CN102270313B

CN102270313B - Rfid标签的上电复位电路

Info

Publication number: CN102270313B
Application number: CN201010191459.6A
Authority: CN
Inventors: 彭敏; 朱红卫; 杜涛
Original assignee: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Current assignee: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Priority date: 2010-06-03
Filing date: 2010-06-03
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2030-06-03
Also published as: CN102270313A

Abstract

本发明公开了一种RFID标签的上电复位电路，包括上电复位信号产生电路和上电复位信号处理电路，上电复位信号产生电路根据电源电压的提高产生一个脉冲，上电复位信号处理电路对所述上电复位信号产生电路输出的信号进行延时和去毛刺的处理，并将处理后的上电复位信号输出。本发明在输入电压处于设定的阈值电压范围，能输出一个有效的脉冲波，脉冲的宽度可调；输入信号在进入这个电路前，有一个钳位电路控制，所以输入电压不会过大；通过调整电阻R1的大小，可以控制电压的上电速度；脉冲过后，整块导通电流为0，实现了低功耗的目的。

Description

RFID标签的上电复位电路

技术领域

本发明涉及一种上电复位电路，尤其是一种用于RFID标签的上电复位电路。

背景技术

现有的RFID标签包含天线、射频模拟前端、数字基带及存储单元。设计好的RFID标签是对制造工艺和电路设计的挑战，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射频模拟前端电路的设计密切相关，因此需要仔细设计高性能的射频模拟前端电路，既可满足近距离的耐高压的芯片可靠性要求，又可以实现远距离灵敏稳定的功能。

RFID系统由三个部分组成：

标签(Tag，即射频卡)：由耦合元件及芯片组成，标签含有内置天线，用于和读卡器的射频天线间进行通信。

读卡器：读取(在读写卡中还可以写入)标签信息的设备。

天线：在标签和读取器间传递射频信号，主要指读卡器天线。

整个RFID标签的性能高低都与之密切相关，设计电路结构也有多种，常规的射频模拟前端电路主要包括以下这些基本的电路部分：

整流器(Rectifier)：将天线上耦合下来的功率转换成直流电源供模拟前端和整个芯片使用。

稳压电路(Power(voltage)Regulator)：主要是提供稳定的具有特定值的直流电压，同时保护电路免受大的输入功率的冲击。

解调器(Demodulator)：将数据信息从载波中解调出来。

时钟获取和产生电路：通常HF系统(例如13.56MHz)可以直接从载波中获取时钟，直接或经过分频后作为数字部分时钟，或者利用本地振荡器产生所需要的时钟信号作为数字部分时钟。

负载调制电路(Load Modulator)：通过数字部分产生控制信号改变标签的阻抗，从而使读卡器感应的信号幅值发生变化，完成信号的上传。

上电复位电路(Power on Reset，POR电路)：产生芯片的上电复位的控制信号。

上电复位电路形式很多，一般说来，POR电路有下面两种原理：

在电压的上电过程成完成上跳沿的跳变，在电压的下电中完成负跳沿的跳变。

通过感应供电电压在上升过程中的某个电压形成负跳变，然后再用脉冲产生电路形成脉冲波。

传统的基于这种原理的电路结构由延时产生部分和脉冲产生部分两部分组成。简化的电路结构如图1所示。当Vdd电压上升时，节点A开始充电，电压不断上升。当节点A的电压达到节电A后面非门的翻转电压时，这个非门翻转，然后通过后面的脉冲产生电路产生脉冲。但是这种电路结构因为没有器件控制电容的初始充电电压，如果RC充电时间大于Vdd的上升时间，有可能会使脉冲波的脉冲高度不够，达不到数字基带初始化时所需要的值。图2所示的电路结构是改进的电路图，由两个二极管连接的PMOS管子级联组成电荷钳位电路；只有当Vdd电压大于这两个管子的阈值电压之和，A点才会开始充电。然而这个电路结构功耗会比较大，因为脉冲产生之后，这两个PMOS管子一直会有直流电流。图3所示的结构能够解决功耗大问题，这种结构却不方便用于低电源电压的芯片中，并且两个级联的管子的漏源电阻会变化，最大值可以达到最小值的两倍。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种RFID标签的上电复位电路，所产生的上电复位信号的各项参数都可以受到控制和调节，并且实现低功耗的目的。

为解决上述技术问题，本发明RFID标签的上电复位电路的技术方案是，包括上电复位信号产生电路和上电复位信号处理电路，所述上电复位信号产生电路中，始能端连接第一PMOS管和第二NMOS管的栅极，RFID标签上经过整流稳压处理后的电源连接第一PMOS管的源极，第一PMOS管和第二NMOS管的漏极经过串联连接的二极管D1和D2连接到电阻R1的第一端，两个串联的二极管D1和D2的电流方向由第一PMOS管的漏极指向电阻R1，所述第一PMOS管的漏极还连接第四、第五和第六PMOS管的源极、第五PMOS管的栅极和电容C2的第一端，电阻R1的第二端连接电容C1的第一端和第三NMOS管的栅极，第四PMOS管的栅极连接电阻R2的第一端，第三NMOS管、第四、第五、第六PMOS管的漏极、电容C2的第二端以及第一非门的输入端连接在一起，第二、第三NMOS管的源极、电容C1的第二端以及电阻R2的第二端接地，第一非门的输出端和第六PMOS管的栅极连接在一起，并作为上电复位信号产生电路的输出端；所述上电复位信号处理电路对所述上电复位信号产生电路输出的信号进行延时和去毛刺的处理，并将处理后的上电复位信号输出。

本发明在输入电压处于设定的阈值电压范围，能输出一个有效的脉冲波，脉冲的宽度可调；输入信号在进入这个电路前，有一个钳位电路控制，所以输入电压不会过大；通过调整电阻R1的大小，可以控制电压的上电速度；脉冲过后，整块导通电流为0，实现了低功耗的目的。

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～图3为现有的RFID标签的上电复位电路的结构示意图；

图4为本发明RFID标签的上电复位电路中上电复位信号产生电路的结构示意图；

图5为本发明RFID标签的上电复位电路中上电复位信号处理电路的结构示意图；

图6为采用本发明RFID标签的上电复位电路的RFID标签的示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种RFID标签的上电复位电路，如图4所示，包括上电复位信号产生电路和上电复位信号处理电路，所述上电复位信号产生电路中，始能端enb连接第一PMOS管M1和第二NMOS管M2的栅极，RFID标签上经过整流稳压处理后的电源avdd连接第一PMOS管M1的源极，第一PMOS管M1和第二NMOS管M2的漏极经过串联连接的二极管D1和D2连接到电阻R1的第一端，两个串联的二极管D1和D2的电流方向由第一PMOS管M1的漏极指向电阻R1，所述第一PMOS管M1的漏极还连接第四、第五和第六PMOS管M4、M5、M6的源极、第五PMOS管M5的栅极和电容C2的第一端，电阻R1的第二端连接电容C1的第一端和第三NMOS管M3的栅极，第四PMOS管M4的栅极连接电阻R2的第一端，第三NMOS管M3、第四、第五、第六PMOS管M4、M5、M6的漏极、电容C2的第二端以及第一非门的输入端连接在一起，第二、第三NMOS管M2、M3的源极、电容C1的第二端以及电阻R2的第二端接地，第一非门I1的输出端和第六PMOS管M6的栅极连接在一起，并作为上电复位信号产生电路的输出端；所述上电复位信号处理电路对所述上电复位信号产生电路输出的信号进行延时和去毛刺的处理，并将处理后的上电复位信号输出。

如图4所示的电路中，正常工作时始能端enb保持为低电平。这时，B点电压跟随avdd上升。在节点B的电压大于D1和D2管子的阈值电压之和前，M3管子一直处于关断状态。A点的电压通过C2的耦合作用，会跟随B点的电压变化，即这个阶段A点电压一直会上升。当A点的电压大于非门I1的翻转电压时，这个非门的输出电压翻转变成低电平；此阶段完成POR脉冲波的上跳过程。

随着avdd的继续上升，直到D1管子和D2管子通路打开，这条电路给电容C1充电，M3管子打开，A点电压迅速降低，非门I1再次翻转。这个时候完成脉冲波的下跳过程。

电容C2起耦合作用，使A点电压在管子M3打开前，跟随B点电压上升；电容C1能存储电荷。

管子M5采用PMOS管子结构，采用反向的二极管连接方式，当avdd关断(avdd＝0V)，节点A的电荷通过M5管子放电。

反馈管M6可以加强节点A的抗噪声能力。

本发明RFID标签的上电复位电路中，所述上电复位信号处理电路如图5所示，其输入端经过串联的第二和第三非门I2、I3连接到一个与非门的一个输入端，上电复位信号处理电路的输入端还直接连接到所述与非门的另一个输入端，所述与非门的输出端再经过串联连接的第四和第五非门I4、I5连接到所述上电复位信号处理电路的输出端。该电路主要作用用于加宽脉冲波的宽度，另外也能使输出波形更加平整。

近场识别中，标签天线感应交变的磁场得到交变的天线电压，再通过整流电路以及稳压电路形成稳定的电源。本发明RFID标签的上电复位电路能跟踪稳压后的电压，当输入电压在上升过程中处于特定的阈值之间时，能产生一个reset脉冲信号，控制后面的数字基带工作状态，如图6所示。

综上所述，本发明在输入电压处于设定的阈值电压范围，能输出一个有效的脉冲波，脉冲的宽度可调；输入信号在进入这个电路前，有一个钳位电路控制，所以输入电压不会过大；通过调整电阻R1的大小，可以控制电压的上电速度；脉冲过后，整块导通电流为0，实现了低功耗的目的。

Claims

1.一种RFID标签的上电复位电路，包括上电复位信号产生电路和上电复位信号处理电路，所述上电复位信号处理电路的输入端经过串联的第二和第三非门连接到一个与非门的一个输入端，上电复位信号处理电路的输入端还直接连接到所述与非门的另一个输入端，所述与非门的输出端再经过串联连接的第四和第五非门连接到所述上电复位信号处理电路的输出端；所述上电复位信号处理电路对所述上电复位信号产生电路输出的信号进行延时和去毛刺的处理，并将处理后的上电复位信号输出；其特征在于，所述上电复位信号产生电路中，始能端连接第一PMOS管和第二NMOS管的栅极，RFID标签上经过整流稳压处理后的电源连接第一PMOS管的源极，第一PMOS管和第二NMOS管的漏极经过串联连接的二极管D1和D2连接到电阻R1的第一端，两个串联的二极管D1和D2的电流方向由第一PMOS管的漏极指向电阻R1，所述第一PMOS管的漏极还连接第四、第五和第六PMOS管的源极、第五PMOS管的栅极和电容C2的第一端，电阻R1的第二端连接电容C1的第一端和第三NMOS管的栅极，第四PMOS管的栅极连接电阻R2的第一端，第三NMOS管、第四、第五、第六PMOS管的漏极、电容C2的第二端以及第一非门的输入端连接在一起，第二、第三NMOS管的源极、电容C1的第二端以及电阻R2的第二端接地，第一非门的输出端和第六PMOS管的栅极连接在一起，并作为上电复位信号产生电路的输出端。