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用于组合天线驱动器和并联调节器的部件的NFC装置

申请号 CN201310237063.4 申请日 2013-06-14 公开(公告)号 CN103516387B 公开(公告)日 2016-08-10
申请人 美国博通公司; 发明人 阿拉斯泰尔·莱弗利;
摘要 本 发明 公开了用于组合天线 驱动器 和并联调节器的部件的NFC装置,其中,本发明的实施方式可以用来以减小的成本生产更小、更紧凑的天线驱动器。提供用于将天线驱动器的部件与并联调节器和钳位 电路 的部件集成的方法。通过根据本发明的实施方式将这些部件组合,在天线驱动器中的晶体管计数可以减小。该集成装置有利地允许以减小的制造成本并用减小的占位面积提供天线驱动器功能性、调节器功能性和钳位控制功能性。
权利要求

1.一种电路,包含:
第一天线端口,耦接至第一晶体管、第二晶体管以及第三晶体管;
前级驱动器
第一开关,被配置为将所述前级驱动器耦接至所述第一晶体管;
第二开关,被配置为将所述前级驱动器耦接至所述第二晶体管;
第三开关,被配置为将所述前级驱动器耦接至所述第三晶体管;
电压调节器;
第四开关,被配置为将所述电压调节器耦接至所述第二晶体管;
钳位控制器;以及
第五开关,被配置为将所述钳位控制器耦接至所述第三晶体管,其中:
在第一模式期间,所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关被配置为闭合,同时所述第四开关和所述第五开关被配置为开启;以及
在第二模式期间,所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关被配置为开启,同时所述第四开关和所述第五开关被配置为闭合,
其中,所述电压调节器能够用来将向所述第一天线端口提供的电压维持在稳定电压。
2.根据权利要求1所述的电路,其中,所述第一晶体管为P型金属化物半导体晶体管,并且其中,所述第二晶体管和所述第三晶体管为N型金属氧化物半导体晶体管。
3.根据权利要求1所述的电路,其中:
所述第一天线端口为近场通信装置的天线端口,其中,所述第一天线端口被配置为在所述第一模式期间支持所述近场通信装置的读取器模式,并且其中,所述第一天线端口被配置为在所述第二模式期间支持所述近场通信装置的目标模式。
4.根据权利要求1所述的电路,还包含耦接至所述第一天线端口和所述电压调节器的二极管,其中,所述电压调节器被配置为:
从所述二极管接收反馈信号
将所述反馈信号与基准信号比较;以及
响应于在所述反馈信号和所述基准信号之间的所述比较,调整提供给所述第二晶体管的电压。
5.根据权利要求1所述的电路,还包括:
第二天线端口,耦接至第四晶体管、第五晶体管和第六晶体管,其中:
所述前级驱动器进一步被配置为耦接至所述第四晶体管、所述第五晶体管和所述第六晶体管,
所述电压调节器进一步被配置为耦接至所述第五晶体管,以及
所述钳位控制器进一步被配置为耦接至所述第六晶体管,
其中,所述钳位控制器被配置为:
确定是所述第一天线端口的第一电压还是所述第二天线端口的第二电压较低;
如果所述第一电压较低,则在所述第一天线端口创建短路电路;以及
如果所述第二电压较低,则在所述第二天线端口创建短路电路。
6.一种近场通信装置,包括:
第一天线端口,耦接至第一多个晶体管,所述第一多个晶体管包括第一晶体管、第二晶体管和第三晶体管;
第二天线端口,耦接至第二多个晶体管;
前级驱动器,被配置为耦接至所述第一多个晶体管和所述第二多个晶体管;
第一开关,被配置为将所述前级驱动器耦接至所述第一晶体管;
第二开关,被配置为将所述前级驱动器耦接至所述第二晶体管;
第三开关,被配置为将所述前级驱动器耦接至所述第三晶体管;
电压调节器,被配置为耦接至所述第一天线端口和所述第二天线端口;
第四开关,被配置为将所述电压调节器耦接至所述第二晶体管;
钳位控制器,被配置为耦接至所述第一天线端口和所述第二天线端口,第五开关,被配置为将所述钳位控制器耦接至所述第三晶体管,其中:
在第一模式期间,所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关被配置为闭合,同时所述第四开关和所述第五开关被配置为开启;以及
在第二模式期间,所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关被配置为开启,同时所述第四开关和所述第五开关被配置为闭合。
7.一种近场通信方法,包括:
确定天线端口是用来接收磁场还是用来创建所述磁场;以及
响应于确定所述天线端口用来创建所述磁场:
经由第一开关将前级驱动器耦接至第一晶体管,
经由第二开关将所述前级驱动器耦接至第二晶体管,
经由第三开关将所述前级驱动器耦接至第三晶体管,
经由第四开关将电压调节器从所述第二晶体管解耦,以及
经由第五开关将钳位控制器从所述第三晶体管解耦,
其中,如果所述天线端口被配置为接收所述磁场,则所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关开启,同时所述第四开关和所述第五开关闭合。
8.根据权利要求7所述的方法,还包括:
响应于确定所述天线端口用来接收所述磁场:
经由所述第一开关将所述前级驱动器从所述第一晶体管解耦,
经由所述第二开关将所述前级驱动器从所述第二晶体管解耦,
经由所述第三开关将所述前级驱动器从所述第三晶体管解耦,
经由所述第四开关将所述调节器耦接至所述第二晶体管,以及
经由所述第五开关将所述钳位控制器耦接至所述第三晶体管。

说明书全文

用于组合天线驱动器和并联调节器的部件的NFC装置

[0001] 相关申请的交叉参考
[0002] 本申请要求于2012年6月14日提交的美国非临时申请第13/523,445号的优先权,其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

[0003] 本发明涉及天线,并且更具体地涉及NFC收发器装置。

背景技术

[0004] 在许多常规通信装置中,经常包括分离电路从而提供天线驱动器功能性和调节器/钳位电路(clamp)功能性。使用用于天线驱动器功能性和调节器/钳位电路功能性的分离线路的实施可能需要若干个大型晶体管,这增加了制造成本和占位面积(real estate)。
[0005] 例如,许多常规天线驱动器电路在每个天线端口上结合两个大型输入/输出晶体管。用于近场通信(NFC)装置的常规天线驱动器可以包括用于将电流下拉到VS(S 例如负电源电压)的N型金属化物半导体(NMOS)装置,以及用于从VD(D 例如正电源电压)提供电流的P型金属氧化物半导体(PMOS)装置。这些NMOS和PMOS装置是用来为天线驱动器电路实施逻辑的专用金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。
[0006] 用于天线的调节器和钳位控制的电路还可以包括NMOS装置和/或PMOS装置。因此,向装置添加调节器和/或钳位控制电路可以进一步增加该装置需要的制造成本和占位面积(例如电路板面积)。这些专用晶体管可非常昂贵并且还可在收发器装置集成电路(IC)上需要巨大的占位面积。

发明内容

[0007] 根据本发明的一实施方式,提供了一种电路,包含:天线端口,耦接至第一晶体管、第二晶体管以及第三晶体管;前级驱动器,被配置为耦接至该第一晶体管、该第二晶体管以及该第三晶体管;电压调节器,被配置为耦接至该第二晶体管;以及钳位控制器,被配置为耦接至该第三晶体管。
[0008] 此外,该第一晶体管为P型金属氧化物半导体(PMOS)晶体管,并且其中,该第二晶体管和该第三晶体管为N型金属氧化物半导体(NMOS)晶体管。
[0009] 此外,该电路还包含:第一开关,被配置为将该前级驱动器耦接至该第一晶体管;第二开关,被配置为将该前级驱动器耦接至该第二晶体管;以及第三开关,被配置为将该前级驱动器耦接至该第三晶体管。
[0010] 此外,该电路还包含:第四开关,被配置为将该调节器耦接至该第二晶体管;第五开关,被配置为将该钳位控制器耦接至该第三晶体管。
[0011] 此外,在第一模式期间,该第一开关、该第二开关和该第三开关被配置为闭合,同时该第四开关和该第五开关开启;以及在第二模式期间,该第一开关、该第二开关和该第三开关被配置为开启,同时该第四开关和该第五开关闭合。
[0012] 此外,该天线端口为近场通信(NFC)装置的天线端口,其中,该天线端口被配置为在该第一模式期间支持该近场通信装置的读取器模式,并且其中,该天线端口被配置为在该第二模式期间支持该近场通信装置的目标模式。
[0013] 此外,该电路还包含耦接至该天线端口和该调节器的二极管,其中,该调节器被配置为:从该二极管接收反馈信号;将该反馈信号与基准信号比较;以及响应于在该反馈信号和该基准信号之间的该比较,调整提供给该第二晶体管的电压。
[0014] 此外,该电路还包括:第二天线端口,耦接至第四晶体管、第五晶体管和第六晶体管,其中:该前级驱动器进一步被配置为耦接至该第四晶体管、该第五晶体管和该第六晶体管,该电压调节器进一步被配置为耦接至该第五晶体管,以及该钳位控制器进一步被配置为耦接至该第六晶体管。
[0015] 此外,该钳位控制器被配置为:确定是该第一天线端口的第一电压还是该第二天线端口的第二电压较低;如果该第一电压较低,则在该第一天线端口创建短路电路;以及如果该第二电压较低,则在该第二天线端口创建短路电路。
[0016] 根据本发明的又一实施方式,提供了一种近场通信(NFC)装置,包括:第一天线端口,耦接至第一多个晶体管;第二天线端口,耦接至第二多个晶体管;前级驱动器,被配置为耦接至该第一多个晶体管和该第二多个晶体管;电压调节器,被配置为耦接至该第一天线端口和该第二天线端口;以及钳位控制器,被配置为耦接至该第一天线端口和该第二天线端口。
[0017] 此外,该近场通信装置被配置为接收指示该近场通信装置将该第一天线端口置于读取器模式或目标模式的信息。
[0018] 此外,该近场通信装置被配置为响应于接收到将该第一天线端口置于该读取器模式的指令,将该前级驱动器耦接至该第一多个晶体管,并将该电压调节器和该钳位控制器从该第一天线端口解耦。
[0019] 此外,该近场通信装置被配置为响应于接收到将该第一天线端口置于该读取器模式的指令,将该前级驱动器从该第二多个晶体管解耦,并将该电压调节器和该钳位控制器耦接至该第二天线端口。
[0020] 此外,该近场通信装置被配置为响应于接收到将该第一天线端口置于该目标模式的指令,将该前级驱动器从该第一多个晶体管解耦,并将该电压调节器和该钳位控制器耦接至该第一天线端口。
[0021] 此外,该近场通信装置被配置为响应于接收到将该第一天线端口置于该目标模式的指令,将该前级驱动器耦接至该第二多个晶体管,并将该电压调节器和该钳位控制器从该第二天线端口解耦。
[0022] 根据本发明的又一实施方式,提供了一种方法,包括:确定天线端口是用来接收磁场还是用来创建该磁场;以及响应于确定该天线端口用来创建该磁场:将前级驱动器耦接至第一晶体管、第二晶体管和第三晶体管,将调节器从该第二晶体管解耦,以及将钳位控制器从该第三晶体管解耦。
[0023] 此外,该方法还包括:响应于确定该天线端口用来创建该磁场:将该前级驱动器从第二天线端口解耦,将该调节器耦接至该第二天线端口,以及将钳位控制器耦接至该第二天线端口。
[0024] 此外,该方法还包括:响应于确定该天线端口不用来创建该磁场:将该前级驱动器从该第一晶体管、该第二晶体管和该第三晶体管解耦,将该调节器耦接至该第二晶体管,以及将该钳位控制器耦接至该第三晶体管。
[0025] 此外,该方法还包括:响应于确定该天线端口不用来创建该磁场:将该前级驱动器耦接至该第二天线端口,将该调节器从该第二天线端口解耦,以及将钳位控制器从该第二天线端口解耦。
[0026] 此外,该方法还包含基于从主机近场通信(NFC)装置接收到的指令,确定该天线端口是用来接收该磁场还是用来创建该磁场。附图说明
[0027] 结合于本说明书中并构成本说明书的部分的附图示出了本发明的实施方式,并且与在上面给出的一般描述和在下面给出的实施方式的详细描述一起用来解释本发明的原理。在附图中:
[0028] 图1A示出了常规天线驱动器的电路图。
[0029] 图1B示出了具有两个端口的常规天线驱动器的电路图。
[0030] 图2示出了用于天线的常规调节器/钳位电路的电路图。
[0031] 图3A示出了根据本发明的实施方式的集成天线驱动器、调节器和钳位控制电路的电路图。
[0032] 图3B示出了根据本发明的实施方式的集成天线驱动器、调节器和钳位控制电路的另一电路图。
[0033] 图4示出了根据本发明的实施方式的用于两个天线端口的集成天线驱动器、调节器和钳位控制电路的电路图。
[0034] 图5是根据本发明的实施方式的用于提供天线驱动器功能性、调节器功能性和钳位控制电路功能性的方法的流程图
[0035] 图6示出了NFC环境的框图
[0036] 图7示出了图解NFC装置用共享存储器集成到电子主机通信装置中的框图。
[0037] 图8示出了根据本发明实施方式的带有集成天线驱动器、调节器和钳位控制电路的NFC装置的框图。
[0038] 本发明的特征和优点从结合附图从在下面阐述的详细描述中变得更明显,在该附图中,相似参考标号遍及所有附图表示对应的元件。在附图中,相似参考号一般表明是相同的、功能上相似的和/或结构上相似的元件。其中,元件首先出现的附图由在对应参考标号中的最左边的数字表明。

具体实施方式

[0039] 在以下描述中,阐述众多具体详情从而提供对本发明的彻底理解。然而,对本领域技术人员显而易见的是,包括结构、系统和方法的本发明可以在没有这些具体详情的情况下实践。本文的描述和表示是由本领域技术人员用于最有效地将其工作的实质向本领域其他技术人员传达的普遍手段。在其他实例中,众所周知的方法、例程、部件和电路不详细描述从而避免不必需地使本发明的各方面模糊。
[0040] 在本说明书中对“一个实施方式”、“一件实施方式”、“一件例子实施方式”等的引用表明描述的实施方式可以包括特别特征、结构或特性,但每个实施方式不必需包括该特别特征、结构或特性。此外,这样的短语不必需指代相同的实施方式。进一步地,当结合实施方式描述特别特征、结构或特性时,认为在本领域技术人员的知识内,结合其他实施方式(无论它们是否被明确描述)是影响这样的特征、结构或特性的。
[0041] 尽管关于近场通信(NFC)实施方式描述了本发明,但相关领域技术人员认识到本发明可以在不背离本发明的精神和保护范围的情况下应用于使用近场和/或远场的其他通信。例如,尽管使用支持NFC的通信装置描述本发明,但相关领域技术人员认识到,这些能够NFC的通信装置的功能可以在不背离本发明的精神和保护范围的情况下应用于使用近场和/或远场的其他通信装置。
[0042] 1.概述
[0043] 本发明的实施方式提供用于将天线驱动器的部件与并联调节器(shunt regulator,分路调节器)和钳位电路的部件组合,从而在天线驱动器电路中减少晶体管计数的系统和方法。因为由于需要这些晶体管是数百毫安电流的来源或吸收该电流因此这些晶体管可以非常昂贵,所以本发明的实施方式可以用来以减小的成本生产天线驱动器。进一步地,因为这些晶体管可以在集成电路(IC)上需要显著的面积,所以本发明的实施方式可以有利用来生产在与为天线驱动器功能性和调节器/钳位控制功能性需要分离电路的传统装置比较时更小、更紧凑的天线驱动器。
[0044] 本发明的实施方式提供了用于将天线驱动器的N型金属氧化物半导体(NMOS)输入/输出晶体管与并联调节器和钳位电路的NMOS输入/输出晶体管组合的系统和方法。例如,本发明的实施方式提供了集成天线驱动器、并联调节器和钳位控制电路。通过为天线驱动器和并联调节器/钳位电路功能性重复使用这些NMOS晶体管,在装置中的总晶体管计数可以减小。
[0045] 2.实施
[0046] 图3A、图3B和图4示出了根据本发明实施方式的集成天线驱动器、调节器和钳位控制电路的电路图。本发明的实施方式(例如由图3A、图3B和图4示出)可以在一个或更多IC上实施。例如,在实施方式中,在图3A中示出的全部元件都可以在单个IC上实施,在图3B中示出的全部元件都可以在单个IC上实施,并且在图4中示出的全部元件都可以在单个IC上实施。在实施方式中,图3A、图3B和/或图4的集成天线驱动器、调节器和钳位控制电路可以并入近场通信(NFC)装置中。现在参考图6、图7和图8描述NFC装置。
[0047] 2.1NFC环境
[0048] 图6示出了根据本发明的示例实施方式的NFC环境的框图。NFC环境600在相互充分靠近的第一NFC装置602和第二NFC装置604之间提供信息(例如一个或更多命令和/或数据)的无线通信。第一NFC装置602和/或第二NFC装置604可以被实施为独立或分立装置,或可以并入或耦接至另一电子装置或主机装置钟,例如移动电话、便携计算装置、另一计算装置(例如膝上计算机、平板计算机或桌面计算机),计算机外围设备例(如打印机、便携式音频和/或视频播放器),支付系统、票务写入系统(例如停车场售票系统、公共汽车售票系统、火车售票系统或入口售票系统)从而提供一些例子,或并入在读票系统,玩具、游戏、海报、包装、广告材料、产品目录检查系统和/或在不背离本发明的精神和保护范围的情况下对相关领域技术人员是显而易见的任何其他合适电子装置中。在此,当并入或耦接至另一电气装置或主机装置时,该类型的NFC装置可以被称为能够NFC的装置。
[0049] 第一NFC装置602生成磁场,并且探测第二NFC装置604的磁场。第一NFC装置602和第二NFC装置604可以使用A型标准、B型标准、F型(电子钱包(FeliCa))标准和/或附近标准实施。A型和B型标准在2010年11月18日公布的“NFC Forum:NFC Activity Specification:Technical Specification,NFC ForumTMActivity1.0NFCForum-TS-Activity-1.0”(在下文中“NFC行为规范”)和/或在1999年6月11日公布的ISO/IEC14443-3,“Identification cards—Contactless integrated circuit(s)cards—Proximity cards—Part3:
Initialization and anticollision”中进一步定义,这些以其全部内容包括在此作为参考。F型标准在NFC行为规范中进一步定义。附近标准在2009年4月6日公布的ISO/IEC15693-
3:2009,“Identification cards—Contactless integrated circuit(s)cards–Vicinity cards—Part3:Anti-collision and transmission protocol”(在下文中“附近规范”)中进一步定义。
[0050] 一与第二NFC装置604建立通信,第一NFC装置602就将其对应信息调制到第一载波上,并通过将已调制信息通信施加到第一NFC装置的第一天线来生成磁场,从而提供第一信息通信652。一旦信息已传递到第二NFC装置604,第一NFC装置602继续施加没有其对应信息的第一载波从而继续提供第一信息通信652。第一NFC装置602充分靠近第二NFC装置604,以使第一信息通信652感应地耦接至第二NFC装置604的第二天线。
[0051] 第二NFC装置604从第一信息通信652取得或收集功率,从而恢复、处理信息和/或提供对信息的响应。第二NFC装置604将第一信息通信652解调从而恢复和/或处理信息。通过将其对应信息施加到感应地耦接至第二天线的第一载波从而提供第二调制信息通信654,第二NFC装置604可以响应信息。
[0052] 第一NFC装置602和/或第二NFC装置604的进一步操作可以在2004年4月1日公布的国际标准ISO/IEC18092:2004(E),“Information Technology-Telecommunications and Information Exchange Between Systems-Near Field Communication-Interface and Protocol(NFCIP-1)”和在2005年1月15日公布的国际标准ISO/IEC21481:2005(E),“Information Technology-Telecommunications and Information Exchange Between Systems-Near Field Communication-Interface and Protocol-2(NFCIP-2)”中描述,这些国际标准中的每个都以其全部内容包括在此作为参考。
[0053] 2.2NFC装置集成到主机装置
[0054] NFC装置(例如NFC装置602)可以集成到主机通信装置(例如主机移动电话)中。图7示出了图解根据本发明实施方式的NFC装置602集成到具有共享存储器704的电子主机通信装置700中的框图。在该实施方式中,电子通信装置700包括NFC装置700、存储器704、安全部件708、WI-FI部件710、电话部件712、蓝牙部件714、用来向通信装置供电的电池716、主机处理器718,以及总线720。应理解,部件712、718、710、708和714是任选的,并且被提供为图解可以并入主机通信装置的部件中。应进一步理解,根据本发明的实施方式,部件712、718、710、708和714中的一个、若干、全部或没有任何部件都可以并入主机通信装置700中。
[0055] 根据本发明的实施方式,主机通信装置700可以代表大量电子通信装置,包括但不限于移动电话、便携计算装置、其他计算装置(例如个人计算机、膝上计算机、桌面计算机),计算机外围设备例如打印机、便携音频,和/或视频播放器,支付系统、车票写入系统(例如停车场售票系统、公共汽车售票系统、火车售票系统或入口售票系统)。
[0056] 在实施方式中,NFC装置和/或NFC控制器被设计为包括使用安全外部存储器的安全元件。在实施方式中,该安全外部存储器由主机装置提供(例如存储器704)。在另一实施方式中,该安全外部存储器由专用的另外的非易失性存储器芯片(例如闪存或EE存储器)提供。利用该外部存储器使得NFC装置和/或NFC控制器能够使用不必需支持非易失性存储器的40nm工艺技术来制造。
[0057] 2.3集成的天线驱动器、调节器和钳位控制电路
[0058] 图8示出了根据本发明实施方式的带有集成天线驱动器、调节器和钳位控制电路的NFC装置的框图。NFC装置602可被配置为在目标或标记操作模式中操作,以响应于来自在轮询操作模式中的第二能够NFC的装置(例如NFC装置604)的轮询命令。NFC装置可以代表NFC标记或NFC通信设备。NFC读取器是能够在启动器模式中操作从而发动与另一NFC启用装置通信的一种类型的NFC装置。NFC标记是能够在目标模式中操作从而响应于由另一NFC启用装置发动通信的一种类型的NFC装置。NFC通信设备是能够在启动器模式中或在目标模式中操作,并且能够在这两个模式之间切换的一种类型的NFC装置。
[0059] NFC装置602可以代表独立或分立装置,或可以代表能够NFC的装置。由于第二能够NFC的装置可以被配置为基本相似于NFC装置602,因此以下描述聚焦在对NFC装置602的描述上。NFC装置602可以具有与其关联的多个身份,例如票券、信用卡、身份证明等。NFC装置602包括天线模802、解调器模块804、控制器模块806、功率控制模块808,以及存储器模块
810。NFC装置602可以代表NFC装置604的示例实施方式。
[0060] 天线模块802从第二能够NFC的装置感应地接收通信信号850,从而提供恢复通信信号854。通常,已接收的通信信号850包括已由第二能够NFC装置调制的轮询命令。
[0061] 解调器模块804使用任何合适的模拟或数字调制技术调制恢复通信信号854从而提供恢复命令856。恢复命令856可以是轮询命令。合适的模拟或数字调制技术可以包括幅度调制(AM),频率调制(FM)、相位调制(PM)、相移键控(PSK)、频移键控(FSK)、幅移键控(ASK)、正交幅度调制(QAM)和/或对相关领域技术人员明显的任何其他合适调制技术。
[0062] 当解调器模块804在A型标记领域内的时候,其基于100%ASK调制检测轮询命令。电压幅度必须基本降低到零,以使解调器模块804为A型标记充当间隙检测器。在此状况下,可以向不降低到低于A型标记需要的阈值的基于另一调制方案的任何调制给予1的数值。当幅度降到足够低时,解调器模块804根据已修改的密勒编码方案给予其0的数值。
[0063] 当解调器模块804在B型标记领域内的时候,其基于10%ASK调制检测轮询命令。解调器模块804具有在总调制幅度的90%的电压阈值。如果轮询命令的调制降低到低于该阈值,则解调器模块804根据NRZ-L编码方案给予其0的数值。在此状况下,基于另一协议的任何调制可以降低到低于B型标记需要的阈值并因此被给予0的数值。向保持高于该阈值的任何调制给予1的数值。
[0064] 当解调器模块804在F型标记领域内的时候,其基于曼彻斯特编码方案轮询命令,该编码方案使用在用于A型标记和用于B型标记的调制阈值之间的调制阈值。如果轮询命令降低到低于该阈值,那么给予调制0的数值。向保持高于该阈值的任何调制给予1的数值。
[0065] 如从上面可见,因为调制振幅没有降至低于100%ASK调制需要的阈值,所以A型标记不向基于B型或F型标记的任何调制分配0的数值。因此,在A型标记中的调制器模块804不会检测被发送检测B型或F型标记的轮询命令。
[0066] 当解调器模块804在邻近标准标记领域内的时候,其取决于读取器的调制选择基于10%或100%ASK调制检测轮询命令。当使用100%ASK调制时,电压幅度必须基本降低到零,以使解调器模块804为A型标记充当间隙检测器。在此状况下,可以向不降低到低于邻近标准标记需要的阈值的基于另一调制方案的任何调制给予1的数值。当幅度降到足够低时,解调器模块804根据脉位调制给予其0的数值。
[0067] 当10%ASK调制与邻近标准一起使用时,解调器模块804具有在总调制幅度的90%的电压阈值。如果轮询命令的调制降低到低于该阈值,那么解调器模块804根据脉位调制编码方案给予其0的数值。在此状况下,基于另一协议的任何调制可以降低到低于邻近标准标记需要的阈值并因此被给予0的数值。向保持高于该阈值的任何调制给予1的数值。
[0068] 移动到NFC装置602的其他方面上,控制器模块806控制NFC装置602的全部操作和/或配置。当NFC装置602支持多个身份时,控制器模块806向存储器模块810发送列表搜索命令862。控制模块806接收带有与轮询命令特性匹配的第一身份的列表搜索响应864。控制器模块806然后向已接收命令856提供响应858,当响应轮询命令时该响应858合并列表搜索响应864。
[0069] 通常,在已接收通信信号850将轮询命令传递到NFC装置602之后,第二能够NFC的装置在天线模块802上感应地耦合作为已接收通信信号850的载波。控制器模块806根据响应858调制该载波从而提供已传输通信信号860。例如,天线模块802的阻抗基于响应858变化从而将NFC装置602的负载变化,如由第二能够NFC的装置所见。
[0070] 存储器模块810存储与NFC装置602关联的多个身份的列表。当已接收通信信号850是已从第二能够NFC的装置调制的轮询命令时,存储器模块810接收列表搜索命令862以便搜索与NFC装置602关联的多个身份的列表。一旦发现与轮询命令特性的匹配,存储器模块810返回对应身份作为列表搜索响应864。例如,该匹配可以代表与轮询命令的特性匹配,称为第一匹配的来自多个身份之间的第一身份。
[0071] 功率控制模块808可以从已恢复通信信号854为NFC装置602收集功率。来自向NFC装置602的其他模块,例如天线模块802、解调器模块804、控制器模块806和存储器模块810供电的功率收集模块808的功率耦合没有在图8中示出。可替换地或另外地,可以提供电池。
[0072] 在实施方式中,功率控制模块808包括集成天线驱动器、调节器和钳位控制电路870。集成天线驱动器、调节器和钳位控制电路870为天线驱动器和并联调节器/钳位电路功能性重复使用NMOS晶体管,因此在装置中的总晶体管计数可以减小,这允许天线驱动器功能性、调节器功能性和钳位控制功能性以减小的制造成本并用减小的占位面积(例如减小的电路板面积)提供。
[0073] 3.常规天线驱动器、调节器和钳位电路
[0074] 用于常规天线驱动器、调节器和钳位电路的电路现在参考图1A-1C描述。图1A和1B示出常规天线驱动器电路,并且图1C示出包括用于天线的调节器和钳位电路的常规电路。在常规装置中,经常包括分离电路从而提供天线驱动器功能性和调节器/钳位电路功能性。
如在下面讨论,为天线驱动器功能性和调节器/钳位电路功能性使用分离电路的实施可以需要若干大型晶体管,这增加制造成本和占位面积。
[0075] 3.1常规天线驱动器
[0076] 图1A示出常规天线驱动器的电路图。在图1A中,天线前级驱动器(antenna predriver)102用来向天线端口供电。例如,天线前级驱动器102可以用来向天线端口104a供电。天线前级驱动器102生成由耦接至天线前级端口104a的大型晶体管(PMOS108a和NMOS110a)缓冲的信号。这些大型晶体管允许天线104输送大电流。例如,NMOS110a和PMOS108a的面积可以是约0.1平方毫米,并且这些晶体管能够具有2mA的峰值电流。天线端口104a耦接至PMOS108a的漏极和NMOS110a的源极。PMOS108a的源极耦接至正供电电压VDD114,并且NMOS110a的源极耦接至负供电电压VSS116。PMOS108a和NMOS110a的栅极通过使用开关106和112被耦接至天线前级驱动器102并从该天线前级驱动器102解耦。
[0077] 开关106和112循环开闭从而改变天线端口104a的状态。例如,在实施方式中,开关106和112循环开闭,从而将天线端口104a的状态改变成用于创建数据可以在其上发送和接收的磁场的状态,或改变成用于接收数据可以在其上发送和接收的磁场的状态。当图1的天线用来驱动磁场到天线端口104a时,平开关106a和106b闭合,并且垂直开关112a和112b开启。当水平开关106b闭合时,天线前级驱动器102连接到PMOS108a和NMOS110a的栅极。尽管水平开关106闭合,但垂直开关112开启,因此在NMOS110a的栅极和VSS116之间没有连接,并因此在PMOS108a和天线端口104a之间没有连接。
[0078] 当图1A的天线驱动器关闭时(例如当天线端口104a用来接收磁场时),水平开关106开启并且垂直开关112闭合。水平开关106的开启防止在天线前级驱动器102与PMOS108a和NMOS110a之间的连接。垂直开关112的闭合防止PMOS108a和NMOS110a接收电流(即,闭合垂直开关112将这些晶体管“断开”)。通过开启和闭合水平开关106和垂直开关112,图1A的天线驱动器可以在用于创建和接收磁场的状态之间循环。例如,在实施方式中,图1A的天线驱动器可以为近场通信(NFC)装置用作天线驱动器。当图1A的天线驱动器放入用于创建磁场的状态时,NFC装置可以在读取器模式中使用,并且当图1A的天线驱动器放入用于接收磁场的状态时,NFC装置可以在目标(标记)模式中使用。
[0079] 图1B是具有两个天线端口(天线端口104a和天线端口104b)的常规天线驱动器的电路图。在图1B中,天线端口104b耦接至允许天线端口104b输送大电流的两个另外大型晶体管(PMOS108b和NMOS110b)。两个另外水平开关(106c和106d)与两个另外垂直开关(112c和112d)以相同方式切换从而将天线端口104b放入创建磁场或接收磁场的模式。例如,当水平开关106c和106d闭合并且垂直开关112c和112d开启时,天线端口104b可以用来创建磁场。当水平开关106c和106d开启并且垂直开关112c和112d闭合时,天线端口104b可以用来接收磁场。在实施方式中,天线前级驱动器102可以在反相中驱动信号到PMOS108b和NMOS110b,以使向天线端口104b发送的信号与向天线端口104a发送的信号反相。
[0080] 3.2常规调节器/钳位电路
[0081] 图2示出了用于天线的常规调节器/钳位电路的电路图。在常规装置中,经常包括分离电路从而提供天线驱动器功能性和调节器/钳位电路功能性。因此,在许多常规通信装置中,调节器/钳位电路(例如在图2中示出)从图1A和图1B的天线驱动器电路分离(例如不与该天线驱动器电路集成)。因为使用分离电路,所以图1A和图1B的晶体管不与图2的电路共享。在图2中,包括新的大型晶体管(NMOS210a和NMOS210b)从而支持调节器和钳位控制功能性。NMOS210a用来将来自天线端口104b的电压和/或电流拉动到VSS116,并且NMOS210b用来将在天线端口104a生成的低于VSS116的电压钳位(即短路)。
[0082] 图2的电路可以“接通”或“断开”,取决于电路的状态(即天线端口104a是用来创建磁场还是接收磁场)。水平开关212和垂直开关214切换开启和闭合从而改变电路的状态。例如,如果天线端口104a用来创建磁场,那么图2的电路“断开”。当图2的电路断开时,水平开关212开启并且垂直开关214闭合。由已闭合垂直开关214形成的连接将晶体管210的栅极拉低到VSS116,因此将晶体管210的输出断开。
[0083] 在图2中,调节器202可以用来将向天线端口104a提供的电压维持在稳定电压。二极管208在天线端口104a上检测信号的电压并将该信息馈送回到调节器202。在实施方式中,二极管208是全波整流器并且在天线端口104a上检测信号的电压峰值。二极管208在天线端口104a上将AC信号转换成近似DC信号。调节器202将二极管208的输出与可以代表希望电压的基准电压206比较。如果调节器202确定在天线端口104a上的信号的电压不维持靠近希望电压(例如在该希望电压的预定范围内),则调节器202可以调整其输出,从而将向天线端口104a提供的信号的电压维持在由基准电压206设定的期望值。
[0084] 当天线端口104a接收磁场时,图2的电路“接通”。在此状态下,水平开关212闭合并且垂直开关214开启。因此,调节器202耦接至NMOS210a的栅极,并且钳位控制器204耦接至NMOS210b的栅极。当天线端口104a接收磁场时,电流流过耦接至天线端口104a的天线,并且电压在天线端口104a上建立。调节器202将由二极管208检测到的电压与基准电压206比较,并且如果已检测电压过高,那么调节器202提高向NMOS210a的栅极提供的电压,这进而提高向天线提供的电压(并因此减小在天线端口104a流过天线的电流)。当二极管208检测到较低电压时,调节器202停止提高向NMOS210a的栅极提供的电压。
[0085] 钳位控制器204可以用来防止来自天线端口104a的电压超过预定量值。如果多于一个天线存在,那么该功能性是尤其重要的。为明显,单个天线端口104a在图2中示出(例如对于单端口天线实施方式)。然而,应理解本发明的实施方式可以包括多个天线端口(例如对于双端口天线实施方式)。例如,本发明的NFC实施方式可以包括两个天线端口(例如在图1B中示出)。在具有两个天线端口的本发明的实施方式中,当在一个天线端口的电压为正(即高于VSS116)时,在其他端口的电压变为负(即其驱动到低于VSS116)。钳位控制器204可以用来防止低于VSS的电压影响图2的电路。
[0086] 如先前讨论,当图2的电路“接通”并且天线端口104a接收磁场时,水平开关212闭合并且垂直开关214开启。在此状态下,钳位控制器204耦接至NMOS210b的栅极。如果钳位控制器204检测到在天线端口104a的电压为负,那么钳位控制器204使用NMOS210b在天线端口104a和VSS116之间创建短路电路。例如,在使用两个天线端口的实施方式中,钳位控制器204可以检测是天线端口104a处的电压还是天线端口104b处的电压较高。如果天线端口104b处的电压高于在天线端口104a处的电压,那么钳位控制器204可以确定天线端口104a为“负”。
作为响应,钳位控制器204调整向NMOS210b的栅极提供的电压,以使在天线端口104a和VSS116之间具有短路。通过这样做,钳位控制器204防止在天线端口104a的低于VSS116的电压负面影响图2的电路。
[0087] 4.集成天线驱动器、调节器和钳位控制电路
[0088] 如先前讨论,用来提供天线驱动器功能性和调节器/钳位控制功能性的分离电路需要若干个大型晶体管(例如晶体管108、110和210)。通过将天线驱动器功能性、调节器功能性和钳位控制功能性集成到单个电路中,本发明的实施方式使用减小数目的晶体管有利提供天线驱动器功能性、调节器功能性和钳位控制功能性。在需要晶体管数目上的该减小有利导致在需要占位面积上和制造成本的减小。例如,这些晶体管可以每个都在IC上需要占位面积中的5%或更多。因此,本发明的实施方式使得能够生产用于提供天线驱动器功能性、调节器功能性和钳位控制功能性的更便宜、更小的IC。
[0089] 图3A示出了根据本发明的实施方式的集成天线驱动器、调节器和钳位控制电路的电路图。该电路需要比提供天线驱动器功能性和调节器/钳位控制功能性的两个分离电路(例如由图1A、1B和2示出)更少的晶体管。在实施方式中,图3A的电路可以在NFC装置(例如NFC装置602)中实施。例如,图3A的电路可以实施为功率控制模块808的集成天线驱动器、调节器和钳位控制电路870。
[0090] 在实施方式中,图3A的电路可以放入两个操作模式:用于从天线端口104a接收磁场的操作模式(例如当天线端口104a用来支持NFC装置的目标(标记)模式时),以及用于经天线端口104a创建磁场的操作模式(例如当天线端口104a用来支持NFC装置的启动器(读取器)模式时)。
[0091] 如果天线端口104a用来创建磁场,那么水平开关302a、302b和302d闭合从而允许信号向PMOS306和NMOS308a传播。同时,垂直开关304开启并且水平开关302c和302e开启,因此调节器202和钳位控制器204从电路的剩余部分断开。在该模式中,天线前级驱动器102生成由耦接至天线端口104a的PMOS306和NMOS308a放大的信号。这些大型晶体管允许天线端口104a输送大电流。
[0092] 如果天线端口104a用来接收磁场,那么垂直开关304闭合并且水平开关302a、302b和302d开启,从而在天线端口104a和天线前级驱动器102之间创建开路。水平开关302c和302e闭合从而将调节器202和钳位控制器204连接到电路的剩余部分。当天线端口104a接收磁场时,调节器202调节在天线端口104a检测到的信号,并且钳位控制器204防止在天线端口104a的负电压(例如低于VSS116的电压)负面影响电路的剩余部分。
[0093] 图3B示出根据本发明的实施方式的集成天线驱动器、调节器和钳位控制电路的另一电路图。在实施方式中,图3B的电路可以在NFC装置(例如NFC装置602)中实施。例如,图3B的电路可以实施为功率控制模块808的集成天线驱动器、调节器和钳位控制电路870。
[0094] 在图3B中,二极管310和反馈路径312a示出。在实施方式中,二极管310是整流器(例如全波整流器)。当整流器202和钳位控制器204切换进入该电路时(即当天线端口104a用来接收磁场时),二极管310解析与在天线端口104a的进入信号关联的峰值电压并将其与基准电压206比较。基于该比较,调节器202可以确定向天线端口104a提供的信号的电压是否过高(或过低)。如先前讨论,调节器202可以提高(或降低)向NMOS308a提供的电压的量(并因此更改在天线端口104a的电流),从而将在天线端口104a的电压维持在稳定值。
[0095] 图4示出根据本发明的实施方式的用于两个天线端口的集成天线驱动器、调节器和钳位控制电路的电路图。在实施方式中,图4的电路可以在NFC装置(例如NFC装置602)中实施。例如,图3B的电路可以实施为功率控制模块808的集成天线驱动器、调节器和钳位控制电路870。
[0096] 在图4中,天线前级驱动器102、调节器202和钳位控制器204可以经水平开关302耦接至天线端口104a,并且经水平开关402耦接至天线端口104b。在实施方式中,天线前级驱动器102可以在反相中驱动信号,以使向天线端口104b发送的信号与向天线端口104a发送的信号反相。
[0097] 在实施方式中,当天线端口104a和天线端口104b用来创建磁场时,例如天线前级驱动器102连接到天线端口104a和104b(例如通过闭合水平开关302a、302b、302d、402a、402b和402d)。垂直开关304和404也开启。通过开启水平开关302c、302e、402c和402e,将调节器202和钳位控制器204从天线端口104a和104b断开。如果天线端口104a和104b用来接收磁场,那么通过开启水平开关302a、302b、302d、402a、402b和402d并且闭合垂直开关304和
404,可以将天线前级驱动器102从天线端口104a和104b断开。通过闭合水平开关302c、
302e、402c和402e,可以将调节器202和钳位控制器204耦接至天线端口104a和104b。
[0098] 当电流流过天线时,调节器202经二极管(例如全波整流器310)检测在天线端口104b上建立的电压。通过将该电压与基准电压206比较,调节器202可以确定流过天线(经NMOS408a)的电流是应增大还是应减小。钳位控制器204防止负电压(例如低于VSS116的电压)负面影响图4的电路的剩余部分。当在一个天线端口的电压为正(即高于VSS116)时,在其他端口的电压可以变为负(即其驱动到低于VSS116)。例如,如果在天线端口104b的电压高于在天线端口104a的电压,则钳位控制器204可以确定天线1为“负”。作为响应,钳位控制器
204调整向NMOS308a的栅极提供的电压,以使在天线端口104a和VSS116之间具有短路。通过这样做,钳位控制器204防止在天线端口104a或天线端口104b的低于VSS116的电压负面影响图4的电路。
[0099] 在由图3A、图3B和图4示出的集成电路配置中,可以每个天线“节省”一个晶体管。即,通过将天线驱动器功能性、调节器功能性和钳位控制功能性集成到单个电路上,每个天线端口相对于使用分离电路提供天线驱动器功能性并且使用分离电路提供调节器/钳位控制功能性的常规装置需要少一个晶体管。因此,本发明的实施方式使得能够制造支持该功能性的更便宜且更小的通信装置。
[0100] 5.方法
[0101] 图5是根据本发明实施方式的用于提供天线驱动器功能性、调节器功能性和钳位控制电路功能性的方法的流程图。在步骤500中,做出关于天线是用来接收磁场还是用来创建磁场的确定。例如,主机装置(例如NFC装置)可以使用天线端口(例如使用天线端口104a)创建磁场(例如,如果NFC装置在读取器模式中操作)或接收磁场(例如,如果NFC装置在目标模式中操作)。然后,支持天线驱动器功能性、调节器功能性和钳位控制功能性的电路可以在步骤502中基于该确定来配置。
[0102] 如果天线端口不用来创建磁场,则天线前级驱动器在步骤504中连接到天线。例如,通过闭合水平开关302a、302b和302d,开启垂直开关304,将天线前级驱动器102耦接至PMOS306和NMOS308a。在步骤506中,调节器从天线断开。例如,通过开启水平开关302c将调节器202从NMOS308a断开。在步骤508中,钳位控制也从天线断开。例如,通过开启水平开关302e将钳位控制器204从NMOS308b断开。
[0103] 如果天线端口(例如天线端口104a)不用来创建磁场(即,如果天线端口用来接收磁场),则天线前级驱动器在步骤510从天线端口断开。例如,通过开启水平开关302a、302b和302d并且闭合垂直开关304,将天线前级驱动器102从电路断开。在步骤512中,调节器连接到天线端口。例如,通过闭合水平开关302c将调节器202耦接至NMOS308a。在步骤508中,钳位控制也连接到天线端口。例如,通过闭合水平开关302e将钳位控制器204连接到NMOS308b。
[0104] 6.其他实施方式
[0105] 根据本发明的实施方式的天线驱动器也可以包括另外的功能性。例如,负载调制器功能也可以与调节器202组合。在实施方式中,也可以在不需要另外晶体管的情况下支持负载调制器功能性。例如,NMOS输入/输出晶体管(例如NMOS308a)可以被配置为由天线前级驱动器102、调节器202和钳位控制器204驱动,同时保持其中该晶体管的栅极可以拉动到VSS116从而将该晶体管断开的功能。
[0106] 调节器202也可以重设计从而合并线性分流器(linear shunt)。在此情况下,保护NMOS晶体管(例如NMOS308b)在天线端口之间(例如在天线端口104a和天线端口104b之间)连接,而不连接到VSS116,并且不再需要钳位装置(例如,钳位控制器204)。进一步地,在实施方式中,线性分流器的NMOS晶体管可以与用来支持天线驱动器的NMOS晶体管(例如NMOS308a)组合。
[0107] 7.结论
[0108] 应认识到,详细描述而不是摘要意图用来解释权利要求。例如,摘要可以阐述由本发明人考虑的本发明的一个或多个但不是全部的示例实施方式,并因此不旨在以任何方式限制本发明和附加权利要求。
[0109] 已用图解具体功能的实施及其关系的功能构件块的帮助描述本发明。这些功能构件块的边界已为描述方便在此任意定义。只要具体功能及其关系适当执行,那么可以定义可替换边界。
[0110] 具体实施方式的前面描述完全揭示本发明的一般性质,因此其他人员可以在没有不适当试验的情况下,在不背离本发明的一般概念的情况下通过应用在本领域内的知识容易地将这样的具体实施方式修改和/或适配各种应用。因此,基于在此呈现的教导和引导,这样的适配和修改意图在已披露实施方式的等效的意义和范围内。本文所理解的短语和术语用于描述并且不用于限制,以使本说明书的术语或短语由本领域技术人员按照教导和引导来解释。
[0111] 本文描述的代表性信号处理功能(例如信道和信源解码器等)可以在硬件软件或其一些组合中实施。例如,如由本领域技术人员基于在此给出的讨论来理解,信号处理功能可以使用计算机处理器、计算机逻辑、专用电路(ASIC)、数字信号处理器等实施。因此,执行在此描述的信号处理功能的任何处理器在本发明的保护范围和精神内。
[0112] 上面系统和方法可以实施为在机器上执行的计算机程序、实施为计算机程序产品或实施为具有已存储指令的有形和/或非瞬时计算机可读介质。例如,在此描述的功能可以由计算机程序指令实施,该计算机程序指令由计算机处理器或在上面列出的硬件装置中的任何一种执行。计算机程序指令导致处理器执行在此描述的信号处理功能。计算机程序指令(例如软件)可以存储在有形非瞬时计算机可用介质、计算机程序介质或可以由计算机或处理器访问的任何存储介质中。这样的介质包括存储器装置例如RAM或ROM,或其他类型的计算机存储介质(例如计算机磁盘或CD ROM)。因此,具有导致处理器执行在此描述的信号处理功能的计算机程序代码的任何有形非瞬时计算机存储介质在本发明的保护范围和精神内。
[0113] 尽管已在上面描述本发明的各种实施方式,但应理解它们仅作为例子并且不作为限制呈现。对相关领域技术人员显而易见的是,可以在不背离本发明的精神和保护范围的情况下,对其做出形式和详情上的各种改变。因此,本发明的宽度和保护范围不应受上面描述的示例实施方式中的任何限制,而是应仅根据所附权利要求及其等价物来定义。
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