Brevet FR2807586A1 — publié le 20011012

DISPOSITIF DE MODULATION DE CHARGE DANS UN CIRCUIT INTEGRE TELE-ALIMENTE La présente invention concerne dispositif de modulation de charge dans un circuit intégré télé- alimenté. Un dispositif permet la transmission de données entre circuit intégré télé-alimente et un lecteur source d'un champ électromagnétique, par variation de la charge équivalente du circuit intégré, vue du lecteur. Cette invention s'applique notamment aux cartes à puce sans contact et aux étiquettes ou badges électroniques. Dans de telles applications, un circuit oscillant, de type LC par exemple, est utilisé pour la régénération de l'alimentation et la transmission de données entre la carte et le lecteur. Le circuit oscillant peut être partiellement ou totalement intégré dans le circuit intégré, ou déporté à l'extérieur. Le circuit oscillant placé dans un champ électromagnétique délivre sur ses bornes, un signal alternatif à la même fréquence que le signal émis par le lecteur. L'amplitude de ce signal de tension est maximale lorsque la fréquence propre de résonance du circuit oscillant est égale à la fréquence d'émission du lecteur. Un circuit intégré pour de telles applications comprend habituellement un circuit redresseur du signal alternatif fournit par le circuit oscillant. La fonction du circuit redresseur est de relier cette tension alternative à une charge continue, correspondant à la charge de la circuiterie logique du circuit intégré. Autrement dit, ce circuit redresseur convertit la tension alternative d'alimentation une tension continue d'alimentation de la circuiterie logique du circuit intégré. La modulation de charge consiste alors à faire varier l'impédance du circuit d'accord, vue le lecteur, en fonction des données à transmettre. Le circuit intégré comprend à cet effet un circuit de variation de charge, commandé par un signal logique de modulation délivré par un étage de transmission de donnees du circuit intégré. Le circuit de variation de charge consiste généralement en un ou plusieurs transistors connectés entre les plots de sortie du circuit oscillant, et commandés par le signal logique de modulation. La figure 1 représente un premier exemple de réalisation d'un circuit de variation de charge dans un circuit intégré télé-alimenté. Ce circuit intégré comprend de façon classique, un circuit oscillant 1 qui délivre un signal de tension alternatif entre ses bornes A et B un circuit redresseur 2 de ce signal de tension alternatif pour fournir les tensions d'alimentation continue Vdd et Gnd à circuiterie logique 3 du circuit intégré. Dans l'exemple, le circuit redresseur est à pont de diodes D0, D1, D2, D3 et la circuiterie logique est représentée par sa charge équivalente, avec une résistance Re et un condensateur Ce en parallèle entre les tensions d'alimentation Vdd et Gnd. Le circuit de variation de charge du circuit oscillant est commandé par un signal binaire de modulation, noté mod, délivré par un étage ED de transmission de données prévu dans la circuiterie logique 3, non représenté. Le circuit 4 de variation de charge comprend un transistor de commutation Tml, commandé sur sa grille par le signal de modulation mod. Dans 1 exemple, c'est un transistor MOS de type N, connecté entre un n#ud Nm de modulation et la tension d'alimentation Gnd. Le circuit 4 de variation de charge comprend en outre deux transistors d'isolation, un par borne du circuit oscillant, qui protègent le transistor de commutation Tml des tensions trop élevée. On a ainsi un transistor d'isolation Til, connecté entre la borne A et le n#ud Nm et un transistor d'isolation Ti2, connecté entre la borne B et le n#ud Nm. Dans l'exemple, ce sont tous deux des transistors MOS de type N. Chacun est monté en diode avec sa grille et son drain reliés ensemble. Lorsque le transistor de commutation Tml est commandé à l'état ouvert ou bloqué le signal binaire de modulation mod, il est équivalent à une résistance élevée que l'on note rdsoff Lorsque le transistor de commutation est commandé à l'état fermé ou passant, il est équivalent à une résistance faible que 'on note rdson. La différence entre les résistances rdsoff et rdson crée la variation de charge La pulsation de travail du circuit oscillant 1 est inchangée. figure 2 représente un autre exemple de réalisation du circuit 4 de variation de charge. Dans cet exemple, le circuit de variation de charge comprend un condensateur Cm et un transistor de commutation Tm2 connectés en série entre les bornes A et B. Dans 'exemple, le transistor de commutation est un transistor MOS de type N. Il reçoit sur sa grille le signal binaire de modulation mod. En fonction niveau binaire de ce signal mod, le transistor de commutation met ou ne met pas le condensateur Cm en parallèle le circuit oscillant. Selon que le condensateur Cm effectivement mis en parallèle, ou non, on varie la charge capacitive et la pulsation de travail circuit oscillant. Ces exemples de circuit de modulation de charge de l'etat de la technique ont en commun de nécessiter la connexion d'éléments supplémentaires sur circuit oscillant, qui viennent perturber le coefficient de qualité de ce circuit. On entend par coefficient de qualité, la surtension à ses bornes à la fréquence d'oscillation du circuit. La charge en courant due aux éléments supplémentaires réduit la surtension donc, le rendement du circuit oscillant. En outre, ces éléments supplémentaires entraînent un surcoût en terme de surface d'implantation sur le circuit intégré. Ils doivent en effet être aptes à supporter de grandes variations de tension les bornes du circuit oscillant, qui peuvent atteindre 10 à 100 volts. Un objet de l'invention est un dispositif de modulation de charge dans un circuit télé-alimenté qui a pas ces différents inconvénients. L'idée à la base de l'invention est d'utiliser la diode parasite drain/substrat ou source/substrat des transistors MOS réalisés dans un caisson. Selon 'invention, en appliquant la modulation à la polarisation de caisson d'un transistor MOS connecté par son drain ou sa source à une borne du circuit oscillant, on peut rendre passant la diode parasite drain caisson ou source caisson, ce qui a pour effet de tirer la borne considérée à un niveau de tension donné, ce revient, vu du lecteur, à affecter charge du circuit oscillant. Telle que caractérisée, l'invention concerne donc un dispositif de modulation de charge dans un circuit integré télé-alimenté, un dispositif de regénération d' première et d'une deuxième tension d'alimentation dudit circuit comprenant un circuit oscillant et au moins un transistor MOS réalisé dans un caisson sur une borne au moins du circuit oscillant, le drain ou la source dudit transistor étant connecté à la borne considérée, caractérisé en ce que le dispositif de modulation comprend des moyens pour polariser ledit caisson à la première ou à la deuxième tension d'alimentation selon le niveau d'un signal binaire de modulation. D'autres caractéristiques ou avantages de l'invention sont détaillés dans la description suivante faite à titre indicatif et non limitatif de l'invention, et en référence aux dessins annexés dans lesquels - les figures 1 et 2 déjà décrites représentent chacune un circuit integré télé- alimenté comprenant un circuit de variation de charge selon l'état de la technique ; - la figure 3 représente un circuit intégré télé-alimenté comprenant un circuit de variation de charge selon un premier exemple de mise #uvre de l'invention ; - la figure 4 représente une variante du circuit de variation de charge représenté à la figure 3 ; - la figure 5 représente un circuit integré télé-alimenté comprenant un circuit de variation de charge selon un autre exemple de mise en oeuvre de 1 invention; et - la figure 6 représente un système électronique utilisant des circuits intégrés telé- alimentés. Dans les figures, les mêmes éléments portent les mêmes références. Comme représenté sur la figure 5, un système électronique 10 pour une application type carte à puce, étiquette ou badge électronique comprend un lecteur 11 assurant entre autre la télé- alimentation des cartes à puce d'étiquettes électroniques 12 par émission champ électromagnétique B. Ces cartes à puce étiquettes électroniques 12 comprennent un circuit intégre du type télé-alimenté 13. Le circuit intégré télé-alimenté représenté sur la figure 3 comprend, comme dans les figures précédentes, un dispositif de régénération des alimentations comprenant un circuit oscillant 1 et un .circuit redresseur 2, une circuiterie électronique 3 alimentée par tensions d'alimentation Vdd et Gnd régénérées et circuit 4 de variation de la charge du circuit, oscillant. Dans l'exemple, le circuit redresseur à une structure à pont de diodes correspondant à la structure D0, Dl, D2, D3 représentée sur la figure 1. Dans la figure 3, ces diodes sont réalisées chacune par un transistor MOS monté en diode, grille et drain reliés ensemble. Plus précisément, la diode DO est réalisée un transistor MOS de type N, M1, dont la source est connectée à la tension d'alimentation Gnd et la grille et le drain d sont reliés ensemble à la borne A. De même, la diode D1 est réalisée par un transistor MOS de type N, M1, dont la source s est connectée à la tension alimentation Gnd et la grille g et le drain d sont reliés ensemble à la borne B. La diode D2 est réalisée par un transistor MOS de type P, M2, dont la source s est connectée à la tension d'alimentation Vdd et la grille g et le drain d sont reliés ensemble à la borne La diode D3 est réalisée par un transistor MOS de type P, M3, dont la source s est connectée à la tension alimentation Vdd et la grille g et le drain d sont reliés ensemble à la borne B. Habituellement, le substrat ou le caisson transistor est polarisé à une tension adaptée, genéral la tension de source, pour empêcher les diodes parasites drain/substrat ou drain/caisson et source/substrat ou source/caisson d'être passantes, ce qui permet d'éviter les fuites dans le transistor. Cette polarisation est matérialisée sur les figures par une connexion de polarisation "bulk", entre le canal du transistor et sa source. Dans un exemple de technologie MOS sur substrat P, les transistors MOS N sont réalisés dans le substrat P et les transistors MOS P sont réalisés dans des caissons de type N. Il est possible d'avoir une polarisation différente pour chaque caisson, en fonction des besoins, alors que la polarisation du substrat est la même pour tout le circuit intégré. Dans l'invention, on utilise la polarisation de caisson pour maintenir non passante ou pour rendre passante la diode parasite de caisson d'un transistor MOS connecté à une borne du circuit oscillant. De cette façon, si c'est le drain de ce transistor qui est connecté à une borne du circuit oscillant, on peut tirer cette borne à la tension de polarisation de caisson qui rend la diode parasite associée passante. La charge équivalente du circuit oscillant est ainsi modifiée, vue du lecteur. Si on prend l'exemple représenté sur la figure 3, dans une technologie MOS sur substrat P, les transistors MOS P M2 et M3 sont realisés dans un caisson, de préférence, dans le même caisson. Le drain de chacun de ces transistors est relié à une borne du circuit oscillant. circuit 4 de variation charge selon l'invention comprend alors des moyens commandés par le signal binaire de modulation mod, pour modifier la tension de polarisation de caisson de ces transistors M2 et . Dans l'exemple, ces moyens consistent en un inverseur comprenant un transistor P T2 et un transistor MOS N T1 connectés entre les tensions d'alimentation Vdd et Gnd, dont les grilles reliées en commun reçoivent le signal binaire de modulation mod et dont les drains reliés en commun fournissent la sortie S de l'inverseur, connectée à la connexion bkp de polarisation de caisson. Si le signal binaire de modulation vaut "1", c'est le transistor T1 du circuit de variation de charge qui est passant. La sortie S est tirée la tension d'alimentation Gnd. Ainsi, selon le niveau du signal alternatif sur les bornes A et B du circuit oscillant, une diode parasite drain caisson au moins est passante, tirant la borne associée à la tension alimentation Gnd. Si le signal binaire de modulation vaut "0", c'est le transistor T2 du circuit de variation de charge qui est passant. La sortie S est tirée à la tension d'alimentation Vdd. Le caisson des transistors M2 et M3 alors polarisé à la tension d'alimentation Vdd et aucune diode drain/caisson n'est passante. Le transistor T1 est dimensionné pour tirer de façon plus ou moins rapide la connexion de polarisation caisson à la tension d'alimentation Gnd, en fonction de l'indice de modulation recherché. Dans une variante représentée sur la figure 3, on prévoit un élément résistif Rm en série entre le transistor T1 et la tension d'alimentation Gnd, ce qui permet aussi d'adapter l'indice de modulation du circuit 4. Cet élément résistif peut être en pratique realisée par une résistance pure (diffusion, polysilicium par exemple), ou par un circuit équivalent, par exemple un circuit à transistors. Sur la figure 4, on a représenté une solution duale la solution représentée sur la figure 3, correspondant à un circuit intégré réalisé sur un substrat de type N. Dans cet exemple, les transistors MOS N sont réalisée dans des caissons de type P. Ces caissons sont normalement polarisés à la tension d'alimentation Gnd, typiquement par leur source. Le circuit de variation de charge selon l'invention permet alors soit de polariser de façon normale le caisson des transistors MO et Ml, à la tension d'alimentation Gnd, soit de le polariser à la tension d'alimentation en fonction du signal binaire de modulation mod sortie du circuit de variation de charge est dans cet exemple connectée à la connexion bkn de polarisation caisson des transistors MO et Ml. Si il comprend résistance d'adaptation Rm' de l'indice de modulation, cette résistance est alors prévue entre la tension d'alimentation Vdd et le transistor T2, pour faire monter plus ou moins rapidement la sortie S du circuit à la tension d'alimentation Vdd. Un autre exemple de circuit intégré telé-alimenté avec circuit de variation de charge selon l'invention est représenté sur la figure 4. La différence avec la solution représentée sur la figure 3, réside dans les transistors MOS du circuit redresseur 2 qui sont montés différemment. Dans cet exemple, les transistors MO et M2 forment un premier inverseur, avec leurs grilles reliées ensemble la borne A et leurs drains reliés ensemble sur la borne B. Les transistors Ml et M3 forment un autre inverseur avec leurs grilles reliées ensemble sur la borne B et leurs drains reliés ensemble sur la borne A. On a ainsi une structure de redresseur à inverseurs rebouclés en entrée/sortie sur les bornes A et B du circuit oscillant, pour régénérer les tensions d'alimentation Vdd et Gnd. Dans cet exemple, le circuit de variation de charge selon l'invention s'applique de la même façon que dans la figure 3. Pour des transistors M2 et M3 réalisés dans des caissons de type N, la connexion de polarisation de caisson est connectée à la sortie du circuit de variation de charge, qui a la même structure que dans la figure 3. L'invention s'applique aussi bien à des configurations du dispositif de régénération tensions d'alimentation Vdd et Gnd dans lesquelles aurait un transistor réalisé dans un caisson connecte par sa source à une borne du circuit oscillant. Dans cas, c'est la diode source caisson qui permet d'appliquer la modulation selon l'invention. On notera aussi que le circuit de variation charge selon l'invention comprend de préférence moins un transistor à caisson par borne du circuit oscillant. Cependant, il peut comporter un transistor a caisson sur une seule borne, même si l'efficacité du circuit de variation est moindre dans ce cas. Plus généralement, dès lors que sur une borne au moins du circuit oscillant, au moins un transistor MOS réalisé dans un caisson a son drain ou sa source connecte à la borne considérée, on peut prévoir un circuit de variation de charge selon l'invention pour modifier la tension de polarisation du caisson en fonction du signal binaire de modulation mod. On notera qu'il importe peu dans l'invention que les transistors MOS M2 et M3 des figures 3 et 5 soient réalisés chacun dans un caisson séparé ou dans un même caisson La même remarque s'applique aux transistors MO et M1 de la figure 4. Le dispositif de variation de charge selon l'invention est particulièrement aisé à mettre en #uvre et ne rajoute aucune charge sur le circuit oscillant. Ainsi, le coefficient de qualité du circuit oscillant est le même avec ou sans modulation. En outre, le circuit 4 de variation de charge n'a pas à supporter les écarts de tension importants qui peuvent se produire aux bornes du circuit oscillant. Ils sont donc de plus petites dimensions, d'où une économie substantielle de surface silicium pour le circuit intégré. Dans le cas, comme représenté sur les figures 3 à 5, où le circuit intégré comprend un dispositif 5 d'isolation connecté entre la sortie d'alimentation Vdd du circuit redresseur 2 et l'entrée correspondante sur la circuiterie interne 3, le circuit 4 de variation de charge sera placé en amont, entre le circuit redresseur 2 et le dispositif 5 d'isolation. REVENDICATIONS Dispositif de modulation de charge dans un circuit intégré télé-alimenté comportant un dispositif de régénération d'une première et d'une deuxième tension d'alimentation (Vdd, Gnd) comprenant un circuit oscillant (1) et au moins un transistor MOS (M2, M3) réalisé dans un caisson sur une borne au moins (A, B) du circuit oscillant, le drain ou la source dudit transistor étant connecté à la borne considérée, caractérisé en ce que le dispositif de modulation comprend des moyens (4) pour polariser le caisson dudit transistor à la première ou à la deuxième tension d'alimentation (Vdd, Gnd) selon le niveau d'un signal binaire de modulation (mod). 2. Dispositif de modulation selon la revendication 1, comprenant plus d'un transistor à caisson (M2, M3), caractérisé en ce que les dits transistors sont réalisés dans un caisson de même type (P) 3. Dispositif de modulation selon revendication ou 2, caractérisé en ce que le ou transistors sont des transistors d'un circuit redresseur (2) de tension, connecté entre les bornes (A, B) du circuit oscillant (1) et qui fournit en sortie les première et deuxième tensions d'alimentation (Vdd, Gnd). 4. Dispositif de modulation de charge selon l'une revendications précédentes, caractérisé en ce que moyens de polarisation (4) comprennent un inverseur connecté entre la première et la deuxième tension d'alimentation (Vdd, Gnd), dont l'entrée de commande (E) reçoit le signal logique de modulation (mod), fourni par un étage de transmission de données (ED) du circuit intégré, et dont la sortie (S) est reliée à une connexion de polarisation (bkp) de caisson du ou des transistors. s. Dispositif de modulation selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'inverseur comprend un premier transistor (T2) pour tirer la sortie (S) au niveau de la tension d'alimentation (Vdd) apte à bloquer la diode drain caisson ou source caisson un deuxieme transistor (T1) pour tirer la sortie au niveau de l'autre tension d'alimentation (Gnd), apte à rendre passante la diode considérée, les dimensions dit deuxieme transistor étant fonction de l'indice de modulation recherché. s. Dispositif de régénération selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de polarisation comprennent en outre un élément resistif (Rm) connectée entre ledit deuxième transistor (Tl) et la tension d'alimentation associée (Gnd), la résistivité de cet élément étant fonction de l'indice de modulation recherché. Circuit intégré télé-alimenté comprenant un dispositif de modulation de charge selon l'une quelconque des revendications précédentes. $. Carte à puce ou étiquette électronique comprenant un circuit intégré selon la revendication 7. s. Système électronique comprenant un lecteur assurant la télé-alimentation de cartes à puce ou d'étiquettes électroniques selon la revendication 8.