MÉTODO Y APARATO PARA REDUCIR LAS FLUCTUACIONES DE ENERGÍA EN UN DISPOSITIVO PORTÁTIL DE DATOS
CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se refiere en lo general a dispositivos de datos portables, o tarjetas inteligentes, y mas particularmente a un método y aparato para regular Las fluctuaciones creadas por los circuito en ellas. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN: Portadores de datos portables (esto es tarjetas inteligentes o tarjetas chips) se conocen que incluyen un substrato plástico dentro con un dispositivo semiconductor
(esto es un circuito integrado - IC) dispuesto para 1 procesamiento de datos digitales . Estos datos digitales pueden constituir instrucciones de programa, información para el usuario o cualquier combinación de los mismos. Además, estos dispositivos se conocen que funcionan de un modo por contacto, en donde un un conjunto de puntos de contacto dispuestos en el substrato plástico e interconectados con el dispositivo semiconductor se usan para intercambiar señales eléctricas entre el portador de datos en si mismo portable y una lector de tarjeta externo, o terminal de comunicación de datos. Similarmente, existen tarjetas inteligentes que operan de un modo sin contacto, en donde un circuito de frecuencia radial (RF) se emplea par intercambiar datos entre la tarjeta y una terminal de tarjeta. Esto es la tarjetas no necesita entrar en contacto físico con la terminal de tarjeta con el objeto de cambiar datos con el mismo, sino simplemente debe colocarse dentro de un alcance determinado de la terminal . Adicionalmente, existen tarjetas inteligentes que pueden funcional alternativamente ya sea en como de contacto y en modo sin contacto. Tales tarjetas están equipadas contacto un circuito receptor RF (para operaciones sin contacto) como con un conjunto de almohadillas de contacto (para operaciones sin contacto, y se nombran tarjetas inteligentes de modo dual . Ya sea operando el modo de contacto o sin contacto, varios problemas afectan al diseñador de tarjeta inteligente, un problema incluye las fluctuaciones de energía creadas por el circuito integrado en la tarjeta inteligente. Estas fluctuaciones de energía, que pueden se ocasionadas por un ruido de conexión común desde el procesador de señales o por pulsos reflectores de la actividad de procesamiento, crean dos problemas distintos que se presentan durante la operación normal de la tarjeta inteligente; propiamente sensibilidad del receptor al ruido de conexión y ruptura de seguridad, como se describe a continuación El problema del ruido de conexión es mas notable durante el operación sin contacto, en donde la circuiteria análoga sensitiva comparte un riel de suministro común con la unidad de procesamiento de señal. Refiriéndonos a la FIG. 1 un arreglo de tarjeta inteligente 100, incluye un substrato 102 para alojar la circuiteria de la tarjeta inteligente. El nudo de potencia 104 se usa para suministrar energía, por las líneas de suministro 106 y 108 (VDD yVßB, respectivamente) , a un circuito análogo opcional 110 y a un procesador de señal 112. Debe notarse que en la operación de contacto, el circuito análogo no se requiere, ya que el procesador de señal 112 recibe energía directamente de una terminal de comunicación es de datos externa (no mostrada) . Sin embargo, en operación sin contacto, el circuito análogo 110 está presente, el cual puede incluir circuiteria sensible cuya funcionamiento se degrada en respuesta al ruido generado por el procesador de señal 112. En particular el circuito análogo 110 puede sr un circuito de recuperación de datos y requerir recuperar una señal de datos desde una señal de energía que está modulada con una clave de desplazamiento del 10 % (ASK) . Si el ruido de conexión o conmutación generado por el procesador de señal 11 se permite que acople a la señal de potencia modulada ASK, la señal de dato puede corromperse. Asi, el problema del ruido de conexión de be resolverse con elobjeto de mejorar el funcionamiento durante operaciones sin contacto. Otro problema que existe tanto en los modos de operación de contacto y sin contacto, proviene de la firma digital producida por el procesador de señal 112, en donde cada transferencia de datos e instrucción de ejecución tomara típicamente una cantidad diferente de energía (esto es corriente) . Al vigilar las fluctuaciones de entrada de energía, asociadas con estos eventos, las secuencias de instrucción de ejecución y la transferencia de datos pueden determinarse, aumentando la probabilidad de una ruptura de seguridad. Por ejemplo, seria perfectamente correcto, aunque tarea ardua, el extraer claves de encriptado vigilando las transferencias de datos realizadas por el procesador de datos digital 112. Así las fluctuaciones de energía presentes durante la operación normal, ya sea en modo de contacto o sin contacto, puede controlarse de manera no escrupulosa, conduciendo a una vulnerabilidad indeseable en las rupturas de seguridad. Es de notarse que los problemas anteriores existen substancialmente tanto en un modo de contacto como sin contacto. La Figura 2 muestra una vista más detallada del nudo de potencia mostrado en la FIG. 1, en donde los diferentes modos de extracción, se presentan especialmente. En particular una red de impedancia 104-1, que es típicamente una bobina magnética/ inductiva o un circuito electrostático/ capacitivo, pude usarse en el modo sin contacto para producir los rieles de suministro 106, 108. Debe notarse que estas arreglo cumple en lo general el estándar ISO 14443. Similarmente, las almohadillas de terminal 104-2 constituyen los aditamentos de contacto por las cuales se suministran los rieles 106, 108.Debe notarse que estas almohadillas, así como las otras mostradas (201-203, 205-207) correspondan al estándar o norma ISO 7816. Ha de notarse además que los arreglos 104- 1 y 104- 2 pueden estar presentes en aislamiento en el dispositivo de datos portable, o usarse en combinación para la tarjeta inteligente de modo dual . Es por estos mecanismo que las rupturas o interrupciones de seguridad puede facilitar se indeseablemente . La U.S. no 5,563,779 titulada "Método y Aparato para un Suministro Regulado a un Circuito Integrado" trata de resolver el problema del ruido de conmutación digital allí recibido. Este método registra los niveles de voltaje de un circuito y cambia el valor de un capacitor variable, que su vez modifica el voltaje de suministro y corrige el nivel de salida cambiante, lamentablemente, los circuitos usados en el método anterior, no responden con la rapidez necesaria pa el ruido de conmutación creado digitalmente, y así son inefectivos en un circuito integrado del modo mixto a alta velocidad, tal como se requiere actualmente en los dispositivos de datos portables. SUMARIO DE LA INVENCIÓN Por lo tanto existe una necesidad de un aparato y un método para reducir los efectos dañosos del ruido de conmutación creados por un procesador de señal sobre una tarjeta inteligente. En particular, un camino que era usable fuera usable en un circuito de modo mixto de alta velocidad, seria una mejora sobre la técnica anterior. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS: La Figura 1 muestra un dispositivo de datos portable, como se conoce en la técnica anterior; La Figura 2 muestra una vista mas detallada del nudo de potencia en la Figura 1, indicando modos de operación con contacto y sin contacto; La Figura 3 muestra un dispositivo de datos portable que incluye un dispositivo desacoplante y una reserva de energía de acuerdo con la presente invención; La Figura 4 muestra una vista mas detalladas del dispositivo desacoplante y de un regulador en paralelo mostrados en la FiG. 3. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención abarca un dispositivo de datos portable, esto en una tarjeta inteligente, que incluye circuiteria para alterar las características de una pista de entrada de energía a un procesador de señal que genera fluctuaciones de energía durante la operación. Una entrada de energía en forma de onda se provee que es independiente de esas fluctuaciones de energía y se produce una salida de energía en forma de onda que es básicamente igual y opuestas al la forma de energía de entrada. De estas manera, la presente invención vence los problemas asociados con el ruido de conmutación o conexión digital, mejorando simultáneamente las características de seguridad del dispositivo de datos portable . La Figura 3 muestra un dispositivo de datos portable 302 que incluye un dispositivo desacoplador 304 sobre la pista de ingreso de energía 305 al procesador de señal 112. Esta acoplado a la salida del dispositivo de desacoplamiento 304 una reserva de energía 306, dispuesta en paralelo con el procesador de señal 112. En una modalidad preferida, la reserva de energía comprende un circuito capacitivo 307, como se muestra. También en paralelo con el procesador de señal 112, se muestra un regulador de voltaje dispuesto entre la pista de entrada de energía 305 y la pista de salida de energía 309. En una modalidad de contacto como se muestra en la figura 3, se suministra energía desde la red de impedancia 104-1 al circuito análogo 110 y al procesador de señal 112 por medio de un rectificador de potencia 311. El procesador de señal 112 representa genéricamente cualquier bloque que presente grandes variaciones de impedancia dinámicas durante el funcionamiento normal . Estas variaciones pueden tomar la forma de ruido de conexión asociado con circuitos digitales, bloques análogos de tiempo discreto, u otros circuitos análogos como osciladores, compradores o amplificadores de clase AB. El circuito análogo 11 igualmente representa genéricamente cualquier circuito que sea sensitivo a las fluctuaciones de voltaje que resultan en las variaciones de impedancia destructivas, mencionadas. De acuerdo con la invención, el dispositivo de desacoplamiento 304 se usa para aislar el circuito análogo 110 de las variaciones de impedancia del procesador de señal 112. Como resultado, la impedancia vistas por el circuito análogo 110 se determina por el dispositivo desacoplador 304 y es independiente del procesador de señal 112. Para asegurar la operación adecuado del procesador de señal 112, el regulador de voltaje 308 y el capacitor 307 se usan para mantener el voltaje a través del procesador de señal 12 dentro de su margen de voltaje operativo. En particular el capacitor 307 funciona como una reserva de energía y se usa para suministrar durante cada evento de conmutación del procesador de señal la corriente instantánea requerida, en tanto que el regulador 308 se usa para regular el voltaje promedio a través del procesador de señal 112. Típicamente, el dispositivo desacoplador 304 se usa para mantener la impedancia vista por el circuito análogo 11 en un valor básicamente constante. Sin embargo, para otras aplicaciones, el dispositivo desacoplante 304 puede configurarse para permitir que está impedancia varíe a una tasa que no degrade substancialmente el funcionamiento del circuito análogo 110. por ejemplo, en una aplicación de tarjeta inteligente, la impedancia puede variarse de una manera que coincida en media con la tasa a la cual la tarjeta se para a través del campo magnético del lector de tarjeta. Cuando la tarjeta se mueve mas cercana al lector, permitiendo que mas potencia se suministre al procesador de señal 112. De esa manera, la entrada máxima de potencia. Puede siempre proveerse al procesador de señal 112. En una modalidad preferida, el circuito análogo 110 es un circuito de recuperación de datos y se usa para recuperar señales de datos desde una señal de entrada de energía que es modulada con una clave de desplazamiento de amplitud del 10% (ASK) . De acuerdo con la invención, la impedancia del dispositivo de desacoplamiento 304 se hace variar a una tasa que es substancialmente menos que la tasa de borde de entrada de los datos modulados. Asi, cualquier distorsión de modulación de frecuencia baja ocasionada por la variación de impedancia del dispositivo 304, puede fácilmente retirarse con un filtro de paso elevado de un solo polo (no mostrado) . La Figura 4 muestra un dispositivo de datos portable 401, incluyendo un vista mas detalladas del dispositivo desacoplador 304 y el regulador de voltaje 308. Debe notarse que el nodo de potencia para estas modalidad incluye las almohadillas de terminal de contacto 104-2 pero se entiende que tal arreglo puede basarse en una red de impedancia 104-1 y otra circuiteria especifica análoga mostrada en la FIG. 3. El dispositivo desacoplador 304 está compuesto de los MOSFETS 403 y 404 de canales p, de los MOSFETS de canales n 405 y 406, y una fuente de corriente constante 409. Los MOSFETS de canales n 405 y 406 constituyen un par diferencial, que realiza una función de manejo de corriente, como es bien conocido. Los voltajes de compuerta relativos de los NFET 405 y 406 determinaran como la corriente desde la fuente de corriente 409 se divide entre los NFET 405 y 406. El dispositivo con el voltaje de compuerta mas grande tendrá un corriente de fuente mayor. PFET 403 y 404 comprenden un circuito de espejo de corriente, el cual, en una modalidad preferida, tiene un tamaño tal que la corriente de drenaje en el PFET 403 es de aproximadamente 100 veces la corriente de drenaje en el PFET 404. La corriente de drenaje para el PFET 404 es básicamente igual a la corriente de drenaje del NFET 406, por lo tanto la corriente de drenaje en PFET 403 será 100 veces la corriente de drenaje del NFET 406. El voltaje Vref aplicado al nudo 407 es una cantidad fija. El voltaje de compuerta del NFET 406 es una fracción fija X, del suministro de voltaje Vdd aplicado al nudo 106. Para X*Vdd notablemente menor que Vref, ninguna de las corrientes de la fuente de corriente 409 fluirá a través del PFET 406 y consecuentemente ninguna corriente fluirá por el PFET 403. Cuando el voltaje X*VDD aumenta, algo de la corriente de la fuente de corriente 409 fluirá en NFET 406 y 100 veces la corriente en NFET 406 fluirá en PFET 403. Cuando el voltaje X*Vdd iguala Vref, la corriente de drenaje de PFET 403 será 50 veces la corriente de la fuente de corriente 409 y para X*Vdd notablemente mayor que Vref, toda la corriente de la fuente de corriente 409 fluirá a través de NFET 406 y la corriente a través de PFEt 403 alcanzará un máximo valor de 100 veces la corriente de la fuente de corriente. El voltaje diferencial al par de dispositivos 405 y 406 controla la corriente de drenaje de PFET 403. Esta es básicamente independiente de las fluctuaciones de voltaje que ocurren debido a la actividad del procesador de señal, como se muestra a continuación. Principios bien conocidos de la electrónica sugieren que la suma de la corriente que fluye al capacitor 307, al procesador de señal 112 y al regulador de voltaje 308 deben igualar la corriente que sale del PFET 403. Igualmente, las corrientes que fluyen desde el capacitor 307, el procesador de señal 112 y el regulador de voltaje 308 es exactamente la misma c que la corriente que entra a esos elementos. Como resultado, la suma de las corrientes que fluyen hacia afuera del capacitor 307, el procesador de señal 112 y el regulador de voltaje 308, es exactamente igual a la corriente que sale del PFET 403, y por lo tanto es independiente de la actividad del procesador de señal 112. El filtro RC aplicado en la compuerta del PFET 403 determina la tasa a la cual varia la corriente de drenaje del PFET 403. De acuerdo con una modalidad preferida de la invención, esta tasa es substancialmente menor que la tasa de borde de datos de entrada de la fuente de entrada de energía modulada ASK. El regulador de voltaje 308 es un regulador en paralelo activo en la modalidad preferida. Comprende un amplificador operacional 413 y el NFET den paralelo 411. La elevada característica de ganancia del amplificador operacional 413 y la retroalimen ación negativa a través de del divisor del resistor forza a la entrada mínima del amplificador operacional 413 a ser igual al voltaje Vref 407.Esto fija el voltaje de suministro para el procesador de señal 112 a un nivel deseado. Puesto que el regulador de voltaje únicamente puede bajar la corriente, es necesario que el dispositivo de desacoplamiento 304 provea mas corriente que la requerida por el procesador de señal 112. puesto que el ancho de banda del amplificador funcional 412, es finito, el capacitor 307 debe suministrar la corriente de alta frecuencia requerida por el procesador de señal 112 e impedir fluctuaciones de alta frecuencia grandes, en el voltaje de suministro para el procesador de señal 112. De la manera descrita, la presente invención mejora la sensibilidad atenuando grandemente las fluctuaciones de voltaje en la señal recibida, resultantes de la interferencia digital. Adicionalmente, la presente invención mejora la seguridad al reducir la cantidad de fluctuación de corriente de la conmutación digital visible ya sea en un interfaz con contacto o sin contacto. Esta impedancia de entrada es independiente de la impedancia de carga variante en el tiempo del elemento procesador de señal .