CN104573792A - 一种低频半双工无源射频卡的泻电自反馈电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低频半双工无源射频卡的泻电自反馈电路，属于射频电路技术领域。低频半双工无源射频卡的泻电自反馈电路，用于控制低频半双工无源射频卡中的储电电容的存储电量，包括电压比较器，其将储电电容两端的电压与一预设电压进行比较，控制工作启动信号和复位信号输出；泄电MOS管，其用于芯片执行完成数据读取操作之后执行储电电容泄电操作，而在储电电容上保持所述预设电压，该预定电压不为零。相比于现有技术，本发明的泻电自反馈电路在后续命令执行时电容充电从一预定电压开始，而不是0V，缩短升压时间，节省功耗，加快命令的处理。

Description

一种低频半双工无源射频卡的泻电自反馈电路

技术领域

本发明涉及一种低频半双工无源射频卡的泻电自反馈电路，属于射频电路技术领域。

背景技术

射频技术的应用越来越广泛，一种价格低廉、安全性高、可用于恶劣环境的无源射频卡需求也越来越大。根据数据返回模式，无源射频卡分为全双工无源射频卡和半双工无源射频卡。全双工无源射频卡是指读卡器在发送载波时，无源射频卡通过ASK(Frequency-shift keying，频移键控)调制载波向读卡器返回数据。因为既要接收载波，又要发送数据，数据信号易被干扰。半双工无源射频卡外接一个大电容用作储电，其工作过程分为两段，先是利用读卡器载波整流之后，低频半双工无源射频卡的天线接收并调制电路转换后对储电电容充电，然后停止载波；芯片利用储电电容电量，通过FSK(Amplitude Shift Keying，幅移键控)的调制方式返回数据。因为返回数据的时候，读卡器已停止发送载波，只进行数据接收，保证了信号不受干扰；并且同等测试条件下，半双工无源射频卡读取距离往往高出15％以上。

根据低频半双工无源射频卡的工作原理，芯片返回数据的时候，读卡器不提供能量，芯片需要在开始工作前把能量存储在一个容量较大的储电电容里。芯片返回数据完成后，电容里还有残留的能量，每次读卡时芯片的初始状态不一致，造成信号读取误差。芯片为保证下一次信号读取准确，必须进行电容泻电，以使芯片回到初始状态。因此，低频半双工无源射频卡的泻电自反馈在低频半双工无源射频卡电路里面起到很关键的作用。

现有的技术中，低频半双工无源射频卡在完成数据读取后直接泻掉储电电容里的所有电量，储电电容在下一条命令执行时又从0V开始充电，保证芯片初始状态一致，从而避免信息出错。该技术的缺点是增加能耗，充电耗时长，执行电压过低，导致不能获得较大的信号读取距离。

发明内容

为提高低频半双工无源射频卡的工作性能，本发明提供一种低频半双工无源射频卡泻电自反馈的处理电路，所采用的技术方案是：

一种低频半双工无源射频卡的泻电自反馈电路，用于控制低频半双工无源射频卡中的储电电容的存储电量，其特征在于，包括：

电压比较器，其用于在低频半双工无源射频卡接收到读卡器发射的载波信号后对储电电容进行充电的过程中，将储电电容两端的电压与一预设电压进行比较，当储电电容两端的电压大于所述预设电压时，所述电压比较器发出工作启动信号，所述低频半双工无源射频卡中的芯片开始执行数据读取操作；

泄电MOS管，其用于当所述低频半双工无源射频卡中的芯片执行完成数据读取操作之后，根据完成信号而开启，执行储电电容的泄电操作，而在所述储电电容上保持所述预设电压，该预定电压不为零。

进一步的，当所述低频半双工无源射频卡中的芯片开始执行数据读取操作后，储电电容继续充电，直到储电电容两端的电压达到6.5V。所述预设电压为2V。

进一步的，所述工作启动信号为设置为高电平的复位信号，而当复位信号为低电平信号时，所述低频半双工无源射频卡不执行数据读取工作。

进一步的，当所述低频半双工无源射频卡中的芯片执行数据读取操作时，所述储电电容两端的电压持续下降；而当执行数据读取操作完成时，所述储电电容两端的电压不低于3V。

进一步的，所述芯片中的数字控制电路发出泄电使能信号，D触发器接收该泄电使能信号，并输出一个泄电控制信号，控制泄电MOS管执行泄电操作。

进一步的，所述泄电控制信号通过电平转移电路转换成高电平泄电控制信号，再控制泄电MOS管执行泄电操作。

进一步的，在执行储电电容的泄电操作时，当储电电容的电压为2V时，电压比较器输出的复位信号为低电平信号，D触发器接收该低电平信号，并输出一个停止泄电控制信号，控制泄电MOS管停止泄电操作。

进一步的，所述电压比较器包括：有源电阻，其由所述储电电容供电，所述有源电阻由10个的PMOS管串联而成，所有PMOS管的栅极接地；以及一个MOS管，其与所述有源电阻以二极管方式串联。

进一步的，所述泄电控制信号连接一接地电容到地，以防止干扰电平触发泄电MOS管。

当低频半双工无源射频卡中的芯片执行完成数据读取操作之后，进入泻电过程。当储电电容泻电至电压等于2v的时候，泻电NMOS管被关闭，泻电过程结束。储电电容的电压最终被定在2v，下一次充电时电压在2V开始的，减少充电时间。

相比于现有技术，本发明的低频半双工无源射频卡的泻电自反馈电路将储电电容电压泻到固定2V的低压电位；在执行下一条命令开始时，因保证读卡的初始条件一致，避免信号读取错误；并且储电电容从2V电压开始充电，而不是0V，缩短第二条命令的升压时间，节省功耗，加快命令的处理，同时提高了升压空间。因此，低频半双工无源射频卡的泻电自反馈在低频半双工无源射频卡电路中的低功耗，远距离，快速处理中起到关键作用。

附图说明

图1是本发明中低频半双工无源射频卡的泻电自反馈电路结构图。

图2是本发明的低频半双工无源射频卡的泻电自反馈电路运行过程的时序示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

如图1中所示，低频半双工无源射频卡的泻电自反馈电路主要包括：电压比较器、LDO线性稳压器、数字控制电路、D触发器和CLK时钟等。

电压比较器包括有源电阻，其由P0到P9共10个PMOS管采用二极管连接方式串联，再与1个MOS管串联构成。10个PMOS管的栅极连接并串联MOS管后接地，MOS管以二极管方式连接。由PMOS管PA、PB和MOS管M1、M2连接构成电流比较器，PA、PB栅极接Bias偏置电流，M2的栅极端记为net1端。电流比较器再与有源电阻并联，构成电压比较器。

LDO线性稳压器连接天线和调制电路构成的射频卡电源Vdd，输出稳定的6.5V电压并连接至储能电容构成泻电自反馈电路的高压端h二v。电压比较器前端连接储能电容；后端记为net2端，其连接一个高到低电平转移电路，输出ret_n复位信号端，再分路接入数字控制电路和D触发器。数字控制电路和D触发器均连接CLK时钟。并且数字控制电路接出endisc泻电使能信号端，并接入D触发器；再由D触发器的后端连接一个低到高电平转移电路；低到高电平转移电路后端为disc_h泄电控制信号端，通过连接一个泻电NMOS管接地。

如图2所示，在电路充电过程中，通过电流转电压比较器，如果储电电容两端电压大于2V，则复位信号ret_n被拉高，数字电路开始工作，储电电容继续充电到6.5V，电路启动数据信号处理。

电路运行时，储电电容电压随时间不断增大，流过M0的电流i0随着hv电压增大而增大，i0被复制到M1的电流i1；PA的电流i2是Bias偏置电流，本例中只要hv大于1V时候即达到恒定值。PA和M1进行一个电流比较。当hv电压小于2V时，M1的电流i1小于i2，net1端的电压为高，net2端电压为低，经过电平转移电路后rst_n也为低；当h二v电压大于2V时，M1的电流i1大于i2，net1的电压被拉低，net2的电压为高，经过电平转移电路后rst_n也为高，等于Vdd电压；hv电压会随着充电过程继续升高，直到6.5V为止，这时完成了充电复位过程。

在电路返回数据的过程中，数字控制电路在工作，复位信号不变，因为读卡器在这个过程停止载波，电路依靠储能电容的能量完成返回数据的过程，所以储能电容的电压会降低。在返回过程的结束，其电压值根据返回过程的长短可高可低，为了保持芯片整车工作，至少高于3V。

电路完成数据返回后，拉高endisc信号，经过D触发器和电平转移信号后，输出泄电控制信号disc_h，泻电NMOS管被打开，开始对hv泻电，当hv电压泻到2v的时候，net1变为高电平，rst_n变为低电平，对触发器进行复位，disc_h变为低电平，停止对hv进行泻电，hv维持在2v。

数字电路处理完返回过程后，电路就进入泻电过程，数字控制电路将输出endisc信号拉高，D触发器在紧接的一个时钟信号的上沿也会将信号拉高，经过一个电平转移电路，将信号转到泻电电压disc_h，泻电NMOS管开始工作，hv电压被快速拉低。当hv电压被拉到等于2v的时候，电流转电压比较器输出为低，复位信号被拉低，使得D触发器的输出也为低，泻电NMOS管被关闭，泻电过程结束。hv的电压最终被定在2v，下一次充电时电压在2V开始的，减少充电时间。

尽管本发明的实施方案公开如上，在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明不限于特定细节。

Claims (10)

1.一种低频半双工无源射频卡的泻电自反馈电路，用于控制低频半双工无源射频卡中的储电电容的存储电量，其特征在于，包括：

电压比较器，其用于在低频半双工无源射频卡接收到读卡器发射的载波信号后对储电电容进行充电的过程中，将储电电容两端的电压与一预设电压进行比较，当储电电容两端的电压大于所述预设电压时，所述电压比较器发出工作启动信号，所述低频半双工无源射频卡中的芯片开始执行数据读取操作；

泄电MOS管，其用于当所述低频半双工无源射频卡中的芯片执行完成数据读取操作之后，根据完成信号而开启，执行储电电容的泄电操作，而在所述储电电容上保持所述预设电压，该预定电压不为零。

2.如权利要求1所述的低频半双工无源射频卡的泻电自反馈电路，其特征在于，当所述低频半双工无源射频卡中的芯片开始执行数据读取操作后，储电电容继续充电，直到储电电容两端的电压达到6.5V。

3.如权利要求2所述的低频半双工无源射频卡的泻电自反馈电路，其特征在于，所述预设电压为2V。

4.如权利要求3所述的低频半双工无源射频卡的泻电自反馈电路，其特征在于，所述工作启动信号为设置为高电平的复位信号，而当复位信号为低电平信号时，所述低频半双工无源射频卡不执行数据读取工作。

5.如权利要求4所述的低频半双工无源射频卡的泻电自反馈电路，其特征在于，当所述低频半双工无源射频卡中的芯片执行数据读取操作时，所述储电电容两端的电压持续下降；而当执行数据读取操作完成时，所述储电电容两端的电压不低于3V。

6.如权利要求5所述的低频半双工无源射频卡的泻电自反馈电路，其特征在于，所述芯片中的数字控制电路发出泄电使能信号，D触发器接收该泄电使能信号，并输出一个泄电控制信号，控制泄电MOS管执行泄电操作。

7.如权利要求6所述的低频半双工无源射频卡的泻电自反馈电路，其特征在于，所述泄电控制信号通过电平转移电路转换成高电平泄电控制信号，再控制泄电MOS管执行泄电操作。

8.如权利要求7所述的低频半双工无源射频卡的泻电自反馈电路，其特征在于，在执行储电电容的泄电操作时，当储电电容的电压为2V时，电压比较器输出的复位信号为低电平信号，D触发器接收该低电平信号，并输出一个停止泄电控制信号，控制泄电MOS管停止泄电操作。

9.如权利要求8所述的低频半双工无源射频卡的泻电自反馈电路，其特征在于，所述电压比较器包括：有源电阻，其由所述储电电容供电，所述有源电阻由10个的PMOS管串联而成，所有PMOS管的栅极接地；以及一个MOS管，其与所述有源电阻以二极管方式串联。

10.如权利要求8所述的低频半双工无源射频卡的泻电自反馈电路，其特征在于，所述泄电控制信号连接一接地电容到地，以防止干扰电平触发泄电MOS管。