CN110852122A - 一种新型非接触应答器高速接收电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种新型非接触应答器高速接收电路，包括应答器外部主线圈天线和外部副线圈天线组成的谐振电路，还包括解调电路，其中，应答器外部主线圈天线和外部副线圈天线组成的谐振电路包括第一线圈天线、第二线圈天线、第一电容器、第二电容器、第一电阻器和第一限幅电路。本发明的应答器外部主线圈天线和外部副线圈天线组成的谐振电路引入了第一电阻器，防止第二线圈天线的信号电压幅度过高，保证了与第二线圈天线相连接电器件的安全性。同时，本发明的应答器外部主线圈天线和外部副线圈天线组成的谐振电路，引入了第二线圈天线，提高检波电路输入信号的调制系数，减小检波电路输入信号的失真，从而降低对检波电路和迟滞比较器的设计难度。

Description

一种新型非接触应答器高速接收电路
技术领域
本发明涉及射频识别技术中的集成电路技术领域，尤其涉及一种新型非接触应答器高速接收电路。
背景技术
射频识别技术是一种非接触的自动识别技术（Radio FrequencyIdentification，RFID），它的基本原理就是利用无线射频信号在读写器和应答器之间进行数据传输，实现目标识别和信息交换。其中ISO IEC 14443 A非接触应答器具有可擦写、高速率、低成本等优点，占据大部分市场份额，但这些都离不开应答器有一个高质量、高稳定性的接收电路，接收电路是非接触应答器与读写器之间进行高速数据传输的关键电路，它的性能直接关系到应答器高速通信性能。因此，高质量、高稳定性的应答器接收电路设计和研究就具有了非常重要的意义。
参看图1，一种现在常用的非接触应答器接收电路结构，其工作原理如下：
由VA和VB组成的应答器外部感应天线L2捕获读写器天线发射的载波信号，应答器为了保证芯片内部电器件的安全性，芯片内部都会设计一个限幅电路Limiter，保证与天线相连接的电器件工作在安全电压范围内。当读写器发送信号时，通过由NM1晶体管、NM2晶体管、R1电阻器、C2电容器和C3电容器组成的检波电路将副载波信号检波出来，然后输入到COMP迟滞比较器的负输入端，并由R2电阻器提供直流偏值VREF，直流偏值的检波信与VREF通过COMP迟滞比较器的比较输出数字信号，数字信号再经过数字解调电路解读后，应答器就给读写器相应的回答。
但上述非接触应答器接收电路还存在一些不足：
1.应答器内部的限幅电路Limiter会大大衰减应答器天线上高速信号（848kbps）的有效电压幅度，这就增加了迟滞比较器的设计难度。
2.应答器内部的限幅电路Limiter会增大应答器天线上高速信号的失真度，数字解调电路就要充分考虑到失真造成模拟解调电路输出pause不一致的问题，这就增加了数字接收电路的设计难度。
3.由于应答器天线上载波信号的衰减和失真，这就会增加由NM1晶体管、NM2晶体管、R1电阻器、C2电容器和C3电容器组成的检波电路设计难度。
针对上述问题，设计一种新型非接触应答器高速接收电路就成了本发明的目标。
发明内容
针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种新型非接触应答器高速接收电路，具有应答器外部主线圈天线组成的谐振电路和应答器外部副线圈天线组成的解调电路的结构，能够提高检波电路输入信号的调制系数，增加连接电器件的安全性。
为了达到上述技术目的，本发明所采用的技术方案是：
一种新型非接触应答器高速接收电路，所述新型非接触应答器高速接收电路包括应答器外部主线圈天线和外部副线圈天线组成的谐振电路, 还包括解调电路，其中, 应答器外部主线圈天线和外部副线圈天线组成的谐振电路包括第一线圈天线、第二线圈天线、第一电容器、第二电容器、第一电阻器和第一限幅电路，第一线圈天线的一端与第一电容器的一端相连接，第一线圈天线的另一端与第一电容器的另一端相连接，第二线圈天线的一端与第一电阻器的一端相连接，第二线圈天线的另一端与第二电容器的一端相连接，第一电阻器的另一端与第二电容器的另一端相连接，第一限幅电路的两输入端分别与第一线圈天线的两端相连接，第一限幅电路的地端与地端VSS相连接；
解调电路包括第三电容器、第四电容器、第一NMOS晶体管、第二NMOS晶体管、第二电阻器、第三电阻器和第一迟滞比较器，其中，第一NMOS晶体管的栅端、第一NMOS晶体管的漏端与谐振电路中第二电容器的一端相连接，第二NMOS晶体管的栅端、第二NMOS晶体管的漏端与谐振电路中第二电容器的另一端相连接，第一NMOS晶体管的源端、第二NMOS晶体管的源端、第三电容器的一端与第二电阻器的一端相连接，第三电容器的另一端、第四电容器的一端、第三电阻器的一端与迟滞比较器的负输入端相连接，第四电容器的另一端、第二电阻器的另一端与地端VSS相连接，第三电阻器的另一端、迟滞比较器的正输入端与参考电压相连接，迟滞比较器的一端为输出端。
本发明的新型非接触应答器高速接收电路，由于采用了上述应答器外部主线圈天线和外部副线圈天线组成的谐振电路和解调电路的结构，与现有的技术方案相比，具有以下优势：
（1）本发明应答器外部主线圈天线和外部副线圈天线组成的谐振电路中，不仅具有第一线圈天线，还引入第二线圈天线，第二线圈天线与限幅电路无直接连接，这保证了第二线圈天线的副载波信号不受限幅电路的影响，防止了第二线圈天线的副载波信号电压幅度的衰减。
（2）本发明应答器外部主线圈天线和外部副线圈天线组成的谐振电路中第一电阻器的引入，防止第二线圈天线的信号电压幅度过高，保证了与第二线圈天线相连接电器件的安全性。
（3）本发明应答器外部主线圈天线和外部副线圈天线组成的谐振电路中的第二线圈天线的面积大于第一线圈天线的面积，第一线圈天线和第二线圈天线为对称设计，保证了第二线圈天线不受第一线圈天线的影响，防止第二线圈天线上副载波信号的失真。
（4）本发明应答器外部主线圈天线和外部副线圈天线组成的谐振电路中的第二线圈天线引入，提高检波电路输入信号的调制系数，减小检波电路输入信号的失真，从而降低对检波电路和迟滞比较器的设计难度。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
附图说明
图1 为传统的非接触应答器接收电路结构图。
图2 为本发明具体实施的新型非接触应答器高速接收电路结构图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
参看图2，为本发明具体实施的新型非接触应答器高速接收电路结构图。其结构特点是，所述新型非接触应答器高速接收电路包括应答器外部主线圈天线和外部副线圈天线组成的谐振电路, 还包括解调电路，其中, 应答器外部主线圈天线和外部副线圈天线组成的谐振电路包括第一线圈天线L1、第二线圈天线L2、第一电容器C1、第二电容器C2、第一电阻器R1和第一限幅电路Limiter，第一线圈天线L1的一端VA2与第一电容器C1的一端相连接，第一线圈天线L1的另一端VB2与第一电容器C1的另一端相连接，第二线圈天线L2的一端VA1与第一电阻器R1的一端相连接，第二线圈天线L2的另一端VB1与第二电容器C2的一端相连接，第一电阻器R1的另一端与第二电容器C2的另一端相连接，第一限幅电路Limiter的两输入端分别与第一线圈天线L1的两端VA2和VB2相连接，第一限幅电路Limiter的地端与地端VSS相连接。
解调电路包括第三电容器C3、第四电容器C4、第一NMOS晶体管NM1、第二NMOS晶体管NM2、第二电阻器R2、第三电阻器R3和第一迟滞比较器COMP，其中，第一NMOS晶体管NM1的栅端、第一NMOS晶体管NM1的漏端与谐振电路中第二电容器C2的一端相连接，第二NMOS晶体管NM2的栅端、第二NMOS晶体管NM2的漏端与谐振电路中第二电容器C2的另一端相连接，第一NMOS晶体管NM1的源端、第二NMOS晶体管NM2的源端、第三电容器C3的一端与第二电阻器R2的一端相连接，第三电容器C3的另一端、第四电容器C4的一端、第三电阻器R3的一端与迟滞比较器COMP的负输入端相连接，第四电容器C4的另一端、第二电阻器R2的另一端与地端VSS相连接，第三电阻器R3的另一端、迟滞比较器COMP的正输入端与参考电压VREF相连接，迟滞比较器COMP的输出端为VOUT。
参看图2，为本发明具体实施的非接触应答器高速接收电路结构图。应答器外部主线圈天线和外部副线圈天线组成的谐振电路中, 第一线圈天线L1捕获读写器天线上发射的高频载波信号，通过应答器整流电路和限幅电路为应答器负载提供能量。为了防止第一线圈天线L1上的信号影响第二线圈天线L2上的信号，一定要把第一线圈天线L1和第二线圈天线L2对称设计。
同时，第二线圈天线L2捕获读写器天线上发射的高频载波信号，通过由第一NMOS晶体管NM1、第二NMOS晶体管NM2、第二电阻器R2、第三电容器C3和第四电容器C4组成的检波电路将副载波信号检波出来，然后输入到迟滞比较器COMP的负输入端，并由第三电阻器R3提供直流偏值VREF，直流偏值的检波信与直流偏值VREF通过迟滞比较器COMP的比较输出数字信号，数字信号再经过解调电路解读后，应答器就给读写器相应的回答。
第一电阻器R1与第二线圈天线L2串联，第一电阻器R1能够调节由L2和第二电容器C2组成的谐振回路的Q值，防止第二线圈天线L2上的信号电压幅度过高，损坏与第二线圈天线L2相连接的电器件。
由上述可见，本发明实施例通过应答器外部主线圈天线和外部副线圈天线组成的谐振电路101, 以及解调电路102，有效地提高接收电路的解调效率和稳定性。
需要说明的是，上述实施方式仅以示意方式说明本发明的基本思路，与本发明中有关的组成电路而非按照实际实施时的组成电路数目、形状、器件排列方式、连接方式绘制。其实际实施时各电路的型态、数量、连接方式、器件排列方式、器件参数可为随意的改变。
以上所述的实施例仅是本发明较佳的实施例而已，不能限制本发明技术方案的延伸。凡属本领域技术人员在本发明技术方案基础上所作的任何公知技术的修改、等同变化和显而易见的改换等，均应属于本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种新型非接触应答器高速接收电路，其特征在于，所述新型非接触应答器高速接收电路包括应答器外部主线圈天线和外部副线圈天线组成的谐振电路, 还包括解调电路，其中，应答器外部主线圈天线和外部副线圈天线组成的谐振电路包括第一线圈天线、第二线圈天线、第一电容器、第二电容器、第一电阻器和第一限幅电路，第一线圈天线的一端与第一电容器的一端相连接，第一线圈天线的另一端与第一电容器的另一端相连接，第二线圈天线的一端与第一电阻器的一端相连接，第二线圈天线的另一端与第二电容器的一端相连接，第一电阻器的另一端与第二电容器的另一端相连接，第一限幅电路的两输入端分别与第一线圈天线的两端相连接，第一限幅电路的地端与地端VSS相连接；
解调电路包括第三电容器、第四电容器、第一NMOS晶体管、第二NMOS晶体管、第二电阻器、第三电阻器和第一迟滞比较器，其中，第一NMOS晶体管的栅端、第一NMOS晶体管的漏端与谐振电路中第二电容器的一端相连接，第二NMOS晶体管的栅端、第二NMOS晶体管的漏端与谐振电路中第二电容器的另一端相连接，第一NMOS晶体管的源端、第二NMOS晶体管的源端、第三电容器的一端与第二电阻器的一端相连接，第三电容器的另一端、第四电容器的一端、第三电阻器的一端与迟滞比较器的负输入端相连接，第四电容器的另一端、第二电阻器的另一端与地端VSS相连接，第三电阻器的另一端、迟滞比较器的正输入端与参考电压相连接，迟滞比较器的一端为输出端。
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