CN103926965A - 自偏置恒流稳压电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自偏置恒流稳压电路，包括：输入信号检测模块、串联恒流管和分路调节器，以及第二电阻和一电容；所述输入信号检测模块，连接在输入电压端与地之间；所述串联恒流管，连接在输入电压端与输出电压端之间，对全部或部分输入信号到输出端的通路进行控制；所述分路调节器，连接在输出电压端与地之间；所述第二电阻和电容分别连接在输出电压端与地之间。本发明既能最大限度地吸收整流器提供的电流，又能保证天线上的调幅信号不被削弱。

Description

自偏置恒流稳压电路
技术领域
本发明涉及电信号处理领域，特别是涉及一种自偏置恒流稳压电路。
背景技术
在RFID（射频识别）领域，非接触卡需要同时从读卡器发射的射频信号中还原出读卡器的命令和获取能量供片上电路使用。获取能量的过程就是要对天线上感应的信号进行整流获得一个直流电源，而读取命令的过程就是要对获取感应信号的包络进行解调。在电源产生过程中遇到的一个问题是，天线上的载波幅度随距离和工作状态不同会有很大的波动。为了使片上电路能稳定工作，一般需要对整流后的电压进行稳压处理，传统的PMOS LDO（低压差线性稳压器）串联稳压结构可以完成稳压功能，但缺点是当片上电路消耗的电流量出现不规律的变化时，LDO的输出电流必然随之变化，很容易影响到天线上的信号，造成解调电路误解调。
中国发明专利说明书CN1150488C（授权公告日：2004年5月19日，ZL专利号97193206.9）公布了一种稳压电路方案，提出在输出电压上并联一个“分路调节器”（齐纳管Zenor或其他具有非常低的动态电阻的等效稳压器件），这样即能保证提供给片上电路的电源保持稳定，又能避免负载变化对天线信号造成影响。然而，这种方案也有一个缺点，就是分路调节器会造成整流电路的输入阻抗过低，从而使天线上的调幅信号出现非常大的损失，可能对解调器灵敏度或者读卡机发射波形的调制度提出更高的要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种自偏置恒流稳压电路，既能最大限度地吸收整流器提供的电流，又能保证天线上的调幅信号不被削弱。
为解决上述技术问题，本发明的自偏置恒流稳压电路，包括：输入信号检测模块、串联恒流管和分路调节器，以及第二电阻和一电容；
所述输入信号检测模块，连接在输入电压端与地之间；
所述串联恒流管，连接在输入电压端与输出电压端之间，对全部或部分输入信号到输出端的通路进行控制；
所述分路调节器，连接在输出电压端与地之间，用于限制输出电压幅度；
所述第二电阻和电容分别连接在输出电压端与地之间。
本发明使用简单的电路结构和较小的电路面积开销，具有更高的输入电阻，简化非接产品RF（射频）电路结构，最大限度地提高了输出电压的稳定性和电源的驱动能力，减小信号损失，改善信号解调性能。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是现有的稳压电路原理图；
图2是所述自偏置恒流稳压电路一实施例原理图。
具体实施方式
图1是现有的稳压电路原理图。其工作原理是，稳压器件（如图中所示齐纳管或称稳压管DW）的特性是当其两端电压达到稳压值（设为Vw）时，它能能吸收任意大的电流（在额定功率范围内）而电压几乎不上升，所以当输入电压Vin高于稳压值Vw，无论输入电压Vin值如何上升，稳压器件两端电压总稳定在稳压值Vw上，而多余的电压将会降落在电阻R0上。
参见图2所示，在下面的实施例中，所述自偏置恒流稳压电路，在图1所示的稳压电路基础上进行改进，形成改进后的自偏置恒流稳压电路；包括：输入信号检测模块、串联恒流管和分路调节器，以及电阻RL和电容CL。
所述输入信号检测模块，包括一PMOS晶体管P1和一电阻R1；该PMOS晶体管P1采用二极管连接方式，其源极输入电压Vin，其栅极和漏极与电阻R1的一端相连接，电阻R1的另一端接地GND。
所述输入信号检测模块并不限于本实施例的采用二极管连接方式的PMOS晶体管加电阻的结构，其关键点在于输入信号检测模块的输出和输入信号特性（电压，电流，驱动能力等）相关。
所述串联恒流管P0，为一PMOS晶体管，其源极与PMOS晶体管P1的源极相连接，输入电压Vin，其漏极作为所述串－并联稳压电路的输出端，输出电压Vout；其栅极与所述PMOS晶体管P1的栅极和漏极相连接。
所述串联恒流管P0允许通过的最大电流取决于所述输入信号检测模块对输入电压Vin的检测结果；其电路结构并不限于MOS器件，其关键点在于全部或部分输入信号到输出的通路受其控制。
所述分路调节器即中国发明专利说明书CN1150488C中所述的“分路调节器”，在本实施例中为一稳压二极管DW，其阴极与所述串联恒流管P0的漏极相连接，其阳极接地GND。所述分路调节器的具体电路结构在本发明中没有特别的要求，并不限于所述的稳压二极管DW。
所述电阻RL和电容CL的一端与所述串联恒流管P0的漏极相连接，另一端接地GND，用于滤拨。
在本实施例中的接地端GND由另外一组整流管产生。
结合图2所示，输入信号IN通过电感L1和L2耦合到非接触卡卡片端，与电容C1发生谐振；然后经过第一NMOS晶体管M1和第二NMOS晶体管M2整流后得到输入电压Vin，输出给所述串－并联稳压电路。
所述自偏置恒流稳压电路的输入信号检测模块中的PMOS晶体管P1的栅－源电压用来偏置所述串联恒流管P0。由于在一定范围内，对特定场强和非接卡前端谐振电路，天线能提供的最大电流大致在一定范围内，可视为存在一最大驱动电流Imax。
输入电压Vin经所述输入信号检测模块将产生一个电流IO，该电流IO经过PMOS晶体管P1镜像到所述串联恒流管P0。设流过所述串联恒流管P0的电流为Iin，如果由电感L2和电容C1构成的谐振电路能提供的电流Imax大于电流Iin，则输入电压Vin增加，流过PMOS晶体管P1的电流随之增加，而PMOS晶体管P1电流的增加又使得流过所述串联恒流管P0的电流增大，直到Iin=Imax为止，迫使串联恒流管P0处于临界饱和区，保持相当大的动态电阻。这样谐振电路能提供的电流全部被负载吸收，同时输入电阻较大，不会对载波上的幅度调制信号造成影响。
本发明针对信号中同时包含能量和调制信息的应用，其应用领域包含但不限于非接触卡领域。
虽然本发明利用具体的实施例进行说明，但是对实施例的说明并不限制本发明的范围。本领域内的熟练技术人员通过参考本发明的说明，在不背离本发明的精神和范围的情况下，容易进行各种修改或者可以对实施例进行组合。

Claims (6)

1.一种自偏置恒流稳压电路，其特征在于，包括：输入信号检测模块、串联恒流管和分路调节器，以及第二电阻和一电容；
所述输入信号检测模块，连接在输入电压端与地之间；
所述串联恒流管，连接在输入电压端与输出电压端之间，对全部或部分输入信号到输出端的通路进行控制；
所述分路调节器，连接在输出电压端与地之间，用于限制输出电压幅度；
所述第二电阻和电容分别连接在输出电压端与地之间。
2.如权利要求1所述的电路，其特征在于：所述输入信号检测模块，包括一第一PMOS晶体管和一第一电阻；该第一PMOS晶体管采用二极管连接方式，其源极连接输入电压端，其栅极和漏极与第一电阻的一端相连接，第一电阻的另一端接地。
3.如权利要求1或2所述的电路，其特征在于：所述串联恒流管为一第二PMOS晶体管，其源极与所述输入信号检测模块中的第一PMOS晶体管的源极相连接，即与输入电压端相连接，其漏极作为电路的输出电压端，；其栅极与所述第一PMOS晶体管的栅极和漏极相连接；所述第一PMOS晶体管的栅－源电压用来偏置所述串联恒流管。
4.如权利要求3所述的电路，其特征在于：所述分路调节器为一稳压二极管，其阴极与所述第二PMOS晶体管的漏极相连接，其阳极接地。
5.如权利要求1或2所述的电路，其特征在于：所述分路调节器为一稳压二极管，其阴极与所述输出电压端相连接，其阳极接地。
6.如权利要求1所述的电路，其特征在于：所述串联恒流管允许通过的最大电流取决于所述输入电压检测模块对输入电压的检测结果。
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