PL248472B1 - Demodulator RFID - Google Patents

Abstract

Demodulator RFID posiada zacisk sygnału wejściowego (RF) dołączony poprzez rezystor wejściowy (Rin) do bramki pierwszego tranzystora (T1), który swoim drenem dołączony jest do źródła napięcia zasilającego (HRV), a swoim źródłem dołączony jest jednocześnie do masy układu (gnd) poprzez rezystor stałej czasowej (Rt) oraz do bramki drugiego tranzystora (T2). Drugi tranzystor (T2) swoim źródłem dołączony jest do masy układu (gnd), a swoim drenem dołączony jest jednocześnie do źródła napięcia zasilającego (HRV) poprzez drugi rezystor (R2) oraz do pierwszego wyjścia demodulatora (STR) poprzez układ kształtowania impulsów (SH1). Dren drugiego tranzystora (T2) dołączony jest także do drugiego wyjścia demodulatora (END) poprzez układ opóźniający (UO), a następnie poprzez drugi układ kształtowania impulsów (SH2).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest demodulator RFID stosowany zwłaszcza w znacznikach NFC.

Znany jest z chińskiego wynalazku CN111181498A demodulator RFID, zawierający obwód demodulacyjny ASK tranzystora cienkowarstwowego z tlenku metalu, obwód zawiera prostownik, który jest używany do detekcji obwiedni sygnału ASK i dostarczania mocy do pozostałych obwodów układu, filtr dolnoprzepustowy, który jest używany do przenoszenia składowych o niskich częstotliwościach z prostownika, detektor przejścia przez zero sygnału z filtru dolnoprzepustowego oraz bufor wyjściowy do sterowania obciążeniem zgodnie z sygnałem wyjściowym komparatora; filtr dolnoprzepustowy jest filtrem RC zawierającym trzeci kondensator i rezystancję; a rezystancja jest zaimplementowana przy użyciu dwóch tranzystorów ułożonych w przeciwnych kierunkach. Filtr RC jest tworzony przez wyprodukowanie znacznej rezystancji na małej powierzchni za pomocą dwóch odwrotnie ułożonych tranzystorów, dzięki czemu realizowany jest obwód demodulacyjny ASK wyprodukowany przy użyciu tranzystora cienkowarstwowego z tlenku metalu. Metoda może być szeroko stosowana w technologii chipów ASK.

Znany jest z publikacji Yueh-Hua Yu, Yuan-Jiang Lee, Yu-Hsuan Li, Chung-Hung Kuo, ChunHuai Li, Yao-Jen Hsieh, Chun-Ting Liu, Yi-Jan Emery Chen, „An LIPS TFT Demodulator for RFID Tags Embeddable on Panel Displays”, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 57, no. 5, pp. 1356-1361, May 2009, DOI: 10.1109/TMTT.2009.2017312, demodulator RFID, dotyczący demodulacji kluczowanie amplitudy ASK (ang. Amplitude-Shift Keying) dla znaczników identyfikacyjnych RF, który można osadzić na wyświetlaczach panelowych. Demodulator ASK został zaimplementowany w technologii niskotemperaturowego tranzystora cienkowarstwowego (TFT) z krzemu polikrystalicznego (LTPS) o grubości 3 mikrometrów. Ponieważ napięcia progowe LTPS TFT są wyższe niż tranzystorów CMOS, konwencjonalna implementacja demodulatora znacznie obniża czułość demodulatora. Zaproponowano nowy obwód demodulatora pełnookresowego, aby rozwiązać problem wysokiego napięcia progowego i zmniejszyć tętnienia demodulowanej obwiedni. Przy zasilaniu 8 V demodulator zużywa 1,6 mW mocy. Wejściowa częstotliwość nośna została przetestowana do 13,56 MHz, a najwyższa modulowana szybkość transmisji danych ASK wynosi 100 kb/s. Rozmiar obwodu demodulatora LTPS TFT wynosi 500 mikrometrów na 450 mikrometrów.

Znany jest z amerykańskiego wynalazku US3522454A układ kształtowania impulsów, zawierający (a) połączenie szeregowe rozciągające się od pierwszego zacisku zasilania przez elektrody prądowe pierwszego tranzystora MOS, następnie przez elektrody prądowe drugiego tranzystora MOS, a następnie przez obciążenie rezystancyjne do drugiego zacisku zasilania; (b) gałąź taktowania obejmująca obwód szeregowy pojemności i rezystancji i rozciągająca się od złącza między wspomnianym drugim tranzystorem MOS i wspomnianą rezystancją obciążenia do wspomnianego drugiego zacisku zasilania; (c) bramka wspomnianego pierwszego tranzystora MOS jest połączona ze złączem pomiędzy wspomnianą pojemnością a rezystancją wspomnianej gałęzi taktowania; (d) środki do dostarczania do bramki wspomnianego pierwszego tranzystora MOS zaciskania potencjału w stanie włączenia wspomnianego pierwszego tranzystora MOS, przy czym wspomniane środki są takie, aby ograniczać różnicę między wspomnianym zaciskanym potencjałem a potencjałem progowym we wspomnianej bramce do wartości małej w porównaniu z napięciem na wspomnianych pierwszych i drugich zaciskach zasilania; (e) środki wejściowe podłączone do bramki wspomnianego drugiego MOS, tranzystora; oraz (f) środki wyjściowe podłączone do złącza pomiędzy wspomnianym pierwszym i drugim tranzystorem MOS.

Znany jest z niemieckiego wynalazku DE2620187A1 monostabilny multiwibrator z kondensatorem, urządzeniem ładującym do ładowania kondensatora, urządzeniem wejściowym do sterowania urządzeniem ładującym w zależności od sygnału wejściowego oraz z urządzeniem wyjściowym do generowania impulsu wyjściowego, znamienny tym, że urządzenie ładujące ma pierwszy (52), drugi (50) i trzeci (70) tranzystor polowy, a pierwszy (52) i drugi (50) tranzystor polowy są w każdym przypadku połączone szeregowo ze swoją ścieżką źródło-dren i tworzą ścieżkę między dwoma zaciskami (46, 44) źródła energii, że w każdym przypadku elektroda bramki i elektroda drenowa pierwszych dwóch tranzystorów (52, 50) są ze sobą połączone, że elektroda bramkowa trzeciego tranzystora polowego (70) jest połączona do punktu (66) na wspomnianej ścieżce, aby pierwszy (52) i drugi (50) tranzystor polowy miał ścieżkę źródło-dren połączoną między pierwszym zaciskiem (46) źródła energii i pierwszym zaciskiem (92) kondensatora (25), przy czym wymieniony układ wejściowy jest podłączony do drugiego zacisku (90) kondensatora (25), a metoda polega na tym, że środki wyjściowe (28) są podłączone do pierwszego zacisku (92) kondensatora (25) i że obwód jest tak skonstruowany, że podczas działania, w odpowiedzi na sygnał wejściowy przyłożony do wspomnianych środków wejściowych (16), w układzie wyjściowym (28) generowany jest impuls wyjściowy i że ścieżka źródło-dren trzeciego tranzystora (70) dostarcza zasadniczo stały prąd, przez co rozpoczyna się ładowanie kondensatora (25) i że impuls wyjściowy kończy się, gdy napięcie na kondensatorze (25) osiągnie z góry określoną wartość.

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 stworzenie demodulatora zgodnego ze standardem NFC, który rozwiąże problem implementacyjny w technologii elastycznych układów scalonych, przy stosunkowo małym zapotrzebowaniu na moc, małej powierzchni układu oraz małej wrażliwości na zakłócenia napięcia zasilania.

Istota wynalazku polega na tym, że zacisk sygnału wejściowego dołączony jest do bramki pierwszego tranzystora, który swoim drenem dołączony jest do źródła napięcia zasilającego, a swoim źródłem dołączony jest jednocześnie do masy układu przez rezystor stałej czasowej oraz do bramki drugiego tranzystora. Drugi tranzystor swoim źródłem dołączony jest do masy układu, a swoim drenem dołączony jest jednocześnie do źródła napięcia zasilającego przez drugi rezystor oraz do pierwszego wyjścia demodulatora oraz do drugiego wyjścia demodulatora poprzez układ opóźniający.

Efektem technicznym takiego rozwiązania jest to, że sygnał na zacisku sygnału wejściowego jest początkowo tłumiony przez pojemność bramka-źródło pierwszego tranzystora oraz obwód RC utworzony z równoległego połączenia rezystora stałej czasowej i pojemności bramka-źródło drugiego tranzystora. Dzięki układowi opóźniającemu sygnał na drugim wyjściu demodulatora jest w sposób stały i zdefiniowany opóźniony w stosunku do sygnału na pierwszym wyjściu demodulatora.

Korzystnie, zacisk sygnału wejściowego dołączony jest do bramki pierwszego tranzystora przez rezystor wejściowy. Dzięki temu sygnał na RF jest początkowo dodatkowo tłumiony przez obwód RC utworzony z rezystora wejściowego i pojemności bramka-źródło pierwszego tranzystora.

Korzystnie, dren drugiego tranzystora dołączony jest do pierwszego wyjścia demodulatora przez układ kształtowania impulsów. Dzięki temu sygnał jest uformowany do wykorzystania przez kolejne, cyfrowe układy.

Korzystnie, dren drugiego tranzystora dołączony jest do wyjścia kontrolnego demodulatora. Dzięki temu możliwa jest kontrolna obserwacja oryginalnego sygnału sprzed jego kształtowania.

Korzystnie, układ opóźniający zawiera kaskadę inwerterów dołączoną między swoim wejściem a swoim wyjściem. Dzięki temu możliwe jest ustalenie konkretnego opóźnienia pomiędzy wyjściami demodulatora.

Korzystnie, układ opóźniający dołączony jest do drugiego wyjścia demodulatora przez układ kształtowania impulsów. Dzięki temu możliwa jest kontrolna obserwacja oryginalnego sygnału sprzed jego ukształtowania.

Korzystnie, w układzie kształtowania impulsów wejście układu dołączone jest do bramki pierwszego tranzystora układu, który swoim źródłem dołączony jest do masy układu, a swoim drenem dołączony jest jednocześnie do źródła napięcia zasilającego układu przez pierwszy rezystor układu oraz do masy układu przez drugi tranzystor układu oraz do bramki trzeciego tranzystora układu przez kondensator układu. Bramka trzeciego tranzystora układu jest również dołączona do źródła napięcia zasilającego przez drugi rezystor układu, źródło trzeciego tranzystora układu dołączone jest do masy układu, a dren trzeciego tranzystora układu dołączony jest jednocześnie do źródła napięcia zasilającego przez trzeci rezystor układu oraz do bramki czwartego tranzystora układu. Czwarty tranzystor ma źródło dołączone do masy układu, a swoim drenem dołączony jest jednocześnie do źródła napięcia zasilającego układu przez czwarty rezystor układu oraz do zacisku wyjściowego układu. Bramka czwartego tranzystora układu jest także dołączona do bramki drugiego tranzystora układu, bramka trzeciego tranzystora układu jest także dołączona do zacisku napięcia referencyjnego przez diodę ograniczającą w postaci tranzystora, który ma swoją bramkę dołączoną do swojego źródła czyli bramki trzeciego tranzystora układu. Efektem technicznym takiego rozwiązania jest możliwość dostosowania parametrów sygnału wyjściowego do potrzeb układów cyfrowych dołączonych do wyjść układów kształtowania impulsów. W układzie tym pierwszy tranzystor i rezystor układu tworzą układ wzmacniająco-odwracający, podobnie jak trzeci tranzystor i rezystor oraz czwarty tranzystor i rezystor. Natomiast, kondensator i drugi rezystor układu stanowią wraz z napięciem referencyjnym i diodą ograniczającą układ regulacji szerokości impulsów.

Korzystnie, w układzie kształtowania impulsów pierwszy rezystor układu jest dołączony do źródła napięcia zasilającego układu przez diodę w postaci tranzystora, którego bramka dołączona jest do źródła napięcia zasilającego układu, a węzeł łączący pierwszy rezystor układu z tą diodą dołączony jest także do masy układu przez kondensator filtrujący. Dzięki temu poziomy napięcia drenów tranzystorów są odporne na fluktuacje napięcia zasilania na zacisku.

Korzystnie, w układzie kształtowania impulsów bramka trzeciego tranzystora układu dołączona jest do masy układu przez diodę albo kaskadę diod. Dzięki temu proces przeładowania pojemności dołączonej do diod rozpoczyna się zawsze od tego samego poziomu napięcia, przyczyniając się zmniejszenia fluktuacji szerokości generowanych impulsów.

Korzystnie, w układzie kształtowania impulsów dren czwartego tranzystora układu dołączony jest do zacisku wyjściowego układu przez bufor zawierający dwa dodatkowe tranzystory układu, piąty i szósty, oraz piąty rezystor układu. Dren czwartego tranzystora układu dołączony jest do bramki szóstego tranzystora układu, który ma źródło dołączone do masy układu, a drenem dołączony jest jednocześnie do wyjścia układu i do źródła napięcia zasilającego układu przez równolegle połączony piąty rezystor układu i piąty tranzystor układu, którego bramka dołączona jest do bramki czwartego tranzystora układu. Dzięki temu, że ostatnie dwa tranzystory włączone są między napięcie zasilania i masę oraz, że ich działanie jest przeciwsobne, uzyskuje się dużą szybkość narastania zboczy impulsów wyjściowych.

Korzystnie, demodulator pracuje zasadniczo na częstotliwości 13,56 MHz sygnału wejściowego. Dzięki temu możliwe jest zastosowanie układu do realizacji standardu NFC.

Korzystnie, napięcie zasilania układu jest napięciem pochodzącym z harwestowania sygnału radiowego. Napięcie pochodzące z harwestowania sygnału radiowego zwykle jest napięciem dalekim do idealnego napięcia zasilania, gdyż jest zniekształcone sygnałem o częstotliwości fali nośnej, a jego zasadnicza amplituda może się zmieniać w zależności od odległości anteny od źródła, odbieranej modulacji oraz przeprowadzanej modulacji. W związku z tym układ musi być odporny na tego typu zakłócenia i zaburzenia.

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, szerokość kanału drugiego tranzystora wynosi od 20 do 50 mikrometrów, podczas gdy wartość rezystora stałej czasowej wynosi od 1 do 5 megaomów. Dzięki temu duża szerokość drugiego tranzystora determinuje dużą pojemność bramka-źródło, która współpracuje z rezystancją rezystora wpiętego właśnie pomiędzy bramkę i źródło tranzystora.

Korzystnie, w układzie kształtowania impulsów pojemność kondensatora układu mieści się w zakresie od 200 do 800 femtofaradów, a wartość drugiego rezystora układu mieści się w zakresie od 5 do 20 megaomów. Dzięki temu długość impulsów podukładów zależy wyłącznie od stałej czasowej wynikającej z wartości pojemności i rezystancji, a tym samym impulsy wyjściu są odporne na zmiany siły pola radiowego.

Korzystnie, w układzie kształtowania impulsów kaskada diod składa się dokładnie z dwóch diod połączonych szeregowo zrealizowanych przy użyciu dwóch tranzystorów, które posiadają swoje bramki dołączone do własnych źródeł. Dzięki temu napięcie początkowe na zacisku kondensatora, dołączonego do kaskady diod, połączone z bramką trzeciego tranzystora układu, w momencie inicjalizacji układu kształtowania jest przesunięte w dół o około trzykrotną wartość napięcia progowego bramki trzeciego tranzystora układu. Ma to bezpośredni wpływ na szerokość generowanych przez układ impulsów.

Przykład wykonania został uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat ideowy demodulatora RFID, a fig. 2 - schemat ideowy układu kształtowania impulsów.

Demodulator RFID w przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 1 zawiera dwa tranzystory T1 i T2, trzy rezystory Rin, Rt i R2, układ opóźniający UO, dwa układy kształtowania impulsów SH1 i SH2, jeden zacisk wejściowy RF, trzy zaciski wyjściowe ENV, STR i END oraz zacisk napięcia zasilającego HRV i masę gnd.

Zacisk sygnału wejściowego RF dołączony jest do bramki pierwszego tranzystora T1 przez rezystor wejściowy Rin. Pierwszy tranzystor T1 swoim drenem dołączony jest do źródła napięcia zasilającego HRV, a swoim źródłem dołączony jest jednocześnie do masy układu gnd przez rezystor stałej czasowej Rt oraz do bramki drugiego tranzystora T2. Drugi tranzystor T2 jest swoim źródłem dołączony jest do masy układu gnd, a swoim drenem dołączony jest jednocześnie do źródła napięcia zasilającego HRV poprzez drugi rezystor R2 oraz do pierwszego wyjścia demodulatora STR przez układ kształtowania impulsów SH1. Ponadto dren drugiego tranzystora T2 dołączony jest także do wyjścia kontrolnego ENV. Dren drugiego tranzystora T2 dołączony jest także do drugiego wyjścia demodulatora END przez układ opóźniający UO, a następnie przez drugi układ kształtowania impulsów SH2.

Układ opóźniający UO może być zrealizowany w prosty sposób przez kaskadę inwerterów, które będą wprowadzały stałe opóźnienie między pierwszym STR a drugim END wyjściem demodulatora. Prosta realizacja inwertera wymaga zaledwie jednego rezystora i jednego tranzystora.

W przedstawionym układzie sygnał RF jest początkowo tłumiony przez obwód RC utworzony z rezystora Rin, pojemności bramka-źródło tranzystora T1 oraz równoległego połączenia rezystora Rt i pojemności bramka-źródło tranzystora T2. Pojemność bramka-źródło tranzystora T2 jest celowo zaprojektowana tak, aby była duża, a sposobem na jej dużą wartość jest duża szerokość kanału tranzystora a-IGZO TFT wynosząca 35 pm przy minimalnej dopuszczalnej długości kanału tranzystora - wynoszącej 0,8 pm. Prowadzi to do wysokiej chwilowej transkonduktancji tranzystora T2 (duże wzmocnienie) i odpowiedniego filtrowania częstotliwości nośnej. Tranzystor T1 działa jako wtórnik napięcia, który działa w obszarze nasycenia dla górnych połówek fali sinusoidalnej sygnału na RF i mieści się w obszarze odcięcia dla dolnych połówek. Pojemność bramka-źródło tranzystora T2 wraz z rezystancją Rt są odpowiedzialne za stałą czasową rozładowania niezbędną do uzyskania obwiedni AM sygnału na RF, co pokazywane jest kontrolnie na wyjściu ENV. Ten binarny sygnał przekazywany do dalszego podukładu - detektora symboli.

Za każdym razem, gdy pojawia się nośna na RF, generowany jest krótki impuls dodatni ENV pochodzący z drenu tranzystora T2. Impulsy te są wykorzystywane do generowania sygnału END, który ma kluczowe znaczenie dla taktowania całego znacznika RFID. Ponadto inny układ analogowy znacznika wymaga pojawiania się krótkich impulsów na STR za każdym razem, gdy rozpoczyna się modulacja OOK (ang. on-off keying) i zanika nośna na RF. Demodulator AM generuje impulsy END po określonym czasie od pojawienia się sygnału STR. Sygnały te są niezbędne do prawidłowej inicjalizacji układu detektora symboli pomiędzy kolejnymi modulacjami OOK.

Układ kształtowania impulsów w przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 2 zawiera sześć tranzystorów T5, T6, T7, T8, T9 i T10, cztery diody wykonane przy użyciu tranzystorów Td1, Td2, Td3 i TI, pięć rezystorów R5, Rec, R7, R8 i R10, dwa kondensatory Cb i Cec, zacisk wejściowy IN, zacisk wyjściowy OUT, zacisk napięcia zasilania HRV, zacisk napięcia odniesienia REF oraz masę gnd.

Wejście układu IN dołączone jest do bramki pierwszego tranzystora układu T5, który swoim źródłem dołączony jest do masy układu gnd. Dren pierwszego tranzystora układu T5 dołączony jest do źródła napięcia zasilającego układu HRV przez pierwszy rezystor układu R5 a następnie przez diodę w postaci tranzystora Td1, którego bramka dołączona jest do źródła napięcia zasilającego układu. Dren pierwszego tranzystora układu T5 dołączony jest także do masy układu gnd przez drugi tranzystor układu T6 oraz do bramki trzeciego tranzystora układu T7 przez kondensator układu Cec. Węzeł łączący pierwszy rezystor układu R5 z diodą w postaci tranzystora Td1 dołączony jest także do masy układu gnd przez kondensator filtrujący Cb.

Bramka trzeciego tranzystora układu T7 jest również dołączona do źródła napięcia zasilającego HRV przez drugi rezystor układu Rec. Źródło trzeciego tranzystora układu T7 dołączone jest do masy układu gnd, a dren trzeciego tranzystora układu T7 dołączony jest jednocześnie do źródła napięcia zasilającego HRV przez trzeci rezystor układu R7 oraz do bramki czwartego tranzystora układu T8. Źródło czwartego tranzystora układu T8 dołączone jest do masy układu gnd, a dren dołączony jest jednocześnie do źródła napięcia zasilającego układu HRV przez czwarty rezystor układu R8 oraz do zacisku wyjściowego układu OUT. Ponadto bramka czwartego tranzystora układu T8 jest także dołączona do bramki drugiego tranzystora układu T6. Bramka trzeciego tranzystora układu T7 jest także dołączona do zacisku napięcia referencyjnego REF przez diodę ograniczającą w postaci tranzystora Tl, który ma swoją bramkę dołączoną do swojego źródła czyli bramki trzeciego tranzystora układu T7. Bramka trzeciego tranzystora układu T7 dołączona jest do masy układu gnd przez kaskadę diod w postaci tranzystorów Td2 i Td3, które posiadają zwarte bramki z własnymi źródłami.

Dren czwartego tranzystora układu T8 dołączony jest do zacisku wyjściowego układu OUT przez bufor zawierający tranzystor piąty układu T9 i szósty T10 oraz piąty rezystor układu R10. Dren czwartego tranzystora układu T8 dołączony jest do bramki szóstego tranzystora układu T10. Źródło szóstego tranzystora układu T10 dołączone jest do masy układu gnd. Dren szóstego tranzystora układu T10 dołączony jest jednocześnie do wyjścia układu OUT i do źródła napięcia zasilającego układu HRV przez równolegle połączony piąty rezystor układu R10 z piątym tranzystorem układu T9. Bramka piątego tranzystora układu T9 dołączona jest do bramki czwartego tranzystora układu T8.

W celu generowania zarówno sygnałów END, jak i STR, zastosowano podukład kształtowania impulsów, który wykazuje nieznaczne podobieństwo do zmodyfikowanego układu monostabilnego Ecclesa-Jordana. Układy kształtowania impulsów SH1 i SH2 są wyzwalane przez dodatnie impulsy na bramce tranzystora T5. Rezystor drenu tranzystora T5 i pierwszy stopień układu (tj. tranzystor T6) są zasilane z kondensatora filtrującego Cb i tranzystora Td1 (działającego jak dioda). W ten sposób poziomy napięcia drenu na T5 i T6 są odporne na fluktuacje napięcia zasilania na zacisku HRV. Dzięki temu długość impulsów podukładów zależy wyłącznie od stałej czasowej wynikającej z wartości Cec i Rec, a tym samym impulsy na END i STR są odporne na zmiany natężenia pola elektromagnetycznego. Aby zapewnić stabilne warunki ładowania Cec, maksymalne napięcia bramek na drugim stopniu układu (tj. tranzystorze T7) są ograniczone przez sumę wewnętrznego napięcia odniesienia układu znacznika REF (wynoszące 1,1 V) i napięcia progowego tranzystora Tl (pełniącego rolę diody ograniczającej napięcie Cec). W celu utrzymania dużej szybkości narastania impulsów STR i END, drugi stopień układów jest buforowany przez inwerter RTL (ang. resistor-transistor logic) wykorzystujący tranzystor T8 i rezystor R8 oraz przeciwsobne działanie tranzystorów T9 i T10.

Wynalazek pozwala na demodulację fali nośnej sygnału RF zapewniając możliwość odbioru komunikacji od nadajnika. Przemysłowe zastosowanie wynalazku znajduje się w przemyśle i rynku produktów wymagających indywidualnych oznakowań elektronicznych.

Claims (19)

1. Demodulator RFID posiadający zacisk sygnału wejściowego (RF), zawierający tranzystory jednego typu, znamienny tym, że zacisk sygnału wejściowego (RF) dołączony jest do bramki pierwszego tranzystora (T1), który swoim drenem dołączony jest do źródła napięcia zasilającego (HRV), a swoim źródłem dołączony jest jednocześnie do masy układu (gnd) poprzez rezystor stałej czasowej (Rt) oraz do bramki drugiego tranzystora (T2), który swoim źródłem dołączony jest do masy układu (gnd), a swoim drenem dołączony jest jednocześnie do źródła napięcia zasilającego (HRV) poprzez drugi rezystor (R2) oraz do pierwszego wyjścia demodulatora (STR) oraz do drugiego wyjścia demodulatora (END) poprzez układ opóźniający (UO).

2. Demodulator RFID wg zastrz. 1, znamienny tym, że zacisk sygnału wejściowego (RF) dołączony jest do bramki pierwszego tranzystora (T1) poprzez rezystor wejściowy (Rin).

3. Demodulator RFID wg zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że dren drugiego tranzystora (T2) dołączony jest do pierwszego wyjścia demodulatora (STR) poprzez układ kształtowania impulsów (SH1).

4. Demodulator RFID wg zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienny tym, że dren drugiego tranzystora (T2) dołączony jest do wyjścia kontrolnego demodulatora (ENV).

5. Demodulator RFID wg dowolnego z zastrz. od 1 do 4, znamienny tym, że układ opóźniający (UO) zawiera kaskadę inwerterów dołączoną między swoim wejściem a swoim wyjściem.

6. Demodulator RFID wg dowolnego z zastrz. od 1 do 5, znamienny tym, że układ opóźniający (UO) dołączony jest do drugiego wyjścia demodulatora (END) poprzez układ kształtowania impulsów (SH2).

7. Demodulator RFID wg dowolnego z zastrz. od 3 do 6, znamienny tym, że w układzie kształtowania impulsów wejście układu (IN) dołączone jest do bramki pierwszego tranzystora układu (T5), który swoim źródłem dołączony jest do masy układu (gnd), a swoim drenem dołączony jest jednocześnie do źródła napięcia zasilającego układu (HRV) poprzez pierwszy rezystor układu (R5) oraz do masy układu poprzez drugi tranzystor układu (T6) oraz do bramki trzeciego tranzystora układu (T7) poprzez kondensator układu (Cec), przy czym bramka trzeciego tranzystora układu (T7) jest również dołączona do źródła napięcia zasilającego (HRV) poprzez drugi rezystor układu (Rec), źródło trzeciego tranzystora układu (T7) dołączone jest do masy układu (gnd), a dren trzeciego tranzystora układu (T7) dołączony jest jednocześnie do źródła napięcia zasilającego (HRV) poprzez trzeci rezystor układu (R7) oraz do bramki czwartego tranzystora układu (T8), który ma źródło dołączone do masy układu (gnd), a swoim drenem dołączony jest jednocześnie do źródła napięcia zasilającego układu (HRV) poprzez czwarty rezystor układu (R8) oraz do zacisku wyjściowego układu (OUT), ponadto bramka czwartego tranzystora układu (T8) jest także dołączona do bramki drugiego tranzystora układu (T6), bramka trzeciego tranzystora układu (T7) jest także dołączona do zacisku napięcia referencyjnego (REF) poprzez diodę ograniczającą w postaci tranzystora (Tl), który ma swoją bramkę dołączoną do swojego źródła czyli bramki trzeciego tranzystora układu (T7).

8. Demodulator RFID wg zastrz. 7, znamienny tym, że w układzie kształtowania impulsów pierwszy rezystor układu (R5) jest dołączony do źródła napięcia zasilającego układu (HRV) poprzez diodę w postaci tranzystora (Td1), którego bramka dołączona jest do źródła napięcia zasilającego układu (HRV), a węzeł łączący pierwszy rezystor układu (R5) z tą diodą dołączony jest także do masy układu (gnd) poprzez kondensator filtrujący (Cb).

9. Demodulator RFID wg zastrz. 7 albo 8, znamienny tym, że w układzie kształtowania impulsów bramka trzeciego tranzystora układu (T7) dołączona jest do masy układu (gnd) poprzez diodę albo kaskadę diod (Td2, Td3).

10. Demodulator RFID wg zastrz. 7 albo 8 albo 9, znamienny tym, że w układzie kształtowania impulsów dren czwartego tranzystora układu (T8) dołączony jest do zacisku wyjściowego układu (OUT) poprzez bufor zawierający dwa dodatkowe tranzystory układu, piąty (T9) i szósty (T10), oraz piąty rezystor układu (R10), przy czym dren czwartego tranzystora układu (T8) dołączony jest do bramki szóstego tranzystora układu (T10), który ma źródło dołączone do masy układu (gnd), a drenem dołączony jest jednocześnie do wyjścia układu (OUR) i do źródła napięcia zasilającego układu (HRV) poprzez równolegle połączony piąty rezystor układu (RIO) i piąty tranzystor układu (T9), którego bramka dołączona jest do bramki czwartego tranzystora układu (T8).

11. Demodulator RFID wg dowolnego z zastrz. od 1 do 10, znamienny tym, że pracuje zasadniczo na częstotliwości 13,56 MHz sygnału wejściowego.

12. Demodulator RFID wg dowolnego z zastrz. od 1 do 11, znamienny tym, że napięcie zasilania układu jest napięciem pochodzącym z harwestowania sygnału radiowego.

13. Demodulator RFID wg dowolnego z zastrz. od 1 do 12, znamienny tym, że wszystkie tranzystory w układzie są tranzystorami FET typu „n”.

14. Demodulator RFID wg dowolnego z zastrz. od 1 do 13, znamienny tym, że wszystkie tranzystory w układzie są tranzystorami typu TFT.

15. Demodulator RFID wg dowolnego z zastrz. od 1 do 14, znamienny tym, że kanały tranzystorów wykonane są z amorficznego materiału półprzewodnikowego.

16. Demodulator RFID wg dowolnego z zastrz. od 1 do 15, znamienny tym, że tranzystory zawierają indowo-galowy tlenek cynku.

17. Demodulator RFID wg dowolnego z zastrz. od 1 do 16, znamienny tym, że szerokość kanału drugiego tranzystora (T2) wynosi od 20 do 50 mikrometrów, podczas gdy wartość rezystora stałej czasowej (Rt) wynosi od 1 do 5 megaomów.

18. Demodulator RFID wg dowolnego z zastrz. od 7 do 17, znamienny tym, że w układzie kształtowania impulsów pojemność kondensatora układu (Cec) mieści się w zakresie od 200 do 800 femtofaradów, a wartość drugiego rezystora układu (Rec) mieści się w zakresie od 5 do 20 megaomów.

19. Demodulator RFID wg dowolnego z zastrz. od 9 do 18, znamienny tym, że w układzie kształtowania impulsów kaskada diod składa się dokładnie z dwóch diod połączonych szeregowo zrealizowanych przy użyciu dwóch tranzystorów (Td2, Td3), które posiadają swoje bramki dołączone do własnych źródeł.