CN115796222A - 射频芯片的自动调谐电路及射频芯片 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种射频芯片的自动调谐电路及射频芯片。包括Autotune单元、电流源、电流开关单元、充电开关、第一电容、第二电容和电源线；Autotune单元用于在电源线上的电压未达到设定值时输出第一控制信号，在电源线上的电压达到设定值且自动调谐结束时输出第二控制信号，第一控制信号与第二控制信号反相；电流开关单元用于响应第一控制信号将电流源与第一电容的第一端导通，充电开关用于响应第二控制信号将电源线与第一电容的第一端导通；第二电容的第一端与电源线电连接，第二电容的第二端与第一电容的第二端均接地。本发明实施例提供的技术方案实现了加速自动调谐的完成，更快速的找到谐振点，减少上电时间。

Description

射频芯片的自动调谐电路及射频芯片

技术领域

本发明涉及射频识别技术领域，尤其涉及一种射频芯片的自动调谐电路及射频芯片。

背景技术

RFID(Radio Frequency Identification，射频识别)的上电时间是一个固定值。Autotune(自动调谐)的作用是让射频电路在上电过程中，根据接受到的基波频率信号进行电容调节，寻找到合适的谐振点，增大带宽。然而由于上电过程中同时存在VDD对储能电容充电的过程，会使VDD上升较慢影响Autotune的判断。现有的自动调频方法为了加速Autotune过程，一般需要减少VDD储能电容或压缩数字电路上电时间。

发明内容

本发明提供了一种射频芯片的自动调节电路及射频芯片，现有的自动调频方法需要减少VDD储能电容或压缩数字电路上电时间的问题。

根据本发明的一方面，提供了一种射频芯片的自动调节电路，包括：

Autotune单元、电流源、电流开关单元、充电开关、第一电容、第二电容和电源线；

Autotune单元用于在电源线上的电压未达到设定值时输出第一控制信号，在电源线上的电压达到设定值且自动调谐结束时输出第二控制信号，第一控制信号与第二控制信号反相；

电流开关单元用于响应第一控制信号将电流源与第一电容的第一端导通，充电开关用于响应第二控制信号将电源线与第一电容的第一端导通；

第二电容的第一端与电源线电连接，第二电容的第二端与第一电容的第二端均接地。

可选的，电流开关单元为电流镜，电流镜包括：第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和第四晶体管；

第一晶体管的第一极与电流源电连接，第一晶体管的第二极与第三晶体管的第一极电连接，第一晶体管的控制极与第二晶体管的控制极电连接后与Autotune单元的第一输出端电连接，其中，Autotune单元的第一输出端用于输出第一控制信号；

第二晶体管的第一极与第一电容的第一极电连接，第二晶体管的第二极与第四晶体管的第一极电连接；

第三晶体管的第二极与电源线电连接，第三晶体管的控制极与第四晶体管的控制极电连接，第三晶体管的控制极与第三晶体管的第二极电连接；

第四晶体管的第二极与电源线电连接。

可选的，充电开关包括第五晶体管，第五晶体管的第一极与电源线电连接，第五晶体管的第二极与第一电容的第一极电连接，第五晶体管的控制极与Autotune单元的第二输出端电连接，Autotune单元的第二输出端用于输出第二控制信号。

可选的，第五晶体管为PMOS、NMOS、pHEMT或LDMOS。

可选的，第二电容的电容值小于第一电容的电容值。

可选的，Autotune单元还包括上电复位输出端，Autotune单元配置为在电源线上的电压达到设定值时由上电复位输出端输出上电复位信号。

可选的，Autotune单元包括天线连接端和多个调谐电容，Autotune单元配置为调节接入天线连接端的调谐电容的状态以自动调谐。

根据本发明的另一方面，提供了一种射频芯片，包括射频芯片的自动调谐电路。

可选的，电流开关单元为电流镜，电流镜包括：第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和第四晶体管；

第一晶体管的第一极与电流源电连接，第一晶体管的第二极与第三晶体管的第一极电连接，第一晶体管的控制极与第二晶体管的控制极电连接后与Autotune单元的第一输出端电连接，其中，Autotune单元的第一输出端用于输出第一控制信号；

第二晶体管的第一极与第一电容的第一极电连接，第二晶体管的第二极与第四晶体管的第一极电连接；

第三晶体管的第二极与电源线电连接，第三晶体管的控制极与第四晶体管的控制极电连接，第三晶体管的控制极与第三晶体管的第二极电连接；

第四晶体管的第二极与电源线电连接。

可选的，充电开关包括第五晶体管，第五晶体管的第一极与电源线电连接，第五晶体管的第二极与第一电容的第一极电连接，第五晶体管的控制极与Autotune单元的第二输出端电连接，Autotune单元的第二输出端用于输出第二控制信号。

本发明实施例的技术方案，包括Autotune单元、电流源、电流开关单元、充电开关、第一电容、第二电容和电源线。电源线上的电压未达到设定值时，Autotune单元输出相位相反的第一控制信号和第二控制信号，电流开关单元响应第一控制信号，将电流源与第一电容的第一端导通，使第一电容通过电流源充电，充电开关响应第二控制信号断开。第二电容的第一端与电源线电连接，通过电源线充电。电源线上的电压达到设定值且自动调谐结束时，Autotune单元输出反相的第一控制信号和第二控制信号，电流开关单元响应反相的第一控制信号断开，充电开关响应反相的第二控制信号将电源线与第一电容的第一端导通，完成了上电过程中的自动调谐。解决了自动调频需要减少VDD储能电容或压缩数字电路上电时间的问题，实现了加速自动调谐的完成，更快速的找到谐振点，减少了整体上电时间。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种射频芯片的自动调谐电路的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种射频芯片的自动调谐电路的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的又一种射频芯片的自动调谐电路的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的又一种射频芯片的自动调谐电路的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种射频芯片的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1是本发明实施例提供的一种射频芯片的自动调谐电路的结构示意图。参见图1，射频芯片的自动调谐电路包括Autotune单元1、电流源2、电流开关单元3、充电开关4、第一电容C1、第二电容C2和电源线5。Autotune单元1用于在电源线5上的电压未达到设定值时输出第一控制信号，在电源线5上的电压达到设定值且自动调谐结束时输出第二控制信号，第一控制信号与第二控制信号反相。电流开关单元3用于响应第一控制信号将电流源2与第一电容C1的第一端导通，充电开关4用于响应第二控制信号将电源线5与第一电容C1的第一端导通，第二电容C2的第一端与电源线5电连接，第二电容C2的第二端与第一电容C1的第二端均接地。

具体的，Autotune单元1具有多个端口，可以用于外接天线、输入电流、输出信号和接地等。Autotune单元1可以输出相位相反的第一控制信号与第二控制信号，当电源线5上的电压未达到设定值时输出第一控制信号控制电流开关单元3导通，输出第二控制信号控制开关单元断开。当电压达到设定值且自动调谐结束时输出反相的第一控制信号控制电流开关单元3断开，输出反相的第二控制信号控制开关单元导通。电流源2用于在电流开关单元3导通时给第一电容C1充电，电源线5用于给第二电容C2充电。充电开关4用于将充电结束的第一电容C1与电源线5连接。

示例性的，RFID在上电过程中，开始进行自动调谐，此时电源线5上的电压未达到设定值，Autotune单元1输出相位相反的第一控制信号和第二控制信号，电流开关单元3响应第一控制信号，将电流源2与第一电容C1的第一端导通，使第一电容C1通过电流源2充电，充电开关4响应第二控制信号断开。第二电容C2的第一端与电源线5电连接，通过电源线5充电。电源线5上的电压达到设定值且自动调谐结束时，Autotune单元1输出反相的第一控制信号和第二控制信号，电流开关单元3响应反相的第一控制信号断开，充电开关4响应反相的第二控制信号将电源线5与第一电容C1的第一端导通，将完成充电的第一电容C1和第二电容C2接在电源线5上，完成自动调谐的同时也完成了电容充电。通过使用电流源对第一电容进行充能，充电完成后又将第一电容接回到电源线上，使自动调谐过程中电源线只需要对第二电容进行充能，减少电源线对电容的充电量进而减少了充电时间，同时没有减少储能电容，加快了电路的稳定速度。解决了自动调频需要减少电源线充电的储能电容或压缩数字电路上电时间的问题，实现了加速自动调谐的完成，更快速的找到谐振点，减少了整体上电时间。

可选的，图2是本发明实施例提供的另一种射频芯片的自动调谐电路的结构示意图。参见图2，电流开关单元3为电流镜，电流镜包括：第一晶体管11、第二晶体管12、第三晶体管13和第四晶体管14。第一晶体管11的第一极与电流源2电连接，第一晶体管11的第二极与第三晶体管13的第一极电连接，第一晶体管11的控制极与第二晶体管12的控制极电连接后与Autotune单元1的第一输出端电连接，Autotune单元1的第一输出端用于输出第一控制信号。第二晶体管12的第一极与第一电容C1的第一极电连接，第二晶体管12的第二极与第四晶体管14的第一极电连接；第三晶体管13的第二极与电源线5电连接，第三晶体管13的控制极与第四晶体管14的控制极电连接，第三晶体管13的控制极与第三晶体管13的第二极电连接。第四晶体管14的第二极与电源线5电连接。

具体的，电流镜是将输入电流按一定比例复制与并输出的电路组件，使用电流镜作为电流开关单元3，可以使输入第一电容C1的电流按一定比例精确复制电流源2的电流，可以用于模拟上电负载的电流支路。电流镜包括第一晶体管11、第二晶体管12、第三晶体管13和第四晶体管14。第一晶体管11的控制极与第二晶体管12的控制极电连接后与Autotune单元1的第一输出端电连接，Autotune单元1的第一输出端输出的第一控制信号可以控制第一晶体管11和第二晶体管12的导通和关断。

可选的，图3是本发明实施例提供的又一种射频芯片的自动调谐电路的结构示意图。参见图3，充电开关4包括第五晶体管15，第五晶体管15的第一极与电源线5电连接，第五晶体管15的第二极与第一电容C1的第一极电连接，第五晶体管15的控制极与Autotune单元1的第二输出端电连接，Autotune单元1的第二输出端用于输出第二控制信号。

具体的，充电开关4包括第五晶体管15。当第一电容C1进行充电时，Autotune单元1的第二输出端向第五晶体管15输出第二控制信号，第五晶体管15响应于第二控制信号断开。当第一电容C1充电完毕后，Autotune单元1的第二输出端向第五晶体管15输出反相的第二控制信号，第五晶体管15响应于反相的第二控制信号导通，将第一电容C1接在电源线5上，此时第二电容C2此时已经充电完毕，挂载到电源线5上不会产生明显的电压波动。

可选的，第五晶体管为PMOS、NMOS、pHEMT或LDMOS。

具体的，第五晶体管导通时，电源线与第一电容连接，第五晶体管断开时，电源线与第一电容断开。第五晶体管可以采用PMOS、NMOS、pHEMT或LDMOS。

可选的，第二电容的电容值小于第一电容的电容值。

具体的，第一电容由电流源经过电流镜按比例进行充电，第二电容由电源线直接充电。第二电容的电容值小于第一电容的电容值可以保证第二电容先完成充电，当Autotune单元输出反向第二控制信号使第一电容和电源线导通时第二电容已经达到稳定状态。这样设置可以加快自动调谐过程，提高电路稳定性。

可选的，图4是本发明实施例提供的又一种射频芯片的自动调谐电路的结构示意图。参见图4，Autotune单元1还包括上电复位输出端6，Autotune单元1配置为在电源线5上的电压达到设定值时由上电复位输出端6输出上电复位信号。

具体的，上电复位输出端6用于输出上电复位信号，上电复位信号用于使Autotune单元1输出反相的第一控制信号和第二控制信号。电源线5上的电压达到设定值时，上电复位输出端6向Autotune单元1输出上电复位信号，使第一电容C1与电源线5连接。

可选的，在上述实施例的基础上，继续参见图4，Autotune单元1包括天线连接端7和多个调谐电容，Autotune单元1配置为调节接入天线连接端7的调谐电容的状态以自动调谐。

具体的，Autotune单元1上的端口包括天线连接端7，用于与天线连接，即外接电感。Autotune单元1内部包含多个调谐电容，Autotune单元1调节接入天线连接端7的调谐电容的状态以实现自动调谐。

示例性的，RFID在上电过程中，开始进行自动调谐，此时电源线5上的电压未达到设定值，Autotune单元1输出相位相反的第一控制信号和第二控制信号，电流镜响应第一控制信号，第一晶体管11和第二晶体管12导通，将电流源2与第一电容C1的第一端导通，使第一电容C1通过电流源2充电，第五晶体管15响应第二控制信号断开。第二电容C2的第一端与电源线5电连接，通过电源线5充电，第二电容C2由于小于第一电容C1而先完成充电。电源线5上的电压达到设定值且自动调谐结束时，上电复位输出端6输出上电复位信号，使Autotune单元1输出反相的第一控制信号和第二控制信号，电流镜响应反相的第一控制信号，第一晶体管11和第二晶体管12断开，第五晶体管15响应反相的第二控制信号将电源线5与第一电容C1的第一端导通，将完成充电的第一电容C1和第二电容C2接在电源线5上，完成自动调谐的同时也完成了电容充电。解决了自动调频需要减少VDD储能电容或压缩数字电路上电时间的问题，实现了加速自动调谐的完成，更快速的找到谐振点，减少了整体上电时间。

可选的，本发明实施例还提供了一种射频芯片，图5是本发明实施例提供的一种射频芯片的结构示意图。在上述实施例的基础上，参见图5，本发明实施例提供的射频芯片100包括本公开前述任意实施例所提供的射频开关的自动调谐电路10，具有本公开前述任意实施例所提供的射频开关的自动调谐电路的有益效果，在此不再赘述。

可选的，电流开关单元为电流镜，电流镜包括：第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和第四晶体管。第一晶体管的第一极与电流源电连接，第一晶体管的第二极与第三晶体管的第一极电连接，第一晶体管的控制极与第二晶体管的控制极电连接后与Autotune单元的第一输出端电连接，其中，Autotune单元的第一输出端用于输出第一控制信号；第二晶体管的第一极与第一电容的第一极电连接，第二晶体管的第二极与第四晶体管的第一极电连接；第三晶体管的第二极与电源线电连接，第三晶体管的控制极与第四晶体管的控制极电连接，第三晶体管的控制极与第三晶体管的第二极电连接；第四晶体管的第二极与电源线电连接。具有本公开前述任意实施例所提供的射频开关的自动调谐电路的有益效果，在此不再赘述。

可选的，充电开关包括第五晶体管，第五晶体管的第一极与电源线电连接，第五晶体管的第二极与第一电容的第一极电连接，第五晶体管的控制极与Autotune单元的第二输出端电连接，Autotune单元的第二输出端用于输出第二控制信号。具有本公开前述任意实施例所提供的射频开关的自动调谐电路的有益效果，在此不再赘述。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种射频芯片的自动调谐电路，其特征在于，所述自动调谐电路包括：

Autotune单元、电流源、电流开关单元、充电开关、第一电容、第二电容和电源线；

所述Autotune单元用于在所述电源线上的电压未达到设定值时输出第一控制信号，在所述电源线上的电压达到设定值且自动调谐结束时输出第二控制信号，所述第一控制信号与所述第二控制信号反相；

所述电流开关单元用于响应所述第一控制信号将所述电流源与所述第一电容的第一端导通，所述充电开关用于响应所述第二控制信号将所述电源线与所述第一电容的第一端导通；

所述第二电容的第一端与所述电源线电连接，所述第二电容的第二端与所述第一电容的第二端均接地。

2.根据权利要求1所述的射频芯片的自动调谐电路，其特征在于，所述电流开关单元为电流镜，所述电流镜包括：第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和第四晶体管；

所述第一晶体管的第一极与所述电流源电连接，所述第一晶体管的第二极与所述第三晶体管的第一极电连接，所述第一晶体管的控制极与所述第二晶体管的控制极电连接后与所述Autotune单元的第一输出端电连接，其中，所述Autotune单元的第一输出端用于输出所述第一控制信号；

所述第二晶体管的第一极与所述第一电容的第一极电连接，所述第二晶体管的第二极与所述第四晶体管的第一极电连接；

所述第三晶体管的第二极与所述电源线电连接，所述第三晶体管的控制极与所述第四晶体管的控制极电连接，所述第三晶体管的控制极与所述第三晶体管的第二极电连接；

所述第四晶体管的第二极与所述电源线电连接。

3.根据权利要求1所述的射频芯片的自动调谐电路，其特征在于，所述充电开关包括第五晶体管，所述第五晶体管的第一极与所述电源线电连接，所述第五晶体管的第二极与所述第一电容的第一极电连接，所述第五晶体管的控制极与所述第二输出端电连接，所述Autotune单元的第二输出端用于输出所述第二控制信号。

4.根据权利要求3所述的射频芯片的自动调谐电路，其特征在于，所述第五晶体管为PMOS、NMOS、pHEMT或LDMOS。

5.根据权利要求1所述的射频开关的自动调谐电路，其特征在于，所述第二电容的电容值小于所述第一电容的电容值。

6.根据权利要求1所述的射频开关的自动调谐电路，其特征在于，所述Autotune单元还包括上电复位输出端，所述Autotune单元配置为在所述电源线上的电压达到设定值时由所述上电复位输出端输出上电复位信号。

7.根据权利要求1所述的射频开关的自动调谐电路，其特征在于，所述Autotune单元包括天线连接端和多个调谐电容，所述Autotune单元配置为调节接入所述天线连接端的调谐电容的状态以自动调谐。

8.一种射频芯片，其特征在于，所述射频芯片包括权利要求1-7任一项所述的射频芯片的自动调谐电路。

9.根据权利要求8所述的射频芯片，其特征在于，所述电流开关单元为电流镜，所述电流镜包括：第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和第四晶体管；

所述第一晶体管的第一极与所述电流源电连接，所述第一晶体管的第二极与所述第三晶体管的第一极电连接，所述第一晶体管的控制极与所述第二晶体管的控制极电连接后与所述Autotune单元的第一输出端电连接，其中，所述Autotune单元的第一输出端用于输出所述第一控制信号；

所述第二晶体管的第一极与所述第一电容的第一极电连接，所述第二晶体管的第二极与所述第四晶体管的第一极电连接；

所述第三晶体管的第二极与所述电源线电连接，所述第三晶体管的控制极与所述第四晶体管的控制极电连接，所述第三晶体管的控制极与所述第三晶体管的第二极电连接；

所述第四晶体管的第二极与所述电源线电连接。

10.根据权利要求9所述的射频芯片，其特征在于，所述充电开关包括第五晶体管，所述第五晶体管的第一极与所述电源线电连接，所述第五晶体管的第二极与所述第一电容的第一极电连接，所述第五晶体管的控制极与所述Autotune单元的第二输出端电连接，所述Autotune单元的第二输出端用于输出所述第二控制信号。

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