CN1521954A - 用于信号检测的电路装置 - Google Patents

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CN1521954A CNA2004100039493A CN200410003949A CN1521954A CN 1521954 A CN1521954 A CN 1521954A CN A2004100039493 A CNA2004100039493 A CN A2004100039493A CN 200410003949 A CN200410003949 A CN 200410003949A CN 1521954 A CN1521954 A CN 1521954A
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Abstract

本发明涉及一种用于信号检测的电路装置，它具有：一个整流器(GL)，用于对一个编码的接收信号整流；一个连接到整流器(GL)的输出端上的信号电容器(CS)；一个与信号电容器(CS)耦合的、具有电流镜电路的放电电流槽路(IS)；及一个与信号电容器(CS)耦合的求值电路(AS)。根据本发明，放电电流槽路(IS)的电流镜电路包括以级联方式连接的晶体管。其应用例如为用于应答器或远程传感器中。

Description

用于信号检测的电路装置
技术领域
本发明涉及用于信号检测的电路装置。
背景技术
这种类型的电路装置例如用于非接触式识别系统(RFID系统)中的应答器(Transponder)及用于远程传感器，以便使由一个基站或读取装置发出的编码信号被解码及转换成数字信号。通常对此由应答器的天线接收的信号通过一个整流器整流。在整流器的输出端连接有一个所谓的信号电容器，在该电容器上降有信号电压，该信号电压代表当前被传送的码及被一个求值电路求值。为了使信号电压尽可能快地跟随整流器输入电压的改变，该信号电容器将通过一个放电电流源或放电电流槽路(Entladestromsenke)施加一个确定的放电电流。该放电电流的大小被确定得适配于信号电容器的电容量，其中该电容量被这样地选择，以致可达到小的时间常数及同时保证UHF的去耦。
这样一种具有电流镜电路(Stromspiegelschaltung)的放电电流槽路例如已由US5 889 489公知。该电流镜电路被作成由两个n-FET晶体管组成的所谓简单电流镜，其中电流给定值以通过一个晶体管的参考电流的形式来确定另一晶体管中的电流强度、即放电电流。在这种电流镜中，由于MOS晶体管的特性，当信号电压小于晶体管饱和电压的情况下该电流强度极大地下降。此外，当信号电压高于晶体管饱和电压的情况下存在放电电流与信号电压之间的相关性。
在电流与电压之间具有小相关性的电流镜电路形式的电流源被使用例如在运算放大器中。在Johns D.A.，Martin K.著的“模拟集成电路设计”第256-259页ISBN：0-471-14448-7中描述了一种用于运算放大器的、具有大输出范围的所谓级联式电流镜电路或“宽摆幅级联式电流镜”，它可显著地减小电流与电压之间的相关性。
发明内容
本发明所基于的技术问题是，提供一种开始部分所述类型的用于信号检测的电路装置，它可保证可靠的信号检测，尤其是可与应答器中具有的场强无关。
按照本发明，提出了一种用于信号检测的电路装置，尤其用于无源或半无源的应答器，它具有：一个整流器，用于对一个编码的接收信号整流；一个连接到整流器的输出端上的信号电容器；一个与信号电容器耦合的、具有电流镜电路的放电电流槽路；及一个与信号电容器耦合的求值电路，其中，放电电流槽路的电流镜电路包括以级联方式连接的晶体管。
所述问题通过上述方案被解决。
在根据本发明的电路装置中，放电电流槽路的电流镜电路包括以级联方式连接的晶体管。通过这样的设计很大地提高了电流槽路的内电阻，由此，尤其在信号电压高于晶体管饱和电压的情况下可得到一个基本理想的、即平坦的电流-电压特性曲线。这将使放电电流与信号电压进一步地无关。此外这种设计与简单电流镜相比具有更小的与信号电容器并联的寄生电容量。
在电路装置的一个进一步构型中，以级联方式连接的晶体管构成了具有大输出范围的级联式电流镜电路。因此它增大了可能的信号范围或信号偏移量，由此可保证检测电路工作在大的场强范围上。此外可做到，在最小电流镜误差的情况下同时地选择一个合适的、即节省电流的电流镜比例，而不会象简单电流镜那样对信号电容器施加寄生电容。
在电路装置的一个进一步构型中，信号电容器与一个限压电路相耦合。这将避免后面电路部分可能的错误工作或损坏及保证了：在基站附近区域中的高场强中能可靠地识别出用作两个相继的数据位之间的分隔符的“谷槽”。
在电路装置的一个进一步构型中，限压电路包括串联连接的二极管或齐纳二极管，它们与信号电容器并联地连接。这种结构单元可简单及节省位置地集成在一个电路中及不需要任何单独的用于识别过电压的控制逻辑电路。
附图说明
在附图中表示出本发明的一个有利实施形式及将在下面描述。
附图表示：
图1：用于信号检测的一个电路装置的概要电路框图，
图2：在图1中作为放电电流槽路的、具有大输出范围的级联式电流镜电路，
图3：图2中级联式电流镜电路及一个简单电流镜的电流-电压特性曲线图，
图4：一个基站附近区域中输入信号随时间变化的示范波形图，及
图5：在接收图4的输入信号时有及无限压电路的信号电压随时间变化的波形图。
具体实施方式
图1表示一个用于信号检测的电路装置的概要电路框图，它具有：一个天线AT；一个整流器GL，它的输入端与天线AT相连接；一个信号电容器CS，它连接在整流器GL的输出极之间；一个放电电流槽路IS，它与信号电容器CS并联地连接；一个限压电路BS，它与信号电容器CS及放电电流槽路BS并联地连接并且为两个串联二极管D1及D2的形式；及一个求值电路AS，它对信号电容器CS上的信号电压UC求值，用于产生一个数字信号。
图1中所示电路装置的功能将在下面对于这样的情况作出描述：使用载波信号的ASK(幅值键控)调制作为调制方法，其中逻辑“1”代表载波信号的存在，及逻辑“0”代表载波信号完全被抑制。但所示电路的功能并不限制于此。该调制由一个未示出的基站来执行。
当载波信号存在时，在整流器GL的输出端、即在信号电容器CS上出现一个相应于载波信号的场强的信号电压UC，它将被求值电路AS求值。当信号电压US超过求值电路AS的一个阈值时，识别为逻辑“1”。当载波信号被基站关断时，信号电容器CS借助放电电流槽路IS被完全放电。求值电路识别为逻辑“0”。
放电电流槽路IS的内部结构被表示在图2中。放电电流槽路IS包括晶体管T1至T5，它们彼此这样地连接，即构成了具有大输出范围的级联式电流镜电路。放电电流槽路IS的放电电流IE将由参考电流IR1及IR2以及晶体管参数来确定，其中IR1等于IR2及电流镜比例被选择为1∶10。所谓的级联晶体管T1对镜比例仅具有很小影响，由此其该晶体管的沟道宽度或沟道长度可被选择得小，以便使由它引起的、与信号电容器并联的寄生电容量可减至最小。由此总地可作到：由放电电流槽路引起的寄生电容量保持很小及同时在小电流镜误差情况下可达到在电流损耗方面合适的电流镜比例。
图3比较地表示在相同镜比例1∶10的情况下图2中级联式电流镜电路及一个简单电流镜的电流-电压特性曲线图。在用A指示的级联式电流镜电路的特性曲线上清楚地显示出其电压与电流强度的相关性明显地小于用B表示的简单电流镜电路的情况。例如，通过基站与应答器之间的距离变化引起的载波场强变化将导致信号电压UC的变化。该变化在简单电流镜电路中将引起应答器中求得的脉冲宽度的较大变化，因为确定放电时间的放电电流IE较强地变化。这种效应在级联式电流镜电路中得以减小，由此可保证数字信号的可靠恢复。
工作可靠性的进一步改善将通过限压电路BS来实现。图4表示图1中整流器GL上输入信号随时间变化的示范波形图，其中输入信号在基站附近区域中以实线表示，及在基站远程区域中以虚线表示。基站在短时间上抑制载波信号，以便在两个相继的数据位之间插入一个“分隔符”或“谷槽”。由于该载波信号被抑制使输入电压降到0V及接着又上升到与载波场强相应的值。该分隔符在应答器中必需由求值电路可靠地识别。
图5表示当接收具有图4的随时间变化曲线的输入信号时得到的信号电压UC随时间变化的波形图，其中无限压电路BS的电压变化曲线用C表示，及有限压电路BS的电压变化曲线用D表示。远程区域中的电压变化曲线用虚线表示。当信号电压UC低于求值电路的一个阈值电压US时，求值电路识别出一个逻辑“0”，否则识别出一个逻辑“1”。
如由电压曲线C可清楚看出地，在附近区域中无限压电路BS的情况下信号电压UC不低于阈值电压US，因为当存在载波信号时信号电压UC的值相对地大，当没有载波信号时电压的下降不够充分。因此由求值电路AS不能识别出被基站插入的分隔符。在使用限压电路BS的情况下，信号电压UC被它限制在一个最大值UM上，因为当信号电压UC超过二极管D1及D2的导通电压的和时，这些二极管被导通。当载波信号被基站抑制时，信号电压UC低于阈值电压US，因为在不存在载波信号期间电压的下降是充分的，由此能可靠地识别出分隔符。在远程区域中限压电路不起作用，因为在不存在载波信号的情况下其阈值电压不会被超过。
所示的电路装置实现了在基站的附近及远程区域中可靠且抗干扰的信号检测，其中由于限压电路BS可免除由于场强过高引起的损坏。

Claims (4)

1.用于信号检测的电路装置，尤其用于无源或半无源的应答器，具有：
一个整流器(GL)，用于对一个编码的接收信号整流，
一个连接到整流器(GL)的输出端上的信号电容器(CS)，
一个与信号电容器(CS)耦合的、具有电流镜电路的放电电流槽路(IS)，及
一个与信号电容器(CS)耦合的求值电路(AS)，
其特征在于：
放电电流槽路(IS)的电流镜电路包括以级联方式连接的晶体管(T1，T2，T3，T4，T5)。
2.根据权利要求1的电路装置，其特征在于：以级联方式连接的晶体管(T1，T2，T3，T4，T5)构成了具有大输出范围的级联式电流镜电路。
3.根据权利要求1或2的电路装置，其特征在于：信号电容器(CS)与一个限压电路(BS)相耦合。
4.根据以上权利要求中一项的电路装置，其特征在于：限压电路(BS)包括串联连接的二极管(D1，D2)或一个齐纳二极管，它们与信号电容器(CS)并联地连接。
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