PL248172B1 - Układ napięcia odniesienia RFID - Google Patents

Układ napięcia odniesienia RFID

Info

Publication number
PL248172B1
PL248172B1 PL447410A PL44741023A PL248172B1 PL 248172 B1 PL248172 B1 PL 248172B1 PL 447410 A PL447410 A PL 447410A PL 44741023 A PL44741023 A PL 44741023A PL 248172 B1 PL248172 B1 PL 248172B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
transistor
reference voltage
current source
source
transistors
Prior art date
Application number
PL447410A
Other languages
English (en)
Other versions
PL447410A1 (pl
Inventor
Piotr Z. Wieczorek
Maciej Radtke
Krzysztof Gołofit
Original Assignee
Amorphic Tech Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia
Politechnika Warszawska
Talkin Things Spolka Akcyjna
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Amorphic Tech Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia, Politechnika Warszawska, Talkin Things Spolka Akcyjna filed Critical Amorphic Tech Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia
Priority to PL447410A priority Critical patent/PL248172B1/pl
Priority to PCT/IB2024/063213 priority patent/WO2025141510A1/en
Publication of PL447410A1 publication Critical patent/PL447410A1/pl
Publication of PL248172B1 publication Critical patent/PL248172B1/pl

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F3/00Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
    • G05F3/02Regulating voltage or current
    • G05F3/08Regulating voltage or current wherein the variable is DC
    • G05F3/10Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics
    • G05F3/16Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
    • G05F3/20Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
    • G05F3/24Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the field-effect type only
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B5/00Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)
  • Continuous-Control Power Sources That Use Transistors (AREA)

Abstract

Celem zgłoszenia jest zapewnienie stałego i niezależnego od napięcia zasilania napięcia referencyjnego dla bloków cyfrowych znacznika NFC przy użyciu implementacyjnie oszczędnego, dedykowanego układu elektronicznego, który rozwiąże problem zapewniania powtarzalnego napięcia referencyjnego w układach o dużych rozrzutach technologicznych, gdzie problematyczne jest uzyskanie elementów elektronicznych o stałych parametrach, jak również istnieje możliwość zmiany tych parametrów w czasie. Układ napięcia odniesienia RFID posiada źródło prądowe ze sprzężeniem zwrotnym (IF), które zawiera dwa sprzężone ze sobą tranzystory tak, że bramka pierwszego tranzystora (Tia) dołączona jest do drenu drugiego tranzystora (Tib), a bramka drugiego tranzystora (Tib) dołączona jest do źródła pierwszego tranzystora (Tia), a pomiędzy bramkę i źródło drugiego tranzystora (Tib) włączony jest rezystor (Rif). Pomiędzy źródłem prądowym ze sprzężeniem zwrotnym (IF) a wejściem zasilającym (Vhrv) włączone jest nieprecyzyjne podprogowe źródło prądowe (IT). Pomiędzy źródłem prądowym ze sprzężeniem zwrotnym (IF) a wyjściem napięcia referencyjnego (Vref) włączone jest przynajmniej jedno dodatkowe źródło prądowe ze sprzężeniem zwrotnym (IR). Natomiast, pomiędzy wyjściem napięcia referencyjnego (Vref) a masą układu (gnd) włączony jest konwerter prąd-napięcie (VT).

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest układ napięcia odniesienia RFID stosowany zwłaszcza w znacznikach NFC.
Znany jest z amerykańskiego opisu wynalazku US5315230A układ napięcia odniesienia z kompensacją temperatury dla niskich i szerokich zakresów napięcia. Generator napięcia odniesienia, który kompensuje zmiany temperatury i VCC, zawiera źródło prądu stałego i tranzystor z kanałem P-MOS. Źródło prądu stałego zapewnia stały prąd w szerokim zakresie VCC, co odpowiada polaryzacji tranzystora z kanałem p w obszarze, w którym jego rezystancja jest stała. Wyjście źródła prądu jest dostarczane do tranzystora z kanałem P, który jest w stanie nasycenia. Stały prąd zapewnia stały spadek napięcia na tranzystorze z kanałem P. W ten sposób generowane jest stabilne napięcie odniesienia. Kompensację temperatury zapewnia się poprzez polaryzację tranzystora z kanałem P do stanu nasycenia i dostarczenie stałego prądu, który odpowiada polaryzacji tranzystora z kanałem P, gdzie rezystancja jest zasadniczo stała w pewnym zakresie temperatur. Prąd powoduje spadek napięcia na tranzystorze z kanałem P, aby utrzymać stabilne napięcie odniesienia. Ponadto kompensacja temperatury jest zapewniona poprzez wykorzystanie ujemnych współczynników temperaturowych rezystorów zawartych w źródle prądu stałego.
W szczególności znana jest z tego wynalazku konstrukcja źródła prądowego ze sprzężeniem zwrotnym, która posiada rezystor i dwa sprzężone ze sobą tranzystory w ten sposób, że bramka jednego tranzystora dołączona jest do źródła drugiego tranzystora, a bramka drugiego tranzystora dołączona jest do drenu pierwszego tranzystora, natomiast rezystor dołączony jest między jednym z tranzystorów a biegunem zasilania. Konstrukcja ta została zrealizowana przy wykorzystaniu tranzystorów p-MOS.
Znany jest z amerykańskiego opisu wynalazku US5955874A układ napięcia odniesienia niezależny od napięcia zasilania, a także zasadniczo niewrażliwy na zmiany procesu i temperatury. Układ napięcia odniesienia zawiera wewnętrzny obwód tranzystorowy, który zawiera wiele wewnętrznych tranzystorów o jednakowej wielkości. Wewnętrzny obwód tranzystorowy jest połączony z obwodem lustrzanym prądu i wieloma tranzystorami progowymi. W ten sposób realizowany jest układ napięcia odniesienia, który jest zasadniczo niezależny od zmian procesu i temperatury. Ponadto, poprzez uziemienie połączeń źródłowych wielu tranzystorów progowych, napięcie wyjściowe obwodu napięcia odniesienia jest również zasadniczo niezależne od zmian napięcia zasilania.
W szczególności znane jest z tego wynalazku rozwiązanie wykorzystujące tranzystor n-MOS posiadający zwartą bramkę z drenem oraz źródło dołączone do masy, dostarczające w układzie napięcie progowe tranzystora. Taka struktura pełni w układzie konwersję prąd-napięcie.
Znany jest z amerykańskiego opisu wynalazku US4975631A układ źródła prądu stałego, który zawiera pierwszy tranzystor FET podłączony do pierwszej linii napięcia w obszarze drenu oraz do drugiej linii napięcia poprzez obwód impedancji w obszarze źródła i wspólną bramkę; drugi tranzystor FET podłączony do pierwszej linii napięciowej w jego obszarze drenu oraz jego obszar źródłowy i bramka są ze sobą połączone; trzeci FET podłączony do obszaru źródłowego drugiego FET w jego obszarze drenu, do drugiej linii napięciowej w jego obszarze źródłowym i do obszaru źródłowego pierwszego FET na jego bramce; oraz czwarty tranzystor FET podłączony do węzła wyjściowego prądu obwodu w jego obszarze drenu, do drugiej linii napięciowej w jego obszarze źródłowym i do obszaru źródłowego drugiego FET w jego bramce. Każdy FET pracuje w stanie nasycenia.
W szczególności znane jest z tego wynalazku rozwiązanie wykorzystujące tranzystor n-MOS posiadający zwartą bramkę z źródłem oraz dren dołączony do napięcia zasilającego. Taka struktura pełni w układzie rolę źródła prądowego.
Znane są w stanie techniki, w szczególności w inżynierii dotyczącej elektroniki, systemy (zdalnej) identyfikacji radiowej RFID (od ang. radio-frequency identification), a w szczególności komunikacja bliskiego zasięgu NFC (od ang. near-field communication). Znane są w stanie techniki tranzystory polowe (FET - od ang. field-effect transistor) z izolowaną bramką, tranzystory cienkowarstwowe (TFT - od ang. thin-film transistor), jak również tranzystory oparte na indowo-galowym tlenku cynku (IGZO lub InGaZnO od ang.: indium (In), gallium (Ga), zinc (Zn), oxygen (O)). Wiadome też jest, że oznaczenie drenu i źródła tych tranzystorów jest umowne, gdyż ze względu na symetryczną budowę tranzystora zamiana tych oznaczeń nie zmienia funkcjonalności tranzystora czy układu, w którym się on znajduje - nazewnictwo to ma jednak charakter porządkujący.
Celem wynalazku jest zapewnienie stałego i niezależnego od napięcia zasilania napięcia referencyjnego dla bloków cyfrowych znacznika NFC przy użyciu implementacyjnie oszczędnego, dedykowanego układu elektronicznego, który rozwiąże problem zapewniania powtarzalnego napięcia referencyjnego w układach o dużych rozrzutach technologicznych, gdzie problematyczne jest uzyskanie elementów elektronicznych o stałych parametrach, jak również istnieje możliwość zmiany tych parametrów w czasie.
Istota wynalazku polega na tym, że układ napięcia odniesienia RFID posiadający źródło prądowe ze sprzężeniem zwrotnym, zawierające dwa sprzężone ze sobą tranzystory tak, że bramka pierwszego tranzystora dołączona jest do drenu drugiego tranzystora, a bramka drugiego tranzystora dołączona jest do źródła pierwszego tranzystora, a pomiędzy bramkę i źródło drugiego tranzystora włączony jest rezystor, zgodnie z wynalazkiem, pomiędzy źródłem prądowym ze sprzężeniem zwrotnym a wejściem zasilającym ma włączone nieprecyzyjne podprogowe źródło prądowe. Ponadto, pomiędzy źródłem prądowym ze sprzężeniem zwrotnym a wyjściem napięcia referencyjnego ma włączone przynajmniej jedno dodatkowe źródło prądowe ze sprzężeniem zwrotnym, a pomiędzy wyjściem napięcia referencyjnego a masą układu ma włączony konwerter prąd-napięcie.
Efektem technicznym tego rozwiązania jest zapewnienie mechanizmu stabilizacji napięcia pomiędzy bramką i źródłem drugiego tranzystora źródła prądowego ze sprzężeniem zwrotnym, a tym samym stabilizacji prądu drenu pierwszego tranzystora źródła prądowego ze sprzężeniem zwrotnym.
Korzystnie, nieprecyzyjne podprogowe źródło prądowe zawiera tranzystor, którego dren dołączony jest do wejścia zasilającego, a bramka zwarta jest ze źródłem i dołączona do drenu drugiego tranzystora źródła prądowego ze sprzężeniem zwrotnym. Dzięki temu uzyskiwany jest prąd stały od pojedynczych nanoamperów do kilkunastu nanoamperów, zależnie od napięcia zasilania, wymiarów geometrycznych i egzemplarza tranzystora nieprecyzyjnego podprogowego źródła prądowego, przy czym tranzystor ten zachowuje właściwości nieidealnego źródła prądu.
Korzystnie, dodatkowe źródło prądowe ze sprzężeniem zwrotnym zawiera dwa sprzężone ze sobą tranzystory tak, że bramka pierwszego tranzystora dołączona jest do drenu drugiego tranzystora, a bramka drugiego tranzystora dołączona jest do źródła pierwszego tranzystora, a pomiędzy bramkę i źródło drugiego tranzystora włączony jest rezystor, przy czym dren drugiego tranzystora dołączony jest do źródła drugiego tranzystora źródła prądowego ze sprzężeniem zwrotnym, dren pierwszego tranzystora dołączony jest do wejścia zasilającego, a źródło drugiego tranzystora dołączone jest do wyjścia napięcia referencyjnego. Dzięki temu uzyskiwane jest stabilne napięcie na rezystorze dodatkowego źródła prądowego ze sprzężeniem zwrotnym, niezależne od napięcia zasilania dołączonego do wejścia zasilającego układu, co przekłada się na stabilny prąd płynący przez ten rezystor, który wypływa z węzła wyjścia napięcia referencyjnego.
Korzystnie, konwerter prąd-napięcie zawiera tranzystor, którego źródło dołączone jest do masy układu, a bramka zwarta jest ze drenem i dołączona do wyjścia napięcia referencyjnego. Dzięki temu uzyskiwane jest napięcie bramka-źródło tranzystora konwertera prąd-napięcie zależne od prądu wpływającego do tranzystora z węzła wyjścia napięcia referencyjnego. Napięcie to może być regulowane prądem źródła prądowego ze sprzężeniem zwrotnym oraz wymiarami geometrycznymi tranzystora konwertera prąd-napięcie pełniącego funkcję konwersji wartości prądu na wartość napięcia.
Korzystnie, pierwszy tranzystor w źródle prądowym ze sprzężeniem zwrotnym jest zrealizowany jako równoległe połączenie wielu tranzystorów. Dzięki temu możliwa jest regulacja prądu źródła prądowego ze sprzężeniem zwrotnym poprzez zmianę liczby tranzystorów, ponadto zmniejszony jest wpływ rozrzutów technologicznych na natężenie generowanych prądów oraz zmniejszone są efekty wynikające z nieidealności opisu fizycznego tranzystorów.
Korzystnie, liczba równolegle połączonych tranzystorów w źródle prądowym ze sprzężeniem zwrotnym w miejsce pierwszego tranzystora wynosi od 2 do 4. Dzięki temu możliwy jest do uzyskania minimalny prąd źródła prądowego ze sprzężeniem zwrotnym niezbędny do polaryzacji bramki pierwszego tranzystora dodatkowego źródła prądowego ze sprzężeniem zwrotnym.
Korzystnie, tranzystor w podprogowym źródle prądowym jest zrealizowany jako równoległe połączenie wielu tranzystorów. Dzięki temu natężenie prądu w podprogowym zakresie pracy tranzystora w podprogowym źródle prądowym jest większe niż drugiego tranzystora źródła prądowego ze sprzężeniem zwrotnym w analogicznym zakresie, co zapewnia nadwyżkę prądu potrzebną do naładowania pojemności bramkowej pierwszego tranzystora w źródle prądowym ze sprzężeniem zwrotnym.
Korzystnie, liczba równolegle połączonych tranzystorów w podprogowym źródle prądowym wynosi od 2 do 4. Dzięki temu możliwy jest do uzyskania minimalny prąd podprogowego źródła prądowego niezbędny do polaryzacji bramki pierwszego tranzystora źródła prądowego ze sprzężeniem zwrotnym.
Korzystnie, tranzystory w dodatkowym źródle prądowym ze sprzężeniem zwrotnym są zrealizowane jako równoległe połączenie wielu tranzystorów. Dzięki temu możliwa jest regulacja prądu dodatkowego źródła prądowego ze sprzężeniem zwrotnym poprzez zmianę liczby tranzystorów, ponadto zmniejszony jest wpływ rozrzutów technologicznych na natężenie generowanych prądów dodatkowego źródła prądowego ze sprzężeniem zwrotnym oraz zmniejszone są efekty wynikające z nieidealności opisu fizycznego tranzystorów. Co więcej, dzięki temu, dodatkowe źródło prądowe ze sprzężeniem zwrotnym jest w stanie wytworzyć znacząco większe prądy niż źródło prądowe ze sprzężeniem zwrotnym.
Korzystnie, liczby równolegle połączonych tranzystorów w dodatkowym źródle prądowym ze sprzężeniem zwrotnym dołączanych w miejscach tranzystorów tego źródła wynoszą od 3 do 12. Dzięki temu cały układ zapewnia uzyskiwanie stabilnych napięć z przedziału od 0,7 V do 1,5 V.
Korzystnie, tranzystor w konwerterze prąd-napięcie jest zrealizowany jako równoległe połączenie wielu tranzystorów. Dzięki temu zmniejszony jest wpływ rozrzutów międzyegzemplarzowych na napięcie na wyjściu napięcia referencyjnego.
Korzystnie, liczba równolegle połączonych tranzystorów w konwerterze prąd-napięcie wynosi od 2 do 4. Dzięki temu uzyskiwane jest pożądane napięcie wyjściowe źródła.
Korzystnie, do wejścia zasilającego doprowadzone jest wyjście pochodzące bezpośrednio z harwestera RFID lub pośrednio poprzez układ wygładzania tętnień. Dzięki temu tętniące napięcie zmieniające się w zakresie od 3 V do 7 V pozwala na uzyskanie stałego i stabilnego napięcia odniesienia.
Korzystnie, wszystkie tranzystory w układzie są tranzystorami FET typu „n”. Zastosowanie jednego typu tranzystorów polowych FET z izolowaną bramką upraszcza proces technologiczny realizacji układu.
Korzystnie, wszystkie tranzystory w układzie są tranzystorami typu TFT. Zastosowanie tranzystorów cienkowarstwowych TFT pozwala na wykonanie taniego i/lub giętkiego układu scalonego.
Korzystnie, kanały tranzystorów wykonane są z amorficznego materiału półprzewodnikowego. Zastosowanie amorficznego materiału półprzewodnikowego zapewnia niski koszt wytwarzania tranzystorów (w relatywnie niskich temperaturach).
Korzystnie, tranzystory zawierają indowo-galowy tlenek cynku. Zastosowanie indowo-galowego tlenku cynku (IGZO) zapewnia relatywnie wysoki parametr mobilności nośników.
Korzystnie, stosunek szerokości do długości kanału drugiego tranzystora w źródle prądowym ze sprzężeniem zwrotnym mieści się w zakresie od 1 do 2, a wartość rezystancji rezystora w tym źródle mieści się w zakresie od 1,5 do 2,5 megaomów. Dzięki temu prąd podprogowy drugiego tranzystora w źródle prądowym ze sprzężeniem zwrotnym jest mniejszy niż tranzystora nieprecyzyjnego podprogowego źródła prądowego, a źródło prądowe ze sprzężeniem zwrotnym ustala niewielki prąd potrzebny jedynie do polaryzacji dodatkowego źródła prądowego ze sprzężeniem zwrotnym.
Korzystnie, stosunek szerokości do długości kanału tranzystora nieprecyzyjnego podprogowego źródła prądowego mieści się w zakresie od 2 do 3. Dzięki temu prąd nieprecyzyjnego podprogowego źródła prądowego w zakresie podprogowym jest większy niż prąd drenu drugiego tranzystora źródła prądowego ze sprzężeniem zwrotnym, co pozwala na poprawną pracę całego układu.
Korzystnie, wartość rezystancji rezystora dodatkowego źródła prądowego ze sprzężeniem zwrotnym mieści się w zakresie od 100 do 150 kiloomów. Dzięki temu zapewniony jest prąd polaryzacji konwertera prąd-napięcie w zakresie charakterystyk przejściowych umożliwiających małe rozrzuty produkcyjne.
Przykład wykonania został uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat ideowy układu napięcia odniesienia RFID z pojedynczymi tranzystorami, a fig. 2 - schemat ideowy układu napięcia odniesienia RFID z wieloma tranzystorami połączonymi równolegle.
Układ napięcia odniesienia RFID w przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 1 zawiera, pomiędzy wejściem zasilającym Vhrv a masą układu gnd, kaskadowe połączenie: nieprecyzyjnego podprogowego źródła prądowego IT, źródła prądowego ze sprzężeniem zwrotnym IF, dodatkowego źródła prądowego ze sprzężeniem zwrotnym IR oraz konwertera prąd-napięcie VT. Wyjście napięcia referencyjnego Vref układu napięcia odniesienia RFID zostało dołączone pomiędzy dodatkowym źródłem prądowym ze sprzężeniem zwrotnym IR a konwerterem prąd-napięcie VT.
Nieprecyzyjne podprogowe źródło prądowe IT zrealizowane zostało w postaci tranzystora Tit, którego dren dołączony jest do wejścia zasilającego Vhrv, a bramka zwarta jest ze źródłem i dołączona do źródła prądowego ze sprzężeniem zwrotnym IF.
Źródło prądowe ze sprzężeniem zwrotnym IF zrealizowane zostało w oparciu o dwa tranzystory Tia i Tib oraz rezystor Rif. Bramka pierwszego tranzystora Tia dołączona jest do drenu drugiego tranzystora Tib. Bramka drugiego tranzystora Tib dołączona jest do źródła pierwszego tranzystora Tia. Natomiast rezystor Rif został włączony pomiędzy bramkę i źródło drugiego tranzystora Tib. Dren pierwszego tranzystora Tia dołączony jest do wejścia zasilającego Vhrv. Dren drugiego tranzystora Tib dołączony jest do nieprecyzyjnego podprogowego źródła prądowego IT. Natomiast źródło drugiego tranzystora Tib dołączone jest do dodatkowego źródła prądowego ze sprzężeniem zwrotnym IR.
Dodatkowe źródło prądowe ze sprzężeniem zwrotnym IR zrealizowane zostało w oparciu o dwa tranzystory Tra i Trb oraz rezystor Rr. Bramka pierwszego tranzystora Tra dołączona jest do drenu drugiego tranzystora Trb. Bramka drugiego tranzystora Trb dołączona jest do źródła pierwszego tranzystora Tra. Natomiast rezystor Rr został włączony pomiędzy bramkę i źródło drugiego tranzystora Trb. Dren pierwszego tranzystora Tra dołączony jest do wejścia zasilającego Vhrv. Dren drugiego tranzystora Trb dołączony jest do źródła prądowego ze sprzężeniem zwrotnym IF. Natomiast źródło drugiego tranzystora Trb dołączone jest do konwertera prąd-napięcie VT oraz do wyjścia napięcia referencyjnego Vref układu napięcia odniesienia RFID.
Konwerter prąd-napięcie VT zrealizowany został w postaci tranzystora Tvt, którego źródło dołączone jest do masy układu gnd, a bramka zwarta jest z drenem i dołączona do dodatkowego źródła prądowego ze sprzężeniem zwrotnym IR oraz do wyjścia napięcia referencyjnego Vref układu napięcia odniesienia RFID.
Układ napięcia odniesienia RFID w przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 2 zasadniczo jest zgodny z układem przedstawionym na fig. 1, z tą różnicą że: tranzystor Tit został zrealizowany jako równoległe połączenie dwóch tranzystorów Tit1 i Tit2, tranzystor Tia został zrealizowany jako równoległe połączenie dwóch tranzystorów Tia1, Tia2, tranzystor Tra został zrealizowany jako równoległe połączenie pięciu tranzystorów Tra1, Tra2, Tra3, Tra4 i Tra5, tranzystor Trb został zrealizowany jako równoległe połączenie pięciu tranzystorów Trb1, Trb2, Trb3, Trb4 i Trb5, a tranzystor Tvt został zrealizowany jako równoległe połączenie trzech tranzystorów Tvt1, Tvt2 i Tvt3.
W niniejszym rozwiązaniu nieprecyzyjne podprogowe źródło prądowe IT wykorzystuje pracę podprogową tranzystora Tit żeby zwiększyć potencjał bramki tranzystora Tia, poprzez ładowanie pojemności bramkowej tranzystora Tia. Kanał tranzystora Tit wymusza przepływ prądu w przedziale 1 nA - 15 nA przez dren tranzystora Tib i pojemność bramkową tranzystora Tia, co powoduje przejście tranzystora Tia do zakresu nasycenia. Zakres pentodowy tranzystora Tia powoduje przepływ prądu przez jego źródło i dren, i odłożenie napięcia wprost proporcjonalnego do tego prądu na rezystorze Rif. Wzrost napięcia na rezystorze Rif, wywołany ładowaniem pojemności bramkowej tranzystora Tia przez źródło prądowe IT, jest zatrzymywany przez tranzystor Tib w momencie, w którym napięcie na rezystorze Rif wywoła przejście z odcięcia w zakres triodowy tranzystora Tib. Następuje to, gdy napięcie na rezystorze Rif przekroczy w przybliżeniu wartość napięcia progowego tranzystora Tib, wówczas dren tranzystora Tib zaczyna ograniczać napięcie na pojemności bramkowej tranzystora Tia, prowadząc do stabilizacji prądu drenu tranzystora Tia oraz napięcia na rezystorze Rif. Ustabilizowany prąd tranzystora Tia, jest jednocześnie prądem źródła prądowego ze sprzężeniem zwrotnym IF, które wymusza stabilny prąd wpływający do bramki pierwszego tranzystora Tra dodatkowego źródła prądowego ze sprzężeniem zwrotnym IR.
Dodatkowe źródło IR wykorzystuje tranzystory Tra i Trb do stabilizacji napięcia na rezystorze Rr poprzez ograniczanie napięcia pojemności bramkowej tranzystora Tra, która jest ładowana źródłem IF. Mechanizm stabilizacji wynika z przeciwnego charakteru działania tranzystorów Tra i Trb. Bramka tranzystora Tra jest ładowana prądem ze źródła IF, prowadząc do zwiększania prądu źródła tranzystora Tra i tym samym napięcia na rezystorze Rr, jednak po przekroczeniu wartości napięcia na rezystorze Rr powyżej napięcia progowego tranzystora Trb prąd źródła IF nie ładuje już pojemności bramkowej tranzystora Tra, lecz jest odprowadzany przez dren tranzystora Trb.
Stabilne napięcie na rezystorze Rr zapewnia stały prąd źródła IR. W niniejszym rozwiązaniu prąd ten ustala jednocześnie punkt pracy tranzystora Tvt, wymuszając jego aktywną pracę, co zgodnie z charakterystyką przejściową tranzystora Tvt przekłada się na uzyskanie stałego napięcia na wyjściu napięcia referencyjnego Vref.
Wynalazek pozwala na dostarczenie stałego i niezależnego od stanu systemu referencyjnego napięcia odniesienia dla bloków cyfrowych znacznika RFID NFC. Przemysłowe zastosowanie wynalazku znajduje się w przemyśle i rynku produktów wymagających indywidualnych oznakowań elektronicznych.

Claims (20)

1. Układ napięcia odniesienia RFID posiadający źródło prądowe ze sprzężeniem zwrotnym (IF) zawierające dwa sprzężone ze sobą tranzystory tak, że bramka pierwszego tranzystora (Tia) dołączona jest do drenu drugiego tranzystora (Tib), a bramka drugiego tranzystora (Tib) dołączona jest do źródła pierwszego tranzystora (Tia), a pomiędzy bramkę i źródło drugiego tranzystora (Tib) włączony jest rezystor (Rif), znamienny tym, że pomiędzy źródłem prądowym ze sprzężeniem zwrotnym (IF) a wejściem zasilającym (Vhrv) włączone jest nieprecyzyjne podprogowe źródło prądowe (IT), pomiędzy źródłem prądowym ze sprzężeniem zwrotnym (IF) a wyjściem napięcia referencyjnego (Vref) włączone jest przynajmniej jedno dodatkowe źródło prądowe ze sprzężeniem zwrotnym (IR), a pomiędzy wyjściem napięcia referencyjnego (Vref) a masą układu (gnd) włączony jest konwerter prąd-napięcie (VT).
2. Układ napięcia odniesienia RFID wg zastrz. 1, znamienny tym, że nieprecyzyjne podprogowe źródło prądowe (IT) zawiera tranzystor (Tit), którego dren dołączony jest do wejścia zasilającego (Vhrv), a bramka zwarta jest ze źródłem i dołączona do drenu drugiego tranzystora (Tib) źródła prądowego ze sprzężeniem zwrotnym (IF).
3. Układ napięcia odniesienia RFID wg zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że dodatkowe źródło prądowe ze sprzężeniem zwrotnym (IR) zawiera dwa sprzężone ze sobą tranzystory tak, że bramka pierwszego tranzystora (Tra) dołączona jest do drenu drugiego tranzystora (Trb), a bramka drugiego tranzystora (Trb) dołączona jest do źródła pierwszego tranzystora (Tra), a pomiędzy bramkę i źródło drugiego tranzystora (Trb) włączony jest rezystor (Rr), przy czym dren drugiego tranzystora (Trb) dołączony jest do źródła drugiego tranzystora (Tib) źródła prądowego ze sprzężeniem zwrotnym (IF), dren pierwszego tranzystora (Tra) dołączony jest do wejścia zasilającego (Vhrv), a źródło drugiego tranzystora (Trb) dołączone jest do wyjścia napięcia referencyjnego (Vref).
4. Układ napięcia odniesienia RFID wg zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że konwerter prąd-napięcie (VT) zawiera tranzystor (Tvt), którego źródło dołączone jest do masy układu (gnd), a bramka zwarta jest ze drenem i dołączona do wyjścia napięcia referencyjnego (Vref).
5. Układ napięcia odniesienia RFID wg dowolnego z zastrz. od 1 do 4, znamienny tym, że pierwszy tranzystor (Tia) w źródle prądowym ze sprzężeniem zwrotnym (IF) jest zrealizowany jako równoległe połączenie wielu tranzystorów (Tia1, Tia2).
6. Układ napięcia odniesienia RFID wg zastrz. 5, znamienny tym, że liczba równolegle połączonych tranzystorów (Tia1, Tia2) w źródle prądowym ze sprzężeniem zwrotnym (IF) w miejsce pierwszego tranzystora (Tia) wynosi od 2 do 4.
7. Układ napięcia odniesienia RFID wg dowolnego z zastrz. od 2 do 6, znamienny tym, że tranzystor (Tit) w podprogowym źródle prądowym (IT) jest zrealizowany jako równoległe połączenie wielu tranzystorów (Tit1, Tit2).
8. Układ napięcia odniesienia RFID wg zastrz. 7, znamienny tym, że liczba równolegle połączonych tranzystorów (Tit1, Tit2) w podprogowym źródle prądowym (IT) wynosi od 2 do 4.
9. Układ napięcia odniesienia RFID wg dowolnego z zastrz. od 3 do 8, znamienny tym, że tranzystory (Tra, Trb) w dodatkowym źródle prądowym ze sprzężeniem zwrotnym (IR) są zrealizowane jako równoległe połączenie wielu tranzystorów (Tra1, Tra2, Tra3, Tra4, Tra5), (Trb1, Trb2, Trb3, Trb4, Trb5).
10. Układ napięcia odniesienia RFID wg zastrz. 9, znamienny tym, że liczby równolegle połączonych tranzystorów (Tra1, Tra2, Tra3, Tra4, Tra5), (Trb1, Trb2, Trb3, Trb4, Trb5) w dodatkowym źródle prądowym ze sprzężeniem zwrotnym (IR) dołączanych w miejscach tranzystorów tego źródła (Tra, Trb) wynoszą od 3 do 12.
11. Układ napięcia odniesienia RFID wg dowolnego z zastrz. od 4 do 10, znamienny tym, że tranzystor (Tvt) w konwerterze prąd-napięcie (VT) jest zrealizowany jako równoległe połączenie wielu tranzystorów (Tvt1, Tvt2, Tvt3).
12. Układ napięcia odniesienia RFID wg zastrz. 11, znamienny tym, że liczba równolegle połączonych tranzystorów (Tvt1, Tvt2, Tvt3) w konwerterze prąd-napięcie (VT) wynosi od 2 do 4.
13. Układ napięcia odniesienia RFID wg dowolnego z zastrz. od 1 do 12, znamienny tym, że do wejścia zasilającego (HRV) doprowadzone jest wyjście pochodzące bezpośrednio z harwestera RFID lub pośrednio poprzez układ wygładzania tętnień.
14. Układ napięcia odniesienia RFID wg dowolnego z zastrz. od 1 do 13, znamienny tym, że wszystkie tranzystory w układzie są tranzystorami FET typu „n”.
15. Układ napięcia odniesienia RFID wg dowolnego z zastrz. od 1 do 14, znamienny tym, że wszystkie tranzystory w układzie są tranzystorami typu TFT.
16. Układ napięcia odniesienia RFID wg dowolnego z zastrz. od 1 do 15, znamienny tym, że kanały tranzystorów wykonane są z amorficznego materiału półprzewodnikowego.
17. Układ napięcia odniesienia RFID wg dowolnego z zastrz. od 1 do 16, znamienny tym, że tranzystory zawierają indowo-galowy tlenek cynku.
18. Układ napięcia odniesienia RFID wg dowolnego z zastrz. od 1 do 17, znamienny tym, że stosunek szerokości do długości kanału drugiego tranzystora (Tib) w źródle prądowym ze sprzężeniem zwrotnym (IF) mieści się w zakresie od 1 do 2, a wartość rezystancji rezystora (Rif) w tym źródle (IF) mieści się w zakresie od 1,5 do 2,5 megaomów.
19. Układ napięcia odniesienia RFID wg dowolnego z zastrz. od 2 do 18, znamienny tym, że stosunek szerokości do długości kanału tranzystora (Tit) nieprecyzyjnego podprogowego źródła prądowego (IT) mieści się w zakresie od 2 do 3.
20. Układ napięcia odniesienia RFID wg dowolnego z zastrz. od 3 do 19, znamienny tym, że wartość rezystancji rezystora (Rr) dodatkowego źródła prądowego ze sprzężeniem zwrotnym (IR) mieści się w zakresie od 100 do 150 kiloomów.
PL447410A 2023-12-29 2023-12-30 Układ napięcia odniesienia RFID PL248172B1 (pl)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL447410A PL248172B1 (pl) 2023-12-30 2023-12-30 Układ napięcia odniesienia RFID
PCT/IB2024/063213 WO2025141510A1 (en) 2023-12-29 2024-12-27 Rfid analog conditioner circuit, rfid digital block initialization circuit and rfid voltage reference

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL447410A PL248172B1 (pl) 2023-12-30 2023-12-30 Układ napięcia odniesienia RFID

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL447410A1 PL447410A1 (pl) 2024-12-30
PL248172B1 true PL248172B1 (pl) 2025-11-03

Family

ID=97522442

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL447410A PL248172B1 (pl) 2023-12-29 2023-12-30 Układ napięcia odniesienia RFID

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL248172B1 (pl)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5315230A (en) * 1992-09-03 1994-05-24 United Memories, Inc. Temperature compensated voltage reference for low and wide voltage ranges
US5391979A (en) * 1992-10-16 1995-02-21 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Constant current generating circuit for semiconductor devices
US20170033687A1 (en) * 2015-07-28 2017-02-02 Synopsys, Inc. Low Power Voltage Regulator
JP2017211941A (ja) * 2016-05-27 2017-11-30 Simplex Quantum株式会社 低電圧駆動電流源回路

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5315230A (en) * 1992-09-03 1994-05-24 United Memories, Inc. Temperature compensated voltage reference for low and wide voltage ranges
US5391979A (en) * 1992-10-16 1995-02-21 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Constant current generating circuit for semiconductor devices
US20170033687A1 (en) * 2015-07-28 2017-02-02 Synopsys, Inc. Low Power Voltage Regulator
JP2017211941A (ja) * 2016-05-27 2017-11-30 Simplex Quantum株式会社 低電圧駆動電流源回路

Also Published As

Publication number Publication date
PL447410A1 (pl) 2024-12-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6822727B2 (ja) 浮動電圧基準を用いる低ドロップアウト電圧レギュレータ
US9030186B2 (en) Bandgap reference circuit and regulator circuit with common amplifier
US10128821B2 (en) Low output impedance, high speed and high voltage generator for use in driving a capacitive load
US10585447B1 (en) Voltage generator
US9841777B2 (en) Voltage regulator, application-specific integrated circuit and method for providing a load with a regulated voltage
US9354648B2 (en) Constant-voltage circuit
US11106229B2 (en) Semiconductor integrated circuit including a regulator circuit
US8836380B2 (en) Bootstrap circuit
US8174319B2 (en) Amplifier
CN109669501B (zh) 电压调节器
US10637401B2 (en) Current output circuit
US20190004558A1 (en) Negative power supply control circuit and power supply device
US8456227B2 (en) Current mirror circuit
US11392158B2 (en) Low threshold voltage transistor bias circuit
US9946277B2 (en) Wide supply range precision startup current source
US6060871A (en) Stable voltage regulator having first-order and second-order output voltage compensation
US10069410B1 (en) Multi-level power-domain voltage regulation
US9853629B2 (en) Oscillator circuit
US7391201B2 (en) Regulated analog switch
JP7630163B2 (ja) 基準電流源
US7091712B2 (en) Circuit for performing voltage regulation
PL248172B1 (pl) Układ napięcia odniesienia RFID
US10355648B2 (en) Regulator amplifier circuit for outputting a fixed output voltage independent of a load current
PL248173B1 (pl) Układ napięcia odniesienia RFID
US10585446B2 (en) Reference voltage generator circuit