CN102004939A

CN102004939A - 一种用于超高频射频识别标签芯片的解调电路

Info

Publication number: CN102004939A
Application number: CN 201010568305
Authority: CN
Inventors: 王耀; 文光俊
Original assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Current assignee: Electronic Science And Technology Of Sichuan Foundation For Education Development, University of
Priority date: 2010-11-30
Filing date: 2010-11-30
Publication date: 2011-04-06
Anticipated expiration: 2030-11-30
Also published as: CN102004939B

Abstract

本发明公开了一种用于超高频射频识别标签芯片的解调电路。本发明针对现有的采用栅极接地的MOS管替代高阻值电阻带来的动态范围较小的缺点，提出的一种解调电路，包括过压保护电路、均值产生电路。该解调电路通过把均值产生电路中的第一PMOS管的栅极与过压保护电路中的第一NMOS管的栅极相连接，当第一PMOS管的源极电位升高或降低时，由于第二PMOS管和第二电阻的分压作用，使第一PMOS管的栅极电位自适应的随其源极电位的变化而变化，从而使第一PMOS管的栅源电压绝对值保持稳定，确保在大输入动态范围下第一PMOS管具有稳定的等效电阻值，进而使本发明的解调电路相对于现有的解调电路具有较大的输入动态范围。

Description

一种用于超高频射频识别标签芯片的解调电路

技术领域

本发明属于射频识别技术领域，尤其涉及一种用于超高频射频识别标签芯片的解调电路。

背景技术

射频识别(RFID，Radio Frequency Identification)技术是利用射频方式进行远距离的通信以达到物品识别的目的，可用来追踪和管理几乎所有物理对象，在工业自动化，商业自动化，交通运输控制管理，防伪等众多领域，甚至军事用途具有广泛的应用前景，目前已引起了广泛的关注。

无源超高频电子标签具有作用距离远，成本低的特点。典型的无源超高频电子标签的芯片包括三个主要部分，分别为射频模拟前端，数字基带处理器和多次性编程(MTP，Multi-Time Program)存储器。

射频模拟前端主要包括整流电路、基准稳压电路、调制电路、解调电路、复位电路和时钟电路。其中整流电路是将接收下来的射频信号转化为所需要的直流电源，基准稳压电路是在不同的距离下，为后级模块和数字基带处理器提供稳定的电压输入，解调电路从射频信号恢复出数字基带处理器所需的幅移键控(ASK，Amplitude Shift Keying)信号输出已解调数据到数字基带处理器，调制电路采用反向散射调制的方法对数字基带处理器输出的待调制数据进行调制，实现标签到阅读器的数据传输，时钟电路为数字基带处理器提供稳定的时钟输入信号，复位电路为数字基带处理器提供所需的复位输入信号。

在无源超高频电子标签芯片的设计中，由于输入射频信号强度会随着电子标签与阅读器之间的距离而大幅度变化，因此具有大动态范围的解调电路设计是一大挑战。特别是解调电路中的均值产生电路，必须保证该电路在各种工艺偏差、各种输入信号强度下均能产生合适的均值信号，这样才能够确保解调电路正常工作。现有均值产生电路结构有两种，一种是采用阻值高达几兆欧姆的电阻与电容构成低通滤波以产生均值信号，但是这种高阻值的电阻会占用很大的版图面积，使整个电子标签的生产成本升高。另一种是采用栅极接地的MOS管替代高阻值电阻，虽然可以解决电路版图面积较大的问题，但该MOS管的栅源电压会随着输入信号的强度变化而变化，其等效的电阻值极其不稳定，均值产生电路不能够在输入信号大幅度变化的条件下稳定工作，导致采用该结构的解调电路的输入动态范围较小。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的采用栅极接地的MOS管替代高阻值电阻带来的动态范围较小的缺点，提出了一种用于超高频射频识别标签芯片的解调电路。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种用于超高频射频识别标签芯片的解调电路，包括：过压保护电路和均值产生电路，所述过压保护电路由第一电阻、第二电阻、第二PMOS管和第一NMOS管组成，其特征在于，均值产生电路由第一PMOS管和第一电容组成，用于产生包络信号的均值，所述第一PMOS管的源极和过压保护电路中的第一NMOS管的漏极相连接；所述第一PMOS管的栅极和过压保护电路中的第一NMOS管的栅极相连接；所述第一PMOS管的漏极经过第一电容连接到地。

所述解调电路还包括低通滤波电路，由第二电容和第三电阻组成，所述第三电阻与过压保护电路中的第一电阻相连接；所述第二电容一端与过压保护电路中的第一电阻相连接，另一端接地。

所述解调电路还包括包络检波电路，由第三电容、第四电容、第二NMOS管和第三NMOS管组成，所述第三电容与信号输入端口相连接；所述第二NMOS管的源极通过第三电容连接到信号输入端口；所述第二NMOS管的栅极和漏极相连并连接到地；所述第三NMOS管的栅极和漏极连接到第二NMOS管的源极；所述第三NMOS管的源极经过第四电容连接到地。

所述解调电路还包括迟滞比较器电路和两级反相器电路。

本发明的有益效果：本发明通过把均值产生电路中的第一PMOS管的栅极与过压保护电路中的第一NMOS管的栅极相连接，使第一PMOS管的栅极电位自适应的跟随其源极电位的变化而变化，使第一PMOS管的栅源电压绝对值保持稳定，确保在大输入动态范围下第一PMOS管具有稳定的等效电阻值，从而使本发明的解调电路相对于现有的解调电路具有较大的输入动态范围。

附图说明

图1是本发明实施例一解调电路的原理图。

图2是本发明实施例二解调电路的原理图。

图3是本发明实施例三解调电路的原理图。

图4是本发明实施例四解调电路的原理图。

附图标记说明：第一电容C1，第二电容C2，第三电容C3，第四电容C4，第一电阻R1，第二电阻R2，第三电阻R3，第一NMOS管N1，第二NMOS管N2，第三NMOS管N3，第一PMOS管M1，第二PMOS管M2。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明：

实施例一：如图1所示，用于超高频射频识别标签芯片的解调电路包括过压保护电路和均值产生电路。过压保护电路由第一电阻R1、第二电阻R2、第二PMOS管M2和第一NMOS管N1组成；均值产生电路由第一PMOS管M1和第一电容C1组成，用于产生包络信号的均值，所述第一PMOS管M1的源极和过压保护电路中的第一NMOS管N1的漏极相连接；所述第一PMOS管M1的栅极和过压保护电路中的第一NMOS管N1的栅极相连接；所述第一PMOS管M1的漏极经过第一电容C1连接到地。

过压保护电路中，所述第二PMOS管M2的源极和第一电阻R1相连接；所述第二PMOS管M2的栅极和漏极相连并经过第二电阻R2连接到地；所述第一NMOS管N1的漏极和第二PMOS管M2的源极相连接；所述第一NMOS管N1的栅极和第二PMOS管M2的漏极相连接；所述第一NMOS管N1的源极连接到地。

包络信号V0经过过压保护电路产生过压保护后的包络信号V1，再经过均值产生电路产生包络均值信号V2。

实施例二：如图2所示，在实施例一的基础上，用于超高频射频识别标签芯片的解调电路还包括低通滤波电路。所述低通滤波电路，由第二电容C2和第三电阻R3组成，所述第三电阻R3与过压保护电路中的第一电阻R1相连接，所述第二电容C2一端与过压保护电路中的第一电阻R1相连接，另一端接地。

包络信号V3经过低通滤波电路、过压保护电路产生过压保护后的包络信号V1，再经过均值产生电路产生包络均值信号V2。

实施例三：如图3所示，在实施例二的基础上，用于超高频射频识别标签芯片的解调电路还包括包络检波电路。所述包络检波电路由第三电容C3、第四电容C4、第二NMOS管N2和第三NMOS管N3组成，所述第三电容C3与信号输入端口相连接；所述第二NMOS管N2的源极通过第三电容C3连接到信号输入端口；所述第二NMOS管N2的栅极和漏极相连并连接到地；所述第三NMOS管N3的栅极和漏极连接到第二NMOS管N2的源极；所述第三NMOS管N3的源极经过第四电容C4连接到地。

信号输入端口接收到的信号经过包络检波电路、低通滤波电路、过压保护电路产生过压保护后的包络信号V1，再经过均值产生电路产生包络均值信号V2。

实施例四：如图4所示，在实施例三的基础上，用于超高频射频识别标签芯片的解调电路还包括迟滞比较器电路Comp、反相器电路Inv1、反相器电路Inv2。反相器电路Inv1、反相器电路Inv2组成两级反相器电路。

具体工作过程如下：

当电子标签接收到阅读器发射的射频信号后，第二NMOS管N2和第三NMOS管N3分别在射频信号的负半周和正半周导通，第二NMOS管N2、第三NMOS管N3、第三电容C3、第四电容C4构成的包络检波电路将输入的射频信号转换为其包络信号。

第三电阻R3和第二电容C2构成低通滤波电路，该滤波电路的截止频率高于阅读器信号的数据速率，同时低于阅读器信号的载波频率，用于滤除包络信号中的高频载波分量。

第一电阻R1、第二电阻R2、第二PMOS管M2、第一NMOS管N1构成过压保护电路，当输入信号强度过大时，第二电阻R2两端的电压高于第一NMOS管N1的阈值电压，此时第一NMOS管N1导通，使包络信号维持在一个较低的电压上。

第一PMOS管M1和第一电容C1构成均值产生电路，用于产生包络信号的均值。迟滞比较器电路Comp对包络信号与均值信号进行比较，当包络信号电平高于均值信号电平时，该电路输出高电平；当包络信号电平低于均值信号电平时，该电路输出低电平。通过反相器电路Inv1、反相器电路Inv2，将迟滞比较器电路的输出整形为低电平-0V、高电平-1V的方波输出信号。

第一PMOS管M1的等效电阻值与其栅源电压的绝对值有关，该电压绝对值越大则第一PMOS管M1的等效电阻值越小。本发明将第一PMOS管M1的栅极与第一NMOS管N1的栅极相连接，当第一PMOS管M1的源极电位升高或降低时，由于第二PMOS管M2和第二电阻R2的分压作用，第一NMOS管N1的栅极电位也随之升高或降低，从而使第一PMOS管M1的栅极电位自适应的跟随其源极电位的变化而变化，使第一PMOS管M1的栅源电压绝对值保持稳定，确保在大输入动态范围下第一PMOS管M1具有稳定的等效电阻值，从而使本发明的解调电路具有较大输入动态范围。

本发明的用于超高频射频识别标签芯片的解调电路相对于现有的解调电路，在保证具有较小的版图面积的同时，又具有输入动态范围大的优点。因此采用该种解调电路的射频识别标签可以获得更小的芯片版图面积，更低的成本，更大输入动态范围和更大的工作距离区间。在阅读器与电子标签之间的距离很近或者很远的应用条件下，输入信号强度差异很大，该解调电路仍能够自适应的保持均值产生电路的稳定性，确保解调电路正常稳定的工作。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种用于超高频射频识别标签芯片的解调电路，包括：过压保护电路和均值产生电路，所述过压保护电路由第一电阻、第二电阻、第二PMOS管和第一NMOS管组成，其特征在于，均值产生电路由第一PMOS管和第一电容组成，用于产生包络信号的均值，所述第一PMOS管的源极和过压保护电路中的第一NMOS管的漏极相连接；所述第一PMOS管的栅极和过压保护电路中的第一NMOS管的栅极相连接；所述第一PMOS管的漏极经过第一电容连接到地。

2.根据权利要求1所述的解调电路，其特征在于，所述解调电路还包括低通滤波电路，由第二电容和第三电阻组成，所述第三电阻与过压保护电路中的第一电阻相连接；所述第二电容一端与过压保护电路中的第一电阻相连接，另一端接地。

3.根据权利要求2所述的解调电路，其特征在于，所述解调电路还包括包络检波电路，由第三电容、第四电容、第二NMOS管和第三NMOS管组成，所述第三电容与信号输入端口相连接；所述第二NMOS管的源极通过第三电容连接到信号输入端口；所述第二NMOS管的栅极和漏极相连并连接到地；所述第三NMOS管的栅极和漏极连接到第二NMOS管的源极；所述第三NMOS管的源极经过第四电容连接到地。

4.根据权利要求3所述的解调电路，其特征在于，所述解调电路还包括迟滞比较器电路和两级反相器电路。