Brevet FR2747253A1 — publié le 19971010

Objet électronique portatif, en particulier une carte à mémoire, pour l'échange d'informations à distance avec un terminal par une modulation de champ magnétique. L'invention concerne l'échange d'informations à distance entre un objet électrique portatif, en particulier une carte électronique à mémoire ou carte à "puce", et un terminal par une modulation du champ magnétique généré par le terminal. Dans ce genre d'échange de données à distance, le champ magnétique généré par le terminal sert à alimenter les composants électroniques de l'objet portatif, et à transmettre simultanément des données numériques par une modulation. Différentes sortes de modulation peuvent être envisagées. Actuellement, on utilise généralement une modulation de fréquence ou de phase pour la transmission des informations entre le terminal et l'objet. Dans le sens d'une transmission de l'objet portatif vers le terminal, on utilise généralement une modulation par absorption. Pour une transmission depuis le terminal vers l'objet portatif, on peut également envisager un autre type de modulation, à savoir une modulation par amplitude ce qui offre l'avantage d'éviter d'utiliser des boucles à verrouillage de phase et conduit donc à un système simple. Cependant, une difficulté de la transmission par modulation d'amplitude consiste à pouvoir décorréler correctement les informations de données transmises, des informations parasites résultant de la variation du niveau moyen de la tension récupérée au niveau de la carte et occasionnée par les variations dues au déplacement de l'objet portatif dans le champ magnétique, notamment lorsque le possesseur de l'objet tend celui-ci vers le terminal puis l'en éloigne. L'invention vise à apporter une solution à ce problème. L'invention propose donc un objet électronique portatif, en particulier une carte à mémoire, capable d'échanger à distance des informations avec un terminal par une modulation du champ magnétique généré par le terminal. Selon une caractéristique générale de l'invention, cet objet comprend un bloc filtrage et de comparaison comportant une borne d'entrée pour recevoir, lors d'une transmission d'informations entre le terminal et l'objet, une tension modulée en amplitude dont le niveau moyen est susceptible de varier temporellement. Une source de tension délivre une première tension de polarisation continue et sensiblement constante, et un filtre passe-haut résistif/capacitif est connecté entre la borne d'entrée et la source de tension, ce filtre ayant une fréquence de coupure comprise entre la fréquence de variation du niveau moyen de la tension et la fréquence de modulation n est également prévu un comparateur dont une première entrée est reliée à la source de tension et dont une deuxième entrée est reliée à la borne commune de la capacité et de la résistance du filtre. Le bloc de filtrage et de comparaison permet ainsi d'éliminer la composante continue de la tension reçue au niveau de la borne d'entrée, de centrer la modulation autour de la première tension de polarisation et de récupérer, en sortie du comparateur, uniquement la modulation c'est-à-dire les informations transmises depuis le tèrminal. De façon à obtenir la fréquence voulue pour le filtre tout en optimisant l'encombrement des composants, il s'est avéré préférable de choisir une capacité de faible valeur, par exemple 10 pF, associée à une résistance de filtre de très forte valeur, par exemple 10 MQ. La résistance du filtre est de préférence composée de deux transistors complémentaires à effet de champ, ayant avantageusement une longueur de canal supérieure à 100 microns. En combinaison, le bloc de filtrage et de comparaison comporte alors au moins une source de tension de polarisation auxiliaire délivrant une tension de polarisation auxiliaire sur la grille de l'un des transistors complémentaires. Cette tension de polarisation auxiliaire est choisie de façon à obtenir une différence de tension continue sensiblement nulle aux bornes de la résistance. Ceci permet de maintenir l'équilibre des transistors et d'éviter que ceux-ci se dépolarisent en présence de variations trop importantes du niveau de la tension reçue par l'objet portatif. Selon un mode préféré de réalisation, le bloc de filtrage et de comparaison comporte deux sources de tension de polarisation auxiliaires délivrant respectivement deux tensions de polarisation auxiliaires sur les deux grilles des deux transistors complémentaires, les tensions de polarisation auxiliaires étant choisies de façon à obtenir une différence de tension continue sensiblement nulle aux bornes de la résistance du filtre. Généralement ce type d'objet portatif comprend un bloc primaire de redressement et de stabilisation qui délivre en sortie une tension redressée et stabilisée. I1 est alors particulièrement avantageux d'utiliser cette tension stabilisée pour obtenir les tensions de polarisation nécessaires. Plus précisément, on peut utiliser des moyens de pont diviseur connectés entre la sortie du bloc primaire et la masse, dont les résistances sont faibles par rapport à la résistance du filtre passe-haut. Le pont diviseur connecté entre la tension stabilisée et la masse peut être ainsi assimilé à des sources de tension sensiblement constantes et d'impédances très faibles. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée de modes de réalisation nullement limitatifs et des dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 illustre très schématiquement la variation de la tension récupérée au niveau d'un objet portatif lors du déplacement de celui-ci dans le champ magnétique, - la figure 2 illustre la transmission d'informations par modulation d'amplitude, - la figure 3 illustre très schématiquement un premier mode de réalisation de l'objet selon l'invention, et, - la figure 4 illustre schématiquement un second mode de réalisation d'un objet selon l'invention. Classiquement un objet portatif, tel qu'une carte à mémoire, comporte une antenne de réception ainsi qu'un bloc primaire connecté à cette antenne et assurant notamment des fonctions de redressement de filtrage et de stabilisation. Un tel bloc délivre alors une tension d'alimentation redressée VNR et une tension d'alimentation redressée stabilisée VDD. Comme illustré sur la figure 1, le niveau moyen NM de la tension récupérée VNR est susceptible de variations conformément à la courbe CO, lors du déplacement de l'objet portatif dans le champ magnétique. Ainsi, dans une application du type "portillon automatique", la tension VNR atteint son niveau maximum lorsque l'utilisateur approche sa carte du terminal. I1 a été observé que les variations dues au déplacement de la carte dans le champ magnétique ont une fréquence maximum de quelques dizaines de hertz. Pour la transmission des informations depuis le terminal vers la carte, la tension VNR est modulée en amplitude autour du niveau moyen NM (figure 2). Cette tension VNR modulée comporte des pics de modulation PC et des creux de modulation CRX correspondant aux différentes valeurs logiques des bits transmis. Afin de bien décorréler les informations de données transmises, des informations parasites dues aux variations du niveau de tension, c'est-à-dire afin de bien faire la différence entre une variation du niveau de tension due à la modulation et une variation du niveau de tension due au déplacement de la carte dans le champ magnétique, on utilise un bloc de filtrage et de comparaison BFC tel que celui illustré sur la figure 3. Ce bloc BFC comporte une borne d'entrée BE recevant la tension VNR délivrée par le bloc primaire BP, ainsi qu'un filtre passehaut FPH constitué d'un réseau résistif/capacitif. La résistance du filtre est constituée ici de deux transistors complémentaires à effet de champ TN et TP réalisés en technologie CMOS et ayant chacun une longueur de canal au moins supérieure à 100 KLm, de préférence de l'ordre de 150 pin. La borne commune de ces deux transistors TN et TP, qui est reliée à une capacité C connectée à la borne BE, est également connectée à l'entrée inverseuse d'un comparateur analogique CP. L'autre borne commune de ces deux transistors complémentaires est reliée à l'autre entrée du comparateur CP. Un pont diviseur formé de quatre résistances R1-R4 connectées en série entre la masse et la borne de sortie du bloc primaire (qui délivre également la tension stabilisée VDD), constitue trois sources de tension auxiliaires de polarisation. Plus précisément, la borne commune des résistances R1 et R2 est reliée à la grille du transistor TN à canal N et délivre une tension de polarisation auxiliaire PL2. La borne commune des résistances R2 et R3 est reliée à la borne commune des transistors TN et TP qui est connectée à l'entrée non inverseuse du comparateur. La tension de polarisation délivrée à ce niveau par le pont diviseur est référencée Pu 1. Enfin, la borne commune des résistances R3 et R4 qui délivre une tension de polarisation auxiliaire PL3 est reliée à la grille du transistor TP à canal P. Alors que la tension VDD délivrée est de l'ordre de 3 V, les valeurs des résistances R1 à R4 sont respectivement égales à 175 kil, 520 kfl, 580 kR, et 350 kQ. Ces résistances sont faibles par rapport à la résistance drain/ source des transistors complémentaires qui est de l'ordre de 10 MQ. En conséquence, la source de tension qui délivre la tension de polarisation PL1 peut être considérée comme une source de tension sensiblement constante à impédance faible. ll en résulte que la tension PL1 demeure constante même lorsque la tension VNR varie de façon importante. Par ailleurs, les valeurs des résistances du pont diviseur ont été également ajustées de façon à obtenir des tensions de polarisation auxiliaires PL2 et PL3 maintenant un bon équilibre des transistors c'est-à-dire évitant leur dépolarisation. En pratique, on ajuste les valeurs des résistances de façon à obtenir une différence de tension quasi nulle aux bornes drain/source des transistors complémentaires. En fonctionnement, le filtre FPH, dont la fréquence de coupure, typiquement 1,5 kHz, est inférieure à la fréquence de la modulation (10 kHz), est polarisé par la tension de polarisation PL1. La composante continue de la tension VNR est supprimée par la capacité C et l'on récupère à la borne commune résistive/capacitive du filtre, la variation de la tension VNR centrée sur la tension de polarisation constante PL1. Cette tension PL1 étant par ailleurs également injectée dans le comparateur CP, on récupère à la borne de sortie BS de ce dernier la modulation de la tension VNR que l'on traite dans un bloc logique classique BLL afin d'en extraire les informations transmises. Bien entendu outre ce bloc logique classique BLL, l'objet portatif comporte également de façon classique un bloc mémoire BLM. Afin d'améliorer encore les performances du dispositif selon l'invention et d'obtenir une meilleure indépendance vis-à-vis des variations du niveau moyen de la tension d'alimentation, on peut utiliser avantageusement le mode de réalisation illustré sur la figure 4. Plus précisément, sur ce mode de réalisation, le bloc de filtrage et de comparaison BFC comporte une cascade de plusieurs filtres passe-haut FPH1-FPH3 de structure identique à celle du filtre FPH décrit en référence à la figure 3. Ces filtres sont tous polarisés par les tensions PL1, PL2 et PL3 et sont mutuellement connectés par l'intermédiaire de tampons ("buffer" en langue anglaise) analogiques formés chacun d'un amplificateur opérationnel ayant sa sortie rebouclée sur son entrée inverseuse. La présence de ces tampons analogiques permet une diminution d'impédance jusqu'à une valeur de quelques kQ REVENDICATIONS 1. Objet électronique portatif, en particulier une carte à mémoire, capable d'échanger à distance des informations avec un terminal par une modulation du champ magnétique généré par le terminal, caractérisé par le fait qu'il comprend un bloc de filtrage et de comparaison (BFC) comportant une borne d'entrée (BE) pour recevoir, lors d'une transmission d'informations entre le terminal et l'objet, une tension (VNR) modulée en amplitude dont le niveau moyen est susceptible de varier temporellement, une source de tension délivrant une première tension de polarisation (PL1) continue et sensiblement constante, un filtre passe-haut résistif/capacitif (FPH) connecté entre la borne d'entrée et la source de tension et ayant une fréquence de coupure comprise entre la fréquence de variation du niveau moyen de la tension et la fréquence de modulation, et un comparateur (CP) dont une première entrée est reliée à la source de tension et dont une deuxième entrée est reliée à la borne commune de la capacité et de la résistance du filtre. 2. Objet selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la résistance du filtre est composée de deux transistors complémentaires à effet de champ (TN, TP), et par le fait que le bloc de filtrage et de comparaison comporte au moins une source de tension de polarisation auxiliaire délivrant une tension de polarisation auxiliaire (PL2) sur la grille de l'un des transistors complémentaires, ladite tension de polarisation auxiliaire étant choisie de façon à obtenir une différence de tension continue sensiblement nulle aux bornes de la résistance. 3. Objet selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le bloc de filtrage et de comparaison comporte deux sources de tensions de polarisation auxiliaires délivrant respectivement deux tensions de polarisation auxiliaires (PL2, PL3) sur les deux grilles des deux transistors complémentaires, les tensions de polarisation auxiliaires étant choisies de façon à obtenir une différence de tension continue sensiblement nulle aux bornes de la résistance. 4. Objet selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé par le fait qu'il comprend un bloc primaire (BP) de redressement et de stabilisation, connecté à l'antenne de l'objet portatif, et délivrant une tension redressée et stabilisée (VDD), et par le fait que les sources de tension de polarisation comportent des moyens de pont diviseur (R1 R4) connectés entre la sortie du bloc primaire et la masse, dont les résistances sont faibles par rapport à la résistance du filtre passe-haut. 5. Objet selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les moyens de pont diviseur comprennent une première résistance (R1) connectée entre la sortie du bloc primaire et la grille de l'un des transistors complémentaires (TN), une deuxième résistance (R2) connectée en série entre la première résistance et l'une des bornes communes des deux transistors complémentaires, une troisième résistance (R3) connectée en série entre la deuxième résistance et la grille de l'autre transistor complémentaire, et une quatrième résistance (R4) connectée en série entre la troisième résistance et la masse, et par le fait que l'autre borne commune des deux transistors complémentaires est reliée à la deuxième entrée du comparateur. 6. Objet selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé par le fait que la longueur des canaux des transistors (TN, TP) est supérieure à 100 microns. 7. Objet selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend une cascade de plusieurs filtres passe-haut (FPH1-FPH3) mutuellement connectés par des tampons analogiques (Al, A2), le premier filtre étant connecté à la borne d'entrée et le dernier filtre étant connecté à la deuxième entrée du comparateur.