(57)【要約】整流器（ダイオード３０、３２）は、整流出力および直流電源出力（２２）を生成する。この整流器は、アンテナ要素（２４）、同調コンデンサ（２６）、結合コンデンサ（２８）、第１の整流ダイオード（３０）および第２の整流ダイオード（３２）、および蓄積コンデンサ（３４）を有する。アンテナ要素（２４）と同調コンデンサ（２６）は、並列に結合され、一端で接地される。第１の整流ダイオード（３０）は、そのアノード端子で接地され、蓄積コンデンサ（３４）は、一端で接地される。結合コンデンサ（３０）は、アンテナ要素（２４）の非接地端子と第１の整流ダイオード（３０）のカソード端子の間に結合される。第２の整流ダイオード（３２）のアノード端子は、第１の整流ダイオード（３０）のカソード端子に結合される。第２の整流ダイオード（３２）のカソード端子は、蓄積コンデンサ（３４）の非接地端子に結合される。整流出力は、これらの整流ダイオードの間（ノード２０）に生成される。直流電源出力は、第２の整流ダイオード（３２）と蓄積コンデンサの間（ノード２２）に生成される。
2005520428.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
整流出力および直流（ｄｃ）電源出力を生成するための整流器であって、
（ａ）第１の端子、およびグランドに接続された第２の端子を有するアンテナ要素と、
（ｂ）前記アンテナ要素の前記第１の端子とグランドの間に結合された同調コンデンサと、
（ｃ）前記整流出力が生成されるカソード端子、およびグランドに接続されたアノード端子を有する第１の整流ダイオードと、
（ｄ）前記アンテナ要素の前記第１の端子と前記第１の整流ダイオードの前記カソード端子の間に結合された結合コンデンサと、
（ｅ）前記直流電流出力が生成されるカソード端子、および前記第１の整流ダイオードの前記カソード端子に結合されたアノード端子を有する第２の整流ダイオードと、
（ｆ）前記第２の整流ダイオードの前記カソード端子とグランドの間に結合された蓄積コンデンサと
を備える整流器。
【請求項２】
グランドに接続されたカソード端子、および前記結合コンデンサの前記第２の端子に結合されたアノード端子を有するダイオードスタックをさらに含む、請求項１に記載の整流器。
【請求項３】
（ａ）前記第１の整流ダイオード、第２の整流ダイオード、および蓄積コンデンサが、ボンディングパッドおよびチップグランドを有する集積回路上に実装され、
（ｂ）グランドが、前記チップグランドを含む、請求項１に記載の整流器。
【請求項４】
前記チップグランドが、前記集積化チップの裏面を含む、請求項３に記載の整流器。
【請求項５】
（ａ）前記同調コンデンサおよび前記結合コンデンサが、さらに前記集積回路チップ上に実装され、
（ｂ）前記アンテナ要素が、前記集積回路の外部にあり、前記アンテナ要素の前記第１の端子が、前記ボンディングパッドに接続され、前記アンテナ要素の前記第２の端子が前記チップグランドに接続された、請求項３に記載の整流器。
【請求項６】
（ａ）前記結合コンデンサが、さらに前記集積回路チップ上に実装され、
（ｂ）前記アンテナ要素および前記同調コンデンサが、前記集積回路の外部にあり、前記アンテナ要素の前記第１の端子が、前記ボンディングパッドに接続され、前記アンテナ要素の前記第２の端子が、前記チップグランドに接続された、請求項３に記載の整流器。
【請求項７】
前記アンテナ要素、前記同調コンデンサ、および前記結合コンデンサが、前記集積回路の外部にあり、前記結合コンデンサが、前記アンテナ要素の前記第１の端子と前記ボンディングパッドの間に結合され、前記アンテナ要素の前記第２の端子が、前記チップグランドに接続された、請求項３に記載の整流器。
【請求項８】
前記アンテナ要素が、紙の上に印刷された導電性インクを利用したアンテナを含む、請求項３に記載の整流器。
【請求項９】
前記アンテナ要素および前記同調コンデンサが、紙の上に印刷された導電性インクを用いて構成される構成要素を含む、請求項３に記載の整流器。
【請求項１０】
前記アンテナ要素、前記同調コンデンサ、および前記結合コンデンサが、紙の上に印刷された導電性インクを用いて構成される構成要素を含む、請求項３に記載の整流器。
【請求項１１】
前記集積回路が、前記アンテナ要素のインダクタンスを増大させる高透磁率層を含む、請求項３に記載の整流器。
【請求項１２】
整流出力および直流（ｄｃ）電源出力を生成するための整流器であって、
（ａ）第１の端子、およびグランドに接続された第２の端子を有するアンテナ要素と、
（ｂ）前記アンテナ要素の前記第１の端子に接続された第１の端子、およびグランドに接続された第２の端子を有する同調コンデンサと、
（ｃ）アンテナ要素の前記第１の端子に接続された第１の端子、および前記整流出力が生成される第２の端子を有する結合コンデンサと、
（ｄ）前記結合コンデンサの前記第２の端子に接続されたカソード端子、およびグランドに接続されたアノード端子を有する第１の整流ダイオードと、
（ｅ）前記直流電源出力が生成されるカソード端子、および前記結合コンデンサの前記第２の端子に接続されたアノード端子を有する第２の整流ダイオードと、
（ｆ）前記第２の整流ダイオードの前記カソード端子に接続された第１の端子、およびグランドに接続された第２の端子を有する蓄積コンデンサと
を備える整流器。
【請求項１３】
グランドに接続されたカソード端子、および前記結合コンデンサの前記第２の端子に接続されたアノード端子を有するダイオードスタックをさらに含む、請求項１に記載の整流器。
【請求項１４】
（ａ）前記第１の整流ダイオード、第２の整流ダイオード、および蓄積コンデンサが、ボンディングパッドおよびチップグランドを有する集積回路上に実装され、
（ｂ）グランドが、前記チップグランドを含む、請求項１に記載の整流器。
【請求項１５】
前記チップグランドが、前記集積化チップの裏面を含む、請求項３に記載の整流器。
【請求項１６】
（ａ）前記同調コンデンサおよび前記結合コンデンサが、さらに前記集積回路チップ上に実装され、
（ｂ）前記アンテナ要素が、前記集積回路の外部にあり、前記アンテナ要素の前記第１の端子が、前記ボンディングパッドに接続され、前記アンテナ要素の前記第２の端子が前記チップグランドに接続された、請求項３に記載の整流器。
【請求項１７】
（ａ）前記結合コンデンサが、さらに前記集積回路チップ上に実装され、
（ｂ）前記アンテナ要素および前記同調コンデンサが、前記集積回路の外部にあり、前記アンテナ要素および前記同調コンデンサの前記第１の端子が、前記ボンディングパッドに接続され、前記アンテナ要素および前記同調コンデンサの前記第２の端子が、前記チップグランドに接続された、請求項３に記載の整流器。
【請求項１８】
前記アンテナ要素、前記同調コンデンサ、および前記結合コンデンサが、前記集積回路の外部にあり、前記結合コンデンサの前記第２の端子が、前記ボンディングパッドに接続され、前記アンテナ要素の前記第２の端子が、前記チップグランドに接続された、請求項３に記載の整流器。
【請求項１９】
前記アンテナ要素が、紙の上に印刷された導電性インクを利用したアンテナを含む、請求項３に記載の整流器。
【請求項２０】
前記アンテナ要素および前記同調コンデンサが、紙の上に印刷された導電性インクを用いて構成される構成要素を含む、請求項３に記載の整流器。
【請求項２１】
前記アンテナ要素、前記同調コンデンサ、および前記結合コンデンサが、紙の上に印刷された導電性インクを用いて構成される構成要素を含む、請求項３に記載の整流器。
【請求項２２】
前記集積回路が、前記アンテナ要素のインダクタンスを増大させる高透磁率層を含む、請求項３に記載の整流器。
【請求項２３】
整流出力および直流（ｄｃ）電源出力を生成するための整流器であって、
（ａ）第１の端子、および前記電源出力に接続された第２の端子を有するアンテナ要素と、
（ｂ）前記アンテナ要素の前記第１の端子と前記電源出力の間に結合された同調コンデンサと、
（ｃ）前記電源出力に接続されたカソード端子、および前記整流出力が生成されるアノード端子を有する第１の整流ダイオードと、
（ｄ）前記アンテナ要素の前記第１の端子と前記第１の整流ダイオードの前記アノード端子の間に結合された結合コンデンサと、
（ｅ）前記第１の整流ダイオードの前記アノード端子およびグランドに結合されたカソード端子、およびアノード端子を有する第２の整流ダイオードと、
（ｆ）前記電源出力とグランドの間に結合された蓄積コンデンサと
を備える整流器。
【請求項２４】
前記結合コンデンサの前記第２の端子に結合されたカソード端子、および前記電源出力に接続されたアノード端子を有するダイオードスタックをさらに含む、請求項２３に記載の整流器。
【請求項２５】
（ａ）前記第１の整流ダイオード、第２の整流ダイオード、および蓄積コンデンサが、ボンディングパッドおよび電源出力を有する集積回路上に実装され、
（ｂ）電源が、前記チップ電源出力を含む、請求項２３に記載の整流器。
【請求項２６】
前記チップ電源出力が、前記集積化チップの裏面を含む、請求項２５に記載の整流器。
【請求項２７】
（ａ）前記同調コンデンサおよび前記結合コンデンサが、さらに前記集積回路チップ上に実装され、
（ｂ）前記アンテナ要素が、前記集積回路の外部にあり、前記アンテナ要素の前記第１の端子が、前記ボンディングパッドに接続され、前記アンテナ要素の前記第２の端子が、前記チップ電源出力に接続された、請求項２５に記載の整流器。
【請求項２８】
（ａ）前記結合コンデンサが、さらに前記集積回路チップ上に実装され、
（ｂ）前記アンテナ要素および前記同調コンデンサが、前記集積回路の外部にあり、前記アンテナ要素の前記第１の端子が、前記ボンディングパッドに接続され、前記アンテナ要素の前記第２の端子が、前記チップ電源出力に接続された、請求項２５に記載の整流器。
【請求項２９】
前記アンテナ要素、前記同調コンデンサ、および前記結合コンデンサが、前記集積回路の外部にあり、前記結合コンデンサが、前記アンテナ要素の前記第１の端子と前記ボンディングパッドの間に結合され、前記アンテナ要素の前記第２の端子が、前記チップ電源出力に接続された、請求項２５に記載の整流器。
【請求項３０】
前記アンテナ要素が、紙の上に印刷された導電性インクを利用したアンテナを含む、請求項２５に記載の整流器。
【請求項３１】
前記アンテナ要素および前記同調コンデンサが、紙の上に印刷された導電性インクを用いて構成される構成要素を含む、請求項２５に記載の整流器。
【請求項３２】
前記アンテナ要素、前記同調コンデンサ、および前記結合コンデンサが、紙の上に印刷された導電性インクを用いて構成される構成要素を含む、請求項２５に記載の整流器。
【請求項３３】
前記集積回路が、前記アンテナ要素のインダクタンスを増大させる高透磁率層を含む、請求項２５に記載の整流器。
【請求項３４】
整流出力および直流（ｄｃ）電源出力を生成するための整流器であって、
（ａ）第１の端子、および前記電源出力に接続された第２の端子を有するアンテナ要素と、
（ｂ）前記アンテナ要素の前記第１の端子に接続された第１の端子、および前記電源出力に接続された第２の端子を有する同調コンデンサと、
（ｃ）アンテナ要素の前記第１の端子に接続された第１の端子、および前記整流出力が生成される第２の端子を有する結合コンデンサと、
（ｄ）電源出力に接続されたカソード端子、および前記結合コンデンサの前記第２の端子に接続されたアノード端子を有する第１の整流ダイオードと、
（ｅ）前記結合コンデンサの前記第２の端子に接続されたカソード端子、およびグランドに結合されたアノード端子を有する第２の整流ダイオードと、
（ｆ）前記電源出力とグランドの間に結合された蓄積コンデンサと
を備える整流器。
【請求項３５】
前記結合コンデンサの前記第２の端子に結合されたカソード端子、および前記電源出力に接続されたアノード端子を有するダイオードスタックをさらに含む、請求項３４に記載の整流器。
【請求項３６】
（ａ）前記第１の整流ダイオード、第２の整流ダイオード、および蓄積コンデンサが、ボンディングパッドおよび電源出力を有する集積回路上に実装され、
（ｂ）電源が、前記チップ電源出力を含む、請求項３４に記載の整流器。
【請求項３７】
前記チップ電源出力が、前記集積化チップの裏面を含む、請求項３６に記載の整流器。
【請求項３８】
（ａ）前記同調コンデンサおよび前記結合コンデンサが、さらに前記集積回路チップ上に実装され、
（ｂ）前記アンテナ要素が、前記集積回路の外部にあり、前記アンテナ要素の前記第１の端子が、前記ボンディングパッドに接続され、前記アンテナ要素の前記第２の端子が、前記チップ電源出力に接続された、請求項３６に記載の整流器。
【請求項３９】
（ａ）前記結合コンデンサが、さらに前記集積回路チップ上に実装され、
（ｂ）前記アンテナ要素および前記同調コンデンサが、前記集積回路の外部にあり、前記アンテナ要素の前記第１の端子が、前記ボンディングパッドに接続され、前記アンテナ要素の前記第２の端子が、前記チップ電源出力に接続された、請求項３６に記載の整流器。
【請求項４０】
前記アンテナ要素、前記同調コンデンサ、および前記結合コンデンサが、前記集積回路の外部にあり、前記結合コンデンサが、前記アンテナ要素の前記第１の端子と前記ボンディングパッドの間に結合され、前記アンテナ要素の前記第２の端子が、前記チップ電源出力に接続された、請求項３６に記載の整流器。
【請求項４１】
前記アンテナ要素が、紙の上に印刷された導電性インクを利用したアンテナを含む、請求項３６に記載の整流器。
【請求項４２】
前記アンテナ要素および前記同調コンデンサが、紙の上に印刷された導電性インクを用いて構成される構成要素を含む、請求項３６に記載の整流器。
【請求項４３】
前記アンテナ要素、前記同調コンデンサ、および前記結合コンデンサが、紙の上に印刷された導電性インクを用いて構成される構成要素を含む、請求項３６に記載の整流器。
【請求項４４】
前記集積回路が、前記アンテナ要素のインダクタンスを増大させる高透磁率層を含む、請求項３６に記載の整流器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に信号の整流に関し、より詳細には接地されたアンテナを利用した整流回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＲＦＩＤ（無線周波数識別）トランスポンダ（タグ）は通常、一般に在庫管理、セキュリティ、アクセスカード、および個人識別などの用途において、ＲＦＩＤ基地局と連動して使用される。このＲＦＩＤタグが基地局の読取り範囲内に持ち込まれると、この基地局は、ＲＦＩＤタグ中の回路に電力を供給する搬送波信号を送信する。タグと基地局間のデータ通信は、この搬送波信号の振幅を２進データパターン、通常は振幅偏移変調を用いて搬送波信号の振幅を変調することによって実現される。その目的を達成するために、ＲＦＩＤタグは一般に、他の構成要素の中でもとりわけ、放射された電界に結合するためのアンテナ要素、ＡＣ搬送波信号を直流電力に変換する整流器、およびこの搬送波の包絡線からデータパターンを抽出する復調器を含む集積回路になっている。
【０００３】
十分に低コストで製造される場合には、ＲＦＩＤタグは、いくつかの用途だけを挙げてみると、製品の値付け、手荷物の追跡、小包の追跡、資産の識別、紙幣の認証、動物の識別など、コスト重視の用途において有用なものにすることもできる。ＲＦＩＤタグは、バーコード識別システムなど、かかる用途で従来から使用されているシステムに比べて、かなりの利点をもたらすことができる。例えば、ＲＦＩＤタグでマーク付けされた、バスケットいっぱいの品物なら、各品物ごとに取り扱う必要なく速やかに読み取ることができるのに対して、バーコードシステムを使用する際には、これらの品物を個別に取り扱う必要があるはずである。バーコードと違って、ＲＦＩＤタグでは、タグ上の情報を更新する機能が提供される。しかし、今日のＲＦＩＤ技術は、かかる用途で主流として使用するには、あまりにも高くつきすぎる。ＲＦＩＤタグのコストを上昇させるいくつかの要因があるが、そのうち最も重要なものは、タグを構成するシリコン集積回路のサイズである。
【０００４】
図１は、ダイオードブリッジ２を利用した従来技術の整流器を示している。アンテナ要素４は、ダイオードブリッジ２の反対側にある２つの接続６、８を必要とする。この整流された信号は、ノード１０に出力される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図２に、ＭＯＳＦＥＴブリッジ１２を利用した従来技術の別の整流器を示す。アンテナ要素４は、やはりＭＯＳＦＥＴブリッジ１２の反対側にある２つの接続６、８を必要とする。これらの接続６、８に対処するためには、従来技術のＲＦＩＤタグは、外部アンテナコイル４の接続用のワイヤをボンディングするのに十分大きな少なくとも２つのパッドを必要とする。ＲＦＩＤタグチップは、一般に比較的小さいので、これらのパッドは、従来技術のＲＦＩＤタグの集積回路面積のかなりの割合を使い果たす。
【０００６】
従来技術のＲＦＩＤタグに伴う別の問題は、基地局からの最大読取り動作距離である。図１および図２に示す両方の従来技術例では、ノード１０における整流出力信号は、対応する共振ノード６のピークツーピーク電圧の半分にすぎない。出力ノード１０上の信号の振幅は、ＲＦＩＤタグと基地局の間の最大動作可能距離に関係している。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の原理によれば、整流器は、整流出力および直流電源出力を生成する。この整流器は、アンテナ要素、同調コンデンサ、結合コンデンサ、第１および第２の整流ダイオード、ならびに蓄積コンデンサを有している。このアンテナ要素と同調コンデンサは、並列に結合され、一端で接地される。第１の整流ダイオードは、そのアノード端子で接地され、蓄積コンデンサも一端で接地される。結合コンデンサは、アンテナ要素の非接地端子と第１の整流ダイオードのカソード端子の間に結合される。第２の整流ダイオードのアノード端子は、第１の整流ダイオードのカソード端子に結合される。第２の整流ダイオードのカソード端子は、蓄積コンデンサの非接地端子に結合される。整流出力は整流ダイオード間に生成される。直流電源出力は、第２の整流ダイオードと蓄積コンデンサの間に生成される。
【０００８】
本発明のさらなる原理によれば、ダイオードスタックが、結合コンデンサの第２の端子とグランドの間に結合される。このダイオードスタックは、この電圧整流された信号をダイオードスタックの降伏電圧までに制限する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
基地局１６および整流回路１８を図３に示す。基地局１６は、例として含まれているが、本発明の一体化部分ではない。
一実施形態では、整流回路１８は、集積回路チップ中に少なくとも部分的に実装されている。追加の回路（図示せず）を、整流回路１８を伴う集積回路中に実装することもできる。一実施形態では、整流回路１８は、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）トランスポンダ（タグ）用の整流器として含められる。整流回路１８についての他の使用も可能である。
【００１０】
整流回路１８の入力は、基地局１６から放射される搬送波周波数であり、搬送波振幅は、データパターンによって包まれている。データパターンによって包まれた搬送波振幅の一例は、振幅偏移変調である。整流回路１８の１出力は、整流出力２０であり、これを、復調器（図示せず）に供給してその包絡線信号を抽出することができる。整流回路１８の別の出力は、電源出力２２であり、これは、直流電源として使用することができる。整流回路１８は、アンテナ要素２４、同調コンデンサ２６、結合コンデンサ２８、第１の整流ダイオード３０、第２の整流ダイオード３２、および蓄積コンデンサ３４を含んでいる。
【００１１】
一実施形態では、アンテナ要素２４は、第１および第２の端子を有する。アンテナ要素２４の第１の端子は、共振ノード３６に結合される。アンテナ要素２４の第２の端子は、グランド３８に接続される。
【００１２】
一実施形態では、アンテナ要素２４は、インダクタである。インダクタ２４およびコンデンサ２６は、その搬送波周波数に共振するように選択される。インダクタ２４は、本実施形態では集積回路チップの外部にあるが、この集積回路の内部にあるようにすることもできる。さらに、この集積回路プロセスは、高透磁率層を含めてこのアンテナ要素のインダクタンスを増大させることもできる。
【００１３】
一実施形態では、アンテナ要素２４は、紙または他の媒体上に印刷された導電性インクである。代替実施形態では、アンテナ要素２４は、他タイプのどのような誘導要素でもよい。
【００１４】
同調コンデンサ２６は、共振ノード３６とグランド３８の間にアンテナ２４と並列に接続される。一実施形態では、同調コンデンサ２６は、第１および第２の端子を有する。同調コンデンサ２６の第１の端子は、アンテナ２４の第１の端子に接続され、同調コンデンサ２６の第２の端子は、アンテナ２４の第２の端子に接続される。整流回路１８が、適切な搬送波周波数を放射する基地局１６の読取り範囲内に持ち込まれると、ノード３６上の電圧は共振することになる。一実施形態では、コンデンサ２６は、この集積回路の内部にあるが、この集積回路の外部にあってもよい。
【００１５】
一実施形態では、同調コンデンサ２６は、紙または他の媒体上に印刷された導電性インクである。代替実施形態では、同調コンデンサ２６は、他のタイプの任意の静電容量要素である。
【００１６】
結合コンデンサ２８は、共振ノード３６に接続され、この電圧をノード２０へと結合させる。一実施形態では、結合コンデンサ２８は、第１および第２の端子を有する。結合コンデンサ２８の第１の端子は、アンテナ要素２４の第１の端子に接続され、結合コンデンサ２８の第２の端子は、第１の整流ダイオード３０および第２の整流ダイオード３２に接続される。
【００１７】
一実施形態では、結合コンデンサ２８は、紙または他の媒体上に印刷された導電性インクである。代替実施形態では、結合コンデンサ２８は、他タイプのどのような静電容量要素でもよい。
【００１８】
第１の整流ダイオード３０は、結合コンデンサの第２の端子とグランド３８の間に結合される。一実施形態では、第１の整流ダイオードは、アノード端子およびカソード端子を有する。このアノード端子は、グランドに接続され、このカソード端子は、結合コンデンサの第２の端子に接続される。整流出力は、このカソード端子に生成される。
【００１９】
第１の整流ダイオード３０は、負の電圧がノード２０に結合されるときに順方向にバイアスされ、それによって、ノード２０上の電圧が、グランド３８に対して１つのダイオード電圧降下分低い電圧より低くならないように保持されることになる。ノード２０上の電圧は、共振ノード３６と同じピークツーピーク振幅、すなわち、従来の整流器の整流出力のピークツーピーク振幅の２倍を達成することができる。次いで、当業者なら、ノード２０の整流出力を復調器に供給してこの搬送波信号を包む２進データパターンを抽出することができる。
【００２０】
第２の整流ダイオード３２は、整流出力ノード２０とノード２２の電源出力の間に接続される。一実施形態では、第２の整流ダイオード３２は、アノード端子およびカソード端子を有する。このアノード端子は、この結合コンデンサの第２の端子に接続され、このカソード端子は、蓄積コンデンサ３４に接続される。
【００２１】
蓄積コンデンサ３４は、電源出力ノード２２とグランドの間に結合される。一実施形態では、蓄積コンデンサ３４は、第１および第２の端子を有する。この第１の端子は、第２の整流ダイオードのカソード端子に接続され、この第２の端子は、グランドに接続される。
【００２２】
ノード２０上の電圧が電源出力ノード２２上の電圧よりも正になると、第２の整流ダイオード３２は順バイアスされ、それによって、ノード２０のピーク電圧より１つのダイオード電圧降下分低い電圧までコンデンサ３４が充電されることになる。コンデンサ３４上の電荷は、他の回路用の電源として使用することができ、この搬送波周波数で、リフレッシュされる。
【００２３】
搬送波信号の振幅、基地局１６に対する、整流回路１８の近接度、および放射された電界の結合効率によっては、共振ノード３６および整流出力ノード２０上の電圧は、この集積回路の構成要素に恒久的な損傷を引き起こすほど十分に大きくなり得る。したがって、図４は、整流出力ノード２０とグランド３８の間に接続されたダイオードスタック４０を含む、本発明の一実施形態を示すものである。ダイオードスタック４０は、最大整流電圧を制限している。一実施形態では、ダイオードスタック４０は、ダイオード４６、４８、５０、およびゲートをドレインに接続したＭＯＳＦＥＴ５２を含んでいる。
【００２４】
整流回路１８の一部のノードの対応する電圧を示す図５の助けを借りて、図３および図４についてさらに説明する。整流回路１８が、一般に１３．５６ＭＨｚの適切な搬送波信号を放射しているＲＦＩＤ局１６の読取り距離内に持ち込まれると、整流回路１８は、ノード２２上に直流電力を生成することになる。他の搬送波周波数を使用することもできる。搬送波信号の振幅は、一般に１０５．９ＫＨｚの周波数で、ＡＳＫすなわち振幅偏移変調など２進数ビットデータパターンによって、変調される。この搬送波信号は、他のデータ周波数で変調することもできる。ノード３６は、この搬送波周波数の周波数で発振し、負にも正にも振動することになる。図５中の波形４２は、ノード３６上の信号を示している。
【００２５】
もう一度、図３および図４を参照すると、結合コンデンサ２８は、この電圧をノード２０へと結合することになる。結合コンデンサ２８は、本実施形態では、チップの内部にあるが、同様に外部に存在するように設計することもできる。しかし、ノード２０上の信号は、シャント（整流）ダイオード３０によって、グランド３８の下方に１ダイオード電圧降下分より低い負側に振れることはできない。したがって、ノード３６が最初に負側に振動すると、ノード２０は、図５の波形４４に示すようにグランド３８の下方に１ダイオード電圧降下分で保持されることになる。ノード３６上の搬送波信号が再び正側に振動すると、全体のピークツーピーク電圧がノード２０に結合される。この振動の振幅は、基地局１０から放射する変調されたこの搬送波源に対する整流回路１８の近さに依存する。ある近接範囲内では、生成される電圧は、回路の構成要素に損傷を与えるほど大きくなり得る。これを解決するために、この電圧は、ダイオードスタック４０を介して制限される。ノード２０上に十分な電圧が生成されると、ダイオードスタック４０は、導通することになり、それによって、スタック４０の降伏によって決まるレベルでこの電圧が固定される。
【００２６】
ノード２０上の電圧がノード２２上の電圧より高い正になると、ダイオード３２は順バイアスされ、ノード２２をノード２０と同じ電圧にする。ノード２０上の電圧がノード２２上の電圧より低い正になるとダイオード３２は逆バイアスされ、ノード２２は、ノード２０のピーク電圧で浮遊させられる。この電荷は、蓄積コンデンサ３４に蓄積される。ノード２２上の電荷を使用してＶｄｄ電源を供給することができる。一実施形態では、このＶｄｄ電源をチップ全体に供給することができる。波形４５は、ノード２２上のこの信号を示すものである。
【００２７】
電力がノード２２から供給されたとき、ノード２２上の電荷はなくなり、ノード２２上の電圧を低下させる。４２の次の立上りエッジで、ノード２０上の電圧がノード２２上の電圧より高い正になるとダイオード３８は再び順バイアスされることになる。この動作を介して、ノード２２上の電圧は、ノード２０の立上りエッジごとに全電圧になるまでリフレッシュされる。したがって、搬送波パルスの間にノード２２上であまり電圧降下が生じないようにＶｄｄ電流を供給するためには、コンデンサ３４を十分に大きくする必要がある。
【００２８】
図６は、半導体プロセス中で本発明を構成する際に有用な、本発明の別の実施形態の概略図であり、ここでは、裏面はグランドに結合されずに、代わりにＶｄｄに結合される。このアンテナの１接点として裏面を使用する利点を生かすために、一実施形態では、このアンテナの１端子を直流電源出力に接続する必要がある。
【００２９】
共振ノード３６が負に振れると、ノード２０は、整流ダイオード３２によって、チップグランド３８の上方に１ダイオード電圧降下分より高い正に保持される。共振ノード３６が正に振れると、結合コンデンサ２８は、ノード２０をハイ側に結合する。整流ダイオード３０が導通し、ノード２２は、ノード２０のピーク電圧の下方に１ダイオード電圧降下分となる。ノード２０が、共振ノード３６によって再びロー側に結合されると、整流ダイオード３０がオフになり、それによってノード２２上に電荷がトラップされる。ノード２２は、この回路の直流電源出力を表す。ノード２０は、整流出力を表す。
【００３０】
本明細書中に説明した整流器設計の、従来技術の設計に対する大幅な利点は、本発明が、図７に示すように、その２つの端子のうちの１つがチップグランド３８に接続されるアンテナ２４を使用して動作することである。外部アンテナ要素２４の接続は、その端子のうちの１つをシリコンの裏面３８に接続することによって行うことができるので、これは、重要な利点となる。他の接続は、シリコンの前面上でボンディングパッド５４に対して行われる。したがって、外部アンテナ２４の接続では、従来技術の設計において必要とされる２つのパッドではなく、１つのパッド５４しか必要とされない。パッドのサイズは、ＲＦＩＤ回路に対して相対的に大きいので、このパッドの節約は、シリコン面積のかなりの節約を構成しており、これは換言すれば、製造コストのかなりの低減を意味する。
【００３１】
しかし、ちょうど従来技術の整流設計を利用する際にアンテナ２４を接続する場合と同様に、このシリコン表面上の２つのパッドにこのアンテナ要素２４を接続することもできる。
【００３２】
このシリコンの上面に１つの接続しか行う必要がないことのさらなる利点は、外部アンテナ要素２４に接続を行う機構がかなり簡単にされることである。例えば、この集積回路上の第２の金属層を利用してその接続を行うことができ、それによって、シリコン面積を増大させずにより大きな接続表面が提供される。より大きな接続面は、フリップチップや導電性エポキシなど、ワイヤボンディングよりも低コストの接続技術の使用を可能にする。これらのボンディング技術は、このアンテナが紙の上に印刷された導電性インクからなる、バーコードの置き換え用途では特に重要である。
【００３３】
本発明の別の利点は、この整流信号が、共振ノード電圧のピークツーピーク電圧全体で振動することである。従来技術の設計中の整流信号は、この振幅の半分でしか振動しない。したがって、本発明で説明した設計は、製造コストを低下させながら、ＲＦＩＤタグと基地局１６の間の最大読取り距離を拡大することになる。
【００３４】
前述の説明は、本発明を例示しているにすぎない。当業者なら、本発明を逸脱することなく、様々な代替形態および変更形態を考案することができよう。特に、あるデバイスが別のデバイスに接続され結合される場合は必ず、追加のデバイスが、この２つの接続されたデバイス間に存在することもできる。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲内に含まれるかかるすべての代替形態、修正形態、変形形態を包含している。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】ダイオードを利用した従来の整流器の、従来技術による設計を示す概略回路図である。
【図２】ＭＯＳＦＥＴを利用した従来の整流器の、従来技術による設計を示す概略回路図である。
【図３】本発明の一実施形態を示す概略図である。
【図４】本発明の一代替実施形態を示す概略回路図である。
【図５】図３および図４に示す概略回路図中の選択ノードのタイミング図である。
【図６】本発明の別の実施形態を示す回路図である。
【図７】本発明の集積回路チップおよび外部アンテナ要素の一実施形態を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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