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《小面積低功耗RFID射頻前端電路設計》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、第27卷增刊半導體學報犞狅犾.27犛狌狆狆犾犲犿犲狀狋2006年12月犆犎犐犖犈犛犈犑犗犝犚犖犃犔犗犉犛犈犕犐犆犗犖犇犝犆犜犗犚犛犇犲犮.,2006小面積低功耗犚犉犐犇射頻前端電路設計周盛華1,112楊志超吳南健李美云(1中國科學院半導體研究所,北京100083)(2中興集成電路設計有限公司,深圳518057)摘要:提出了一個適用于犈犘犆犌犲狀2協(xié)議的小面積低功耗犚犉犐犇射頻前端電路的設計方案.射頻前端電路包括整流器、犃犛犓解調器、犃犛犓和犅犘犛犓調制器和傳感器模塊,射頻的工作頻率為860~96
2、0犕犎狕.基于具有不揮發(fā)存儲器和肖特基二極管選項的035μ犿犆犕犗犛工藝,設計了犚犉犐犇射頻前端電路.采用開關電容電路技術實現(xiàn)了小面積低功耗犚犉犐犇射頻前端電路.關鍵詞:射頻識別;無源電子標簽;低功耗;傳感器;犈犘犆犌犲狀2犈犈犃犆犆:1250中圖分類號:犜犖91123文獻標識碼:犃文章編號:02534177(2006)犛0036104犚犉犐犇的射頻前端包括:整流、調制、解調、振蕩器、1引言傳感器和電源管理等模塊.整流模塊把讀卡器發(fā)送出來的射頻能量轉換為直流電源能量,為整個電子標簽已廣泛用
3、于商品流通、制造業(yè)成品和犚犉犐犇芯片供電.讀卡器以犃犛犓的方式把數(shù)據(jù)發(fā)送零部件管理、物品和人員的跟蹤等多種領域.其中使用遙感探測技術的無線電子標簽(犚犉犐犇)逐漸成為電子標簽的主流.目前應用最廣的是工作頻率為1356犕犎狕的犚犉犐犇,該類犚犉犐犇的工作距離較短(<05犿),主要用于支付和門禁.而在物流控制方面,犝犎犉頻段(900犕犎狕和24犌犎狕)的犚犉犐犇以其較遠的工作距離(>1犿)和犈犘犆(犲犾犲犮狋狉狅狀犻犮狆狉狅犱狌犮狋犮狅犱犲)組織的推動,將成為該方面的主流.同時犚犉犐犇所使用的遙感
4、探測技術還可以用于智能傳感器,是犠犛犖(狑犻狉犲犾犲狊狊狊犲狀狊狅狉狀犲狋狑狅狉犽)的重要組成部分.這個項目提出了一個適用于犈犘犆犌犲狀2協(xié)議的小面積低功耗犚犉犐犇射頻前端電路的設計方案.本文基于具有不揮發(fā)存儲器和肖特基二極管選項的035μ犿犆犕犗犛工藝,設計了犚犉犐犇射頻前端電路.圖1犚犉犐犇射頻前端結構圖射頻前端電路包括整流器、犃犛犓解調器、犃犛犓和犉犻犵.1犃狉犮犺犻狋犲犮狋狌狉犲狅犳犚犉犐犇犳狉狅狀狋犲狀犱犅犘犛犓調制器和傳感器模塊.采用開關電容電路技給標簽芯片,解調模塊通過包絡解調的方式
5、還原出術實現(xiàn)了小面積低功耗犚犉犐犇射頻前端電路.在以數(shù)據(jù),并把數(shù)據(jù)整形后傳送給數(shù)字部分.調制單元通下幾節(jié)分別給出了犚犉犐犇射頻前端的框架,各個主過改變和天線連接端口的阻抗來實現(xiàn)對反射波的調要模塊的電路結構,小面積低功耗的電路設計方法,制,從而把數(shù)據(jù)返回給讀卡器.電源管理模塊為其他版圖設計和結果.模塊提供穩(wěn)定的工作電壓、上電復位信號、偏置電流和電壓保護等.振蕩器為數(shù)字部分提供時鐘.傳感器2總體結構模塊可以包括溫度、磁場、速度加速度和生物等傳感圖1給出了犚犉犐犇射頻前端結構圖.整個器,可實現(xiàn)無線環(huán)境監(jiān)控
6、和無線測量.國家重點基礎研究發(fā)展規(guī)劃和粵港基金資助項目通信作者.犈犿犪犻犾:狕犺狅狌.狊犺犲狀犵犺狌犪@狕狋犲.犮狅犿.犮狀20051220收到2006中國電子學會362半導體學報第27卷[1]和犅犘犛犓兩種調制方式,如圖4所示.3模塊電路3.1整流電路整流電路把天線接收下來的電磁波交流能量轉換成芯片工作所需的直流能量.圖2為二極管倍壓子電路.整流電路采用了多級這樣的二極管倍壓電[1]路串連,從而確保電路在輸入電壓較低的情況下也能提供足夠的直流電壓.其中使用的整流二極管是肖特基二極管.圖4
7、調制電路犉犻犵.4犛犮犺犲犿犪狋犻犮狅犳犿狅犱狌犾犪狋狅狉3.4振蕩器電路振蕩器為標簽的數(shù)字部分提供時鐘信號.本設[2]計采用了基于犚犛觸發(fā)器的松弛振蕩器結構.基于犈犘犆犌犲狀2協(xié)議的要求,振蕩器產(chǎn)生一個3犕犎狕左右的時鐘信號.3.5電源管理圖2倍壓整流單元電路犉犻犵.2犛犮犺犲犿犪狋犻犮狅犳狌狀犻狋犿狌犾狋犻狆犾犻犲狉狉犲犮狋犻犳犻犲狉電源的管理電路是犚犉犐犇芯片中的一個設計難點.在實際使用時,由于標簽芯片和讀卡器之間距離3.2解調電路及工作模式的變化,犚犉犐犇芯片的輸入電磁波交流圖3是解調電路.
8、解調模塊包括包絡檢波和比能量幅度的變化范圍是很大的,變化幅度可達到幾較兩部分.包絡檢波電路和整流電路的結構一樣通十倍[3].為了保證標簽芯片能夠正常工作,在芯片中過整流產(chǎn)生直流電壓.這個直流電壓通過電流鏡產(chǎn)需要具有檢測和保護電路.生一個和包絡幅度成一定比例的電流.這個電流和檢測和保護電路中往往要用到大電阻,需要很基準電流相比較就還原出讀卡器發(fā)送過來的數(shù)字信大的芯片面積,這樣使得芯片的成本上升.但是,用號,最后經(jīng)過整形輸出給數(shù)字部分.小電阻卻會消耗很多的能量.為了同時降