(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナと、
前記アンテナに接続された共振容量制御回路とを具備し、
前記共振容量制御回路は、
前記アンテナが接続される第１のアンテナ端子と第２のアンテナ端子の間に、第１の容量と第２の容量が直列接続され、
前記第１の容量と前記第２の容量の接続点に充放電制御回路が接続され、
前記充放電制御回路は、
前記第１のアンテナ端子の電位が前記第２のアンテナ端子の電位より高いときには、
前記第１の容量に蓄積される電荷を制御し、
前記第２のアンテナ端子の電位が前記第１のアンテナ端子の電位より高いときには、
前記第２の容量に蓄積される電荷を制御することで、
前記第１のアンテナ端子と前記第２のアンテナ端子の間の共振容量値を制御することを特徴とする非接触型電子装置。
【請求項２】
請求項１記載の非接触型電子装置において、
前記充放電制御回路は、
前記第１のアンテナ端子と前記第２のアンテナ端子の間に、
前記第２のアンテナ端子にゲート端子が接続された第１のＭＯＳトランジスタと、
前記第１のアンテナ端子にゲート端子が接続された第２のＭＯＳトランジスタとが直列接続され、
前記第１の容量と前記第２の容量の接続点と、
前記第１のＭＯＳトランジスタと前記第２のＭＯＳトランジスタの接続点との間に、
可変抵抗素子が接続されていることを特徴とする非接触型電子装置。
【請求項３】
請求項１記載の非接触型電子装置において、
前記充放電制御回路は、
前記第１のアンテナ端子と前記第２のアンテナ端子の間に、
前記第２のアンテナ端子とゲート端子の間に第１の抵抗が接続された第３のＭＯＳトランジスタと、
前記第１のアンテナ端子とゲート端子の間に第２の抵抗が接続された第４のＭＯＳトランジスタとが直列接続され、
前記第３のＭＯＳトランジスタのゲート端子と前記第４のＭＯＳトランジスタのゲート端子の間に、
ゲート端子が前記第２のアンテナ端子に接続された第５のＭＯＳトランジスタと、
ゲート端子が前記第１のアンテナ端子に接続された第６のＭＯＳトランジスタが直列接続され、
前記第５のＭＯＳトランジスタと前記第６のＭＯＳトランジスタの接続点とグランド端子の間に可変抵抗素子が接続されていることを特徴とする非接触型電子装置。
【請求項４】
請求項２または３記載の非接触型電子装置において、
前記可変抵抗素子は、
前記第１のアンテナ端子と前記第２のアンテナ端子の間に発生する電圧が所定の電圧より大きい場合に、抵抗値が小さくなるように制御されることを特徴とする非接触型電子装置。
【請求項５】
請求項２または３記載の非接触型電子装置において、
前記可変抵抗素子は、
前記第１のアンテナ端子と前記第２のアンテナ端子の間に発生する電圧が所定の電圧より小さい場合に、抵抗値が大きくなるように制御されることを特徴とする非接触型電子装置。
【請求項６】
請求項２または３記載の非接触型電子装置において、
前記第１のアンテナ端子と前記第２のアンテナ端子の間に発生する電圧に応じた電圧を出力する電圧検出回路を具備し、
前記可変抵抗素子は、
前記電圧検出回路の出力がゲート端子に接続された第７のＭＯＳトランジスタで構成されていることを特徴とする非接触型電子装置。
【請求項７】
請求項２または３記載の非接触型電子装置において、
前記第１のアンテナ端子と第１の出力端子の間に第１の整流素子が接続され、
前記第２のアンテナ端子と前記第１の出力端子の間に第２の整流素子が接続され、
前記第１のＭＯＳトランジスタと前記第２のＭＯＳトランジスタの接続点が第２の出力端子に接続されることで前記第１及び第２のＭＯＳトランジスタが整流素子として動作し、
前記第１の出力端子と前記第２の出力端子の間に発生する電圧が、電源電圧として内部に搭載される他の回路に供給されることを特徴とする非接触型電子装置。
【請求項８】
非接触型電子装置に搭載される半導体集積回路装置であって、
共振容量制御回路を具備し、
前記共振容量制御回路は、
前記非接触型電子装置に搭載されるアンテナが接続される第１のアンテナ端子と第２のアンテナ端子の間に、第１の容量と第２の容量が直列接続され、
前記第１の容量と前記第２の容量の接続点に充放電制御回路が接続され、
前記充放電制御回路は、
前記第１のアンテナ端子の電位が前記第２のアンテナ端子の電位より高いときには、
前記第１の容量に蓄積される電荷を制御し、
前記第２のアンテナ端子の電位が前記第１のアンテナ端子の電位より高いときには、
前記第２の容量に蓄積される電荷を制御することで、
前記第１のアンテナ端子と前記第２のアンテナ端子の間の共振容量値を制御することを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項９】
請求項８記載の半導体集積回路装置において、
前記充放電制御回路は、
前記第１のアンテナ端子と前記第２のアンテナ端子の間に、
前記第２のアンテナ端子にゲート端子が接続された第１のＭＯＳトランジスタと、
前記第１のアンテナ端子にゲート端子が接続された第２のＭＯＳトランジスタとが直列接続され、
前記第１の容量と前記第２の容量の接続点と、
前記第１のＭＯＳトランジスタと前記第２のＭＯＳトランジスタの接続点との間に、
可変抵抗素子が接続されていることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項１０】
請求項８記載の半導体集積回路装置において、
前記充放電制御回路は、
前記第１のアンテナ端子と前記第２のアンテナ端子の間に、
前記第２のアンテナ端子とゲート端子の間に第１の抵抗が接続された第３のＭＯＳトランジスタと、
前記第１のアンテナ端子とゲート端子の間に第２の抵抗が接続された第４のＭＯＳトランジスタとが直列接続され、
前記第３のＭＯＳトランジスタのゲート端子と前記第４のＭＯＳトランジスタのゲート端子の間に、
ゲート端子が前記第２のアンテナ端子に接続された第５のＭＯＳトランジスタと、
ゲート端子が前記第１のアンテナ端子に接続された第６のＭＯＳトランジスタが直列接続され、
前記第５のＭＯＳトランジスタと前記第６のＭＯＳトランジスタの接続点とグランド端子の間に可変抵抗素子が接続されていることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項１１】
請求項９または１０記載の半導体集積回路装置において、
前記可変抵抗素子は、
前記第１のアンテナ端子と前記第２のアンテナ端子の間に発生する電圧が所定の電圧より大きい場合に、抵抗値が小さくなるように制御されることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項１２】
請求項９または１０記載の半導体集積回路装置において、
前記可変抵抗素子は、
前記第１のアンテナ端子と前記第２のアンテナ端子の間に発生する電圧が所定の電圧より小さい場合に、抵抗値が大きくなるように制御されることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項１３】
請求項９または１０記載の半導体集積回路装置において、
前記第１のアンテナ端子と前記第２のアンテナ端子の間に発生する電圧に応じた電圧を出力する電圧検出回路を具備し、
前記可変抵抗素子は、
前記電圧検出回路の出力がゲート端子に接続された第７のＭＯＳトランジスタで構成されていることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項１４】
請求項９または１０記載の半導体集積回路装置において、
前記第１のアンテナ端子と第１の出力端子の間に第１の整流素子が接続され、
前記第２のアンテナ端子と前記第１の出力端子の間に第２の整流素子が接続され、
前記第１のＭＯＳトランジスタと前記第２のＭＯＳトランジスタの接続点が第２の出力端子に接続されることで前記第１及び第２のＭＯＳトランジスタが整流素子として動作し、
前記第１の出力端子と前記第２の出力端子の間に発生する電圧が、電源電圧として内部に搭載される他の回路に供給されることを特徴とする半導体集積回路装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触型電子装置の技術に関し、特に、ＩＣカードやＩＣタグを代表とする非接触型電子装置とそれに搭載される半導体集積回路装置に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本発明者が検討した技術として、例えば、ＩＣカード、ＩＣタグ、ＲＦＩＤ、携帯電話等の非接触型電子装置においては、以下の技術が考えられる。【０００３】
内部にＣＰＵやメモリ等の機能を有した半導体集積回路装置を備える非接触型電子装置が、交通や物流等の分野で普及しつつある。特に限定はされないが、上記非接触型電子装置はバッテリ等の電源を持たず、アンテナで受けた電磁波から電源を生成して動作する。上記非接触型電子装置は、リーダ・ライタ（質問器）から電磁波を変調して送られるデータを受信し、更に、受信したデータをＣＰＵやメモリ等によって信号処理を行う。その結果、得られたデータに応じて、アンテナ端子間の負荷を変動させることによりアンテナで受信している電磁波を変調し、そのデータをリーダ・ライタに送信する。【０００４】
このような非接触型電子装置において、アンテナ端子間に容量と可変容量素子を直列接続し、可変容量素子に制御電圧を印加することで共振周波数を制御し、非接触型電子装置に供給される電力を抑制する技術がある（例えば特許文献１参照）。【０００５】
また、非接触型電子装置に供給される電力に応じて、アンテナ端子間に接続される容量を論理的に切替えることで共振周波数を変化させ、非接触型電子装置に供給される電力を抑制する技術がある（例えば特許文献２参照）。更に、特許文献２には、複数の容量を切替えることで、段階的に共振周波数を変化させることが記載されている。
【特許文献１】特開平９−１４７０７０号公報
【特許文献２】特開２００５−２０４４９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前記のような非接触型電子装置の技術について、本発明者が検討した結果、以下のようなことが明らかとなった。【０００７】
近年では、アンテナで受けた電磁波から電源を生成して動作する非接触型電子装置に、温度等を検知するセンサ回路を搭載し、リーダ・ライタから送信されたデータに応じてセンサ回路を測定させ、測定データを上記変調動作によって、リーダ・ライタに送信することができるものがある。【０００８】
非接触型電子装置は、リーダ・ライタから供給される電磁波を整流・平滑することで電源を生成して動作する。一般的に、リーダ・ライタと非接触型電子装置の間の距離によって、非接触型電子装置に供給される電力が変化するため、非接触型電子装置の自己発熱の程度が変化する。【０００９】
例えば、このような非接触型電子装置に温度センサ回路を搭載した場合、通信距離に応じて自己発熱量が変化してしまうため、温度センサ回路が測定する温度に誤差が生じてしまい、正しい測定結果が得られないという問題があった。【００１０】
そこで、本発明者は、非接触型電子装置が受信する電力に応じて共振周波数を制御することで、非接触型電子装置に過大な電力が供給されないようにする技術を検討するに至った。【００１１】
しかし、可変容量素子を用いて共振周波数を変化させる場合、何らかの手段を用いて、共振周波数を十分に変化させることが可能な可変容量素子を非接触型電子装置に搭載する必要がある。非接触型電子装置に搭載される半導体集積回路装置の中に、可変容量素子を配置することが好ましいが、通常、論理回路等を搭載するのに利用されている半導体製造プロセスでは、共振周波数を十分に変化させることができる可変容量素子を搭載していない場合があった。【００１２】
また、共振容量を論理的に切替える場合、非接触型電子装置が受信している電力を検知し、受信電力レベルを２値化する必要がある。例えば、非接触型電子装置が受信している電力が所定のレベルを上回っていた場合、共振容量を論理的に切替える。しかし、共振容量を切替えた結果、非接触型電子装置の受信電力が所定のレベルを下回ってしまった場合、共振容量を元に戻すように制御されるが、再び受信電力レベルが所定のレベルを上回るため、共振容量が切替えられる。このように、受信電力レベルが共振容量を切替えるレベル付近であるときには、共振容量の切替え動作が繰り返され、非接触型電子装置が受信する電力が安定しないという場合があった。【００１３】
以上のように、非接触型電子装置に供給される過大な電力によって非接触型電子装置が発熱することを抑制するための共振周波数制御手段はあったが、一般的な半導体集積回路装置に搭載する上での制限や、境界条件における安定性が劣化するという問題があった。【００１４】
そこで、本発明の目的は、非接触型電子装置が受信する電力を安定して制御することが可能な回路技術を提供することにある。【００１５】
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】
【００１６】
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、次のとおりである。【００１７】
すなわち、本発明に係る非接触型電子装置及びそれに搭載される半導体集積回路装置は、共振容量制御回路を具備している。前記共振容量制御回路は、アンテナが接続される第１のアンテナ端子と第２のアンテナ端子の間に、第１の容量と第２の容量が直列接続され、前記第１の容量と前記第２の容量の接続点に充放電制御回路が接続される。そして、前記充放電制御回路は、前記第１のアンテナ端子の電位が前記第２のアンテナ端子の電位より高いときには、前記第１の容量に蓄積される電荷を制御し、前記第２のアンテナ端子の電位が前記第１のアンテナ端子の電位より高いときには、前記第２の容量に蓄積される電荷を制御することで、前記第１のアンテナ端子と前記第２のアンテナ端子の間の共振容量値を制御する。
【発明の効果】
【００１８】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。【００１９】
すなわち、アンテナと共振容量制御回路によって構成される共振回路の共振周波数を制御し、整流回路への過剰な電力供給を抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る非接触型電子装置及び半導体集積回路装置の基本構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る非接触型電子装置及び半導体集積回路装置と、配線基板と、リーダ・ライタの構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る半導体集積回路装置に搭載される共振容量制御回路の構成例を示す回路図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る半導体集積回路装置に搭載される共振容量制御回路の構成例を示す回路図である。
【図５】図４に示した共振容量制御回路の各端子電圧の動作波形を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係る半導体集積回路装置に搭載される共振容量制御回路の構成例を示す回路図である。
【図７】本発明の実施の形態４に係る半導体集積回路装置に搭載される共振容量制御回路の構成例を示す回路図である。
【図８】本発明の実施の形態５に係る半導体集積回路装置に搭載される共振容量制御回路及び整流平滑回路の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る非接触型電子装置及び半導体集積回路装置の基本構成を示すブロック図である。【００２３】
まず、図１により、本実施の形態１による非接触型電子装置及び半導体集積回路装置の構成の一例を説明する。本実施の形態１の非接触型電子装置は、例えば、ＩＣカード、ＩＣタグ、ＲＦＩＤ、携帯電話などである。【００２４】
図１において、Ｂ１は非接触型電子装置、Ｂ２は非接触型電子装置Ｂ１に搭載される半導体集積回路装置、Ｌ０は非接触型電子装置Ｂ１に搭載されるアンテナである。半導体集積回路装置Ｂ２は、共振容量制御回路Ｂ３、整流平滑回路Ｂ４、内部回路Ｂ５を有し、アンテナＬ０を接続するためのアンテナ端子ＬＡ及びＬＢを有している。図１では、アンテナＬ０には共振容量Ｃ０が並列接続されているが、共振容量制御回路Ｂ３や寄生容量等を考慮して調整されるため、必ずしも接続されるものではない。【００２５】
図２に、非接触型電子装置Ｂ１の構造例を示す。図２は、ＩＣカードの例を示すが、これに限定されるものではない。【００２６】
非接触型電子装置Ｂ１は、樹脂モールドされたプリント基板Ｂ１０によってカードの形態を成す。外部のリーダ・ライタＢ１３からの電磁波を受けるアンテナＬ０は、プリント基板Ｂ１０の配線により形成される渦巻き状のコイルＢ１１によって構成される。１個のＩＣチップＢ１２で構成された半導体集積回路装置Ｂ２には、ＩＣチップＢ１２にアンテナＬ０となるコイルＢ１１が接続される。リーダ・ライタＢ１３からの電磁波を受けたアンテナＬ０（コイルＢ１１）は、アンテナ端子ＬＡ及びＬＢに高周波の交流信号を出力する。この交流信号は、情報信号（データ）によって部分的に変調されている。【００２７】
本発明は典型的には外部と入出力のための端子を非接触型電子装置表面に持たない非接触型電子装置に適用される。勿論、非接触インターフェースと入出力端子の両方を持つデュアルタイプ非接触型電子装置に用いても良い。また、特に限定はされないが、半導体集積回路装置Ｂ２は、公知の半導体集積回路装置の製造技術によって、単結晶シリコン等のような１個の半導体基板上に形成される。【００２８】
図１において、共振容量制御回路Ｂ３は、アンテナ端子間に供給される電力に応じて共振容量を制御することで、アンテナＬ０、共振容量制御回路Ｂ３、共振容量Ｃ０によって構成される共振回路の共振周波数を変化させる。【００２９】
また、整流平滑回路Ｂ４は、整流回路、平滑容量から構成され、レギュレータ機能を有しても良い。レギュレータ機能は、整流回路及び平滑容量によって生成される電圧が所定の電圧レベルを超えないように制御する。整流平滑回路Ｂ４の出力電圧は、内部回路Ｂ５の電源電圧ＶＤＤとして供給される。【００３０】
内部回路Ｂ５は、受信回路Ｂ６、送信回路Ｂ７、制御部Ｂ８、メモリＢ９から構成される。受信回路Ｂ６は、非接触型電子装置Ｂ１に備えられるアンテナＬ０によって受信された交流信号に重畳された情報信号を復調してディジタルの情報信号として制御部Ｂ８に供給する。送信回路Ｂ７は、制御部Ｂ８から出力されるディジタル信号の情報信号を受け、アンテナＬ０が受信している交流信号を同情報信号によって変調する。リーダ・ライタＢ１３（図２参照）は、アンテナＬ０からの電磁波の反射が上記変調によって変化することを受けて、制御部Ｂ８からの情報信号を受信する。メモリＢ９は、制御部Ｂ８との間で復調された情報データや送信データの記録などに利用される。【００３１】
図３は、本発明に係る半導体集積回路装置Ｂ２に搭載される共振容量制御回路Ｂ３の基本構成図である。【００３２】
半導体集積回路装置Ｂ２において、アンテナ端子ＬＡ（第１のアンテナ端子）及びアンテナ端子ＬＢ（第２のアンテナ端子）の間に共振容量制御回路Ｂ３が接続される。共振容量制御回路Ｂ３は、非接触型電子装置Ｂ１に搭載されるアンテナを接続するアンテナ端子ＬＡ及びＬＢの間に、容量Ｃ１（第１の容量）及び容量Ｃ２（第２の容量）を直列接続し、容量Ｃ１とＣ２の接続点とアンテナ端子ＬＡ及びＬＢに接続される充放電制御回路Ｂ１４が接続される。充放電制御回路Ｂ１４は、アンテナ端子ＬＡ及びＬＢの間に直列接続された可変抵抗Ｒ１及びＲ２によって構成され、可変抵抗Ｒ１とＲ２の接続点と、容量Ｃ１とＣ２の接続点とが接続される。また、半導体集積回路装置Ｂ２に搭載される整流平滑回路Ｂ４がアンテナ端子ＬＡ及びＬＢに接続され、出力端子ＯＵＴとグランド端子の間に電源電圧ＶＤＤが出力される。【００３３】
充放電制御回路Ｂ１４は、アンテナ端子ＬＡ及びＬＢの電圧が所定のレベルより低い場合には、容量Ｃ１及びＣ２に並列接続される抵抗Ｒ１及びＲ２の抵抗を大きくなるように制御することで、抵抗Ｒ１及びＲ２にほとんど電流が流れないように制御される。これにより、アンテナ端子間には容量Ｃ１及びＣ２が直列接続された状態に近似でき、容量Ｃ１またはＣ２の半分の容量値の容量が接続されている状態になる。なお、以下において、これに限定されるものではないが、容量Ｃ１と容量Ｃ２の容量値は等しいものと仮定する。【００３４】
一方、充放電制御回路Ｂ１４は、アンテナ端子ＬＡの電位が、アンテナ端子ＬＢの電位より高く、アンテナ端子間の電圧が所定の電圧レベルより高い場合には、アンテナ端子間の電圧レベルに応じて、容量Ｃ２に並列接続された抵抗Ｒ２を小さくするように制御される。また、アンテナ端子ＬＢの電位が、アンテナ端子ＬＡの電位より高く、アンテナ端子間の電圧が所定の電圧レベルより高い場合には、アンテナ端子間の電圧レベルに応じて、容量Ｃ１に並列接続された抵抗Ｒ１を小さくするように制御される。【００３５】
すなわち、アンテナ端子ＬＡの電位がアンテナ端子ＬＢの電位より高いときには、容量Ｃ１に蓄積される電荷を制御し、アンテナ端子ＬＢの電位がアンテナ端子ＬＡの電位より高いときには、容量Ｃ２に蓄積される電荷を制御することで、アンテナ端子ＬＡとアンテナ端子ＬＢの間の共振容量値を制御する。【００３６】
これにより、アンテナ端子間の電圧レベルが、所定の電圧レベルより大きい場合には、容量Ｃ１及びＣ２に蓄積される電荷が制御され、アンテナ端子間に接続される容量が変化する。例えば、抵抗Ｒ１またはＲ２が極めて小さい抵抗値に制御された場合、アンテナ端子間には容量Ｃ２またはＣ１と同等の容量値の容量が接続された状態に近似できることになる。【００３７】
上述の動作により、アンテナ端子間に発生する電圧レベルに応じて、共振容量を容量Ｃ１の半分の容量値から、容量Ｃ１と同等の容量値までの範囲で制御でき、アンテナＬ０と共振容量制御回路Ｂ３によって構成される共振回路の共振周波数が制御できる。【００３８】
例えば、容量Ｃ１及びＣ２のそれぞれの容量値を、アンテナＬ０に供給される電磁波の周波数に共振する容量値の２倍に設定すれば、アンテナ端子間に発生する電圧レベルが所定の電圧レベルより小さい場合は、共振することで最大電力を受信でき、アンテナ端子間に発生する電圧レベルが所定の電圧レベルより大きい場合は、アンテナ端子の共振容量を大きくすることで、共振周波数が低くなるように制御され、整流平滑回路Ｂ４に供給される電力を小さくすることができる。【００３９】
これにより、整流平滑回路Ｂ４に過大な電力が供給されることがなくなり、チップの発熱を小さくすることが可能になる。更には、アンテナ端子間に発生する電圧振幅を小さく制御することが容易になるため、整流平滑回路Ｂ４を構成する素子の耐圧を保護することも容易になる。【００４０】
以上、充放電制御回路Ｂ１４は、アンテナ端子間に接続された容量Ｃ１及びＣ２において、低電位側の容量に並列接続された抵抗を制御することで、アンテナ端子間の共振容量を制御する手段を例に説明したが、高電位側の容量に並列接続された抵抗を制御しても、同様の効果を得ることができる。【００４１】
（実施の形態２）
図４は、本発明に係る半導体集積回路装置Ｂ２に搭載される共振容量制御回路Ｂ３の他の一実施例を示す回路構成図である。これは、図３に示した共振容量制御回路Ｂ３に搭載される充放電制御回路Ｂ１４の他の回路構成例を示したものである。【００４２】
アンテナ端子ＬＡ及びＬＢの間に接続される共振容量制御回路Ｂ３は、非接触型電子装置Ｂ１に搭載されるアンテナを接続するアンテナ端子ＬＡ及びＬＢの間に、容量Ｃ１及びＣ２を直列接続し、容量Ｃ１及びＣ２の接続点とアンテナ端子ＬＡ及びＬＢに充放電制御回路Ｂ１４が接続される。充放電制御回路Ｂ１４は、ゲート端子をアンテナ端子ＬＢに接続したＭＯＳトランジスタＭ１（第１のＭＯＳトランジスタ）とゲート端子をアンテナ端子ＬＡに接続したＭＯＳトランジスタＭ２（第２のＭＯＳトランジスタ）を直列接続し、容量Ｃ１及びＣ２の接続点とＭＯＳトランジスタＭ１及びＭ２の接続点の間に、可変抵抗Ｒ３（可変抵抗素子）が接続された構成である。【００４３】
図５には、図４における各端子電圧の動作波形の一例を示す。これは、ＭＯＳトランジスタＭ１及びＭ２の接続点の電位を基準とした各端子電圧の動作波形を示しており、Ｗ０はＭＯＳトランジスタＭ１及びＭ２の接続点の電圧波形、Ｗ１はアンテナ端子ＬＡの電圧波形、Ｗ２はアンテナ端子ＬＢの電圧波形、Ｗ３及びＷ４は容量Ｃ１及びＣ２の接続点の電圧波形を示し、Ｗ３は可変抵抗Ｒ３が極めて大きい抵抗値の場合の電圧波形、Ｗ４は可変抵抗Ｒ３が極めて小さい抵抗値の場合の電圧波形を示している。【００４４】
アンテナ端子ＬＡの電位がアンテナ端子ＬＢの電位より高い場合に、ＭＯＳトランジスタＭ２がオンし、ＭＯＳトランジスタＭ１がオフする。また、アンテナ端子ＬＢの電位がアンテナ端子ＬＡの電位より高い場合に、ＭＯＳトランジスタＭ１がオンし、ＭＯＳトランジスタＭ２がオフする。【００４５】
以上のＭＯＳトランジスタＭ１及びＭ２の動作により、ＭＯＳトランジスタＭ１及びＭ２の接続点は、低電位側のアンテナ端子ＬＡまたはＬＢの電位と等しくなるように制御されるため、図５のＷ０、Ｗ１、Ｗ２の電圧波形となる。【００４６】
したがって、可変抵抗Ｒ３は、低電位側の容量Ｃ１またはＣ２と並列接続された状態で動作し、可変抵抗Ｒ３が極めて大きい抵抗値である場合には、可変抵抗Ｒ３は無視できるため、Ｗ３に示すように、容量Ｃ１及びＣ２の接続点は、アンテナ端子間電圧の半分の電圧になる。逆に、可変抵抗Ｒ３が極めて小さい抵抗値である場合には、可変抵抗Ｒ３の両端が短絡された状態と等価になるため、Ｗ４に示すように、容量Ｃ１及びＣ２の接続点は、Ｗ０とほぼ等しくなり、アンテナ端子間に容量Ｃ１またはＣ２が接続された状態に近似できる。これは、可変抵抗Ｒ３の抵抗値に応じて、共振容量を容量Ｃ１の半分の容量値から、容量Ｃ１と同等の容量値までの範囲で制御でき、アンテナＬ０と共振容量制御回路Ｂ３によって構成される共振回路の共振周波数が制御できることを示している。【００４７】
また、図３に示した回路では２つの可変抵抗が必要であったが、可変抵抗を共通化することが可能になり、可変抵抗によるバラツキを低減することが可能になる。ここで、ＭＯＳトランジスタＭ１及びＭ２のしきい値電圧なども特性誤差の一要因となり得るが、ＭＯＳトランジスタＭ１及びＭ２はオン・オフ動作であるため、共振容量特性に与える影響は
極めて小さい。【００４８】
（実施の形態３）
図６は、本発明に係る半導体集積回路装置Ｂ２に搭載される共振容量制御回路Ｂ３の他の一実施例を示す回路構成図である。これは、図４に示した共振容量制御回路Ｂ３に搭載される充放電制御回路Ｂ１４を構成する可変抵抗Ｒ３をＭＯＳトランジスタで構成した例である。【００４９】
アンテナ端子ＬＡ及びＬＢの間に接続される共振容量制御回路Ｂ３は、非接触型電子装置Ｂ１に搭載されるアンテナを接続するアンテナ端子ＬＡ及びＬＢの間に、容量Ｃ１及びＣ２を直列接続し、容量Ｃ１及びＣ２の接続点とアンテナ端子ＬＡ及びＬＢに接続される充放電制御回路Ｂ１４が接続される。【００５０】
また、充放電制御回路Ｂ１４は、ゲート端子をアンテナ端子ＬＢに接続したＭＯＳトランジスタＭ１とゲート端子をアンテナ端子ＬＡに接続したＭＯＳトランジスタＭ２を直列接続し、容量Ｃ１及びＣ２の接続点とＭＯＳトランジスタＭ１及びＭ２の接続点の間に、ＭＯＳトランジスタＭ３（可変抵抗素子、第７のＭＯＳトランジスタ）を接続し、アンテナ端子ＬＡ及びＬＢの間には電圧検出回路Ｂ１５が接続される。このとき、ＭＯＳトランジスタＭ１及びＭ２の接続点をグランド端子に接続している。【００５１】
電圧検出回路Ｂ１５は、アンテナ端子ＬＡと出力端子ＯＵＴ２の間に、ゲート端子とドレイン端子を接続したＭＯＳトランジスタＭ４（第１の整流素子）を接続し、アンテナ端子ＬＢと出力端子ＯＵＴ２の間に、ゲート端子とドレイン端子を接続したＭＯＳトランジスタＭ５（第２の整流素子）を接続し、出力端子ＯＵＴ２とグランド端子の間に容量Ｃ３を接続し、出力端子ＯＵＴ２とグランド端子の間に直列接続された抵抗Ｒ４とＲ５の接続点を演算増幅回路Ａ１の非反転入力端子（＋）に接続し、演算増幅回路Ａ１の反転入力端子（−）に基準電圧Ｖ１を入力し、演算増幅回路Ａ１の出力端子Ｎ１をＭＯＳトランジスタＭ３のゲート端子に入力した構成である。【００５２】
図６において、演算増幅回路Ａ１は、アンテナ端子間に供給される電力を、出力端子ＯＵＴ２に発生する電圧として検出し、ＭＯＳトランジスタＭ３に流れる電流を制御する。【００５３】
出力端子ＯＵＴ２に発生する電圧が所定の電圧レベルより小さい場合、つまり、アンテナ端子に発生する電圧が所定の電圧レベルより小さい場合は、ＭＯＳトランジスタＭ３に電流は流れないため、アンテナ端子間には容量Ｃ１及びＣ２が直列接続された状態に近似でき、容量Ｃ１の半分の容量値の容量が接続されている状態になる。【００５４】
また、出力端子ＯＵＴ２に発生する電圧が所定の電圧レベルより大きい場合、つまり、アンテナ端子に発生する電圧が所定の電圧レベルより大きい場合は、出力端子ＯＴＵ２に発生する電圧に応じて、ＭＯＳトランジスタＭ３に流れる電流が制御されるため、容量Ｃ１及びＣ２に蓄積される電荷が制御され、アンテナ端子間に接続される容量が変化する。例えば、ＭＯＳトランジスタＭ３に流れる電流が極めて大きい電流値に制御された場合、容量Ｃ１またはＣ２のどちらかが短絡された状態になるため、アンテナ端子間には容量Ｃ１と同等の容量値の容量が接続された状態に近似できることになる。【００５５】
上述の動作により、アンテナ端子間に発生する電圧レベルに応じて、共振容量が容量Ｃ１の半分の容量値から、容量Ｃ１と同等の容量値までの範囲で制御でき、アンテナＬ０と共振容量制御回路Ｂ３によって構成される共振回路の共振周波数が制御できる。【００５６】
例えば、容量Ｃ１の容量値を、アンテナＬ０に供給される電磁波の周波数に共振する容量値の２倍に設定すれば、アンテナ端子間に発生する電圧レベルが所定の電圧レベルより小さい場合は、電磁波の周波数に共振することで最大電力を受信でき、アンテナ端子間に発生する電圧レベルが所定の電圧レベルより大きい場合は、アンテナ端子の共振容量を大きくすることで、共振周波数が低くなるように制御され、整流平滑回路Ｂ４に供給される電力を小さくすることができる。【００５７】
また、演算増幅回路Ａ１の極性を逆にして、アンテナ端子間に発生する電圧レベルが所定の電圧レベルより大きい場合は、ＭＯＳトランジスタＭ３のオン抵抗を大きくして、アンテナ端子の共振容量を小さくすることで、共振周波数が高くなるように制御してもよい。【００５８】
ここで、アンテナ端子ＬＡの電位がアンテナ端子ＬＢの電位より高い場合のみＭＯＳトランジスタＭ２がオンし、アンテナ端子ＬＢの電位がアンテナ端子ＬＡの電位より高い場合のみＭＯＳトランジスタＭ１がオンすることから、ＭＯＳトランジスタＭ１及びＭ２は、低電位側の整流素子としても動作する。【００５９】
また、アンテナ端子ＬＡの電位が出力端子ＯＵＴ２の電位より高い場合のみＭＯＳトランジスタＭ４に電流が流れ、アンテナ端子ＬＢの電位が出力端子ＯＵＴ２の電位より高い場合のみＭＯＳトランジスタＭ５に電流が流れることから、ＭＯＳトランジスタＭ４及びＭ５は、高電位側の整流素子としても動作する。【００６０】
以上のことから、充放電制御回路Ｂ１４は整流回路としても機能し、容量Ｃ３が平滑容量として機能することから、出力端子ＯＵＴ２に発生する電圧を半導体集積回路装置Ｂ２の内部回路Ｂ５の電源電圧として利用することができる。これにより、共振容量制御回路Ｂ３と独立した整流平滑回路Ｂ４を搭載する必要が無くなり、チップ面積を低減することも可能になる。【００６１】
（実施の形態４）
図７は、本発明に係る半導体集積回路装置Ｂ２に搭載される共振容量制御回路Ｂ３の他の一実施例を示す回路構成図である。これは、図３に示した共振容量制御回路Ｂ３に搭載される充放電制御回路Ｂ１４の他の回路構成例を示したものである。【００６２】
アンテナ端子ＬＡ及びＬＢの間に接続される共振容量制御回路Ｂ３は、非接触型電子装置Ｂ１に配置されるアンテナを接続するアンテナ端子ＬＡ及びＬＢの間に、容量Ｃ１及びＣ２を直列接続し、容量Ｃ１及びＣ２の接続点とアンテナ端子ＬＡ及びＬＢに接続される充放電制御回路Ｂ１４が接続される。【００６３】
充放電制御回路Ｂ１４は、アンテナ端子ＬＡ及びＬＢの間に、アンテナ端子ＬＢとゲート端子の間に抵抗Ｒ６（第１の抵抗）を接続したＭＯＳトランジスタＭ６（第３のＭＯＳトランジスタ）と、アンテナ端子ＬＡとゲート端子の間に抵抗Ｒ７（第２の抵抗）を接続したＭＯＳトランジスタＭ７（第４のＭＯＳトランジスタ）が接続され、ＭＯＳトランジスタＭ６のゲート端子とグランド端子の間に、アンテナ端子ＬＢにゲート端子を接続したＭＯＳトランジスタＭ８（第５のＭＯＳトランジスタ）と電圧検出回路Ｂ１５の出力端子Ｎ１にゲート端子を接続したＭＯＳトランジスタＭ１０（可変抵抗素子、第７のＭＯＳトランジスタ）が直列接続され、ＭＯＳトランジスタＭ７のゲート端子とＭＯＳトランジスタＭ１０のドレイン端子の間に、アンテナ端子ＬＡにゲート端子を接続したＭＯＳトランジスタＭ９（第６のＭＯＳトランジスタ）が接続される。【００６４】
電圧検出回路Ｂ１５は、アンテナ端子間に発生する電圧に応じた電圧を出力する構成であり、例えば、図６に示した回路構成でも良い。但し、チップ内のグランド端子と接続するために、図６に示したＭＯＳトランジスタＭ１及びＭ２に代表される低電位側の整流素子も必要である。【００６５】
図７において、電圧検出回路Ｂ１５は、アンテナ端子間に発生する電圧に応じて、ＭＯＳトランジスタＭ１０に流れる電流を制御する。アンテナ端子間に発生する電圧が所定の電圧レベルより小さい場合は、出力端子Ｎ１の電位が低くなり、ＭＯＳトランジスタＭ１０に電流は流れないため、ＭＯＳトランジスタＭ６及びＭ７はそれぞれのゲート電位が高い場合にオンする。これにより、アンテナ端子間には容量Ｃ１及びＣ２のどちらか一方の容量の両端電圧が短絡されるため、アンテナ端子間には容量Ｃ１と同等の容量値の容量が接続された状態に近似できることになる。【００６６】
また、アンテナ端子間に発生する電圧が所定の電圧レベルより大きい場合は、アンテナ端子に発生する電圧に応じて、ＭＯＳトランジスタＭ１０に流れる電流が制御されるため、抵抗Ｒ６またはＲ７に発生する電圧が大きくなるように制御され、ＭＯＳトランジスタＭ６及びＭ７はそれぞれのゲート電圧が抑圧される。その結果、ＭＯＳトランジスタＭ６及びＭ７に流れる電流が制御されるため、容量Ｃ１及びＣ２に蓄積される電荷が制御され、アンテナ端子間に接続される容量が変化する。例えば、ＭＯＳトランジスタＭ６及びＭ７に流れる電流が極めて小さい電流値に制御された場合、アンテナ端子間には容量Ｃ１及びＣ２が直列接続された状態に近似でき、容量Ｃ１の半分の容量値の容量が接続されている状態になる。【００６７】
以上の動作により、アンテナ端子に発生する電圧レベルに応じて、共振容量が容量Ｃ１と同等の容量値から、容量Ｃ１の半分の容量値までの範囲で制御でき、アンテナＬ０と共振容量制御回路Ｂ３によって構成される共振回路の共振周波数が制御できる。【００６８】
更には、アンテナ端子間に発生する電圧レベルが所定の電圧レベルより大きくなった場合に、共振周波数を高くするように制御することが可能になるため、過剰な電力が供給されることを抑制することができると共に、容量に流れる電流も小さくすることもできるため、共振容量による発熱も抑制することが可能になる。特に、容量Ｃ１及びＣ２を半導体集積回路装置Ｂ２に搭載する場合などに有効な手段となる。【００６９】
（実施の形態５）
図８は、本発明に係る半導体集積回路装置Ｂ２に搭載される共振容量制御回路Ｂ３及び整流平滑回路Ｂ４の一実施例を示す構成図である。【００７０】
これは、アンテナ端子ＬＡ及びＬＢの間に共振容量制御回路Ｂ３が接続され、アンテナ端子ＬＡ及びＬＢに、整流平滑回路Ｂ４が接続され、整流平滑回路Ｂ４の出力端子ＯＵＴに得られる電圧をレギュレータ回路Ｂ１６によって抑制した電圧が出力端子ＯＵＴ３から得られる構成である。共振容量制御回路Ｂ３としては、例えば、前記実施の形態１〜４における図３、図４、図６及び図７の回路が用いられる。【００７１】
共振容量制御回路Ｂ３によって、整流平滑回路Ｂ４の出力電圧が十分に制御できない場合は、レギュレータ回路Ｂ１６を搭載することで、内部回路Ｂ５に供給される電源電圧を安定化すれば良い。これにより、共振容量制御回路Ｂ３によって、過大な電力供給を抑制することでチップ発熱の低減を可能にすると共に、安定した電源電圧を内部回路Ｂ５に供給することが可能になる。【００７２】
このとき、特に限定はされるものではないが、共振容量制御回路Ｂ３が共振容量を制御し始める電圧レベルを、レギュレータ回路Ｂ１６が出力電圧を抑制し始める電圧レベルより大きくする方が、回路特性の調整が容易になり好適である。【００７３】
また、同様に、図６で示した整流平滑機能を有する共振容量制御回路Ｂ３においても、その出力端子ＯＵＴ２にレギュレータを搭載することが可能である。【００７４】
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記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可能であることはいうまでもない。【００７５】
例えば、前記実施の形態においては、共振容量制御回路をＮ型ＭＯＳトランジスタによって構成したが、Ｐ型ＭＯＳトランジスタを用いてもよい。また、共振容量を制御するための容量Ｃ１及びＣ２の配置場所は半導体集積回路装置Ｂ２の中に限定されるものではなく、半導体集積回路装置Ｂ２以外に配置されても良いし、更には、容量Ｃ１及びＣ２の他にアンテナ端子間に他の容量が接続されていても良い。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、ＩＣカードやＩＣタグを代表とする非接触型電子装置に適用して好適である。
【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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【図８】
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