TW296451B - - Google Patents

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2〇64iji A6 B6 經濟部中央樣準局8工消費合作杜印製 五、發明説明（l ) 本發明係關於申請專利範圍第1項前序句中的無觸點 和無電池晶片卡。 此種晶片卡已見於例如Winfried Wigand 「具有晶片之 卡」，Siemens Nixdorf資訊系統公司，柏林和慕尼黑， 1991年，尤指34 — 36頁。已知無觸點和無電池晶片卡，係 例如利用變壓器接綫，經由相關書寫/閱讀單元發生的交 流場供應電流。資料傳輸來往於晶片卡，是由此交流場的 調變達成。晶片卡的某些功能，比卡的其他功能需要更大 能量，諸如資料的傳輸和接收。此等耗能功能在電流供應 不足時，只能有瑕疵和不完全執行。例如，在晶片卡的 EEPROM晶胞程式規劃中，不能確保資料保存，除非對晶 片卡供應充分電流。由於晶片卡的電流供應在其他因素以 外，尙需視與書寫/閱讀單元的距離，及其傳輸能力而定 ，晶片卡與書寫/閱讀單元間的距離變化，會影响需要較 高能量執行的晶片卡功能，使其不能適當執行。 本發明之目的，在於提供申請專利範圍第1項前序句 中之晶片卡，可以測定經書寫/閱讀單元的交流場傳輸的 能量。 此目的是由具有申請專利範圍第1項特徵之晶片卡達 成。本發明之較佳具體例見申請專利範圍附屬項。 在本發明晶片卡中，具有檢波器，以測定書寫/閱讀 單元所發生交流場所接收場強，並在操作中供應能量至晶 片卡。經由交流場傳輸的能量，主要視晶片卡所接收交流 場的場強而定。測定所接收場強，可以減少晶片卡可得之 (請先閱讀背面之注意事項再塡寫本頁) $ •-°· 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） 82.3· 40,000 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A6 B6 五、發明説明（2 ) 能量。 在本發明具體例中，晶片卡需要高能量的用戶部份之 功能，如要正確無誤地執行，只有在場強檢波器測得接收 到充分高的場強時，才能執行。測得所接收場強必須確保 充分能量，以便視情形並正確無誤地執行此等功能。用戶 部份的此等耗能功能，包含例如程式規劃和書寫PROM 、 EPROM和EEPROM晶胞行列。 按照本發明有利具體例，場強測量用檢波器具有開關 T1和負載R1。對場強測量而言，開關T1閉合，使負載R1 平行於接收綫圈1切換。本發明的實質要旨是，負載並非 連續而只是暫時平行於接收綫圈，並將後者加以阻尼。時 鐘定時場強測量意指在負載切斷的剩餘時間裡，電流供應 的傳輸和接收階段可得接收綫圈的完全電流。負載R1在時 鐘定時切通時，測量周期信號MOD即供應至開關T1。在測 量周期信號時，及時測量所接收的場強。 在本發明又一較佳具體例中，隨同場強檢波器內負載 的電壓降，用做場強依賴性電位。開關閉合時，電流流經 負載，在平均時間中與所接收場強呈正比。所以，測量隨 負載R1的電壓降，即可提供所接收場強幅度的標竿，也是 晶片卡可得能量之標竿。 按照本發明又一具體例，由交流場的傳輸和接收階段 2所得供應電壓VSS，GND(二接地），用做場強依賴性 電位。當開關T1閉合時，接收綫圈所供應的部份電流，流 經負載R1。所以，所接收場強低時，由傳輸和接收部份自 2 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（2UJ X四7 W釐） 82.3. 40,000 ------------------------裝------.玎---I——嫁 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) A6 B6 經濟部中央標準局MET工消费合作杜印53 五、發明説明（3 ) 綫圈電流所得晶片卡之供電電壓VSS，GND即下降。因此 ，傳輸和接收階段發生的供電電壓，在開關T1閉合時，亦 可由場強檢波器用來確保所接收的場強。在本發明一有益 具體例中，場強依賴性電位可用比較器電路，與適當參照 電壓加以比較。比較器電路除參照電壓內的場強依賴性電 位外，還供以測量周期信號MOD。此擧確保場強依賴性電 位，在施加負載時，即開關T1閉合時，只能利用比較器電 路加以評估。所以，在比較器階段輸出處有二進位信號， 顯示是否所接收場強達成或超越預選定値。若選定正確參 照電壓，即表示所接收場強是否已足以執行使用者方面的 某些功能。 在另一有益具體例中，場強依賴性電位是利用A/D轉 換器數位化，並置於記憶器接扣的中間儲存。在記憶器接 扣的輸出處，場強測量結果即可以數位型式讀出，以供進 —步加工處理。 在有益具體例中，測量周期信號M〇D供應至記憶器接 扣。此擧將對記憶器接扣的書寫進取，限制於施加負載的 時間，即在開關T1閉合之時。場強測量的結果以二進位或 數位化形式，通至傳輸和接收階段。傳輸和接收階段內的 邏輯階段，即決定使用者方面的某些功能群是否可以執行 。用戶部份亦可供以場強測量結果，使此結果可進一步在 此處理。 在包括晶片卡和書寫/閱讀單元的晶片卡系統之較佳 具體例內，晶片卡所得場強測量結果即通到書寫/閱讀單 ------------------------裝------tr------0 (請先閱讀背面之注意事項再塡寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297 X釐） 82.3. 40,000 A6 B6 經濟部中央標準局B工消費合作钍印製 五、發明説明（4 ) 元。書寫/閱讀單元即調節其傳輸能力，以適應晶片卡內 所接收的場強度。結果確保在晶片卡和書寫/閱讀單元間 的擴張距離，隨時有充分能量供應至晶片卡，而用戶部份 的全部功能都可執行，不需書寫/閱讀單元增加傳輸能力 連續操作。書寫/閱讀單元的傳輸能力連續調至遠離晶片 卡。 本發明參照附圖和具體例詳述如下。 第1圖爲本發明晶片卡的方塊圖； 第2圖爲本發明第一具體例之方塊圖； 第3圖爲本發明第一評估電路圖； 第4圖爲本發明第二評估電路圖； 第5圖爲本發明電路中的信號曲綫例。 如第1圖所示爲本發明無觸點和無電池晶片卡的方塊 圖。圖上未示的靜態書寫/閱讀單元發生RF場，供應能 量給晶片卡。此外，晶片卡和書寫/閱讀單元之間，藉經 EF場交換資料。晶片卡一般具有接收天綫1 ，在此具體 例中以接收綫圈爲佳。綫圈1內的RF場感應的電壓Ucoie ，供應至晶片卡的傳輸和接收階段2。傳輸和接收階段2 —方面自綫圈電壓Uc〇ie獲得晶片卡用的供應電壓VSS，GND ，另方面得接收的資料Di......DN。適當方法載於德國專利 P 4 1 0 7 3 1 1號。所接收資料Di......DN例如基於滙流排系 統，以數位化型式通到1C卡的用戶部份3。爲供傳輸， RF場藉阻尼接收錢圈1而調變。RF場的調變乃利用書 寫/閱讀單元接收和評估。要傳輸的資料乃自用戶部份3 本紙狀度適用中國國家標準（CNS)甲4規格⑵ϋ X 2m ) ' j,,, „ (請先閱讀背面之注意事項再塡寫本頁) —裝. -IT. .線· A6 B6 五、發明説明（5 ) (請先閱讀背面之注意事項再塡寫本頁) 通到傳輸和接收階段2，再控制接收綫圈1的阻尼。於此 必須確定，綫圈不能阻尼太重，否則晶片卡的電壓供應會 崩潰。 丁 用戶部份3 —般含有不變性記憶器，以供永久儲存所 傳輸資料，以及另一迴路組件以便處理該資料。爲程式規 劃不變性記憶器，一般係由充分大小的EEPROM排列所形 成，故必須有充分大量的能量，確保依賴性程式規劃和資 料保存。按照本發明，設有檢波器4以測定書寫/閱讀單 元所發生RF場的接收綫圈接收的場強。評估邏輯階段只 有在晶片卡上有充分能量時，才容許諸如寫入EEPROM晶 胞等功能。在第一具體例內，具有用做開關的第一電晶體 T1和負載R1組成的串聯電路，供場強測量之用。此串聯 電路連接接收綫圈的兩端。開關閉合時，跨越負載R1的電 壓降，與所接收場強呈正比，因而同時爲晶片上可得能量 之標竿。然而，由於接收綫圈以負載R1連續阻尼，渉及高 能損失，且除了資料的傳輸範圍極爲陡降外，綫圈利用負 載R1阻尼有其定時。爲此目的，測量周期信號MOD乃供應 至做爲開關的電晶體T1。 經濟部中央標準局8工消費合作杜印5# 測量周期開關MOD確保負載R1並聯於接收綫圈定期切 換。此外，設有另一控制電路REG，在所接收場強太低且 供應負載R1時，可防止1C的電壓供應崩潰。在此情況下， 幾乎全部電流會在開關T1閉合時流過負載R1。其他則足以 供應足夠能量給1C的其餘電路組件。若供電電壓降到預定 値以下，控制電路REG可防止開關T1閉合，或不通測量周 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（2U) X 297父釐） 82.3. 40,000 A6 B6 經濟部中央揉準局员工消费合作社印製 五、發明説明（6 ) 期信號MOD至開關T1以維持閉合。 隨同負載K1的電壓降，在第2圖具體例中可用做場強 依賴性電位UFIELD。場強依賴性電位UFIELD供至例如第3 和4圖所示電路組件，以供評估。第3圖的評估電路包括 比較器，以比較輸入信號UFIELD與參照電壓Uref。比較結 果，供應UC0MP至邏輯階段，在此與測量周期信號MOD連 結，因爲比較器的輸出信號，只有在開關T1已被測量周期 信號MOD閉合時，才具有意義。邏輯階段的最後輸出信號 U〇UT是二進位信號，表示最後測量的場強依賴性電位是 否大於參照電壓Uref。適當選定參照電壓，則輸出信號 U〇UT爲所接收能量是否足以執行用戶部份的能量密集功 能之可靠量度。此等功能按照此輸出信號加以控制。 在第4圖的評估電路中，場強依賴性電位U^ELD是以 數位化型式加工處理。於此，場強依賴性電位UFIELD乃先 通至濾波器階段，再以後者加以平順。平順過的信號再利 用A/D轉換器數位化。數位化操作的數元解析，視數位輸 出信號D0UT所需準確性而定。A/D轉化器的輸出，經適當 寬滙流排綫，連接至記憶器接扣S P。記憶器S P的輸入 使用時鐘信號CLK和測量周期信號MOD加以控制。此擧可 確保A/D轉換結果，只有在開關T1閉合時，才寫進記憶器 接扣內，因此，場強依賴性電位UFIELD具有意義。在記憶 器接扣SP的輸出處，可以讀出數位化輸出信號D0UT，以 供進一步加工處理。 在第二具體例中，並非電壓降連同負載用做場強依賴 -------------------------裝------.玎------^ (請先閱讀背面之注意事項再埙寫本頁) 本紙張尺度逯用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 x 297公釐） 82.3. 40,000 A6 B6 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（7 ) 性電位UFIELD，而是在負載施加於接收綫圈時，直接使用 傳輸和接收階段2發生的供電電壓VSS。使用類比比較器 ，以比較供電電壓與1C上發生的參照電壓源。如上所述， 類比比較器是利用測量周期信號MOD觸發，且只在測量適 當時才切通。結果，全部感應電流可供1C做爲測量周期以 外的作業電流。 第5圖表示場強測量時的信號曲綫，圖左側爲高場強 而右側爲低場強。曲綫A，B和C表示綫圏電壓UC0IL、測 量周期信號MOD和場強依賴性電位UFIELD連同負載R1的定 時。在曲綫C中，另描繪供應至比較器的參照電壓UREF。 曲綫D表示第3圖的比較器輸出信號，而曲綫E是邏輯電 路輸出處的場強測量U0UT結果。曲綫F，G和Η表示第4 圖在數位信號評估期間的信號。曲綫F表示濾波器的平順 輸出電壓，而曲綫Η爲A/D轉換器的輸出字，其値只有在 測量周期信號時具備有效性。以箭頭和SP標示的時點， 決定何値要寫入記憶器接扣內，並可由此讀出（曲綫Η )。 若非使用電壓降連同負載，而是供電電壓VSS，做爲 場強依賴性電位，則二種評估型亦可用。 此外，本發明不限於晶片卡；亦可用於所有無電池和 無觸點1C用途，例如識別系統。 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) -裝. -ΤΓ 線. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） 82.3. 40,000

Claims (1)

1. £r r LV- Λ8 B8 C8 D8 85年9月24曰修正 經濟部中央標隼局貝工消t合作社印製 「、申請專利範園 1. 一種無觸點和無電池晶片卡，具 傳輸和接收階段，經書寫/閱讀 流場，供應能量給晶片卡，並確保双向 閱讀單元， 功能性電路組件，具有視晶片卡 以及 檢波器，以測定傳輸能摄至該晶 場之場強，該檢波器具有開關和負載， 關平行於該綫圈切換，在供應至該開.謂 生時，可測量電磁交流場之場強者。 2. 如申請專利範圍第1項之晶片卡 路組件之至少.一功能，具有高能要求， 是只有在檢波器測得該電磁交流場具有 行者。 3. 如申請專利範圍第2項之晶片卡 求之至少一功能，包含書寫入EPROM或 4. 如申請專利範圍第1項之晶片卡 行於該淺圏切換時，使用沿負載的電壓 性電泣，以測定場強者。 5. 如申請專利範圍第4項之晶片卡 性電位利用比較器電路，與參玫電壓比 6. 如申請專利範圍第5項之晶片卡 路供以測量周期信號，使該比較器的輸 該負載亦平行於該綫圈切換者。 有天綫綫圈， 單元發生的電磁交 資料傳輸至書寫/ 用途而定之功能， 片卡的該電磁交流 該負載是利用該開 的測量周期信號發 ，其中該功能性電 且其中至少一功能 充分場強時才能執 ，其中具有高能要 EEROM内者。 ，其中當該負載平 降’做舄場強依賴 ，其中該場強依賴 狡者。 ，其中該比較器電 出信號無效，除非 請 先 閱 ift 背 Λ 之 注 意 事 項 再 麥 裝 ΤΓ 本以浪尺度適W屮闷闪家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公泠） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Λ8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 7. 如申通專利範圍第4項之晶片卡，其中該場強依賴 性電位是使用A/D轉換器數位化，並在記憶器接扣的輸出 處’以數形式提供，以進一·步數位處理者。 8. 如申請專利範圍第7項之晶片卡，其中該記億器接 扣供以測量周期信號，使該A/D轉換器之輸出値不寫入該 記憶器接扣內，除非該負載亦平行於該綫圈切換者。 9. 如申請專利範圍第1項之晶片卡，其中當該負載平 行於該綫圈切換時，使用由該傳輸和接收階段供應之供應 電壓，做爲場強依賴性電泣，以測量場強者。 10. 如申請專利範圍第9項之晶片卡，其中該場強依賴 性電位利用比較器電路，與參汝電壓比較者。 11. 如申請專利範圍第10項之晶片卡，其中該比較器電 路供以測盘周期«號，使該比較器的輸出信號無·效，非 該負載亦平行於該綫圈切換者。 12. 如申請專利範圍第9項之晶片卡，其中該場強依賴 性電位是使用A/D轉換器數位化，並在記慮器接扣的輸出 ，處，以數位形式提供，以進一步數位處埋者。 α如申請專利範圍第12項之晶片卡，其中該記 扣供以測量周期信號，使該A/D轉渙器之輸出値不诗&該 記憶器接扣內，除非該負載亦平行於該錢圈切換者。 R如申請專利範圍第1項之晶片卡，其中篸場強測量 結果傳至該傳輸和接收階段者。 15.如申請專利範圍第Η項之晶片卡，其中％ θ 1咚場強測量 結果傳至該書寫/閱讀單元者。 〜 9 〜 本纸以I度適闽家_標準（CNS ) (1丨^^7公趟) ' --- . I r; 球 (請先閱讀背面之注意事項再填筠本萸) Λ8 B8 C8 D8 、申請專利範圍 16. —種晶片卡系統，具有如申請專利逾圍第15項之晶 片卡，其中該書寫/閱讀單元調節其傳輸能力，至該晶片 卡內該場強測量之結果，使該晶片卡接受之場強’在該書 寫/閱讀單元和該晶片卡間之大距離範圍保持一定者。 17. 如申請專利範圍第W項之晶片卡，其中該場強測量 結果傳至該功能性電路組件者。 I m- (請先閱讀背而之注意事項再填寫本頁) -^^^^1 I I !··1 —i n ......- 訂 經濟部中央標隼局货工消费合作社印裂 、色尺攻適K屮內国家標準（CNS ) Λ4规恪（210X297公绩