CN101753025A

CN101753025A - 射频识别整流器电路

Info

Publication number: CN101753025A
Application number: CN200810044116A
Authority: CN
Inventors: 朱红卫
Original assignee: Shanghai Hua Hong NEC Electronics Co Ltd
Current assignee: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Priority date: 2008-12-17
Filing date: 2008-12-17
Publication date: 2010-06-23
Anticipated expiration: 2028-12-17
Also published as: CN101753025B

Abstract

本发明公开了一种射频识别整流器电路，在射频识别整流器的天线两端分别设置钳位电路。达到采用5V的常规器件来承受高达18V的感应电压，从而降低了器件的成本，并且增加了器件的安全性能。

Description

射频识别整流器电路

技术领域

本发明涉及半导体集成电路技术领域，特别设计半导体集成电路中的射频识别整流器电路。

背景技术

如图1所示，现有的射频识别(Radio Frequency Identification，简称RFID)标签包含天线、模拟前端、数字处理部分及存储单元。阅读器产生高频的强电磁场，这种磁场穿过线圈的横截面和线圈周围的空间。因为使用频率范围的(13.56MHz∶22.1m)内的波长比阅读器天线和应答器之间的距离大许多倍，可以把应答器和天线的距离间的电磁场当作简单的交变磁场来处理。高频电流流过阅读器电感会在空间中产生磁场，该磁场耦合到标签上的天线(电感)上，产生互感，通过该互感将阅读器的电流部分耦合到了标签上。将该电流整流后就可以作为标签的直流电源，将该电流所含的载波信号解调出来就可以激活特定的标签或单元。

目前的RFID设计如图2所示，在RFID标签的整流器及天线上会感应高达十几之二十伏的交变电压，因此其中的ESD保护管和整流器M1，M2，M3和M4采用了抗18伏的高压晶体管电路的设计。设计好的RFID标签是对制造工艺的挑战，因为RFID标签需要极低的功耗、稳定的直流电源、较大的动态范围等。所有的这些关键指标都与模拟前端密切相关，因此需要仔细设计模拟前端。目前最大的问题之一是由于在RFID标签的整流器及天线上会感应高达十几之二十伏的交变电压，而RFID可能是需要有EEPROM的低压制造工艺，通常为耐高压还需要额外的二十伏的器件来作为模拟前端的整流器器件，这大大增加了成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种射频识别整流器电路，能够不需要采用耐压为二十伏的高压器件构成射频接口和模拟前端的整流器器件，降低器件的成本。

为解决上述技术问题，本发明射频识别整流器电路的技术方案是，在射频识别整流器的天线两端分别设置钳位电路。

作为本发明的进一步改进是，所述钳位电路包括一端与天线相连接的电阻R2，电阻R2的另一端与晶体管M1的漏极相连接，晶体管M1的源极与晶体管M2的漏极相连接，晶体管M2的源极与晶体管M4的漏极相连接，晶体管M4的源极与晶体管M5的漏极相连接，晶体管M5的源极与电阻R1相连接，电阻R1的另一端接地，晶体管M6的漏极和栅极与晶体管M1的源极相连接，晶体管M6的源极与晶体管M7的漏极相连接，晶体管M7的源极与晶体管M5的源极相连接，晶体管M7的栅极与晶体管M2的源极相连接，晶体管M3的漏极与天线相连接，栅极与晶体管M6的源极相连接，源极和衬底接地，晶体管M1、晶体管M2、晶体管M4、晶体管M5的漏极分别与各自的栅极相连接，并且晶体管M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7的衬底都接地，天线所接受到的高压感应载波通过电阻R2、晶体管M1、晶体管M2、晶体管M4、晶体管M5、电阻R1进行分压，经过分压的电压控制晶体管M6和M7的偏置，最后控制晶体管M3的栅极电压，使晶体管M3在工作时处于饱和区，从而线性控制天线的高压放电。

本发明通过在天线的两端各增加一个钳位电路，将高达十几伏的电压降至5伏，不仅能够保护内部器件，而且能够用普通的5V晶体管构成射频识别整流器电路，降低工艺成本，增加电路的安全性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明：

图1为现有技术中射频识别标签芯片的结构图；

图2为现有技术中射频识别标签模拟前端中的整流器电路图；

图3为本发明射频识别标签中的射频接口和模拟前端结构图；

图4为本发明射频识别标签模拟前端中的整流器电路图；

图5为本发明中钳位电路图。

具体实施方式

如图3所示，本发明的射频识别标签整流器电路，在两端的天线分别加上钳位电路，也成为放电电路。

在天线两端增加的钳位电路具体如图5所示，包括电阻R2，电阻R2的一端与天线相连接，另一端与晶体管M1的漏极相连接，晶体管M1的源极与晶体管M2的漏极相连接，晶体管M2的源极与晶体管M4的漏极相连接，晶体管M4的源极与晶体管M5的漏极相连接，晶体管M5的源极与电阻R1相连接，电阻R1的另一端接地，晶体管M6的漏极和栅极与晶体管M1的源极相连接，晶体管M6的源极与晶体管M7的漏极相连接，晶体管M7的源极与晶体管M5的源极相连接，晶体管M7的栅极与晶体管M2的源极相连接，晶体管M3的漏极与天线相连接，栅极与晶体管M6的源极相连接，源极和衬底接地，晶体管M1、晶体管M2、晶体管M4、晶体管M5的漏极分别与各自的栅极相连接，并且晶体管M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7的衬底都接地，天线所接受到的高压感应载波通过电阻R2、晶体管M1、晶体管M2、晶体管M4、晶体管M5、电阻R1进行分压，经过分压的电压控制晶体管M6和M7的偏置，最后控制晶体管M3的栅极电压，使晶体管M3在工作时处于饱和区，从而线性控制天线的高压放电。

将两个钳位电路分别设置在天线的两端形成本发明的射频识别整流器电路，如图4所示，在一侧天线上由电阻R1、R2，晶体管M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7组成钳位电路，另一侧由电阻R1’、R2’，晶体管M1’、M2’、M3’、M4’、M5’、M6’、M7’组成钳位电路。其中，包括电阻R2’，电阻R2’的一端与天线相连接，另一端与晶体管M1’的漏极相连接，晶体管M1’的源极与晶体管M2’的漏极相连接，晶体管M2’的源极与晶体管M4’的漏极相连接，晶体管M4’的源极与晶体管M5’的漏极相连接，晶体管M5’的源极与电阻R1’相连接，电阻R1’的另一端接地，晶体管M6’的漏极和栅极与晶体管M1’的源极相连接，晶体管M6’的源极与晶体管M7’的漏极相连接，晶体管M7’的源极与晶体管M5’的源极相连接，晶体管M7’的栅极与晶体管M2’的源极相连接，晶体管M3’的漏极与天线相连接，栅极与晶体管M6’的源极相连接，源极和衬底接地，晶体管M1’、晶体管M2’、晶体管M4’、晶体管M5’的漏极分别与各自的栅极相连接，并且晶体管M1’、M2’、M3’、M4’、M5’、M6’、M7’的衬底都接地，天线所接受到的高压感应载波通过电阻R2’、晶体管M1’、晶体管M2’、晶体管M4’、晶体管M5’、电阻R1’进行分压，经过分压的电压控制晶体管M6’和M7’的偏置，最后控制晶体管M3’的栅极电压，使晶体管M3’在工作时处于饱和区，从而线性控制天线的高压放电。

由R2，M1，M2，M4，M5和R1构成的感应分压电路按一定的比例输出来控制放电电路的M3管。通过改变M3晶体管大小和电流来改变整流器得到的负载电流，其中电阻R2起ESD保护作用。由2个电阻和4个二极管连接的晶体管组成感应电路，通过M6和M7取得一定区域的分压，再取其中的一个工作点电压来迫使放电的大管子在工作区间内处于饱和区，达到线性控制高压放电的效果。

如图4所示，所述的整流器电路模块包括晶体管M10、M20、M30、M40，晶体管M40的漏极与晶体管M20的漏极相连接，并且与天线相连接，晶体管M40的栅极与晶体管M10的栅极相连接，并通过一个电阻与天线相连接，晶体管M40的源极与晶体管M30的漏极相连接，并且接地，晶体管M30的源极与晶体管M10的源极相连接，晶体管M10的漏极与晶体管M20的源极相连接，作为整流电压输出，晶体管M20的栅极与晶体管M30的栅极相连接，并通过一个电阻与天线相连接，由此组成了整流器电路，其中，晶体管M10、M20、M30、M40为常规工艺的工作电压为低电压的器件。晶体管M10、M20、M30、M40可以为耐压5V的器件。

通过本发明在天线两端分别设置钳位电路，通过在天线的二端放置并行的钳位电路，达到采用5V的常规器件来承受高达18V的感应电压，从而降低了器件的成本，并且增加了器件的安全性能。

Claims

1.一种射频识别整流器电路，其特征在于，在射频识别整流器的天线两端分别设置钳位电路。

2.根据权利要求1所述的射频识别整流器电路，其特征在于，所述钳位电路包括一端与天线相连接的电阻R2，电阻R2的另一端与晶体管M1的漏极相连接，晶体管M1的源极与晶体管M2的漏极相连接，晶体管M2的源极与晶体管M4的漏极相连接，晶体管M4的源极与晶体管M5的漏极相连接，晶体管M5的源极与电阻R1相连接，电阻R1的另一端接地，晶体管M6的漏极和栅极与晶体管M1的源极相连接，晶体管M6的源极与晶体管M7的漏极相连接，晶体管M7的源极与晶体管M5的源极相连接，晶体管M7的栅极与晶体管M2的源极相连接，晶体管M3的漏极与天线相连接，栅极与晶体管M6的源极相连接，源极和衬底接地，晶体管M1、晶体管M2、晶体管M4、晶体管M5的漏极分别与各自的栅极相连接，并且晶体管M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7的衬底都接地，天线所接收到的高压感应载波通过电阻R2、晶体管M1、晶体管M2、晶体管M4、晶体管M5、电阻R1进行分压，经过分压的电压控制晶体管M6和M7的偏置，最后控制晶体管M3的栅极电压，使晶体管M3在工作时处于饱和区，从而线性控制天线的高压放电。

3.根据权利要求2所述的射频识别整流器电路，其特征在于，所述的整流器电路模块包括晶体管M10、M20、M30、M40，晶体管M40的漏极与晶体管M20的漏极相连接，并且与天线相连接，晶体管M40的栅极与晶体管M10的栅极相连接，并通过一个电阻与天线相连接，晶体管M40的源极与晶体管M30的漏极相连接，并且接地，晶体管M30的源极与晶体管M10的源极相连接，晶体管M10的漏极与晶体管M20的源极相连接，作为整流电压输出，晶体管M20的栅极与晶体管M30的栅极相连接，并通过一个电阻与天线相连接，由此组成了整流器电路，其中，晶体管M10、M20、M30、M40为常规工艺的工作电压为低电压的器件。