本发明专利技术旨在提供将安装在卡上的半导体集成电路，即使在到读出器／写入器的通信距离较长时，该半导体集成电路也可靠地工作。半导体集成电路具有整流电路、开关电容器、开关电容器驱动电路、解调器以及内部电路。开关电容器使用经整流输出电压执行对多个电容器的串联充电以及从多个电容器的并联放电。在将提供电源电压时的电流驱动性能设置为高状态时，这样即使是长通信距离，也能够可靠地执行在卡中的接收操作。将来自卡的传送信号数据提供到开关电容器电流驱动性能增加禁止电路，以及将提供开关电容器中的电源电压时的电流驱动性能改变为低。依据天线中的磁场改变，通过一装置检测该改变。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体集成电路、包含该半导体集成电路的卡，以及 该半导体集成电路的操作方法。更特别地，本专利技术涉及一种即使在通 信距离长的时候也对使半导体集成电路可靠地操作有效的技术。
技术介绍
在诸如自动检票系统(automatic ticket gate system )、 电子货币 (electronic money )、物资流通管理(physical distribution management) 的多种领域中，正在普及和使用不具备电源的ic卡。通过借助于ic 卡的天线线圈从被称为读卡器/写卡器的读出器/写入器接收rf信号， 以及通过借助于整流电路整流该rf信号，来向该ic卡提供功率。将 该ic卡称为rfid卡，理由在于向该ic卡提供了 rf信号并且将唯 一标识(id)信息存储在内置的非易失性存储器中。非专利文献1描述了贴在商品上的rfid cmos标签ic。该标签 ic包括cmos全波整流电路、带隙参考电压电路、升压电路、过流 保护电路、接收解调器、传送调制器、时钟生成电压控制振荡器、传 送/接收控制逻辑以及非易失性存储器。cmos全波整流电路从由读 出器/写入器发出的uhf载波生成内部电源电压vdd,并且该升压电 路向作为非易失性存储器的铁电ram提供操作电源电压。非专利文献1Hiroyuki Nakamoto等，"A Passive UHF RF Identification CMOS Tag IC Using Ferroelectric RAM in 0.35卞m Technology" ， IEEE Journal ofSolid-StateCircuits, Vol. 42,No. 1, 2007年1月，第101至109页。
技术实现思路
在本专利技术之前，本专利技术的专利技术人已经在从事对将安装在RFID卡 上的RF安全微控制器的开发。图1是示出了一种RFID卡的图，在RFID上安装了由此处本申 请的专利技术人在本专利技术之前开发的RF安全微控制器的IC芯片。从读卡 器/写卡器向图1的RFID卡提供在ISM (工业-科学-医疗， Industry-Science-Medical)频带中的13.56MHz的RF信号。该RFID 卡具有用于接收13.56MHz的RF信号的天线线圏ANT。将天线线圏 ANT的 一端LA以及另 一端LB耦合到RF安全微控制器的IC芯片IC 中的全波整流电路的输入。该IC芯片IC包括全波整流电路Dl、 D2、 D3和D4，负载调制 器Ld—Mod、分路(shunt)调节器Sh—Reg、中央处理单元CPU以及 非易失性存储单元NVMU。该IC芯片IC也包括平滑电容器Cl、过 电压保护二极管D7到D12, 二极管D5和D6、 ASK解调器ASK—Demod 以及时钟生成器Clk_Gen。将天线线圏ANT的一端LA耦合到全波整流电路中的整流器件 Dl的阳极以及整流器件D3的阴极。将该天线线圏ANT的另一端LB 耦合到全波整流电路中的整流器件D2的阳极以及整流器件D4的阴 极。将该全波整流电路中的整流器件D3和D4的阳极耦合到地电压。 将来自整流器件Dl和D2的阴极的经整流的输出电压用作该IC芯片 IC中的内部电路的操作电源电压。为减少由读卡器/写卡器和RFID 卡之间距离的改变而引起的操作电源电压的波动，布置了分路调节器 Sh_Reg。该分路调节器Sh—Reg包括电阻器Rl、 R2和R3,误差放大 器EA,以及控制晶体管Qnl。将在被传递到分压电阻R2和R3的连 接节点的操作电源电压中的波动提供到误差放大器EA的非反向输入端，并将参考电压Vref提供到误差放大器EA的反向输入端。将误差 放大器EA的输出电压提供到控制晶体管Qnl的控制栅极输入端。当 在分压电阻器R2和R3的连接节点的检测电压变为高于参考电压Vref 时，误差放大器EA的输出电压升高。由控制晶体管Qnl中的漏电流 引起的电阻器R1中的电压降增加，且在分压电阻器R2和R3的连接 节点的检测电压减少。通过负反馈控制，能够将分路调节器Sh—Reg 的输出电压维持在几乎稳定的电压。将在天线线圏ANT的两端LA和LB的相反极性的RF信号电压 提供到时钟生成器Clk一Gen,并将从该时钟生成器Clk—Gen生成的时 钟信号提供到中央处理单元CPU。经由二极管D5和D6将在天线线 圈ANT的两端LA和LB的相反极性的RF信号电压提供到ASK解 调器ASK—Demod。可通过ASK解调器ASK—Demod解调从读卡器/ 写卡器到RFID卡的ASK调制信号。ASK是"幅移键控(Amplitude Shift Keying)"的缩写。通过幅度调制和解调实现传送/接收。由负 载调制器Ld—Mod执行从RFID卡中的中央处理单元CPU到读卡器/ 写卡器的传送。负载调制器Ld一Mod包括作为负载开关器件的晶体管 Qn2和用于电流限制的电阻器R4。响应于从RFID卡到读卡器/写卡 器的传送信号，作为负载开关器件的晶体管Qn2中的电流改变。将在 负载开关器件Qn2中电流的改变经由全波整流电路Dl、 D2、 D3和 D4传送到天线线圏ANT。可由读卡器/写卡器依据天线线圏ANT的 ^磁场改变来;f企测天线线圈ANT的电流的改变。然而，在调查各种领域中包括RF安全微控制器的IC芯片的RFID 卡的应用的阶段中，揭示出下列问题。问题之一是由于在读卡器/写卡器和RFID卡之间的距离增力口，从 RFID卡的天线线圏中取得的电流急剧下降。表1示出了在用等效电 源(Equalization power supply)表示天线线圏ANT的情况下,读卡 器/写卡器和RFID卡之间距离D的改变引起的电压V、输出电阻R 和输出最大电流I的改变。表1<table>table see original document page 9</column></row><table>从表l中理解到，当距离D超过100mm ( 10cm)时，输出最大 电流I的值减少到5.1mA或更少。因此，由于距离D的增加，从天线 线圈中取得的电流急剧下降。特别地，在自动检票系统、电子货币以 及类似的应用中，在短时间内大量的用户将他们的RFID卡放置得接 近于读卡器/写卡器，以便读/写数据。因此希望即使在读卡器/写卡器 和RFID卡之间的距离超过100mm时，该RFID也能可靠地操作。图1的RFID卡具有另一个问题，响应于向读卡器/写卡器传送信 号由作为负载开关器件的晶体管Qn2中的电流改变而引起的天线线 圈ANT的磁场的改变被分路调节器Sh-Reg降低。特别地，由于由作 为负载开关器件的晶体管Qn2中的电流增加所引起的来自全波整流 电路中的整流器件Dl和D2的阴极的经整流输出电压的下降，所以 在分路调节器Sh一Reg的分压电阻器R2和R3之间的连接节点的检测 电压下降。继而，误差放大器EA的输出电压下降，且控制晶体管Qn的漏电流也下降。因此，在作为负载开关器件的晶体管Qn2中，来自 全波整流电路中的整流器件Dl和D2的阴极的电流以及分路调节器 Sh_Reg的控制晶体管Qnl的漏电流之和变得几乎恒定。结果，问题发生，使得天线线圈ANT的电流的改本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种半导体集成电路，包括：整流电路；开关电容器；开关电容器驱动电路；解调器；以及内部电路， 其中来自读出器／写入器的ＲＦ接收信号被提供到所述整流电路， 其中来自所述整流电路的经整流输出电压被提供到所述开关电容器， 其中所述开关电容器驱动电路响应于所述ＲＦ接收信号生成开关控制信号，以通过所述开关控制信号驱动所述开关电容器， 其中所述解调器解调包括在所述ＲＦ接收信号中的经调制的信号，并向所述内部电路提供所述所生成的解调信号，以及 其中，通过响应于来自所述开关电容器驱动电路的所述开关控制信号，使用自所述整流电路提供所述经整流输出电压执行对多个电容器的串联充电，以及执行从所述电容器的并联放电，将在向所述解调器和所述内部电路提供电源电压时所述开关电容器的电流驱动性能设置为高状态。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：奥田裕一，
申请(专利权)人：株式会社瑞萨科技，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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