小面积低功耗RFID射频前端电路设计

《小面积低功耗RFID射频前端电路设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第２７卷增刊半导体学报犞狅犾．２７犛狌狆狆犾犲犿犲狀狋２００６年１２月犆犎犐犖犈犛犈犑犗犝犚犖犃犔犗犉犛犈犕犐犆犗犖犇犝犆犜犗犚犛犇犲犮．，２００６小面积低功耗犚犉犐犇射频前端电路设计周盛华１，１１２杨志超吴南健李美云（１中国科学院半导体研究所，北京１０００８３）（２中兴集成电路设计有限公司，深圳５１８０５７）摘要：提出了一个适用于犈犘犆犌犲狀２协议的小面积低功耗犚犉犐犇射频前端电路的设计方案．射频前端电路包括整流器、犃犛犓解调器、犃犛犓和犅犘犛犓调制器和传感器模块，射频的工作频率为８６０～９６

2、０犕犎狕．基于具有不挥发存储器和肖特基二极管选项的０３５μ犿犆犕犗犛工艺，设计了犚犉犐犇射频前端电路．采用开关电容电路技术实现了小面积低功耗犚犉犐犇射频前端电路．关键词：射频识别；无源电子标签；低功耗；传感器；犈犘犆犌犲狀２犈犈犃犆犆：１２５０中图分类号：犜犖９１１２３文献标识码：犃文章编号：０２５３４１７７（２００６）犛００３６１０４犚犉犐犇的射频前端包括：整流、调制、解调、振荡器、１引言传感器和电源管理等模块．整流模块把读卡器发送出来的射频能量转换为直流电源能量，为整个电子标签已广泛用

3、于商品流通、制造业成品和犚犉犐犇芯片供电．读卡器以犃犛犓的方式把数据发送零部件管理、物品和人员的跟踪等多种领域．其中使用遥感探测技术的无线电子标签（犚犉犐犇）逐渐成为电子标签的主流．目前应用最广的是工作频率为１３５６犕犎狕的犚犉犐犇，该类犚犉犐犇的工作距离较短（＜０５犿），主要用于支付和门禁．而在物流控制方面，犝犎犉频段（９００犕犎狕和２４犌犎狕）的犚犉犐犇以其较远的工作距离（＞１犿）和犈犘犆（犲犾犲犮狋狉狅狀犻犮狆狉狅犱狌犮狋犮狅犱犲）组织的推动，将成为该方面的主流．同时犚犉犐犇所使用的遥感

4、探测技术还可以用于智能传感器，是犠犛犖（狑犻狉犲犾犲狊狊狊犲狀狊狅狉狀犲狋狑狅狉犽）的重要组成部分．这个项目提出了一个适用于犈犘犆犌犲狀２协议的小面积低功耗犚犉犐犇射频前端电路的设计方案．本文基于具有不挥发存储器和肖特基二极管选项的０３５μ犿犆犕犗犛工艺，设计了犚犉犐犇射频前端电路．图１犚犉犐犇射频前端结构图射频前端电路包括整流器、犃犛犓解调器、犃犛犓和犉犻犵．１犃狉犮犺犻狋犲犮狋狌狉犲狅犳犚犉犐犇犳狉狅狀狋犲狀犱犅犘犛犓调制器和传感器模块．采用开关电容电路技给标签芯片，解调模块通过包络解调的方式

5、还原出术实现了小面积低功耗犚犉犐犇射频前端电路．在以数据，并把数据整形后传送给数字部分．调制单元通下几节分别给出了犚犉犐犇射频前端的框架，各个主过改变和天线连接端口的阻抗来实现对反射波的调要模块的电路结构，小面积低功耗的电路设计方法，制，从而把数据返回给读卡器．电源管理模块为其他版图设计和结果．模块提供稳定的工作电压、上电复位信号、偏置电流和电压保护等．振荡器为数字部分提供时钟．传感器２总体结构模块可以包括温度、磁场、速度加速度和生物等传感图１给出了犚犉犐犇射频前端结构图．整个器，可实现无线环境监控

6、和无线测量．国家重点基础研究发展规划和粤港基金资助项目通信作者．犈犿犪犻犾：狕犺狅狌．狊犺犲狀犵犺狌犪＠狕狋犲．犮狅犿．犮狀２００５１２２０收到２００６中国电子学会３６２半导体学报第２７卷［１］和犅犘犛犓两种调制方式，如图４所示．３模块电路３．１整流电路整流电路把天线接收下来的电磁波交流能量转换成芯片工作所需的直流能量．图２为二极管倍压子电路．整流电路采用了多级这样的二极管倍压电［１］路串连，从而确保电路在输入电压较低的情况下也能提供足够的直流电压．其中使用的整流二极管是肖特基二极管．图４

7、调制电路犉犻犵．４犛犮犺犲犿犪狋犻犮狅犳犿狅犱狌犾犪狋狅狉３．４振荡器电路振荡器为标签的数字部分提供时钟信号．本设［２］计采用了基于犚犛触发器的松弛振荡器结构．基于犈犘犆犌犲狀２协议的要求，振荡器产生一个３犕犎狕左右的时钟信号．３．５电源管理图２倍压整流单元电路犉犻犵．２犛犮犺犲犿犪狋犻犮狅犳狌狀犻狋犿狌犾狋犻狆犾犻犲狉狉犲犮狋犻犳犻犲狉电源的管理电路是犚犉犐犇芯片中的一个设计难点．在实际使用时，由于标签芯片和读卡器之间距离３．２解调电路及工作模式的变化，犚犉犐犇芯片的输入电磁波交流图３是解调电路．

8、解调模块包括包络检波和比能量幅度的变化范围是很大的，变化幅度可达到几较两部分．包络检波电路和整流电路的结构一样通十倍［３］．为了保证标签芯片能够正常工作，在芯片中过整流产生直流电压．这个直流电压通过电流镜产需要具有检测和保护电路．生一个和包络幅度成一定比例的电流．这个电流和检测和保护电路中往往要用到大电阻，需要很基准电流相比较就还原出读卡器发送过来的数字信大的芯片面积，这样使得芯片的成本上升．但是，用号，最后经过整形输出给数字部分．小电阻却会消耗很多的能量．为了同时降