KR100720227B1 - Demodulator in rfid with non-volatile ferroelectric memory - Google Patents

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Abstract

본 발명은 불휘발성 강유전체 메모리를 포함하는 RFID(Radio Frequency Identification)에서의 복조 장치에 관한 것으로서, RFID의 동작 성능을 개선하기 위해서 전력 소모를 최소화시킬 수 있도록 하는 기술을 개시한다. 이러한 본 발명은 안테나를 통해 인가되는 무선 주파수 신호를 정류하고 불휘발성 강유전체 커패시터를 통해 정류된 전압을 차지 펌핑하여 RFID의 동작 전압을 생성하는 신호 정류부와, 동작 전압의 레벨을 기설정된 제 1레퍼런스 전압과 비교하여 동작 전압의 레벨을 제 1레퍼런스 전압 이하로 조정하는 인벨롭 레벨 조정부, 및 인벨롭 레벨 조정부에서 조정된 동작 전압과 기설정된 제 2레퍼런스 전압을 비교하여 그 비교 결과에 따라 RFID의 동작 명령신호를 출력하는 메인 앰프를 포함하는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a demodulation device in a radio frequency identification (RFID) including a nonvolatile ferroelectric memory, and discloses a technique for minimizing power consumption in order to improve the operation performance of the RFID. The present invention is a signal rectifying unit for rectifying the radio frequency signal applied through the antenna and charge-pumped the voltage rectified through the nonvolatile ferroelectric capacitor to generate the operating voltage of the RFID, and the first reference voltage with a predetermined level of the operating voltage An envelope level adjusting unit for adjusting the level of the operating voltage to be less than or equal to the first reference voltage, and comparing an operating voltage adjusted by the envelope level adjusting unit with a predetermined second reference voltage and operating the RFID command according to the comparison result. It characterized in that it comprises a main amplifier for outputting a signal.

Description

불휘발성 강유전체 메모리를 포함하는 ＲＦＩＤ에서의 복조 장치{Demodulator in RFID with non-volatile ferroelectric memory}Demodulator in RFID with non-volatile ferroelectric memory

도 1은 본 발명에 따른 불휘발성 강유전체 메모리를 포함하는 RFID의 전체 구성도. 1 is an overall configuration diagram of an RFID including a nonvolatile ferroelectric memory according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 불휘발성 강유전체 메모리를 포함하는 RFID에서의 복조 장치의 구성도. 2 is a block diagram of a demodulation device in an RFID including a nonvolatile ferroelectric memory according to the present invention;

도 3은 도 2의 메인 앰프에 관한 상세 회로도. 3 is a detailed circuit diagram of the main amplifier of FIG. 2;

도 4는 도 2의 인벨롭 조정 앰프부에 관한 상세 회로도. FIG. 4 is a detailed circuit diagram of the envelope adjusting amplifier unit of FIG. 2. FIG.

도 5는 본 발명의 복조 장치에 관한 동작 파형도. 5 is an operation waveform diagram of a demodulation device of the present invention.

본 발명은 불휘발성 강유전체 메모리를 포함하는 RFID(Radio Frequency Identification)에서의 복조 장치에 관한 것으로서, FeRAM을 메모리로 사용하는 RFID에서 동작 성능을 개선하기 위해서 디모듈레이터(Demodulator)의 전력 소모를 최소화시킬 수 있도록 하는 기술이다. The present invention relates to a demodulation device in a radio frequency identification (RFID) including a nonvolatile ferroelectric memory, and to minimize power consumption of a demodulator in order to improve operation performance in RFID using FeRAM as a memory. It is a technique to do.

일반적으로 불휘발성 강유전체 메모리 즉, FeRAM(Ferroelectric Random Access Memory)은 디램(DRAM;Dynamic Random Access Memory) 정도의 데이터 처리 속도를 갖고, 전원의 오프시에도 데이터가 보존되는 특성 때문에 차세대 기억 소자로 주목받고 있다. In general, nonvolatile ferroelectric memory, or ferroelectric random access memory (FeRAM), has a data processing speed of about dynamic random access memory (DRAM) and is attracting attention as a next-generation memory device because of its characteristic that data is preserved even when the power is turned off. have.

이러한 FeRAM은 디램과 거의 유사한 구조를 갖는 기억소자로써 커패시터의 재료로 강유전체를 사용하여 강유전체의 특성인 높은 잔류 분극을 이용한 것이다. 이와 같은 잔류 분극 특성으로 인하여 전계를 제거하더라도 데이터가 지워지지 않는다. The FeRAM is a memory device having a structure similar to that of a DRAM, and uses a ferroelectric material as a capacitor material, and uses a high residual polarization characteristic of the ferroelectric material. Due to this residual polarization characteristic, data is not erased even when the electric field is removed.

상술된 FeRAM에 관한 기술내용은 본 발명과 동일 발명자에 의해 출원된 대한민국 특허 출원 제 2001-57275호에 개시된 바 있다. 따라서, FeRAM에 관한 기본적인 구성 및 그 동작에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다. Description of the above-described FeRAM has been disclosed in Korean Patent Application No. 2001-57275 filed by the same inventor as the present invention. Therefore, a detailed description of the basic configuration of the FeRAM and its operation will be omitted.

한편, 일반적인 RFID(Radio Frequency Identification) 장치는 크게 아날로그 블럭, 디지털 블럭 및 메모리 블럭을 구비한다. 여기서, 아날로그 블럭의 내부에는 안테나로부터 수신된 무선 주파수 신호를 변/복조하기 위한 모듈레이터(Modulator)와 디모듈레이터(Demodulator)가 구비된다. On the other hand, a general radio frequency identification (RFID) device includes an analog block, a digital block, and a memory block. Herein, an analog block includes a modulator and a demodulator for modulating / demodulating a radio frequency signal received from an antenna.

여기서, 상술된 디모듈레이터에서 사용되는 커패시터는 주로 PIP(Poly-Insulator-Poly) 구조를 사용한다. 이때, 절연체(Insulator)는 상유전체인 SiO2,Al2O3를 주로 사용하게 된다. Here, the capacitor used in the above-described demodulator mainly uses a poly-insulator-poly (PIP) structure. In this case, the insulator mainly uses SiO 2 and Al 2 O 3 which are dielectric.

그런데, 상술된 디모듈레이터는 리더기(Reader)에서 RFID 칩이 근접해 있을 경우 안테나의 입력인 무선 주파수 신호(RF)가 강하게 입력되어 동작 전압(Venv)의 레벨이 상승하게 된다. 이에 따라, 동작 전압(Venv)의 레벨이 상승할 경우 RFID 회로의 전류 소모가 증가하게 되어 최종적인 전력 소모가 증가하게 되는 문제점이 있다. However, in the demodulator described above, when the RFID chip is close to the reader, the radio frequency signal RF, which is an input of the antenna, is strongly inputted, thereby increasing the level of the operating voltage Venv. Accordingly, when the level of the operating voltage Venv rises, current consumption of the RFID circuit increases, resulting in an increase in final power consumption.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은 디모듈레이터의 동작전압(Venv)이 일정 전압 이상으로 상승하지 못하도록 하여 동작 전류를 감소시킴으로써 전력 소모를 줄일 수 있도록 하는데 그 목적이 있다. The present invention was created to solve the above problems, and an object of the present invention is to reduce the power consumption by preventing the operating voltage (Venv) of the demodulator from rising above a certain voltage, thereby reducing power consumption. .

또한, 본 발명은 디모듈레이터의 증폭부에 전류 제한 저항 소자를 사용하여 증폭부에서 소모되는 전류를 줄일 수 있도록 하는데 그 목적이 있다. In addition, an object of the present invention is to reduce the current consumed in the amplifier by using a current limiting resistor element in the amplifier section of the demodulator.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 불휘발성 강유전체 메모리를 포함하는 RFID에서의 복조 장치는, 안테나를 통해 인가되는 무선 주파수 신호를 정류하고 불휘발성 강유전체 커패시터를 통해 정류된 전압을 차지 펌핑하여 RFID의 동작 전압을 생성하는 신호 정류부; 동작 전압의 레벨을 기설정된 제 1레퍼런스 전압과 비교하여 동작 전압의 레벨을 제 1레퍼런스 전압 이하로 조정하는 인벨롭 레벨 조정부; 및 인벨롭 레벨 조정부에서 조정된 동작 전압과 기설정된 제 2레퍼런스 전압을 비교하여 그 비교 결과에 따라 RFID의 동작 명령신호를 출력하는 메인 앰프를 포함하는 것을 특징으로 한다. The demodulation device in the RFID including the nonvolatile ferroelectric memory of the present invention for achieving the above object, rectifies the radio frequency signal applied through the antenna and charge pumping the rectified voltage through the nonvolatile ferroelectric capacitor of the RFID A signal rectifier generating an operating voltage; An envelope level adjuster configured to adjust the level of the operating voltage to be less than or equal to the first reference voltage by comparing the level of the operating voltage with a first reference voltage; And a main amplifier which compares the operation voltage adjusted by the envelope level adjusting unit with the preset second reference voltage and outputs an operation command signal of the RFID according to the comparison result.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail an embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 불휘발성 강유전체 메모리를 포함하는 RFID의 전체 구성도이다. 본 발명의 RFID(Radio Frequency Identification) 장치는 크게 아날로그 블럭(100)과, 디지털 블럭(200) 및 불휘발성 강유전체 메모리(FeRAM;non-volatile ferroelectric random access memory;300)를 구비한다. 1 is an overall configuration diagram of an RFID including a nonvolatile ferroelectric memory according to the present invention. The radio frequency identification (RFID) device of the present invention includes an analog block 100, a digital block 200, and a non-volatile ferroelectric random access memory (FeRAM) 300.

여기서, 아날로그 블럭(100)은 전압 멀티플라이어(Voltage Multiplier;110), 전압 리미터(Voltage Limiter;120), 모듈레이터(Modulator;130), 디모듈레이터(Demodulator;140), 파워온 리셋부(Power On Reset;150) 및 클럭 발생부(160)를 구비한다. Here, the analog block 100 may include a voltage multiplier 110, a voltage limiter 120, a modulator 130, a demodulator 140, and a power on reset; 150 and a clock generator 160.

그리고, 아날로그 블럭(100)의 안테나(10)는 외부의 리더기 또는 라이터기와 RFID 간에 무선 주파수 신호 RF를 송수신하기 위한 구성이다. 전압 멀티플라이어(110)는 안테나(10)로부터 인가되는 무선 주파수 신호 RF에 의해 RFID의 구동전압인 전원전압 VDD을 생성한다. 전압 리미터(120)는 안테나(10)로부터 인가된 무선 주파수 신호 RF의 전송 전압의 크기를 제한하여 디모듈레이터(140)와 클럭 발생부(160)에 출력한다. And, the antenna 10 of the analog block 100 is a configuration for transmitting and receiving radio frequency signal RF between the external reader or writer and RFID. The voltage multiplier 110 generates a power supply voltage VDD which is a driving voltage of the RFID by the radio frequency signal RF applied from the antenna 10. The voltage limiter 120 limits the magnitude of the transmission voltage of the radio frequency signal RF applied from the antenna 10 and outputs it to the demodulator 140 and the clock generator 160.

또한, 모듈레이터(130)는 디지털 블럭(200)으로부터 인가되는 응답 신호 RP를 모듈레이팅하여 안테나(10)에 전송한다. 디모듈레이터(140)는 전압 멀티플라이어(110)와 전압 리미터(120)의 출력전압에 따라 안테나(10)로부터 인가되는 무선 주파수 신호 RF에서 동작 명령 신호를 검출하여 명령신호 DEMOD를 디지털 블럭(200)에 출력한다. In addition, the modulator 130 modulates the response signal RP applied from the digital block 200 and transmits it to the antenna 10. The demodulator 140 detects an operation command signal from a radio frequency signal RF applied from the antenna 10 according to the output voltages of the voltage multiplier 110 and the voltage limiter 120 and transmits the command signal DEMOD to the digital block 200. Output

파워온 리셋부(150)는 전압 멀티플라이어(110)의 출력 전압 VDD을 감지하여 리셋 동작을 제어하기 위한 파워 온 리셋신호 POR를 디지탈 블럭(200)에 출력한다. 클럭 발생부(160)는 전압 멀티플라이어(110)의 출력 전압 VDD에 따라 디지탈 블럭(200)의 동작을 제어하기 위한 클럭 CLK를 디지탈 블럭(200)에 공급한다. The power-on reset unit 150 detects the output voltage VDD of the voltage multiplier 110 and outputs a power-on reset signal POR for controlling the reset operation to the digital block 200. The clock generator 160 supplies the clock CLK for controlling the operation of the digital block 200 to the digital block 200 according to the output voltage VDD of the voltage multiplier 110.

또한, 상술된 디지탈 블럭(200)은 아날로그 블럭(100)으로부터 전원전압 VDD, 파워 온 리셋신호 POR, 클럭 CLK 및 명령신호 DEMOD를 인가받아 명령신호를 해석하고 제어신호 및 처리 신호들을 생성하여 아날로그 블럭(100)에 해당하는 응답신호 RP를 출력한다. 그리고, 디지탈 블럭(200)은 어드레스 ADD, 입/출력 데이터 I/O, 제어신호 CTR 및 클럭 CLK을 FeRAM(300)에 출력한다. FeRAM(300)은 불휘발성 강유전체 커패시터 소자를 이용하여 데이터를 리드/라이트 하는 메모리 블럭이다. In addition, the above-described digital block 200 receives the power supply voltage VDD, the power-on reset signal POR, the clock CLK, and the command signal DEMOD from the analog block 100 to interpret the command signal and generate control signals and processing signals to generate the analog block. The response signal RP corresponding to 100 is output. The digital block 200 outputs the address ADD, the input / output data I / O, the control signal CTR, and the clock CLK to the FeRAM 300. The FeRAM 300 is a memory block that reads / writes data using a nonvolatile ferroelectric capacitor device.

도 2는 도 1의 디모듈레이터(140)에 관한 상세 회로도이다. FIG. 2 is a detailed circuit diagram illustrating the demodulator 140 of FIG. 1.

디모듈레이터(140)는 신호 정류부(Signal Rectifier;141)와, 바이어스(Bias)부(142)와, 레퍼런스 바이어스(Reference Bias)부(143)와, 인벨롭 레벨(Envelop Level) 조정부(144) 및 메인 앰프(Main Amplifier) MA를 포함한다. The demodulator 140 includes a signal rectifier 141, a bias unit 142, a reference bias unit 143, an envelope level adjusting unit 144, and a main unit. Amplifier (Main Amplifier) includes a MA.

여기서, 신호 정류부(141)는 복수개의 쇼트키(Schottky) 다이오드 D1~D4와, 복수개의 불휘발성 강유전체 커패시터 FC1~FC4를 구비한다. 이에 따라, 안테나(10)를 통해 외부의 무선 고주파 신호 RF가 인가될 경우, 복수개의 쇼트키 다이오드 D1~D4의 정류작용과 복수개의 불휘발성 강유전체 커패시터 FC1~FC4의 차지 펌핑 동작에 의해 RFID 칩의 동작 전압 Venv을 출력한다. Here, the signal rectifier 141 includes a plurality of Schottky diodes D1 to D4 and a plurality of nonvolatile ferroelectric capacitors FC1 to FC4. Accordingly, when an external wireless high frequency signal RF is applied through the antenna 10, the RFID chip may be operated by the rectifying action of the plurality of Schottky diodes D1 to D4 and the charge pumping operation of the plurality of nonvolatile ferroelectric capacitors FC1 to FC4. Output the operating voltage Venv.

즉, 쇼트키 다이오드 D1,D2의 정류작용에 의해 불휘발성 강유전체 커패시터 FC3에 차지를 저장하고, 쇼트키 다이오드 D3,D4의 정류작용에 의해 불휘발성 강유 전체 커패시터 FC3에 저장된 차지를 펌핑하여 불휘발성 강유전체 커패시터 FC4에 저장한다. 그리고, 이러한 정류동작과 펌핑 동작을 순차적으로 수행하여 최종 단의 다이오드를 통해 동작전압 Venv을 생성하게 된다. That is, the charge is stored in the nonvolatile ferroelectric capacitor FC3 by the rectification of the Schottky diodes D1 and D2, and the charge stored in the nonvolatile ferroelectric capacitor FC3 is pumped by the rectification of the Schottky diodes D3 and D4. Store in capacitor FC4. Then, the rectifying operation and the pumping operation are sequentially performed to generate an operating voltage venv through the diode of the final stage.

그리고, 바이어스부(142)는 신호 정류부(141)의 출력인 동작전압 Venv에 일정 바이어스 전압을 인가한다. 바이어스부(142)는 전원전압 VDD 인가단과 접지전압단 사이에 직렬 연결된 저항 Rbias1,Rbias2를 포함한다. The bias unit 142 applies a predetermined bias voltage to the operating voltage Venv, which is an output of the signal rectifying unit 141. The bias unit 142 includes resistors Rbias1 and Rbias2 connected in series between the supply voltage VDD applying terminal and the ground voltage terminal.

또한, 레퍼런스 바이어스부(143)는 레퍼런스 노드 vref1에 일정 바이어스 전압을 인가한다. 레퍼런스 바이어스부(143)는 전원전압 VDD 인가단과 접지전압단 사이에 직렬 연결된 저항 Rref1,Rref2를 포함한다. In addition, the reference bias unit 143 applies a constant bias voltage to the reference node vref1. The reference bias unit 143 includes resistors Rref1 and Rref2 connected in series between the supply voltage VDD applying terminal and the ground voltage terminal.

메인 앰프 MA는 포지티브(+) 단자를 통해 인가되는 동작전압 Venv과 네가티브(-) 단자를 통해 인가되는 레퍼런스 노드 vref1의 출력 전압을 증폭하여 명령신호 DEMOD를 출력한다. 이러한 명령신호 DEMOD에 따라 RFID의 명령신호와 시스템 클럭 신호를 감지하게 된다. The main amplifier MA amplifies the output voltage of the operating voltage Venv applied through the positive (+) terminal and the reference node vref1 applied through the negative (-) terminal, and outputs the command signal DEMOD. The command signal of the RFID and the system clock signal are detected according to the command signal DEMOD.

또한, 인벨롭 레벨 조정부(144)는 풀다운 조정부(145)와, 레퍼런스 바이어스부(146) 및 인벨롭 조정 앰프부 A를 포함하여 동작전압 Venv의 레벨을 조정한다. 여기서, 풀다운 조정부(145)는 동작전압 Venv 인가단과 접지전압단 사이에 연결되어 게이트 단자를 통해 제어신호 feed1가 인가되는 NMOS트랜지스터 N1을 포함하여 동작전압 Venv의 레벨을 조정한다. The envelope level adjusting unit 144 also includes a pull-down adjusting unit 145, a reference bias unit 146, and an envelope adjusting amplifier unit A to adjust the level of the operating voltage Venv. Here, the pull-down adjusting unit 145 adjusts the level of the operating voltage Venv including the NMOS transistor N1 connected between the operating voltage Venv applying terminal and the ground voltage terminal to which the control signal feed1 is applied through the gate terminal.

그리고, 레퍼런스 바이어스부(146)는 전원전압단과 접지전압단 사이에 직렬 연결된 저항 Rref3,Rref4를 포함하여 인벨롭 조정 앰프부 A의 레퍼런스 단인 레퍼 런스 노드 vref2에 바이어스 전압을 제공한다. In addition, the reference bias unit 146 includes resistors Rref3 and Rref4 connected in series between the power supply voltage terminal and the ground voltage terminal to provide a bias voltage to the reference node vref2 which is the reference terminal of the envelope adjusting amplifier unit A.

인벨롭 조정 앰프부 A는 포지티브(+) 단자를 통해 인가되는 동작전압 Venv과 네가티브(-) 단자를 통해 인가되는 레퍼런스 노드 vref2의 출력 전압을 증폭하여 제어신호 feed1를 출력한다. The envelope adjusting amplifier unit A amplifies the output voltages of the operating voltage Venv applied through the positive (+) terminal and the reference node vref2 applied through the negative (-) terminal, and outputs a control signal feed1.

도 3은 도 2의 메인 앰프 MA에 관한 상세 회로도이다. 3 is a detailed circuit diagram of the main amplifier MA of FIG. 2.

메인 앰프 MA는 증폭부(400)와 버퍼부(401)를 포함한다. 여기서, 증폭부(400)는 전류 제한 저항 소자 R1,R2, PMOS트랜지스터 P1,P2 및 NMOS트랜지스터 N2,N3를 포함하여 차동 증폭기 형태를 갖는다. The main amplifier MA includes an amplifier 400 and a buffer unit 401. Here, the amplifier 400 includes a current limiting resistor elements R1, R2, PMOS transistors P1, P2, and NMOS transistors N2, N3.

전류 제한 저항 소자 R1는 전원전압단과 PMOS트랜지스터 P1,P2의 공통 소스 단자 사이에 연결된다. 그리고, 전류 제한 저항 소자 R2는 NMOS트랜지스터 N2,N3의 공통 소스 단자와 접지전압단 사이에 연결된다. PMOS트랜지스터 P1,P2는 전류 제한 저항 소자 R1와 NMOS트랜지스터 N2,N3 사이에 연결되어 공통 게이트 단자가 PMOS트랜지스터 P1의 드레인 단자와 연결된다. NMOS트랜지스터 N2,N3는 PMOS트랜지스터 P1,P2와 전류 제한 저항 소자 R2 사이에 연결되어 각각의 게이트 단자를 통해 차동 입력인 레퍼런스 노드 vref1의 출력 전압과 동작 전압 Venv이 인가된다. The current limiting resistor element R1 is connected between the supply voltage terminal and the common source terminal of the PMOS transistors P1 and P2. The current limiting resistor R2 is connected between the common source terminal of the NMOS transistors N2 and N3 and the ground voltage terminal. The PMOS transistors P1 and P2 are connected between the current limiting resistor element R1 and the NMOS transistors N2 and N3 so that the common gate terminal is connected to the drain terminal of the PMOS transistor P1. The NMOS transistors N2 and N3 are connected between the PMOS transistors P1 and P2 and the current limiting resistor R2, and the output voltage and the operating voltage Venv of the reference node vref1, which are differential inputs, are applied through respective gate terminals.

그리고, 버퍼부(401)는 전원전압단과 접지전압단 사이에 직렬 연결된 전류 제한 저항 소자 R3,R4와 PMOS트랜지스터 P3 및 NMOS트랜지스터 N4를 포함한다. 여기서, PMOS트랜지스터 P3와 NMOS트랜지스터 N4는 공통 게이트 단자를 통해 증폭부(400)의 출력이 인가되며, 공통 드레인 단자를 통해 명령 신호 DEMOD를 출력한다. The buffer unit 401 includes current limiting resistor elements R3 and R4 connected in series between a power supply voltage terminal and a ground voltage terminal, a PMOS transistor P3, and an NMOS transistor N4. Here, the output of the amplifier 400 is applied to the PMOS transistor P3 and the NMOS transistor N4 through the common gate terminal, and outputs the command signal DEMOD through the common drain terminal.

도 4는 도 2의 인벨롭 조정 앰프부 A에 관한 상세 회로도이다. 4 is a detailed circuit diagram of the envelope adjustment amplifier unit A of FIG. 2.

인벨롭 조정 앰프부 A는 증폭부(500)와 버퍼부(501)를 포함한다. 여기서, 증폭부(500)는 전류 제한 저항 소자 R5,R6, PMOS트랜지스터 P4,P5 및 NMOS트랜지스터 N5,N6를 포함하여 차동증폭기 형태를 갖는다. The envelope adjustment amplifier unit A includes an amplifier 500 and a buffer unit 501. Here, the amplifier 500 has a differential amplifier form including the current limiting resistor elements R5, R6, PMOS transistors P4, P5, and NMOS transistors N5, N6.

전류 제한 저항 소자 R5는 전원전압단과 PMOS트랜지스터 P4,P5의 공통 소스 단자 사이에 연결된다. 그리고, 전류 제한 저항 소자 R6는 NMOS트랜지스터 N5,N6의 공통 소스 단자와 접지전압단 사이에 연결된다. PMOS트랜지스터 P4,P5는 전류 제한 저항 소자 R5와 NMOS트랜지스터 N5,N6 사이에 연결되어 공통 게이트 단자가 PMOS트랜지스터 P4의 드레인 단자와 연결된다. NMOS트랜지스터 N5,N6는 PMOS트랜지스터 P4,P5와 전류 제한 저항 소자 R6 사이에 연결되어 각각의 게이트 단자를 통해 차동 입력인 레퍼런스 노드 vref2의 출력 전압과 동작 전압 Venv이 인가된다. The current limiting resistor element R5 is connected between the supply voltage terminal and the common source terminal of the PMOS transistors P4 and P5. The current limiting resistor R6 is connected between the common source terminal of the NMOS transistors N5 and N6 and the ground voltage terminal. The PMOS transistors P4 and P5 are connected between the current limiting resistor element R5 and the NMOS transistors N5 and N6 so that the common gate terminal is connected to the drain terminal of the PMOS transistor P4. The NMOS transistors N5 and N6 are connected between the PMOS transistors P4 and P5 and the current limiting resistor element R6, and the output voltage and the operating voltage Venv of the reference node vref2, which are differential inputs, are applied through respective gate terminals.

그리고, 버퍼부(501)는 전원전압단과 접지전압단 사이에 직렬 연결된 전류 제한 저항 소자 R7,R8와 PMOS트랜지스터 P6 및 NMOS트랜지스터 N7를 포함한다. 여기서, PMOS트랜지스터 P6와 NMOS트랜지스터 N7는 공통 게이트 단자를 통해 증폭부(500)의 출력이 인가되며, 공통 드레인 단자를 통해 제어신호 feed1를 출력한다. The buffer unit 501 includes current limiting resistor elements R7 and R8 connected in series between a power supply voltage terminal and a ground voltage terminal, a PMOS transistor P6, and an NMOS transistor N7. Here, the output of the amplifier 500 is applied to the PMOS transistor P6 and the NMOS transistor N7 through the common gate terminal, and outputs the control signal feed1 through the common drain terminal.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 동작 과정을 도 5의 동작 파형도를 참조하여 설명하면 다음과 같다. An operation process of the present invention having such a configuration will be described below with reference to the operation waveform diagram of FIG. 5.

먼저, 신호 정류부(141)는 안테나(10)를 통해 외부의 무선 고주파 신호 RF가 인가될 경우, 복수개의 쇼트키 다이오드 D1~D4의 정류작용과 복수개의 불휘발성 강유전체 커패시터 FC1~FC4의 차지 펌핑 동작에 의해 RFID 칩의 동작 전압 Venv을 출 력한다. First, when an external wireless high frequency signal RF is applied through the antenna 10, the signal rectifying unit 141 rectifies the plurality of Schottky diodes D1 to D4 and charges pumping operations of the plurality of nonvolatile ferroelectric capacitors FC1 to FC4. Outputs the operating voltage Venv of the RFID chip.

이후에, 바이어스부(142)는 신호 정류부(141)의 출력인 동작전압 Venv에 저항 Rbias1,Rbias2의 분할 값에 대응하는 바이어스 전압을 인가한다. 그리고, 레퍼런스 바이어스부(143)는 레퍼런스 노드 vref1에 저항 Rref1,Rref2의 분할 값에 대응하는 바이어스 전압을 인가한다. Thereafter, the bias unit 142 applies a bias voltage corresponding to the divided values of the resistors Rbias1 and Rbias2 to the operating voltage Venv, which is the output of the signal rectifying unit 141. The reference bias unit 143 applies a bias voltage corresponding to the divided values of the resistors Rref1 and Rref2 to the reference node vref1.

또한, 인벨롭 레벨 조정부(144)는 제어신호 feed1에 의해 동작전압 Venv의 레벨을 조정한다. 그리고, 레퍼런스 바이어스부(146)는 레퍼런스 노드 vref2에 저항 Rref3,Rref4의 분할 값에 대응하는 바이어스 전압을 인가한다. In addition, the envelope level adjusting unit 144 adjusts the level of the operating voltage Venv by the control signal feed1. The reference bias unit 146 applies a bias voltage corresponding to the divided values of the resistors Rref3 and Rref4 to the reference node vref2.

이후에, 인벨롭 조정 앰프부 A는 동작전압 Venv과 레퍼런스 노드 vref2의 출력 전압을 증폭하여 제어신호 feed1를 출력한다. 여기서, 레퍼런스 노드 vref2의 출력 전압은 레퍼런스 노드 vref1의 출력 전압보다 일정 레벨 크게 설정하는 것이 바람직하다. 따라서, 동작전압 Venv이 레퍼런스 노드 vref2의 출력 전압보다 높으면 제어신호 feed1가 하이가 된다. 이에 따라, 풀다운 조정부(145)에 의해 NMOS트랜지스터 N1가 턴온되어 동작전압 Venv이 낮아지게 된다. Thereafter, the envelope adjustment amplifier unit A amplifies the output voltages of the operating voltage Venv and the reference node vref2 and outputs the control signal feed1. Here, it is preferable to set the output voltage of the reference node vref2 to a certain level larger than the output voltage of the reference node vref1. Therefore, when the operating voltage Venv is higher than the output voltage of the reference node vref2, the control signal feed1 becomes high. Accordingly, the NMOS transistor N1 is turned on by the pull-down adjuster 145 to lower the operating voltage Venv.

반면에, 동작전압 Venv이 레퍼런스 노드 vref2의 출력 전압보다 낮으면 제어신호 feed1가 로우가 된다. 이에 따라, 풀다운 조정부(145)에 의해 NMOS트랜지스터 N1가 턴오프되어 동작전압 Venv이 다시 상승함으로써 동작전압 Venv은 레퍼런스 노드 vref2의 출력 전압을 기준으로 계속 조정되도록 한다. 이에 따라, 메인 앰프 MA는 동작전압 Venv과 레퍼런스 노드 vref1의 출력 전압을 증폭하여 최종적인 명령신호 DEMOD를 출력한다. On the other hand, when the operating voltage Venv is lower than the output voltage of the reference node vref2, the control signal feed1 becomes low. Accordingly, the NMOS transistor N1 is turned off by the pull-down adjuster 145 and the operating voltage Venv rises again, so that the operating voltage Venv is continuously adjusted based on the output voltage of the reference node vref2. Accordingly, the main amplifier MA amplifies the output voltage of the operating voltage Venv and the reference node vref1 to output the final command signal DEMOD.

이때, 상술된 메인 앰프 MA와 인벨롭 조정 앰프부 A에 구비된 전류 제한 저항 소자 R1~R8는 저항값이 큰 저항소자를 사용하여 작은 앰프부에 1㎂ 이하의 작은 전류가 흐르도록 함으로써 회로의 구동 전류를 제한한다. At this time, the current limiting resistors R1 to R8 included in the main amplifier MA and the envelope adjusting amplifier section A described above allow a small current of 1 mA or less to flow in the small amplifier section by using a resistor having a large resistance value. Limit drive current.

본 발명은 리더기(Reader)에서 RFID 칩이 근접해 있을 경우 안테나(10)의 입력인 무선 주파수 신호 RF가 강하게 입력되어도 동작전압 Venv은 제어신호 feed1에 의해 제어되어 일정 전압 이상으로 상승하지 못하도록 제어된다. 이에 따라, 리더기와 RFID 칩의 거리와 상관없이 안정된 동작 전압 Venv이 출력될 수 있다. 따라서, 동작전압 Venv을 레퍼런스 노드 vref2의 출력 전압 레벨에 한정하여 메인 앰프 MA에서의 반응속도를 빠르게 함으로써 고주파 신호를 처리할 수 있도록 한다. According to the present invention, when the RFID chip is in close proximity to the reader, even when the radio frequency signal RF, which is the input of the antenna 10, is strongly input, the operating voltage Venv is controlled by the control signal feed1 so as not to rise above a predetermined voltage. Accordingly, the stable operating voltage Venv may be output regardless of the distance between the reader and the RFID chip. Therefore, by limiting the operating voltage Venv to the output voltage level of the reference node vref2, the response speed of the main amplifier MA is increased to process the high frequency signal.

이때, 본 발명의 디모듈레이터(140)는 외부의 안테나(10)로부터 무선 주파수 신호 RF가 입력될 경우 명령신호 DEMOD를 하이로 출력하고, 무선 주파수 신호 RF가 입력되지 않을 경우 명령신호 DEMOD를 로우로 출력한다. At this time, the demodulator 140 of the present invention outputs the command signal DEMOD high when the radio frequency signal RF is input from the external antenna 10, and outputs the command signal DEMOD low when the radio frequency signal RF is not input. do.

이상에서와 같이 인벨롭(Envelop) 신호를 고속으로 감지하여 처리하는 특성을 갖는 디모듈레이터를 설계하는 것은 RFID의 동작 특성 및 전력 소모 특성에 많은 영향을 주게 된다. RFID 회로의 설계에서 RFID 태그(Tag)의 단가를 줄이기 위해서는 간단하게 최적화된 회로의 구성이 요구된다. 또한, RFID의 동작 성능을 개선하기 위해서는 전력 소모를 최소화할 수 있는 회로의 구성이 요구된다. As described above, designing a demodulator having a characteristic of detecting and processing an envelope signal at high speed has a great influence on the operation characteristics and power consumption characteristics of the RFID. In order to reduce the cost of the RFID tag in the design of the RFID circuit, a simple optimized circuit configuration is required. In addition, in order to improve the operation performance of the RFID, a configuration of a circuit capable of minimizing power consumption is required.

이에 따라, 본 발명의 디모듈레이터(140)는 최적화된 회로의 구성으로 전력 소모를 최소화할 수 있도록 구현되어 상술된 2가지 요구 조건을 모두 만족할 수 있게 된다. Accordingly, the demodulator 140 of the present invention is implemented to minimize power consumption with an optimized circuit configuration, thereby satisfying both of the above requirements.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 디모듈레이터의 동작전압(Venv)이 일정 전압 이상으로 상승하지 못하도록 하여 동작 전류를 감소시킴으로써 최소한의 전력 소모로 고속의 특성을 확보할 수 있도록 한다. 또한, 본 발명은 디모듈레이터의 증폭부에 전류 제한 저항 소자를 사용하여 증폭부에서 소모되는 전류를 줄일 수 있도록 하는 효과를 제공한다. As described above, the present invention prevents the operating voltage Venv of the demodulator from rising above a certain voltage, thereby reducing the operating current, thereby ensuring fast characteristics with minimum power consumption. In addition, the present invention provides an effect of reducing the current consumed in the amplifier by using a current limiting resistor element in the amplifier section of the demodulator.

아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위한 것으로, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다. In addition, a preferred embodiment of the present invention is for the purpose of illustration, those skilled in the art will be able to various modifications, changes, substitutions and additions through the spirit and scope of the appended claims, such modifications and changes are the following claims It should be seen as belonging to a range.

Claims (16)

안테나를 통해 인가되는 무선 주파수 신호를 정류하고 불휘발성 강유전체 커패시터를 통해 정류된 전압을 차지 펌핑하여 RFID의 동작 전압을 생성하는 신호 정류부; A signal rectifying unit rectifying a radio frequency signal applied through an antenna and charge pumping a voltage rectified through the nonvolatile ferroelectric capacitor to generate an operating voltage of the RFID; 상기 동작 전압의 레벨을 기설정된 제 1레퍼런스 전압과 비교하여 상기 동작 전압의 레벨을 상기 제 1레퍼런스 전압 이하로 조정하는 인벨롭 레벨 조정부; 및 An envelope level adjusting unit configured to adjust the level of the operating voltage to be less than or equal to the first reference voltage by comparing the level of the operating voltage with a preset first reference voltage; And 상기 인벨롭 레벨 조정부에서 조정된 상기 동작 전압과 기설정된 제 2레퍼런스 전압을 비교하여 그 비교 결과에 따라 상기 RFID의 동작 명령신호를 출력하는 메인 앰프를 포함하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 강유전체 메모리를 포함하는 RFID에서의 복조 장치. And a main amplifier for comparing the operation voltage adjusted by the envelope level adjusting unit with a second reference voltage and outputting an operation command signal of the RFID according to the comparison result. Demodulation device in RFID. 제 1항에 있어서, 상기 제 1레퍼런스 전압은 상기 제 2레퍼런스 전압보다 높은 값으로 설정됨을 특징으로 하는 불휘발성 강유전체 메모리를 포함하는 RFID에서의 복조 장치.The demodulation device of claim 1, wherein the first reference voltage is set to a higher value than the second reference voltage. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 동작 전압의 인가 노드에 바이어스 전압을 인가하는 바이어스부; 및A bias unit for applying a bias voltage to the node where the operating voltage is applied; And 상기 제 2레퍼런스 전압의 인가 노드에 일정 바이어스 전압을 인가하는 제 1레퍼런스 바이어스부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 강유전체 메모리 를 포함하는 RFID에서의 복조 장치.And a first reference bias unit configured to apply a constant bias voltage to the application node of the second reference voltage. 제 3항에 있어서, 상기 바이어스부는 전원전압단과 접지전압단 사이에 직렬 연결되어 상기 동작 전압의 인가 노드에 저항 분할된 바이어스 전압을 공급하는 제 1저항 및 제 2저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 강유전체 메모리를 포함하는 RFID에서의 복조 장치.4. The fire of claim 3, wherein the bias unit includes a first resistor and a second resistor connected in series between a power supply voltage terminal and a ground voltage terminal to supply a bias voltage divided by a resistance to an application node of the operating voltage. Demodulation device in RFID including volatile ferroelectric memory. 제 3항에 있어서, 상기 제 1레퍼런스 바이어스부는 전원전압단과 접지전압단 사이에 직렬 연결되어 상기 제 2레퍼런스 전압의 인가 노드에 저항 분할된 바이어스 전압을 공급하는 제 3저항 및 제 4저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 강유전체 메모리를 포함하는 RFID에서의 복조 장치.4. The display device of claim 3, wherein the first reference bias unit includes a third resistor and a fourth resistor connected in series between a power supply voltage terminal and a ground voltage terminal to supply a bias voltage divided by resistance to an application node of the second reference voltage. Demodulation device in RFID comprising a nonvolatile ferroelectric memory, characterized in that. 제 1항에 있어서, 상기 인벨롭 레벨 조정부는 The method of claim 1, wherein the envelope level adjustment unit 제어신호에 따라 상기 동작전압을 풀다운 제어하는 풀다운 조정부;A pull-down adjusting unit which pulls down the operating voltage according to a control signal; 상기 제 1레퍼런스 전압의 인가 노드에 일정 바이어스 전압을 인가하는 제 2레퍼런스 바이어스부; 및 A second reference bias unit configured to apply a predetermined bias voltage to the application node of the first reference voltage; And 상기 동작전압과 상기 제 1레퍼런스 전압을 비교하여 그 비교결과에 따라 상기 제어신호를 출력하는 인벨롭 조정 앰프부를 포함하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 강유전체 메모리를 포함하는 RFID에서의 복조 장치.And an envelope adjusting amplifier unit for comparing the operation voltage with the first reference voltage and outputting the control signal according to the comparison result. 제 6항에 있어서, 상기 풀다운 조정부는 The method of claim 6, wherein the pull-down adjustment unit 상기 동작전압의 인가단과 접지전압단 사이에 연결되어 게이트 단자를 통해 상기 제어신호가 인가되는 NMOS트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 강유전체 메모리를 포함하는 RFID에서의 복조 장치.And an NMOS transistor connected between an application terminal of the operating voltage and a ground voltage terminal, to which the control signal is applied, through a gate terminal. 제 6항에 있어서, 상기 제 2레퍼런스 바이어스부는 전원전압단과 접지전압단 사이에 직렬 연결되어 상기 제 1레퍼런스 전압의 인가 노드에 저항 분할된 바이어스 전압을 공급하는 제 5저항 및 제 6저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 강유전체 메모리를 포함하는 RFID에서의 복조 장치.The semiconductor device of claim 6, wherein the second reference bias unit includes a fifth resistor and a sixth resistor connected in series between a power supply voltage terminal and a ground voltage terminal to supply a bias voltage divided by resistance to an application node of the first reference voltage. Demodulation device in RFID comprising a nonvolatile ferroelectric memory, characterized in that. 제 6항에 있어서, 상기 인벨롭 조정 앰프부는 7. The envelope adjusting amplifier unit of claim 6, 상기 동작전압과 상기 제 1레퍼런스 전압을 비교 및 증폭하여 출력하는 제 1증폭부; 및 A first amplifier configured to compare, amplify, and output the operating voltage and the first reference voltage; And 상기 제 1증폭부의 출력을 버퍼링하여 상기 제어신호를 출력하는 제 1버퍼부를 포함하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 강유전체 메모리를 포함하는 RFID에서의 복조 장치.And a first buffer unit configured to buffer the output of the first amplifier unit to output the control signal. 제 9항에 있어서, 상기 제 1증폭부는 The method of claim 9, wherein the first amplifier portion 상기 동작전압과 상기 제 1레퍼런스 전압을 비교하는 제 1차동증폭기; A first differential amplifier comparing the operating voltage and the first reference voltage; 상기 제 1차동증폭기와 전원전압단 사이에 연결된 제 1전류 제한 저항 소자; 및 A first current limiting resistor element connected between the first differential amplifier and a power supply voltage terminal; And 상기 제 1차동증폭기와 접지전압단 사이에 연결된 제 2전류 제한 저항 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 강유전체 메모리를 포함하는 RFID에서의 복조 장치.And a second current limiting resistor element connected between the first differential amplifier and the ground voltage terminal. 제 9항에 있어서, 상기 제 1버퍼부는 The method of claim 9, wherein the first buffer portion 전원전압단에 연결된 제 3전류 제한 저항 소자; A third current limiting resistor element connected to the power supply voltage terminal; 접지전압단에 연결된 제 4전류 제한 저항 소자; 및 A fourth current limiting resistor element connected to the ground voltage terminal; And 상기 제 3전류 제한 저항 소자와 상기 제 4전류 제한 저항 소자 사이에 연결되어 공통 게이트 단자를 통해 상기 제 1증폭부의 출력이 인가되고 공통 드레인 단자를 통해 상기 제어신호를 출력하는 제 1PMOS트랜지스터, 제 1NMOS트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 강유전체 메모리를 포함하는 RFID에서의 복조 장치.A first PMOS transistor and a first NMOS connected between the third current limiting resistor element and the fourth current limiting resistor element to receive an output of the first amplifier through a common gate terminal and to output the control signal through a common drain terminal; A demodulation device in an RFID comprising a nonvolatile ferroelectric memory, characterized in that it comprises a transistor. 제 6항에 있어서, 상기 인벨롭 레벨 조정부는 상기 동작 전압이 상기 제 1레퍼런스 전압보다 높을 경우 상기 제어신호가 하이가 되어 상기 풀다운 조정부에 의해 상기 동작 전압이 낮아지도록 제어하고, 상기 동작 전압이 상기 제 1레퍼런스 전압보다 낮은 경우 상기 제어신호가 로우가 되어 상기 동작 전압이 높아지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 강유전체 메모리를 포함하는 RFID에서의 복조 장치. The method of claim 6, wherein the envelope level adjusting unit controls the control signal to be high when the operating voltage is higher than the first reference voltage so that the operating voltage is lowered by the pull-down adjusting unit, and the operating voltage is lowered. And a control unit is set to be low when the first reference voltage is lower than the first reference voltage, thereby controlling the operation voltage to be high. 제 1항에 있어서, 상기 메인 앰프는 The method of claim 1, wherein the main amplifier 상기 동작전압과 상기 제 2레퍼런스 전압을 비교 및 증폭하여 상기 동작 명령신호를 출력하는 제 2증폭부; 및 A second amplifier for outputting the operation command signal by comparing and amplifying the operation voltage and the second reference voltage; And 상기 제 2증폭부의 출력을 버퍼링하여 상기 동작 명령신호를 출력하는 제 2버퍼부를 포함하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 강유전체 메모리를 포함하는 RFID에서의 복조 장치.And a second buffer unit configured to buffer the output of the second amplifying unit to output the operation command signal. 제 13항에 있어서, 상기 제 2증폭부는 The method of claim 13, wherein the second amplifier portion 상기 동작전압과 상기 제 2레퍼런스 전압을 비교하는 제 2차동증폭기; A second differential amplifier comparing the operating voltage and the second reference voltage; 상기 제 2차동증폭기와 전원전압단 사이에 연결된 제 5전류 제한 저항 소자; 및 A fifth current limiting resistor element connected between the second differential amplifier and a power supply voltage terminal; And 상기 제 2차동증폭기와 접지전압단 사이에 연결된 제 6전류 제한 저항 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 강유전체 메모리를 포함하는 RFID에서의 복조 장치.And a sixth current limiting resistor element connected between the second differential amplifier and a ground voltage terminal. 제 13항에 있어서, 상기 제 2버퍼부는 The method of claim 13, wherein the second buffer portion 전원전압단에 연결된 제 7전류 제한 저항 소자; A seventh current limiting resistor element connected to the power supply voltage terminal; 접지전압단에 연결된 제 8전류 제한 저항 소자; 및 An eighth current limiting resistor element connected to the ground voltage terminal; And 상기 제 7전류 제한 저항 소자와 상기 제 8전류 제한 저항 소자 사이에 연결 되어 공통 게이트 단자를 통해 상기 제 2증폭부의 출력이 인가되고 공통 드레인 단자를 통해 상기 동작 명령신호를 출력하는 제 2PMOS트랜지스터, 제 2NMOS트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 강유전체 메모리를 포함하는 RFID에서의 복조 장치.A second PMOS transistor connected between the seventh current limiting resistor element and the eighth current limiting resistor element to receive an output of the second amplifier through a common gate terminal and to output the operation command signal through a common drain terminal; A demodulation device in RFID including a nonvolatile ferroelectric memory, characterized in that it comprises a 2NMOS transistor. 제 1항에 있어서, 상기 신호 정류부는 The method of claim 1, wherein the signal rectifying unit 상기 안테나를 통해 인가되는 상기 무선 주파수 신호를 정류하여 출력하는 복수개의 정류수단; 및 A plurality of rectifying means for rectifying and outputting the radio frequency signal applied through the antenna; And 상기 복수개의 정류수단에서 정류된 전압을 각각 차지 펌핑하여 저장하는 복수개의 불휘발성 강유전체 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 강유전체 메모리를 포함하는 RFID에서의 복조 장치.And a plurality of nonvolatile ferroelectric capacitors each configured to charge-pump and store voltages rectified by the plurality of rectifiers, respectively.
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