CN116670616A - 用于射频识别电路的稳压电路 - Google Patents

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Abstract

一种用于RFID电路的稳压电路,其利用高效电路拓扑结构将功耗降到最低,只提供所需的电流来调节输出电压。该稳压电路不消耗静态电流,从而最小化了功耗。其不包含电感器、变压器、运算放大器、参考电压源和参考电流源,降低了复杂度和芯片面积。该稳压电路包括驱动元件、控制电路和感应电路。驱动元件将受控电流驱动到输出,以提高电压。感应电路测量在输出处的电压,如果该电压达到由组件的内部参数设定的目标值,则向控制电路发送信号。当输出电压达到阈值时,控制电路停止驱动元件,使调节电压所需的电流最小化。

Description

用于射频识别电路的稳压电路
技术领域
本发明涉及用于射频识别(RFID)电路的稳压电路,并且更加具体地涉及节能的稳压电路。
背景技术
射频识别(RFID)系统利用附加到要跟踪的对象上的“标签”,并且已被用于自动支付系统以及跟踪在库存中的或运输中的动物或货物。
对于无源的RFID标签,前端电路,比如整流器和调节器等,被用来从输入的射频(RF)信号提取能量并且为RFID芯片内的处理器电路供电。由于RF信号中可提取的能量与读取距离成反比,RFID标签的最大读取距离受限于RFID电路的功耗。
为了在不影响RFID标签的处理器的情况下降低电路的功耗,可降低前端电路(比如稳压电路)的功耗。
专利号为7,538,673B2的美国专利文献描述了一种基于低压降振荡器(LDO)的稳压电路。LDO方法的优点在于没有电感器或变压器,这些在RFID标签中将是不可能实现的,然而,其具有多个消耗静态电流的部件,这导致较高的功耗。此外,该电路具有多个有源电路,比如运算放大器和参考电流源,这增加了复杂度和芯片面积。
专利号为10,043,124B2的美国专利文献描述了一种无需电感器或变压器的基于开关调节器的稳压电路。该发明包含消耗静态电流的静态比较器。该电路可以被设计为通过使用非常大的电阻器以消耗非常小的电流,但其尺寸对于在RFID芯片内部的调节器来说是不现实的。此外,输出电压水平是通过输入电压水平来设定的,该输入电压水平是通过使用分流限制器将多余的电力分流到接地端来实现的。因此,如果目标输出电压低的话,则浪费的电力就越多。
鉴于上述情况,需要提供一种改进的用于RFID标签的调节器,其不消耗静态电流以降低功耗,并且不包含运算放大器、参考电压源或参考电流源以降低复杂度和芯片面积。
发明内容
本发明涉及一种用于RFID电路的稳压电路,其包括:
第一输入节点和第二输入节点,其均连接到整流电路的输出,整流电路从通过RFID电路接收的电磁波信号生成半波整流电压信号;
输出节点,其连接到RFID电路;
控制电路,其连接到第一输入节点和第二输入节点、控制节点和感应节点,其中该控制电路可以在由感应节点触发时控制控制节点,该控制电路包括:
交叉耦合对的第一晶体管和第二晶体管,其形成交叉耦合对配置,脉冲电流源,其连接到交叉耦合对的第一晶体管和第二晶体管,
第一开关,其连接到交叉耦合对的第一晶体管和第二晶体管,
第二开关,其连接到交叉耦合对的第一晶体管和第二晶体管,以及
第三开关,其连接到交叉耦合对的第一晶体管和第二晶体管;
驱动元件,其耦接在第一输入节点与输出节点之间,并且由控制节点驱动,其中该驱动元件包括:
驱动晶体管,其连接到第一输入节点和控制节点,以便在由控制节点驱动时,驱动电流从第一输入节点到输出节点,以及
阻流二极管,其耦接在驱动晶体管和输出节点之间,以便阻断电流回流至第一输入节点;以及
感应电路,其连接到输出节点,其中该感应电路可以感应输出电压,并且在感应到的电压达到目标值时向其他电路发出信号,该感应电路包括:
输出电压调整组件,
第四开关,其连接感应节点和输出电压调整组件,以及
第五开关,其将感应节点连接到接地端。
根据本发明,用于RFID电路的稳压电路还包括输出电容器,其将输出节点连接到接地端。
根据本发明,第一开关和第三开关经由锁存节点与交叉耦合对的第一晶体管和第二晶体管连接。
根据本发明,第二开关经由控制节点与交叉耦合对的第一晶体管和第二晶体管连接。
根据本发明,脉冲电流源连接在第一输入节点和交叉耦合对的第一晶体管之间。
根据本发明,第一开关被配置成连接在锁存节点和接地端之间。
根据本发明,第二开关被配置成连接在控制节点和接地端之间。
根据本发明,第三开关被配置成连接在锁存节点和第一输入节点之间,或者连接在锁存节点和接地端之间。
根据本发明,第一开关是由感应节点驱动的晶体管。
根据本发明,第二开关和第三开关是由第二保持节点驱动的晶体管,该第二保持节点由开关控制器控制。
根据本发明,开关控制器包括开关控制器的第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和第四晶体管,该开关控制器的第一晶体管和第二晶体管以二极管接法的配置进行连接。
根据本发明,开关控制器的第一晶体管被配置成将第一输入节点连接到第一保持节点。
根据本发明,开关控制器的第二晶体管被配置成将第二输入节点连接到第二保持节点。
根据本发明,开关控制器的第三晶体管通过第二输入节点驱动将第一保持节点连接到接地端。
根据本发明,开关控制器的第四晶体管被配置成通过第一保持节点驱动将第二保持节点连接到接地端。
根据本发明,开关控制器的第一和第二晶体管将各输入节点连接到第三开关和第二开关。
根据本发明,开关控制器的第一和第二晶体管可以用二极管代替。
根据本发明,控制电路中的脉冲电流源包括电流镜,其具有第一镜像晶体管和第二镜像晶体管,其中,第一镜像晶体管和第二镜像晶体管的源极端子共同连接第一输入节点,并且第一镜像晶体管和第二镜像晶体管的栅极共同连接镜像节点,并且电流源复位晶体管将镜像节点耦接到接地端。
根据本发明,镜像节点经由电流源复位晶体管耦接到接地端。
根据本发明,电流源复位晶体管由第二输入节点驱动。
根据本发明,第一镜像晶体管的漏极连接到镜像节点。
根据本发明,用于RFID电路的稳压电路还包括将镜像节点连接到接地端的电容器。
根据本发明,阻流二极管可以用二极管接法的晶体管代替。
根据本发明,输出电压调整组件是二极管、二极管接法的晶体管、晶体管堆栈、二极管接法的晶体管、电阻器或其任意组合。
根据本发明,目标值可以被内部调整。
根据本发明,第四开关是由输入节点中的一个输入节点驱动的晶体管。
根据本发明,第五开关是由输入节点中的另一个输入节点驱动的晶体管。
本发明的一般目的是提出一种用于RFID标签的节能稳压电路,其最小化了稳压电路的功耗,并且最大化了RFID标签的读取范围。该稳压电路具有关于现有技术的稳压器的大部分(即使不是全部)的优点,而同时不具备它们的显著缺点。为了达到这一目的,所开发的稳压电路在其中通过使用具有控制电路和感应电路的驱动元件来实现电压调节。驱动元件驱动受控电流至输出端,以提高电压。感应电路测量在输出端处的电压,并且如果电压达到目标值时,则向控制电路发送信号,所述目标值通过组件的内部参数进行设定。当输出电压达到目标值时,控制电路停止驱动元件,使调节电压所需的电流最小化,。此外,稳压电路不包含任何静态电流支路,这进一步提高了稳压电路的功效。
本发明的另一目的是提供一个所述类型的稳压电路,其不需要耦合变压器或电感器,并且可以很容易地利用RFID标签上的相对较小的区域来构造。
本发明的另一目的是提供一个所述类型的稳压电路,其不需要任何额外的参考电压源或参考电流源,并且其可以很容易地利用RFID标签上的相对较小的区域来构造。
这些目的是根据上文已经简要概括的电路特征来实现的,并且将参考附图进一步详细地描述这些电路特征。
附图说明
图1是RFID标签的功能框图。
图2是根据本发明的稳压电路的示意性框架图。
图3是根据本发明的稳压电路的控制电路。
图4是在根据本发明的稳压电路的控制电路中的开关和开关控制器的示例性电路实现。
图5是在根据本发明的稳压电路的控制电路中的脉冲电流源的示例性电路实现。
图6是根据本发明的稳压电路的驱动元件的示例性电路实现。
图7是根据本发明的稳压电路的感应电路。
图8是本发明的稳压电路的示例性实施例。
图9示出了在图8中引用的各电路点处出现的电压和电流波形图。
具体实施方式
图1显示了RFID标签100的功能框图。在图1中,RF信号通过天线101接收。随后,整流电路102在第一输入节点103和第二输入节点104处将该信号整流为两个相位差约为180度的半波整流信号。这些信号可随后被送入稳压电路105,其为输出电容器106供电并且在输出节点107处提供经调节的电压。在该输出节点107处的经调节的电压,其保持在预定值(称为“目标值”)附近,具有的波动大小低于10%,用于为RFID电路108供电。
图2显示了根据本发明的稳压电路105的示意性框架图。稳压电路105具有分别连接到第一输入节点103和第二输入节点104的两个输入端,并且具有连接到输出节点107的一个输出端。稳压电路105包括控制电路201、驱动元件202和感应电路203。控制电路201通过感应节点204连接到感应电路203,并且通过控制节点205连接到驱动元件202。驱动元件202还通过输出节点107连接到感应电路203。
稳压电路105按周期运行,该周期可分为两个阶段,即:驱动阶段和复位(reset)阶段;在驱动阶段,在第一输入节点103处的电压大于0伏特,而在第二输入节点104处的电压近似0伏特;在复位阶段,在第二输入节点104处的电压大于0伏特,而在第一输入节点103处的电压近似0伏特。在驱动阶段,控制电路201经由控制节点205控制驱动元件202,以便通过控制元件202将电流从第一输入节点103驱动到输出节点107,从而使得输出节点107处的电压上升。当在输出节点107处的电压达到“目标值”,感应电路203将经由感应节点204发送信号至控制电路201。随后,控制电路201将停止驱动元件202对输出节点107的电流驱动,导致避免在输出节点107处的电压上升至超过“目标值”(通常不超过目标值的5%)。在复位阶段,稳压电路105被复位回到在启动驱动阶段之前的初始状态,并且准备好进行下一驱动阶段。因此,在输出节点107处的电压将被调节,并且保持在“目标值”附近。
可以调整输出电容器106的大小,以控制在输出节点107处的输出电压的波动大小。
图3显示了根据本发明的稳压电路的控制电路201。控制电路201包括:交叉耦合对的第一晶体管319和交叉耦合对的第二晶体管320,其形成交叉耦合对配置;脉冲电流源310;第一开关321;第二开关322;以及,第三开关316。交叉耦合对的第一晶体管319和交叉耦合对的第二晶体管320经由锁存节点303连接到第一开关321和第三开关316,并且经由控制节点205连接到第二开关322。脉冲电流源310连接在第一输入节点103和交叉耦合对的第一晶体管319之间。第一开关321连接在节点303和接地端之间。第二开关322连接在控制节点205和接地端之间。第三开关316连接在锁存节点303和第一输入节点103之间。
控制电路201的运行最初从驱动阶段开始。所有开关321、322、316都断开,并且脉冲电流源310在短时间内提供电流,该电流从第一输入节点103通过交叉耦合对的第一晶体管319进入锁存节点303,导致在锁存节点303处的电压要高于在控制节点205处的电压。提供电流的时间必须被最小化,以降低功耗。在第一输入节点103上升得足够高之后,交叉耦合对的第一晶体管319将在交叉耦合对的第二晶体管320打开之前导通,导致交叉耦合对的第一晶体管319和第二晶体管320锁存,锁存节点303锁定为高,并且控制节点205锁定为接地。如果第一开关321在驱动阶段期间接通,则在锁存节点303处的电压将被拉至接地,进而触发交叉耦合对的第一晶体管319和第二晶体管320,并且将在控制节点205处的电压上拉高至等于在第一输入节点103处的电压。
如本领域技术人员所熟知的,开关可用晶体管或晶体管的组合来实现。例如,第一开关321可以由感应节点204驱动的晶体管来实现,以便触发控制电路201的运行。
在控制节点205处的电压可以被用于控制驱动元件202;例如,通过将控制节点205连接到驱动元件202以直接地控制,或者通过将缓冲器或反相器置于控制节点205和驱动元件202之间以间接地控制。
对于复位阶段,第一开关321必须被断开,并且第二开关322和第三开关316必须被接通以复位锁存节点303和控制节点205,保持两个节点的电压为接地。
在另一实施例中,第三开关316可连接在锁存节点303和接地端之间,而不是连接在第一输入节点103和锁存节点303之间。
图4是根据本发明的稳压电路的控制电路201中的开关(即第三开关316和第二开关322)和开关控制器的示例性电路实现。例如,第二开关322和第三开关316可以用通常由第二保持节点302共同驱动的晶体管实现。第二保持节点302通过开关控制器进行控制,以便将第三开关316和第二开关322在驱动阶段保持断开,并且在复位阶段保持接通。
开关控制器包括开关控制器的第一晶体管311、第二晶体管312、第三晶体管313和第四晶体管314,其中开关控制器的的第一晶体管311和第二晶体管312以二极管接法的配置来连接。开关控制器的第一晶体管311将第一输入节点103连接到第一保持节点301。开关控制器的第二晶体管312将第二输入节点104连接到第二保持节点302。开关控制器的第三晶体管313通过第二输入节点104驱动将第一保持节点301连接到接地端。开关控制器的第四晶体管314通过第一保持节点301驱动将第二保持节点302连接到接地端。
在驱动阶段,在第一输入节点103处的电压接通开关控制器的第一晶体管311,而第二输入节点104保持开关控制器的第二晶体管312和第三晶体管313截止,这使得在第一保持节点301处的电压等于在第一输入节点103处的电压减去开关控制器的第一晶体管311的内部阈值电压,这进而导通开关控制器的第四晶体管314,并且将在第二保持节点302处的电压保持在近似0伏特,保持第三开关316和第二开关322断开。当第一输入节点103下降时,在第一保持节点301处的电压将保持在最大值,使得开关控制器的第一晶体管311阻断反向电流,确保第三开关316和第二开关322在驱动阶段始终断开。
在复位阶段,在第一输入节点103处的电压近似于0伏特,保持开关控制器的第一晶体管311截止。在第二输入节点104的电压导通开关控制器的第二晶体管312和第三晶体管313,将在第一保持节点301处的电压下拉到0伏特,这进而使得开关控制器的第四晶体管314截止。这使得在第二保持节点302处的电压等于在第二输入节点104处的电压减去内部阈值,其最终接通第三开关316和第二开关322。当第二输入节点104下降时,在第二保持节点302处的电压将保持在最大值,从而确保第三开关316和第二开关322在复位阶段始终接通。
在另一实施例中,开关控制器的第一晶体管311和第二晶体管312是以二极管接法的配置进行连接的,可以用二极管进行代替。
图5是在根据本发明的稳压电路的控制电路201中的脉冲电流源310的示例性电路实现。脉冲电流源310包括:通过第二输入节点104驱动的电流源复位晶体管315;以及,电流镜,其具有第一镜像晶体管317和第二镜像晶体管318。该第一镜像晶体管317和第二镜像晶体管318均具有连接到第一输入节点103的源极端子以及连接到镜像节点304的栅极。第一镜像晶体管317的漏极连接到镜像节点304。该镜像节点304经由电流源复位晶体管315耦接到接地端。脉冲电流源310的主电流路径是从第一输入节点103通过第二镜像晶体管318到另一端子处的节点的路径,所述另一端子连接到电路中的另一节点。
脉冲电流源310的运行被分成两个阶段,包括驱动阶段和复位阶段。在驱动阶段,当第一输入节点103上升时,第一镜像晶体管317被导通,并且电流开始从第一输入节点103流入镜像节点304。由于在镜像节点304处的寄生电容,在镜像节点304处的电压相比于第一输入节点103将延迟上升,导致在镜像节点304与第一输入节点103之间的电压差较大。然而,在第一输入节点103处的电压将会以较慢的速度上升,这允许在镜像节点304处的电压跟上,并随后导致在镜像节点304与第一输入节点103之间的电压差较小。在这段时间内,取决于电压差的大小,第二镜像晶体管318也被导通和被截止,在短时间内提供电流。与第二镜像晶体管318导通时所提供的电流量有关的时间量可以通过增加第二镜像晶体管318的阈值电压或者降低第一镜像晶体管317的阈值电压来调整。所提供的电流量也可以通过增加与镜像节点304耦接到接地端的电容器或者调整在镜像节点304的寄生电容来调整。在本发明的另一方面,镜像节点304还经由电流源复位晶体管315连接到接地端。电流源复位晶体管315通过第二输入节点104驱动,以便在复位阶段中复位电路,在所述复位阶段,在第二输入节点104处的电压上升。
图6是根据本发明的稳压电路的驱动元件202的示例性电路实现。驱动元件202包括驱动晶体管323,其与阻流二极管324串联连接。驱动晶体管323用于将电流从一个端子驱动至另一个端子,并且阻流二极管324用于阻断反向电流。
在另一实施方式中,阻流二极管324可以用二极管接法的晶体管来代替。
图7是根据本发明的稳压电路的感应电路203。感应电路203包括:两个开关,即第四开关326和第五开关327;以及,输出电压调整组件325。第四开关326连接感应节点204和输出电压调整组件325。第五开关327将感应节点204连接到接地端。感应电路203的运行被分成两个阶段,包括驱动阶段和复位阶段。
在驱动阶段,第四开关326必须被接通并且第五开关327必须被断开,以便将感应节点204通过输出电压调整组件325连接到输出节点107。这导致如果在输出节点107处的电压大于跨输出电压调整组件325两端的电压,则在感应节点204处的电压要变为等于在输出节点107处的电压减去跨输出电压调整组件325两端的电压,否则在感应节点204处的电压将会保持近似等于0伏特。当在感应节点204处的电压达到一定电压时,其将作为信号触发控制电路201以停止驱动元件202。
因此,目标值等于跨输出电压调整组件325两端的电压与控制电路201的触发电压之和。
跨输出电压调整组件325两端的电压可以用于设置在输出节点107处的调节电压的目标值。
输出电压调整组件325可以使用任何可产生跨组件两端的电压的组件来实现,比如二极管、二极管接法的晶体管、晶体管、电阻器、二极管堆栈或其任意组合。使用组件的内部参数来设置目标值,可以消除对外部的参考电路的需求,并且降低了复杂度、芯片面积以及功耗。
在复位阶段,第四开关326必须被断开以切断从输出节点107到感应节点204的电流路径,并且第五开关327必须被接通以将感应节点204复位到接地端。
图8显示了本发明的稳压电路的一个示例性实施例,其中的各级与图2中的功能级相对应。第一开关321,例如,使用由感应节点204驱动的晶体管来实现。第二开关322和第三开关316,例如,使用图4中的电路来实现。驱动元件202使用图6中的电路来实现,其中,驱动晶体管323连接到第一输入节点103并且由控制节点205直接驱动,并且,阻流二极管324连接到输出节点107。在感应电路203中,第四开关326,例如,使用由第一输入节点103驱动的晶体管来实现,第五开关327,例如,使用由第二输入节点104驱动的晶体管来实现,并且输出电压调整组件325使用二极管实现,使得目标值等于输出电压调整组件325和第一开关321的内部阈值电压之和。
图9示出了在图8中引用的各电路点处出现的电压波形图和电流波形图。
在驱动阶段,稳压电路105的运行情况如下。
首先,在第一输入节点103处的电压持续上升,导致开关控制器的第一晶体管311导通,而第二输入节点104保持在近似0伏特,保持开关控制器的第一晶体管312和第二晶体管313以及电流源复位晶体管315截止,这使得在第一保持节点301处的电压等于在第一输入节点103处的电压减去开关控制器的第一晶体管311的内部阈值电压,这进而导通开关控制器的第四晶体管314并且将在第二保持节点302处的电压拉至接地,保持第三开关316和第二开关322断开。在第一输入节点103下降时,在第一保持节点301处的电压将保持在最大值,导致开关控制器的第一晶体管311阻断反向电流,从而确保第三开关316和第二开关322在整个驱动阶段始终断开。
当在输出节点107处的电压未达到目标值时,如图9中的波形的前两个周期所示的,在感应节点204处的电压保持近似0伏特,这使得第一开关321保持断开。
输入节点103也导通第一镜像晶体管317,而第二输入节点104保持电流源复位晶体管315截止,这进而导通第二镜像晶体管318,并随后将一定电流通过交叉耦合对的第一晶体管319提供到锁存节点303中。由于交叉耦合对的第一晶体管319和第二晶体管320是一个交叉耦合对,通过交叉耦合对的第一晶体管319提供的电流将锁定交叉耦合对,保持在锁存节点303处的电压等于第一输入节点103,而同时在控制节点205处的电压仍近似0伏特。这最终导通驱动晶体管323,导致电流从第一输入节点103通过驱动晶体管323流向输出节点107,使得在输出节点107处的电压上升。
在驱动阶段,当在输出节点107处的电压上升超过目标值,如在图9中的波形的第三、第四和第五周期中所描述的,在感应节点204处的电压也将上升,并且接通第一开关321,这进而将在锁存节点303处的电压下拉至接地,触发交叉耦合对的第一晶体管319和第二晶体管320以将控制节点205拉高,断开和停止流过驱动晶体管323的电流,并且停止在输出节点107处的电压的上升。因此,在输出节点107处的电压会被调节,并且保持在“目标值”附近。
要注意的是,在图9中所示的波形是一个示例;意思是,稳压电路105的运行可使用多于或少于三个周期,使得在输出节点107处的电压达到目标值。这取决于多个因素,比如目标值的水平、输出电容器106的电容值、RFID电路108的电流消耗、在第一输入节点103处的半波整流信号的幅度等等。
在复位阶段,稳压电路105的运行情况如下。
在第一输入节点103处的电压保持近似0伏特,保持开关控制器的第一晶体管311截止。在第二输入节点104处的电压开始上升,并且导通开关控制器的第二晶体管312和第三晶体管313,将在第一保持节点301处的电压下拉至0伏特,这进而使得开关控制器的第四晶体管314截止,并且使得在第二保持节点302处的电压等于在第二输入节点104处的电压减去开关控制器的第二晶体管312的内部阈值电压,由此接通第三开关316和第二开关322。在第二输入节点104下降时,将在第二保持节点302处的电压保持在其最大值,以保持第三开关316和第二开关322在整个复位阶段始终接通。
第三开关316保持在第一输入节点103处的电压等于锁存节点303,以便使得交叉耦合对的第二晶体管320截止并且使得第二开关322将在控制节点205处的电压复位到接地,这进而将注入节点305复位到接地。第二输入节点104也导通电流源复位晶体管315,将在镜像节点304处的电压复位到接地。阻流二极管324阻断电流,防止其从输出节点107回流到第一输入节点103。第一输入节点103断开第四开关326,阻断电流从输出节点107流向感应节点204。第二输入节点104也接通第五开关327,将在感应节点204处的电压复位到接地。然后,该电路完全复位,并且准备好在驱动阶段再次运行。
根据本发明的稳压电路的运行不需要任何带有静态电流的支路,而只需要少量电流以供运行所需;例如,在感应节点204处仅需要少量电压来接通第一开关321,由此将功耗降到最低。

Claims (27)

1.一种用于RFID电路的稳压电路,包括:
第一输入节点和第二输入节点,其均连接到整流电路的输出,所述整流电路从通过所述RFID电路接收的电磁波信号生成半波整流电压信号;
输出节点,其连接到所述RFID电路;
控制电路,其连接到所述第一输入节点和第二输入节点、控制节点和感应节点,其中所述控制电路能够在由所述感应节点触发时控制所述控制节点,所述控制电路包括:
交叉耦合对的第一晶体管和第二晶体管,其形成交叉耦合对配置,脉冲电流源,其连接到所述交叉耦合对的第一晶体管和第二晶体管,
第一开关,其连接到所述交叉耦合对的第一晶体管和第二晶体管,
第二开关,其连接到所述交叉耦合对的第一晶体管和第二晶体管,以及
第三开关,其连接到所述交叉耦合对的第一晶体管和第二晶体管;
驱动元件,其耦接在所述第一输入节点与所述输出节点之间,并且由所述控制节点驱动,其中所述驱动元件包括:
驱动晶体管,其连接到所述第一输入节点和所述控制节点,以便在由所述控制节点驱动时,驱动电流从所述第一输入节点到所述输出节点,以及
阻流二极管,其耦接在所述驱动晶体管和所述输出节点之间,以便阻断电流回流至所述第一输入节点;以及
感应电路,其连接到所述输出节点,其中所述感应电路能够感应输出电压,并且在感应到的电压达到目标值时向其他电路发出信号,所述感应电路包括:
输出电压调整组件,
第四开关,其连接所述感应节点和所述输出电压调整组件,以及
第五开关,其将所述感应节点连接到接地端。
2.根据权利要求1所述的用于RFID电路的稳压电路,还包括输出电容器,其将所述输出节点连接到接地端。
3.根据权利要求1所述的用于RFID电路的稳压电路,其中,所述第一开关和所述第三开关经由锁存节点与所述交叉耦合对的第一晶体管和第二晶体管连接。
4.根据权利要求1所述的用于RFID电路的稳压电路,其中,所述第二开关经由所述控制节点与所述交叉耦合对的第一晶体管和第二晶体管连接。
5.根据权利要求1所述的用于RFID电路的稳压电路,其中,所述脉冲电流源连接在所述第一输入节点和所述交叉耦合对的所述第一晶体管之间。
6.根据权利要求1所述的用于RFID电路的稳压电路,其中,所述第一开关被配置成连接在所述锁存节点和接地端之间。
7.根据权利要求1所述的用于RFID电路的稳压电路,其中,所述第二开关被配置成连接在所述控制节点和接地端之间。
8.根据权利要求1所述的用于RFID电路的稳压电路,其中,所述第三开关被配置成连接在所述锁存节点和所述第一输入节点之间,或者连接在所述锁存节点和接地端之间。
9.根据权利要求1所述的用于RFID电路的稳压电路,其中,所述第一开关是由所述感应节点驱动的晶体管。
10.根据权利要求1所述的用于RFID电路的稳压电路,其中,所述第二开关和第三开关是由第二保持节点驱动的晶体管,所述第二保持节点由开关控制器控制。
11.根据权利要求10所述的用于RFID电路的稳压电路,其中,所述开关控制器包括开关控制器的第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和第四晶体管,所述开关控制器的第一晶体管和第二晶体管以二极管接法的配置进行连接。
12.根据权利要求11所述的用于RFID电路的稳压电路,其中,所述开关控制器的第一晶体管被配置成将所述第一输入节点连接到第一保持节点。
13.根据权利要求11所述的用于RFID电路的稳压电路,其中,所述开关控制器的第二晶体管被配置成将所述第二输入节点连接到所述第二保持节点。
14.根据权利要求11所述的用于RFID电路的稳压电路,其中,所述开关控制器的第三晶体管通过所述第二输入节点驱动将所述第一保持节点连接到接地端。
15.根据权利要求11所述的用于RFID电路的稳压电路,其中,所述开关控制器的第四晶体管被配置成通过所述第一保持节点驱动将所述第二保持节点连接到接地端。
16.根据权利要求11所述的用于RFID电路的稳压电路,其中,所述开关控制器的第一晶体管和第二晶体管将各输入节点连接到所述第三开关和所述第二开关。
17.根据权利要求11所述的用于RFID电路的稳压电路,其中,所述开关控制器的第一晶体管和第二晶体管可以用二极管代替。
18.根据权利要求1所述的用于RFID电路的稳压电路,其中,所述控制电路中的所述脉冲电流源包括电流镜,所述电流镜像具有第一镜像晶体管和第二镜像晶体管,其中,所述第一镜像晶体管和所述第二镜像晶体管的源极端子共同连接所述第一输入节点,并且所述第一镜像晶体管和所述第二镜像晶体管的栅极共同连接镜像节点,并且电流源复位晶体管将所述镜像节点耦接到接地端。
19.根据权利要求18所述的用于RFID电路的稳压电路,其中,所述镜像节点经由所述电流源复位晶体管耦接到接地端。
20.根据权利要求18所述的用于RFID电路的稳压电路,其中,所述电流源复位晶体管由所述第二输入节点驱动。
21.根据权利要求18所述的用于RFID电路的稳压电路,其中,所述第一镜像晶体管的漏极连接到所述镜像节点。
22.根据权利要求18所述的用于RFID电路的稳压电路,还包括将所述镜像节点连接到接地端的电容器。
23.根据权利要求1所述的用于RFID电路的稳压电路,其中,所述阻流二极管能够用二极管接法的晶体管代替。
24.根据权利要求1所述的用于RFID电路的稳压电路,其中,所述输出电压调整组件是二极管、二极管接法的晶体管、晶体管堆栈、二极管接法的晶体管、电阻器或其任意组合。
25.根据权利要求1所述的用于RFID电路的稳压电路,其中,所述目标值能够被内部调整。
26.根据权利要求1所述的用于RFID电路的稳压电路,其中,所述第四开关是由所述输入节点中的一个输入节点驱动的晶体管。
27.根据权利要求1所述的用于RFID电路的稳压电路,其中,所述第五开关是由所述输入节点中的另一个输入节点驱动的晶体管。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060119410A (ko) * 2005-05-20 2006-11-24 한국전자통신연구원 가변 정전압을 발생하는 장치 및 방법
US7538673B2 (en) * 2005-08-26 2009-05-26 Texas Instruments Incorporated Voltage regulation circuit for RFID systems
US8314685B2 (en) * 2007-08-27 2012-11-20 Texas Instruments Incorporated Data detector for UHF RFID tags
US7969135B2 (en) * 2008-08-14 2011-06-28 Infineon Technologies Ag Regulation circuit and a method for regulating an input voltage
US20100103707A1 (en) * 2008-10-27 2010-04-29 Atmel Corporation Contactless Interface
CN102282523A (zh) * 2009-01-16 2011-12-14 株式会社半导体能源研究所 调节器电路以及包含调节器电路的rfid标签
US10043124B2 (en) * 2016-12-15 2018-08-07 Em Microelectronic-Marin Sa Voltage regulation circuit for an RFID circuit

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