CN102456151B - Rfid系统的电子标签的箝位电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种RFID系统的电子标签的箝位电路，所述箝位电路包括两个电阻、一个PMOS晶体管、两个NMOS晶体管。电子标签的天线感应电压通过第一电阻连接第一PMOS的源极。第一PMOS的栅极、第一PMOS的漏极、第一NMOS的漏极、第一NMOS的栅极四者相连。第一NMOS的源极通过第二电阻接地，第一NMOS的源极还与第二NMOS的栅极相连。第二NMOS的源极接地，第二NMOS的漏极作为输出端。本发明可以使得RFID电子标签的整流器采用5V器件进行设计，而非耐高压的15V器件设计，从而降低了电子标签芯片的制造成本。

Description

RFID系统的电子标签的箝位电路

技术领域

本发明涉及一种RFID系统的电子标签的射频模拟前端电路，特别是涉及所述射频模拟前端电路中的箝位电路。

背景技术

RFID（radio frequency identification，射频识别）是一种非接触式的自动识别技术。一个RFID系统至少包括应答器（transponder）和询问器（interrogator）两部分。应答器又称电子标签（tag）。询问器又称读写器（reader），是对电子标签进行读和/或写的设备。

所述电子标签通常包含天线、射频模拟前端电路、数字基带电路、存储单元。整个RFID标签的性能高低都与模拟前端电路的设计密切相关，设计电路结构也有多种。请参阅图1，常规的射频模拟前端电路主要包括：

整流器（Rectifier）：将天线上耦合下来的功率转换成直流电源供射频模拟前端电路和整个电子标签芯片使用。

稳压器（Regulator）：提供稳定的直流电压作为数字基带电路的电源，同时保护电路免受大的输入功率的冲击。

解调器（Demodulator）：将数据信息从调制信号中解调出来。

时钟获取和产生电路：通常HF频段（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基带电路的时钟；或者利用本地振荡器产生所需要的时钟信号作为数字基带电路的时钟。

负载调制电路（Load Modulator）：通过数字基带电路产生控制信号改变电子标签的阻抗，从而使读写器感应的信号幅值发生变化，完成信号的上传。

其它电路：包括ESD（静电防护）电路等。

当电子标签与读写器的距离非常近（例如两者贴近）时，电子标签的天线上可能会产生高电压（十几伏）。如果电子标签的天线直接连接整流器（如图1所示），则整流器就需要采用耐高压器件（例如为15V），这会增加制造成本。

在RFID系统的电子标签的射频模拟前端电路中，有时还包括箝位电路（Clamping Circuit）。中国发明专利申请公布说明书CN101501878A（公开日：2009年8月5日）的图1就公开了一种箝位电路。它是在15伏高压器件的整流器的输出端采用5伏的箝位电路来反馈控制整流器的输出电压。这种方法的优点是整流器采用15V的高压器件，因而设计相对简单，但是代价是必须采用更复杂的工艺和更高的成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种RFID系统的电子标签的箝位电路，该箝位电路可以使电子标签的整流器只需采用5V器件，从而使得电子标签的制造成本大为下降。

为解决上述技术问题，本发明RFID系统的电子标签的箝位电路包括两个电阻、一个PMOS晶体管、两个NMOS晶体管；

第一电阻的一端作为输入端，用于电子标签的天线感应电压输入；第一电阻的另一端连接第一PMOS的源极；

第一PMOS的栅极、第一PMOS的漏极、第一NMOS的漏极、第一NMOS的栅极四者相连；

第一NMOS的源极通过第二电阻接地，第一NMOS的源极还与第二NMOS的栅极相连；因而第二NMOS的栅极也通过第二电阻接地；

第二NMOS的源极接地，第二NMOS的漏极作为输出端。

本发明RFID系统的电子标签的箝位电路设计在电子标签的整流器之前，该箝位电路是为了保护整流器不被天线上感应的高电压击坏的。通过这种箝位电路可以使得RFID电子标签的整流器采用5V器件进行设计，而非耐高压的15V器件设计，从而降低了电子标签芯片的制造成本。

附图说明

图1是RFID系统的电子标签的射频模拟前端电路的结构示意图；

图2是本发明RFID系统的电子标签的箝位电路在射频模拟前端电路中的位置的示意图；

图3是本发明RFID系统的电子标签的箝位电路的电路图；

图4是本发明RFID系统的电子标签的箝位电路的一个具体实施例的电路图。

附图说明

R1-第一电阻；R2-第二电阻；Mp1-第一PMOS晶体管；Mn1～Mn7分别表示第一NMOS晶体管～第七NMOS晶体管。

具体实施方式

请参阅图2，本发明所述箝位电路在射频模拟前端电路中是在天线感应电压的输入和整流器之间。该箝位电路可以将天线上的感应电压在最大场强处的电压值限定在5伏之内。

请参阅图3，本发明RFID系统的电子标签的箝位电路包括两个电阻R1、R2、一个PMOS晶体管Mp1、两个NMOS晶体管Mn1、Mn2。电子标签的天线感应电压VRF通过第一电阻R1连接第一PMOS晶体管Mp1的源极。第一PMOS晶体管Mp1的栅极、第一PMOS晶体管Mp1的漏极、第一NMOS晶体管Mn1的漏极、第一NMOS晶体管Mn1的栅极四者相连。第一NMOS晶体管Mn1的源极通过第二电阻R2接地，第一NMOS晶体管Mn1的源极还与第二NMOS晶体管Mn2的栅极相连。第二NMOS晶体管Mn2的源极接地，第二NMOS晶体管Mn2的漏极作为输出端。

本发明所述箝位电路的工作原理是：通过两个电阻R1、R2、第一PMOS晶体管Mp1的阈值电压、第一NMOS晶体管Mn1的阈值电压来实时地对天线上的感应电压VRF进行分压。当天线感应电压VRF小于第一PMOS晶体管Mp1的阈值电压和第一NMOS晶体管Mn1的阈值电压之和时，整个通路不导通，没有泄放电流。此时相当于RFID系统的电子标签距离读写器较远时的情形。当电子标签与读写器距离较近时，天线感应电压VRF大于第一PMOS晶体管Mp1的阈值电压和第一NMOS晶体管Mn1的阈值电压之和，整个通路导通，分压直接控制二个NMOS晶体管Mn1、Mn2，通过设计R1和R2的阻值可以达到将天线感应电压VRF由十几伏下拉到5伏的目标，从而使输出端箝在5V的范围内。

请参阅图4，这是本发明所述箝位电路在射频模拟前端电路中的具体实现。整个电路包括两个电阻R1、R2、一个PMOS晶体管Mp1、七个NMOS晶体管Mn1～Mn7。新增加的天线端口一、天线端口二、第四NMOS晶体管Mn4、第五NMOS晶体管Mn5是天线感应电路，用于向本发明所述箝位电路输出天线感应电压VRF。新增加的第三NMOS晶体管Mn3、第六NMOS晶体管Mn6、第七NMOS晶体管Mn7是半波桥式整流电路。

Claims (1)

1.一种RFID系统的电子标签的箝位电路，其特征是，所述箝位电路包括两个电阻、一个PMOS晶体管、两个NMOS晶体管；

第一电阻的一端作为输入端，用于电子标签的天线感应电压输入；第一电阻的另一端连接第一PMOS的源极；

第一PMOS的栅极、第一PMOS的漏极、第一NMOS的漏极、第一NMOS的栅极四者相连；

第一NMOS的源极通过第二电阻接地，第一NMOS的源极还与第二NMOS的栅极相连；因而第二NMOS的栅极也通过第二电阻接地；

第二NMOS的源极接地，第二NMOS的漏极作为输出端。