CN100458840C - 一种用于射频电子标签的自偏置高效整流电路 - Google Patents

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Abstract

本发明通过给整流的MOS管进行自动偏置从而降低整流的导通电压，从而提高射频电子标签整流电路的整流效率，增强射频电子标签的整体性能。

Description

一种用于射频电子标签的自偏置高效整流电路
技术领域
本发明属集成电路设计领域。具体涉及一种用于射频电子标签的自偏置高效整流电路。
技术背景
随着微电子技术的飞速发展，CMOS工艺已能制造应用于微波波段的芯片，射频电路能集成到大规模数字电路的芯片上。以CMOS工艺制造的低成本无线系统将会开拓出更为宽广的应用领域。射频标签就是一个前景非常好的应用领域。
当1973年条形码被推出时，其发明者曾经预言：25年以后，将有一种新的技术来替代条形码。现在，射频标签已经走到人们面前。它不仅仅是条形码的简单替换品，更能综合无线通讯、微电子、互联网等最新信息技术，对所有社会产品进行从生产、销售、使用甚至回收处理进行全过程监控管理，极大地提高整个社会的运转效率。
射频标签的工作频段包括，1：低频标签工作频率在30kHz-300kHz，典型的工作频率有：125kHz，133kHz。2：高频标签工作频率在3MHz-30MHz，典型的工作频率为13.56MHz。3：超高频标签工作频率大于400MHz，典型工作频率为915MHz、2.45GHz、5.8GHz。
一个完整的射频标签芯片通常包括天线(1)，片外匹配网络(2)，整流电路(3)、电源产生模块(4)、接收发送电路(5)，数字基带及存储单元(6)，如图1所示。在现在常用的无源射频电子标签中，整个芯片没有外部电源供给，整流电路对从天线端输入的射频信号进行整流，得到直流电压对芯片的其他模块(检波及时钟电路、数字基带及存储单元)进行供电。图2所示为传统的N(N为大于等于1的自然数)级倍压整流电路，在传统的CMOS工艺中，整流器件一般采用MOS(金属氧化物半导体)器件漏栅短接等效的二极管。但一般MOS器件阈值较高，NMOS约0.7v，PMOS约0.9v，在低功耗的射频电子标签系统中如果采用这种整流器件将会使得整流效率降低，从而使得标签最远工作距离缩短。
发明内容
本发明的内容在于提出了一种用于射频电子标签的自偏置高效整流电路，通过给整流的MOS管进行自动偏置从而降低整流的导通电压，从而提高射频电子标签整流电路的整流效率，增强射频电子标签的整体性能。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种用于射频电子标签的自偏置高效整流电路，该整流电路包括N级整流单元和偏置电流产生电路，
所述的N级整流单元包括整流单元1至整流单元N，每个整流单元均包括第一整流管M1、第二整流管M2、第一电压偏置管MB1、第二电压偏置管MB2和第三电压偏置管MB3，每个整流单元均与一个输入耦合电容、一个负载电容相连；
所述的第一电压偏置管MB1的源极与所述的第二电压偏置管MB2的源极相接，相接的点与第一整流管M1的源极相接作为当前级整流单元的第一输出端；所述的第一整流管M1的漏极和第二整流管M2的源极的接点作为当前级整流单元的第二输入端；所述的第一电压偏置管MB1的栅极与漏极相连，相接的点与第一整流管M1的栅极相接作为当前级整流单元的偏置电流输入端；所述的第二整流管M2的漏极与所述的第三电压偏置管MB3的漏极相接的接点作为当前级整流单元的第二输出端；所述的第三电压偏置管MB3的源和栅极相接并与第二偏置管MB2的漏极相接；当前级整流单元的输入耦合电容跨接于当前级整流单元的第二输入端和所述整流电路的射频输入端之间，当前级整流单元的负载电容跨接于当前级整流单元的第二输出端与地端之间；当前级整流单元的第二输出端与下一级整流单元的第一输出端相连；
所述的N级整流单元的整流单元1的第一输出端做为所述整流电路的地端，所述的N级整流单元的整流单元N的第二输出端做为所述整流电路的电源输出端；所述的偏置电流产生电路的N个偏置电路输出端分别与所述的N级整流单元的N个偏置电流输入端相接。
所述的N级整流单元的偏置电流由电流源产生，该电流源是所述的偏置电流产生电路，该偏置电流产生电路包括电阻R1、5个电压偏置管MB7～MB11；
所述的电阻R1跨接于所述整流电路的电源输出端与电压偏置管MB7的漏极之间；所述的电压偏置管MB7的栅极与漏极相接，相接的点还与所述的电压偏置管MB8的栅极相接；
所述的电压偏置管MB9的栅极与漏极相接，相接的点还与所述的电压偏置管MB8的漏极、所述的电压偏置管MB10的栅极相接；
所述的电压偏置管MB10和MB11的源极为所述的N级整流单元提供偏置电流；
所述的电压偏置管MB7、MB8的源极分别与所述整流电路的地端相连，所述的电压偏置管MB10和MB11的漏极、MB9的源极分别与所述整流电路的电源输出端相连。
所述的第一整流管M1和第二整流管M2为N型、P型MOS耗尽或增强型晶体管。
所述的N为大于等于1的自然数。
相对于传统的N级倍压整流电路结构增加了偏置电压产生单元，并且对整流单元进行了自动电流偏置，使得整流管栅极电压保持在微导通状态，降低导通阈值，提高整流电路的整流效率。
附图说明
图1为射频标签结构示意图。
图2传统的N级倍压整流电路结构。
图3为带自动偏置的N级别整流电路结构。
图4为可偏置整流单元电路结构。
图5为两级带自动偏置的整流电路。
具体实施方式
下面通过实施例进一步描述本发明。
本发明是通过如下措施来实现的，提出的自偏置N(N为大于1的自然数)级整流电路结构如图3所示，其组成包括(7)可偏置的整流单元电路结构，(8)偏置电流产生电路，(9)负载电容，(10)输入耦合电容。其中(7)可偏置的整流单元电路结构如图4所示意。在图4中的M1，M2为整流管，可由N型或P型MOS管构成，MB1-MB3为电压偏置管，为整流管M1，M2提供稳定的直流偏压。图3中的节点①、②、③、④与图四中相对应。图2中的(8)偏置电流产生电路可以为任何能产生偏置电流的电路。
实施例：图5所示为两级带自动偏置的整流电路示意图，在图5中Cp1、Cp2为射频输入耦合电容，CL1、CL2为储能电容，MN1、MN2为用作整流的N型MOS管，MP1、MP2为用作整流的P型MOS管，MB1-MB6为整流管栅极提供稳定的电压偏置，R1、MB7-MB11组成偏置电流产生电路。通过偏置电流产生电路对整流管MN1、MN2、MP1、MP2产生偏置，降低其导通阈值，从而提高整个整流电路的射频整流效率。

Claims (4)

1、一种用于射频电子标签的自偏置高效整流电路，其特征在于该整流电路包括N级整流单元(7)和偏置电流产生电路(8)，
所述的N级整流单元(7)包括整流单元1至整流单元N，每个整流单元均包括第一整流管M1、第二整流管M2、第一电压偏置管MB1、第二电压偏置管MB2和第三电压偏置管MB3，每个整流单元均与一个输入耦合电容(10)、一个负载电容(9)相连；
所述的第一电压偏置管MB1的源极与所述的第二电压偏置管MB2的源极相接，相接的点与第一整流管M1的源极相接作为当前级整流单元的第一输出端(1)；所述的第一整流管M1的漏极和第二整流管M2的源极的接点作为当前级整流单元的第二输入端(2)；所述的第一电压偏置管MB1的栅极与漏极相连，相接的点与第一整流管M1的栅极相接作为当前级整流单元的偏置电流输入端(3)；所述的第二整流管M2的漏极与所述的第三电压偏置管MB3的漏极相接的接点作为当前级整流单元的第二输出端(4)；所述的第三电压偏置管MB3的源和栅极相接并与第二偏置管MB2的漏极相接；当前级整流单元的输入耦合电容(10)跨接于当前级整流单元的第二输入端(2)和所述整流电路的射频输入端之间，当前级整流单元的负载电容(9)跨接于当前级整流单元的第二输出端(4)与地端之间；当前级整流单元的第二输出端(4)与下一级整流单元的第一输出端(1)相连；
所述的N级整流单元(7)的整流单元1的第一输出端做为所述整流电路的地端，所述的N级整流单元(7)的整流单元N的第二输出端做为所述整流电路的电源输出端；所述的偏置电流产生电路(8)的N个偏置电路输出端分别与所述的N级整流单元(7)的N个偏置电流输入端相接。
2、根据权利要求1所述的用于射频电子标签的自偏置高效整流电路，其特征在于：所述的N级整流单元(7)的偏置电流由电流源产生，该电流源是所述的偏置电流产生电路(8)，该偏置电流产生电路(8)包括电阻R1、5个电压偏置管MB7～MB11；
所述的电阻R1跨接于所述整流电路的电源输出端与电压偏置管MB7的漏极之间；所述的电压偏置管MB7的栅极与漏极相接，相接的点还与所述的电压偏置管MB8的栅极相接；
所述的电压偏置管MB9的栅极与漏极相接，相接的点还与所述的电压偏置管MB8的漏极、所述的电压偏置管MB10的栅极相接；
所述的电压偏置管MB10和MB11的源极为所述的N级整流单元(7)提供偏置电流；
所述的电压偏置管MB7、MB8的源极分别与所述整流电路的地端相连，所述的电压偏置管MB10和MB11的漏极、MB9的源极分别与所述整流电路的电源输出端相连。
3、根据权利要求1所述的用于射频电子标签的自偏置高效整流电路，其特征在于：所述的第一整流管M1和第二整流管M2为N型、P型MOS耗尽或增强型晶体管。
4、根据权利要求1所述的用于射频电子标签的自偏置高效整流电路，其特征在于：所述的N为大于等于1的自然数。
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