CN113659858B - 高性能整流电路 - Google Patents
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Abstract
高性能整流电路，本发明涉及电子技术。本发明包括：第一MOS管，其一个电流连接端接第一交流输入端，另一个电流连接端接直流输出端，控制端通过二极管接直流输出端；第二MOS管，其一个电流连接端接第二交流输入端，另一个电流连接端接直流输出端，控制端通过二极管接直流输出端；第三MOS管，其一个电流连接端接第一交流输入端，另一个电流连接端接地，控制端接第二交流输入端；还包括第四MOS管、第五MOS管、第六MOS管所述二极管由MOS管构成。本发明有效的降低了整流电路中阈值损失，减少了衬偏效应产生的电压降损耗。
Description
技术领域
本发明涉及电子技术，具体涉及一种高性能整流电路。
背景技术
参见图1~图3所示的3种现有技术。RFID的电路的特点，图中的地均为虚地，并不是整个电路的电势最低点，假设anten1为射频输入信号正半周最高点，则anten2为射频输入信号负半周最低点，所有内部电路消耗的电流进入虚地，再从虚地进入anten2，构成闭合的电路通路。
图1是传统形式的桥式整流电路， 此时电流流向为anten1-m1-vdd-RL-地-m3M4-anten2。可以看到从anten1到vdd在M1处会损耗一个Vt的电压降，从虚地到anten2的通路在M3、M4上会损耗一个Vt的电压降。因此，此电路会损耗2Vt电压。
图2通过在负半周桥采用交叉NMOS做开关，消除了虚地至anten2的Vt损耗，但在正半周桥，从anten1至vdd的通路在M1上存在一个Vt的损耗。
图3通过正负半周均交叉的方式，消除了Vt损耗，但带来的新问题是，RFID接收脉冲调制信号的时候，由于RF1、RF2电压均为0V，此时M1、M2会变为导通状态，储存在CL的电荷会大量倒灌出来，导致vdd电压下降，甚至整个电路掉电。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种具有低电压损耗的高性能整流电路。
本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，高性能整流电路，包括下述部分：
第一MOS管，其一个电流连接端接第一交流输入端，另一个电流连接端接直流输出端，控制端通过二极管接直流输出端；
第二MOS管，其一个电流连接端接第二交流输入端，另一个电流连接端接直流输出端，控制端通过二极管接直流输出端；
第三MOS管，其一个电流连接端接第一交流输入端，另一个电流连接端接地，控制端接第二交流输入端；
第四MOS管，其一个电流连接端接第二交流输入端，另一个电流连接端接地，控制端接第一交流输入端；
第五MOS管，其控制端接第一交流输入端，一个电流连接端接地，另一个电流连接端通过一个电阻接第一MOS管的控制端；
第六MOS管，其控制端接第二交流输入端，一个电流连接端接地，另一个电流连接端通过一个电阻接第二MOS管的控制端；
所述二极管由MOS管构成，具体的说，所述二极管由一个MOS管构成，该MOS管的一个电流连接端和控制端相连接。
本发明有效的降低了整流电路中阈值损失，减少了衬偏效应产生的电压降损耗。
附图说明
图1是普通NMOS二极管连接型桥式整流电路的电路图。
图2是NMOS栅交叉连接型桥式整流电路的电路图。
图3是CMOS栅交叉连接型桥式整流电路的电路图。
图4是本发明的实施例1的电路图。
图5是本发明的实施例2的电路图。
图6是本发明的实施例3的电路图。
具体实施方式
本发明中，MOS管用于电流通过的端子称为电流连接端，包括源极和漏极，栅极称为控制端。
实施例1：高性能HF-RFID整流电路
图4示出了采用阈值抵消技术的主动式整流电路，作为实施例1,包括下述部分：
第一MOS管M1，其一个电流连接端（漏极）接第一交流输入端RF1，另一个电流连接端（源极）接直流输出端VDD，控制端（栅极）通过第一二极管M0接直流输出端；
第二MOS管M2，其一个电流连接端（漏极）接第二交流输入端RF2，另一个电流连接端（源极）接直流输出端VDD，控制端（栅极）通过第二二极管M7接直流输出端；
第三MOS管M3，其一个电流连接端（漏极）接第一交流输入端RF1，另一个电流连接端（源极）接地，控制端（栅极）接第二交流输入端RF2；
第四MOS管M4，其一个电流连接端（漏极）接第二交流输入端RF2，另一个电流连接端（源极）接地，控制端（栅极）接第一交流输入端RF1；
第五MOS管M5，其控制端接第一交流输入端RF1，一个电流连接端（源极）接地，另一个电流连接端（漏极）通过一个电阻R0接第一MOS管M1的控制端；
第六MOS管M6，其控制端接第二交流输入端RF2，一个电流连接端（源极）接地，另一个电流连接端（漏极）通过电阻R1接第二MOS管M2的控制端；
第一二极管M0由一个漏极和栅极相连的PMOS管构成，第二二极管M7由一个漏极和栅极相连的PMOS管构成。
为便于对照附图理解，以下将“第五MOS管M5”简称为M5，其他器件同理。
第一交流输入端RF1的电平为高时，M5导通，R0限流，由于PMOS M0是二极管接法，此时A点就被偏置在比VDD低一个Vt的电压，由于M1的栅连接在A点，于是M1也处于Vgs=Vth的状态，因此M1的阈值被抵消了。
当RF1电压高于VDD时，虽然其衬底NWELL连接的时VDD端，但M1的源漏功能已经发生了对调，RF1端连接的可以看作时M1的源极，如前所述，M1的阈值已经由A点电压偏置而抵消，所以电流从RF1可以无阈值损耗地流入VDD。
此外，当M1的RF1端看作源极的时候，此时M1相当于一个衬底没有接源极、单独偏置的PMOS。由MOS的特性所知，当衬底电压低于源极电压时，可以减轻偏衬效应，降低器件的阈值电压。
同理，RF2的为高时，M2的阈值被同样方法所抵消。
当载波含有调制信号时，尤其是100%幅度调制信号时，由于RF1、RF2均为0V，此时M5、M6不导通，M0、M7没有电流通过。而M1为M0的电流镜，M7为M2的电流镜，根据电流镜的特性，此时M1、M2也没有电流通过，处于关断状态，避免了图3的调制时倒灌现象。
由于抵消了M或者M2的阈值，本发明获得的VDD电压较Previous Art的高一个Vth，例如在180nm LOGIC工艺，约高0.8V，在180nm EEPROM工艺，约高1.1V。
实施例2：参见图5。
为了减少整流电路本身的偏置工作电流，R0、和R1的阻值较大，在RFID领域，应该在兆欧，在集成电路里面，大电阻会占用较大的芯片面积，影响成本。因此，M1、M2共用一路偏置电压产生电路，将所需的电阻较少一半，如图4所示，带来的缺点是，当RF1为高，RF2为低时，M2无法完全关断，由少量电流从VDD倒灌泄露到RF2。同理，当RF2为高，RF1为低时，M1无法完全关断，由少量电流从VDD倒灌泄露到RF1。可以通过设计，合理设置偏置M1和M2的偏置电压，使得泄露在合理范围，对性能影响很小，而消除阈值损失带来的收益很大，总的性能得到很大的提升。
实施例3：参见图6。
通过添加开关M8和M9，当RF1电压高于Vdd-Vth时，切断M0、M7的偏置电流，从而在A、B点获得更大的电压摆幅，对于M1、M2来说会获得更大的Vgs，带来的好处是，M1、M2的导通能力更强，通过同样的电流，所需的M1、M2尺寸会显著减小。
Claims (4)
1.高性能整流电路，其特征在于，包括下述部分：
第一MOS管，其一个电流连接端接第一交流输入端，另一个电流连接端接直流输出端，控制端通过二极管接直流输出端；
第二MOS管，其一个电流连接端接第二交流输入端，另一个电流连接端接直流输出端，控制端通过二极管接直流输出端；
第三MOS管，其一个电流连接端接第一交流输入端，另一个电流连接端接地，控制端接第二交流输入端；
第四MOS管，其一个电流连接端接第二交流输入端，另一个电流连接端接地，控制端接第一交流输入端；
第五MOS管，其控制端接第一交流输入端，一个电流连接端接地，另一个电流连接端通过一个电阻接第一MOS管的控制端；
第六MOS管，其控制端接第二交流输入端，一个电流连接端接地，另一个电流连接端通过一个电阻接第二MOS管的控制端；
所述二极管由MOS管构成。
2.如权利要求1所述的高性能整流电路，其特征在于，第五MOS管和第六MOS管通过电阻连接到同一个公共二极管，所述公共二极管亦为连接第一MOS管控制端和直流输出端的二极管，所述公共二极管亦为连接第二MOS管控制端和直流输出端的二极管。
3.如权利要求1所述的高性能整流电路，其特征在于，所述二极管由一个MOS管构成，该MOS管的一个电流连接端和控制端相连接。
4.如权利要求1所述的高性能整流电路，其特征在于，
第一MOS管的控制端通过第一二极管接第八MOS管的一个电流连接端，第八MOS管的另一个电流连接端连接直流输出端，第八MOS管的控制端接第一交流输入端；
第二MOS管的控制端通过第二二极管接第九MOS管的一个电流连接端，第九MOS管的另一个电流连接端连接直流输出端，第九MOS管的控制端接第二交流输入端。
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