一种强化磁场强度的电路结构的制作方法

本实用新型是有关于一种强化磁场强度的电路结构，且特别是有关于一种适用于近场通讯(Near-field communication，NFC)天线装置的强化磁场强度的电路结构。

背景技术：

近场通讯(Near Field Communication，NFC)是一种近距离非接触式的无线通信技术。目前的可携式电子产品，例如手机大多利用NFC来实现近距离无线通信的功能，以满足用户在各方面的需求。例如，NFC可应用于电子支付、信用卡、门禁卡、银行卡以及会员卡等多种不同用途的应用功能。当使用者携带手机时，便可利用NFC技术来使手机具有上述功能。然而，随着可携式电子装置在尺寸上变得更小、更薄，NFC天线的设计面临越来越严苛的环境和巨大的挑战。

技术实现要素：

因此，本实用新型一目的就是在提供一种强化磁场强度的电路结构，其适用于NFC天线装置，以增强NFC天线所发送的信号。

根据本发明一实施例，此强化磁场强度的电路结构包含信号放大电路和阻抗匹配电路。信号放大电路设置于NFC天线与NFC芯片之间，用以放大NFC 芯片所传送的NFC数据信号，并将放大后的NFC数据信号传送至NFC天线。阻抗匹配电路设置于NFC天线以及信号放大电路之间，用以匹配信号放大电路与NFC天线之间的传输线阻抗。其中NFC天线为线圈状，且定义环绕区域， NFC芯片、信号放大电路以及阻抗匹配电路位于环绕区域内。

在一些实施例中，NFC数据信号包含正极信号以及负极信号。

在一些实施例中，信号放大电路包含第一子放大电路和第二子放大电路。第一子放大电路用以接收正极信号，并放大正极信号。第一子放大电路包含第一运算放大器、第一电阻以及第二电阻。第一运算放大器具有第一输入端、第二输入端以及第一输出端。第一输入端用以接收正极信号，第二输入端电性连接至接地参考电压源。第一输出端用以输出放大后的正极信号。第一电阻电性连接于第二输入端与接地参考电压源之间。第二电阻电性连接于第二输入端与第一输出端之间。第二子放大电路用以接收负极信号，并放大负极信号。第二子放大电路包含第二运算放大器、第三电阻以及第四电阻。第二运算放大器具有第三输入端、第四输入端以及第二输出端。第三输入端用以接收负极信号，第四输入端电性连接至接地参考电压源，第二输出端用以输出放大后的负极信号。第三电阻电性连接于第四输入端与接地参考电压源之间。第四电阻电性连接于第四输入端与第二输出端之间。

在一些实施例中，第一子放大电路包含第一晶体管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容以及第三电容。第一晶体管具有第一端、第二端以及第一控制端。第一控制端用以接收正极信号，第一端电性连接至操作电压源，第二端电性连接至接地参考电压源。第一电容电性连接至第一控制端，以使第一控制端通过第一电容来接收正极信号。第一电阻电性连接于第一控制端与接地参考电压源之间。第二电阻电性连接于第二端与接地参考电压源之间。第二电容电性并联至第二电阻。第三电阻电性连接于第一控制端与操作电压源之间。第四电阻电性连接于第一端与操作电压源之间，以使第一端输出放大后的正极信号。第三电容电性连接至第一端与第四电阻。第二子放大电路包含第二晶体管、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第四电容、第五电容以及第六电容。第二晶体管具有第三端、第四端以及第二控制端。第二控制端用以接收负极信号，第三端电性连接至操作电压源，第四端电性连接至接地参考电压源。第四电容电性连接至第二控制端，以使第二控制端通过第四电容来接收负极信号。第五电阻电性连接于第二控制端与接地参考电压源之间。第六电阻电性连接于第四端与接地参考电压源之间。第五电容电性并联至第六电阻。第七电阻电性连接于第二控制端与操作电压源之间。第八电阻电性连接于第三端与操作电压源之间，以使第三端输出放大后的负极信号。第六电容电性连接至第三端与第八电阻。

根据本发明一实施例，此强化磁场强度的电路结构包含信号放大电路和阻抗匹配电路。信号放大电路设置于NFC天线与NFC芯片之间，用以放大NFC 芯片所传送之NFC数据信号，并将放大后的NFC数据信号传送至NFC天线。阻抗匹配电路设置于NFC天线以及信号放大电路之间，用以匹配信号放大电路与NFC天线之间的传输线阻抗。其中NFC天线为线圈状，且定义出环绕区域，信号放大电路以及阻抗匹配电路位于环绕区域内，而NFC芯片位于该环绕区域外。

在一些实施例中，NFC数据信号包含正极信号以及负极信号。信号放大电路包含第一子放大电路和第二子放大电路。第一子放大电路用以接收正极信号，并放大正极信号。第一子放大电路包含第一运算放大器、第一电阻以及第二电阻。第一运算放大器具有第一输入端、第二输入端以及第一输出端。第一输入端用以接收正极信号，第二输入端电性连接至接地参考电压源。第一输出端用以输出放大后的正极信号。第一电阻电性连接于第二输入端与接地参考电压源之间。第二电阻电性连接于第二输入端与第一输出端之间。第二子放大电路用以接收负极信号，并放大负极信号。第二子放大电路包含第二运算放大器、第三电阻以及第四电阻。第二运算放大器具有第三输入端、第四输入端以及第二输出端。第三输入端以接收负极信号，第四输入端电性连接至接地参考电压源，第二输出端用以输出放大后的负极信号。第三电阻电性连接于第四输入端与接地参考电压源之间。第四电阻电性连接于第四输入端与第二输出端之间。

在一些实施例中，第一子放大电路包含第一晶体管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容以及第三电容。第一晶体管具有第一端、第二端以及第一控制端。第一控制端用以接收正极信号，第一端电性连接至操作电压源，第二端电性连接至接地参考电压源。第一电容电性连接至第一控制端，以使第一控制端通过第一电容来接收正极信号。第一电阻电性连接于第一控制端与接地参考电压源之间。第二电阻电性连接于第二端与接地参考电压源之间。第二电容电性并联至第二电阻。第三电阻电性连接于第一控制端与操作电压源之间。第四电阻电性连接于第一端与操作电压源之间，以使第一端输出放大后的正极信号。第三电容电性连接至第一端与第四电阻。第二子放大电路包含第二晶体管、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第四电容、第五电容以及第六电容。第二晶体管具有第三端、第四端以及第二控制端。第二控制端用以接收负极信号，第三端电性连接至操作电压源，第四端电性连接至接地参考电压源。第四电容电性连接至第二控制端，以使第二控制端通过第四电容来接收负极信号。第五电阻电性连接于第二控制端与接地参考电压源之间。第六电阻电性连接于第四端与接地参考电压源之间。第五电容电性并联至第六电阻。第七电阻电性连接于第二控制端与操作电压源之间。第八电阻电性连接于第三端与操作电压源之间，以使第三端输出放大后的负极信号。第六电容电性连接至第三端与第八电阻。

根据本发明一实施例，此强化磁场强度的电路结构包含信号放大电路和阻抗匹配电路。信号放大电路设置于NFC天线与NFC芯片之间，用以放大NFC 芯片所传送的NFC数据信号，并将放大后的NFC数据信号传送至NFC天线。阻抗匹配电路设置于NFC天线以及信号放大电路之间，用以匹配信号放大电路与NFC天线之间的传输线阻抗。其中NFC天线为线圈状，且定义出环绕区域，阻抗匹配电路位于环绕区域内，而NFC芯片与信号放大电路位于环绕区域外。

在一些实施例中，NFC数据信号包含正极信号以及负极信号。信号放大电路包含第一子放大电路和第二子放大电路。第一子放大电路用以接收正极信号，并放大正极信号。第一子放大电路包含第一运算放大器、第一电阻以及第二电阻。第一运算放大器具有第一输入端、第二输入端以及第一输出端。第一输入端用以接收正极信号，第二输入端电性连接至接地参考电压源。第一输出端用以输出放大后的正极信号。第一电阻电性连接于第二输入端与接地参考电压源之间。第二电阻电性连接于第二输入端与第一输出端之间。第二子放大电路用以接收负极信号，并放大负极信号。第二子放大电路包含第二运算放大器、第三电阻以及第四电阻。第二运算放大器具有第三输入端、第四输入端以及第二输出端。第三输入端用以接收负极信号，第四输入端电性连接至接地参考电压源，第二输出端用以输出放大后的负极信号。第三电阻电性连接于第四输入端与接地参考电压源之间。第四电阻电性连接于第四输入端与第二输出端之间。

在一些实施例中，第一子放大电路包含第一晶体管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容以及第三电容。第一晶体管具有第一端、第二端以及第一控制端。第一控制端用以接收正极信号，第一端电性连接至操作电压源，第二端电性连接至接地参考电压源。第一电容电性连接至第一控制端，以使第一控制端通过第一电容来接收正极信号。第一电阻电性连接于第一控制端与接地参考电压源之间。第二电阻电性连接于第二端与接地参考电压源之间。第二电容电性并联至第二电阻。第三电阻电性连接于第一控制端与操作电压源之间。第四电阻电性连接于第一端与操作电压源之间，以使第一端输出放大后的正极信号。第三电容电性连接至第一端与第四电阻。第二子放大电路包含第二晶体管、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第四电容、第五电容以及第六电容。第二晶体管具有第三端、第四端以及第二控制端。第二控制端用以接收负极信号，第三端电性连接至操作电压源，第四端电性连接至接地参考电压源。第四电容电性连接至第二控制端，以使第二控制端通过第四电容来接收负极信号。第五电阻电性连接于第二控制端与接地参考电压源之间。第六电阻电性连接于第四端与接地参考电压源之间。第五电容电性并联至第六电阻。第七电阻电性连接于第二控制端与操作电压源之间。第八电阻电性连接于第三端与操作电压源之间，以使第三端输出放大后的负极信号。第六电容电性连接至第三端与第八电阻。

附图说明

为让本实用新型的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附图式的说明如下：

图1为根据本实用新型实施例的近场通讯(Near Field Communication，NFC) 天线装置的功能方框示意图；

图2为根据本实用新型一实施例的信号放大电路的结构示意图；

图3为根据本实用新型另一实施例的信号放大电路的结构示意图；

图4为根据本实用新型一实施例的NFC天线装置的电路布局示意图；

图5为根据本实用新型另一实施例的NFC天线装置的电路布局示意图；以及

图6为根据本实用新型又一实施例的NFC天线装置的电路布局示意图。

具体实施方式

请参照图1，其绘示根据本实用新型实施例的近场通讯(Near Field Communication，NFC)天线装置100的功能方框示意图。NFC天线装置100包含NFC天线110、NFC芯片120以及强化磁场强度电路130。NFC天线110为线圈状且电性连接至NFC芯片120，以接收或传送NFC数据信号。例如，NFC 芯片120通过数据发送路径来传送NFC数据信号至NFC天线110，以使NFC 天线110发送NFC数据至外部装置。又例如，NFC天线110接收外部装置所传送的NFC数据信号，并通过数据接收路径来将NFC数据信号传送至NFC芯片 120。在本实施例中，图1绘示NFC芯片120传送NFC数据信号至NFC天线 110(即数据发送路径)，其中NFC数据信号包含正极信号D+和负极信号D-。

强化磁场强度电路130设置于NFC天线110与NFC芯片120之间，且电性连接至操作电压源VCC和接地参考电压源GND，以放大NFC芯片120所传送的NFC数据信号。其中，操作电压源VCC提供强化磁场强度电路130操作所需的电能，而接地参考电压源GND则提供接地参考电压。在本实施例中，电路130包含信号放大电路132和阻抗匹配电路134。信号放大电路132用以接收正极信号D+和负极信号D-，并分别将正极信号D+和负极信号D-放大，以输出正极信号AD+和负极信号AD-。阻抗匹配电路134设置于信号放大电路 132与NFC天线110之间，以匹配信号放大电路132与NFC天线110之间的传输线阻抗。在本实施例中，阻抗匹配电路134可根据信号放大电路132的设定来调整阻抗匹配。在一些实施例中，阻抗匹配电路134提供的阻抗匹配位于80 奥姆至200奥姆的范围内，但本实用新型的实施例并不受限于此。

请参照图2，图2绘示根据本实用新型一实施例的信号放大电路132的结构示意图。信号放大电路132包含第一子放大电路200a和第二子放大电路200b。第一子放大电路200a用以接收正极信号D+，并将其放大为正极信号AD+。第二子放大电路200b用以接收负极信号D-，并将其放大为负极信号AD-。第一子放大电路200a包含第一运算放大器OP21、第一电阻R21以及第二电阻R22。第一运算放大器OP21具有第一输入端21a、第二输入端21b以及第一输出端 21c。第一输入端21a电性连接至NFC芯片120，以接收正极信号D+。第二输入端21b电性连接至接地参考电压源GND。第一输出端21c用以输出放大后的正极信号AD+。第一电阻R21电性连接于第二输入端21b与接地参考电压源 GND之间，而第二电阻R22电性连接于第二输入端21b与第一输出端21c之间。

第二子放大电路200b的结构类似于第一子放大电路200a。在本实施例中，第二子放大电路200b包含第二运算放大器OP22、第三电阻R23以及第四电阻R24。第二运算放大器OP22具有第三输入端22a、第四输入端22b以及第二输出端22c。第三输入端22a电性连接至NFC芯片120，以接收负极信号D-。第四输入端22b电性连接至接地参考电压源GND。第二输出端22c用以输出放大后的正极信号AD-。第三电阻R23电性连接于第四输入端22b与接地参考电压源GND之间，而第四电阻R24电性连接于第四输入端22b与第二输出端22c 之间。

请参照图3，图3绘示根据本实用新型另一实施例的信号放大电路132的结构示意图。信号放大电路132包含第一子放大电路300a和第二子放大电路 300b。第一子放大电路300a用以接收正极信号D+，并将其放大为正极信号 AD+。第二子放大电路300b用以接收负极信号D-，并将其放大为负极信号AD-。第一子放大电路300a包含第一晶体管T31、第一电阻R31、第二电阻R32、第三电阻R33、第四电阻R34、第一电容C31、第二电容C32以及第三电容C33。第一晶体管T31具有第一端31a、第二端31b以及第一控制端31c。第一控制端31c电性连接至NFC芯片120，以接收正极信号D+。第一端31a电性连接至操作电压源VCC，而第二端31b电性连接至接地参考电压源GND。第一电容C31 电性连接至第一控制端31c，以使第一控制端31c通过第一电容C31来接收正极信号D+。第一电阻R31电性连接于第一控制端31c与接地参考电压源GND 之间。第二电阻R32电性连接于第二端31b与接地参考电压源GND之间。第二电容C32电性连接于第二端31b与接地参考电压源GND之间，以电性并联至第二电阻R32。第三电阻R33电性连接于第一控制端31c与操作电压源VCC 之间。第四电阻R34电性连接于第一端31a与操作电压源VCC之间，以使第一端31a输出放大后的正极信号AD+。第三电容C33电性连接至第一端31a与第四电阻R34，以使第一端31a通过第三电容C33来输出正极信号AD+。

第二子放大电路300b的结构类似于第一子放大电路300a。在本实施例中，第二子放大电路300b包含第二晶体管T32、第五电阻R35、第六电阻R36、第七电阻R37、第八电阻R38、第四电容C34、第五电容C35以及第六电容C36。第二晶体管T32具有第三端32a、第四端32b以及第二控制端32c。第二控制端32c电性连接至NFC芯片120，以接收负极信号D-。第三端32a电性连接至操作电压源VCC，而第四端32b电性连接至接地参考电压源GND。第四电容C34 电性连接至第二控制端32c，以使第二控制端32c通过第四电容C34来接收负极信号D-。

第五电阻R35电性连接于第二控制端32c与接地参考电压源GND之间。第六电阻R36电性连接于第四端32b与接地参考电压源GND之间。第五电容 C35电性连接于第四端32b与接地参考电压源GND之间，以电性并联至第六电阻R36。第七电阻R37电性连接于第二控制端32c与操作电压源VCC之间。第八电阻R38电性连接于第三端32a与操作电压源VCC之间，以使第三端32a 输出放大后的负极信号AD-。第六电容C36电性连接至第三端32a与第八电阻 R38，以使第三端32a通过第六电容C36来输出负极信号AD-。

在本实用新型的实施例中，NFC天线110、NFC芯片120、信号放大电路 132以及阻抗匹配电路134设置于电路板(未绘示)上，且具有多种不同的电路布局。例如，NFC天线110可环绕NFC芯片120、信号放大电路132以及阻抗匹配电路134。又例如，NFC天线110环绕信号放大电路132以及阻抗匹配电路 134。再例如，NFC天线110环绕阻抗匹配电路134。以下将介绍这些实施例。

请参照图4，图4绘示根据本实用新型一实施例的NFC天线装置400的电路布局示意图。NFC天线装置400包含前述的NFC天线110、NFC芯片120、信号放大电路132以及阻抗匹配电路134。在本实施例中，NFC天线110、NFC 芯片120、信号放大电路132以及阻抗匹配电路134设置于电路板的正面上，且NFC芯片120、信号放大电路132以及阻抗匹配电路134位于NFC天线110 的环绕区域410内。

NFC芯片120具有输出端120a和120b，用以输出正极数据D+和负极数据 D-。信号放大电路132具有输出端132a、132b以及输入端132c、132d，其中输入端132c、132d分别用以接收正极数据D+和负极数据D-，而输出端132a、 132b则分别用以输出正极数据AD+和负极数据AD-。阻抗匹配电路134具有输出端134a、134b以及输入端134c、134d。输入端134c、134d分别用以接收正极数据AD+和负极数据AD-，而输出端134a、134b则分别用以输出正极数据 AD+和负极数据AD-。

由于NFC天线110环绕NFC芯片120、信号放大电路132以及阻抗匹配电路134，因此本实施例提供贯孔(via)V41和V42来使得阻抗匹配电路134的输出端134b可通过电路板背面的电路布线来电性连接至NFC天线110，以绕过电路板正面的NFC天线110布线。另外，本实施例的信号放大电路132通过 NFC芯片120来取得操作所需的电源电压，而NFC芯片120则通过贯孔V43 和V44来电性连接至操作电压源VCC，以绕过电路板正面的NFC天线110布线。

请参照图5，图5绘示根据本实用新型另一实施例的NFC天线装置500的电路布局示意图。NFC天线装置500类似于NFC天线装置400，但不同之处在于NFC芯片120位于NFC天线110的环绕区域410外，而非被NFC天线110 天线环绕。由于NFC芯片120位于NFC天线110的环绕区域410外，本实施例的NFC芯片120通过贯孔V53～V56来电性连接至信号放大电路132，以利用电路板背面的电路布线来绕过电路板正面的NFC天线110布线。另外，本实施例的信号放大电路132并未通过NFC芯片120来取得电源电压，而是通过贯孔V57和V58来绕过电路板正面的NFC天线110布线，并电性连接至操作电压源VCC。

请参照图6，图6绘示根据本实用新型又一实施例的NFC天线装置600的电路布局示意图。NFC天线装置600类似于NFC天线装置400，但不同之处在于NFC芯片120和信号放大电路132位于NFC天线110的环绕区域410外，而非被NFC天线110天线环绕。由于NFC芯片120和信号放大电路132位于 NFC天线110的环绕区域410外，本实施例的信号放大电路132通过贯孔 V63～V66来电性连接至阻抗匹配电路134，以利用电路板背面的电路布线来绕过电路板正面的NFC天线110布线。

虽然本实用新型已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型，任何在此技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种更动与润饰，因此本实用新型的保护范围当视后附的权利要求书所界定者为准。