.

엔모스 트랜지스터(NM)는 전류 제어 노드(NDc)와 접지단 사이에 연결되고, 싱크 패스의 전류량에 대응하는 싱크 전압(VL)을 입력받고, 소스 저항(R0)을 통하여 입력된 싱크 전압(VL)에 대응하는 감지 전류(Is)를 흐르게 한다. 소스 저항(R0)은 전원단과 전류 제어 노드(NDc) 사이에 연결된다. 여기서 전원단은 제 2 내부 전압(IVC)이 인가된다. 피모스 트랜지스터(PM)는 전원단과 RC 클록 발생기(134) 사이에 연결되고, 전류 제어 노드(NDc)에 연결된 게이트를 포함한다.

RC 클록 발생기(134)는 저항 성분과 커패시터 성분을 이용하여 클록(CLK)을 발생한다. 여기서 저항 성분은 전류량 감지 유닛(132)에 따라 가변되고, 감지 전류(Is)에 대응될 것이다.

클록 발생기(130)의 동작은 다음과 같다.

첫째로, RFID 장치(100, 도 1 참조)에서 공급되는 전류량에 비교하여 소모되는 전류량이 적은 경우에, 싱크 패스에 전류가 흐를 것이다. 싱크 패스에 흐르는 전류량에 대응하는 싱크 전압(VL)이 엔모스 트랜지스터(NM)에 입력될 것이다. 이에 엔모스 트랜지스터(NM)는 턴온되고, 소스 저항(R0)을 통하여 전류가 흐를 것이다.따라서 피모스 트랜지스터(PM)의 게이트, 즉 전류 제어 노드(NDc)는 0V를 유지할 것이다. 따라서, RC 클록 발생기(134)은 제어 저항(R1)의 영향 없이 클록(CLK)을 발생할 것이다.

둘째로, RFID(100)에서 공급되는 전류량에 비교하여 소모되는 전류량이 많은 경우에, 싱크 패스에는 전류가 거의 흐르지 않을 것이다. 따라서 싱크 전압(VL)은 0V가 될 것이다. 이에, 엔모스 트랜지스터(NM)는 턴오프되고, 소스 저항(R0)을 통하여 전류가 흐르지 않을 것이다. 따라서 피모스 트랜지스터(PM)는 턴오프되고, RC 클록 유닛(134)에 제공되는 전류량은 제어 저항(R1)에 의해 제어될 것이다. 즉, 제어 저항(R1)에 의하여 클록(CLK)은 매우 느린 주파수를 유지할 수 있다. 그 결과로써, 본 발명에 따른 RFID 장치(100)는 전류 소모가 많아져서 제 1 내부 전압(VDDA)이 드롭되려고 할 때, 싱크 전압(VL)에 의해 클록(CLK)의 주파수를 느리게 함으로써, 제 1 내부 전압(VDDA)이 갑자기 드롭되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명에 따른 클록 발생기(130)는 싱크 패스에 흐르는 전류량에 따라 저항을 가변시키고, 가변된 저항에 대응하는 주파수를 갖는 클록(CLK)을 발생할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 RC 클록 발생기(134)를 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 3을 참조하면, RC 클록 발생기(134)는 제어 전압 발생 유닛(135), 제 1 내부 신호 발생 유닛(136), 제 2 내부 신호 발생 유닛(137), 및 클록 발생 유닛(138)를 포함한다.

제어 전압 발생 유닛(135)은 전류량 감지 유닛(132)으로부터 출력되는 전류(Is)를 입력 받아 대응하는 제어 전압(VG)을 발생한다. 제어 전압 발생 유닛(135)은 클록 저항(Rc) 및 제 1 바이어스 트랜지스터(MB1)를 포함한다. 클록 저항(Rc)은 전류량 감지 유닛(132)과 제 1 바이어스 트랜지스터(MB1)의 소스 사이에 연결된다. 제 1 바이어스 트랜지스터(MB1)는 클록 저항(Rc)과 접지단 사이에 연결되고, 소스에 연결된 게이트를 포함한다. 제어 전압 발생 유닛(135)은 클록 저항(Rc)에 흐르는 감지 전류(Is)에 대응하는 제어 전압(VG)을 발생한다. 여기서 클록 저항(Rc)에 흐르는 전류(Is)는 전류량 감지 유닛(132)으로부터 출력되는 전류이다.

제 1 내부 신호 발생 유닛(136)은 제어 전압(VG)과 클록(CLK)을 입력 받아 제 1 내부 신호(IS1)를 발생한다. 제 1 내부 신호 발생 유닛(136)은 제 1 클록 전압 비교기(CMPc1), 제 1 피모스 트랜지스터(PM1), 제 1 엔모스 트랜지스터(NM1), 제 1 클록 커패시터(Cc1) 및 제 2 바이어스 트랜지스터(MB2)를 포함한다.

제 1 클록 전압 비교기(CMPc1)는 제어 전압(VG)과 노드(A)의 전압을 비교하고 제 1 내부 신호(IS1)를 출력한다. 즉, 제 1 내부 신호(IS1)는 제어 전압(VG)과 클록(CLK)에 대응하는 노드(A)의 전압을 비교한 결과값이다. 제 1 피모스 트랜지스터(PM1) 및 제 1 엔모스 트랜지스터(NM1)는 직렬 연결되고, 클록(CLK)을 입력받는 게이트를 공유한다. 제 1 클록 커패시터(Cc1)는 노드(A)와 접지단 사이에 연결되고, 노드(A)의 전압을 유지시킨다. 제 2 바이어스 트랜지스터(MB2)는 제 1 엔모스 트랜지스터(NM1)의 드레인과 접지단 사이에 연결되고, 제어 전압(VG)을 입력받는 게이트를 포함한다.

제 2 내부 신호 발생 유닛(137)의 구조는 제 1 내부 신호 발생 유닛(136)과 동일하게 구현될 것이다. 제 1 내부 신호 발생 유닛(136)은 클록(CLK)을 입력 받아 제 1 내부 신호(IS1)를 출력하고, 제 2 내부 신호 발생 유닛(137)은 클록(CLK)의 반전 신호(nCLK)를 입력 받아 제 2 내부 신호(IS2)를 출력한다.

클록 발생 유닛(138)은 제 1 앤드 연산 유닛(AND1) 및 제 2 앤드 연산 유닛(AND2)을 포함한다. 제 1 앤드 연산 유닛(AND1)은 반전 클록(nCLK) 및 제 2 내부 신호(IS2)를 앤드 연산하여 클록(CLK)을 출력한다. 제 2 앤드 연산 유닛(AND2)은 클록(CLK) 및 제 1 내부 신호(IS1)를 앤드 연산하여 반전 클록(nCLK)을 출력한다.

본 발명에 따른 RC 클록 발생기(134)는 전류량 감지 유닛(132, 도 2 참조)으로부터 출력된 감지 전류(Is)에 대응하는 저항값을 근거로 하여 클록(CLK)을 발생할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 RC 클록 발생기(134)로부터 발생되는 클록(CLK)의 파형도를 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 4를 참조하면, 클록의 반주기(T)는 RC이다. 여기서 R은 제 1 바이어스 트랜지스터(MB1)의 소스에서 바라본 저항값이고, C는 제 1 및 제 2 클록 커패시터들(Cc1, Cc2) 각각의 커패시턴스값이다. 저항(R)은 싱크 패스의 전류량에 대응하는 싱크 전압(VL)에 따라 가변/변화될 것이다. 예를 들어, 본 발명에 따른 RC 클록 발생기(134)는 싱크 패스에 전류가 거의 흐르지 않을 경우에 저항값(R)을 크게 함으로써, 클록(CLK)의 주파수를 늦출 수 있다.

도 1 내지 도 4에서는 비접촉 모드(contactless mode)에 따른 내부 전압(IVC)를 발생시키는 RFID 장치(100)를 설명하였다. 하지만 본 발명의 RFID 장치가 반드시 비접촉 모드에만 제한되지 않을 것이다. 본 발명의 RFID 장치(100)는 비접촉 모드 혹은 접촉 모드(contact mode) 따라 내부 전압(IVC)을 발생시키도록 구현될 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 RFID 장치에 대한 제 2 실시 예를 보여주는 도면이다. 도 5를 참조하면, RFID 장치(200)는 비접촉 내부 전압 발생기(210), 접촉 내부 전압 발생기(220), 전력 스위치(PSW), 클록 발생기(230), 논리 회로(240)를 포함한다.

비접촉 내부 전압 발생기(210)는 RF 신호를 입력 받아 정류 전압(VDDU)을 발생하고, 정류 전압(VDDU)과 기준 전압(VREF)을 이용하여 내부 전압(IVC)을 발생한다.

비접촉 내부 전압 발생기(210)는 RFID 정류기(212), 제 1 피모스 트랜지스터(P1), 제 1 엔모스 트랜지스터(N1), 제 1 비교기(CMP21), 제 2 비교기(CMP22), 제 1 상부 저항(Ru21), 제 1 하부 저항(Rd21), 제 2 상부 저항(Ru22), 및 제 2 하부 저항(Rd22)을 포함한다.

RFID 정류기(212)는 4개의 다이오드로 구성된 브리지로 구성되고, RF 신호를 입력 받아 정류 전압(VDDU)을 출력한다.

제 1 피모스 트랜지스터(P1)는 제 2 노드(ND2)에 유입되는 전류량을 제어한다. 제 1 피모스 트랜지스터(P1)는 제 1 노드(ND1)에 연결되고 정류 전압(VDDU)을 입력 받는 드레인, 제 2 노드(ND2)에 연결되고 내부 전압(IVC)을 출력하는 소스를 포함한다.

제 1 엔모스 트랜지스터(N1)는 제 2 노드(ND2)로부터 싱크되는 전류량을 제어한다. 제 1 엔모스 트랜지스터(N1)는 제 2 노드(ND2)와 접지단 사이에 연결되고, 내부 전압(IVC)을 입력 받는 소스, 접지단에 연결된 드레인을 포함한다.

제 1 비교기(CMP21)는 기준 전압(VREF)과 제 3 노드(ND3)의 전압(혹은, 제 1 분배 전압)을 비교 결과값을 제 1 피모스 트랜지스터(P1)의 게이트에 입력한다. 즉, 제 1 비교기(CMP21)는 정류 전압(VDDU)에 대응하는 제 3 노드(ND3)의 제 1 분배 전압에 따라 제 1 피모스 트랜지스터(P1)를 제어함으로써, 내부 전압(IVC)을 일정하게 유지시킨다.

제 2 비교기(CMP22)는 기준 전압(VREF)과 제 4 노드(ND4)의 전압(혹은, 제 2 분배 전압)을 비교 결과값을 제 1 엔모스 트랜지스터(N1)의 게이트에 입력한다. 즉, 제 2 비교기(CMP22)는 내부 전압(IVC)에 대응하는 제 4 노드(ND4)의 제 2 분배 전압에 따라 제 1 엔모스 트랜지스터(N1)를 제어함으로써, 내부 전압(IVC)을 일정하게 유지시킨다.

실시 예에 있어서, 제 1 노드(ND1)는 통신 모드와 동작 모드에 따라 다른 정류 전압(VDDU)을 가질 수 있다. 예를 들어, 정류 전압(VDDU)은 통신 모드에서는 내부 전압(IVC)의 레벨보다 높은 레벨을 유지하고, 동작 모드에서는 내부 전압(IVC)와 동일할 수 있다. 이에 따라 통신 모드에서 통신 신호의 복원이 용이하고, 동작 모드에서 전류 유입이 극대화될 수 있다.

실시 예에 있어서, 제 2 노드(ND2)에 유입된 전류는, 제 1 엔모스 트랜지스터(N1)의 제어에 따라 전류 제어 패스를 통해 접지단으로 빠질 것이다. 이때 제 1 노드(ND1)으로부터 공급되는 전류량은 논리 회로(240)에서 소모되는 전류량과 전류 제어 패스에서 소모되는 전류량의 합과 동일할 것이다.

실시 예에 있어서, 제 1 및 제 2 비교기들(CMP21, CMP22)는 활성화 신호(EN)에 응답하여 활성화될 것이다.

제 1 상부 저항(Ru21) 및 제 1 하부 저항(Rd21)은 정류 전압(VDDU)을 분배하는데 이용된다. 제 1 상부 저항(Ru21)은 제 1 노드(ND1)와 제 3 노드(ND3) 사이에 연결되고, 제 1 하부 저항(Rd21)은 제 3 노드(ND3)와 접지단 사이에 연결된다.

제 2 상부 저항(Ru22) 및 제 2 하부 저항(Rd22)은 내부 전압(IVC)을 분배하는데 이용된다. 제 2 상부 저항(Ru22)은 제 2 노드(ND2)와 제 4 노드(ND4) 사이에 연결되고, 제 2 하부 저항(Rd22)은 제 4 노드(ND4)와 접지단 사이에 연결된다.

비접촉 내부 전압 발생기(210)는 활성화 신호(EN)에 응답하여 내부 전압(IVC)을 발생한다.

접촉 내부 전압 발생기(220)는 패드(PD)를 통하여 외부로부터 전원 전압(VCC)을 입력받고, 전원 전압(VCC)과 기준 전압(VREF)을 이용하여 내부 전압(IVC)을 발생한다.

접촉 내부 전압 발생기(220)는 제 2 피모스 트랜지스터(P2), 제 3 비교기(CMP23), 제 3 상부 저항(Ru23) 및 제 3 하부 저항(Rd23)을 포함한다.

제 2 피모스 트랜지스터(P2)는 패드(PD)에 연결된 제 5 노드(ND5)에 연결되고 전원 전압(VCC)을 입력받는 소스, 제 2 노드(ND2)에 연결되고 내부 전압(IVC)을 출력하는 드레인을 포함한다.

제 3 비교기(CMP23)는 기준 전압(VREF)과 제 6 노드(ND6)의 전압(혹은, 제 3 분배 전압)을 비교 결과값을 제 2 피모스 트랜지스터(P2)의 게이트에 입력한다. 즉, 제 3 비교기(CMP23)는 내부 전압(IVC)에 대응하는 제 6 노드(ND6)의 제 3 분배 전압에 따라 제 2 피모스 트랜지스터(P2)를 제어함으로써, 내부 전압(IVC)을 일정하게 유지시킨다.

실시 예에 있어서, 제 3 비교기(CMP23)는 활성화 신호(EN)의 반전 신호에 응답하여 활성화될 것이다.

제 3 상부 저항(Ru23) 및 제 3 하부 저항(Rd23)은 내부 전압(IVC)을 분배하는데 이용된다. 제 3 상부 저항(Ru23)은 제 2 노드(ND2)와 제 6 노드(ND6) 사이에 연결되고, 제 3 하부 저항(Rd23)은 제 6 노드(ND6)와 접지단 사이에 연결된다.

접촉 내부 전압 발생기(220)는 활성화 신호(EN)의 반전 신호에 응답하여 내부 전압(IVC)을 발생시킨다.

전력 스위치(PSW)는 제 1 노드(ND1)로부터 정류 전압(VDDU)을 입력받거나 패드(PD)에 연결된 제 5 노드(ND5)로부터 외부 전압(VCC)을 입력받고, 활성화 신호(EN)를 발생한다. 예를 들어, 비접촉 모드일 때, 전력 스위치(PSW)는 제 1 노드(ND1)로부터 정류 전압(VDDU)을 입력받고, 제 1 및 제 2 비교기들(CMP21, CMP22)을 활성시키기 위한 활성화 신호(EN)를 발생시킬 것이다. 반면에, 접촉 모드일 때, 전력 스위치(PSW)는 제 5 노드(ND5)로부터 전원 전압(VCC)을 입력받고, 제 3 비교기(CMP23)를 활성시키기 위한 활성화 신호(EN)를 발생시킬 것이다.

한편 전력 스위치(PSW)는 입력된 정류 전압(VDDU) 혹은 입력된 전원 전압(VCC)을 제 1, 제 2 및 제 3 비교기들(CMP21, CMP22, CMP23)에 인가할 것이다.

실시 예에 있어서, 기준 전압(VREF)은 기준 전압 발생기(도시되지 않음)로부터 발생될 수 있다. 기준 전압 발생기는 정류 전압(VDDU) 혹은 전원 전압(VCC)을 이용하여 기준 전압(VREF)을 발생할 수 있다.

클록 발생기(230)는 감지 노드(SN)에 연결되고 싱크 패스에 흐르는 싱크 전류량을 감지하고, 감지된 전류량에 따라 클록(CLK)을 발생시킨다. 클록 발생기(230)는 도 2에 도시된 클록 발생기(130)과 동일하게 구현될 수 있다.

내부 회로(240)는 내부 전압(IVC)과 클록(CLK)을 입력 받아 구동될 것이다.

본 발명에 따른 RFID 장치(200)는 접촉 모드 혹은 비접촉 모드에 따른 전류 소모에 따라 클록(CLK)의 주파수를 가변할 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 RFID 장치에 따른 클록(CLK)의 주파수 변화를 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 6을 참조하면, 일반적인 RFID 장치에 따르면, 전계(E)가 작을 때 내부 전압(VDDA)의 드롭에 의하여 클록(CLK)의 주파수가 이상적인 주파수보다 높거나 낮을 것이다. 반면에, 본 발명에 따른 RFID 장치(도 1의 100, 도 5의 200)에 따르면 전계가 작더라도 클록(CLK)의 주파수가 이상적인 주파수와 유사할 것이다. 여기서 전계가 작다는 것은, RF 신호의 크기가 작다는 것으로, 공급 전류량에 비하여 소모되는 전류량이 많다는 것을 의미한다.

따라서, 본 발명에 따른 RFID 장치(100/200)는 감지된 싱크 전류량에 근거로 하여 클록(CLK)의 주파수를 발생함으로써, 이상적인 주파수 특성을 갖고 및 외부의 전력 분석 공격으로부터 안전할 수 있다.

도 1 내지 도 6에서는 감지된 전류량에 따라 클록을 발생하는 클록 발생기(130 혹은 230)를 포함하였다. 그러나 본 발명의 RFID 장치가 반드시 여기에 제한될 필요는 없다.

도 7은 본 발명에 따른 RFID 장치에 대한 제 3 실시 예를 보여주는 도면이다. 도 7을 참조하면, RFID 장치(300)는 비접촉 내부 전압 발생기(310), 접촉 내부 전압 발생기(320), 전력 스위치(PSW), 및 논리 회로(340)를 포함한다. RFID 장치(300)는 기본적으로 도 5에 도시된 RFID 장치(200)에서 클록 발생기(330)이 제거된 구조이다.

한편, 비접촉 내부 전압 발생기(310)는 도 5에 도시된 비접촉 내부 전압 발생기(210)에 비교하여 제 1 보호 트랜지스터(PT1)를 더 포함한다. 제 1 보호 트랜지스터(PT1)는 정류 전압(VDDU)이 플로팅되는 것을 방지한다. 제 1 보호 트랜지스터(PT1)는 전원 전압(VCC)를 입력 받아 제 1 노드(ND1)를 접지단으로 연결시킨다. 즉, 제 1 노드(ND1)의 전압이 방전될 것이다.

또한, 접촉 내부 전압 발생기(320)는 도 5에 도시된 비접촉 내부 전압 발생기(220)에 비교하여 제 2 보호 트랜지스터(PT2)를 더 포함한다. 제 2 보호 트랜지스터(PT2)는 전원 전압(VCC)이 플로팅되는 것을 방지한다. 제 2 보호 트랜지스터(PT2)는 정류 전압(VDDU)를 입력 받아 제 5 노드(ND5)를 접지단으로 연결시킨다. 즉, 제 5 노드(ND5)의 전압이 방전될 것이다.

실시 예에 있어서, 제 1 및 제 2 보호 트랜지스터들(PT1, PT2) 각각은 엔모스 트랜지스터일 수 있다. 한편, 본 발명에 따른 RFID 장치는 제 1 및 제 2 보호 트랜지스터들(PT1, PT2)를 반드시 구비할 필요는 없다.

일반적인 RFID 장치는 비접촉 내부 전압 발생기에 대한 전력 스위치, 접촉 내부 전압 발생기에 대한 전력 스위치를 개별적으로 구비한다. 또한, 종래의 비접촉 내부 전압 발생기(310)는 3단 구조로 내부 전압을 발생한다. 반면에, 본 발명에 따른 RFID 장치(300)는 비접촉 내부 전압 발생기(310) 및 접촉 내부 전압 발생기(320)가 하나의 전력 스위치(PSW)를 공유하고, 2 단 구조로 내부 전압(IVC)을 발생하는 비접촉 내부 전압 발생기(310)를 구비함으로써, 종래의 그것과 비교하여 칩 면적을 상당히 줄일 수 있다.

본 발명에 따른 RFID 장치는 입력 신호의 이득을 조절하는 자동 이득 제어기(auto gain controller; AGC)을 더 포함할 수 있다.

도 8은 본 발명에 따른 RFID 장치에 대한 제 4 실시 예를 보여주는 도면이다. 도 8를 참조하면, RFID 장치(400)는 비접촉 내부 전압 발생기(410), 접촉 내부 전압 발생기(420), 전력 스위치(PSW), 및 논리 회로(440)를 포함한다. RFID 장치(400)는 도 5에 도시된 RFID 장치(200)에서 클록 발생기(130)가 제거되고, 자동 이득 제어기(450)가 추가될 것이다.

논리 회로(440)는 검출 노드(Vsrc)에 입력된 RF 신호(IF)의 전압 레벨을 검출함으로써 RF 신호(IF)의 데이터를 복원하는 인벨럽 검출기(442, 혹은, 포락선 검출기)를 포함한다. 예를 들어, 인벨럽 검출기(442)는 최대값 대비 최소값 비율이 대략 10% 이상인 전압 차이를 검출함으로써 RF 신호(IF)의 데이터를 복원한다.

자동 이득 제어기(450)는 정류 전압(VDDH)의 패스 및 내부 전압(IVC)의 패스를 미러링하고, RF 신호를 검출하기 위한 검출 노드(Vsrc)의 전류량을 조절/조정한다. 예를 들어, 자동 이득 제어기(450)는 제 1 노드(ND1)의 정류 전압(VDDU) 및 감지 노드(SN)의 전압(VH)을 이용하여 입력된 RF 신호를 검출하기 위한 검출 노드(Vsrc)의 전류량을 조절/변조한다. 실시 예에 있어서, 자동 이득 제어기(450)는 검출 노드(Vsrc)의 공급 전류를 조절하거나 검출 노드(Vsrc)의 싱크 전류를 조절할 수 있다.

실시 예에 있어서 자동 이득 제어기(450)는 RFID 장치(400)의 수신 모드시 활성화될 수 있다.

일반적인 RFID 장치는 RF 신호를 송신하는 장치와 거리에 따라 1.5A/m ~7.5A/m의 넓은 전력 영역에 대한 동작을 보장해야 한다. 이러한 넓은 전력 영역에서의 동작은 데이터 신호의 상대적인 감소 등으로 인식되어 입력 신호의 복원을 어렵게 한다.

반면에, 본 발명에 따른 RFID 장치(400)는 정류 전압(VDDU) 및 전압(VH)을 이용하여 검출 노드(Vsrc)의 전류량을 조절/조정하는 자동 이득 제어기(450)를 포함함으로써, 보다 안정적으로 RF 신호를 복원할 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 자동 이득 제어기(450)를 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 9를 참조하면, 자동 이득 제어기(450)는 이득 조절 노드(NDg)의 전압(VH)에 응답하여 정류 전압(VDDU)을 인가하는 복수의 전력 트랜지스터들(PT1~PTn, n은 2 이상의 자연수), 전력 트랜지스터들(PT1~PTn) 각각에 직렬 연결되고 피모스 활성화 신호들(nEP_1~nEP_n)에 응답하여 대응하는 전류들을 검출 노드(Vsrc)로 제공하는 복수의 제어 피모스 트랜지스터들(CP1~CPn), 검출 노드(Vsrc)에 연결되고 바이어스 전압(Bias)에 응답하여 턴온되는 복수의 바이어스 트랜지스터들(BT1~BTn), 및 바이어스 트랜지스터들(BT1~BTn) 각각에 연결되고 엔모스 활성화 신호들(EN_1~EN_n)에 응답하여 대응하는 전류들을 검출 노드(Vsrc)로부터 접지단으로 빼내는 복수의 제어 엔모스 트랜지스터들(CN1~CNn), 상부 저항(Ru), 하부 저항(Rd), 및 제어 트랜지스터(CM)를 포함한다.

도 9에 도시된 자동 이득 제어기(450)는 제어 피모스 트랜지스터들(CP1~CPn)를 차례로 턴온함으로써 검출 노드(Vsrc)에 전류를 공급하기 위한 부분과, 제어 엔모스 트랜지스터들(CN1~CNn)를 차례로 턴온함으로써 검출 노드(Vsrc)로부터 전류를 싱크하는 부분으로 구성된다.

제어 트랜지스터(CM)는 증폭 신호(nAMP)에 응답하여 검출 노드(Vsrc)에 연결된 저항값을 가변할 것이다. 예를 들어, 증폭 신호(nAMP)가 하이 레벨일 때, 검출 노드(Vsrc)에 상부 저항(Ru)이 연결되고, 증폭 신호(nAMP)가 로우 레벨일 때, 검출 노드(Vsrc)에 상부 저항(Ru) 및 하부 저항(Rd)이 연결될 것이다.

도 10은 도 9에 도시된 자동 이득 제어기(450)의 검출 노드(Vsrc)의 전압 레벨 변조를 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 10을 참조하면, 검출 노드(Vsrc)의 전압 레벨 변조 동작은 다음과 같다. 자동 이득 제어기(450)는 초기 동작에서 피모스 활성화 신호들(nEP<1:n>)을 이용하여 정류 전압(VDDU)으로부터 입력되는 전류량을 조절함으로써 검출 노드(Vsrc)의 전압 레벨을 대략 1V로 유지시킬 것이다. 도 10에서는 설명의 편의를 위하여 "1011001"의 피모스 활성화 신호들(nEP<1:n>)이 입력될 것이다.

다음에 자동 이득 제어기(450)는 증폭 신호(nAMP)의 레벨을 변경하여 검출 노드(Vsrc)에 연결된 저항 값을 증가시킴으로써 공급 전류에 의한 전압 레벨을 상승시킨다. 도 10에 도시된 바와 같이 피모스 활성화 신호들(nEP<1:n>) 설정 이후에 증폭 신호(nAMP)를 변경하는 이유는, RF 신호의 입력 이득을 증가시키기 위한 것이다.

이후에, 자동 이득 제어기(450)는 엔모스 활성화 신호들(EN<1:n>)을 이용하여 추가적으로 검출 노드(Vsrc)가 1V 타겟 전압에 도달하도록 만든다. 도 10에서는 설명의 편의를 위하여 "100101"의 엔모스 활성화 신호들(nNP<1:n>)이 입력될 것이다. 검출 노드(Vsrc)의 전압을 1V로 유지시키고, RFIF 신호에 의해 전류 변조 발생시 그 양이 검출 노드(Vsrc)에 직접적으로 인가되도록 시킨다.

실시 예에 있어서, 제어 피모스 트랜지스터들(CP1~CPn) 각각에 흐르는 전류는 서로 다르거나 동일할 수 있다.

실시 예에 있어서, 제어 엔모스 트랜지스터들(CN1~CNn) 각각에 흐르는 전류는 서로 다르거나 동일할 수 있다.

도 11은 도 9에 도시된 검출 노드(Vsrc)의 전압 레벨 변조에 따른 효과를 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 11을 참조하면, 입력 전류가 많은 경우에는 검출 노드(Vsrc)의 전압 레벨을 변조함으로써 상당량의 공통 전류를 제거할 수 있으며, 이에 따라 최대 전류 대비 최소 전류 비율이 증가하고, 이에 따른 입력 신호(IF)의 데이터 복원이 용이할 수 있다.

원래의 RF 신호의 입력 전류의 최대값은 60㎃이고, 입력 전류의 최소값 최대 값에 대략 9㎃를 뺀 값이다. 본 발명에서는 자동 이득 제어기(450)에 따라 원래의 RF 신호의 입력 전류 최대값에서 절반 정도를 제거할 수 있다. 따라서, 변조 이후에 최대값 대비 최소값의 비율을 원래의 그것과 비교하여 월등히 증가하게 될 것이다. 즉, 입력된 RF 신호의 데이터 검출이 그만큼 용이할 것이다.

도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 스마트 카드를 예시적으로 보여주는 블록도이다. 도 12를 참조하면, 스마트 카드(1000)는 비접촉 인터페이스(1010), 접촉 인터페이스(1020), 전력 스위치(PSW), 메모리 시스템(1100)을 포함한다.

비접촉 인터페이스(1010)는 도 1에 도시된 RFID 장치(100)의 제 1 및 제 2 전압 레귤레이터들(110, 120) 및 클록 발생기(130)를 포함하거나, 도 5에 도시된 RFID 장치(200)의 비접촉 내부 전압 발생기(210) 및 클록 발생기(230)를 포함하거나, 도 7에 도시된 RFID 장치(300)의 비접촉 내부 전압 발생기(310)를 포함하거나, 도 8에 도시된 RFID 장치(400)의 비접촉 내부 전압 발생기(410), 자동 이득 제어기(450)를 포함할 수 있다.

접촉 인터페이스(1020)는 도 5에 도시된 RFID 장치(200)의 접촉 내부 전압 발생기(220)를 포함하거나, 도 7에 도시된 RFID 장치(300)의 접촉 내부 전압 발생기(320)를 포함하거나, 도 8에 도시된 RFID 장치(400)의 접촉 내부 전압 발생기(420)를 포함할 수 있다.

메모리 시스템(1100)은 적어도 하나의 비휘발성 메모리 장치(1220) 및 그것을 제어하는 메모리 제어기(1140)를 포함한다. 비휘발성 메모리 장치(1220)는 외부 고전압(Vpp)을 옵션적으로 제공받을 수 있다. 메모리 제어기(1240)는 복수의 채널들을 통하여 비휘발성 메모리 장치(1120)에 연결될 수 있다. 메모리 시스템(1110)은 멀티미디어 카드(Multimedia Card: MMC), 보안 디지털(Security Digital: SD), miniSD, USB를 이용한 메모리 스틱(Memory Stick), 스마트미디어(Smart Media), 트랜스플래시(TransFlash) 카드 중 어느 하나일 수 있다.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지로 변형할 수 있다. 그러므로 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허 청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100, 200, 300, 400: RFID 장치
110: 제 1 전압 레귤레이터
120: 제 2 전압 레귤레이터
130, 230: 클록 발생기
140, 240, 340, 440: 논리 회로
210, 310, 410: 비접촉 내부 전압 발생기
220, 320, 420: 접촉 내부 전압 발생기
112, 212, 312, 412: RFID 정류기
VDDU: 정류 전압
VDDA: 제 1 내부 전압
IVC: 내부 전압
132: 전류량 감지 유닛
134: RC 클록 발생기
PSW: 전력 스위치
450: 자동 이득 제어기

Claims

RF 신호를 입력 받아 정류 전압을 발생하고, 상기 정류 전압과 기준 전압을 이용하여 내부 전압을 발생하는 비접촉 내부 전압 발생기;
상기 비접촉 내부 전압 발생기의 싱크 패스에 흐르는 전류량을 감지하고, 상기 감지된 전류량을 근거로 하여 가변되는 가변 저항을 이용하여 클록을 발생하는 클록 발생기; 및
상기 내부 전압과 상기 클록을 입력 받아 구동하는 내부 회로를 포함하고,
상기 비접촉 내부 전압 발생기는 상기 싱크 패스의 전류가 접지단으로 흐르도록 하기 위해 구성된 전류 싱커를 포함하며,
상기 싱크 패스는 상기 전류 싱커의 전류 패스인 RFID 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 비접촉 내부 전압 발생기는,
상기 RF 신호를 입력 받아 유도 전압을 발생하고, 상기 발생된 유도 전압을 정류하여 상기 정류 전압을 발생하는 RFID 정류기;
상기 정류 전압이 출력되는 제 1 노드와 제 1 내부 전압이 출력되는 제 2 노드 사이에 연결되는 제 1 트랜지스터;
상기 제 2 노드와 접지단 사이에 연결된 제 2 트랜지스터;
상기 제 2 노드와 상기 내부 전압이 출력되는 제 3 노드 사이에 연결된 제 3 트랜지스터;
상기 기준 전압과 제 1 분배 전압을 비교한 결과값을 상기 제 1 트랜지스터의 게이트로 출력하는 제 1 비교기;
상기 기준 전압과 제 2 분배 전압을 비교한 결과값을 상기 제 2 트랜지스터의 게이트로 출력하는 제 2 비교기; 및
상기 기준 전압과 제 3 분배 전압을 비교한 결과값을 상기 제 3 트랜지스터의 게이트로 출력하는 제 3 비교기를 포함하고,
상기 제 1 분배 전압은 상기 제 1 노드와 상기 접지단 사이에 직렬 연결된 제 1 저항들로 인하여 상기 정류 전압이 분배된 전압이고,
상기 제 2 분배 전압은 상기 제 2 노드와 상기 접지단 사이에 직렬 연결된 제 2 저항들로 인하여 상기 제 1 내부 전압이 분배된 전압이고,
상기 제 3 분배 전압은 상기 제 3 노드와 상기 접지단 사이에 직렬 연결된 제 3 저항들로 인하여 상기 내부 전압이 분배된 전압인 RFID 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 비접촉 내부 전압 발생기는,
상기 RF 신호를 입력 받아 유도 전압을 발생하고, 상기 발생된 유도 전압을 정류하여 상기 정류 전압을 발생하는 RFID 정류기;
상기 RFID 정류기로부터 상기 정류 전압이 출력되는 제 1 노드와 상기 내부 전압이 출력되는 제 2 노드 사이에 연결된 제 1 피모스 트랜지스터;
상기 제 2 노드와 접지단 사이에 연결된 제 1 엔모스 트랜지스터;
상기 기준 전압과 제 1 분배 전압을 비교한 결과값을 상기 제 1 피모스 트랜지스터의 게이트로 출력하는 제 1 비교기; 및
상기 기준 전압과 제 2 분배 전압을 비교한 결과값을 상기 제 1 엔모스 트랜지스터의 게이트로 출력하는 제 2 비교기를 포함하고,
상기 제 1 분배 전압은 상기 제 1 노드와 상기 접지단 사이에 직렬 연결된 제 1 저항들로 인하여 상기 정류 전압이 분배된 전압이고,
상기 제 2 분배 전압은 상기 제 2 노드와 상기 접지단 사이에 직렬 연결된 제 2 저항들로 인하여 상기 내부 전압이 분배된 전압인 RFID 장치.
제 1 항에 있어서,
외부로부터 패드를 통하여 전원 전압을 입력 받고, 상기 입력된 전원 전압과 상기 기준 전압을 이용하여 상기 내부 전압을 발생하는 접촉 내부 전압 발생기를 더 포함하는 RFID 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 접촉 내부 전압 발생기는,
상기 전원 전압이 인가되는 전원단과 상기 내부 전압이 출력되는 출력단 사이에 연결된 피모스 트랜지스터; 및
상기 기준 전압과 분배 전압을 비교한 결과값을 상기 피모스 트랜지스터의 게이트에 출력하는 비교기를 포함하고,
상기 분배 전압은 상기 출력단과 접지단 사이에 직렬 연결된 저항들로 인하여 상기 내부 전압이 분배된 전압인 RFID 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 비접촉 내부 전압 발생기로부터 상기 정류 전압을 인가 받거나 상기 접촉 내부 전압 발생기로부터 상기 전원 전압을 인가 받을 때 활성화 신호를 발생하는 전력 스위치를 더 포함하고,
상기 활성화 신호에 응답하여 상기 비접촉 내부 전압 발생기 혹은 상기 접촉 내부 전압 발생기가 활성화되는 RFID 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 클록 발생기는,
상기 싱크 패스에 흐르는 상기 전류량에 대응하는 전압을 감지하고, 상기 감지된 전압에 대응하는 감지 전류를 흐르게 하는 전류량 감지 유닛; 및
상기 감지 전류에 대응하는 상기 가변 저항과 커패시터를 이용하여 상기 클록을 발생하는 RC 클록 발생기를 포함하는 RFID 장치.
RF 신호를 입력 받아 정류 전압을 발생하고, 활성화 신호에 응답하여 상기 정류 전압과 기준 전압을 이용하여 내부 전압을 발생하는 비접촉 내부 전압 발생기;
외부로부터 전원 전압을 입력 받고, 상기 활성화 신호에 응답하여 상기 전원 전압과 상기 기준 전압을 이용하여 상기 내부 전압을 발생하는 접촉 내부 전압 발생기;
상기 정류 전압이 발생되거나 상기 전원 전압이 입력될 때, 상기 활성화 신호를 발생하는 전력 스위치; 및
상기 내부 전압을 이용하여 구동하는 논리 회로를 포함하고,
상기 비접촉 내부 전압 발생기와 상기 접촉 내부 전압 발생기는 상기 전력 스위치를 공유하는 구조로 연결되며,
상기 비접촉 내부 전압 발생기는 상기 내부 전압을 발생하는 서로 다른 타입의 트랜지스터를 제어하기 위해 2단 구조로 비교 동작을 수행하는 RFID 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 비접촉 내부 전압 발생기는,
상기 RF 신호를 입력 받아 유도 전압을 발생하고, 상기 유도 전압을 정류하여 상기 정류 전압을 제 1 노드로 출력하는 RFID 정류기;
상기 제 1 노드와 상기 내부 전압을 출력하는 제 2 노드 사이에 연결된 제 1 피모스 트랜지스터;
상기 제 2 노드와 접지단 사이에 연결된 제 1 엔모스 트랜지스터;
상기 기준 전압과 제 1 분배 전압을 비교한 결과값을 상기 제 1 피모스 트랜지스터의 게이트에 출력하는 제 1 비교기; 및
상기 기준 전압과 제 2 분배 전압을 비교한 결과값을 상기 제 1 엔모스 트랜지스터의 게이트에 출력하는 제 2 비교기를 포함하고,
상기 제 1 분배 전압은 상기 제 1 노드와 상기 접지단 사이에 연결된 제 1 저항들로 인하여 상기 정류 전압이 분배된 전압이고,
상기 제 2 분배 전압은 상기 제 2 노드와 상기 접지단 사이에 연결된 제 2 저항들로 인하여 상기 내부 전압이 분배된 전압이고,
상기 접촉 내부 전압 발생기는,
상기 전원 전압이 입력되는 패드와 상기 제 2 노드 사이에 연결된 제 2 피모스 트랜지스터; 및
상기 기준 전압과 제 3 분배 전압을 비교한 결과값을 상기 제 2 피모스 트랜지스터의 게이트에 출력하는 제 3 비교기를 포함하고,
상기 제 3 분배 전압은 상기 제 2 노드와 상기 접지단 사이에 연결된 제 3 저항들로 인하여 상기 내부 전압이 분배된 전압인 RFID 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 정류 전압의 패스 및 상기 내부 전압의 패스를 미러링하고 상기 RF 신호를 검출하기 위한 검출 노드의 전류량을 조절하는 자동 이득 제어기를 더 포함하는 RFID 장치.