CN102456152A - Rfid系统的电子标签的电源产生电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种RFID系统中电子标签的电源产生电路，包括19个NMOS晶体管、7个PMOS晶体管、5个电阻、4个电容，分为整流器和稳压器两部分。与采用常规反馈结构的整流器电路不同，本发明使用了一种结构更简单的整流器电路。与常规稳压器只能输出一路电源电压不同，本发明可以输出多路电源电压，能够为电子标签的各个模块如射频模拟前端电路、数字基带电路、存储单元等提供稳定的电压源。

Description

RFID系统的电子标签的电源产生电路
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电源产生电路。
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(例如EEPROM等)。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交流电压转换成直流电压。供射频模拟前端电路和整个电子标签芯片使用。
稳压器(Regulator)：将整流器输出的电压稳定住，作为电子标签各模块的电源。整流器和稳压器共同构成了RFID电子标签的电源产生电路。
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。
调制器(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。
读写器通过电磁耦合技术和电子标签实现通信的同时也为电子标签提供能量。当电子标签置于读写器发出的交变磁场中时，电子标签中的天线把交变的磁场感应为交变的电压，此电压就是电子标签各模块(射频模拟前端电路、数字基带、存储单元)工作电压的源头。但是，天线上感应到的电压为交流电压。而且随着电子标签离读写器距离的变化，感应的电压幅度也会变化。天线电压必须经过整流和稳压处理，使输出电压稳定在一个设定的值。
现有的电子标签的电源产生电路中，整流器采用常规反馈结构，稳压器一般是一路供电，这导致各个部分会相互影响，并且会导致输出电压不稳定。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种RFID系统中电子标签的电源产生电路，能够为电子标签的各个模块(射频模拟前端电路、数字基带电路、存储单元等)提供稳定的电压源。
为解决上述技术问题，本发明RFID电子标签的电源产生电路如图2所示，包括19个NMOS晶体管、7个PMOS晶体管、5个电阻、4个电容；
第一电容C1的两端分别连接天线端口一和天线端口二；
第一NMOS晶体管Mn1的漏极接天线端口一，栅极接天线端口二，源极接地；
第二NMOS晶体管Mn2的漏极接天线端口二、栅极接天线端口一，源极接地；
第三NMOS晶体管Mn3的源极和栅极都接天线端口一，漏极接第一输出端；
第四NMOS晶体管Mn4的源极和栅极都接天线端口二，漏极接第一输出端；
第五NMOS晶体管Mn5的源极和栅极都接天线端口一，漏极通过第四电容C4接地；
第六NMOS晶体管Mn6的源极和栅极都接天线端口二，漏极连接第五NMOS晶体管Mn5的漏极；
第七NMOS晶体管Mn7的源极和栅极都通过第二电阻R2接天线端口一，漏极接第二输出端；
第八NMOS晶体管Mn8的源极和栅极都通过第三电阻R3接天线端口二，漏极接第二输出端；
第九NMOS晶体管Mn9的漏极和栅极都接第三输出端，源极接地；
第十NMOS晶体管Mn10的栅极连接第五NMOS晶体管Mn5的漏极，源极和漏极都接地；
第一PMOS晶体管Mp1的源极连接第五NMOS晶体管Mn5的漏极，栅极通过第三电容C3接第四输出端，漏极接第四输出端；
第十一NMOS晶体管Mn11的漏极接第二PMOS晶体管Mp2的栅极，栅极接第五PMOS晶体管Mp5的漏极，源极接地；
第二PMOS晶体管Mp2的源极接第四输出端，栅极接第三PMOS晶体管Mp3的栅极，漏极接第十二NMOS晶体管Mn12的漏极；
第十二NMOS晶体管Mn12的漏极和栅极都接第二PMOS晶体管Mp2的漏极，源极接地；
第三PMOS晶体管Mp3的源极接第四输出端，栅极接第二PMOS晶体管Mp2的栅极，漏极接第十三NMOS晶体管Mn13的漏极；
第十三NMOS晶体管Mn13的漏极接第三PMOS晶体管Mp3的漏极，栅极接第二PMOS晶体管Mp2的漏极，源极通过第四电阻R4接地；
第十四NMOS晶体管Mn14的漏极和栅极都通过第五电阻R5接第二PMOS晶体管Mp2的源极，源极接地；
第四PMOS晶体管Mp4的源极接第四输出端，栅极和漏极都接第十五NMOS晶体管Mn15的漏极；
第十五NMOS晶体管Mn15的漏极接第四PMOS晶体管Mp4的漏极，栅极接第十四NMOS晶体管Mn14的漏极，源极接地；
第五PMOS晶体管Mp5的源极接第四输出端，栅极接第四PMOS晶体管Mp4的栅极，漏极接第十一NMOS晶体管Mn11的栅极；
第十六NMOS晶体管Mn16的漏极接第十一NMOS晶体管Mn11的栅极，栅极接第二PMOS晶体管Mp2的漏极，源极接地；
第六PMOS晶体管Mp6的源极接第一PMOS晶体管Mp1的源极，栅极和漏极都接第十八NMOS晶体管Mn18的漏极；
第十八NMOS晶体管Mn18的漏极接第六PMOS晶体管Mp6的漏极，栅极接第四PMOS晶体管Mp4的漏极，源极接第十九NMOS晶体管Mn19的漏极；
第十九NMOS晶体管MN19的漏极接第十八NMOS晶体管Mn18的源极，栅极接第四PMOS晶体管Mp4的漏极，源极接地；
第七PMOS晶体管Mp7的源极接第一PMOS晶体管MP1的源极，栅极接第六PMOS晶体管Mp6的栅极，漏极接第一PMOS晶体管Mp1的栅极；
第十七NMOS晶体管Mn17的漏极接第一PMOS晶体管Mp1的栅极，栅极接第十四NMOS晶体管Mn14的栅极，源极接地；
第一输出端输出电子标签的调制器的电源电压PWR_VG；
第二输出端输出电子标签的解调器的电源电压PWR_DEMODULATION；
第三输出端通过第一电阻R1接天线端口一，第三输出端输出电子标签的时钟获取和产生电路的电源电压PWR_CLK；
第四输出端通过第二电容C2接地，第四输出端输出电子标签的数字基带电路和存储单元的电源电压PWR_DIG_EE。
本发明所述电源产生电路包括整流器和稳压器，整流器把天线上感应到的交流电压转换成直流电压，然后再通过稳压器处理得到电子标签各个模块使用的电源电压。与采用常规反馈结构的整流器电路不同，本发明使用了一种结构更简单的整流器电路。与常规稳压器只能输出一路电源电压不同，本发明可以输出多路电源电压。
附图说明
图1是本发明所述电源产生电路的电路图；
图2是本发明所述电源产生电路的输入和一个输出的波形示意图；
图3是本发明所述电源产生电路在射频模拟前端电路中的示意图。
图中附图标记说明：
Mn1～Mn19分别是第一NMOS晶体管～第十九NMOS晶体管；Mp1～Mp7分别是第一PMOS晶体管～第七PMOS晶体管；R1～R5分别是第一电阻～第五电阻；C1～C4分别是第一电容～第四电容。
具体实施方式
请参阅图1，本发明RFID电子标签的电源产生电路包括整流器和稳压器两部分。其中虚线方框内为稳压器电路，其余部分为整流器电路。
在整流器电路中，第一NMOS晶体管Mn1至第九NMOS晶体管Mn9组成多电源的整流输出，分别产生了PWR_VG、PWR_CLK、PWR_DEMODULATION信号分别作为调制器、解调器、时钟获取和产生电路的电源电压。第四电容C4和第十NMOS晶体管Mn10组成了大的滤波电容为具有较大驱动能力的数字基带电路和存储单元的电源电压PWR_DIG_EE去纹波。
在稳压器电路中，通过大电流的第一PMOS晶体管Mp1由本身的输出电源PWR_DIG_EE经第三PMOS晶体管Mp3和第十五NMOS晶体管Mn15产生的控制电压，反馈控制第十八NMOS晶体管Mn18和第十九NMOS晶体管Mn19来调整第一PMOS晶体管Mp1的开启程度。当PWR_DIG_EE输出为偏高时，通过十八NMOS晶体管Mn18和第十九NMOS晶体管Mn19的栅压会变高，导致第七PMOS晶体管Mp7的栅压变低，最终使得第一PMOS晶体管Mp1栅压变高，使得输出的电源PWR_DIG_EE变低，达到稳定电压的功能。第二PMOS晶体管Mp2、第三PMOS晶体管Mp3、第十二NMOS晶体管Mn12、第十三NMOS晶体管Mn13和第四电阻R4为起始偏置生成电路，为整个电路产生合适的偏置工作点。
请参阅图2，其上方是电子标签的天线感应电压信号，下方是本发明电源产生电路输出的驱动能力最大数字基带电路和存储单元的电源电压PWR_DIG_EE。由图可见，本发明所述电源产生电路可以在50μs时间内将天线感应电压稳定在1.75V左右。
请参阅图3，这是本发明所述电源产生电路在RFID系统的电子标签的射频模拟前端电路中的示意图。本发明所述电源产生电路根据输入的天线感应电压处理后得到四个输出信号，分别为电子标签中的各个模块供电。

Claims (1)

1.一种RFID系统的电子标签的电源产生电路，其特征是，所述电源产生电路包括19个NMOS晶体管、7个PMOS晶体管、5个电阻、4个电容；
第一电容(C1)的两端分别连接天线端口一和天线端口二；
第一NMOS晶体管(Mn1)的漏极接天线端口一，栅极接天线端口二，源极接地；
第二NMOS晶体管(Mn2)的漏极接天线端口二、栅极接天线端口一，源极接地；
第三NMOS晶体管(Mn3)的源极和栅极都接天线端口一，漏极接第一输出端；
第四NMOS晶体管(Mn4)的源极和栅极都接天线端口二，漏极接第一输出端；
第五NMOS晶体管(Mn5)的源极和栅极都接天线端口一，漏极通过第四电容(C4)接地；
第六NMOS晶体管(Mn6)的源极和栅极都接天线端口二，漏极连接第五NMOS晶体管(Mn5)的漏极；
第七NMOS晶体管(Mn7)的源极和栅极都通过第二电阻(R2)接天线端口一，漏极接第二输出端；
第八NMOS晶体管(Mn8)的源极和栅极都通过第三电阻(R3)接天线端口二，漏极接第二输出端；
第九NMOS晶体管(Mn9)的漏极和栅极都接第三输出端，源极接地；
第十NMOS晶体管(Mn10)的栅极连接第五NMOS晶体管(Mn5)的漏极，源极和漏极都接地；
第一PMOS晶体管(Mp1)的源极连接第五NMOS晶体管(Mn5)的漏极，栅极通过第三电容(C3)接第四输出端，漏极接第四输出端；
第十一NMOS晶体管(Mn11)的漏极接第PMOS晶体管(Mp2)的栅极，栅极接第五PMOS晶体管(Mp5)的漏极，源极接地；
第PMOS晶体管(Mp2)的源极接第四输出端，栅极接第三PMOS晶体管(Mp3)的栅极，漏极接第十NMOS晶体管(Mn12)的漏极；
第十NMOS晶体管(Mn12)的漏极和栅极都接第PMOS晶体管(Mp2)的漏极，源极接地；
第三PMOS晶体管(Mp3)的源极接第四输出端，栅极接第PMOS晶体管(Mp2)的栅极，漏极接第十三NMOS晶体管(Mn13)的漏极；
第十三NMOS晶体管(Mn13)的漏极接第三PMOS晶体管(Mp3)的漏极，栅极接第PMOS晶体管(Mp2)的漏极，源极通过第四电阻(R4)接地；
第十四NMOS晶体管(Mn14)的漏极和栅极都通过第五电阻(R5)接第二PMOS晶体管(Mp2)的源极，源极接地；
第四PMOS晶体管(Mp4)的源极接第四输出端，栅极和漏极都接第十五NMOS晶体管(Mn15)的漏极；
第十五NMOS晶体管(Mn15)的漏极接第四PMOS晶体管(Mp4)的漏极，栅极接第十四NMOS晶体管(Mn14)的漏极，源极接地；
第五PMOS晶体管(Mp5)的源极接第四输出端，栅极接第四PMOS晶体管(Mp4)的栅极，漏极接第十一NMOS晶体管(Mn11)的栅极；
第十六NMOS晶体管(Mn16)的漏极接第十一NMOS晶体管(Mn11)的栅极，栅极接第PMOS晶体管(Mp2)的漏极，源极接地；
第六PMOS晶体管(Mp6)的源极接第一PMOS晶体管(Mp1)的源极，栅极和漏极都接第十八NMOS晶体管(Mn18)的漏极；
第十八NMOS晶体管(Mn18)的漏极接第六PMOS晶体管(Mp6)的漏极，栅极接第四PMOS晶体管(Mp4)的漏极，源极接第十九NMOS晶体管(Mn19)的漏极；
第十九NMOS晶体管(MN19)的漏极接第十八NMOS晶体管(Mn18)的源极，栅极接第四PMOS晶体管(Mp4)的漏极，源极接地；
第七PMOS晶体管(Mp7)的源极接第一PMOS晶体管(MP1)的源极，栅极接第六PMOS晶体管(Mp6)的栅极，漏极接第一PMOS晶体管(Mp1)的栅极；
第十七NMOS晶体管(Mn17)的漏极接第一PMOS晶体管(Mp1)的栅极，栅极接第十四NMOS晶体管(Mn14)的栅极，源极接地；
第一输出端输出电子标签的调制器的电源电压(PWR_VG)；
第二输出端输出电子标签的解调器的电源电压(PWR_DEMODULATION)；
第三输出端通过第一电阻(R1)接天线端口一，第三输出端输出电子标签的时钟获取和产生电路的电源电压(PWR_CLK)；
第四输出端通过第二电容(C2)接地，第四输出端输出电子标签的数字基带电路和存储单元的电源电压(PWR_DIG_EE)。
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