CN102456153A - Rfid系统的电子标签的上电复位电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种RFID系统的电子标签的上电复位电路，包括两个输入端、一个输出端、九个MOS晶体管、一个电阻和两个电容。第一输入端和第二输入端的输入信号(VDD)是RFID系统的电子标签的射频模拟前端电路的稳压器输出的工作电压信号。输出端的输出信号(POR)是为RFID系统的电子标签的数字基带电路提供的上电复位信号。本发明上电复位电路的导通电流极低，实现低功耗的目的。

Description

RFID系统的电子标签的上电复位电路
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上电复位电路。
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。常规的射频模拟前端电路主要包括以下部分：
整流器(Rectifier)：将天线上耦合下来的功率转换成直流电源供射频模拟前端电路和整个电子标签芯片使用。
稳压器(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。
上电复位电路(Power on Reset)：产生电子标签芯片的上电复位的控制信号。
其它电路：包括ESD(静电防护)电路等。
所述数字基带电路的工作电压是从天线上感应的电压，经过射频模拟前端电路中的整流器和稳压器的处理得到的。只有这个电压大于一个稳定的值，数字基带电路才能正常工作。上电复位电路负责给数字基带电路提供上电复位信号，该信号相当于一个RESET信号，它告诉数字基带电路，其工作电压已经处于稳定了，可以开始工作，然后该信号同时使数字基带电路里面的初始值复位。
请参阅图1a，这是一种现有的上电复位电路的简化电路结构，包括延时产生电路和脉冲产生电路。延时产生电路中包括一个电阻和一个电容形成的RC电路，还包括一个非门。当Vdd电压上升时，节点A开始充电，电压不断上升。当节点A的电压达到节点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RC电路中电容的初始充电电压，如果RC电路的充电时间大于Vdd的上升时间，有可能会使脉冲波的脉冲高度不够，达不到数字基带电路初始化时所需要的值。
请参阅图1b，这是在图1a的基础上改进后的上电复位电路。该电路由两个PMOS晶体管级联组成电荷钳位电路，只有当Vdd电压大于这两个PMOS晶体管的阈值电压之和，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晶体管一直会有直流电流。
请参阅图1c，这是在图1b的基础上再次改进后的上电复位电路。该电路能够解决功耗大问题，但却不方便用于低电源电压的芯片中，并且两个级联的NMOS晶体管的漏源电阻会变化，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系统的电子标签的上电复位电路，能为电子标签的数字基带电路提供需要的上电复位信号。
为解决上述技术问题，本发明RFID系统的电子标签的上电复位电路包括两个输入端、一个输出端、九个MOS晶体管、一个电阻和两个电容；
第一输入端通过第一电阻R1连接第一晶体管M1的漏极、第二晶体管M2的栅极、第三晶体管M3的栅极、第五晶体管M5的栅极；
第一输入端连接第二晶体管M2的源极、第四晶体管M4的源极、第二电容C2的一端、第六晶体管M6的源极；
第一晶体管M1的栅极与漏极相连接，源极接地；
第二晶体管M2的漏极连接第三晶体管M3的源极、第四晶体管M4的栅极、第一电容C1的一端；
第三晶体管M3的源极接地；
第一电容C2的另一端接地；
第四晶体管M4的漏极连接第五晶体管M5的漏极、第二电容C2的另一端、第六晶体管M6的栅极、第七晶体管M7的栅极；
第五晶体管M5的源极接地；
第六晶体管M6的漏极连接第七晶体管M7的漏极、第八晶体管M8的栅极、第九晶体管M9的栅极；
第七晶体管M7的源极接地；
第二输入端连接第八晶体管M8的源极；
第八晶体管M8的漏极连接输出端；
第九晶体管M9的漏极连接输出端，源极接地；
第一输入端和第二输入端的输入信号VDD是RFID系统的电子标签的射频模拟前端电路的稳压器输出的工作电压信号；
输出端的输出信号POR是为RFID系统的电子标签的数字基带电路提供的上电复位信号。
进一步地，所述第一晶体管M1、第三晶体管M3、第五晶体管M5、第七晶体管M7、第九晶体管M9是NMOS晶体管；所述第二晶体管M2、第四晶体管M4、第六晶体管M6、第八晶体管M8是PMOS晶体管。
本发明RFID系统的电子标签的上电复位电路，当输入电压VDD处于设定的阈值电压范围内时，输出端才输出一个有效的脉冲波POR作为上电复位信号。该上电复位电路的导通电流极低，实现低功耗的目的。
附图说明
图1a是现有的上电复位电路的简化电路结构一；
图1b是现有的上电复位电路的简化电路结构二；
图1c是现有的上电复位电路的简化电路结构三；
图2是本发明RFID系统的电子标签的上电复位电路的示意图。
图中附图标记说明：
VDD为工作电压信号；POR为上电复位信号；M1为第一晶体管；M2为第二晶体管；M3为第三晶体管；M4为第四晶体管；M5为第五晶体管；M6为第六晶体管；M7为第七晶体管；M8为第八晶体管；M9为第九晶体管；R1为第一电阻；C1为第一电容；C2为第二电容。
具体实施方式
请参阅图2，本发明RFID系统的电子标签的上电复位电路包括两个输入端、一个输出端、九个MOS晶体管、一个电阻和两个电容。
第一输入端通过第一电阻R1连接第一晶体管M1的漏极、第二晶体管M2的栅极、第三晶体管M3的栅极、第五晶体管M5的栅极；
第一输入端连接第二晶体管M2的源极、第四晶体管M4的源极、第二电容C2的一端、第六晶体管M6的源极；
第一晶体管M1的栅极与漏极相连接，源极接地；
第二晶体管M2的漏极连接第三晶体管M3的源极、第四晶体管M4的栅极、第一电容C1的一端；
第三晶体管M3的源极接地；
第一电容C2的另一端接地；
第四晶体管M4的漏极连接第五晶体管M5的漏极、第二电容C2的另一端、第六晶体管M6的栅极、第七晶体管M7的栅极；
第五晶体管M5的源极接地；
第六晶体管M6的漏极连接第七晶体管M7的漏极、第八晶体管M8的栅极、第九晶体管M9的栅极；
第七晶体管M7的源极接地；
第二输入端连接第八晶体管M8的源极；
第八晶体管M8的漏极连接输出端；
第九晶体管M9的漏极连接输出端，源极接地。
第一输入端和第二输入端的输入信号VDD是RFID系统的电子标签的射频模拟前端电路的稳压器输出的工作电压信号。当电子标签置入由读写器提供的交变磁场中，电子标签的天线上能够感应出电压。该天线电压经过电子标签的射频模拟前端电路的整流器和稳压器处理后即为VDD。
输出端的输出信号POR是为RFID系统的电子标签的数字基带电路提供的上电复位信号。
本发明上电复位电路的工作原理是这样的：
输入信号VDD首先通过由第一电阻R1和第一晶体管M1形成箝位电路。当输入信号VDD低于第一晶体管M1的阈值电压时，由第一电阻R1和第一晶体管M1组成的电流支路不导通，A点电压能够跟随VDD一起上升。此时第六晶体管M6导通，B点为低电位。
随着输入信号VDD的继续上升，A点电压(即第二晶体管M2的栅极电压)被钳在第一晶体管M1的阈值电压(例如0.6～0.7V)附近，第二晶体管M2的源极电压继续上升，直到第二晶体管M2导通。这时第五晶体管M5的栅极电压能够跟随VDD，使第五晶体管M5关闭，B点电压下降。第八晶体管M8和第九晶体管M9是使用了VDD信号，来得到一个恢复为同数字基带电路同电源电压的上电复位信号。
第一电容C1存储电荷，使第二晶体管M2只会打开一瞬间马上又关闭，完成启动动作。
第四晶体管M4是一个倒比管子，相当于一个大电阻，与第一电容C1电容组成一个RC回路。
通过第五晶体管M5的栅极电压的变化，来控制B点的电压，完成复位动作。
通过控制第二晶体管M2和第四晶体管M4管子分压得到的第五晶体管M5栅极电压，来分别控制后续电路的高低电平状态来实现上电复位
实现上电复位功能后，整个电路只有一个支流分压通路，由于采用大电阻R1分压，可以实现极低的功耗。

Claims (2)

1.一种RFID系统的电子标签的上电复位电路，其特征是，包括两个输入端、一个输出端、九个MOS晶体管、一个电阻和两个电容；
第一输入端通过第一电阻(R1)连接第一晶体管(M1)的漏极、第二晶体管(M2)的栅极、第三晶体管(M3)的栅极、第五晶体管(M5)的栅极；
第一输入端连接第二晶体管(M2)的源极、第四晶体管(M4)的源极、第二电容(C2)的一端、第六晶体管(M6)的源极；
第一晶体管(M1)的栅极与漏极相连接，源极接地；
第二晶体管(M2)的漏极连接第三晶体管(M3)的源极、第四晶体管(M4)的栅极、第一电容(C1)的一端；
第三晶体管(M3)的源极接地；
第一电容(C2)的另一端接地；
第四晶体管(M4)的漏极连接第五晶体管(M5)的漏极、第二电容(C2)的另一端、第六晶体管(M6)的栅极、第七晶体管(M7)的栅极；
第五晶体管(M5)的源极接地；
第六晶体管(M6)的漏极连接第七晶体管(M7)的漏极、第八晶体管(M8)的栅极、第九晶体管(M9)的栅极；
第七晶体管(M7)的源极接地；
第二输入端连接第八晶体管(M8)的源极；
第八晶体管(M8)的漏极连接输出端；
第九晶体管(M9)的漏极连接输出端，源极接地；
第一输入端和第二输入端的输入信号(VDD)是RFID系统的电子标签的射频模拟前端电路的稳压器输出的工作电压信号；
输出端的输出信号(POR)是为RFID系统的电子标签的数字基带电路提供的上电复位信号。
2.根据权利要求1所述的RFID系统的电子标签的上电复位电路，其特征是，所述第一晶体管(M1)、第三晶体管(M3)、第五晶体管(M5)、第七晶体管(M7)、第九晶体管(M9)是NMOS晶体管；所述第二晶体管(M2)、第四晶体管(M4)、第六晶体管(M6)、第八晶体管(M8)是PMOS晶体管。
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