KR100732294B1 - Demodulator in RFID with non-volatile ferroelectric memory - Google Patents
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Abstract
본 발명은 불휘발성 강유전체 메모리를 포함하는 RFID에서의 복조 장치에 관한 것으로서, 유전율이 큰 불휘발성 강유전체 캐패시터를 이용하는 RFID의 디모듈레이터(Demodulator)에서 전류를 감소시킴으로써 전력 소모를 최소화시킬 수 있도록 하는 기술을 개시한다. 이러한 본 발명은 불휘발성 강유전체 메모리를 포함하는 RFID에서 디모듈레이터에서의 전류 흐름을 최소화하기 위해 인벨롭 검출부에 구비된 저항의 저항값을 크게 설정하고, 이에 기인한 인벨롭 검출부의 전압 변동을 신호 리미터부에서 안정화시키며, 동작전압과 전원전압 사이의 전압차에 의한 전류 소모를 줄이기 위해 출력 버퍼부에 전류 제한 저항 소자를 구비하여, 최소한의 전력 소모로 고속의 인벨롭 검출부의 특성을 확보할 수 있도록 한다. The present invention relates to a demodulation device in an RFID including a nonvolatile ferroelectric memory, and discloses a technique for minimizing power consumption by reducing current in an RFID demodulator using a nonvolatile ferroelectric capacitor having a high dielectric constant. do. In the present invention, in order to minimize current flow in the demodulator in the RFID including the nonvolatile ferroelectric memory, the resistance value of the resistor provided in the envelope detecting unit is set large, and the voltage variation of the envelope detecting unit caused by the signal limiter In order to reduce the current consumption due to the voltage difference between the operating voltage and the power supply voltage, a current limiting resistor element is provided in the output buffer unit to ensure the characteristics of the high speed envelope detection unit with minimal power consumption. .
Description
도 1은 종래기술에 따른 복조 장치의 구성도.1 is a block diagram of a demodulation device according to the prior art.
도 2는 종래기술에 따른 복조 장치의 거리 의존성을 설명하기 위한 도면. 2 is a view for explaining the distance dependency of the demodulation device according to the prior art.
도 3은 본 발명에 따른 불휘발성 강유전체 메모리를 포함하는 RFID의 전체 구성도. 3 is an overall configuration diagram of an RFID including a nonvolatile ferroelectric memory according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 불휘발성 강유전체 메모리를 포함하는 RFID에서의 복조 장치의 구성도. 4 is a block diagram of a demodulation device in an RFID including a nonvolatile ferroelectric memory according to the present invention;
도 5는 도 4의 인벨롭 검출부에 관한 상세 회로도. FIG. 5 is a detailed circuit diagram of the envelope detection unit of FIG. 4. FIG.
도 6은 도 4의 인벨롭 검출부에 관한 다른 실시예. FIG. 6 is another embodiment of the envelope detection unit of FIG. 4. FIG.
도 7은 도 4의 인벨롭 검출부에 관한 또 다른 실시예. FIG. 7 is yet another embodiment of the envelope detector of FIG. 4. FIG.
도 8은 본 발명에 따른 복조 장치의 거리 의존성을 설명하기 위한 도면.8 is a view for explaining a distance dependency of a demodulation device according to the present invention.
도 9는 도 4의 출력 버퍼부에 관한 상세 회로도. FIG. 9 is a detailed circuit diagram illustrating an output buffer unit of FIG. 4. FIG.
도 10은 본 발명에 따른 복조 장치의 신호 특성을 설명하기 위한 도면. 10 is a diagram for explaining signal characteristics of a demodulation device according to the present invention;
도 11은 종래기술과 본 발명의 캐패시터 특성을 비교한 테이블. 11 is a table comparing the characteristics of the capacitor of the prior art and the present invention.
본 발명은 불휘발성 강유전체 메모리를 포함하는 RFID에서의 복조 장치에 관한 것으로서, 유전율이 큰 불휘발성 강유전체 캐패시터를 이용하는 RFID의 디모듈레이터(Demodulator)에서 전류를 감소시킬 수 있도록 하는 기술이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a demodulation device in RFID including a nonvolatile ferroelectric memory, and is a technique for reducing current in an RFID demodulator using a nonvolatile ferroelectric capacitor having a high dielectric constant.
일반적으로 불휘발성 강유전체 메모리 즉, FeRAM(Ferroelectric Random Access Memory)은 디램(DRAM;Dynamic Random Access Memory) 정도의 데이터 처리 속도를 갖고, 전원의 오프시에도 데이타가 보존되는 특성 때문에 차세대 기억 소자로 주목받고 있다. In general, the nonvolatile ferroelectric memory, or ferroelectric random access memory (FeRAM), has a data processing speed of about DRAM (DRAM) and is attracting attention as a next-generation memory device due to its characteristic that data is preserved even when the power is turned off. have.
이러한 FeRAM은 디램과 거의 유사한 구조를 갖는 기억소자로써 캐패시터의 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 almost similar to that of a DRAM, and uses a ferroelectric material as a capacitor material to utilize 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, 디지탈 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.
도 1은 이러한 종래의 디모듈레이터에 관한 회로도이다. 1 is a circuit diagram related to such a conventional demodulator.
종래의 디모듈레이터는 복수개의 상유전체 캐패시터 C1~C5와, 복수개의 쇼트키(Schottky) 다이오드 D1~D6 및 신호 필터부(2)를 구비한다. 여기서, 신호 필터부(2)는 캐패시터 C6와 저항 R1을 구비한다. The conventional demodulator includes a plurality of dielectric dielectric capacitors C1 to C5, a plurality of Schottky diodes D1 to D6, and a
이러한 구성을 갖는 종래의 디모듈레이터는 외부로부터 안테나(1)를 통해 무선 고주파 신호 RF가 인가되면, 쇼트키 다이오드 D1~D6의 정류작용과 상유전체 캐패시터 C1~C5의 차지 펌프 동작에 의해 출력단에 RFID 칩의 동작 전압 Venv가 발생하게 된다. 그리고, 신호 필터부(2)는 상유전체 캐패시터 C6와 저항 R1에 의해 동작 전압 Venv를 필터링한다. 이러한 동작 전압 Venv에 따라 RFID의 명령신호와 시스템 클럭 신호를 감지하게 된다. In the conventional demodulator having such a configuration, when a radio frequency signal RF is applied through the antenna 1 from the outside, an RFID chip is output to the output terminal by the rectifying action of the Schottky diodes D1 to D6 and the charge pump operation of the dielectric dielectric capacitors C1 to C5. The operating voltage Venv of is generated. Then, the
그런데, 상술된 디모듈레이터는 도 2에서 보는 바와 같이, 리더기(Reader)에서 RFID 칩이 근접해 있을 경우 안테나(1)의 입력인 무선 주파수 신호 RF가 강하게 입력되어 동작 전압 Venv이 충분히 인벨롭(Envelop) 되지 못하게 된다. 이때, 도 2에서 Vt는 NMOS트랜지스터의 문턱전압을 의미한다. 이에 따라, 하이 전압 영역에서 신호가 발생하게 되어 목표거리와 근접거리 사이에서의 동작 전압 Venv의 차이가 크게 발생하게 되는 문제점이 있다. However, as shown in FIG. 2, when the RFID chip is in close proximity to the reader, the demodulator described above may not be sufficiently enveloped because the RF signal RF, which is the input of the antenna 1, is strongly inputted. I can't. In this case, Vt in FIG. 2 means a threshold voltage of the NMOS transistor. Accordingly, there is a problem in that a signal is generated in the high voltage region, so that a large difference in operating voltage Venv between the target distance and the close distance occurs.
또한, 상술된 디모듈레이터에서 사용되는 캐패시터 C1~C6는 주로 PIP(Poly-Insulator-Poly) 구조를 사용한다. 이때, 절연체(Insulator)는 상유전체인 SiO2,Al2O3를 주로 사용하게 된다. In addition, the capacitors C1 to C6 used in the above-described demodulator mainly use a PIP (Poly-Insulator-Poly) structure. In this case, the insulator mainly uses
그런데, 이러한 경우 상술된 재료의 상유전체들은 유전율이 작기 때문에 원하는 캐패시턴스를 얻기 위해서는 수많은 캐패시터 소자들이 구비되어야 한다. 이 에 따라, 전체적인 캐패시터의 면적이 증가하게 되고, 셀 캐패시터와 다른 공정을 적용함으로써 공정의 복잡도와 비용이 증가하게 되는 문제점이 있다. In this case, however, the dielectric materials of the above-described materials have a small dielectric constant, and therefore, a large number of capacitor elements must be provided to obtain a desired capacitance. Accordingly, there is a problem that the area of the entire capacitor is increased, and the complexity and the cost of the process are increased by applying a different process from the cell capacitor.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, RFID의 디모듈레이터에 셀 캐패시터와 동일한 공정이 적용되는 불휘발성 강유전체 캐패시터를 이용하여 RFID의 전체 사이즈를 감소시킬 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to reduce the overall size of RFID using a nonvolatile ferroelectric capacitor to which the same process as the cell capacitor is applied to the demodulator of the RFID.
또한, 본 발명은 유전율이 큰 불휘발성 강유전체 캐패시터를 이용하는 RFID의 디모듈레이터(Demodulator)에서 전류를 감소시켜 전력 소모를 줄일 수 있도록 하는데 그 목적이 있다. In addition, an object of the present invention is to reduce the current in the demodulator of the RFID using a nonvolatile ferroelectric capacitor having a high dielectric constant to reduce power consumption.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 불휘발성 강유전체 메모리를 포함하는 RFID에서의 복조 장치는, 안테나를 통해 인가되는 무선 주파수 신호를 정류하고 불휘발성 강유전체 캐패시터를 통해 정류된 전압을 차지 펌핑하여 RFID의 동작을 제어하는 동작 전압을 생성하는 인벨롭 검출부, 및 동작 전압의 전류를 제한하기 위한 전류 제한 저항 소자를 구비하여 동작 전압을 버퍼링하여 명령신호를 출력하는 출력 버퍼부를 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-pumped the rectified voltage through the nonvolatile ferroelectric capacitor of the RFID And an envelope detecting unit for generating an operating voltage for controlling the operation, and an output buffer unit for buffering the operating voltage and outputting a command signal with a current limiting resistor element for limiting the current of the operating voltage.
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 3은 본 발명에 따른 불휘발성 강유전체 메모리를 포함하는 RFID의 전체 구성도이다. 본 발명의 RFID(Radio Frequency Identification) 장치는 크게 아날 로그 블럭(100)과, 디지탈 블럭(200) 및 불휘발성 강유전체 메모리(FeRAM;non-volatile ferroelectric random access memory;300)를 구비한다. 3 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 generally includes an
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
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
또한, 모듈레이터(130)는 디지탈 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 디지탈 블럭(200)에 출력한다. In addition, the
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
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 캐패시터 소자를 이용하여 데이타를 리드/라이트 하는 메모리 블럭이다. In addition, the above-described
도 4는 도 3의 디모듈레이터(140)에 관한 상세 구성도이다. 4 is a detailed block diagram illustrating the
디모듈레이터(140)는 인벨롭 검출부(Envelop Detector;141)와 출력 버퍼부(145)를 구비한다. 여기서, 인벨롭 검출부(141)는 강유전체 캐패시터를 구비하며, 안테나(10)로부터 인가되는 무선 주파수 신호 RF를 정류 및 차지 펌핑하여 동작전압 Venv을 출력한다. 출력 버퍼부(145)는 인벨롭 검출부(141)로부터 인가되는 동작전압 Venv을 버퍼링하여 명령신호 DEMOD를 출력한다. 이러한 명령신호 DEMOD에 따라 RFID의 명령신호와 시스템 클럭 신호를 감지하게 된다. The
도 5는 도 4의 인벨롭 검출부(141)에 관한 상세 회로도이다. FIG. 5 is a detailed circuit diagram of the
인벨롭 검출부(141)는 복수개의 쇼트키(Schottky) 다이오드 D7~D12, 복수개의 불휘발성 강유전체 캐패시터 FC1~FC5, 신호 필터부(142) 및 신호 리미트(Limit)부(143)를 구비한다.The
이러한 구성을 갖는 본 발명의 인벨롭 검출부(141)는 안테나(10)를 통해 외 부의 무선 고주파 신호 RF가 인가될 경우, 복수개의 쇼트키(Schottky) 다이오드 D7~D12의 정류작용과 복수개의 불휘발성 강유전체 캐패시터 FC1~FC5의 차지 펌핑 동작에 의해 RFID 칩의 동작 전압 Venv를 DC 전원 출력단으로 출력한다. The
즉, 쇼트키 다이오드 D7,D8의 정류작용에 의해 불휘발성 강유전체 캐패시터 FC2에 차지를 저장하고, 쇼트키 다이오드 D9,D10의 정류작용에 의해 불휘발성 강유전체 캐패시터 FC2에 저장된 차지를 펌핑하여 불휘발성 강유전체 캐패시터 FC4에 저장한다. 그리고, 이러한 정류동작과 펌핑 동작을 순차적으로 수행하여 최종단의 다이오드 D11,D12을 통해 동작전압 Venv을 생성하게 된다. That is, the charge is stored in the nonvolatile ferroelectric capacitor FC2 by the rectification of the Schottky diodes D7 and D8, and the charge stored in the nonvolatile ferroelectric capacitor FC2 is pumped by the rectification of the Schottky diodes D9 and D10 to pump the nonvolatile ferroelectric capacitor. Save to FC4. Then, the rectifying operation and the pumping operation are sequentially performed to generate the operating voltage Venv through the diodes D11 and D12 of the final stage.
또한, 신호 필터부(142)는 불휘발성 강유전체 캐패시터 FC6와 저항 R2를 구비하여 로우 패스 필터(Low Pass Filter)를 구현한다. 여기서, 불휘발성 강유전체 캐패시터 FC6와 저항 R2는 동작전압 Venv의 출력단과 접지전압단 사이에 병렬 연결된다. 이때, 저항 R2은 저항값이 큰 저항소자를 사용하여 인벨롭 검출부(141)에 1㎂의 작은 전류가 흐르도록 한다. In addition, the
그리고, 신호 리미트부(143)는 NMOS트랜지스터 N1,N2를 구비하여 동작전압 Venv을 2Vtn(NMOS트랜지스터 N1,N2의 문턱전압) 만큼 전압 강하시킨다. 여기서, NMOS트랜지스터 N1,N2는 동작전압 Venv의 출력단과 접지전압단 사이에 직렬 연결되어 게이트 단자가 드레인 단자와 공통 연결된다. The
즉, NMOS트랜지스터 N1,N2의 문턱전압을 각각 0.7V라고 가정하면, 신호 리미트부(143)의 문턱전압은 0.7V×2가 되어 약 전원전압 VDD(1.5V)의 값과 유사하게 된다. 이에 따라, 동작전압 Venv은 접지전압과 2Vtn 전압 영역 사이에서 변하는 신호가 된다. That is, assuming that the threshold voltages of the NMOS transistors N1 and N2 are 0.7V, respectively, the threshold voltage of the
도 6은 도 4의 인벨롭 검출부(141)에 관한 다른 실시예이다. 6 is another embodiment of the
도 6의 실시예는 도 5의 구성에 비해 신호 필터부(142)의 불휘발성 강유전체 캐패시터 FC6 구성이 생략된 구조이다. 신호 필터부(142)는 저항 R2 만으로 로우 패스 필터(Low Pass Filter)를 구현한다. 이때, 저항 R2은 저항값이 큰 저항소자를 사용하여 인벨롭 검출부(141)에 1㎂의 작은 전류가 흐르도록 한다. 6 is a structure in which the nonvolatile ferroelectric capacitor FC6 of the
즉, 신호 리미트부(143)의 NMOS트랜지스터 N1,N2 자체가 캐패시터로 작용하므로 도 5에서와 같이 별도의 캐패시터를 구비하지 않아도 된다. 이에 따라, 동작전압 Venv은 접지전압과 2Vtn 전압 영역 사이에서 변하는 신호가 된다. That is, since the NMOS transistors N1 and N2 of the
도 7은 도 4의 인벨롭 검출부(141)에 관한 또 다른 실시예이다. 7 is another embodiment of the
도 7의 실시예는 도 6의 구성에 비해 신호 리미터부(144)의 구성이 복수개의 다이오드 D1~Dn로 이루어진 것이 상이하다. 여기서, 복수개의 다이오드 D1~Dn는 동작전압 Venv의 출력단과 접지전압단 사이에 직렬 연결되어 nVt의 전압만큼 동작전압 Venv을 전압강하시킨다. In the embodiment of FIG. 7, the
즉, 다이오드 D1~Dn의 문턱전압을 각각 0.7V라고 가정하면, 신호 리미트부(144)의 문턱전압은 0.7V×n(여기서, n은 다이오드 소자의 개수)가 된다. 이에 따라, 동작전압 Venv은 접지전압과 nVt 전압 영역 사이에서 변하는 신호가 된다. That is, assuming that the threshold voltages of the diodes D1 to Dn are 0.7V, respectively, the threshold voltage of the
도 8은 본 발명에 따른 복조 장치의 리더기에서의 거리 의존성을 설명하기 위한 도면이다. 8 is a view for explaining the distance dependency in the reader of the demodulation device according to the present invention.
이러한 구성을 갖는 본 발명은 리더기(Reader)에서 RFID 칩이 근접해 있을 경우 안테나(10)의 입력인 무선 주파수 신호 RF가 강하게 입력되어도 신호 리미트부(143)에 의해 동작 전압 Venv이 2Vt 또는 nVt 영역으로 제한된다. 이에 따라, 리더기와 RFID 칩의 거리와 상관없이 안정된 동작 전압 Venv이 출력될 수 있다. According to the present invention having the above configuration, when the RFID chip is in close proximity to the reader, even if the radio frequency signal RF, which is the input of the
도 9는 도 4의 출력 버퍼부(145)에 관한 상세 회로도이다. FIG. 9 is a detailed circuit diagram illustrating the
출력 버퍼부(145)는 PMOS트랜지스터 P1,P2와, NMOS트랜지스터 N3,N4 및 저항 R3,R4를 구비한다. The
여기서, PMOS트랜지스터 P1,P2와 NMOS트랜지스터 N3,N4는 2개의 CMOS 인버터가 서로 연결된 구조를 갖는다. 즉, PMOS트랜지스터 P1와 NMOS트랜지스터 N3는 저항 R3과 저항 R4 사이에 직렬 연결되어 게이트 단자를 통해 동작 전압 Venv이 인가된다. Here, the PMOS transistors P1 and P2 and the NMOS transistors N3 and N4 have a structure in which two CMOS inverters are connected to each other. That is, the PMOS transistor P1 and the NMOS transistor N3 are connected in series between the resistor R3 and the resistor R4 so that the operating voltage Venv is applied through the gate terminal.
그리고, PMOS트랜지스터 P2와 NMOS트랜지스터 N4는 저항 R3과 저항 R4 사이에 연결되어 게이트 단자가 PMOS트랜지스터 P1,NMOS트랜지스터 N3의 공통 드레인 단자와 연결된다. PMOS트랜지스터 P1와 NMOS트랜지스터 N3의 공통 소스 단자를 통해 명령신호 DEMOD가 출력된다. The PMOS transistor P2 and the NMOS transistor N4 are connected between the resistor R3 and the resistor R4 so that the gate terminal is connected to the common drain terminal of the PMOS transistor P1 and the NMOS transistor N3. The command signal DEMOD is output through the common source terminal of the PMOS transistor P1 and the NMOS transistor N3.
또한, 저항 R3는 전원전압단과 PMOS트랜지스터 P1 사이에 연결되고, 저항 R4는 NMOS트랜지스터 N3과 그라운드 전압단과 연결되어 전류 제한 소자 역할을 수행한다. 이때, 저항 R3,R4은 저항값이 큰 저항소자를 사용하여 출력버퍼부(145)에 1㎂의 작은 전류가 흐르도록 한다. In addition, the resistor R3 is connected between the power supply voltage terminal and the PMOS transistor P1, and the resistor R4 is connected to the NMOS transistor N3 and the ground voltage terminal to serve as a current limiting device. At this time, the resistors R3 and R4 allow a small current of 1 mA to flow through the
도 10은 본 발명에 따른 복조 장치의 신호 특성을 설명하기 위한 도면이다. 10 is a diagram for explaining signal characteristics of a demodulation device according to the present invention.
도 10을 보면, 동작전압 Venv의 전압값은 2Vt 또는 nVt 영역으로 제한되어 리더기와 RFID 사이의 거리와 상관없이 안정된 동작전압 Venv이 출력된다. 그리고, 명령신호 DEMOD는 그라운드 전압과 전원전압 영역 사이에서 변하는 신호가 된다. 여기서, 동작전압 Venv과 명령신호 DEMOD는 위상이 동일하고 출력 버퍼부(145)에 의해 전압 레벨만 쉬프트된다. Referring to FIG. 10, the voltage value of the operating voltage Venv is limited to a 2Vt or nVt region so that a stable operating voltage Venv is output regardless of the distance between the reader and the RFID. The command signal DEMOD is a signal that changes between the ground voltage and the power supply voltage range. Here, the operating voltage Venv and the command signal DEMOD have the same phase, and only the voltage level is shifted by the
이러한 본 발명은 디모듈레이터에서의 전류 흐름을 최소화하기 위해 인벨롭 검출부(141)에 구비된 저항 R2의 저항값을 크게 설정하고, 이에 기인한 인벨롭 검출부(141)의 전압 변동을 신호 리미터부(144)에서 안정화시킨다.In order to minimize the flow of current in the demodulator, the present invention sets a large resistance value of the resistor R2 provided in the
그리고, 동작전압 Venv과 전원전압 VDD 사이의 전압차에 의한 전류 소모를 줄이기 위해 출력 버퍼부(145)에 전류 제한 저항 소자 R3,R4를 구비한다. 따라서, 최소한의 전력 소모로 고속의 인벨롭 검출부(141)의 특성을 확보할 수 있도록 한다. In addition, current limiting resistors R3 and R4 are provided in the
도 11은 종래기술과 본 발명의 캐패시터 특성을 비교한 테이블이다. 11 is a table comparing the capacitor characteristics of the prior art and the present invention.
도 11을 보면, 종래기술에 따른 통상의 캐패시터는 주로 PIP(Poly-Insulator-Poly) 구조를 사용한다. 이때, 절연체(Insulator)는 상유전체인 SiO2,Al2O3를 주로 사용하게 된다. 그런데, 이러한 경우 상유전체 SiO2는 유전율이 3.7이고, 상유전체 Al2O3는 유전율이 8에 불과하여 낮은 유전율을 갖는다. 또한, 캐패시터의 공정은 메모리 셀과 다른 공정으로 설계되어 공정이 복잡해지며 코스트가 증가하게 된다. Referring to FIG. 11, a conventional capacitor according to the prior art mainly uses a poly-insulator-poly (PIP) structure. In this case, the insulator mainly uses
이에 반하여, 본원발명에 적용되는 불휘발성 강유전체 캐패시터 FC1~FC6는 메모리 셀의 캐패시터와 동일한 공정으로 구현된다. 이에 따라, 공정이 단순화되 고, 코스트가 감소하게 된다. In contrast, the nonvolatile ferroelectric capacitors FC1 to FC6 applied to the present invention are implemented in the same process as the capacitor of the memory cell. This simplifies the process and reduces the cost.
또한, 캐패시터의 유전체로서 고유전율을 갖는 표면장벽형 트랜지스터(SBT;Surface Barrier Transistor) 또는 압전소자인 PZT(Plumbum-Zirconate-Titanate)를 사용하게 된다. 이러한 SBT 유전체는 유전율이 250이고 PZT는 유전율이 500으로, 고유전율을 갖기 때문에 RFID에 사용되는 캐패시터의 면적을 줄일 수 있게 된다. In addition, a surface barrier transistor (SBT) having a high dielectric constant or a plumbium-zirconate-titanate (PZT), which is a piezoelectric element, is used as the dielectric of the capacitor. Since the SBT dielectric material has a dielectric constant of 250 and the PZT having a dielectric constant of 500 and a high dielectric constant, the area of the capacitor used for RFID can be reduced.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 RFID의 디모듈레이터에 셀 캐패시터와 동일한 공정이 적용되는 불휘발성 강유전체 캐패시터를 이용하여 RFID의 전체 사이즈를 감소시킬 수 있도록 한다. As described above, the present invention can reduce the total size of the RFID by using a nonvolatile ferroelectric capacitor to which the same process as the cell capacitor is applied to the demodulator of the RFID.
또한, 본 발명은 유전율이 큰 불휘발성 강유전체 캐패시터를 이용하는 RFID의 디모듈레이터(Demodulator)에서 전류를 감소시켜 최소한의 전력 소모로 고속의 특성을 확보할 수 있도록 하는 효과를 제공한다. In addition, the present invention provides the effect of reducing the current in the demodulator (demodulator) of the RFID using a nonvolatile ferroelectric capacitor having a large dielectric constant to ensure high-speed characteristics with minimal power consumption.
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.
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