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Die vorliegende Erfindung betrifft ein
Lese-/Schreibsystem für ein Aufzeichnungsmedium gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1. Ein derartiges System ist aus der GB-A-2
198 014 bekannt.
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Obwohl eine herkömmliche IC-Karte einem Kontakttyp
angehört, bei dem die Karte einen elektrischen Kontakt aufweist
und an ein Lese-/Schreibsystem für IC-Karten (das nachstehend
einfach als Lese-/Schreibeinrichtung bezeichnet wird)
angeschlossen wird, indem der elektrische Kontakt der Karte mit
einem elektrischen Kontakt der Lese-/Schreibeinrichtung in
Kontakt gebracht wird, wurde eine kontaktlose IC-Karte
vorgeschlagen, bei der anstelle der elektrischen Kontakte Spulen
verwendet werden und die Karte durch die Spulen kontaktlos
magnetisch mit einer Lese-/Schreibeinrichtung gekoppelt wird,
wie beispielsweise in der am 12. Mai 1992 veröffentlichten
US-Patentschrift Nr. 5,113,184 (bzw. der am 26. September
1988 eingereichten europäischen Patentanmeldung EP-A-0309201)
offenbart.
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Nachstehend erfolgt eine Erläuterung einer kontaktlosen
IC-Karte. Daher wird eine kontaktlose IC-Karte lediglich als
IC-Karte bezeichnet. In der US-Patentschrift Nr. 5,113,184
weist die IC-Karte eine Spule aus einer Metallschleife und
eine elektronische Schalteinrichtung zum Kurzschließen
/Unterbrechen der entgegengesetzten Enden der Spule auf, und
die Lese-/Schreibeinrichtung weist eine Übertragungsspule und
eine Empfängerspule auf, die in einem vorgegebenen Abstand
koaxial vorgesehen sind. Die Lese-/Schreibeinrichtung und die
IC-Karte werden miteinander verbunden, indem die Spule der
IC-Karte derart zwischen der Übertragungs- und der
Empfängerspule der Lese-/Schreibeinrichtung angeordnet wird, daß die
Spulen magnetisch gekoppelt sind.
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Wenn Daten von der IC-Karte gelesen werden sollen, wird
der Übertragungsspule von einer Oszillatorschaltung ein
sinusförmiges oder rechteckiges Hochfrequenzsignal zugeführt,
und die elektronische Schalteinrichtung der IC-Karte wird
entsprechend den Bitwerten "0" und "1" der Daten ein- und
ausgeschaltet. Dadurch wird die Amplitude eines
Hochfrequenzsignals verändert, das durch die von der Übertragungsspule
durch das Hochfrequenzsignal von der Oszillatorschaltung
erzeugten Magnetflüsse in der Empfängerspule induziert wird.
Die Lese-/Schreibeinrichtung liest durch Verstärkung,
Gleichrichtung und Amplitudenerfassung des derart veränderten
Hochfrequenzsignals Daten von der IC-Karte.
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IC-Karten benötigen eine Zufuhrspannung zum Antreiben
eines in sie eingebauten Mikrocomputers, eines externen
Speichers oder dergleichen. Bei einer Kontakt-IC-Karte ist ein
elektrischer Kontakt zur ausschließlichen Verwendung für die
Energieversorgung vorgesehen, und über diesen Kontakt wird
von einer Lese-/Schreibeinrichtung eine Gleichspannung
zugeführt. Bei einer kontaktlosen IC-Karte wird von einer Lese-
/Schreibeinrichtung ein Hochfrequenzsignal durch die Spulen
gesendet, und eine vorgegebene Zufuhrspannung wird durch die
Verarbeitung des Hochfrequenzsignals durch eine
Gleichrichter-/Glättungsschaltung und einen Regler erhalten.
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Wenn Daten von einer Lese-/Schreibeinrichtung an eine
IC-Karte übertragen werden sollen, treibt eine
Treiberschaltung durch ein Hochfrequenzsignal, dessen Amplitude, Frequenz
oder Phase entsprechend den Daten moduliert wird, eine Spule
an. Wenn andererseits die Lese-/Schreibeinrichtung Daten von
der IC-Karte liest, liest die Lese-/Schreibeinrichtung die
Daten auf die vorstehend beschriebene Weise, d. h. derart, daß
die Treiberschaltung eine Spule durch ein Hochfrequenzsignal
mit einer festen Amplitude antreibt und eine durch das Ein-
und Ausschalten der elektronischen Schaltvorrichtung der IC-
Karte verursachte Veränderung der Amplitude eines
Hochfrequenzstroms der Spule erfaßt wird.
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Da bei einer Lese-/Schreibeinrichtung gemäß dem Stand
der Technik eine allgemeine Treiberschaltung, die den
vorhandenen linearen Verstärker verwendet, oder dergleichen als die
vorstehend erwähnte Treiberschaltung verwendet wird, tritt
das Problem auf, daß der Energieverbrauch der
Treiberschaltung zu groß wird. Andererseits enthält die Einrichtung zur
Erfassung des Hochfrequenzstroms der Spule eine Einrichtung
zur Umwandlung von Strom in Spannung, beispielsweise einen
Widerstand mit einem großen Widerstandswert, durch die die
Erfassung anhand eines der Amplitude des hochfrequenten
Stroms entsprechenden Spannungsabfalls erfolgt. Daher kann
sich beim Lesen der Daten von der IC-Karte die Amplitude
einer der Spule zugeführten Hochfrequenzspannung entsprechend
dem Ein- und Ausschalten der elektronischen Schalteinrichtung
der IC-Karte verändern.
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Auf der Seite der IC-Karte ist eine selbst dann eine
vorgegebene Zufuhrspannung erforderlich, wenn die Lese-
/Schreibeinrichtung Daten von der IC-Karte liest. Diese
Zufuhrspannung wird, wie vorstehend erwähnt, von der durch die
Lese-/Schreibeinrichtung zugeführte Hochfrequenzspannung
erhalten. Wenn die Hochfrequenzspannung jedoch keine große
Amplitude aufweist, wird es jedoch auf der Seite der IC-Karte
unmöglich, eine vorgegebene oder stabile Zufuhrspannung zu
erhalten, wenn sich die Amplitude der Hochfrequenzspannung
entsprechend dem Ein- und Ausschalten der elektronischen
Schalteinrichtung entsprechend den von der IC-Karte an die
Lese-/Schreibeinrichtung zu übertragenden Daten verändert.
Dementsprechend ist es erforderlich, selbst bei der minimalen
Amplitude der Hochfrequenzspannung eine vorgegebene
Zufuhrspannung zu erhalten. Es ist nämlich erforderlich, daß die
Amplitude der Hochfrequenzspannung zum Antreiben der Spule
ausreichend hoch eingestellt wird. Dies geht mit einem
übermäßigen Energieverbrauch einher.
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Wenn andererseits die Amplitude der
Hochfrequenzspannung klein ist, tritt das Problem auf, daß das Signal-
/Rauschverhältnis bei der Datenerfassung unzureichend wird
und eine sichere Datenerfassung daher unmöglich ist.
Dementsprechend ist es bei dem herkömmlichen System erforderlich,
daß die Treiberschaltung der Lese-/Schreibeinrichtung eine
Hochfrequenzspannung mit einer zur Kompensation eines großen
Spannungsabfalls in der Stromerfassungseinrichtung
ausreichend großen Amplitude ausgibt. Daher ist es auch
erforderlich, daß eine Zufuhrspannung zur Betätigung der
Treiberschaltung hinreichend hoch ist. Dadurch tritt das Problem
auf, daß der Energieverbrauch der Lese-/Schreibeinrichtung
groß wird und eine Energiezufuhrschaltung und damit die Lese-
/Schreibeinrichtung groß werden.
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Wenn bei der herkömmlichen kontaktlosen IC-Karte eine
anomale Bedingung auftritt, erfaßt die CPU der IC-Karte die
anomale Bedingung und sendet das Ergebnis der Erfassung an
eine Lese-/Schreibeinrichtung. Auf der Seite der Lese-
/Schreibeinrichtung beurteilt ein Hostcomputer die anomale
Bedingung der IC-Karte (und ferner die Art der Anomalie)
anhand des von der Seite der IC-Karte gesendeten Ergebnisses
der Erfassung.
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Bei einer derartigen IC-Karte kann der Fall auftreten,
daß eine Sender-/Empfängerschaltung in einen anomalen Zustand
gerät und die IC-Karte in einem Zustand betrieben wird, in
dem sich die Sender-/Empfängerschaltung in dem anomalen
Zustand befindet. Schlimmstenfalls besteht die Gefahr, daß die
IC-Karte zerstört wird.
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Andererseits hat der Erwerber der Rechte an der
vorliegenden Patentanmeldung in der am 23. Juli 1991 eingereichten
(jedoch nicht als Stand der Technik zugelassenen) japanischen
Patentanmeldung JP-A-5 143 798 ein System vorgeschlagen, bei
dem eine Einrichtung zur Erfassung eines anomalen Zustands in
einer IC-Karte vorgesehen ist und von der
Erfassungseinrichtung erfaßte Informationen auf ähnliche Weise wie bei der
Datenübertragung an eine Lese-/Schreibeinrichtung übertragen
werden.
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Es wird jedoch eine Verringerung des Energieverbrauchs
gewünscht.
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In der GB-A-2 198 014 ist ein
Informationsübertragungssystem zur bidirektionalen Datenübertragung auf eine "Smart
Card" oder dergleichen offenbart. Das Hauptsystem umfaßt eine
Spule zur elektromagnetischen Verteilung von Energie und
Informationen an ein oder mehrere Untersysteme. Die Spule wird
von einem Stromverstärker mit Energie versorgt. Zwischen dem
Stromverstärker und der Spule ist ein
Stromerfassungswiderstand derart angeschlossen, daß er von einem der Untersysteme
an das Hauptsystem gesendete Informationen erfaßt.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein kontaktloses IC-
Kartensystem zu schaffen, durch das eine simultane und
sichere Datenübertragung von einer Lese-/Schreibeinrichtung an
eine IC-Karte und von der IC-Karte an die
Lese-/Schreibeinrichtung, d. h. eine sichere Multiplexdatenübertragungsfunktion
realisiert werden kann.
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Die Aufgabe wird entsprechend den Merkmalen des
Patentanspruchs 1 gelöst.
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Eine Treiberschaltung für eine Spule einer Lese-
/Schreibeinrichtung für ein Aufzeichnungsmedium wird unter
Verwendung einer durch eine konstante Spannung angetriebenen
Schaltung mit einer niedrigen Ausgangsimpedanz konstruiert,
und eine Einrichtung zur Erfassung eines von der Seite des
Aufzeichnungsmediums durch eine elektromagnetische Kopplung
erhaltenen Spulenstroms wird unter Verwendung einer Schaltung
konstruiert, bei der ein Spannungsabfall als zu erfassendes
Signal hinreichend klein eingestellt wird.
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Die Funktionsweise der vorstehend beschriebenen
Schaltungskonstruktion wird im folgenden erläutert. Wenn Daten von
dem Aufzeichnungsmedium gelesen werden sollen, wird von der
Treiberschaltung der Lese-/Schreibeinrichtung eine
Hochfrequenzspannung mit einer festen Amplitude an eine Spule
angelegt und über eine elektromagnetische Kopplung an das
Aufzeichnungsmedium übertragen, und die Amplitude des durch die
Spule fließenden Stroms verändert sich entsprechend den Daten
von dem Aufzeichnungsmedium. Da die Ausgangsimpedanz der
Treiberschaltung niedrig ist, treibt die Treiberschaltung die
Spule mit einer konstanten Spannung an. Ebenso wird die
Amplitude einer an die Spule angelegten Hochfrequenzspannung
selbst dann im wesentlichen konstant, wenn die Amplitude des
Spulenstroms verändert wird, da ein Spannungsabfall in der
Einrichtung zur Erfassung des Spulenstroms unabhängig von dem
Spulenstrom hinreichend klein ist.
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Die Stromerfassungseinrichtung enthält eine
Reihenschaltung aus einer ersten Diode und einem Widerstand und
eine mit der Reihenschaltung parallelgeschaltete zweite Diode
mit einer in bezug auf die Polarität der ersten Diode
umgekehrten Polarität.
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Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform
eines kontaktlosen IC-Kartensystems gemäß einer verwandten
Technik zeigt;
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die Fig. 2A und 2B sind Diagramme, die die
Schwingungsform der einzuschreibenden Daten bei dem in Fig. 1
dargestellten System und die Schwingungsform eines durch die
einzuschreibenden Daten modulierten Hochfrequenzsignals
zeigen;
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die Fig. 3A und 3B sind Diagramme, die die
Schwingungsformen zu lesender Daten und einen Erfassungsstrom bei
dem in Fig. 1 dargestellten System zeigen;
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Fig. 4 ist ein Diagramm, das den Aufbau eines
spezifisches Beispiels einer Modulationsschaltung und einer
Treiberschaltung gemäß Fig. 1 zeigt;
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Fig. 5 ist ein Schaltdiagramm, das das Prinzip einer in
Fig. 4 dargestellten Auswahlschalterschaltung zeigt;
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Fig. 6 ist ein Schaltdiagramm, das ein spezifisches
Beispiel einer in Fig. 4 dargestellten Energiezufuhrschaltung
zeigt;
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Fig. 7 ist ein Schaltdiagramm, das ein Beispiel der in
Fig. 4 dargestellten Energiezufuhrschaltung zeigt;
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Fig. 8 ist ein Diagramm, das den Aufbau eines weiteren
spezifischen Beispiels der Modulationsschaltung und der
Treiberschaltung gemäß Fig. 1 zeigt;
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Fig. 9 ist ein Schaltdiagramm, das ein Beispiel des
Schaltungsaufbaus des in Fig. 8 dargestellten spezifischen
Beispiels zeigt;
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Fig. 10 zeigt ein weiteres spezifisches Beispiel der
Modulationsschaltung und der Treiberschaltung gemäß Fig. 1;
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Fig. 11 ist ein Schaltdiagramm, das eine Alternative zu
der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung zur Erfassung des
Spulenstroms zeigt;
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Fig. 12 ist ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen kontaktlosen IC-Kartensystems zeigt;
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Fig. 13 ist ein Ablaufdiagramm, das die Funktionsweise
der Übertragung von Daten und
Anomalienerfassungsinformatio
nen unter Verwendung von Schwingungsformen (a) bis (e) bei
der in Fig. 12 gezeigten Ausführungsform darstellt;
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Fig. 14 ist ein Diagramm, das den Aufbau eines
spezifischen Beispiels einer Empfängerschaltung eines
Lese-/Schreibsystems bei dem in Fig. 12 gezeigten System darstellt;
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Fig. 15 ist ein Ablaufdiagramm, das die Funktionsweise
des in Fig. 14 dargestellten spezifischen Beispiels unter
Verwendung von Schwingungsformen (a) bis (h) zeigt;
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Fig. 16 ist ein Ablaufdiagramm, das die Funktionsweise
der Extraktion von Anomalienerfassungsinformationen unter
Verwendung von Schwingungsformen (a) bis (c) bei dem in Fig.
14 dargestellten spezifischen Beispiel darstellt;
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Fig. 17 ist ein Diagramm, das den Aufbau eines weiteren
spezifischen Beispiels der Empfängerschaltung der in Fig. 12
dargestellten Lese-/Schreibeinrichtung zeigt;
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Fig. 18 ist ein Diagramm, das die Funktionsweise des in
Fig. 17 gezeigten spezifischen Beispiels darstellt, bei dem
Signalschwingungsformen (a) bis (c) verwendet werden;
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Fig. 19 ist ein Diagramm, das den Aufbau eines
spezifischen Beispiels einer Modulationsschaltung bei der in Fig. 12
dargestellten kontaktlosen IC-Karte zeigt;
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Fig. 20 ist ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung einer
weiteren Ausführungsform eines Datenübertragungssystems gemäß
einer verwandten Technik, bei dem Betriebsschwingungsformen
(a) bis (e) verwendet werden;
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Fig. 21 ist ein Blockdiagramm, das ein spezifisches
Beispiel der Modulationsschaltung für die in Fig. 20 gezeigte
Ausführungsform darstellt;
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Fig. 22 ist ein Diagramm, das die Schwingungsformen von
Signalen an mehreren Teilen gemäß Fig. 21 zeigt;
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Fig. 23 ist ein Schaltdiagramm, das den Aufbau eines
spezifischen Beispiels einer Demodulationsschaltung für die
in Fig. 12 dargestellte Ausführungsform zeigt;
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Fig. 24 ist ein Ablaufdiagramm, das die Funktionsweise
des in Fig. 23 gezeigten spezifischen Beispiels unter
Verwendung von Schwingungsformen (a) bis (e) darstellt; und
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Fig. 25 ist ein Schaltdiagramm, das den Aufbau eines
weiteren spezifischen Beispiels der Demodulationsschaltung
bei der in Fig. 12 dargestellten Ausführungsform zeigt.
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Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform
eines Lese-/Schreibsystems für ein Aufzeichnungsmedium gemäß
einer verwandten Technik zusammen mit einer IC-Karte zeigt,
die ein Beispiel für ein Aufzeichnungsmedium ist. Das
Bezugszeichen 1 bezeichnet ein Lese-/Schreibsystem (bzw. eine Lese-
/Schreibeinrichtung) für ein Aufzeichnungsmedium, das
Bezugszeichen 2 eine IC-Karte, das Bezugszeichen 3 einen
Hostcomputer, das Bezugszeichen 4 einen Signalprozessor, das
Bezugszeichen 5 eine Modulationsschaltung, das Bezugszeichen 6 eine
Treiberschaltung, das Bezugszeichen 7 eine Spule, das
Bezugszeichen 8 einem Magnetkern, das Bezugszeichen 9 eine
Erfassungsspule, das Bezugszeichen 10 eine Vergleichseinrichtung,
das Bezugszeichen 11 eine Spule, das Bezugszeichen 12 eine
Gleichrichter-/Glättungsschaltung, das Bezugszeichen 13 einen
Spannungsregler, das Bezugszeichen 14 eine
Empfängerschaltung, das Bezugszeichen 15 einen Lastwiderstand, das
Bezugszeichen 16 einen MOS-Schalter, das Bezugszeichen 17 einen
Signalprozessor, das Bezugszeichen 18 einen Speicher und das
Bezugszeichen 19 einen Widerstand.
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Gemäß Fig. 1 werden beim Einschreiben von Daten auf die
IC-Karte 2 die einzuschreibenden Daten von dem Hostcomputer 3
ausgegeben und der Lese-/Schreibeinrichtung 1 zugeführt. In
der Lese-/Schreibeinrichtung 1 werden die Daten von dem
Si
gnalprozessor 4 verarbeitet und der Modulationsschaltung 5
zugeführt, in der ein Hochfrequenzsignal mit einer festen
Amplitude in Form einer Amplitudenmodulation, einer
Frequenzmodulation, einer Phasenmodulation oder dergleichen mit den
Daten moduliert wird. Das mit den Datenmodulierte
Hochfrequenzsignal wird über die Treiberschaltung 6 der Spule 7
zugeführt.
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Die IC-Karte 2 ist derart mit der
Lese-/Schreibeinrichtung 1 gekoppelt, daß die Spule 7 der
Lese-/Schreibeinrichtung 1 und die Spule 11 der IC-Karte 2 magnetisch miteinander
gekoppelt sind. Dementsprechend wird das mit den Daten
modulierte Hochfrequenzsignal durch die Spulen 7 und 11 von der
Lese-/Schreibeinrichtung 1 an die IC-Karte 2 übertragen.
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Fig. 2A zeigt in die Modulationsschaltung 5 eingegebene
Daten. Vorausgesetzt, daß die Modulationsschaltung 5 eine
Amplitudenmodulation vornimmt, weist das von der Lese-
/Schreibeinrichtung 1 über die Spulen 7 und 11 an die IC-
Karte 2 übertragene Hochfrequenzsignal die in Fig. 2B
dargestellte Signalschwingungsform auf.
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In der IC-Karte 2 wird ein von der Spule 11
ausgegebenes Hochfrequenzsignal von der
Gleichrichter-/Glättungsschaltung 12 gleichgerichtet und geglättet und anschließend
dem Regler 13 zugeführt, der wiederum eine vorgegebene
Zufuhrspannung erzeugt. Das Hochfrequenzsignal von der Spule 11
wird auch der Empfängerschaltung 14 zugeführt und von dieser
in Daten demoduliert. Die demodulierten Daten werden von dem
Signalprozessor 17 verarbeitet und anschließend in den
Speicher 18 geschrieben.
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Eine den Lastwiderstand 15 und den MOS-Schalter 16
enthaltende Reihenschaltung ist zwischen einem Ausgangsende der
Gleichrichter-/Glättungsschaltung 12 und einem Erdleiter bzw.
einer Erdung angeschlossen. Beim Schreiben von Daten wird der
MOS-Schalter 16 ausgeschaltet.
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Die Ausgangsimpedanz der Treiberschaltung 6 ist
ausreichend niedrig.
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Die den Magnetkern 8, die Erfassungsspule 9 und den
Widerstand 19 enthaltende Stromerfassungseinrichtung ist mit
der Spule 7 in Reihe geschaltet. Die
Stromerfassungseinrichtung erfaßt den durch die Spule 7 fließenden Strom (bzw. den
Spulenstrom). Der Magnetkern 8 ist beispielsweise ein
ringförmiger Magnetkern, und ein durch eine zentrale Bohrung des
Magnetkerns verlaufender elektrischer Draht ist als primäre
Spule an die Spule 7 angeschlossen. Die Erfassungsspule 9 ist
N mal um den Magnetkern gewickelt (wobei N eine positive
natürliche Zahl ist), und der Widerstand 19 zum Umwandeln eines
Erfassungsstroms der Erfassungsspule 9 in eine Spannung ist
zwischen den entgegengesetzten Enden der Erfassungsspule 9
angeschlossen, wodurch ein sogenannter Stromtransformator
gebildet wird.
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Wenn von der Lese-/Schreibeinrichtung 1 Daten aus dem
Speicher 18 der IC-Karte 2 gelesen werden sollen, gibt die
Modulationsschaltung 5 ein nicht moduliertes
Hochfrequenzsignal mit einer festen Amplitude aus. Dieses Signal wird über
die Treiberschaltung 6 und durch die Spulen 7 und 11 an die
IC-Karte 2 übertragen. In der IC-Karte 2 wird das
Hochfrequenzsignal von der Spule 11 einem ähnlichen Prozeß wie dem
beim Einschreiben der Daten unterzogen. Das Signal wird
nämlich von der Gleichrichter-/Glättungsschaltung 12
gleichgerichtet und geglättet und anschließend dem Regler 13
zugeführt, der wiederum eine Zufuhrspannung erzeugt.
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Andererseits werden aus dem Speicher 18 gelesene Daten
von dem Signalprozessor 17 verarbeitet und anschließend dem
MOS-Schalter 16 zugeführt. Fig. 3B zeigt dem MOS-Schalter 16
zugeführte Daten. Es wird davon ausgegangen, daß der MOS-
Schalter 16 eingeschaltet wird, wenn die Daten den Wert "1"
aufweisen, und ausgeschaltet wird, wenn die Daten den Wert
"0" aufweisen.
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Wenn der MOS-Schalter 16 eingeschaltet wird, führt dies
zum Hinzukommen des Lastwiderstands 15. Eine Last bei der
Betrachtung der Seite der Spule von den entgegengesetzten Enden
der Spule 7 bzw. eine Last der Treiberschaltung 6 wird
nämlich gesteigert. Dadurch wird ein durch die Spule 7
fließender hochfrequenter Strom erhöht. Wenn der MOS-Schalter 16
ausgeschaltet wird, wird der durch die Spule 7 fließende
hochfrequente Strom verringert. Fig. 3A zeigt die
Schwingungsform des Hochfrequenzstroms der Spule 7 für die in Fig.
3B dargestellten Daten. Dieser hochfrequente Strom wird von
der Erfassungsspule 9 erfaßt und durch den Widerstand 19 in
eine Hochfrequenzspannung umgewandelt. Danach wird die
Hochfrequenzspannung durch die Vergleichseinrichtung 10 und die
nachfolgende Schaltung einer Mantelerfassung und einer
Schwingungsformung unterzogen, so daß die Daten extrahiert
werden. Die Daten werden von dem Signalprozessor 4
verarbeitet und danach an den Hostcomputer 3 oder dergleichen
gesendet.
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Die Ausgangsimpedanz der Treiberschaltung 6 ist
niedrig, und die Eingangsimpedanz der den Magnetkern 8, die
Erfassungsspule 9 und den Widerstand 19 enthaltenden
Stromerfassungseinrichtung ist hinreichend gering, so daß ein
Spannungsabfall an der Stromerfassungseinrichtung unabhängig von
dem durch sie fließenden Strom hinreichend gering ist.
Dementsprechend wird bei den wie vorstehend beschrieben
gelesenen Daten die Amplitude einer an die Spule 7 angelegten
Hochfrequenzspannung selbst dann annähernd konstant gehalten,
wenn die Amplitude des durch die Spule 7 fließenden Stroms,
wie vorstehend beschrieben, entsprechend dem Ein- und
Ausschalten des MOS-Schalters 16 verändert wird. Dementsprechend
ist die Hochfrequenzspannung in der Spule 11 ebenfalls
annähernd konstant, und die in die
Gleichrichter-/Glättungsschaltung 12 eingegebene Hochfrequenzspannung weist unabhängig von
dem Ein- und Ausschalten des MOS-Schalters 16 eine annähernd
konstante Amplitude auf. Daher weist eine in den Regler 13
eingegebene gleichgerichtete Spannung eine annähernd
konstante Amplitude auf.
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Dadurch wird es möglich, die Amplitude einer von der
Treiberschaltung 6 ausgegebenen Hochfrequenzspannung so
auszuwählen, daß sie annähernd die zum Erhalt einer vorgegebenen
Zufuhrspannung an dem Regler 13 minimal erforderliche
Amplitude ist, und es ist möglich, einen übermäßige
Energieverbrauch der Energiezufuhrschaltung der IC-Karte zu verringern.
Ebenso kann im Gegensatz zu dem herkömmlichen System, bei dem
die Amplitude einer von einer Treiberschaltung ausgegebenen
Hochfrequenzspannung um eine Größe, die einer Verringerung
der Amplitude der Hochfrequenzspannung aufgrund der
Ausgangsimpedanz der Treiberschaltung und eines Spannungsabfalls
an der Stromerfassungseinrichtung entspricht, gesteigert
werden muß, eine Zufuhrspannung zum Betreiben der
Treiberschaltung 6 verringert werden, wodurch es möglich wird, eine
Verringerung des Energieverbrauchs zu erzielen. Ferner ist es
möglich, die Energieversorgungsschaltung klein zu halten.
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Fig. 4 ist ein Diagramm, das den Aufbau eines
spezifischen Beispiels der Modulationsschaltung 5 und der
Treiberschaltung 6 gemäß Fig. 1 zeigt. Das Bezugszeichen 20
bezeichnet einen Oszillator, das Bezugszeichen 21 eine
Datenausgabeschaltung oder Datenquelle, das Bezugszeichen 22 eine
Auswahlschalterschaltung und das Bezugszeichen 23 eine
Energiezufuhrschaltung.
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Gemäß Fig. 4 hat die Auswahlschalterschaltung 22 sowohl
die Funktion der Modulationsschaltung 5 (siehe Fig. 1) als
Amplitudenmodulationsschaltung als auch die Funktion der
Treiberschaltung 6. Der Oszillator 20 gibt ein hochfrequentes
Impulssignal als Träger aus und führt es der
Auswahlschalterschaltung 22 zu. An die Auswahlschalterschaltung 22 werden
Zufuhrspannungen mit den Werten +V und -V von der
Energiezufuhrschaltung 23 angelegt, worauf sie in einer Zeitspanne, in
der der Träger von dem Oszillator 20 den Wert "H" (bzw. einen
hohen Pegel) aufweist, beispielsweise +V, und in einer
Zeitspanne, in der der Träger den Wert "L" (bzw. einen niedrigen
Pegel) aufweist, -V auswählt und ausgibt.
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Die Energiezufuhrschaltung 23 wird durch Daten von der
Datenquelle 21 des Signalprozessors 4 (siehe Fig. 1) derart
gesteuert, daß die an die Auswahlschalterschaltung 22
angelegten positiven und negativen Zufuhrspannungen ±V für Daten
mit dem Wert "1" ±V1 und für Daten mit dem Wert "0" ±V2
betragen. Wenn V1 größer als V2 ist, wird von der
Auswahlschalterschaltung 22 für die in Fig. 2A dargestellten Daten
das in Fig. 2b dargestellte Hochfrequenzsignal erhalten und
der Spule 7 zugeführt.
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Fig. 5 ist ein Schaltdiagramm, das einen aus
komplementären Schaltern aufgebauten Treiber als spezifisches Beispiel
der in Fig. 4 dargestellten Auswahlschalterschaltung 22
zeigt. Die Bezugszeichen 24a und 24b bezeichnen MOS-Schalter.
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Gemäß Fig. 5 sind die Drains des P-Kanal-MOS-Schalters
24a und des N-Kanal-MOS-Schalters 24b miteinander verbunden
und an die in Fig. 4 dargestellte Spule 7 angeschlossen. An
die Quelle des MOS-Schalters 24a wird die Zufuhrspannung +V
angelegt, an die Quelle des MOS-Schalters 24b wird die
Quellenspannung -V angelegt, und den Gates der MOS-Schalter wird
von dem Oszillator 20 (siehe Fig. 4) das Impulssignal als
Träger zugeführt. Wenn der Träger den Wert "H" aufweist, wird
der MOS-Schalter 24a eingeschaltet, so daß der Spule 7 eine
Spannung von +V zugeführt wird. Wenn der Träger den Wert "L"
aufweist, wird der MOS-Schalter 24b eingeschaltet, so daß der
Spule 7 eine Spannung von -V zugeführt wird.
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Wenn Daten von der IC-Karte 2 (siehe Fig. 1) gelesen
werden sollen, werden die Zufuhrspannungen der
Auswahlschalterschaltung 22 entweder auf +V1 und -V1 oder +V2 und -V2
festgelegt.
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Bei einer derartigen Auswahlschalterschaltung beträgt
die Amplitude eines Hochfrequenzsignals 2 V bzw. das Doppelte
der Zufuhrspannung. Es ist nämlich im Vergleich zu der durch
einen herkömmlichen linearen Verstärker gebildeten
Treiberschaltung möglich, die Zufuhrspannung auf den minimalen
erforderlichen Wert zu verringern. Ebenso ist es möglich, die
Größe der Energiezufuhrschaltung der Treiberschaltung zu
verringern. Ferner kann die Effizienz der
Gleichrichtung/Glättung durch die Gleichrichter-/Glättungsschaltung 12 (siehe
Fig. 1) der IC-Karte 2 verbessert werden, da das
Hochfrequenzsignal eine rechteckige Schwingungsform annehmen kann.
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Fig. 6 ist ein Schaltdiagramm, das ein spezifisches
Beispiel der Energiezufuhrschaltung 23 gemäß Fig. 4 zeigt.
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Gemäß Fig. 6 werden Daten von der Datenquelle 21 (siehe
Fig. 4) über eine Vortreiberschaltung 25 MOS-Transistoren 26
und 27 zugeführt. Der Drain des MOS-Transistors 26 ist an das
Gate eines MOS-Schalters 28 angeschlossen, und der Drain des
MOS-Transistors 27 ist an das Gate eines MOS-Schalters 29
angeschlossen. An die Quelle des MOS-Schalters 28 wird +V1
angelegt, und an die Quelle des MOS-Schalters 29 wird -V1
angelegt. Der Drain des MOS-Schalters 28 und der Drain des MOS-
Schalters 29 sind jeweils an die Kathode einer Diode 30 und
die Anode einer Diode 31 angeschlossen, und die Anode der
Diode 30 und die Kathode der Diode 31 sind jeweils an +V2 und
-V2 angeschlossen. Hier wird davon ausgegangen, daß V1 >
V2 gilt.
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Wird nun davon ausgegangen, daß der Datenwert "1" in
die Treiberschaltung 25 eingegeben wird, werden sowohl der
MOS-Schalter 28 als auch der MOS-Schalter 29 durch die
Ausgänge der MOS-Transistoren 26 und 27 eingeschaltet. Dadurch
wird über den MOS-Schalter 28 +V1 als Zufuhrspannung +V an
die Auswahlschalterschaltung 22 (siehe Fig. 4) angelegt, und
über den MOS-Schalter 29 wird -V1 als Quellenspannung -V an
die Auswahlschalterschaltung 22 angelegt. Zu diesem Zeitpunkt
werden die Dioden 30 und 31 umgekehrt vorgespannt und sind
daher ausgeschaltet. Wenn andererseits der Datenwert "0" in
die Treiberschaltung 25 eingegeben wird, werden sowohl der
MOS-Schalter 28 als auch der MOS-Schalter 29 ausgeschaltet.
Dadurch werden +V2 und -V2 als Quellenspannungen +V und -V
jeweils über die Dioden 30 und 31 an die
Auswahlschalterschaltung 22 angelegt.
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Fig. 7 ist ein Schaltdiagramm, das ein weiteres
spezifisches Beispiel der in Fig. 4 dargestellten
Energiezufuhrschaltung 23 zeigt.
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Gemäß Fig. 7 werden an den Kollektor eines
NPN-Transistors 32 +V1 und an den Kollektor eines PNP-Transistors 33 -V1
angelegt. Die Emitterspannung des Transistors 32 und die
Emitterspannung des Transistors 33 werden jeweils als +V und
-V an die in Fig. 4 dargestellte Auswahlschalterschaltung 22
angelegt. Daten von der Datenquelle 21 (siehe Fig. 4) werden
über Zener-Dioden 34 und 35 den Basen der Transistoren 32 und
33 zugeführt.
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Wenn der Datenwert "1" zugeführt wird, werden die
Basisspannungen der Transistoren 32 und 33 hoch, und daher
betragen die Emitterspannungen der Transistoren 32 und 33
jeweils +V1 und -V1. Wenn andererseits der Datenwert "0"
zugeführt wird, werden die Basisspannungen der Transistoren 32
und 3 niedrig, und daher betragen die Emitterspannungen der
Transistoren 32 und 33 jeweils +V2 und -V2.
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Fig. 8 ist ein Diagramm, das den Aufbau eines weiteren
spezifischen Beispiels der Modulationsschaltung 5 und der
Treiberschaltung 6 gemäß Fig. 1 zeigt. Die Bezugszeichen 22a
und 22b bezeichnen Auswahlschalterschaltungen, die
Bezugszeichen 36 und 37 Wechselrichter und die Bezugszeichen 38a und
38b UND-Gates. Die in Fig. 8 dargestellten Bauteile, die den
in Fig. 4 gezeigten entsprechen, sind durch die gleichen
Bezugszeichen wie die in Fig. 4 verwendeten bezeichnet.
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Gemäß Fig. 8 ist jede der Auswahlschalterschaltungen
22a und 22b der Auswahlschalterschaltung 22 gemäß Fig. 4
ähnlich und kann den in Fig. 5 dargestellten Aufbau aufweisen.
Die Zufuhrspannungen der Auswahlschaltung 22a sind auf +V1
und -V1 festgelegt, und die Zufuhrspannungen der
Auswahlschalterschaltung 22b sind auf +V2 und -V2 festgelegt.
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Die von der Datenquelle 21 ausgegebenen Daten werden
nach der Umpolung durch den Wechselrichter 36 dem UND-Gate
38b und dann nach der Umpolung durch den Wechselrichter 37
dem UND-Gate 38a zugeführt. Den UND-Gates 38a, 38b wird auch
der von der Oszillatorschaltung 20 ausgegebene Träger
zugeführt.
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Wird nun davon ausgegangen, daß von der Datenquelle 21
der Datenwert "1" ausgegeben wird, so daß das UND-Gate 38a
eingeschaltet wird, wird der Träger über das UND-Gate 38a der
Auswahlschalterschaltung 22a zugeführt. Zu diesem Zeitpunkt
wird das UND-Gate 38b ausgeschaltet. Dementsprechend wird der
Spule 7 von der Auswahlschaltung 22a ein Hochfrequenzsignal
mit einer Amplitude von 2V1 zugeführt. Wenn von der
Datenquelle 21 andererseits der Datenwert "0" ausgegeben wird,
wird das UND-Gate 38a ausgeschaltet, und das UND-Gate 38b
wird eingeschaltet, so daß der Spule 7 von der
Auswahlschalterschaltung 22b ein Hochfrequenzsignal mit einer Amplitude
von 2V2 zugeführt wird.
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Wenn Daten von der Karte 2 (siehe Fig. 1) gelesen
werden sollen, wird eines der UND-Gates 38a und 38b
ausgeschaltet gehalten.
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Wie aus Vorstehendem hervorgeht, bietet das vorliegende
spezifische Beispiel ebenfalls eine ähnliche Wirkung wie die
bei dem spezifischen Beispiel gemäß Fig. 4 erzielte.
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Bei dem in Fig. 8 dargestellten spezifischen Beispiel
weist jede der Auswahlschalterschaltungen 22a und 22b den in
Fig. 5 dargestellten Aufbau auf. Ein weiteres Beispiel des
Aufbaus ist in Fig. 9 dargestellt. Die Bauteile gemäß Fig. 9,
die den in Fig. 8 dargestellten entsprechen, sind durch die
gleichen Bezugszeichen wie die in Fig. 8 verwendeten
bezeichnet.
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Gemäß Fig. 9 wird der Träger über einen
Impulstransformator 39a der Auswahlschalterschaltung 22a MOS-Schaltern 40a
und 41a zugeführt, so daß die MOS-Schalter 40a und 41a in
einer Periode des Trägers abwechselnd ein- und ausgeschaltet
werden, wenn das UND-Gate 38a eingeschaltet wird, so daß der
Träger von der Oszillatorschaltung 20 (siehe Fig. 4) durch
das UND-Gate 38a geleitet wird. An die Quelle des MOS-
Schalters 40a und an die Quelle des MOS-Schalters 41a werden
jeweils +V1 und -V1 angelegt, und die Drains der MOS-Schalter
40a und 41a sind jeweils über Dioden 42a und 43a an die Spule
7 angeschlossen. Dementsprechend wird der Spule 7 durch
abwechselndes Ein- und Ausschalten der MOS-Schalter 40a und 41a
ein Hochfrequenzsignal mit einer Amplitude von 2V1 zugeführt.
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Wenn das UND-Gate 38b eingeschaltet wird, so daß der
Träger von der Oszillatorschaltung 20 (siehe Fig. 4) durch
das UND-Gate 38b geleitet wird, wird der Träger über einen
Impulstransformator 39b der Auswahlschalterschaltung 22b MOS-
Schaltern 40b und 41b zugeführt, so daß die MOS-Schalter 40b
und 41b in der Periode des Trägers abwechselnd ein- und
ausgeschaltet werden. An die Quelle des MOS-Schalters 40b und an
die Quelle des MOS-Schalters 41b werden jeweils +V2 und -V2
angelegt, und die Drains der MOS-Schalter 40b und 41b sind
jeweils über Dioden 42b und 43b an die Spule 7 angeschlossen.
Dementsprechend wird der Spule 7 durch abwechselndes Ein- und
Ausschalten der MOS-Schalter 40b und 41b ein
Hochfrequenzsignal mit einer Amplitude von 2V2 zugeführt.
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Fig. 10 ist ein Diagramm, das ein weiteres spezifisches
Beispiel der Modulationsschaltung 5 und der Treiberschaltung
6 gemäß Fig. 1 zeigt. Die Bezugszeichen 380a und 380b
bezeichnen UND-Gates, die Bezugszeichen 381a und 381b
Wechsel
richter, die Bezugszeichen 382a und 382b NICHT-UND-Gates und
die Bezugszeichen 383a, 383b und 44 Wechselrichter mit einer
Vortreiberfunktion. Bauteile gemäß Fig. 10, die den in den
vorhergehenden Figuren gezeigten entsprechen, sind durch die
gleichen Bezugszeichen wie die in den vorhergehenden Figuren
verwendeten bezeichnet.
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Wenn gemäß Fig. 10 von der Datenquelle 21 der Datenwert
"1" ausgegeben wird, werden das UND-Gate 380a und das NICHT-
UND-Gate 382a eingeschaltet und das UND-Gate 380b und das
NICHT-UND-Gate 382b ausgeschaltet. Der Pegel "H" (bzw. ein
hoher Pegel) des Trägers von dem Oszillator 20 wird durch das
UND-Gate 380a geleitet, durch den Wechselrichter 381a
umgepolt und dann der Auswahlschalterschaltung 22a zugeführt, um
den MOS-Schalter 40a einzuschalten. Andererseits wird der
Pegel "L" (bzw. ein niedriger Pegel) des Trägers nach einer
Umpolung durch den Wechselrichter 44 durch das NICHT-UND-Gate
382a geleitet, von dem Wechselrichter 383a umgepolt und dann
der Auswahlschalterschaltung 22a zugeführt, um den
MOS-Schalter 41a einzuschalten.
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Dementsprechend werden bei der Ausgabe des Datenwerts
"1" durch die Datenquelle 21 die MOS-Schalter 40a und 41a der
Auswahlschalterschaltung 22a durch den Träger von dem
Oszillator 20 abwechselnd ein- und ausgeschaltet, so daß der Spule
7 ein Hochfrequenzsignal mit einer Amplitude von 2V1
zugeführt wird.
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Ähnlich werden bei der Ausgabe des Datenwerts "0" durch
die Datenquelle 21 das UND-Gate 380b und das NICHT-UND-Gate
382b eingeschaltet. Daher wird der Pegel "H" des Trägers von
dem Oszillator 20 über das UND-Gate 380b und den
Wechselrichter 381b der Auswahlschalterschaltung 22b zugeführt, um den
MOS-Schalter 40b einzuschalten. Andererseits wird ein Pegel
"L" des Trägers über das NICHT-UND-Gate 382b und den
Wechselrichter 383b der Auswahlschalterschaltung 22b zugeführt, um
den MOS-Schalter 41b einzuschalten.
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Dementsprechend werden bei der Ausgabe des Datenwerts
"0" durch die Datenquelle 21 die MOS-Schalter 40b und 41b der
Auswahlschalterschaltung 22b durch den Träger von dem
Oszillator 20 abwechselnd ein- und ausgeschaltet, so daß der Spule
7 ein Hochfrequenzsignal mit einer Amplitude von 2V2
zugeführt wird.
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Die Einrichtung zur Erfassung eines durch die Spule 7
fließenden Stroms ist nicht auf die offenbarte Einrichtung
beschränkt, so lange ein Spannungsabfall hinreichend gering
für eine Veränderung des Spulenstroms ist. Es kann, wie in
Fig. 11 dargestellt, beispielsweise eine Konstruktion
verwendet werden, bei der zwei miteinander parallel geschaltete
Dioden 45 und 46 mit umgekehrten Polaritäten zwischen einem
Ende der Spule 7 und der Erdung angeschlossen sind und ein
Spulenstrom von der Verbindung der Dioden 45 und 46 mit der
Spule 7 der Vergleichseinrichtung 10 zugeführt wird. Da ein
Spannungsabfall zwischen den entgegengesetzten Enden der
Dioden 45 und 46 im Vergleich zu der Amplitude einer von der
Treiberschaltung 6 (siehe Fig. 1) ausgegebenen
Hochfrequenzspannung hinreichend klein ist, wird die an die Spule 7
angelegte Hochfrequenzspannung konstant.
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Als nächstes wird unter Bezugnahme auf die Fig. 12
bis 19 eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
erläutert.
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Fig. 12 ist ein Blockdiagramm, das ein weiteres
kontaktloses IC-Kartensystem zeigt. Bei einem
Sender-/Empfängerschaltungsabschnitt 104 einer IC-Karte 103 bezeichnet das
Bezugszeichen 106 eine Modulationsschaltung, das
Bezugszeichen 107 eine Vergleichseinrichtung, das Bezugszeichen 108
eine Demodulationsschaltung und das Bezugszeichen 113 eine
Anomalienerfassungseinrichtung. Bei einer
Lese-/Schreibeinrichtung 102 bezeichnet das Bezugszeichen 109 eine
Detektorschaltung, das Bezugszeichen 110 ein Tiefpaßfilter, das
Be
zugszeichen 111 einen Verstärker und das Bezugszeichen 112
eine Demodulationsschaltung.
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Gemäß Fig. 12 moduliert beim Senden von Daten von der
Lese-/Schreibeinrichtung 102 an die IC-Karte 103 eine
Übertragungschaltung 125 einen Träger von einer
Oszillatorschaltung mit die Bitwerte "1" und "0" enthaltenden Daten RX von
einer CPU 128. Die Modulation, wie eine Frequenzmodulation
oder eine Phasenmodulation, bei denen die Phase festgelegt
ist, erfolgt durch ein Modulationssystem. Dementsprechend
wird im Zusammenhang mit den in Fig. 13 durch eine
Schwingungsform (a) dargestellten Daten RX von einem Treiber 124
eine in Fig. 13 durch eine Schwingungsform (b) dargestellte
modulierte Hochfrequenzspannung mit einer festen Amplitude an
eine Spule 123 angelegt und über die Spule 123 und eine Spule
140 an die IC-Karte 103 übertragen. In der IC-Karte 103 wird
von einer Energiezufuhrschaltung 142 aus der modulierten
Hochfrequenzspannung eine Zufuhrspannung erzeugt. Ebenso wird
die modulierte Hochfrequenzspannung von der Spule 140 von der
Vergleichseinrichtung 107 schwingungsgeformt und anschließend
der Demodulationsschaltung 108 und einer Taktgeberschaltung
145 zugeführt, die wiederum ein Taktsignal erzeugt. Das
Taktsignal wird einer CPU 105 und der Demodulationsschaltung 108
zugeführt, die wiederum anhand der schwingungsgeformten,
modulierten Hochfrequenzspannung die Daten RX mit den Bitwerten
"1" und "0" demoduliert. Die Daten RX werden von der CPU 105
verarbeitet und anschließend in einem nicht dargestellten
Speicher gespeichert.
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Wenn Daten von der IC-Karte 103 an die
Lese-/Schreibeinrichtung 102 gesendet werden, werden die Werte "1" und "0"
enthaltende Daten TX von der CPU 105 an die
Modulationsschaltung 106 gesendet. Im Zusammenhang mit den in Fig. 13 durch
eine Schwingungsform (a) dargestellten Daten TX wird ein
durch die Spule 123 fließender Hochfrequenzstrom von der
Mo
dulationsschaltung 106 amplitudenmoduliert, wie in Fig. 13
durch eine Schwingungsform (b) dargestellt.
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Eine Empfängerschaltung 127 ist aus der
Erfassungsschaltung 109, dem Tiefpaßfilter 110, dem Verstärker 111 und
der Demodulationsschaltung 112 zusammengesetzt und
demoduliert einen durch die Spule 123 fließenden Hochfrequenzstrom,
wenn er amplitudenmoduliert ist. Da hierbei der
Hochfrequenzstrom von der IC-Karte 103 durch die Daten TX
amplitudenmoduliert wird, werden die Daten TX demoduliert und in die CPU
128 eingelesen.
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Entsprechend einem Befehl von einem Hostcomputer 101
liest die CPU 128 in der Zeitspanne der Datenübertragung
zwischen der Lese-/Schreibeinrichtung 102 und der IC-Karte 103
den Ausgang der Empfängerschaltung 127. Werden jedoch die
Daten lediglich von der Lese-/Schreibeinrichtung 102 an die IC-
Karte 103 übertragen, dient die CPU 128 zum Verhindern der
Erzeugung eines Ausgangs durch die Empfängerschaltung, da
sich die über einen durch die Spule 123 fließenden
Hochfrequenzstrom von der Seite der Lese-/Schreibeinrichtung
übertragenen Daten entsprechend den übertragenen Daten verändern.
Die Veränderung des Hochfrequenzstroms ist in der
Schwingungsform (b) gemäß Fig. 13 nicht dargestellt.
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Wenn in der IC-Karte 103 eine Anomalie vorliegt, erfaßt
die Anomalienerfassungseinrichtung 113 die Anomalie. Wenn die
Anomalie von der Anomalienerfassungseinrichtung 113 erfaßt
wird, führt die CPU 105 der Modulationsschaltung 106 synchron
zu der Zeitspanne, in der von der Demodulationsschaltung 108
die Daten RX zugeführt werden, und der Zeitspanne, in der der
Modulationsschaltung 106 die Daten TX zugeführt werden, (d. h.
während der Periode der Datenübertragung zwischen der Lese-
/Schreibeinrichtung 102 und der IC-Karte 103)
Anomalienerfassungsinformationen AL zu, wie in Fig. 13 durch eine
Schwingungsform (d) dargestellt. In der Lese-/Schreibeinrichtung
102 wird ein durch die Spule 123 fließender Hochfrequenzstrom
durch die Anomalienerfassungsinformationen AL ähnlich wie bei
der Zufuhr der Daten TX durch die CPU 105
amplitudenmoduliert. Dies ist in Fig. 13 im Zusammenhang mit den durch die
Schwingungsform (a) dargestellten Daten RX und TX durch die
Schwingungsform (c) dargestellt. Wenn von der
Lese-/Schreibeinrichtung 102 Daten an die IC-Karte 103 übertragen werden,
wird der durch die Spule 123 fließende Hochfrequenzstrom nur
durch die Anomalienerfassungsinformationen AL
amplitudenmoduliert, wie in Fig. 13 in einem linken Abschnitt der
Schwingungsform (c) dargestellt. Wenn von der IC-Karte 103 Daten an
die Lese-/Schreibeinrichtung 102 übertragen werden, wird der
Hochfrequenzstrom durch die Anomalienerfassungsinformationen
AL und die Daten TX amplitudenmoduliert, wie in Fig. 13 im
rechten Abschnitt der Schwingungsform (c) dargestellt.
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Die Empfängerschaltung 127 der Lese-/Schreibeinrichtung
102 gibt bei der Übertragung der Daten RX von der Lese-
/Schreibeinrichtung 102 an die IC-Karte 103 nur die
Anomalienerfassungsinformationen AL aus und demoduliert bei der
Übertragung der Daten TX von der IC-Karte 103 an die Lese-
/Schreibeinrichtung 102 die Anomalienerfassungsinformationen
AL und die Daten TX und gibt diese aus. Eine Schwingungsform
(e) gemäß Fig. 13 zeigt die von der Empfängerschaltung 127
ausgegebenen Anomalienerfassungsinformationen AL.
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Wie vorstehend beschrieben, werden bei der vorliegenden
Ausführungsform die Anomalienerfassungsinformationen AL
synchron mit der Periode der Datenübertragung zwischen der Lese-
/Schreibeinrichtung 102 und der IC-Karte 103 übertragen, und
die Anomalienerfassungsinformationen AL können von der Lese-
/Schreibeinrichtung 102 sicher erfaßt werden. Die
Anomalienerfassungsinformationen AL werden nicht in einer anderen
Periode als der Datenübertragungsperiode übertragen. Daher
wird der Energieverbrauch im Vergleich zu dem üblichen System
erheblich verringert, bei dem die
Anomalienerfassungsinformationen kontinuierlich übertragen werden.
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Die CPU der Lese-/Schreibeinrichtung liest den Ausgang
der Empfängerschaltung entsprechend einem Befehl von dem
Hostcomputer. Bei der üblichen
Halb-Duplex-Kommunikationsfunktion ist es jedoch nicht möglich, die zweiten Daten, wie
die vorstehend erwähnten Anomalienerfassungsinformationen,
bei der Datenübertragung aufzunehmen.
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Bei der vorliegenden Erfindung wird hingegen nicht nur,
wie vorstehend beschrieben, der durch eine unnötige
Übertragung von Anomalienerfassungsinformationen verursachte
Energieverbrauch vermieden, sondern die CPU 128 nimmt auch den
Ausgang der Empfängerschaltung 127 selbst bei der Übertragung
von Daten von der Lese-/Schreibeinrichtung 102 an die IC-
Karte 103 auf. Daher wird die Erfassung von Anomalien in der
IC-Karte 103 selbst in einem derartigen Fall möglich.
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Fig. 14 ist ein Blockdiagramm, das die Einzelheiten der
in Fig. 12 dargestellten Empfängerschaltung 127 zeigt. Die
Bezugszeichen 109a und 109b bezeichnen Dioden, das
Bezugszeichen 109c einen Widerstand, das Bezugszeichen 114 eine
Abtast-/Halteschaltung, das Bezugszeichen 115 eine
Taktgeberschaltung, das Bezugszeichen 116 eine Schaltung zur Erfassung
eines Startbits, das Bezugszeichen 117 eine
Flip-Flop-Schaltung, das Bezugszeichen 118 ein Eingabeanschluß und die
Bezugszeichen 124a und 124b Schalttransistoren. Die Bauteile
gemäß Fig. 14, die den in Fig. 12 dargestellten entsprechen,
sind durch die gleichen Bezugszeichen wie die in Fig. 12
verwendeten bezeichnet.
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Gemäß Fig. 14 gibt der Treiber 124 durch abwechselndes
Ein- und Ausschalten der Schalttransistoren 124a und 124b
einen Hochfrequenzstrom i an die Spule 123 aus. Die
Schalttransistoren 124a und 124b werden durch das Ausgangssignal der in
Fig. 12 dargestellten Transistorschaltung 125 ein- und
ausgeschaltet.
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Die Detektorschaltung 109 ist aus den Dioden 109a und
109b und dem Widerstand 109c zusammengesetzt. Wenn der
Schalttransistor 124a des Treibers 124 eingeschaltet wird,
fließt ein Strom i in einem Pfad aus dem Schalttransistor
124a → der Spule 124 → der Diode 109a → dem Widerstand
190c. Wenn der Schalttransistor 124b eingeschaltet wird,
fließt ein Strom i in einem Pfad aus der Diode 109b → der
Spule 123 → dem Schalttransistor 124b. Eine an dem
Widerstand 109c erzeugte Spannung v wird von der Detektorschaltung
109 als Erfassungsausgangsspannung aufgenommen.
Dementsprechend wird die Erfassungsausgangsspannung v als Spannung
erhalten, wenn ein Hochfrequenzstrom i eine der
entgegengesetzten Polaritäten annimmt.
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In der Periode der Datenübertragung von der IC-Karte
103 an die Lese-/Schreibeinrichtung 102 wird der in Fig. 15
durch eine Schwingungsform (a) dargestellte Hochfrequenzstrom
i für die Daten TX mit den Daten TX amplitudenmoduliert, wie
in Fig. 15 durch eine Schwingungsform (h) dargestellt. Hier
wird davon ausgegangen, daß das Hochfrequenzsignal i bei dem
Bitwert "0" der Daten TX eine größere Amplitude annimmt und
bei dem Bitwert "1" der Daten TX die ursprüngliche Amplitude
hält.
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Sowohl die Daten RX als auch die Daten TX sind aus
einem ein Bit enthaltenden START-Bit, acht Bit enthaltenden
Daten, einer ein Bit enthaltenden Parität und einem ein Bit
enthaltenden STOP-Bit zusammengesetzt. Das START-Bit hat den
Wert "0" und das STOP-Bit den Wert "1". Die Schwingungsform
(c) gemäß Fig. 15 zeigt die Erfassungsausgangsspannung v.
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Der Widerstandswert des Widerstands 109c ist auf die
Ordnung des Einschaltwiderstands des Schalttransistors 124a
oder 124b eingestellt. Daher hat der Widerstand 109c kaum
einen Einfluß auf die Schwingungsform des Hochfrequenzstroms 1.
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Die Erfassungsausgangsspannung v wird durch das
Tiefpaßfilter 110 gefiltert und durch den Verstärker 111
verstärkt, wodurch ein Signal wie das in Fig. 15 durch eine
Schwingungsform (d) gezeigte erhalten wird, das einen jedem
Bit der in Fig. 15 durch die Schwingungsform (a)
dargestellten Daten TX entsprechenden Pegel aufweist. Dieses Signal
wird der Demodulationsschaltung 112 zugeführt und von dieser
zu den ursprünglichen Daten TX demoduliert, wie in Fig. 15
durch eine Schwingungsform (e) dargestellt.
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Die demodulierten Daten TX werden auch der Schaltung
116 zur Erfassung der Startbits zugeführt, die wiederum
anhand der ersten Kante das START-Bit erfaßt. Die
Taktgeberschaltung 115 wird durch den START-Bit-Impuls zurückgestellt
und zählt den Träger von der Oszillatorschaltung 126 zur
Erzeugung eines Abtasttakts φK für jedes Bit des
Ausgangssignals des Verstärkers 111, wie in Fig. 15 durch die
Schwingungsform (d) gezeigt. Die Abtast-/Halteschaltung 114 tastet
das Ausgangssignal des Verstärkers durch den Abtasttakt φK
ab, hält es und gibt ein in Bezug auf das Ausgangssignal des
Verstärkers 111 um ca. ein Bit verzögertes Signal (siehe die
Schwingungsform (g) gemäß Fig. 15) aus. Das verzögerte Signal
wird der Demodulationsschaltung 112 zugeführt.
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Ebenso erzeugt die Taktgeberschaltung 115 zu einem
Zeitpunkt unmittelbar nach dem STOP-Bit in dem Ausgangssignal
des Verstärkers 111 (siehe die Schwingungsform (d) gemäß Fig.
15) einen Vergleichstakt φC. Die Demodulationsschaltung 112
vergleicht zum Zeitpunkt des Vergleichstakts φC das
Ausgangssignal des Verstärkers 111 mit einem Ausgangssignal der
Abtast-/Halteschaltung 114. Hierbei stellt die
Demodulationsschaltung 112 fest, daß keine
Anomalienerfassungsinformationen AL vorliegen, da sowohl der Pegel des Ausgangssignals des
Verstärkers 111 (siehe die Schwingungsform (d) gemäß Fig. 15)
bei dem STOP-Bit als auch sein Pegel unmittelbar nach dem
STOP-Bit den Pegel "L" aufweisen oder miteinander
übereinstimmen und daher die Pegel der in Fig. 15 durch die
Schwin
gungsformen (d) und (g) dargestellten Signale zum Zeitpunkt
des Vergleichstakts φC miteinander übereinstimmen.
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Vorstehendes betrifft einen Fall, in dem nur die Daten
TX von der IC-Karte 103 an die Lese-/Schreibeinrichtung 102
übertragen werden. Wenn die Daten und die
Anomalienerfassungsinformationen AL simultan übertragen werden, wird der
Hochfrequenzstrom i (siehe Fig. 14) auch durch die
Anomalienerfassungsinformationen AL amplitudenmoduliert, und daher
unterscheidet sich der Pegel des Ausgangssignals des
Verstärkers 111 in der Periode der STOP-Bits von seinem Pegel
unmittelbar nach der Periode des STOP-Bits um ΔV, wie in Fig. 16
durch eine Schwingungsform (a) dargestellt. Daher besteht
zwischen dem Ausgangssignal des Verstärkers 111 und dem
Ausgangssignal der Abtast-/Halteschaltung 114 (siehe die
Schwingungsform (b) gemäß Fig. 16) zum Zeitpunkt des
Vergleichstakts φC eine Pegeldifferenz ΔV (siehe die Schwingungsform
(c) gemäß Fig. 16). Wenn eine derartige Differenz zwischen
den Pegeln vorliegt, stellt die Demodulationsschaltung 112
fest, daß Anomalienerfassungsinformationen AL vorliegen, und
sendet einen Impuls an die Flip-Flop-Schaltung 117, um diese
zu aktivieren. Dadurch wird nimmt der Ausgang der Flip-Flop-
Schaltung 117 den Pegel "H" an, wie in Fig. 13 dargestellt.
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Selbst wenn die Anomalienerfassungsinformationen AL bei
der Übertragung der Daten RX von der Lese-/Schreibeinrichtung
102 an die IC-Karte 103 übertragen werden, können die
Anomalienerfassungsinformationen AL auf ähnliche Weise extrahiert
werden, da der Hochfrequenzstrom i mit den
Anomalienerfassungsinformationen AL amplitudenmoduliert wird. In diesem
Fall werden jedoch die Daten RX nicht von der
Demodulationsschaltung 112 demoduliert. Dadurch ist der CPU 128 (siehe
Fig. 12) der Lese-/Schreibeinrichtung der Beginn der
Übertragung der Daten RX bekannt, und sie führt der
Taktgeberschaltung 115 einen mit dem START-Bit der Daten RX synchronen
Impuls von dem Eingangsanschluß 118 zu.
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Auf diese Weise ist es möglich, die
Anomalienerfassungsinformationen AL zu extrahieren, die von der IC-Karte
103 simultan mit den Daten RX oder TX gesendet werden. Ferner
erfolgt die Feststellung des Vorliegens/Fehlens der
Anomalienerfassungsinformationen AL selbst dann sicher, wenn die
Amplitude des Hochfrequenzstroms i beispielsweise aufgrund
einer Schwankung des Zustands der Kopplung zwischen den
Spulen 124 und 140 nicht konstant wird, da das Vorliegen/Fehlen
von Anomalienerfassungsinformationen AL gemäß Fig. 14
entsprechend der Übereinstimmung oder Verschiedenheit des Pegels
bei dem STOP-Bit der Daten und des Pegels unmittelbar nach
dem STOP-Bit festgestellt wird.
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Fig. 17 ist ein Blockdiagramm, das einen
Hauptbestandteil eines weiteren spezifischen Beispiels der
Empfängerschaltung 127 gemäß Fig. 12 zeigt. Das Bezugszeichen 119
bezeichnet einen Stromtransformator, das Bezugszeichen 119a
eine Erfassungsspule, das Bezugszeichen 119b einen Widerstand,
das Bezugszeichen 119c einen Magnetkern, das Bezugszeichen
120 einen Verstärker und das Bezugszeichen 121 eine
Mantelerfassungsschaltung. Die Bauteile gemäß Fig. 17, die den in den
vorhergehenden Figuren gezeigten entsprechen, sind durch die
gleichen Bezugszeichen wie die in den vorhergehenden Figuren
verwendeten bezeichnet.
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Gemäß Fig. 17 ist der Stromtransformator 119 zur
Erfassung eines durch die Spule 124 fließenden Stroms (bzw. eines
Spulenstroms) aus dem Magnetkern 119c, der Erfassungsspule
119a und dem Widerstand 119b zusammengesetzt und mit der
Spule 123 in Reihe geschaltet. Der Magnetkern 119c ist
beispielsweise ein ringförmiger Magnetkern, und ein durch eine
zentrale Bohrung des Magnetkerns verlaufender elektrischer
Draht ist an die Spule 123 angeschlossen. Die Erfassungsspule
119a ist N mal um den Magnetkern 119c gewickelt (wobei N eine
natürliche Zahl ist, die nicht kleiner als 1 ist), und der
Widerstand 119b zum Umwandeln eines Erfassungsstroms der
Er
fassungsspule 119a in eine Spannung ist zwischen den
entgegengesetzten Enden der Erfassungsspule 119a angeschlossen,
wodurch ein sogenannter Stromtransformator gebildet wird. Ein
durch die Spule 123 fließender Hochfrequenzstrom (siehe die
Schwingungsform (a) gemäß Fig. 18) wird von der
Erfassungsspule 119a erfaßt, von dem Widerstand 119b in eine
Hochfrequenzspannung umgewandelt, danach von dem Verstärker 120
verstärkt und anschließend einer Mantelerfassung und
Schwingungsformung durch die Mantelerfassungsschaltung 121
unterzogen, wie in Fig. 18 durch eine Schwingungsform (b)
dargestellt, wodurch ein Signal extrahiert wird, das die Daten TX
und die Anomalienerfassungsinformationen AL enthält. Dieses
Signal wird an die Demodulationsschaltung 112 und die Abtast-
/Halteschaltung 114 gesendet, wie in Fig. 14 dargestellt.
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Die Eingangsimpedanz des den Magnetkern 119c, die
Erfassungsspule 119a und den Widerstand 119b einschließenden
Stromtransformators 119 und ein Spannungsabfall an dem
Stromtransformator sind unabhängig von einem durch ihn fließenden
Strom hinreichend klein. Dementsprechend wird die Amplitude
eines an die Spule 123 angelegten Hochfrequenzstroms
annähernd konstant gehalten.
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Auf diese Weise wird auch bei dem vorliegenden
spezifischen Beispiel eine ähnliche Wirkung wie bei dem spezifischen
Beispiel gemäß Fig. 14 erzielt.
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Gemäß Fig. 17 werden anstelle der
Mantelerfassungsschaltung 121 eine Diodenerfassungsschaltung und ein Filter
zur Erfassung eines mittleren Pegels verwendet, wie in Fig.
18 durch eine Schwingungsform (c) dargestellt.
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Fig. 19 zeigt ein Beispiel der in Fig. 12 dargestellten
Modulationsschaltung 106. Die Modulationsschaltung 106
enthält verstellbare Stromquellen 122a und 122b. Der Stromwert
der verstellbaren Stromquelle 122a wird durch die Daten TX
von der CPU 105 (siehe Fig. 12) gesteuert, und der Stromwert
der verstellbaren Stromquelle 122b wird durch die
Anomalienerfassungsinformationen AL von der CPU 105 gesteuert.
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Die verstellbare Stromquelle 124a wird auf einem Strom
von Null gehalten, wenn keine Daten TX zugeführt werden. Die
verstellbare Stromquelle 122b wird in der Zeitspanne der
Anomalienerfassungsinformationen AL auf einem vorgegebenen
Stromwert gehalten. Die Veränderung der Stromwerte der
verstellbaren Stromquelle 122a oder 122b wird als
Amplitudenveränderung eines durch die in Fig. 12 dargestellte Spule 123
fließenden Hochfrequenzstroms erfaßt.
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Als nächstes wird unter Bezugnahme auf die Fig. 20
bis 25 eine weitere Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung erläutert.
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Fig. 20 ist eine Ablaufübersicht zur Erläuterung einer
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Datenübertragungssystems.
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Es erfolgt nun die Erläuterung eines Falls, in dem die
vorliegende Ausführungsform auf das in Fig. 1 dargestellte
IC-Kartensystem angewendet wird. Im Zusammenhang mit von dem
Datenprozessor 4 ausgegebenen digitalen Daten (siehe eine
Schwingungsform (a) gemäß Fig. 20) wird von der
Modulationsschaltung 5 ein in Fig. 20 durch eine Schwingungsform (b)
dargestelltes moduliertes Trägersignal ausgegeben. Es wird
davon ausgegangen, daß eine halbe Periode vor der Modulation
T ist. In dem modulierten Trägersignal wird die halbe Periode
an der Grenze zwischen den Bitwerten "1" und "0" der
digitalen Daten (bzw. der Schwingungsform (a) gemäß Fig. 20) auf
das Doppelte der Länge der halben Periode vor der Modulation,
d. h. auf 2T ausgedehnt. Bei dem dargestellten Beispiel wird
die halbe Periode für einen halben Zyklus von einer
derartigen Grenze der digitalen Daten auf 2T ausgedehnt. In anderen
Abschnitten des modulierten Trägersignals wird die halbe
Periode auf der Länge T vor der Modulation gehalten.
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Das in Fig. 20 durch die Schwingungsform (b)
dargestellte modulierte Trägersignal wird der Empfängerschaltung
14 zugeführt, wodurch das modulierte Trägersignal
schwingungsgeformt wird. Das schwingungsgeformte modulierte
Trägersignal ist in Fig. 20 durch eine Schwingungsform (c)
dargestellt. Zur Vereinfachung der Darstellung der Schwingungsform
(b) ist diese dargestellt, als ob sie direkt
schwingungsgeformt würde.
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Als nächstes wird die Zeitspanne von jeweils einer
halbe Periode des in Fig. 20 durch die Schwingungsform (c)
dargestellten modulierten Trägersignals erfaßt, um Impulse zu
erzeugen, wie in Fig. 20 durch Schwingungsformen (d&sub1;), (d&sub2;)
(die im folgenden als Kantenimpulse bezeichnet werden)
dargestellt. Wie in Fig. 20 durch die Schwingungsform (e)
dargestellt, werden Daten erzeugt, deren Pegel umgepolt wird, wenn
der Kantenimpuls erzeugt wird. Diese Daten sind anhand des
modulierten Trägersignals (siehe die Schwingungsform (b)
gemäß Fig. 20) demodulierte digitale Daten.
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Wenn digitale Daten als Trägersignal übertragen werden,
wie in Fig. 20 durch die Schwingungsform (b) dargestellt,
wird ein vorgegebenes Bit mit dem Wert "0" oder "1" als
Ausgangsbit übertragen, und eine in der Empfängerschaltung 14
enthaltene Datendemodulationsschaltung stellt entsprechend
dem Ausgangsbit einen Ausgangszustand ein. Dadurch werden
stets die korrekten digitalen Daten demoduliert.
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Fig. 21 ist ein Blockdiagramm, das ein spezifisches
Beispiel der Modulationsschaltung der
Lese-/Schreibeinrichtung zur Erzeugung eines derartigen modulierten Trägersignals
zeigt. Die Bezugszeichen 224 und 225 bezeichnen verzögerte
Flip-Flop-Schaltungen, die Bezugszeichen 227 bis 229
Wechselrichter, die Bezugszeichen 230 und 231 UND-Gates, das
Bezugszeichen 232 eine ODER-Schaltung, das Bezugszeichen 233 eine
Exklusiv-ODER-Schaltung, das Bezugszeichen 234 in UND-Gate
und das Bezugszeichen 235 eine verzögerte
Flip-Flop-Schal
tung. Fig. 22 zeigt die Schwingungsformen von Signalen an
verschiedenen Bauteilen gemäß Fig. 21. Die Bezugszeichen für
die in Fig. 22 dargestellten Symbole entsprechen den in Fig.
21 dargestellten.
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Das in Fig. 21 dargestellte spezifische Beispiel wird
als die in Fig. 1 dargestellte Modulationsschaltung 5
verwendet. Gemäß Fig. 21 werden digitale Daten DATEN von dem
Datenprozessor 4 (siehe Fig. 1) dem Eingang D der verzögerten
Flip-Flop-Schaltung 224 zugeführt und durch die ansteigende
Kante eines Taktsignals φ einer Periode T' von einer in der
CPU 4 enthaltenen Taktgeberschaltung verriegelt. Wie in Fig.
22 dargestellt, werden mit dem Taktsignal φ
phasensynchronisierte digitale Daten DATEN' erhalten.
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Die digitalen Daten DATEN' von der verzögerten Flip-
Flop-Schaltung 224 werden in der verzögerten Flip-Flop-
Schaltung 225 durch die abfallende Kante des Taktsignals φ
verriegelt. Dadurch werden von der verzögerten Flip-Flop-
Schaltung 225 in bezug auf die digitalen Daten DATEN' um eine
einer Periode des Taktsignals φ entsprechende Zeitspanne
verzögerte digitale Daten ausgegeben. Die verzögerten digitalen
Daten und die digitalen Daten DATEN' werden der Exklusiv-
ODER-Schaltung 233 zugeführt. Dadurch wird von der Exklusiv-
ODER-Schaltung 233 bei jeder Kante der digitalen Daten DATEN'
für eine einer Periode des Taktsignals φ entsprechende
Zeitspanne ein Kantenimpuls EG mit dem Pegel "L" erhalten.
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Die von der verzögerten Flip-Flop-Schaltung 224
ausgegebenen digitalen Daten DATEN' werden auch einerseits dem
UND-Gate 230 und andererseits nach der Umpolung durch den
Wechselrichter 228 dem UND-Gate 231 zugeführt. Ebenso wird
der Taktimpuls φ dem UND-Gate 231 und andererseits nach der
Umpolung durch den Wechselrichter 229 dem UND-Gate 230
zugeführt. Dementsprechend werden in dem UND-Gate 230 die
digitalen Daten DATEN' durch eine umgepolte Version des Taktsignals
φ bzw. das umgepolte Taktsignal φ(-) abgetastet. In dem UND-
Gate 231 wird eine umgepolte Version der digitalen Daten
DATEN' durch das Taktsignal φ abgetastet. Die Ausgänge der UND-
Gates 230 und 231 werden der ODER-Schaltung 232 zugeführt.
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Es wird davon ausgegangen, daß die Perioden der
digitalen Daten DATEN' mit den Pegeln "H" und "L" jeweils den
Bitwerten "0" und "1" entsprechen und das UND-Gate 230 den
Bitwert "0" der digitalen Daten DATEN' durch das umgepolte
Taktsignal φ(-) und das UND-Gate 231 den Bitwert "1" der
digitalen Daten DATEN' durch das Taktsignal φ abtastet. Daher gibt
die ODER-Schaltung 232 ein moduliertes Signal mit einer
Phasendifferenz von 180º zwischen den Bitwerten "0" und "1" der
digitalen Daten DATEN' aus. Der Zeitpunkt, zu dem die Phase
umgepolt wird, ist eine Grenze zwischen den Bitwerten "0" und
"1" der digitalen Daten DATEN'. Dementsprechend ist das
Ausgangssignal der ODER-Schaltung 232 ein sogenanntes PSK-Signal
(PSK, phase shift keying,
Phasenverschiebungsverschlüsselung).
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Die Takterzeugungsschaltung führt ferner ein Taktsignal
2φ mit einer Frequenz zu, die doppelt so hoch wie die des
Taktsignals φ ist. Das Taktsignal 2φ weist eine mit der
abfallenden Kante des Taktsignals φ synchronisierte
aufsteigende Kante auf und wird von dem Wechselrichter 227 umgepolt.
Das von dem Wechselrichter 227 ausgegebene umgepolte
Taktsignal 2φ(-) wird zusammen mit dem Kantenimpuls EG von der
Exklusiv-ODER-Schaltung 233 dem UND-Gate zugeführt, um einen
Abschnitt des umgepolten Taktsignals 2φ(-) in der Impulsdauer
des Kantenimpulses EG zu eliminieren.
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Die verzögerte Flip-Flop-Schaltung 235 empfängt das
PSK-Signal von der ODER-Schaltung 232 am Eingang D, tastet es
ab und hält es durch die ansteigende Kante eines Taktsignals
2φ(-)' von dem UND-Gate 234. Dadurch wird ein im Zusammenhang
mit Fig. 20 erläutertes moduliertes Trägersignal (M-PKS) von
dem Anschluß Q der verzögerten Flip-Flop-Schaltung 235
erhalten. Dieses Signal wird über die Treiberschaltung 206 und die
Kopplungsspule 207 an die IC-Karte übertragen.
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Von dem Anschluß Q(-) der verzögerten
Flip-Flop-Schaltung 235 wird eine umgepolte Version des modulierten
Trägersignals M-PSK ausgegeben und zusammen mit dem modulierten
Trägersignal M-PSK von dem Anschluß Q der Treiberschaltung
206 zugeführt. Einzelne Schalter der Treiberschaltung 206
werden durch diese Signale ein- und ausgeschaltet, so daß ein
Strom des modulierten Trägersignals M-PSK durch die Spule 207
fließt.
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Als nächstes erfolgt eine Erläuterung der Demodulation
des in Fig. 22 dargestellten modulierten Trägersignals.
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Fig. 23 ist ein Schaltdiagramm, das einen Teil des
spezifischen Beispiels der in der in Fig. 1 dargestellten
Empfängerschaltung 14 enthaltenen Demodulationsschaltung zeigt.
Die Bezugszeichen 236 und 237 bezeichnen
Verzögerungsschaltungen, und die Bezugszeichen 238 und 239 bezeichnen UND-
Gates.
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Bei dem in Fig. 23 dargestellten Beispiel sind zwei
Schaltungen in Reihe geschaltet, die jeweils eine
Verzögerungsschaltung und ein UND-Gate enthalten. Das in Fig. 22
gezeigte modulierte Trägersignal M-PSK wird einerseits dem UND-
Gate 238 zugeführt und andererseits von der
Verzögerungsschaltung 236 um tD verzögert und anschließend dem UND-Gate
238 zugeführt. Bei dem dargestellten Schaltungsaufbau ist tD
derart eingestellt, daß gilt:
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0 < tD < T'/2.
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Dementsprechend liefert das UND-Gate 238 ein Signal B mit
einer ansteigenden Kante, die in bezug auf das modulierte
Trägersignal M-PSK um tD verzögert ist, und einer abfallenden
Kante, die mit dem modulierten Trägersignal M-PSK
zusammen
fällt. Jede Periode des Signals B mit dem Pegel "H" ist um tD
kürzer als bei dem modulierten Trägersignal.
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Das Ausgangssignal B des UND-Gate 238 wird einerseits
dem UND-Gate 239 zugeführt und andererseits von der
Verzögerungsschaltung 237 um tD' verzögert und anschließend dem UND-
Gate 239 zugeführt. Die Dauer der Verzögerung tD' der
Verzögerungsschaltung 237 ist derart eingestellt, daß gilt:
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T'/2 - tD < tD' < T'/2 - tD.
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Dementsprechend wird ein Abschnitt des Ausgangssignals des
UND-Gate 238 mit dem Pegel "H" und einer Dauer von nicht mehr
als (T'/2 - tD) eliminiert.
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Wird ein Abschnitt des modulierten Trägersignals M-PSK,
der nur über eine Zeitspanne 2T' den Pegel "H" annimmt, oder
bzw. Abschnitt betrachtet, in dem sich die digitalen Daten
von dem Bitwert "1" zu dem Bitwert "0" verändern, wie in Fig.
24 durch die Schwingungsform (a) dargestellt, ist das
Ausgangssignal der Verzögerungsschaltung wie in Fig. 24 durch
eine Schwingungsform (b) dargestellt, und daher ist das
Ausgangssignal B des UND-Gate 238 wie in Fig. 24 durch die
Schwingungsform (c) dargestellt. Daher ist das Ausgangssignal
der Verzögerungsschaltung 237 wie in Fig. 24 durch eine
Schwingungsform (d) dargestellt. Als Ergebnis wird, wie in
Fig. 24 durch eine Schwingungsform (e) dargestellt, von dem
UND-Gate 239 ein der Periode von 2T entsprechendes Signal mit
dem Pegel "H" erhalten. Das Ausgangssignal des UND-Gate 239
repräsentiert nämlich eine Zeitspanne, in der die digitalen
Daten des modulierten Trägersignals M-PSK von dem Bitwert "1"
zu dem Bitwert "0" wechseln.
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Was die Periode von 2T' mit dem Pegel "L" betrifft, in
der die digitalen Daten von dem Bitwert "0" zu dem Bitwert
"1" wechseln, so wird von der in Fig. 23 dargestellten
Schaltung kein Signal erhalten. Zum Ermöglichen des Erhalts eines
derartigen Signals kann eine Einrichtung verwendet werden,
die den gleichen Aufbau wie die in Fig. 23 dargestellte
Schaltung aufweist, in die jedoch eine umgepolte Version des
modulierten Trägersignals eingegeben wird. Die ursprünglichen
digitalen Daten werden durch Zurückstellen einer Flip-Flop-
Schaltung durch ein Ausgangssignal einer derartigen
Einrichtung und Einstellen der Flip-Flop-Schaltung durch das
Ausgangssignal der in Fig. 23 dargestellten Schaltung erhalten.
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Nun wird davon ausgegangen, daß n Stufen von jeweils
eine Verzögerungsschaltung und ein UND-Gate enthaltenden
Schaltungen, wie in Fig. 23 dargestellt, kaskadengeschaltet
sind und daß die Summe der Verzögerungszeiten der beteiligten
Verzögerungsschaltungen TD beträgt. Zum Eliminieren der
Abschnitte mit den Bitwerten "1" und "0" (oder der Abschnitte
mit Perioden von T'/2) des modulierten Trägersignals und zum
sicheren Beibehalten des Abschnitts mit einer Periode von 2T'
für die Grenze zwischen den Bitwerten "1" und "0" ist es
erforderlich, daß die folgende Bedingung erfüllt ist:
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T'/2 < TD < 2T'.
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Dann ist, wenn die Gesamtverzögerungszeit TD auf die Periode
T' des modulierten Trägersignals eingestellt ist, eine
Schwankung von TD in einem Bereich zwischen -50% und +100%
zulässig.
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Wenn für die Grenze zwischen den Bitwerten "1" und "0"
eine Zeitspanne von T' verwendet wird, sollte die folgende
Bedingung erfüllt sein:
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T'/2 < TD < T'.
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Dann ist, wenn TD auf 2/3 T' eingestellt ist, eine
Schwankung von TD im Bereich zwischen -25% und +50% zulässig,
diese Toleranz ist jedoch im Vergleich zu der Verwendung
einer Zeitspanne von 2T' eng. Im allgemeinen wird, wenn die
Zeitspanne bzw. die Dauer eines Signals für die Grenze
zwischen den Bitwerten "1" und "0" größer eingestellt wird, die
Toleranz bei einer Schwankung der Gesamtverzögerungszeit TD
größer. Da hierbei bei dem modulierten Abschnitt eine
Phasendifferenz von 180º zwischen den Bitwerten "1" und "0"
erforderlich ist, ist es erforderlich, daß die Zeitspanne eines
Signals für die Grenze zwischen den Bitwerten "1" und "0" ein
ganzzahliges Vielfaches der Periode T' des modulierten
Trägersignals beträgt.
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Wenn andererseits die Zeitspanne eines Signals für die
Grenze zwischen den Bitwerten "1" und "0" größer eingestellt
wird, weist ein Abschnitt des modulierten Trägersignals an
der Grenze zwischen den Werten "1" und "0" über eine längere
Zeitspanne eine Gleichstromkomponente auf, da das Signal für
die Grenze zwischen den Werten "1" und "0" einen konstanten
Pegel aufweist. Wenn ein derartiges moduliertes Trägersignal
zwischen der Lese-/Schreibeinrichtung und der IC-Karte
übertragen wird, wird die Gleichstromkomponente nicht übertragen,
da die Übertragung des Signals über Spulen erfolgt. Dadurch
weist ein mittlerer Pegel des Trägersignals an diesem
Abschnitt eine große Schwankung auf, so daß eine Verzerrung
auftritt. Daher kann die Zeitspanne eines Signals für die
Grenze zwischen den Bitwerten "1" und "0" nicht zu groß
eingestellt werden. Unter Berücksichtigung der vorstehend
erwähnten Toleranz für die Schwankung der
Gesamtverzögerungszeit TD ist eine Zeitspanne von 2T' zweckmäßig.
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Fig. 25 ist ein Blockdiagramm, das ein weiteres
spezifisches Beispiel einer Einrichtung zur Demodulation des in
Fig. 22 dargestellten modulierten Trägersignals zeigt. Die
Bezugszeichen 240 bis 243 bezeichnen Verzögerungsschaltungen,
die Bezugszeichen 244 und 245 UND-Gates und das Bezugszeichen
246 eine Einstell-/Rückstell-Flip-Flop-Schaltung.
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Das in Fig. 23 dargestellte spezifische Beispiel wurde
für jedes der Signale mit den Pegeln "H" und "L" an den
Grenzen zwischen den Bitwerten "1" und "0" vorgesehen. Das in
Fig. 25 dargestellte spezifische Beispiel ermöglicht die
Erfassung sowohl der Signale mit dem Pegel "H" als auch der
Si
gnale mit dem Pegel "L" unter gemeinsamer Verwendung der
Verzögerungsschaltungen. Obwohl bei dem dargestellten Beispiel
vier Verzögerungsschaltungen verwendet werden, kann die
Anzahl der Verzögerungsschaltungen beliebig ausgewählt werden,
solange sie nicht weniger als 2 beträgt.
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Das modulierte Trägersignal M-PSK wird einerseits dem
UND-Gate 244 direkt und andererseits nach der Umpolung dem
UND-Gate 245 zugeführt. Ebenso wird das Signal M-PSK durch
die Verzögerungsschaltungen 240 bis 243 nacheinander in jeder
Verzögerungsschaltung um eine Zeitspanne tD verzögert. Das
Ausgangssignal jeder der Verzögerungsschaltungen 240 bis 243
wird einerseits dem UND-Gate 244 direkt und andererseits nach
der Umpolung dem UND-Gate 245 zugeführt.
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Durch ein geeignetes Einstellen der Verzögerungszeit tD
jeder der Verzögerungsschaltungen 240 bis 243, wird das
Signal mit dem Pegel "H" an der Grenze zwischen den Bitwerten
"1" und "0" in dem modulierten Trägersignal M-PSK von dem
UND-Gate auf ähnliche Weise wie bei dem in Fig. 23
dargestellten spezifischen Beispiel erfaßt, und das Signal mit dem
Pegel "L" wird auf ähnliche Weise von dem UND-Gate 245
erfaßt. Die Einstell-/Rückstell-Flip-Flop-Schaltung 246 wird
durch das Ausgangssignal d&sub1; des UND-Gate 244 eingestellt und
durch das Ausgangssignal d&sub2; des UND-Gate 245 zurückgesetzt.
Dadurch werden von dem Anschluß Q der Einstell-/Rückstell-
Flip-Flop-Schaltung 246 anhand des modulierten Trägersignals
demodulierte digitale Daten ausgegeben.
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Die Verzögerungszeiten der Verzögerungsschaltungen 240
bis 243 können unterschiedlich sein, und jede
Verzögerungszeit kann derart eingestellt werden, daß von den UND-Gates
244 und 245 nur Signale für die Grenzen zwischen den
Bitwerten "1" und "0" des modulierten Trägersignals erhalten
werden. Auf jeden Fall ist die Toleranz für eine Schwankung der
Gesamtverzögerungszeit der Verzögerungsschaltungen 240 bis
243 wie vorstehend erwähnt.