無線通信用半導体装置
【課題】ＮＦＣ対応の半導体装置がＲ／Ｗモード以外で動作する際に、Ｒ／Ｗモードで用いるＡＳＫ信号受信回路と異なるＡＳＫ信号受信回路を用いる事で、ＡＳＫ信号の受信を行う手段を提供する。
【解決手段】送信用端子ＴＰ、ＴＮ側に１００％ＡＳＫ用ＡＳＫ信号受信回路１１１ｄを設ける。受信用端子ＲＸＩＮＰ、ＲＸＩＮＮに接続される１０％ＡＳＫ用ＡＳＫ受信回路１１１ａ内に設けられるＥＳＤ１１１ａ−２−２の影響を受けることが無くなり、ＡＳＫの種別により異なる閾値管理が不要となり、小規模な回路構成で異なる変調方式に対応することが可能となる。
【解決手段】送信用端子ＴＰ、ＴＮ側に１００％ＡＳＫ用ＡＳＫ信号受信回路１１１ｄを設ける。受信用端子ＲＸＩＮＰ、ＲＸＩＮＮに接続される１０％ＡＳＫ用ＡＳＫ受信回路１１１ａ内に設けられるＥＳＤ１１１ａ−２−２の影響を受けることが無くなり、ＡＳＫの種別により異なる閾値管理が不要となり、小規模な回路構成で異なる変調方式に対応することが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源の無い、もしくは電源の使用が制約される環境における回路構成、特にＮＦＣ機能対応の回路構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在日本を中心として、携帯電話機にＮＦＣ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）機能の搭載が進んでいる。海外でもＮＦＣ搭載の携帯電話機が出てきている。ＮＦＣにはカードモード、バッテリーレスモード、Ｒ／Ｗ（リーダ／ライタ）モードの３つのモードが存在する。
【０００３】
Ｒ／Ｗモードは、自身がリーダ／ライタとなり、周りにあるＰＩＣＣ（ＩＣカード）と通信を行うモードである。カードモード、バッテリーレスモードは自分がＰＩＣＣとなり周囲にあるリーダ／ライタと通信を行うモードである。カードモードとバッテリーレスモードの相違点はカードモードでは安定した電力が外部から供給されるのに対し、バッテリーレスモードではそれが無い点にある。
【０００４】
上述のような３つのモードが存在するが、一般的にはＲ／Ｗモードで基本的な回路設計が行われ、それを基礎として残り２つのモードを追加するといった開発がなされることが出願時においては一般的である。したがって、カードモードなどでもＲ／Ｗモードで用いるＡＳＫ信号受信回路を使用することが多い。
【０００５】
下記非特許文献１及び非特許文献２では、カードモード、Ｒ／Ｗモード、バッテリレスモード（低消費電流モード）動作することが記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】ＮＸＰ社 ＰＮ５４４データシート http://www.jp.nxp.com/#/pip/pip=[pfp=53424]|pp=[t=pfp,i=53424]
【非特許文献２】ＳＴマイクロ社 ＳＴ２１ＮＦＣＡデータシート http://www.st-japan.co.jp/products/families/smartcard/st21nfca.htm
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の通り、Ｒ／Ｗモードでは安定した外部電源が存在することが前提となっているため、Ｒ／ＷモードのＡＳＫ信号受信回路では大幅な消費電力の削減は考えられていないことがままある。
【０００８】
本発明の目的は、ＮＦＣ対応の半導体装置がＲ／Ｗモード以外で動作する際に、Ｒ／Ｗモードで用いるＡＳＫ信号受信回路と異なるＡＳＫ信号受信回路を用いる事で、ＡＳＫ信号の受信を行う手段を提供することにある。
【０００９】
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次の通りである。
【００１１】
本発明の代表的な実施の形態に関わる無線通信用半導体装置は、第１の変調信号を復調する第1の復調回路と、第２の変調信号を復調する第２の復調回路と、を有し、第1の復調回路と第２の復調回路が並列に接続され、第1の復調回路への第１の入力ピンと第２の復調回路への第２の入力ピンが別個独立に存在する。
【００１２】
この無線通信用半導体装置は、さらに送信する変調信号出力を駆動するドライバ回路を有し、ドライバ回路は第1の入力ピンを介してアンテナを駆動することを特徴としても良い。
【００１３】
この無線通信用半導体装置は、第１の復調回路が１００％ＡＳＫ信号受信回路であって、１００％ＡＳＫ信号受信回路とドライバ回路が並列に第１の入力ピンに接続されていることを特徴としても良い。
【００１４】
この無線通信用半導体装置は、第２の復調回路が１０％ＡＳＫ信号受信回路であることを特徴としても良い。
【００１５】
この無線通信用半導体装置は、１００％ＡＳＫ信号受信回路はレベルトリガで動作し、１０％ＡＳＫ信号受信回路がエッジトリガで動作することを特徴としても良い。
【００１６】
この無線通信用半導体装置は、さらに復調論理回路共有化回路を有し、復調論理回路共有化回路は１０％ＡＳＫ信号受信回路と１００％ＡＳＫ信号受信回路のいずれが有効かを判断し、有効な受信回路の出力を用いて出力とすることを特徴としても良い。
【００１７】
この無線通信用半導体装置は、１０％ＡＳＫ信号受信回路は引き抜き回路を有し、引き抜き回路を制御することで整合を取ることを特徴としても良い。
【００１８】
この無線通信用半導体装置は、第１の復調回路が１０％ＡＳＫ信号受信回路であって、１０％ＡＳＫ信号受信回路とドライバ回路が並列に第１の入力ピンに接続されていることを特徴としても良い。
【００１９】
この無線通信用半導体装置は、第２の復調回路が１００％ＡＳＫ信号受信回路であることを特徴としても良い。
【００２０】
本発明の代表的な実施の形態に関わる別の無線通信用半導体装置は、第１の変調信号を復調する第1の復調回路と、第２の変調信号を復調する第２の復調回路と、変調信号を送信し発信するドライバ回路と、を有し、第1の復調回路と第２の復調回路が並列に接続され、共用入力ピンからの入力を内部で第1の復調回路と第２の復調回路に分配する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明を適用することで受信用端子ＲＸＩＮＰ、ＲＸＩＮＮと送信用端子ＴＰ、ＴＮをそれぞれのターゲットとする復調方式に対応した信号（上述では、ＡＳＫで説明しているがこれには拘らない）で受信しやすくするための端子振幅コントロール回路を接続できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】従来の携帯電話機におけるＮＦＣのＲ／Ｗモードの動作を表す概念図である。
【図２】従来の携帯電話機におけるＮＦＣのカードモードの動作を表す概念図である。
【図３】従来の携帯電話機におけるＮＦＣのバッテリーレスモードの動作を表す概念図である。
【図４】送受信それぞれにアンテナを用意する方法を採用した際の従来の携帯電話機の構成図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態における携帯電話機のＮＦＣの構成を表す概念図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態における携帯電話機のＮＦＣの構成の詳細を表す回路図である。
【図７】抵抗分圧アッテネート回路による信号の減衰のイメージを表す波形図である。
【図８】可変前段引き抜き回路の動作を表すグラフである。
【図９】本発明の第１の実施の形態に関わる信号の減衰のイメージを表す波形図である。
【図１０】１０％ＡＳＫ受信復調回路の構成を表す回路図である。
【図１１】本発明で用いられる１００％ＡＳＫ信号復調回路の構成を表す回路図である。
【図１２】本発明で用いられる１００％ＡＳＫ信号復調回路の動作を説明するための概念図である。
【図１３】本発明の第１の実施の形態に関わる復調論理回路共有化のための回路図である。
【図１４】本発明の第１の実施の形態に関わる復調論理回路共有化動作に関連する波形図である。
【図１５】変調度１０％と１００％の変調波形を示す波形図である。
【図１６】各変調度波形のオーバーシュート／アンダーシュート仕様について示す概念図である。
【図１７】本発明の第１の実施の形態を適用したカード用半導体装置の構成を表す回路図である。
【図１８】本発明の第１の実施の形態を適用した別のＲ/Ｗ用半導体装置の構成を表す回路図である。
【図１９】本発明の第１の実施の形態を適用した別のＲ/Ｗ用半導体装置の構成を表す回路図である。
【図２０】ＡＳＫ回路の配置の変更についての、本発明の第１の実施の形態を適用した別のＲ/Ｗ用半導体装置の構成を表す回路図である。
【図２１】ＡＳＫ回路の配置の変更についての、本発明の第１の実施の形態を適用した別のＲ/Ｗ用半導体装置の構成を表す回路図である。
【図２２】アンテナの配置の変更についての、本発明の第１の実施の形態を適用した別のＲ/Ｗ用半導体装置の構成を表す回路図である。
【図２３】１００％ＡＳＫ信号受信端子コントロール回路の変型を表す本発明の第１の実施の形態を適用した別のＲ/Ｗ用半導体装置の構成を表す回路図である。
【図２４】１０％ＡＳＫ信号復調回路と１００％ＡＳＫ信号復調回路を接続し、両信号を復調可能にする回路の構成を示す回路図である。
【図２５】復調論理回路共有化のための回路が回路全体の中でどのような位置づけにあるかを表す回路図である。
【図２６】可変前段引き抜き回路の別の構成を表す回路図である。
【図２７】可変前段引き抜き回路の別の構成を表す回路図である。
【図２８】本発明に関わる抵抗分圧アッテネート回路の別の形態を表す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下の実施の形態においては、便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明する。しかし、特に明示した場合を除き、それは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部又は全部の変形例、詳細、補足説明などの関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数など（個数、数値、量、範囲などを含む）に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合などを除き、その特定の数に限定されるものでなく、特定の数以上でも以下でも良い。
【００２４】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素は、特に明示した場合及び原理的に明らかに必須であると考えられる場合を除き、必ずしも必須のものでないことは言うまでもない。また、実施の形態の各機能ブロックを構成する回路素子は、特に制限されないが、ＣＭＯＳ（相補型ＭＯＳトランジスタ）等の集積回路技術によって、単結晶シリコンのような半導体基板上に形成される。なお、実施の形態で、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：またはＭＯＳＦＥＴトランジスタと略す）と記載した場合、ゲート絶縁膜として非酸化膜を除外するものではない。
【００２５】
以下、図を用いて前提となる技術及び本発明の実施の形態を説明する。
【００２６】
（前提となる技術）
図１は従来の携帯電話機１０１１におけるＮＦＣのＲ／Ｗモードの動作を表す概念図である。なお、ここでは携帯電話機を例にして説明するが、携帯電話機に限定されるものではない。図２は従来の携帯電話機１０１１におけるＮＦＣのカードモードの動作を表す概念図である。図３は従来の携帯電話機１０１１におけるＮＦＣのバッテリーレスモードの動作を表す概念図である。これらを用いて前提となる技術を説明する。なお、ここでは、携帯電話機１０１１にＮＦＣ機能が実装されているものとして話を進める。
【００２７】
従来の携帯電話機１０１１のＮＦＣは、ＡＳＫ信号受信回路１０１１ａ、Ｒ／Ｗ動作用送信ドライブ回路１０１１ｂ、共振回路１０１１ｃを含んで構成される。このうち、ＡＳＫ信号受信回路１０１１ａ、Ｒ／Ｗ動作用送信ドライブ回路１０１１ｂはＲ／Ｗ用半導体装置Ｃｈ１に含まれる構成をとる。
【００２８】
Ｒ／Ｗ用半導体装置Ｃｈ１は２組の受信用端子ＲＸＩＮＰ、ＲＸＩＮＮと送信用端子ＴＰ、ＴＮを有する。受信用端子ＲＸＩＮＰ、ＲＸＩＮＮはＡＳＫ信号受信回路１０１１ａの、送信用端子ＴＰ、ＴＮはＲ／Ｗ動作用送信ドライブ回路１０１１ｂの接続端子となる。
【００２９】
Ｒ／Ｗモード及びカードモードでは、安定した電源が外部より供給される。一方、バッテリーレスモードには安定した電源が存在しない。
【００３０】
Ｒ／Ｗモードでの動作では、上述した２組の受信用端子ＲＸＩＮＰ、ＲＸＩＮＮと送信用端子ＴＰ、ＴＮ双方を用いることとなる。
【００３１】
まず、Ｒ／Ｗモードでは、まず携帯電話機１０１１がアンテナＬａｎｔ１を駆動して、変調信号を出力する（図１（１））。すなわち、送信に際しては携帯電話機１０１１のＲ／Ｗ動作用送信ドライブ回路１０１１ｂが送信用端子ＴＰ、ＴＮを駆動する。送信用端子ＴＰ、ＴＮから出力される信号の振幅は、Ｒ／Ｗ動作用送信ドライブ回路１０１１ｂにより決定された振幅で変調信号（図１（１））が出力されることとなる。
【００３２】
カード１０１２は、携帯電話機１０１１からのこの変調信号を受信して内部処理を行った後、携帯電話機１０１１に対して変調信号を出力する（図１（２））。
【００３３】
このカード１０１２から携帯電話機１０１１への出力（図１（２））は、携帯電話機１０１１が無変調の搬送波を出力しているときに、カード１０１２が入力インピーダンスを変化させ、携帯電話機１０１１が出力する無変調搬送波を変調することで行う。携帯電話機１０１１は、この信号を受信し通信を実施する。
【００３４】
カード１０１２から携帯電話機１０１１に際しては送信用端子ＴＰ、ＴＮはドライブされているため、カード１０１２によって変調された信号は送信用端子ＴＰ、ＴＮ上には現れない。そこで、受信用端子ＲＸＩＮＰ、ＲＸＩＮＮ上に現れるインピーダンスの変化をＡＳＫ信号受信回路１０１１ａがつかむことで受信動作を行うこととなる。
【００３５】
この２組の端子による構成は色々な形態が存在するが、代表的なものは以下のものである。
【００３６】
すなわち、図１に示すような送受信共用のアンテナを用いる方法と、送受信それぞれにアンテナを用意する方法である。図４は送受信それぞれにアンテナを用意する方法を採用した際の従来の携帯電話機１０１１の構成図である。
【００３７】
図１に示すような送受信共用のアンテナを用いる方法と図４の送受信それぞれにアンテナを用意する方法の相違点は、共振回路１０１１ｃの有無が大きな相違点となる。この共振回路１０１１ｃの存在により、一つのアンテナを用いて、カード１０１２からの返信（変調成分）を受信用端子ＲＸＩＮＰ、ＲＸＩＮＮに入力する信号、及び送信用端子ＴＰ、ＴＮを介してＲ／Ｗ動作用送信ドライブ回路１０１１ｂが出力する信号を分けることが可能となる。
【００３８】
カードモードでは、これがそのまま逆転する。すなわち外部に存在するリーダ／ライタ１０１３から送信される変調信号（図２（３））に対して、入力インピーダンスを変化させることで、リーダ／ライタ１０１３に対して出力を行う。
【００３９】
バッテリーレスモードもカードモード同様ではある。ただし、リーダ／ライタ１０１３から供給される変調信号（図３（５））より電力を取り出し、携帯電話機１０１１が自身で電源電圧を生成し、その電圧で変調信号の出力動作（図３（６））を行う。
【００４０】
上記でも分かるが、Ｒ／Ｗモードでは自身でアンテナを駆動する必要があるが、他の２つのモードではアンテナを駆動する必要が無い。したがって、カードモード及びバッテリーレスモードは低消費電力で動作することが可能である。これはカードモード及びバッテリーレスモードでは共振回路１０１１ｃの動作が不要な点が理由である。
【００４１】
しかし、バッテリーレスモードではリーダ／ライタ１０１３より供給される信号により動作電圧を生成するため、特に低消費電流動作を必要とする。低消費電流動作が実現できない場合には、そもそも通信自体が不可能となる。
【００４２】
また、カードモードであっても、外部電源は携帯電話機１０１１の二次電池から採られていることがほとんどである。携帯電話機１０１１自体の駆動時間の点を考慮すると、消費電力が大きくなることは好ましくない。
【００４３】
このように、バッテリーレスモードに対応すること等を考えると、従来回路のような大電流ＡＳＫ信号受信回路の使用は適切ではない。また、回路構成的にも、カードモード及びバッテリーレスモードに最適なものとは言えない。
【００４４】
また、複数の仕様をＲ／Ｗ用半導体装置Ｃｈ１で実現しようとすると、複数の変調方式に対応する必要がある。
【００４５】
例えば、変調方式として振幅変調（ＡＳＫ）しか使わない場合を想定する。ＡＳＫにおいては、変調無し(振幅大)の振幅をＡ、変調中(振幅小)の振幅をＢとして、
（（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ））×１００（％）
で規定される。
【００４６】
このときＢ＝０の場合、変調率は１００％となる。この信号を「１００％ＡＳＫ」という。
【００４７】
また、Ｂ＝９０の場合、変調率は１０％となる。この信号を「１０％ＡＳＫ」という。
【００４８】
このように、同一の変調方式であっても変調率が大きく異なれば、別個独立にＡＳＫ信号受信回路を用意する、もしくは２つの変調率に対応したＡＳＫ信号受信回路を用意する必要がある。
【００４９】
しかし、２つの変調率に対応したＡＳＫ信号受信回路は回路構成が複雑となり、また消費電流も大きくなる。
【００５０】
また、別個独立に複数のＡＳＫ信号受信回路を用意する場合、受信用端子ＲＸＩＮＰ、ＲＸＩＮＮが２以上の組必要となる。これはＲ／Ｗ用半導体装置Ｃｈ１の外部出力ピン数を増やすこととなり、原価の上昇要因となる。
【００５１】
同一のピンに二つの変調器を並列に接続することも問題がある。基本的に外部接続ピンにはサージ対策などでＥＳＤ素子が接続されている。そのためピンより入力できる電位は制限され、電源電圧＋Ｖｔｈ程度に制限される(入力ピンにＥＳＤ素子がない場合でも内部回路の素子耐圧で制限される)。よって受信したい信号成分がクランプされないようにする必要がある。図２４は例としてＮＦＣで用いられる１０％ＡＳＫ信号復調回路と１００％ＡＳＫ信号復調回路を接続し、両信号を復調可能にする回路の構成を示す回路図である。
【００５２】
ＡＳＫ受信用半導体回路は近距離から遠距離まで動作する必要がある。この際、リーダ／ライタとカードの距離によって、受信ピンにあらわれる振幅は異なる。１０％ＡＳＫ変調信号を受信するためには、近距離で最も大きい無変調振幅でも電源電圧＋Ｖｔｈを越えないように制御する必要がある。そのように制御すると遠距離では図７で見られるように小振幅になる。
【００５３】
１００％ＡＳＫ変調信号の受信器として最も簡単な構成は、無変調振幅と変調振幅の間に閾値を設け、その閾値により無変調振幅／変調振幅と認識させることである。１００％ＡＳＫ変調信号の変調率の仕様は１００％〜９４．５％であり、変調時でも変調率９４．５％の場合、振幅が残る。
【００５４】
１０％ＡＳＫ変調信号を受信するためのピンでは距離によって無変調時にピンにあらわれる振幅が大きく異なる。近距離での変調度９４．５％の変調振幅と、遠距離での無変調振幅の大きさが逆転する条件が発生する。つまり遠距離から近距離までを考えた時に無変調振幅と変調振幅の間に閾値がない。よって１０％ＡＳＫ変調器と１００％ＡＳＫ変調器を同じピンに接続した場合、複雑な回路構成により１００％信号を受信する必要がある。
【００５５】
もしＲＸＩＮに１０％ＡＳＫ信号復調回路と１００％ＡＳＫ信号復調回路を接続すると、１００％ＡＳＫ信号復調回路を一つの閾値を持つ回路構成では実現できない。
【００５６】
１０％ＡＳＫ信号復調回路は小振幅を復調する必要があるため現在の構成を変更しないとし、１００％ＡＳＫ信号復調回路を変更する。１００％ＡＳＫ信号復調回路に距離認識をさせて、１００％ＡＳＫ信号復調回路のスレッショルドを変更するような方法が考えられる。このようにＲＸＩＮで全信号を受信させようとすると図２４に見られるように現状の回路より複雑な処理が必要となる。
【００５７】
（第１の実施の形態）
上記で説明したようにアンテナ共用時にＲ／Ｗモードでの動作を前提とすると、信号分離の目的で共振回路１０１１ｃを動かすことが必須となる。
【００５８】
しかし、カードモード及びバッテリーレスモードでは、信号の分離を必要としない。自身は入力インピーダンスを変化させることを想定しており、積極的に出力を行っていないためである。
【００５９】
また１０％ＡＳＫ変調信号と１００％ＡＳＫ変調信号を別のピンで受信すると１００％受信回路は非常に簡単にこの閾値を決めることができる。１０％ＡＳＫ信号を受信しないため近距離でも遠距離でも無変調振幅をＥＳＤ素子(ｏｒ整流回路&クランプ回路)でクランプさせることができる。クランプ電圧よりも少し低い電位に簡単に閾値を設けることができる。
【００６０】
本発明においては、２つの受信回路を用意し、１つを従来どおり受信用端子ＲＸＩＮＰ、ＲＸＩＮＮをインターフェースとする。また、残りの１つの受信回路を送信用端子ＴＰ、ＴＮを用いる事で、Ｒ／Ｗ用半導体装置Ｃｈ１の外部出力ピン数を増やすことなく対応することを可能とする。
【００６１】
図５は本発明の第１の実施の形態における携帯電話機１１１のＮＦＣの構成を表す概念図である。また、図６は本発明の第１の実施の形態における携帯電話機１１１のＮＦＣの構成の詳細を表す回路図である。図５と図６は同じものを表しており、構成要素の番号の同じものには同じ番号を付している。また、ある構成要素が内包する構成要素には同じ番号の後ろに更に番号を付する形としている（例：１０％ＡＳＫ用ＡＳＫ信号受信回路１１１ａとそれに含まれる１０％ＡＳＫ受信端子信号コントロール回路１１１ａ−２）。
【００６２】
この携帯電話機１１１のＮＦＣは、１０％ＡＳＫ用ＡＳＫ信号受信回路１１１ａ、Ｒ／Ｗ動作用送信ドライブ回路１１１ｂ、共振回路１１１ｃ及び１００％ＡＳＫ用ＡＳＫ信号受信回路１１１ｄを含んで構成される。
【００６３】
この回路では１０％ＡＳＫ用ＡＳＫ信号受信回路１１１ａを受信用端子ＲＸＩＮＰ、ＲＸＩＮＮに接続する。一方、１００％ＡＳＫ用ＡＳＫ信号受信回路１１１ｄは、Ｒ／Ｗ動作用送信ドライブ回路１１１ｂと並列に接続する形で、送信用端子ＴＰ、ＴＮに接続される。
【００６４】
１０％ＡＳＫ用ＡＳＫ信号受信回路１１１ａは、Ｒ／Ｗ用半導体装置Ｃｈ１内外の回路により構成されるＡＳＫ信号受信回路である。
【００６５】
Ｒ／Ｗ動作用送信ドライブ回路１１１ｂは、Ｒ／Ｗ動作時にアンテナより電波を送信するためのドライバである。
【００６６】
共振回路１１１ｃはアンテナＬａｎｔからの入力信号とＲ／Ｗ動作用送信ドライブ回路１１１ｂによる送信信号を分離するための回路である。
【００６７】
１００％ＡＳＫ用ＡＳＫ信号受信回路１１１ｄは、Ｒ／Ｗ用半導体装置Ｃｈ１内外の回路により構成されるＡＳＫ信号受信回路である。これが、Ｒ／Ｗ動作用送信ドライブ回路１１１ｂと並列に送信用端子ＴＰ、ＴＮに接続されている点が本発明の特徴である。
【００６８】
次に図６を用いて本発明の構成を詳細に説明する。
【００６９】
１０％ＡＳＫ用ＡＳＫ信号受信回路１１１ａは大別すると、１０％ＡＳＫ信号復調回路１１１ａ−１と１０％ＡＳＫ受信端子信号コントロール回路１１１ａ−２を含んで構成される。さらに１０％ＡＳＫ受信端子信号コントロール回路１１１ａ−２は正極側と負極側で１０％ＡＳＫ受信端子信号コントロール回路１１１ａ−２ｐと１０％ＡＳＫ受信端子信号コントロール回路１１１ａ−２ｎを含んで構成される。１０％ＡＳＫ受信端子信号コントロール回路１１１ａ−２ｐと１０％ＡＳＫ受信端子信号コントロール回路１１１ａ−２ｎの回路構成は同一であるため（接続端子の相違のみ）、特に説明においては区別しない。
【００７０】
１０％ＡＳＫ信号復調回路１１１ａ−１は１０％ＡＳＫ信号を復調する回路である。詳細については図１０に関連して述べる。
【００７１】
１０％ＡＳＫ受信端子信号コントロール回路１１１ａ−２ｐ、１１１ａ−２ｎは、受信用端子ＲＸＩＮＰ、ＲＸＩＮＮをコントロールするための制御回路である。これらの内部には、抵抗分圧アッテネート回路１１１ａ−２−１、ＥＳＤ１１１ａ−２−２、可変前段引き抜き回路１１１ａ−２−３、ダイオード接続ＭＯＳ１１１ａ−２−４が含まれる。
【００７２】
抵抗分圧アッテネート回路１１１ａ−２−１は入力信号を整合するための分圧回路である。この抵抗分圧アッテネート回路１１１ａ−２−１はＲ／Ｗ用半導体装置Ｃｈ１内部の抵抗Ｒａ１だけでなく、Ｒ／Ｗ用半導体装置Ｃｈ１外の抵抗Ｒａ２及びキャパシタＣｒがその構成に含まれる。
【００７３】
これらの抵抗Ｒａ１及びＲａ２によりアンテナ端子の信号振幅をアッテネートする。この抵抗分圧アッテネート回路１１１ａ−２−１による減衰は単純な抵抗分圧によるものであり搬送波振幅の大小にかかわらず一定の割合で減衰されることとなる。
【００７４】
図７は、この抵抗分圧アッテネート回路１１１ａ−２−１による信号の減衰のイメージを表す波形図である。この図では、リーダ／ライタとカードの間の距離が遠い場合、近い場合、その中間の位置の場合、の３つの場合におけるアンテナ端子の波形及び減衰後の受信用端子ＲＸＩＮＰ、ＲＸＩＮＮの波形を説明するものである。
【００７５】
ＡＳＫ信号変調度が等しい場合、リーダ／ライタとカードの間の距離が一番近いときが最も搬送波振幅が大きくなる。逆に距離が遠くなるほど搬送波信号の振幅が小さくなる。
【００７６】
アッテネータを用いると距離の遠近に関わらず、一定の割合で減衰することとなるため、リーダ／ライタとカードの間の距離が遠ければ遠いほど、復調の条件は悪化することとなる。
【００７７】
本発明の抵抗分圧アッテネート回路１１１ａ−２−１と従来の抵抗分圧アッテネート回路の相違点は、以下の通りである。すなわち、従来の抵抗分圧アッテネート回路はこの回路だけで整合を取ろうとしていた。一方、本発明の抵抗分圧アッテネート回路１１１ａ−２−１は、これだけではほとんど整合を取る機能が無い。すなわち、後段の可変前段引き抜き回路１１１ａ−２−３による引き抜きに整合を任せる構成を採る。
【００７８】
信号振幅はＲａ１／（Ｒａ１＋Ｒａ２）でアッテネートされる（Ｒａ１、Ｒａ２は図６の対応する抵抗の抵抗値）。したがって、抵抗Ｒａ１の抵抗値を１００ｋΩ、抵抗Ｒａ２の抵抗値を１ｋΩとすると、抵抗分圧アッテネート回路１１１ａ−２−１の減衰率は１００／１０１となり、ほぼ抵抗分圧回路を動作させていない状況にすることも可能となる。本発明の抵抗分圧アッテネート回路１１１ａ−２−１はこのような回路構成になっている（個々の抵抗値は外部回路構成、アンテナや通信する電力条件、対応する周波数などによって変化する）。
【００７９】
また、抵抗分圧アッテネート回路１１１ａ−２−１をトリミング可能なように設計することも本発明の視野に含まれる。図２８は本発明に関わる抵抗分圧アッテネート回路１１１ａ−２−１の別の形態を表す回路図である。この図のようにスイッチを切り替えることで接地抵抗の抵抗値を可変にし、抵抗分圧アッテネート回路１１１ａ−２−１の調整を行うことも本発明の射程に含める。
【００８０】
ＥＳＤ１１１ａ−２−２はサージ対策用の保護回路である。また、一定以上の電圧が１０％ＡＳＫ信号復調回路１１１ａ−１へ流れないようにクランプするための機能も有する。
【００８１】
可変前段引き抜き回路１１１ａ−２−３は、引き抜き電流ｉＡ１を発生させるスイッチｓｗ＿ｄ１と引き抜き電流ｉＡ２を発生させるスイッチｓｗ_ｄ２を含んで構成される。
【００８２】
引き抜き電流ｉＡ１はダイオード接続されたＭＯＳ（ＤＭ１）の閾値電圧（Ｖｔｈ）付近から引き抜き始める電流である。ＭＯＳ（ＤＭ１）の前段には抵抗Ｒｂが挿入されている。これにより、端子電圧に比例する電流が引き抜き電流ｉＡ１として流れる。
【００８３】
一方、引き抜き電流ｉＡ２はダイオード接続されたＭＯＳ（ＤＭ２）及び（ＤＭ３）を直列に接続した回路より引き抜く電流である。２段のダイオード接続の２段分の閾値電圧（２Ｖｔｈ）付近から引き抜き電流ｉＡ２は流れることとなる。引き抜き電流ｉＡ１と異なり抵抗が挿入されていないため、端子電圧の二乗電流が引き抜き電流ｉＡ２として流れる。
【００８４】
このような回路構成を採ることで、受信用端子ＲＸＩＮＰ、ＲＸＩＮＮに掛かる電圧が低いときには、いずれの引き抜き電流も発生せず、したがって減衰はなされない。これらの端子電圧が上昇し、閾値電圧（Ｖｔｈ）を越えると引き抜き電流ｉＡ１が流れ始める。さらに端子電圧が上昇し、閾値電圧（２Ｖｔｈ）を越えると引き抜き電流ｉＡ２が流れ始める。
【００８５】
上述の通り、引き抜き電流ｉＡ１は線形性、引き抜き電流ｉＡ２は指数性（二乗性）を有する。これらを利用することで、電圧が高いときには減衰率を大きくし、電圧が低いときには減衰率を小さくすることが可能となる。図８はこの可変前段引き抜き回路１１１ａ−２−３の動作を表すグラフである。
【００８６】
このように可変前段引き抜き回路１１１ａ−２−３を接続することで、入力端子にＥＳＤ１１１ａ−２−２が接続されていても、近距離から遠距離の通信に応じて減衰率を変更することが可能となる。
【００８７】
なお、図６の可変前段引き抜き回路１１１ａ−２−３の構成はあくまでも例示である。回路の構成によっては、より詳細に制御することも可能である。図２６は可変前段引き抜き回路１１１ａ−２−３の別の構成を表す回路図である。図２７は可変前段引き抜き回路１１１ａ−２−３の別の構成を表す回路図である。これらのように引き抜き段数を増加させる変形をしたとしても本発明の適用は可能である。
【００８８】
ダイオード接続ＭＯＳ１１１ａ−２−４はアンテナ方向から１０％ＡＳＫ信号復調回路１１１ａ−１へ電流の流れを制限するための整流回路である。また、このダイオード接続ＭＯＳ１１１ａ−２−４により包絡線検波を実施し、信号成分のみの抽出が可能となる。
【００８９】
本発明の構成を採ることでどのような効果が現れるか説明する。
【００９０】
図９は、本発明の第１の実施の形態に関わる信号の減衰のイメージを表す波形図である。この図は図７と対応しており、アンテナ端子側の入力信号は図７と同じ波形である。
【００９１】
この図９では、入力信号が同じ図７に対し、出力信号は図７と相違する。すなわち、図７では、カードとリーダ／ライタ間の距離に付いて全ての条件で一定の割合で信号が減衰していた。
【００９２】
これに対し、本発明に関わる図９では、遠距離（図９上段右）で引き抜き電流ｉＡ１及び引き抜き電流ｉＡ２が生じず、ほとんど信号が減衰されない。これは入力される信号の電圧が閾値電圧（Ｖｔｈ）に届かないためである。
【００９３】
一方中距離（図９中段右）及び近距離（図９下段右）において減衰しない場合は、ＥＳＤ１１１ａ−２−２のダイオードで電圧がクランプされてしまい、信号振幅がほぼ無い状態になる。また、多少減衰させても搬送波振幅が大きいため復調可能である。したがって、これら二つの状態では、減衰を行う。
【００９４】
この際、引き抜き電流ｉＡ１及び引き抜き電流ｉＡ２の大きさの相違により、減衰率も相違することとなる。
【００９５】
アンテナの形状や外部回路構成などにより、受信用端子ＲＸＩＮＰ、ＲＸＩＮＮの受信搬送波振幅は大きく変動する。そのため、大きくレベルを変化させる場合には、抵抗分圧アッテネート回路により全体を最適な受信電圧レベルにすることが必要となる。
【００９６】
このリーダ／ライタとの距離の変化による搬送波振幅（及び信号振幅）の変化には可変前段引き抜き回路１１１ａ−２−３により対応し、また、抵抗分圧アッテネート回路１１１ａ−２−１もトリミングにより、強度を変更することが可能となる。これにより多くの外部回路に対応することが可能となる。
【００９７】
次に１００％ＡＳＫ用ＡＳＫ受信回路１１１ｄについて説明する。
【００９８】
１００％ＡＳＫ用ＡＳＫ受信回路１１１ｄは大別すると、１００％ＡＳＫ信号受信端子コントロール回路１１１ｄ−１と１００％ＡＳＫ信号復調回路１１１ｄ−２を含んで構成される。
【００９９】
さらに、１００%ＡＳＫ信号受信端子コントロール回路１１１ｄ−１は、整流回路１１１ｄ−１−１、クランプ回路１１１ｄ−１−２、ダイオード接続ＭＯＳ１１１ｄ−１−３を含んで構成される。
【０１００】
整流回路１１１ｄ−１−１は、送信用端子ＴＰ、ＴＮから入力される信号の整流を行う全波整流回路である。
【０１０１】
クランプ回路１１１ｄ−１−２は、受信信号を一定の電圧でクランプするための回路である。クランプ回路１１１ｄ−１−２により、安定した電圧電源ＶＣＣを供給することが可能となる。これにより、搬送波振幅がある時の、送信用端子ＴＰ、ＴＮの電位はＶＣＣ＋Ｖｔｈｄ２（Ｖｔｈｄ２はダイオード接続ＭＯＳ１１１ｄ−１―３の閾値電圧）となり、搬送波振幅が無いときには、ＶＣＣ＋Ｖｔｈｄ２より電位が低下する。
【０１０２】
送信用端子ＴＰ、ＴＮは、受信用端子ＲＸＩＮＰ、ＲＸＩＮＮのようにアッテネート回路を接続していない。従って、１３．５６ＭＨｚで整合を取り通信可能なようにすれば、電位は必ずＶＣＣ＋Ｖｔｈｄ２になる。出力する搬送波のみの状態であれば電位はＶＣＣ＋Ｖｔｈｄ２となる。
【０１０３】
これらの整流回路１１１ｄ−１−１とクランプ回路１１１ｄ−１−２によりバッテリーレス動作時にチップが動作するための電源を供給することが可能となる。
【０１０４】
ダイオード接続ＭＯＳ１１１ｄ−１−３は包絡線検波を実施し、信号成分のみの抽出が可能とする回路である。
【０１０５】
次に、１００％ＡＳＫ信号受信端子コントロール回路１１１ｄ−１が何故送信用端子ＴＰ、ＴＮに接続されるかを説明する。
【０１０６】
アンテナが電波を受信すると、送信用端子ＴＰ、ＴＮに電位差が生じる。整流回路１１１ｄ−１−１のＦＥＴ Ｍ２、Ｍ３はＴＰ＞ＴＮの電位関係の時に動作して、ＴＰ→ＶＣＣに電流を供給する。ＦＥＴ Ｍ１、Ｍ４は逆にＴＰ＜ＴＮの時に動作する。
【０１０７】
ＶＣＣには受信動作をするための回路が接続されている。したがって、ＶＣＣを一定に保つ必要がある。そのためＶＣＣにはクランプ回路１１１ｄ−１−２が接続され、ＶＣＣが一定電位になるように制御する。
【０１０８】
バッテリーレスモードで動作可能(近距離〜遠距離)ということは、ＶＣＣ内部電流を整流回路より供給できている状態である。つまり、クランプ回路１１１ｄ−１−２によってＶＣＣが一定の電位に保たれている。
【０１０９】
ＶＣＣが一定電位に保たれていると、送信用端子ＴＰ、ＴＮもほぼ一定電位に保たれる。クランプ回路１１１ｄ−１−２はＶＣＣ＋（ＦＥＴ Ｍ３の閾値電圧）程度に送信用端子ＴＰ、ＴＮの電位を制御する。
【０１１０】
この状態で、１００％ＡＳＫ変調信号が入力されると、送信用端子ＴＰ、ＴＮの電位はＶＣＣ＋（ＦＥＴ Ｍ３の閾値電圧）よりも低くなり、整流回路１１１ｄ−１−１から内部に電源を供給できない。１００％ＡＳＫ変調信号が入力されているときの消費電流はＶＣＣに接続されている容量１１１ｄ−１−４により供給する。
【０１１１】
無変調時には、整流回路１１１ｄ−１−１及びクランプ回路１１１ｄ−１−２は送信用端子ＴＰ、ＴＮをＶＣＣ＋（ＦＥＴ Ｍ３の閾値電圧）の電位に固定する。一方、１００％ＡＳＫ変調信号が入力されている場合には、このＶＣＣ＋（ＦＥＴ Ｍ３の閾値電圧）の電位よりも低電位になる。
【０１１２】
よって、送信用端子ＴＰ、ＴＮは１００％ＡＳＫ信号復調回路にとって、非常に復調しやすい電位変化をすることとなる。なぜなら、１００％ＡＳＫ信号復調回路１１１ｄ−２はのＶＣＣ＋（ＦＥＴ Ｍ３の閾値電圧）の電位よりも低い電位に閾値を設定することで簡単に復調動作を実現することが可能だからである。
【０１１３】
上記のような理由で、１００％ＡＳＫ用ＡＳＫ信号受信回路１１１ｄを送信用端子ＴＰ、ＴＮに接続した方が簡単な回路で本発明の実施が可能となる。
【０１１４】
本発明においては、カードからの送信を受信し、電位がこれよりも低下した状態になった時にＶＣＣ＋Ｖｔｈｄ２よりも低下したことを検知することで、１００％ＡＳＫ信号を受信する回路構成とする。このような簡易な構成を採ることで、１００％ＡＳＫ信号受信復調回路１１１ｄ−２では１０％ＡＳＫ信号の受信を諦めることとなるが、これは１０％ＡＳＫ信号復調回路１１１ａ−１が存在するため、問題とはならない。
【０１１５】
次に、１０％ＡＳＫ信号復調回路１１１ａ−１について説明する。図１０は１０％ＡＳＫ受信復調回路１１１ａ−１の構成を表す回路図である。
【０１１６】
１０％ＡＳＫ信号復調回路１１１ａ−１は変調信号のエッジ検出により復調を実施する回路である。１０％ＡＳＫ受信端子信号コントロール回路１１１ａ−２ｐ、１１１ａ−２ｎの出力であるｃｌｉｎｅ（図６参照）が１０％ＡＳＫ信号復調回路１１１ａ−１への入力信号となる。このｃｌｉｎｅにダイオード接続ＭＯＳ１１１ａ−２−４で包絡線検波された信号が入力される。
【０１１７】
ｃｌｉｎｅへの入力は、ローパスフィルタ１１１ａ−４−１において信号で高周波成分をカットし、結合容量により信号成分のエッジのみを増幅器ａｍｐ１の入力Ｖｉｎに伝える。
【０１１８】
続けて入力Ｖｉｎ以降のエッジ検出回路部分について説明する。
【０１１９】
１０％ＡＳＫ信号復調回路１１１ａ−１には、出力ｒｆ＿ａｂｏｕｔ＿１５ｖにより決定される二つの状態がある。立ち下がりエッジ待機状態（ｒｆ＿ａｂｏｕｔ＿１５ｖ＝Ｌ）、立ち上がりエッジ待機状態（ｒｆ＿ａｂｏｕｔ＿１５ｖ＝Ｈ）である。
【０１２０】
ｒｆ＿ａｂｏｕｔ＿１５ｖ＝Ｌでは、図１０の電流ｉ１が流れ、電流ｉ２は流れない。そのため、増幅器ａｍｐ１によりフィードバックが掛かったＶｉｎは参照電圧Ｖｒｅｆ１よりも高い電圧Ｖｒｅｆ１＋Ｖ１で安定する。この状態が立ち下がりエッジ待機状態である。
【０１２１】
立ち下がりエッジ待機状態で上記Ｖ１以上の立ち下がりエッジがｃｌｉｎｅに入力されると出力ｒｆ＿ａｂｏｕｔ＿１５ｖ＝Ｈとなり、立ち下がりエッジ待機状態に移行する。これを繰り返すことで、ＡＳＫ信号を復調する。
【０１２２】
ＡＳＫ信号は立ち上がりエッジの後に必ず立ち下がりエッジがあり、立ち下がりエッジの後には必ず立ち上がりエッジが発生する。つまり、必ず交互に立ち上がりエッジと立ち下がりエッジが生じるために、このように回路構成で復調を実現することが可能となる。
【０１２３】
ただし、１０％ＡＳＫ信号復調回路１１１ａ−１はエッジトリガで回路が動作するために、１０％ＡＳＫ信号を完全に復調する一方で、１００％ＡＳＫ信号を誤って復調することも考えられる。
【０１２４】
次に、１００％ＡＳＫ信号復調回路１１１ｄ−２について説明する。図１１は、本発明で用いられる１００％ＡＳＫ信号復調回路の構成を表す回路図である。図１２は、本発明で用いられる１００％ＡＳＫ信号復調回路の動作を説明するための概念図である。
【０１２５】
この回路では、エッジを用いる１０％ＡＳＫ信号復調回路１１１ａ−１と異なり、入力される信号（ｃｌｋａ＿ａｓｋ）のＬ（低電位）期間の時間幅によってＡＳＫ信号の検出／非検出の判定を実施する。
【０１２６】
ｃｌｋａ＿ａｓｋがＬになると、ｐａｕｓｅ＿ｌｐｆ＿ｏｕｔは容量Ｃ１に対して充電を開始する。ｐａｕｓｅ＿ｌｐｆ＿ｏｕｔがインバータの動作閾値よりも高くなると、図のｒｆ＿ｐａｕｓｅ０、ｒｆ＿ｐａｕｓｅがＨに、ｄｅｌａｙ＿ｌｐｆ＿ｏｕｔはＬになる。
【０１２７】
次にｃｌｋａ＿ａｓｋがＨになると、ｒｆ＿ｐａｕｓｅ０はＬになり、ｄｅｌａｙ＿ｌｐｆ＿ｏｕｔは容量Ｃ２の充電を開始する。ｄｅｌａｙ＿ｌｐｆ＿ｏｕｔがインバータの閾値より高くなるとｒｆ＿ｐａｕｓｅはＬになり、ｒｆ＿ｐａｕｓｅ検出が終了する。図１２の波形で表す時間ｔａ分検知は遅れるものの、ｃｌｋａ＿ａｓｋのＬ期間をほぼ正確に検出することが可能となる。
【０１２８】
また、１００％ＡＳＫ信号復調回路１１１ｄ−２はレベルトリガで動作する。従って、１００％ＡＳＫ信号復調回路１１１ｄ−２は１００％ＡＳＫ信号のみ完全に復調でき、１０％ＡＳＫ信号にはまったく動作させないことが可能となる。
【０１２９】
最後に、ＡＳＫ信号受信回路後段の復調論理回路のＲ／Ｗモード、カードモード、バッテリーレスモードでの共有化方法を説明する。
【０１３０】
Ｒ／ＷモードでのＡＳＫ信号受信回路は受信用端子ＲＸＩＮＰ、ＲＸＩＮＮに接続されているため、ＡＳＫ信号復調出力は１０％ＡＳＫ信号受信回路出力と１００％ＡＳＫ信号受信回路出力が同一で一端子出力であることが多い。しかし今回の低消費電流ＡＳＫ信号受信回路は受信用端子ＲＸＩＮＰ、ＲＸＩＮＮと送信用端子ＴＰ、ＴＮに回路を分けて接続するため、１０％ＡＳＫ信号受信回路出力と１００％ＡＳＫ信号受信回路出力の二端子出力である。
【０１３１】
したがって、全モードで復調論理回路を共有化するためには１０％ＡＳＫ信号受信回路出力と１００％ＡＳＫ信号受信回路出力の両出力をまとめて一端子出力にする必要がある。
【０１３２】
図１３は本発明の第１の実施の形態に関わる復調論理回路共有化のための回路図である。また、図１４は本発明の第１の実施の形態に関わる復調論理回路共有化動作に関連する波形図である。さらに図２５は復調論理回路共有化のための回路が回路全体の中でどのような位置づけにあるかを表す回路図である。
【０１３３】
本実施の形態では一端子出力に対応するために、遅延回路２１１、２１２、信号セレクト回路２１３、セレクト信号リセットパルス発生回路２１４で構成される。
【０１３４】
既に述べたとおり、１０％ＡＳＫ信号復調回路１１１ａ−１は１０％ＡＳＫ信号のみ完全に復調する一方で、１００％ＡＳＫ信号を誤って復調することも考えられる。逆に１００％ＡＳＫ信号復調回路１１１ｄ−２は１００％ＡＳＫ信号のみ完全に復調でき、１０％ＡＳＫ信号にはまったく反応しない。
【０１３５】
具体的には、１００％ＡＳＫ信号で誤復調してはならない変調成分のオーバーシュート／アンダーシュートは１０％ＡＳＫ信号の変調成分よりも大きい。よって１００％ＡＳＫ信号のオーバーシュート／アンダーシュートに対して誤復調しない回路構成は、１０％ＡＳＫ信号では誤復調しない。
【０１３６】
ここでオーバーシュート／アンダーシュートについて説明する。
【０１３７】
図１５は変調度１０％と１００％の変調波形を示す波形図である。また図１６は各変調度波形のオーバーシュート／アンダーシュート仕様について示す概念図である。
【０１３８】
ＮＦＣで受信すべき信号は、Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ （ＡＳＫ）信号である。変調度については、１０％のｔｙｐｅＢ、Ｆｅｌｉｃａ（ｔｙｐｅ Ｃ）と変調度１００％のｔｙｐｅＡがある。ここでは符号化方式や伝送速度などにはふれず、変調度とその信号についてのみ示す。
【０１３９】
オーバーシュート／アンダーシュート仕様は基本的に変調信号成分の±１０％の範囲である。このオーバーシュート／アンダーシュート信号で誤復調してはならない。変調度１００％のオーバーシュート／アンダーシュート波形と変調度１０％の信号の大きさを比べると、変調度１００％のオーバーシュート／アンダーシュート波形の方が大きくなる。つまり１０％ＡＳＫ変調信号と１００％ＡＳＫ変調信号を両方扱う時には、誤復調しやすい波形ができる。
【０１４０】
本発明で示した回路構成の１００％ＡＳＫ信号受信回路も１００％ＡＳＫ信号のオーバーシュート／アンダーシュートに対して誤復調しないため１０％ＡＳＫ信号では誤復調しない。
【０１４１】
一端子出力にするための回路について示す。１０％ＡＳＫ信号復調出力ｒｆ＿ａｂｏｕｔ_１５ｖと１００％ＡＳＫ信号復調出力ｒｆ＿ｐａｕｓｅは入力されると遅延回路により遅延した信号１０％ＡＳＫ信号復調出力ｄｅｌａｙと１００％ＡＳＫ信号復調出力ｄｅｌａｙが出力される。基本的に最初は１０％ＡＳＫ信号復調出力ｓｅｌｅｃｔモードで動作している。よってセレクト信号リセットパルス発生回路２１４は１０％ＡＳＫ信号復調出力ｄｅｌａｙ信号を選択し、ａｓｋｄｏｕｔに出力する。
【０１４２】
１００％ＡＳＫ信号が入力されるとセレクト信号リセットパルス発生回路２１４によりセレクト信号とリセットパルスが生成される。セレクト信号はセレクト回路２１３に入力され１００％ＡＳＫ信号復調出力ｄｅｌａｙをａｓｋｄｏｕｔとしてセレクト回路２１３は選択する。また復調論理回路２２０にも入力され、復調論理回路２２０に１００％ＡＳＫ信号復調出力が入力されることを伝える。
【０１４３】
セレクト信号リセットパルス発生回路２１４より出力されるリセットパルスは復調論理回路２２０に入力され、復調論理回路２２０にリセットがかかる。これを遅延回路２１１、２１２で遅延させている間に全て実施する。遅延時間を処理が完了するのに十分間に合うように回路設計者は回路設計をする。
【０１４４】
遅延回路２１１、２１２により、１００％ＡＳＫ信号復調出力の最初のパルスから確実に受信することができる。１００％ＡＳＫ信号を受信することはリセットがかかるまでの信号は、ノイズとみなせるため全て必要ない信号となる。よって、誤って復調する危険性を無くすことが可能となる。
【０１４５】
以上のように、１０％ＡＳＫ変調信号と１００％ＡＳＫ変調信号を別々の入力端子より受信することで、受信用端子ＲＸＩＮＰ、ＲＸＩＮＮを１０％ＡＳＫ変調信号のみを受信するための最適設計をすることができ、また送信用端子ＴＰ、ＴＮを１００％ＡＳＫ変調信号のみを受信するための最適設計をすることができる。
【０１４６】
受信用端子ＲＸＩＮＰ、ＲＸＩＮＮ１端子のみで１０％変調ＡＳＫ信号と１００％変調ＡＳＫ信号を受信する場合は、１０％ＡＳＫ変調信号の微小信号と、１００％ＡＳＫ変調信号の大信号を同時に受信できる端子振幅コントロール回路、復調回路が必要になる。どちらも最適に受信できる端子振幅コントロール回路を設計することは不可能なため、両方の信号を何とか受信できるような回路構成にする。よって端子振幅コントロール回路、ＡＳＫ復調回路が複雑になり、設計が非常に難しくなる。
【０１４７】
本発明においては、２端子での受信にすることで、受信用端子ＲＸＩＮＰ、ＲＸＩＮＮは１０％ＡＳＫ変調信号の微小信号受信のみを考慮した端子振幅コントロール回路、ＡＳＫ復調回路の設計のみでよくなり、回路設計難易度が非常に低くなる。結果として、低消費電流、小面積設計を実現することができる。
【０１４８】
また同様に送信用端子ＴＰ、ＴＮは１００％ＡＳＫ変調信号の大信号受信のみを考慮した端子振幅コントロール回路、ＡＳＫ受信回路の設計のみでよくなり、回路設計難易度が低くなり、低消費電流、小面積設計を実現することができる。
【０１４９】
結果として、受信用端子ＲＸＩＮＰ、ＲＸＩＮＮと送信用端子ＴＰ、ＴＮをそれぞれのターゲットとする復調方式に対応した信号（上述では、ＡＳＫで説明しているがこれには拘らない）で受信しやすくするための端子振幅コントロール回路を接続できる。
【０１５０】
なお、上記では、Ｒ／Ｗ用半導体装置Ｃｈ１での実装を想定し説明したが、これに拘るものではない。Ｒ／Ｗ用送信ドライブ回路１１１ｂに代えて、バックスキャッタ用変調ＭＯＳ１１１ｅに置き換えてカード用半導体装置Ｃｈ２（＝カードに適用することを想定して設計されたものからリーダ／ライタ用にも使用できるようにした製品）に適用することも本発明の射程に含まれる。また、これまでの説明では、共振回路１１１ｃをＲ/Ｗ用半導体装置Ｃｈ1外に載置した。これに対し、共振回路１１１ｃをＲ/Ｗ用半導体装置Ｃｈ1内に搭載して、共通の端子をＲ/Ｗ用半導体装置Ｃｈ１の外部端子とし、内部で送信用端子ＴＰ、ＴＮ及び受信用端子ＲＸＩＮＰ、ＲＸＩＮＮに分ける構成を取っても良い。図１７は本発明の第１の実施の形態を適用したカード用半導体装置Ｃｈ２の構成を表す回路図である。図１８は、本発明の第１の実施の形態を適用した別のＲ/Ｗ用半導体装置Ｃｈ１の構成を表す回路図である。
【０１５１】
また、本発明は、外部の共振回路１１１ｃの構成を問わない。あくまでも共振回路の構成は、ここの機器及びそれに用いる通信方式に最適に対応したものであることを優先すべきである。図１９は、本発明の第１の実施の形態を適用した別のＲ/Ｗ用半導体装置Ｃｈ1の構成を表す回路図である。この図では、これまでの図と別の共振回路１１１ｃを用いている。
【０１５２】
更には、上記では受信用端子ＲＸＩＮＰ、ＲＸＩＮＮ側に１０％ＡＳＫ用ＡＳＫ信号受信回路１１１ａを、送信用端子ＴＰ、ＴＮ側に１００％ＡＳＫ用ＡＳＫ信号受信回路１１１ｄをそれぞれ配置していた。これに対し、受信用端子ＲＸＩＮＰ、ＲＸＩＮＮ側に１００％ＡＳＫ用ＡＳＫ信号受信回路１１１ｄを、送信用端子ＴＰ、ＴＮ側に１０％ＡＳＫ用ＡＳＫ信号受信回路１１１ａを配置するような構成にしても良い。図２０は、このＡＳＫ回路の配置の変更についての、本発明の第１の実施の形態を適用した別のＲ/Ｗ用半導体装置Ｃｈ１の構成を表す回路図である。なお、これは図１８のカード用半導体装置の場合でも同様に適用することが可能となる。
【０１５３】
また上記では、ＮＦＣでの使用を想定していたが、それ以外の異なる通信方式に適用しても良い。図２１は、このＡＳＫ回路の配置の変更についての、本発明の第１の実施の形態を適用した別のＲ/Ｗ用半導体装置Ｃｈ１の構成を表す回路図である。
【０１５４】
更には、図４で表したように送信用端子ＴＰ、ＴＮと受信用端子ＲＸＩＮＰ、ＲＸＩＮＮそれぞれにアンテナを配置しても良い。図２２は、このアンテナの配置の変更についての、本発明の第１の実施の形態を適用した別のＲ/Ｗ用半導体装置Ｃｈ１の構成を表す回路図である。
【０１５５】
また、図６の１００％ＡＳＫ信号復調回路の接続先を変更することも考えられる。図２３は１００％ＡＳＫ信号受信端子コントロール回路の変型を表す本発明の第１の実施の形態を適用した別のＲ/Ｗ用半導体装置Ｃｈ1の構成を表す回路図である。整流回路のダイオード接続ＭＯＳを用いてエンベロープ波形を生成することもできる。また１００％ＡＳＫ信号復調回路の入力に電荷引き抜き用電流源ｉｂ１を挿入しているが、内部消費電流があるためｉｂ１はなくても同様に動作する。
【０１５６】
これらの変形例も、当然に本発明の射程に含まれる。
【０１５７】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１５８】
上記ではＮＦＣで用いられるＡＳＫ信号を受信するシステムについての適用について説明した。しかしこれだけには限らず、他の変調度を用いるＡＳＫ変復調方式や、システムに適用することも可能である。
【符号の説明】
【０１５９】
Ｃｈ１…Ｒ／Ｗ用半導体装置、Ｃｈ２…カード用半導体装置
１１１ａ−１…１０％ＡＳＫ信号復調回路、
１１１ａ−２、１１１ａ−２ｐ、１１１ａ−２ｎ
…１０％ＡＳＫ受信端子信号コントロール回路、
１１１ａ−２−１…抵抗分圧アッテネート回路、１１１ａ−２−２…ＥＳＤ、
１１１ａ−２−３…可変前段引き抜き回路、
１１１ａ−２−４…ダイオード接続ＭＯＳ、
１１１ａ−４−１…ローパスフィルタ、
１１１ｂ…Ｒ／Ｗ動作用送信ドライブ回路、１１１ｃ…共振回路、
１１１ｄ…１００％ＡＳＫ用ＡＳＫ信号受信回路
１１１ｄ−１…１００％ＡＳＫ信号受信端子コントロール回路、
１１１ｄ−１…整流回路、１１１ｄ−１−２…クランプ回路、
１１１ｄ−１−３…ダイオード接続ＭＯＳ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源の無い、もしくは電源の使用が制約される環境における回路構成、特にＮＦＣ機能対応の回路構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在日本を中心として、携帯電話機にＮＦＣ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）機能の搭載が進んでいる。海外でもＮＦＣ搭載の携帯電話機が出てきている。ＮＦＣにはカードモード、バッテリーレスモード、Ｒ／Ｗ（リーダ／ライタ）モードの３つのモードが存在する。
【０００３】
Ｒ／Ｗモードは、自身がリーダ／ライタとなり、周りにあるＰＩＣＣ（ＩＣカード）と通信を行うモードである。カードモード、バッテリーレスモードは自分がＰＩＣＣとなり周囲にあるリーダ／ライタと通信を行うモードである。カードモードとバッテリーレスモードの相違点はカードモードでは安定した電力が外部から供給されるのに対し、バッテリーレスモードではそれが無い点にある。
【０００４】
上述のような３つのモードが存在するが、一般的にはＲ／Ｗモードで基本的な回路設計が行われ、それを基礎として残り２つのモードを追加するといった開発がなされることが出願時においては一般的である。したがって、カードモードなどでもＲ／Ｗモードで用いるＡＳＫ信号受信回路を使用することが多い。
【０００５】
下記非特許文献１及び非特許文献２では、カードモード、Ｒ／Ｗモード、バッテリレスモード（低消費電流モード）動作することが記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】ＮＸＰ社 ＰＮ５４４データシート http://www.jp.nxp.com/#/pip/pip=[pfp=53424]|pp=[t=pfp,i=53424]
【非特許文献２】ＳＴマイクロ社 ＳＴ２１ＮＦＣＡデータシート http://www.st-japan.co.jp/products/families/smartcard/st21nfca.htm
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の通り、Ｒ／Ｗモードでは安定した外部電源が存在することが前提となっているため、Ｒ／ＷモードのＡＳＫ信号受信回路では大幅な消費電力の削減は考えられていないことがままある。
【０００８】
本発明の目的は、ＮＦＣ対応の半導体装置がＲ／Ｗモード以外で動作する際に、Ｒ／Ｗモードで用いるＡＳＫ信号受信回路と異なるＡＳＫ信号受信回路を用いる事で、ＡＳＫ信号の受信を行う手段を提供することにある。
【０００９】
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次の通りである。
【００１１】
本発明の代表的な実施の形態に関わる無線通信用半導体装置は、第１の変調信号を復調する第1の復調回路と、第２の変調信号を復調する第２の復調回路と、を有し、第1の復調回路と第２の復調回路が並列に接続され、第1の復調回路への第１の入力ピンと第２の復調回路への第２の入力ピンが別個独立に存在する。
【００１２】
この無線通信用半導体装置は、さらに送信する変調信号出力を駆動するドライバ回路を有し、ドライバ回路は第1の入力ピンを介してアンテナを駆動することを特徴としても良い。
【００１３】
この無線通信用半導体装置は、第１の復調回路が１００％ＡＳＫ信号受信回路であって、１００％ＡＳＫ信号受信回路とドライバ回路が並列に第１の入力ピンに接続されていることを特徴としても良い。
【００１４】
この無線通信用半導体装置は、第２の復調回路が１０％ＡＳＫ信号受信回路であることを特徴としても良い。
【００１５】
この無線通信用半導体装置は、１００％ＡＳＫ信号受信回路はレベルトリガで動作し、１０％ＡＳＫ信号受信回路がエッジトリガで動作することを特徴としても良い。
【００１６】
この無線通信用半導体装置は、さらに復調論理回路共有化回路を有し、復調論理回路共有化回路は１０％ＡＳＫ信号受信回路と１００％ＡＳＫ信号受信回路のいずれが有効かを判断し、有効な受信回路の出力を用いて出力とすることを特徴としても良い。
【００１７】
この無線通信用半導体装置は、１０％ＡＳＫ信号受信回路は引き抜き回路を有し、引き抜き回路を制御することで整合を取ることを特徴としても良い。
【００１８】
この無線通信用半導体装置は、第１の復調回路が１０％ＡＳＫ信号受信回路であって、１０％ＡＳＫ信号受信回路とドライバ回路が並列に第１の入力ピンに接続されていることを特徴としても良い。
【００１９】
この無線通信用半導体装置は、第２の復調回路が１００％ＡＳＫ信号受信回路であることを特徴としても良い。
【００２０】
本発明の代表的な実施の形態に関わる別の無線通信用半導体装置は、第１の変調信号を復調する第1の復調回路と、第２の変調信号を復調する第２の復調回路と、変調信号を送信し発信するドライバ回路と、を有し、第1の復調回路と第２の復調回路が並列に接続され、共用入力ピンからの入力を内部で第1の復調回路と第２の復調回路に分配する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明を適用することで受信用端子ＲＸＩＮＰ、ＲＸＩＮＮと送信用端子ＴＰ、ＴＮをそれぞれのターゲットとする復調方式に対応した信号（上述では、ＡＳＫで説明しているがこれには拘らない）で受信しやすくするための端子振幅コントロール回路を接続できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】従来の携帯電話機におけるＮＦＣのＲ／Ｗモードの動作を表す概念図である。
【図２】従来の携帯電話機におけるＮＦＣのカードモードの動作を表す概念図である。
【図３】従来の携帯電話機におけるＮＦＣのバッテリーレスモードの動作を表す概念図である。
【図４】送受信それぞれにアンテナを用意する方法を採用した際の従来の携帯電話機の構成図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態における携帯電話機のＮＦＣの構成を表す概念図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態における携帯電話機のＮＦＣの構成の詳細を表す回路図である。
【図７】抵抗分圧アッテネート回路による信号の減衰のイメージを表す波形図である。
【図８】可変前段引き抜き回路の動作を表すグラフである。
【図９】本発明の第１の実施の形態に関わる信号の減衰のイメージを表す波形図である。
【図１０】１０％ＡＳＫ受信復調回路の構成を表す回路図である。
【図１１】本発明で用いられる１００％ＡＳＫ信号復調回路の構成を表す回路図である。
【図１２】本発明で用いられる１００％ＡＳＫ信号復調回路の動作を説明するための概念図である。
【図１３】本発明の第１の実施の形態に関わる復調論理回路共有化のための回路図である。
【図１４】本発明の第１の実施の形態に関わる復調論理回路共有化動作に関連する波形図である。
【図１５】変調度１０％と１００％の変調波形を示す波形図である。
【図１６】各変調度波形のオーバーシュート／アンダーシュート仕様について示す概念図である。
【図１７】本発明の第１の実施の形態を適用したカード用半導体装置の構成を表す回路図である。
【図１８】本発明の第１の実施の形態を適用した別のＲ/Ｗ用半導体装置の構成を表す回路図である。
【図１９】本発明の第１の実施の形態を適用した別のＲ/Ｗ用半導体装置の構成を表す回路図である。
【図２０】ＡＳＫ回路の配置の変更についての、本発明の第１の実施の形態を適用した別のＲ/Ｗ用半導体装置の構成を表す回路図である。
【図２１】ＡＳＫ回路の配置の変更についての、本発明の第１の実施の形態を適用した別のＲ/Ｗ用半導体装置の構成を表す回路図である。
【図２２】アンテナの配置の変更についての、本発明の第１の実施の形態を適用した別のＲ/Ｗ用半導体装置の構成を表す回路図である。
【図２３】１００％ＡＳＫ信号受信端子コントロール回路の変型を表す本発明の第１の実施の形態を適用した別のＲ/Ｗ用半導体装置の構成を表す回路図である。
【図２４】１０％ＡＳＫ信号復調回路と１００％ＡＳＫ信号復調回路を接続し、両信号を復調可能にする回路の構成を示す回路図である。
【図２５】復調論理回路共有化のための回路が回路全体の中でどのような位置づけにあるかを表す回路図である。
【図２６】可変前段引き抜き回路の別の構成を表す回路図である。
【図２７】可変前段引き抜き回路の別の構成を表す回路図である。
【図２８】本発明に関わる抵抗分圧アッテネート回路の別の形態を表す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下の実施の形態においては、便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明する。しかし、特に明示した場合を除き、それは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部又は全部の変形例、詳細、補足説明などの関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数など（個数、数値、量、範囲などを含む）に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合などを除き、その特定の数に限定されるものでなく、特定の数以上でも以下でも良い。
【００２４】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素は、特に明示した場合及び原理的に明らかに必須であると考えられる場合を除き、必ずしも必須のものでないことは言うまでもない。また、実施の形態の各機能ブロックを構成する回路素子は、特に制限されないが、ＣＭＯＳ（相補型ＭＯＳトランジスタ）等の集積回路技術によって、単結晶シリコンのような半導体基板上に形成される。なお、実施の形態で、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：またはＭＯＳＦＥＴトランジスタと略す）と記載した場合、ゲート絶縁膜として非酸化膜を除外するものではない。
【００２５】
以下、図を用いて前提となる技術及び本発明の実施の形態を説明する。
【００２６】
（前提となる技術）
図１は従来の携帯電話機１０１１におけるＮＦＣのＲ／Ｗモードの動作を表す概念図である。なお、ここでは携帯電話機を例にして説明するが、携帯電話機に限定されるものではない。図２は従来の携帯電話機１０１１におけるＮＦＣのカードモードの動作を表す概念図である。図３は従来の携帯電話機１０１１におけるＮＦＣのバッテリーレスモードの動作を表す概念図である。これらを用いて前提となる技術を説明する。なお、ここでは、携帯電話機１０１１にＮＦＣ機能が実装されているものとして話を進める。
【００２７】
従来の携帯電話機１０１１のＮＦＣは、ＡＳＫ信号受信回路１０１１ａ、Ｒ／Ｗ動作用送信ドライブ回路１０１１ｂ、共振回路１０１１ｃを含んで構成される。このうち、ＡＳＫ信号受信回路１０１１ａ、Ｒ／Ｗ動作用送信ドライブ回路１０１１ｂはＲ／Ｗ用半導体装置Ｃｈ１に含まれる構成をとる。
【００２８】
Ｒ／Ｗ用半導体装置Ｃｈ１は２組の受信用端子ＲＸＩＮＰ、ＲＸＩＮＮと送信用端子ＴＰ、ＴＮを有する。受信用端子ＲＸＩＮＰ、ＲＸＩＮＮはＡＳＫ信号受信回路１０１１ａの、送信用端子ＴＰ、ＴＮはＲ／Ｗ動作用送信ドライブ回路１０１１ｂの接続端子となる。
【００２９】
Ｒ／Ｗモード及びカードモードでは、安定した電源が外部より供給される。一方、バッテリーレスモードには安定した電源が存在しない。
【００３０】
Ｒ／Ｗモードでの動作では、上述した２組の受信用端子ＲＸＩＮＰ、ＲＸＩＮＮと送信用端子ＴＰ、ＴＮ双方を用いることとなる。
【００３１】
まず、Ｒ／Ｗモードでは、まず携帯電話機１０１１がアンテナＬａｎｔ１を駆動して、変調信号を出力する（図１（１））。すなわち、送信に際しては携帯電話機１０１１のＲ／Ｗ動作用送信ドライブ回路１０１１ｂが送信用端子ＴＰ、ＴＮを駆動する。送信用端子ＴＰ、ＴＮから出力される信号の振幅は、Ｒ／Ｗ動作用送信ドライブ回路１０１１ｂにより決定された振幅で変調信号（図１（１））が出力されることとなる。
【００３２】
カード１０１２は、携帯電話機１０１１からのこの変調信号を受信して内部処理を行った後、携帯電話機１０１１に対して変調信号を出力する（図１（２））。
【００３３】
このカード１０１２から携帯電話機１０１１への出力（図１（２））は、携帯電話機１０１１が無変調の搬送波を出力しているときに、カード１０１２が入力インピーダンスを変化させ、携帯電話機１０１１が出力する無変調搬送波を変調することで行う。携帯電話機１０１１は、この信号を受信し通信を実施する。
【００３４】
カード１０１２から携帯電話機１０１１に際しては送信用端子ＴＰ、ＴＮはドライブされているため、カード１０１２によって変調された信号は送信用端子ＴＰ、ＴＮ上には現れない。そこで、受信用端子ＲＸＩＮＰ、ＲＸＩＮＮ上に現れるインピーダンスの変化をＡＳＫ信号受信回路１０１１ａがつかむことで受信動作を行うこととなる。
【００３５】
この２組の端子による構成は色々な形態が存在するが、代表的なものは以下のものである。
【００３６】
すなわち、図１に示すような送受信共用のアンテナを用いる方法と、送受信それぞれにアンテナを用意する方法である。図４は送受信それぞれにアンテナを用意する方法を採用した際の従来の携帯電話機１０１１の構成図である。
【００３７】
図１に示すような送受信共用のアンテナを用いる方法と図４の送受信それぞれにアンテナを用意する方法の相違点は、共振回路１０１１ｃの有無が大きな相違点となる。この共振回路１０１１ｃの存在により、一つのアンテナを用いて、カード１０１２からの返信（変調成分）を受信用端子ＲＸＩＮＰ、ＲＸＩＮＮに入力する信号、及び送信用端子ＴＰ、ＴＮを介してＲ／Ｗ動作用送信ドライブ回路１０１１ｂが出力する信号を分けることが可能となる。
【００３８】
カードモードでは、これがそのまま逆転する。すなわち外部に存在するリーダ／ライタ１０１３から送信される変調信号（図２（３））に対して、入力インピーダンスを変化させることで、リーダ／ライタ１０１３に対して出力を行う。
【００３９】
バッテリーレスモードもカードモード同様ではある。ただし、リーダ／ライタ１０１３から供給される変調信号（図３（５））より電力を取り出し、携帯電話機１０１１が自身で電源電圧を生成し、その電圧で変調信号の出力動作（図３（６））を行う。
【００４０】
上記でも分かるが、Ｒ／Ｗモードでは自身でアンテナを駆動する必要があるが、他の２つのモードではアンテナを駆動する必要が無い。したがって、カードモード及びバッテリーレスモードは低消費電力で動作することが可能である。これはカードモード及びバッテリーレスモードでは共振回路１０１１ｃの動作が不要な点が理由である。
【００４１】
しかし、バッテリーレスモードではリーダ／ライタ１０１３より供給される信号により動作電圧を生成するため、特に低消費電流動作を必要とする。低消費電流動作が実現できない場合には、そもそも通信自体が不可能となる。
【００４２】
また、カードモードであっても、外部電源は携帯電話機１０１１の二次電池から採られていることがほとんどである。携帯電話機１０１１自体の駆動時間の点を考慮すると、消費電力が大きくなることは好ましくない。
【００４３】
このように、バッテリーレスモードに対応すること等を考えると、従来回路のような大電流ＡＳＫ信号受信回路の使用は適切ではない。また、回路構成的にも、カードモード及びバッテリーレスモードに最適なものとは言えない。
【００４４】
また、複数の仕様をＲ／Ｗ用半導体装置Ｃｈ１で実現しようとすると、複数の変調方式に対応する必要がある。
【００４５】
例えば、変調方式として振幅変調（ＡＳＫ）しか使わない場合を想定する。ＡＳＫにおいては、変調無し(振幅大)の振幅をＡ、変調中(振幅小)の振幅をＢとして、
（（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ））×１００（％）
で規定される。
【００４６】
このときＢ＝０の場合、変調率は１００％となる。この信号を「１００％ＡＳＫ」という。
【００４７】
また、Ｂ＝９０の場合、変調率は１０％となる。この信号を「１０％ＡＳＫ」という。
【００４８】
このように、同一の変調方式であっても変調率が大きく異なれば、別個独立にＡＳＫ信号受信回路を用意する、もしくは２つの変調率に対応したＡＳＫ信号受信回路を用意する必要がある。
【００４９】
しかし、２つの変調率に対応したＡＳＫ信号受信回路は回路構成が複雑となり、また消費電流も大きくなる。
【００５０】
また、別個独立に複数のＡＳＫ信号受信回路を用意する場合、受信用端子ＲＸＩＮＰ、ＲＸＩＮＮが２以上の組必要となる。これはＲ／Ｗ用半導体装置Ｃｈ１の外部出力ピン数を増やすこととなり、原価の上昇要因となる。
【００５１】
同一のピンに二つの変調器を並列に接続することも問題がある。基本的に外部接続ピンにはサージ対策などでＥＳＤ素子が接続されている。そのためピンより入力できる電位は制限され、電源電圧＋Ｖｔｈ程度に制限される(入力ピンにＥＳＤ素子がない場合でも内部回路の素子耐圧で制限される)。よって受信したい信号成分がクランプされないようにする必要がある。図２４は例としてＮＦＣで用いられる１０％ＡＳＫ信号復調回路と１００％ＡＳＫ信号復調回路を接続し、両信号を復調可能にする回路の構成を示す回路図である。
【００５２】
ＡＳＫ受信用半導体回路は近距離から遠距離まで動作する必要がある。この際、リーダ／ライタとカードの距離によって、受信ピンにあらわれる振幅は異なる。１０％ＡＳＫ変調信号を受信するためには、近距離で最も大きい無変調振幅でも電源電圧＋Ｖｔｈを越えないように制御する必要がある。そのように制御すると遠距離では図７で見られるように小振幅になる。
【００５３】
１００％ＡＳＫ変調信号の受信器として最も簡単な構成は、無変調振幅と変調振幅の間に閾値を設け、その閾値により無変調振幅／変調振幅と認識させることである。１００％ＡＳＫ変調信号の変調率の仕様は１００％〜９４．５％であり、変調時でも変調率９４．５％の場合、振幅が残る。
【００５４】
１０％ＡＳＫ変調信号を受信するためのピンでは距離によって無変調時にピンにあらわれる振幅が大きく異なる。近距離での変調度９４．５％の変調振幅と、遠距離での無変調振幅の大きさが逆転する条件が発生する。つまり遠距離から近距離までを考えた時に無変調振幅と変調振幅の間に閾値がない。よって１０％ＡＳＫ変調器と１００％ＡＳＫ変調器を同じピンに接続した場合、複雑な回路構成により１００％信号を受信する必要がある。
【００５５】
もしＲＸＩＮに１０％ＡＳＫ信号復調回路と１００％ＡＳＫ信号復調回路を接続すると、１００％ＡＳＫ信号復調回路を一つの閾値を持つ回路構成では実現できない。
【００５６】
１０％ＡＳＫ信号復調回路は小振幅を復調する必要があるため現在の構成を変更しないとし、１００％ＡＳＫ信号復調回路を変更する。１００％ＡＳＫ信号復調回路に距離認識をさせて、１００％ＡＳＫ信号復調回路のスレッショルドを変更するような方法が考えられる。このようにＲＸＩＮで全信号を受信させようとすると図２４に見られるように現状の回路より複雑な処理が必要となる。
【００５７】
（第１の実施の形態）
上記で説明したようにアンテナ共用時にＲ／Ｗモードでの動作を前提とすると、信号分離の目的で共振回路１０１１ｃを動かすことが必須となる。
【００５８】
しかし、カードモード及びバッテリーレスモードでは、信号の分離を必要としない。自身は入力インピーダンスを変化させることを想定しており、積極的に出力を行っていないためである。
【００５９】
また１０％ＡＳＫ変調信号と１００％ＡＳＫ変調信号を別のピンで受信すると１００％受信回路は非常に簡単にこの閾値を決めることができる。１０％ＡＳＫ信号を受信しないため近距離でも遠距離でも無変調振幅をＥＳＤ素子(ｏｒ整流回路&クランプ回路)でクランプさせることができる。クランプ電圧よりも少し低い電位に簡単に閾値を設けることができる。
【００６０】
本発明においては、２つの受信回路を用意し、１つを従来どおり受信用端子ＲＸＩＮＰ、ＲＸＩＮＮをインターフェースとする。また、残りの１つの受信回路を送信用端子ＴＰ、ＴＮを用いる事で、Ｒ／Ｗ用半導体装置Ｃｈ１の外部出力ピン数を増やすことなく対応することを可能とする。
【００６１】
図５は本発明の第１の実施の形態における携帯電話機１１１のＮＦＣの構成を表す概念図である。また、図６は本発明の第１の実施の形態における携帯電話機１１１のＮＦＣの構成の詳細を表す回路図である。図５と図６は同じものを表しており、構成要素の番号の同じものには同じ番号を付している。また、ある構成要素が内包する構成要素には同じ番号の後ろに更に番号を付する形としている（例：１０％ＡＳＫ用ＡＳＫ信号受信回路１１１ａとそれに含まれる１０％ＡＳＫ受信端子信号コントロール回路１１１ａ−２）。
【００６２】
この携帯電話機１１１のＮＦＣは、１０％ＡＳＫ用ＡＳＫ信号受信回路１１１ａ、Ｒ／Ｗ動作用送信ドライブ回路１１１ｂ、共振回路１１１ｃ及び１００％ＡＳＫ用ＡＳＫ信号受信回路１１１ｄを含んで構成される。
【００６３】
この回路では１０％ＡＳＫ用ＡＳＫ信号受信回路１１１ａを受信用端子ＲＸＩＮＰ、ＲＸＩＮＮに接続する。一方、１００％ＡＳＫ用ＡＳＫ信号受信回路１１１ｄは、Ｒ／Ｗ動作用送信ドライブ回路１１１ｂと並列に接続する形で、送信用端子ＴＰ、ＴＮに接続される。
【００６４】
１０％ＡＳＫ用ＡＳＫ信号受信回路１１１ａは、Ｒ／Ｗ用半導体装置Ｃｈ１内外の回路により構成されるＡＳＫ信号受信回路である。
【００６５】
Ｒ／Ｗ動作用送信ドライブ回路１１１ｂは、Ｒ／Ｗ動作時にアンテナより電波を送信するためのドライバである。
【００６６】
共振回路１１１ｃはアンテナＬａｎｔからの入力信号とＲ／Ｗ動作用送信ドライブ回路１１１ｂによる送信信号を分離するための回路である。
【００６７】
１００％ＡＳＫ用ＡＳＫ信号受信回路１１１ｄは、Ｒ／Ｗ用半導体装置Ｃｈ１内外の回路により構成されるＡＳＫ信号受信回路である。これが、Ｒ／Ｗ動作用送信ドライブ回路１１１ｂと並列に送信用端子ＴＰ、ＴＮに接続されている点が本発明の特徴である。
【００６８】
次に図６を用いて本発明の構成を詳細に説明する。
【００６９】
１０％ＡＳＫ用ＡＳＫ信号受信回路１１１ａは大別すると、１０％ＡＳＫ信号復調回路１１１ａ−１と１０％ＡＳＫ受信端子信号コントロール回路１１１ａ−２を含んで構成される。さらに１０％ＡＳＫ受信端子信号コントロール回路１１１ａ−２は正極側と負極側で１０％ＡＳＫ受信端子信号コントロール回路１１１ａ−２ｐと１０％ＡＳＫ受信端子信号コントロール回路１１１ａ−２ｎを含んで構成される。１０％ＡＳＫ受信端子信号コントロール回路１１１ａ−２ｐと１０％ＡＳＫ受信端子信号コントロール回路１１１ａ−２ｎの回路構成は同一であるため（接続端子の相違のみ）、特に説明においては区別しない。
【００７０】
１０％ＡＳＫ信号復調回路１１１ａ−１は１０％ＡＳＫ信号を復調する回路である。詳細については図１０に関連して述べる。
【００７１】
１０％ＡＳＫ受信端子信号コントロール回路１１１ａ−２ｐ、１１１ａ−２ｎは、受信用端子ＲＸＩＮＰ、ＲＸＩＮＮをコントロールするための制御回路である。これらの内部には、抵抗分圧アッテネート回路１１１ａ−２−１、ＥＳＤ１１１ａ−２−２、可変前段引き抜き回路１１１ａ−２−３、ダイオード接続ＭＯＳ１１１ａ−２−４が含まれる。
【００７２】
抵抗分圧アッテネート回路１１１ａ−２−１は入力信号を整合するための分圧回路である。この抵抗分圧アッテネート回路１１１ａ−２−１はＲ／Ｗ用半導体装置Ｃｈ１内部の抵抗Ｒａ１だけでなく、Ｒ／Ｗ用半導体装置Ｃｈ１外の抵抗Ｒａ２及びキャパシタＣｒがその構成に含まれる。
【００７３】
これらの抵抗Ｒａ１及びＲａ２によりアンテナ端子の信号振幅をアッテネートする。この抵抗分圧アッテネート回路１１１ａ−２−１による減衰は単純な抵抗分圧によるものであり搬送波振幅の大小にかかわらず一定の割合で減衰されることとなる。
【００７４】
図７は、この抵抗分圧アッテネート回路１１１ａ−２−１による信号の減衰のイメージを表す波形図である。この図では、リーダ／ライタとカードの間の距離が遠い場合、近い場合、その中間の位置の場合、の３つの場合におけるアンテナ端子の波形及び減衰後の受信用端子ＲＸＩＮＰ、ＲＸＩＮＮの波形を説明するものである。
【００７５】
ＡＳＫ信号変調度が等しい場合、リーダ／ライタとカードの間の距離が一番近いときが最も搬送波振幅が大きくなる。逆に距離が遠くなるほど搬送波信号の振幅が小さくなる。
【００７６】
アッテネータを用いると距離の遠近に関わらず、一定の割合で減衰することとなるため、リーダ／ライタとカードの間の距離が遠ければ遠いほど、復調の条件は悪化することとなる。
【００７７】
本発明の抵抗分圧アッテネート回路１１１ａ−２−１と従来の抵抗分圧アッテネート回路の相違点は、以下の通りである。すなわち、従来の抵抗分圧アッテネート回路はこの回路だけで整合を取ろうとしていた。一方、本発明の抵抗分圧アッテネート回路１１１ａ−２−１は、これだけではほとんど整合を取る機能が無い。すなわち、後段の可変前段引き抜き回路１１１ａ−２−３による引き抜きに整合を任せる構成を採る。
【００７８】
信号振幅はＲａ１／（Ｒａ１＋Ｒａ２）でアッテネートされる（Ｒａ１、Ｒａ２は図６の対応する抵抗の抵抗値）。したがって、抵抗Ｒａ１の抵抗値を１００ｋΩ、抵抗Ｒａ２の抵抗値を１ｋΩとすると、抵抗分圧アッテネート回路１１１ａ−２−１の減衰率は１００／１０１となり、ほぼ抵抗分圧回路を動作させていない状況にすることも可能となる。本発明の抵抗分圧アッテネート回路１１１ａ−２−１はこのような回路構成になっている（個々の抵抗値は外部回路構成、アンテナや通信する電力条件、対応する周波数などによって変化する）。
【００７９】
また、抵抗分圧アッテネート回路１１１ａ−２−１をトリミング可能なように設計することも本発明の視野に含まれる。図２８は本発明に関わる抵抗分圧アッテネート回路１１１ａ−２−１の別の形態を表す回路図である。この図のようにスイッチを切り替えることで接地抵抗の抵抗値を可変にし、抵抗分圧アッテネート回路１１１ａ−２−１の調整を行うことも本発明の射程に含める。
【００８０】
ＥＳＤ１１１ａ−２−２はサージ対策用の保護回路である。また、一定以上の電圧が１０％ＡＳＫ信号復調回路１１１ａ−１へ流れないようにクランプするための機能も有する。
【００８１】
可変前段引き抜き回路１１１ａ−２−３は、引き抜き電流ｉＡ１を発生させるスイッチｓｗ＿ｄ１と引き抜き電流ｉＡ２を発生させるスイッチｓｗ_ｄ２を含んで構成される。
【００８２】
引き抜き電流ｉＡ１はダイオード接続されたＭＯＳ（ＤＭ１）の閾値電圧（Ｖｔｈ）付近から引き抜き始める電流である。ＭＯＳ（ＤＭ１）の前段には抵抗Ｒｂが挿入されている。これにより、端子電圧に比例する電流が引き抜き電流ｉＡ１として流れる。
【００８３】
一方、引き抜き電流ｉＡ２はダイオード接続されたＭＯＳ（ＤＭ２）及び（ＤＭ３）を直列に接続した回路より引き抜く電流である。２段のダイオード接続の２段分の閾値電圧（２Ｖｔｈ）付近から引き抜き電流ｉＡ２は流れることとなる。引き抜き電流ｉＡ１と異なり抵抗が挿入されていないため、端子電圧の二乗電流が引き抜き電流ｉＡ２として流れる。
【００８４】
このような回路構成を採ることで、受信用端子ＲＸＩＮＰ、ＲＸＩＮＮに掛かる電圧が低いときには、いずれの引き抜き電流も発生せず、したがって減衰はなされない。これらの端子電圧が上昇し、閾値電圧（Ｖｔｈ）を越えると引き抜き電流ｉＡ１が流れ始める。さらに端子電圧が上昇し、閾値電圧（２Ｖｔｈ）を越えると引き抜き電流ｉＡ２が流れ始める。
【００８５】
上述の通り、引き抜き電流ｉＡ１は線形性、引き抜き電流ｉＡ２は指数性（二乗性）を有する。これらを利用することで、電圧が高いときには減衰率を大きくし、電圧が低いときには減衰率を小さくすることが可能となる。図８はこの可変前段引き抜き回路１１１ａ−２−３の動作を表すグラフである。
【００８６】
このように可変前段引き抜き回路１１１ａ−２−３を接続することで、入力端子にＥＳＤ１１１ａ−２−２が接続されていても、近距離から遠距離の通信に応じて減衰率を変更することが可能となる。
【００８７】
なお、図６の可変前段引き抜き回路１１１ａ−２−３の構成はあくまでも例示である。回路の構成によっては、より詳細に制御することも可能である。図２６は可変前段引き抜き回路１１１ａ−２−３の別の構成を表す回路図である。図２７は可変前段引き抜き回路１１１ａ−２−３の別の構成を表す回路図である。これらのように引き抜き段数を増加させる変形をしたとしても本発明の適用は可能である。
【００８８】
ダイオード接続ＭＯＳ１１１ａ−２−４はアンテナ方向から１０％ＡＳＫ信号復調回路１１１ａ−１へ電流の流れを制限するための整流回路である。また、このダイオード接続ＭＯＳ１１１ａ−２−４により包絡線検波を実施し、信号成分のみの抽出が可能となる。
【００８９】
本発明の構成を採ることでどのような効果が現れるか説明する。
【００９０】
図９は、本発明の第１の実施の形態に関わる信号の減衰のイメージを表す波形図である。この図は図７と対応しており、アンテナ端子側の入力信号は図７と同じ波形である。
【００９１】
この図９では、入力信号が同じ図７に対し、出力信号は図７と相違する。すなわち、図７では、カードとリーダ／ライタ間の距離に付いて全ての条件で一定の割合で信号が減衰していた。
【００９２】
これに対し、本発明に関わる図９では、遠距離（図９上段右）で引き抜き電流ｉＡ１及び引き抜き電流ｉＡ２が生じず、ほとんど信号が減衰されない。これは入力される信号の電圧が閾値電圧（Ｖｔｈ）に届かないためである。
【００９３】
一方中距離（図９中段右）及び近距離（図９下段右）において減衰しない場合は、ＥＳＤ１１１ａ−２−２のダイオードで電圧がクランプされてしまい、信号振幅がほぼ無い状態になる。また、多少減衰させても搬送波振幅が大きいため復調可能である。したがって、これら二つの状態では、減衰を行う。
【００９４】
この際、引き抜き電流ｉＡ１及び引き抜き電流ｉＡ２の大きさの相違により、減衰率も相違することとなる。
【００９５】
アンテナの形状や外部回路構成などにより、受信用端子ＲＸＩＮＰ、ＲＸＩＮＮの受信搬送波振幅は大きく変動する。そのため、大きくレベルを変化させる場合には、抵抗分圧アッテネート回路により全体を最適な受信電圧レベルにすることが必要となる。
【００９６】
このリーダ／ライタとの距離の変化による搬送波振幅（及び信号振幅）の変化には可変前段引き抜き回路１１１ａ−２−３により対応し、また、抵抗分圧アッテネート回路１１１ａ−２−１もトリミングにより、強度を変更することが可能となる。これにより多くの外部回路に対応することが可能となる。
【００９７】
次に１００％ＡＳＫ用ＡＳＫ受信回路１１１ｄについて説明する。
【００９８】
１００％ＡＳＫ用ＡＳＫ受信回路１１１ｄは大別すると、１００％ＡＳＫ信号受信端子コントロール回路１１１ｄ−１と１００％ＡＳＫ信号復調回路１１１ｄ−２を含んで構成される。
【００９９】
さらに、１００%ＡＳＫ信号受信端子コントロール回路１１１ｄ−１は、整流回路１１１ｄ−１−１、クランプ回路１１１ｄ−１−２、ダイオード接続ＭＯＳ１１１ｄ−１−３を含んで構成される。
【０１００】
整流回路１１１ｄ−１−１は、送信用端子ＴＰ、ＴＮから入力される信号の整流を行う全波整流回路である。
【０１０１】
クランプ回路１１１ｄ−１−２は、受信信号を一定の電圧でクランプするための回路である。クランプ回路１１１ｄ−１−２により、安定した電圧電源ＶＣＣを供給することが可能となる。これにより、搬送波振幅がある時の、送信用端子ＴＰ、ＴＮの電位はＶＣＣ＋Ｖｔｈｄ２（Ｖｔｈｄ２はダイオード接続ＭＯＳ１１１ｄ−１―３の閾値電圧）となり、搬送波振幅が無いときには、ＶＣＣ＋Ｖｔｈｄ２より電位が低下する。
【０１０２】
送信用端子ＴＰ、ＴＮは、受信用端子ＲＸＩＮＰ、ＲＸＩＮＮのようにアッテネート回路を接続していない。従って、１３．５６ＭＨｚで整合を取り通信可能なようにすれば、電位は必ずＶＣＣ＋Ｖｔｈｄ２になる。出力する搬送波のみの状態であれば電位はＶＣＣ＋Ｖｔｈｄ２となる。
【０１０３】
これらの整流回路１１１ｄ−１−１とクランプ回路１１１ｄ−１−２によりバッテリーレス動作時にチップが動作するための電源を供給することが可能となる。
【０１０４】
ダイオード接続ＭＯＳ１１１ｄ−１−３は包絡線検波を実施し、信号成分のみの抽出が可能とする回路である。
【０１０５】
次に、１００％ＡＳＫ信号受信端子コントロール回路１１１ｄ−１が何故送信用端子ＴＰ、ＴＮに接続されるかを説明する。
【０１０６】
アンテナが電波を受信すると、送信用端子ＴＰ、ＴＮに電位差が生じる。整流回路１１１ｄ−１−１のＦＥＴ Ｍ２、Ｍ３はＴＰ＞ＴＮの電位関係の時に動作して、ＴＰ→ＶＣＣに電流を供給する。ＦＥＴ Ｍ１、Ｍ４は逆にＴＰ＜ＴＮの時に動作する。
【０１０７】
ＶＣＣには受信動作をするための回路が接続されている。したがって、ＶＣＣを一定に保つ必要がある。そのためＶＣＣにはクランプ回路１１１ｄ−１−２が接続され、ＶＣＣが一定電位になるように制御する。
【０１０８】
バッテリーレスモードで動作可能(近距離〜遠距離)ということは、ＶＣＣ内部電流を整流回路より供給できている状態である。つまり、クランプ回路１１１ｄ−１−２によってＶＣＣが一定の電位に保たれている。
【０１０９】
ＶＣＣが一定電位に保たれていると、送信用端子ＴＰ、ＴＮもほぼ一定電位に保たれる。クランプ回路１１１ｄ−１−２はＶＣＣ＋（ＦＥＴ Ｍ３の閾値電圧）程度に送信用端子ＴＰ、ＴＮの電位を制御する。
【０１１０】
この状態で、１００％ＡＳＫ変調信号が入力されると、送信用端子ＴＰ、ＴＮの電位はＶＣＣ＋（ＦＥＴ Ｍ３の閾値電圧）よりも低くなり、整流回路１１１ｄ−１−１から内部に電源を供給できない。１００％ＡＳＫ変調信号が入力されているときの消費電流はＶＣＣに接続されている容量１１１ｄ−１−４により供給する。
【０１１１】
無変調時には、整流回路１１１ｄ−１−１及びクランプ回路１１１ｄ−１−２は送信用端子ＴＰ、ＴＮをＶＣＣ＋（ＦＥＴ Ｍ３の閾値電圧）の電位に固定する。一方、１００％ＡＳＫ変調信号が入力されている場合には、このＶＣＣ＋（ＦＥＴ Ｍ３の閾値電圧）の電位よりも低電位になる。
【０１１２】
よって、送信用端子ＴＰ、ＴＮは１００％ＡＳＫ信号復調回路にとって、非常に復調しやすい電位変化をすることとなる。なぜなら、１００％ＡＳＫ信号復調回路１１１ｄ−２はのＶＣＣ＋（ＦＥＴ Ｍ３の閾値電圧）の電位よりも低い電位に閾値を設定することで簡単に復調動作を実現することが可能だからである。
【０１１３】
上記のような理由で、１００％ＡＳＫ用ＡＳＫ信号受信回路１１１ｄを送信用端子ＴＰ、ＴＮに接続した方が簡単な回路で本発明の実施が可能となる。
【０１１４】
本発明においては、カードからの送信を受信し、電位がこれよりも低下した状態になった時にＶＣＣ＋Ｖｔｈｄ２よりも低下したことを検知することで、１００％ＡＳＫ信号を受信する回路構成とする。このような簡易な構成を採ることで、１００％ＡＳＫ信号受信復調回路１１１ｄ−２では１０％ＡＳＫ信号の受信を諦めることとなるが、これは１０％ＡＳＫ信号復調回路１１１ａ−１が存在するため、問題とはならない。
【０１１５】
次に、１０％ＡＳＫ信号復調回路１１１ａ−１について説明する。図１０は１０％ＡＳＫ受信復調回路１１１ａ−１の構成を表す回路図である。
【０１１６】
１０％ＡＳＫ信号復調回路１１１ａ−１は変調信号のエッジ検出により復調を実施する回路である。１０％ＡＳＫ受信端子信号コントロール回路１１１ａ−２ｐ、１１１ａ−２ｎの出力であるｃｌｉｎｅ（図６参照）が１０％ＡＳＫ信号復調回路１１１ａ−１への入力信号となる。このｃｌｉｎｅにダイオード接続ＭＯＳ１１１ａ−２−４で包絡線検波された信号が入力される。
【０１１７】
ｃｌｉｎｅへの入力は、ローパスフィルタ１１１ａ−４−１において信号で高周波成分をカットし、結合容量により信号成分のエッジのみを増幅器ａｍｐ１の入力Ｖｉｎに伝える。
【０１１８】
続けて入力Ｖｉｎ以降のエッジ検出回路部分について説明する。
【０１１９】
１０％ＡＳＫ信号復調回路１１１ａ−１には、出力ｒｆ＿ａｂｏｕｔ＿１５ｖにより決定される二つの状態がある。立ち下がりエッジ待機状態（ｒｆ＿ａｂｏｕｔ＿１５ｖ＝Ｌ）、立ち上がりエッジ待機状態（ｒｆ＿ａｂｏｕｔ＿１５ｖ＝Ｈ）である。
【０１２０】
ｒｆ＿ａｂｏｕｔ＿１５ｖ＝Ｌでは、図１０の電流ｉ１が流れ、電流ｉ２は流れない。そのため、増幅器ａｍｐ１によりフィードバックが掛かったＶｉｎは参照電圧Ｖｒｅｆ１よりも高い電圧Ｖｒｅｆ１＋Ｖ１で安定する。この状態が立ち下がりエッジ待機状態である。
【０１２１】
立ち下がりエッジ待機状態で上記Ｖ１以上の立ち下がりエッジがｃｌｉｎｅに入力されると出力ｒｆ＿ａｂｏｕｔ＿１５ｖ＝Ｈとなり、立ち下がりエッジ待機状態に移行する。これを繰り返すことで、ＡＳＫ信号を復調する。
【０１２２】
ＡＳＫ信号は立ち上がりエッジの後に必ず立ち下がりエッジがあり、立ち下がりエッジの後には必ず立ち上がりエッジが発生する。つまり、必ず交互に立ち上がりエッジと立ち下がりエッジが生じるために、このように回路構成で復調を実現することが可能となる。
【０１２３】
ただし、１０％ＡＳＫ信号復調回路１１１ａ−１はエッジトリガで回路が動作するために、１０％ＡＳＫ信号を完全に復調する一方で、１００％ＡＳＫ信号を誤って復調することも考えられる。
【０１２４】
次に、１００％ＡＳＫ信号復調回路１１１ｄ−２について説明する。図１１は、本発明で用いられる１００％ＡＳＫ信号復調回路の構成を表す回路図である。図１２は、本発明で用いられる１００％ＡＳＫ信号復調回路の動作を説明するための概念図である。
【０１２５】
この回路では、エッジを用いる１０％ＡＳＫ信号復調回路１１１ａ−１と異なり、入力される信号（ｃｌｋａ＿ａｓｋ）のＬ（低電位）期間の時間幅によってＡＳＫ信号の検出／非検出の判定を実施する。
【０１２６】
ｃｌｋａ＿ａｓｋがＬになると、ｐａｕｓｅ＿ｌｐｆ＿ｏｕｔは容量Ｃ１に対して充電を開始する。ｐａｕｓｅ＿ｌｐｆ＿ｏｕｔがインバータの動作閾値よりも高くなると、図のｒｆ＿ｐａｕｓｅ０、ｒｆ＿ｐａｕｓｅがＨに、ｄｅｌａｙ＿ｌｐｆ＿ｏｕｔはＬになる。
【０１２７】
次にｃｌｋａ＿ａｓｋがＨになると、ｒｆ＿ｐａｕｓｅ０はＬになり、ｄｅｌａｙ＿ｌｐｆ＿ｏｕｔは容量Ｃ２の充電を開始する。ｄｅｌａｙ＿ｌｐｆ＿ｏｕｔがインバータの閾値より高くなるとｒｆ＿ｐａｕｓｅはＬになり、ｒｆ＿ｐａｕｓｅ検出が終了する。図１２の波形で表す時間ｔａ分検知は遅れるものの、ｃｌｋａ＿ａｓｋのＬ期間をほぼ正確に検出することが可能となる。
【０１２８】
また、１００％ＡＳＫ信号復調回路１１１ｄ−２はレベルトリガで動作する。従って、１００％ＡＳＫ信号復調回路１１１ｄ−２は１００％ＡＳＫ信号のみ完全に復調でき、１０％ＡＳＫ信号にはまったく動作させないことが可能となる。
【０１２９】
最後に、ＡＳＫ信号受信回路後段の復調論理回路のＲ／Ｗモード、カードモード、バッテリーレスモードでの共有化方法を説明する。
【０１３０】
Ｒ／ＷモードでのＡＳＫ信号受信回路は受信用端子ＲＸＩＮＰ、ＲＸＩＮＮに接続されているため、ＡＳＫ信号復調出力は１０％ＡＳＫ信号受信回路出力と１００％ＡＳＫ信号受信回路出力が同一で一端子出力であることが多い。しかし今回の低消費電流ＡＳＫ信号受信回路は受信用端子ＲＸＩＮＰ、ＲＸＩＮＮと送信用端子ＴＰ、ＴＮに回路を分けて接続するため、１０％ＡＳＫ信号受信回路出力と１００％ＡＳＫ信号受信回路出力の二端子出力である。
【０１３１】
したがって、全モードで復調論理回路を共有化するためには１０％ＡＳＫ信号受信回路出力と１００％ＡＳＫ信号受信回路出力の両出力をまとめて一端子出力にする必要がある。
【０１３２】
図１３は本発明の第１の実施の形態に関わる復調論理回路共有化のための回路図である。また、図１４は本発明の第１の実施の形態に関わる復調論理回路共有化動作に関連する波形図である。さらに図２５は復調論理回路共有化のための回路が回路全体の中でどのような位置づけにあるかを表す回路図である。
【０１３３】
本実施の形態では一端子出力に対応するために、遅延回路２１１、２１２、信号セレクト回路２１３、セレクト信号リセットパルス発生回路２１４で構成される。
【０１３４】
既に述べたとおり、１０％ＡＳＫ信号復調回路１１１ａ−１は１０％ＡＳＫ信号のみ完全に復調する一方で、１００％ＡＳＫ信号を誤って復調することも考えられる。逆に１００％ＡＳＫ信号復調回路１１１ｄ−２は１００％ＡＳＫ信号のみ完全に復調でき、１０％ＡＳＫ信号にはまったく反応しない。
【０１３５】
具体的には、１００％ＡＳＫ信号で誤復調してはならない変調成分のオーバーシュート／アンダーシュートは１０％ＡＳＫ信号の変調成分よりも大きい。よって１００％ＡＳＫ信号のオーバーシュート／アンダーシュートに対して誤復調しない回路構成は、１０％ＡＳＫ信号では誤復調しない。
【０１３６】
ここでオーバーシュート／アンダーシュートについて説明する。
【０１３７】
図１５は変調度１０％と１００％の変調波形を示す波形図である。また図１６は各変調度波形のオーバーシュート／アンダーシュート仕様について示す概念図である。
【０１３８】
ＮＦＣで受信すべき信号は、Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ （ＡＳＫ）信号である。変調度については、１０％のｔｙｐｅＢ、Ｆｅｌｉｃａ（ｔｙｐｅ Ｃ）と変調度１００％のｔｙｐｅＡがある。ここでは符号化方式や伝送速度などにはふれず、変調度とその信号についてのみ示す。
【０１３９】
オーバーシュート／アンダーシュート仕様は基本的に変調信号成分の±１０％の範囲である。このオーバーシュート／アンダーシュート信号で誤復調してはならない。変調度１００％のオーバーシュート／アンダーシュート波形と変調度１０％の信号の大きさを比べると、変調度１００％のオーバーシュート／アンダーシュート波形の方が大きくなる。つまり１０％ＡＳＫ変調信号と１００％ＡＳＫ変調信号を両方扱う時には、誤復調しやすい波形ができる。
【０１４０】
本発明で示した回路構成の１００％ＡＳＫ信号受信回路も１００％ＡＳＫ信号のオーバーシュート／アンダーシュートに対して誤復調しないため１０％ＡＳＫ信号では誤復調しない。
【０１４１】
一端子出力にするための回路について示す。１０％ＡＳＫ信号復調出力ｒｆ＿ａｂｏｕｔ_１５ｖと１００％ＡＳＫ信号復調出力ｒｆ＿ｐａｕｓｅは入力されると遅延回路により遅延した信号１０％ＡＳＫ信号復調出力ｄｅｌａｙと１００％ＡＳＫ信号復調出力ｄｅｌａｙが出力される。基本的に最初は１０％ＡＳＫ信号復調出力ｓｅｌｅｃｔモードで動作している。よってセレクト信号リセットパルス発生回路２１４は１０％ＡＳＫ信号復調出力ｄｅｌａｙ信号を選択し、ａｓｋｄｏｕｔに出力する。
【０１４２】
１００％ＡＳＫ信号が入力されるとセレクト信号リセットパルス発生回路２１４によりセレクト信号とリセットパルスが生成される。セレクト信号はセレクト回路２１３に入力され１００％ＡＳＫ信号復調出力ｄｅｌａｙをａｓｋｄｏｕｔとしてセレクト回路２１３は選択する。また復調論理回路２２０にも入力され、復調論理回路２２０に１００％ＡＳＫ信号復調出力が入力されることを伝える。
【０１４３】
セレクト信号リセットパルス発生回路２１４より出力されるリセットパルスは復調論理回路２２０に入力され、復調論理回路２２０にリセットがかかる。これを遅延回路２１１、２１２で遅延させている間に全て実施する。遅延時間を処理が完了するのに十分間に合うように回路設計者は回路設計をする。
【０１４４】
遅延回路２１１、２１２により、１００％ＡＳＫ信号復調出力の最初のパルスから確実に受信することができる。１００％ＡＳＫ信号を受信することはリセットがかかるまでの信号は、ノイズとみなせるため全て必要ない信号となる。よって、誤って復調する危険性を無くすことが可能となる。
【０１４５】
以上のように、１０％ＡＳＫ変調信号と１００％ＡＳＫ変調信号を別々の入力端子より受信することで、受信用端子ＲＸＩＮＰ、ＲＸＩＮＮを１０％ＡＳＫ変調信号のみを受信するための最適設計をすることができ、また送信用端子ＴＰ、ＴＮを１００％ＡＳＫ変調信号のみを受信するための最適設計をすることができる。
【０１４６】
受信用端子ＲＸＩＮＰ、ＲＸＩＮＮ１端子のみで１０％変調ＡＳＫ信号と１００％変調ＡＳＫ信号を受信する場合は、１０％ＡＳＫ変調信号の微小信号と、１００％ＡＳＫ変調信号の大信号を同時に受信できる端子振幅コントロール回路、復調回路が必要になる。どちらも最適に受信できる端子振幅コントロール回路を設計することは不可能なため、両方の信号を何とか受信できるような回路構成にする。よって端子振幅コントロール回路、ＡＳＫ復調回路が複雑になり、設計が非常に難しくなる。
【０１４７】
本発明においては、２端子での受信にすることで、受信用端子ＲＸＩＮＰ、ＲＸＩＮＮは１０％ＡＳＫ変調信号の微小信号受信のみを考慮した端子振幅コントロール回路、ＡＳＫ復調回路の設計のみでよくなり、回路設計難易度が非常に低くなる。結果として、低消費電流、小面積設計を実現することができる。
【０１４８】
また同様に送信用端子ＴＰ、ＴＮは１００％ＡＳＫ変調信号の大信号受信のみを考慮した端子振幅コントロール回路、ＡＳＫ受信回路の設計のみでよくなり、回路設計難易度が低くなり、低消費電流、小面積設計を実現することができる。
【０１４９】
結果として、受信用端子ＲＸＩＮＰ、ＲＸＩＮＮと送信用端子ＴＰ、ＴＮをそれぞれのターゲットとする復調方式に対応した信号（上述では、ＡＳＫで説明しているがこれには拘らない）で受信しやすくするための端子振幅コントロール回路を接続できる。
【０１５０】
なお、上記では、Ｒ／Ｗ用半導体装置Ｃｈ１での実装を想定し説明したが、これに拘るものではない。Ｒ／Ｗ用送信ドライブ回路１１１ｂに代えて、バックスキャッタ用変調ＭＯＳ１１１ｅに置き換えてカード用半導体装置Ｃｈ２（＝カードに適用することを想定して設計されたものからリーダ／ライタ用にも使用できるようにした製品）に適用することも本発明の射程に含まれる。また、これまでの説明では、共振回路１１１ｃをＲ/Ｗ用半導体装置Ｃｈ1外に載置した。これに対し、共振回路１１１ｃをＲ/Ｗ用半導体装置Ｃｈ1内に搭載して、共通の端子をＲ/Ｗ用半導体装置Ｃｈ１の外部端子とし、内部で送信用端子ＴＰ、ＴＮ及び受信用端子ＲＸＩＮＰ、ＲＸＩＮＮに分ける構成を取っても良い。図１７は本発明の第１の実施の形態を適用したカード用半導体装置Ｃｈ２の構成を表す回路図である。図１８は、本発明の第１の実施の形態を適用した別のＲ/Ｗ用半導体装置Ｃｈ１の構成を表す回路図である。
【０１５１】
また、本発明は、外部の共振回路１１１ｃの構成を問わない。あくまでも共振回路の構成は、ここの機器及びそれに用いる通信方式に最適に対応したものであることを優先すべきである。図１９は、本発明の第１の実施の形態を適用した別のＲ/Ｗ用半導体装置Ｃｈ1の構成を表す回路図である。この図では、これまでの図と別の共振回路１１１ｃを用いている。
【０１５２】
更には、上記では受信用端子ＲＸＩＮＰ、ＲＸＩＮＮ側に１０％ＡＳＫ用ＡＳＫ信号受信回路１１１ａを、送信用端子ＴＰ、ＴＮ側に１００％ＡＳＫ用ＡＳＫ信号受信回路１１１ｄをそれぞれ配置していた。これに対し、受信用端子ＲＸＩＮＰ、ＲＸＩＮＮ側に１００％ＡＳＫ用ＡＳＫ信号受信回路１１１ｄを、送信用端子ＴＰ、ＴＮ側に１０％ＡＳＫ用ＡＳＫ信号受信回路１１１ａを配置するような構成にしても良い。図２０は、このＡＳＫ回路の配置の変更についての、本発明の第１の実施の形態を適用した別のＲ/Ｗ用半導体装置Ｃｈ１の構成を表す回路図である。なお、これは図１８のカード用半導体装置の場合でも同様に適用することが可能となる。
【０１５３】
また上記では、ＮＦＣでの使用を想定していたが、それ以外の異なる通信方式に適用しても良い。図２１は、このＡＳＫ回路の配置の変更についての、本発明の第１の実施の形態を適用した別のＲ/Ｗ用半導体装置Ｃｈ１の構成を表す回路図である。
【０１５４】
更には、図４で表したように送信用端子ＴＰ、ＴＮと受信用端子ＲＸＩＮＰ、ＲＸＩＮＮそれぞれにアンテナを配置しても良い。図２２は、このアンテナの配置の変更についての、本発明の第１の実施の形態を適用した別のＲ/Ｗ用半導体装置Ｃｈ１の構成を表す回路図である。
【０１５５】
また、図６の１００％ＡＳＫ信号復調回路の接続先を変更することも考えられる。図２３は１００％ＡＳＫ信号受信端子コントロール回路の変型を表す本発明の第１の実施の形態を適用した別のＲ/Ｗ用半導体装置Ｃｈ1の構成を表す回路図である。整流回路のダイオード接続ＭＯＳを用いてエンベロープ波形を生成することもできる。また１００％ＡＳＫ信号復調回路の入力に電荷引き抜き用電流源ｉｂ１を挿入しているが、内部消費電流があるためｉｂ１はなくても同様に動作する。
【０１５６】
これらの変形例も、当然に本発明の射程に含まれる。
【０１５７】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１５８】
上記ではＮＦＣで用いられるＡＳＫ信号を受信するシステムについての適用について説明した。しかしこれだけには限らず、他の変調度を用いるＡＳＫ変復調方式や、システムに適用することも可能である。
【符号の説明】
【０１５９】
Ｃｈ１…Ｒ／Ｗ用半導体装置、Ｃｈ２…カード用半導体装置
１１１ａ−１…１０％ＡＳＫ信号復調回路、
１１１ａ−２、１１１ａ−２ｐ、１１１ａ−２ｎ
…１０％ＡＳＫ受信端子信号コントロール回路、
１１１ａ−２−１…抵抗分圧アッテネート回路、１１１ａ−２−２…ＥＳＤ、
１１１ａ−２−３…可変前段引き抜き回路、
１１１ａ−２−４…ダイオード接続ＭＯＳ、
１１１ａ−４−１…ローパスフィルタ、
１１１ｂ…Ｒ／Ｗ動作用送信ドライブ回路、１１１ｃ…共振回路、
１１１ｄ…１００％ＡＳＫ用ＡＳＫ信号受信回路
１１１ｄ−１…１００％ＡＳＫ信号受信端子コントロール回路、
１１１ｄ−１…整流回路、１１１ｄ−１−２…クランプ回路、
１１１ｄ−１−３…ダイオード接続ＭＯＳ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のＡＳＫ変調信号を復調する第1の復調回路と、
前記第１のＡＳＫ変調信号より変調度の小さい第２のＡＳＫ変調信号を復調する第２の復調回路と、
前記第１の復調回路へ結合され、少なくとも前記第１のＡＳＫ変調信号を受ける第１の入力ピンと、
前記第１の入力ピンと別個に設けられた、前記第２の復調回路へ結合され、少なくとも第２のＡＳＫ変調信号を受ける第２の入力ピンとを有する無線通信用半導体装置。
【請求項２】
さらに前記第1の入力ピンを介して別途設けられたアンテナを駆動して、送信する変調信号を出力するドライバ回路を有することを特徴とする請求項１記載の無線通信用半導体装置。
【請求項３】
前記第１の復調回路はレベルトリガで動作し、前記第２の復調回路がエッジトリガで動作することを特徴とする請求項２記載の無線通信用半導体装置。
【請求項４】
さらに復調論理回路共有化回路を有し、前記復調論理回路共有化回路は前記第１の復調回路と前記第２の復調回路のいずれが有効かを判断し、有効な受信回路の出力を用いて出力とすることを特徴とする請求項２記載の無線通信用半導体装置。
【請求項５】
前記第２の復調回路は引き抜き回路を有し、前記引き抜き回路を制御することで整合を取ることを特徴とする請求項２記載の無線通信用半導体装置。
【請求項６】
さらに前記第２の入力ピンを介して別途設けられたアンテナを駆動して、送信する変調信号を出力するドライバ回路を有することを特徴とする請求項１記載の無線通信用半導体装置。
【請求項７】
前記第１のＡＳＫ変調信号の変調度は１００%であることを特徴とする請求項１−６のいずれか１項に記載の無線通信用半導体装置。
【請求項８】
前記第２のＡＳＫ変調信号の変調度は１０%であることを特徴とする請求項７に記載の無線通信用半導体装置。
【請求項９】
第１のＡＳＫ変調信号を復調する第１の復調回路と、第２のＡＳＫ変調信号を復調する第２の復調回路と、変調信号を送信し発信するドライバ回路と、を有し、
前記第１の復調回路と前記第２の復調回路が並列に接続され、共用入力ピンからの入力信号を内部で分配して、前記第１の復調回路と前記第２の復調回路に入力する無線通信用半導体装置。
【請求項１】
第１のＡＳＫ変調信号を復調する第1の復調回路と、
前記第１のＡＳＫ変調信号より変調度の小さい第２のＡＳＫ変調信号を復調する第２の復調回路と、
前記第１の復調回路へ結合され、少なくとも前記第１のＡＳＫ変調信号を受ける第１の入力ピンと、
前記第１の入力ピンと別個に設けられた、前記第２の復調回路へ結合され、少なくとも第２のＡＳＫ変調信号を受ける第２の入力ピンとを有する無線通信用半導体装置。
【請求項２】
さらに前記第1の入力ピンを介して別途設けられたアンテナを駆動して、送信する変調信号を出力するドライバ回路を有することを特徴とする請求項１記載の無線通信用半導体装置。
【請求項３】
前記第１の復調回路はレベルトリガで動作し、前記第２の復調回路がエッジトリガで動作することを特徴とする請求項２記載の無線通信用半導体装置。
【請求項４】
さらに復調論理回路共有化回路を有し、前記復調論理回路共有化回路は前記第１の復調回路と前記第２の復調回路のいずれが有効かを判断し、有効な受信回路の出力を用いて出力とすることを特徴とする請求項２記載の無線通信用半導体装置。
【請求項５】
前記第２の復調回路は引き抜き回路を有し、前記引き抜き回路を制御することで整合を取ることを特徴とする請求項２記載の無線通信用半導体装置。
【請求項６】
さらに前記第２の入力ピンを介して別途設けられたアンテナを駆動して、送信する変調信号を出力するドライバ回路を有することを特徴とする請求項１記載の無線通信用半導体装置。
【請求項７】
前記第１のＡＳＫ変調信号の変調度は１００%であることを特徴とする請求項１−６のいずれか１項に記載の無線通信用半導体装置。
【請求項８】
前記第２のＡＳＫ変調信号の変調度は１０%であることを特徴とする請求項７に記載の無線通信用半導体装置。
【請求項９】
第１のＡＳＫ変調信号を復調する第１の復調回路と、第２のＡＳＫ変調信号を復調する第２の復調回路と、変調信号を送信し発信するドライバ回路と、を有し、
前記第１の復調回路と前記第２の復調回路が並列に接続され、共用入力ピンからの入力信号を内部で分配して、前記第１の復調回路と前記第２の復調回路に入力する無線通信用半導体装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【公開番号】特開２０１２−１１４７９１（Ｐ２０１２−１１４７９１Ａ）
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６３５１６（Ｐ２０１０−２６３５１６）
【出願日】平成２２年１１月２６日（２０１０．１１．２６）
【出願人】（３０２０６２９３１）ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２６日（２０１０．１１．２６）
【出願人】（３０２０６２９３１）ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
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