CN101075296A - 用于非接触式ic卡或射频识别标签的自适应阈值解调电路 - Google Patents

用于非接触式ic卡或射频识别标签的自适应阈值解调电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自适应阈值解调电路。所述解调电路包括检测输入信号电平的电流生成电路，利用解调输出控制电流流向的阈值生成电路，以及差分比较器。所述电流生成电路产生正比于输入信号电平的电流并送入所述阈值生成电路，产生一个随着输入信号电平升高而自适应变大的阈值。所述差分比较器利用该阈值完成对输入信号的解调。本发明能够自适应地调整解调电路的解调阈值，具有一定的抗噪声能力，改善解调性能，扩展工作范围。适用于非接触式IC卡或射频识别标签。

Description

用于非接触式IC卡或射频识别标签的自适应阈值解调电路
技术领域
本发明涉及一种解调电路，特别是涉及一种用于非接触式IC卡或射频识别标签芯片的自适应阈值解调电路。
背景技术
随着射频和集成电路技术的发展，非接触式IC卡或射频识别标签正逐步取代传统的纸质票证广泛应用于地铁、公交、身份认证、物流等行业。
非接触式IC卡或射频识别标签系统包括读写器与非接触式IC卡或射频识别标签芯片两部分。
图1示出了为完成读写器与非接触式IC卡或射频识别标签之间正常通讯，非接触式IC卡或射频识别标签内部射频接口所需要的功能电路。其中，整流及限幅滤波电路一方面将天线端耦合过来的交流信号转变为经过限幅滤波的直流信号，然后送入后续稳压电路和解调电路进行处理，另一方面通过负载调制的方式将逻辑信号d_in发射出去。时钟产生电路生成同步时钟clk。稳压电路产生稳定电压vdd给内部电路供电。复位电路根据电压vdd的高低产生复位信号por。解调电路通过对包络信号的检测恢复读写器传输数据d_out。
非接触式IC卡或射频识别标签需要能够在一定场强范围内响应读写器发送过来的信号，所处场强不同，天线耦合到的能量不同，从而整流滤波输出后得到的电平就会有所不同，送入解调电路的包络信号的凹槽深度也不同。非接触式IC卡或射频识别标签所处场强增大，所述送入解调电路的包络信号凹槽深度加深，信号的噪声也会变大。如果解调电路的解调阈值始终保持不变，那么解调电路就不能很好地实现整个场强范围内的数据解调，同时抗噪声能力也有限。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于非接触式IC卡或射频识别标签芯片的解调电路，它能够自适应地调整解调电路的解调阈值，具有一定的抗噪声能力，改善解调性能，扩展工作范围。
为了解决上述技术问题，本发明用于非接触式IC卡或射频识别标签芯片的解调电路包括：检测输入信号电平的电流生成电路，利用解调输出信号的反馈控制流过阈值电阻的电流流向的阈值生成电路，以及差分比较器；所述电流生成电路产生正比于输入信号电平的电流并送入所述阈值生成电路，由其产生一个随着输入信号电平升高而自适应变大的阈值；所述差分比较器利用该阈值完成对输入信号的解调。
由于采用本发明的电路，利用解调输出信号反馈控制阈值电阻的电流流向得到解调阈值，增强了解调电路的抗噪声能力。另外，利用一个运算放大器使得流过阈值电阻的电流与解调输入信号成比例变化，进而使解调阈值随着输入信号变大而变大，扩展了非接触式IC卡或射频识别标签的工作范围。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是非接触式IC卡或射频识别标签芯片的射频接口电路原理框图；
图2是本发明用于非接触式IC卡或射频识别标签的自适应阈值解调电路实施例的原理图。
具体实施方式
本发明用于非接触式IC卡或射频识别标签芯片的解调电路包括：检测输入信号电平的电流生成电路，所述输入信号即为整流滤波电路的输出信号，该信号随着场强的变化而变化。所述电流生成电路产生正比于输入信号电平的电流，该电流送入一个利用解调输出信号的反馈控制流过阈值电阻的电流流向的阈值生成电路，由阈值生成电路产生一个随着输入信号电平升高而自适应变大的阈值。差分比较器利用所述的阈值完成对输入信号的解调。
电流生成电路包括一个运放单元，该运放单元跟随输入信号电平的分压值，产生跟随信号，生成跟随电流，并将该跟随电流施加于所述阈值生成电路的阈值电阻上。
所述差分比较器为一过零比较器，该过零比较器的正向输入端为所述阈值电阻的一端信号，反向输入端则为所述阈值电阻另一端信号的RC滤波输出。所述差分比较器的两个输入端来自于所述整流滤波输出信号的Vgs压降，所述RC滤波的时间常数大体上与通信数据凹槽宽度相等。
图2所示的是本发明的一个具体实施例。当读写器发送到空间的交流载波信号被非接触式IC卡或射频识别标签的天线端耦合并送入整流滤波电路后产生输出信号，即直流包络信号DEM_IN。该包络信号DEM_IN的高低直接与非接触式IC卡或射频识别标签所处场强相关。所处场强越高，包络信号DEM_IN越高，幅度调制深度越深；所处场强越低，包络信号DEM_IN越低，幅度调制深度越浅。所述包络信号DEM_IN作为解调电路的输入，通过晶体管MP3降低Vgs后得到电压V3。电阻R2一端为V3，而另外一端VI+则作为差分过零比较器COMP的正向输入端；V3通过电阻R3和电容C的RC滤波后得到VI-作为差分过零比较器COMP的反向输入端。
当非接触式IC卡或射频识别标签进入场强并稳定后，首先接收到载波信号，此时所述包络信号DEM_IN没有凹槽。在场强稳定之前，由于比较器COMP的反向输入端VI-为V3的RC滤波输出，因此VI-建立稳定的速度要慢于比较器COMP的正向输入端VI+。VI+比VI-先到达稳定，VI+高于VI-，比较器COMP输出为高电平，P型晶体管MP7截止，因此解调输出D_OUT初始态为高。此时，反馈信号VFB1为高，VFB2为低，通过反馈信号VFB1和VFB2的反馈，晶体管MP6、MN6导通，晶体管MP5、MN7截止。这时阈值电阻R2上存在由VI+到V3的电流Ith，保证VI+始终比V3高一个阈值电压Vth(Vth＝R2*Ith)，而VI-为V3的RC滤波，直流值等于V3，因此保证比较器CMOP的正输入端VI+始终高于负输入端VI-一个阈值电压Vth，起到抗噪声作用。当读写器发送经过幅度调制的载波信号时，所述包络信号DEM_IN产生一个凹槽，VI+随即开始随着所述包络信号DEM_IN的下降而下降，而VI-端由于RC滤波的作用而保持相对不变。当VI+变到比VI-更低时，比较器COMP发生翻转，比较器COMP输出变为低，P型晶体管MP7导通，解调输出D_OUT由高变为低，此时，反馈信号VFB1变为低，VFB2变为高，通过反馈信号VFB1和VFB2的反馈，晶体管MP5、MN7导通，晶体管MP6、MN6截止，此时阈值电阻R2上存在由V3到VI+的电流Ith，保证VI+始终比V3低一个阈值电压Vth(Vth＝R2*Ith)，而VI-为V3的RC滤波，直流值等于V3，因此保证比较器CMOP的正输入端VI+始终低于负输入端VI-一个阈值电压Vth，起到抗噪声作用。
另外，本发明利用一个运放单元生成了随着所述包络信号DEM_IN变大而增加的电流，并送入解调阈值电阻R2，阈值电阻R2两端的电压即解调阈值随着所述包络信号DEM_IN即场强变大而加大，实现解调阈值的自适应变化。二极管接法的晶体管MN1、MN2和MN3为分压电路，当场强变大，所述包络信号DEM_IN升高，V1升高，通过运放OPAMP和源跟随器MN4的作用使得V2随之升高，流过电阻R1的电流加大；通过晶体管MP1、MP2、MP4和MN5、MN8的作用依次将此电流镜像到晶体管MP4和MN8，这样，流过阈值电阻R2的电流Ith变大，阈值电阻R2两端的压差变大，即加大了解调电路阈值；同理，当场强变小，所述包络信号DEM_IN降低，V1降低，通过运放OPAMP和源跟随器MN4的作用使得V2随之降低；流过电阻R1的电流减小，通过晶体管MP1、MP2、MP4和MN5、MN8的作用依次将此电流镜像到晶体管MP4和MN8。这样，流过阈值电阻R2的电流Ith减小，阈值电阻R2两端的压差变小，即减小了解调电路阈值。而且场强越大，所述包络信号DEM_IN上的噪声抖动就越大，这种自适应阈值的解调电路也有利于抗噪声性能的提高。
如上所述，本发明通过使用利用解调输出控制阈值电阻上电流流向的方法完成了一定解调阈值的解调功能，并使得流过阈值电阻的电流随着场强变大，即所述整流滤波输出DEM_IN的变大而变大，实现了解调阈值的自适应调整，提高了解调电路的抗噪声能力，同时扩展了非接触式IC卡或射频识别标签的工作范围。

Claims (5)

1、一种用于非接触式IC卡或射频识别标签的自适应阈值解调电路，其特征在于，所述解调电路包括：检测输入信号电平的电流生成电路，利用解调输出信号的反馈控制流过阈值电阻的电流流向的阈值生成电路，以及差分比较器；所述电流生成电路产生正比于输入信号电平的电流并送入所述阈值生成电路，由其产生一个随着输入信号电平升高而自适应变大的阈值；所述差分比较器利用该阈值完成对输入信号的解调。
2、如权利要求1所述的用于非接触式IC卡或射频识别标签的自适应阈值解调电路，其特征在于：电流生成电路包括一个运放单元，该运放单元跟随输入信号电平的分压值，产生跟随信号，生成跟随电流，并将该跟随电流施加于所述阈值生成电路的阈值电阻。
3、如权利要求1所述的用于非接触式IC卡或射频识别标签的自适应阈值解调电路，其特征在于：所述差分比较器为一过零比较器，该过零比较器的正向输入端为所述阈值电阻的一端信号，反向输入端则为所述阈值电阻另一端信号的RC滤波输出。
4、如权利要求3所述的用于非接触式IC卡或射频识别标签的自适应阈值解调电路，其特征在于：所述差分比较器的两个输入端来自于所述整流滤波输出信号的Vgs压降。
5、如权利要求3所述的用于非接触式IC卡或射频识别标签的自适应阈值解调电路，其特征在于：所述RC滤波的时间常数大体上与通信数据凹槽宽度相等。
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