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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lastmodulation in einer Verbindung
aus einem Sendeschwingkreis und einem Empfangsschwingkreis, bei dem
eine Spannung an einem Sendeschwingkreis durch Rückwirkung einer Änderung
einer Spannung in einem Empfangsschwingkreis moduliert wird.
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Darüber hinaus
betrifft die Erfindung eine Schaltung zur Lastmodulation in einem
Empfangsschwingkreis, der transformatorisch mit einem Sendeschwingkreis
koppelbar ist, mit wenigstens einer Induktivität, einer Kapazität und einer
steuerbaren Impedanz.
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Ein
solches Verfahren und eine solche Schaltung sind per se und insbesondere
durch RFID- Anwendungen
(RFID = Radio Frequency Identification) bekannt. Unter einer RFID-Anwendung wird hier
jede Anwendung verstanden, bei der ein Sendeschwingkreis einen induktiv
gekoppelten Empfangsschwingkreis mit Energie versorgt und ggf. über den
Empfangsschwingkreis Daten ausliest. Solche Verbindungen werden
zum Beispiel zur Objektidentifikation verwendet, wobei ein Sendeschwingkreis
eines Lesegeräts
(reader) über
einen Empfangsschwingkreis ein mit einer Marke (einem sogenannten
tag) ausgezeichnetes Objekt anspricht und Informationen abruft.
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Für die Kontaktaufnahme
erzeugt der Sendeschwingkreis des Lesegeräts ein hochfrequentes Magnetfeld,
das in einer Induktivität
eines Empfangsschwingkreises, der sich in der Nähe des Lesegeräts befindet,
eine Wechselspannung induziert. Die in den Empfangsschwingkreis
induzierte Wechselspannung wird gleichgerichtet und dient zum Beispiel
zur Energieversorgung einer an den Empfangsschwingkreis angeschlossenen
integrierten Schaltung. Darüber
hinaus wird aus der induzierten Wechselspannung eine Taktfrequenz
abgeleitet, die der integrierten Schaltung, also zum Beispiel einem
Mikroprozessor und/oder einem Speicherelement als Systemtakt zur Verfügung steht.
Durch die Ergänzung
der Induktivität
des Sendeschwingkreises und/oder des Empfangsschwingkreises mit
Kapazitäten,
insbesondere mit parallel liegenden Kapazitäten, zu Schwingkreisen werden
Resonanzeffekte erzielt, die den Wirkungsgrad der Energieübertragung
erheblich verbessern.
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Eine Übertragung
von Daten vom Lesegerät zum
Empfangsschwingkreis (downlink) kann zum Beispiel durch Einschalten
und Ausschalten des Magnetfeldes erfolgen. Für einen Datentransport in umgekehrter
Richtung vom Empfangsschwingkreis zum Lesegerät wird die sogenannte Lastmodulation
verwendet, die eine hinreichende Nähe (Abstand kleiner 0,16 Wellenlänge) von
Sendeschwingkreis und Empfangsschwingkreis voraussetzt. Bei hinreichender Nähe kommt
es zur sogenannten transformatorischen Kopplung, bei der sich die
Energieaufnahme der Empfangsspule durch eine Rückwirkung auf den Sendeschwingkreis
in Spannungsänderungen
am Sendeschwingkreis abbildet. Gesteuerte Modulationen der Last,
also der Impedanz des Empfangsschwingkreises, rufen daher Spannungsänderungen im
Sendeschwingkreis hervor, die für
eine Datenübertragung
auswertbar sind.
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Mit
zunehmender Güte
der im Empfangsschwingkreis verwendeten Induktivitäten, also
mit zunehmendem Verhältnis
von Blindwiderstand zu Wirkwiderstand, verringert sich die Dämpfung des Schwingkreises
und die Breite der Resonanzkurve. Die Verwendung von Spulen höherer Güte bewirkt also
eine höhere
Frequenzselektivität
und, bei gleicher Spannung auf der reader-Seite, eine höhere Spannung
auf der tag-Seite, was die Reichweite der Kommunikationsverbindung
vergrößert.
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In
diesem Zusammenhang ist es per se bekannt, die Spannung am Empfangsschwingkreis
auf bestimmte Werte zu reduzieren oder zu begrenzen (Klemmspannungen),
wobei im Rahmen der Modulation zwischen zwei Spannungen umgesteuert
oder umgeschaltet wird. Dazu werden Sperrschichtbauelemente zwischen
Schwingkreisanschlüsse
und ein Bezugs- oder Massepotential geschaltet. Eine untere Klemmspannung
wird zum Beispiel dadurch realisiert, dass über den Sperrschichtbauelementen
deren Durchlassspannung abfällt,
wobei der Spannungsabfall wegen der exponentiellen Abhängigkeit des
Stroms von der Spannung in erster Näherung stromunabhängig ist.
Mit anderen Worten: Anders als bei einem Ohm'schen Widerstand vergrößert sich
der Spannungsabfall nicht linear mit dem Stromdurchfluss sondern
bleibt auch bei höheren
Stromstärken in
etwa in der Höhe
der Durchlassspannung.
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Als
Folge wirken die Sperrschichtbauelemente auch bei hohen Spulenströmen wie
eine zuverlässige
Begrenzung der Schwingkreisspannung auf einen zugehörigen Wert.
Dies ist insbesondere bei Systemen mit Induktivitäten hoher
Güte von
Bedeutung, die bei räumlicher
Nähe von
Sendeschwingkreis und Empfangsschwingkreis sonst unerwünschte hohe
Spannungen verursachen könnten.
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Die
zweite, obere, Klemmspannung kann durch eine in Reihe mit umgekehrter
Durchlassrichtung geschaltete Zenerdiode realisiert sein, die gesteuert
oder geschaltet kurzzuschließen
ist. Im kurzgeschlossenen Zustand erfolgt die beschriebene Begrenzung
auf die untere Klemmspannung, während im
nicht kurzgeschlossenen Zustand die Durchbruchspannung der Zenerdiode
für einen
additiven Spannungsversatz sorgt, der in der Summe mit den genannten
Durchlassspannungen eine obere Klemmspannung definiert. Im Zustand
mit kurzgeschlossener Zenerdiode fließt ein vergleichsweise großer Strom
aus dem Empfangsschwingkreis heraus, was dem belasteten Zustand
des Schwingkreises entspricht. Entsprechend wird die Stromentnahme
aus dem Schwingkreis sowie die Belastung des Schwingkreises durch Öffnen des
Kurzschlusses über
der Zenerdiode verringert.
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Bei
dieser bekannten Lastmodulation ist das folgende Problem beobachtet
worden: Wenn beim Einschalten der Modulation, also beim Begrenzen der
Schwingkreisspannung auf die untere Klemmspannung, gerade ein hoher
Spulenstrom induziert wird, so fließt dieser unter Umständen über die Überbrückung der
Zenerdiode und die in Durchlassrichtung geschalteten übrigen Sperrschichtbauteile
ab, wobei die Schwingkreisspannung unter den Klemmspannung und auch
unter einen Schwellenwert fallen kann, der zur Detektion von Schwingungen
(Pulsen) der Schwingkreisspannung dient. Es kann also bei ungünstigen
Phasenbedingungen beim Einschalten der Last vorkommen, dass die
Spannung am Sendeschwingkreis aufgrund der Rückwirkung für eine oder mehrere Perioden
unter eine Detektionsschwelle sinkt, was die Informationsübertragung
verfälscht. Dadurch
kann es zu einem Datenverlust bei der Informationsübertragung
zum Lesegerät
kommen.
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Wird
nämlich
bei einem hohen induzierten Spulenstrom die Modulation eingeschaltet,
so sorgen die Sperrschichtbauteile für eine Begrenzung der Schwingkreisspannung
auf einen durch die Sperrschichtbauteile vorbestimmten Wert. Die
Dioden wirken in dieser Phase wie eine Gleichspannungsquelle und
setzen somit dem Spulenstrom keine ausreichende Dämpfung entgegen,
so dass die induzierte Schwingung verändert wird. Die Folge ist eine
Verbreiterung der gerade anliegenden Taktphase (Pulsverbreiterung),
die zumindest zur teilweisen Auslöschung der Folgeschwingung
führt.
Sie tritt dadurch in Erscheinung, dass mindestens eine Schwingung
in der Amplitude zu klein für
eine vorgegebene Detektionsschwelle ist.
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Vor
diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung in der Angabe
eines Verfahrens und einer Schaltung, die diesen Nachteil zumindest
verringert.
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Diese
Aufgabe wird sowohl bei einem Verfahren als auch bei einer Schaltung
der eingangs genannten Art jeweils dadurch gelöst, dass die Lastmodulation
durch gesteuertes Ändern
einer Schwingkreis-Impedanz erfolgt, die wenigstens ein Sperrschichtbauteil
und einen Ohm'schen
Widerstand aufweist.
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Durch
die lineare Strom/Spannungsabhängigkeit
fällt bei
einem Stromfluss eine endliche, stromabhängige Spannung über einem
Ohm'schen Widerstand
ab. Im Gegensatz dazu begrenzt das Sperrschichtbauteil tendenziell
den Spannungsabfall auch bei höheren
Stromstärken
stromunabhängig
in etwa auf die Höhe
der Durchlassspannung, so dass es ähnlich wie eine Gleichspannungsquelle
wirkt. Es hat sich gezeigt, dass gerade diese Kombination von Sperrschichtbauteilen
und Ohm'schen Widerständen den
Vorteil einer zuverlässigen
Spannungsbegrenzung ohne den beschriebenen Nachteil eines Informationsverlustes
bei ungünstigen
Einschaltbedingungen der Lastmodulation liefert.
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Im
Rahmen einer Ausgestaltung des Verfahrens ist bevorzugt, dass das Ändern der
Schwingkreisimpedanz durch gesteuertes Überbrücken von wenigstens einem Sperrschichtbauteil
und/oder des Ohm'schen
Widerstands erfolgt.
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Beide
Möglichkeiten
ergeben eine definierte Impedanzänderung,
die sich durch eine transformatorisch induktive Rückwirkung
auf den Sendeschwingkreis überträgt und daher
zur Datenübertragung
vom tag zum reader genutzt werden kann.
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Mit
Blick auf Ausgestaltungen der Schaltung ist bevorzugt, dass die
steuerbare Impedanz zwischen einem ersten Schwingkreisanschluss
und einem Bezugspotential liegt.
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Durch
diese Ausgestaltung wird das Potential am Schwingkreisanschluss über die
steuerbare Impedanz mit dem Bezugspotential verknüpft und damit
gewissermaßen
auf definierte, vom Wert der Impedanz abhängige Werte beschränkt, was
eine reproduzierbar zuverlässige
Datenübertragung
durch Lastmodulation erlaubt.
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Bevorzugt
ist auch, dass die steuerbare Impedanz eine erste steuerbare Impedanz
zwischen dem ersten Schwingkreisanschluss und dem Bezugspotential
und eine zweite steuerbare Impedanz zwischen einem zweiten Schwingkreisanschluss
und dem Bezugspotential aufweist.
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Dieser
Aufbau einer Schaltung zur Klemmung der Schwingkreispotentiale auf
vorbestimmte Werte liefert die genannten Vorteile in verstärktem Maße, da er
für eine
vorbestimmte Begrenzung der positiven und der negativen Abweichungen
der Schwingkreispotentiale von dem Bezugspotential sorgt.
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Eine
weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich durch eine zum Bezugspotential
symmetrische Anordnung und Struktur der ersten steuerbaren Impedanz
und der zweiten steuerbaren Impedanz aus.
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Dieser
symmetrische Aufbau bewirkt, dass Schwingungen Vorzeichen-unabhängig gleich
beeinflusst und auf betragsmäßig gleiche
Abweichungen von dem Bezugspotential begrenzt werden. Auch dies
erhöht
die Zuverlässigkeit
der Datenübertragung.
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Bevorzugt
ist auch, dass die steuerbare Impedanz ferner eine schaltbare Überbrückung von
wenigstens einem Sperrschichtbauteil und/oder des Ohm'schen Widerstands
aufweist.
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Durch
die schaltbare Überbrückung wird eine
Lastmodulation mit geringem Aufwand realisiert.
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Ferner
ist bevorzugt, dass die schaltbare Überbrückung eine Arbeitsstromstrecke
eines Transistors aufweist.
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Diese
Ausgestaltung liefert eine besonders einfach steuerbare und monolithisch
integrierbare Möglichkeit
einer Lastmodulation.
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Eine
weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass
die steuerbare Impedanz wenigstens eine Reihenschaltung eines ersten Sperrschichtbauteils
und eines Ohm'schen
Widerstands aufweist.
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Schaltet
man zu den Sperrschichtbauteilen einen Ohm'schen Widerstand in Reihe, so dämpft der Widerstand
den Spulenstrom bei geeigneter Dimensionierung in dem Maße, daß die erwähnte Pulsverbreiterung
und damit auch die teilweise Auslöschung zumindest verringert
wird. Infolgedessen sind alle Schwingungen in der Amplitude ausreichend
hoch, so dass sie die vorgegebene Detektionsschwelle überschreiten
können.
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Bevorzugt
ist auch, dass die Reihenschaltung zusätzlich zu dem ersten Sperrschichtbauteil wenigstens
ein zweites Sperrschichtbauteil aufweist, das mit dem ersten Sperrschichtbauteil
in Reihe liegt und das eine Durchlassrichtung besitzt, die einer Durchlassrichtung
des ersten Sperrschichtbauteils entgegengesetzt ist.
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Durch
diese Ausgestaltung lässt
sich die Schwingkreisspannung bei der Lastmodulation in beiden Schaltzuständen auf
definierte Werte begrenzen. Solange beide Sperrschichtbauteile nicht überbrückt sind,
tritt ein Stromfluss bei Überschreiten der
Summe aus Durchbruchspannung des einen und Durchlassspannung des
anderen Sperrschichtbauteils ein. Wird dagegen das sperrende Bauteil überbrückt, tritt
der Stromfluss bei Überschreiten
der Durchlassspannung ein. Der Unterschied zwischen der Durchlassspannung
und der Summe aus Durchlassspannung und Durchbruchspannung definiert
damit den Modulationshub der Lastmodulation im Empfangsschwingkreis.
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Eine
weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich durch eine Zenerdiode
als erstes oder als zweites Sperrschichtbauteil aus.
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Zenerdioden
besitzen den Vorteil, dass sie dauerhaft im Durchbruchspannungsbereich
betrieben werden können.
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Bevorzugt
ist auch, dass die steuerbare Impedanz eine Parallelschaltung aus
wenigstens einem Halbleiterbauteil und einem Ohm'schen Widerstand aufweist.
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Durch
eine solche Anordnung werden die gewünschten Eigenschaften weiter
optimiert. Der Nachteil, dass bei großen Strömen über den Widerstand unerwünscht große Spannungen
auftreten, werden durch das parallel liegende Sperrschichtbauteil
vermieden, das die auftretende Spannung auf den Wert seiner Durchlassspannung
begrenzt.
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Eine
weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich durch eine Diode
als drittes Sperrschichtbauteil aus.
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Alternativ
wird ein Transistor als drittes Sperrschichtbauteil benutzt, der
von einem Spannungsabfall an dem Ohm'schen Widerstand gesteuert wird und
dessen Arbeitsstromstrecke wenigstens den Ohm'schen Widerstand überbrückt.
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Dabei
ist bevorzugt, dass die Arbeitsstromstrecke des Transistors zwischen
einem Schwingkreisanschluss und einem Bezugspotential liegt.
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Diese
Alternative besitzt den besonderen Vorteil, dass der Strom über die
Arbeitsstromstrecke direkt zum Bezugspotential, also zum Beispiel
zu einem Substratanschluss, fließt. Er fließt dann nicht mehr in die Kette
weiterer Bauelemente aus ersten und zweiten Sperrschichtbauelementen
hinein, die daher kleiner dimensioniert werden können.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und den beigefügten Figuren.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in
der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigen, jeweils in schematischer Form:
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1 ein
Gesamtsystem aus einem Lesegerät
und einer Schaltung mit einem Empfangsschwingkreis;
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2 einen
bekannten Empfangsschwingkreis mit Elementen zur Lastmodulation;
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3 ein
gewünschtes
Modulationsverhalten;
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4 ein
problematisches Modulationsverhalten, wie es bei bekannten Schaltungen
in Verbindung mit Empfangsinduktivitäten hoher Güte beobachtet wurde;
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5 ein
erstes Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Schaltungsteils;
und
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6 ein
zweites Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Schaltungsteils.
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1 zeigt
ein Gesamtsystem 10 aus einem Lesegerät (reader) 12 und
einem Empfangsteil 14, bspw. einer Objektmarke (tag). Das
Lesegerät 12 weist
einen Sendeschwingkreis 16 auf, der in der schematischen
Darstellung der 1 induktive Elemente 18 und
kapazitive Elemente 20 besitzt. Das Empfangsteil 14 weist
einen Empfangsschwingkreis 22 auf, der ebenfalls wenigstens
eine Induktivität 24 und
eine Kapazität 26 besitzt.
Weiter weist das Empfangsteil 14 eine Schnittstelle 28 und
optional eine Steuerschaltung 30 und/oder einen Speicher 32 auf.
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2 zeigt
den Empfangsschwingkreis 22 zusammen mit Einzelheiten einer
bekannten Schnittstelle 28. Parallel zu dem Parallelschwingkreis 22 aus
Induktivität 24 und
Kapazität 26 liegt
eine Reihenschaltung aus oberen ersten Dioden 34, einer
Zenerdiode 36, einer weiteren Zenerdiode 38 und
unteren ersten Dioden 40. Zwischen den Zenerdioden 36, 38 liegt
ein Bezugspotentialanschluss 42, der zum Beispiel ein Massepotential
für die
Schaltung bereitstellt. Die Zenerdioden 36, 38 können durch
Schalter 44, 46 überbrückt werden, die von der Steuerschaltung 30 betätigt werden.
Die Schalter 44, 46 werden bevorzugt Transistoren,
insbesondere als MOS-Transistoren realisiert.
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Die
oberen ersten Dioden 34 und die unteren ersten Dioden 40 dienen
zur alleinigen Begrenzung der Schwingkreisspannung zwischen Anschlüssen 48, 50 des
Empfangsschwingkreises 22 bei geschlossenen Schaltern 44 und 46 und
definieren die untere Begrenzungsspannung. In diesem Zustand begrenzen
die Dioden 34, 40 jeweils dann, wenn der Potentialunterschied
zwischen dem Bezugspotentialanschluss 42 und einem der
Anschlüsse 48, 50 die Summe
der Durchlassspannungen der Dioden 34 oder 40 überschreitet.
Daher wird die Schwingkreisspannung bei überbrückten Zenerdioden 36, 38 durch
diese Summe der Durchlassspannungen begrenzt, so dass sich typischerweise
ein Wert von 3·0,7
= 2,1 Volt für
jeweils drei Dioden 34, 40 einstellt.
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Bei
geöffneten
Schaltern 44, 46 muss der Potentialunterschied
zwischen dem Anschluss 42 und jeweils einem der Anschlüsse 48, 50 dagegen zusätzlich noch
die Durchbruchspannung der Zenerdioden 36, 38 überschreiten,
bevor die Schwingkreisspannung auf ein höheres Niveau begrenzt wird.
Bei geöffneten
Schaltern 44,46 liegt diese Begrenzung unter Annahme
einer Durchbruchspannung von 7 V bei 2,1 V + 7 V = 9,1 V. Dieser
Wert definiert die obere Begrenzungsspannung.
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Durch Öffnen und
Schließen
der Schalter 44, 46 moduliert die Steuerschaltung 30 den
Wert der maximalen Schwingkreisspannung und damit die Impedanz des
Empfangsschwingkreises 22. Wie bereits erwähnt, bildet
sich diese Modulation der Impedanz des Empfangsschwingkreises als
Modulation der Last des Sendeschwingkreises 16 unter der
Voraussetzung einer transformatorischen Kopplung (Abstand kleiner
0,16-fache Wellenlänge)
in der Klemmenspannung des Sendeschwingkreises 16 ab, was zum
Auslesen von Daten aus dem Empfangsteil 14 genutzt werden
kann.
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3 zeigt
einen erwünschten
Verlauf 52 der resultierenden Schwingkreisspannung U_E
im Empfangsschwingkreis 22 unter dem Einfluss einer solchen
gesteuerten Lastmodulation über
der Zeit t. Die großen
Amplituden 54 stellen sich bei offenen Schaltern 44, 46 aus 2 ein
und die kleinen Amplituden 56 stellen sich bei geschlossen
Schaltern 44, 46 ein, mit denen sperrende Zenerdioden 36, 38 aus 2 überbrückt werden.
Mit den im Zusammenhang mit der 2 genannten
Werten beträgt
der Wert der kleinen Amplitude 56 2,1 Volt, und der Wert der
großen
Amplitude 54 beträgt
ca. 9,1 Volt.
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In
der Realität
zeigt sich aber unter ungünstigen
Bedingungen ein unerwünschter
Effekt, wie er in der 4 dargestellt ist. Wenn beim
Einschalten der Last-Modulation, also beim Begrenzen der Schwingkreisspannung
U_E auf den unteren Klemmpegel gerade ein hoher Spulenstrom induziert
wird, so fließt dieser
unter Umständen über die Überbrückung der Zenerdiode 36 oder 38 und
die in Durchlassrichtung geschalteten übrigen Sperrschichtbauteile 34, 40 ab, wobei
die Schwingkreisspannung U_E vorübergehend
unter den Klemmpegel und auch unter einen Schwellenwert 58 fallen
kann, der zur Detektion von Schwingungen (Pulsen) der Schwingkreisspannung U_E
dient. In der Darstellung der 4 sind solche unzureichend
hohen Pulse mit Bezugszeichen 60, 62 im U_E-Verlauf 64 gekennzeichnet.
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Üblicherweise
zählt die
Steuerschaltung 30 des Empfangsteils 14 die Pulse
und kodiert die Information für
das Lesegerät 12 durch
eine Variation der Länge
von High-Perioden 66 und/oder Low-Perioden 68 der
Hüllkurve 70 des
U_E-Verlaufs 64. Dabei bezieht sich „high" oder „low" hier jeweils auf den Absolutbetrag
der Signalhöhe.
Das Lesegerät 12 registriert
die Länge
dieser Perioden 66, 68 und rekonstruiert daraus
die auszulesende Information. Das fehlerhafte Nicht-Registrieren
von Pulsen durch das Empfangsteil 14 führt damit zu einer Verfälschung
der zu übertragenden
Information.
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5 zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Schaltungsteils,
mit dem diese Verfälschung
zumindest verringert werden kann. Dabei basiert der Gegenstand der 5 auf dem
Gegenstand der 3. Neu ist, dass zusätzlich zu
ersten Sperrschichtbauelementen 72, 74 wenigstens
ein Ohm'scher Widerstand 76 oder 78 zwischen einen
Schwingkreisanschluss 48, 50 und dem Bezugspotentialanschluss 42 liegt.
Ein Stromfluss über einen
der Ohm'schen Widerstände 76, 78 ist
zwangsläufig
mit einem Spannungsabfall über
dem betreffenden Widerstand 76, 78 verknüpft. Als
Folge wird auch unter den genannten ungünstigen Bedingungen beim Einschalten
der Modulation immer zumindest der Spannungsabfall über diesem
Widerstand 76 und/oder 78 aufgebaut, was zu einer zuverlässigen Überschreitung
von Detektionsschwellen 58 in 4 auch beim
parallelen Anschwingen und Einschalten einer Lastmodulation führt. Die
Sperrschichtbauelemente 72, 74 können den
Dioden 34, 40 aus 3 entsprechen
und/oder zum Beispiel als Basis-Emitter-Dioden
von Transistoren mit kurzgeschlossenen Kollektor-Basis-Übergängen realisiert
sein.
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6 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Schaltungsteils.
Der Gegenstand der 6a unterscheidet sich vom Gegenstand
der 5 unter anderem durch Halbleiterbauteile 80, 81,
die Spannungsabfälle
an den Widerständen 76, 78 begrenzen.
Wie bereits erwähnt,
sorgen die Widerstände 76, 78 auch
bei dem kritischen Einschalten einer Lastmodulation beim Anschwingen
für eine
auswertbare Schwingkreisspannungsamplitude. Nachteilig ist, dass
große
Schwingkreisströme,
wie sie zum Beispiel im eingeschwungenen Zustand auftreten können, unerwünscht große Spannungsabfälle über den
Widerständen 76, 78 hervorrufen
könnten. Um
auch dies zu verhindern, begrenzen die Halbleiterbauelemente 80, 81 den
Spannungsabfall an den Widerständen 76, 78.
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Bei
dem Halbleiterbauelement kann es sich zum Beispiel um eine Diode 82 handeln,
die parallel zu dem Widerstand 76 zwischen einem Schwingkreisanschluss 48 und
den übrigen
Elementen der Reihenschaltung, also den ersten Sperrschichtbauelementen 72 und
den zweiten Sperrschichtbauelementen (Zenerdioden) 36 aus 5 liegt.
Dies ist für das
Halbleiterbauelement 80 in der 6a dargestellt.
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Alternativ
kann das Halbleiterbauelement 80 als Zenerdiode 84 realisiert
sein, wie sie in 6b dargestellt ist.
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Weiter
alternativ kann das Halbleiterbauelement auch als Transistor 86 realisiert
sein, wie es in der 6a in Verbindung mit dem Widerstand 78 für den Fall
des Halbleiterbauelements 81 dargestellt ist. Bei einer
Ausführung
als Transistor 86 wird die Arbeitsstromstrecke vorteilhafterweise
zwischen jeweils einen der Schwingkreisanschlüsse 48, 50 und den
Bezugspotentialanschluss 42 geschaltet und ein Steueranschluss 88 des
Transistors 86 mit dem Widerstand 76, 78 verbunden.
In der 6 ist eine Ausführung mit einer Diode 82 über dem
Widerstand 76 und einem Transistor 86 über dem
Widerstand 78 dargestellt. Es versteht sich aber, dass
die Ausführung
auch symmetrisch erfolgen kann, wobei beide Widerstände 76, 78 dann
um gleichartige Halbleiterbauelemente 80 oder 81 ergänzt werden.
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Ein
hinreichend großer
Spannungsabfall über
dem Widerstand 78 steuert dann die Arbeitsstromstrecke
des Transistors 86 leitend, was einen Stromanstieg über den
Widerstand 78 und damit den Spannungsabfall über dem
Widerstand 78 wirkungsvoll begrenzt.
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Dadurch,
dass die Arbeitsstromstrecke direkt auf den Bezugspotentialanschluss 42 geführt wird, fließt der am
Widerstand 78 vorbeigeführte
Strom nicht mehr in die verbleibende Kette aus ersten und zweiten
Sperrschichtbaulementen 74, 38 hinein, die als
erwünschte
Folge kleiner dimensioniert werden können. Es versteht sich, dass
der Transistor 86 sowohl als MOS-Transistor als auch als
Bipolartransistor ausgeführt
sein kann.