一種用于無(wú)源超高頻rfid標(biāo)簽芯片的解調(diào)電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種用于無(wú)源超高頻RFID標(biāo)簽芯片解調(diào)電路，包括整流電路、取包絡(luò)電路、低通濾波電路、均值產(chǎn)生電路、比較器、整形電路、使能控制電路、偏置電路。整流電路由主級(jí)和輔助級(jí)構(gòu)成，采用閾值補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)，取包絡(luò)電路在使能控制電路控制下提取包絡(luò)，低通濾波電路直接采用RC結(jié)構(gòu)，均值產(chǎn)生電路由運(yùn)算放大器、二極管和電容構(gòu)成，利用峰值檢測(cè)的原理實(shí)現(xiàn)，比較器采用開環(huán)的運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)，整形電路由兩個(gè)級(jí)聯(lián)的反相器構(gòu)成，使能控制電路采用三級(jí)反相器級(jí)聯(lián)的方式控制均值產(chǎn)生電路、比較器、整形電路，極大降低了解調(diào)電路不工作的功耗，偏置電路對(duì)整流電路、均值產(chǎn)生電路、比較器提供nA級(jí)電流。解調(diào)電路具有高靈敏度、寬輸入范圍、低功耗、面積小和低成本的特點(diǎn)。
【專利說明】—種用于無(wú)源超高頻RF ID標(biāo)簽芯片的解調(diào)電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于射頻識(shí)別【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地，涉及一種用于無(wú)源超高頻RFID標(biāo)簽芯片的解調(diào)電路。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著超高頻RFID系統(tǒng)技術(shù)不斷的發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)系統(tǒng)的性能要求也越來越高，遠(yuǎn)距離通信、高可靠性、低誤碼率、低失真增加了設(shè)計(jì)難度，當(dāng)閱讀器把已調(diào)制的信號(hào)發(fā)送給標(biāo)簽后，標(biāo)簽通過天線接收信號(hào)并解調(diào)得到基帶信號(hào)。解調(diào)技術(shù)目前分為模擬信號(hào)解調(diào)和數(shù)字信號(hào)解調(diào)，通過改變載波信號(hào)的幅度、頻率和相位來實(shí)現(xiàn)。解調(diào)方法可以采用同步檢波法和包絡(luò)檢測(cè)法，同步檢波法原理是基于相干解調(diào)方式，然而在實(shí)現(xiàn)中需要鎖相環(huán)、乘法器等較復(fù)雜的電路來恢復(fù)基帶信號(hào)，極大的增加了成本。包絡(luò)檢測(cè)法原理是基于非相干解調(diào)方式，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，成本低。目前無(wú)源超高頻RFID標(biāo)簽芯片解調(diào)電路大多是對(duì)讀寫器發(fā)送到標(biāo)簽的幅移鍵控(ASK)調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，采用包絡(luò)檢測(cè)法對(duì)幅移鍵控(ASK)調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)的實(shí)現(xiàn)方式，其解調(diào)電路具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功耗低、面積小和成本低等特點(diǎn)。
[0003]針對(duì)超高頻射頻識(shí)別技術(shù)，為了便于閱讀器、標(biāo)簽等產(chǎn)品規(guī)范化，國(guó)內(nèi)外都制定了相應(yīng)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)促進(jìn)產(chǎn)品全球化的推廣，國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)《信息技術(shù)射頻識(shí)別800?900MHz空中接口協(xié)議》規(guī)定閱讀器到標(biāo)簽的工作頻段為840?845MHz和920?925MHz，數(shù)據(jù)速率為45.7kb/s?91.4kb/s，調(diào)制方式采用DSB-ASK、SSB-ASK，調(diào)整深度為30%?100%，編碼方式為TPP。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IS0/IEC180006C和EPCglobal C1G2規(guī)定閱讀器到標(biāo)簽的工作頻段為860?960MHz，數(shù)據(jù)速率為40?160kb/s，調(diào)制方式采用DSB-ASK、SSB-ASK和PR-ASK，調(diào)整深度為80%?100%，編碼方式為PIE。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于無(wú)源超高頻RFID標(biāo)簽芯片的解調(diào)電路，旨在解決標(biāo)簽芯片靈敏度差、輸入范圍低以及功耗大的問題。
[0005]本實(shí)用新型提供了一種用于無(wú)源超高頻RFID標(biāo)簽芯片的解調(diào)電路，包括整流電路、取包絡(luò)電路、低通濾波電路、均值產(chǎn)生電路、比較器、整形電路、使能控制電路和偏置電路；所述整流電路的輸入端與外部天線連接，所述整流電路的控制端連接至所述偏置電路的輸出端；所述取包絡(luò)電路的輸入端連接至所述整流電路的輸出端，所述取包絡(luò)電路的控制端用于連接外部控制信號(hào)Ena ;所述低通濾波電路的輸入端連接至所述取包絡(luò)電路的輸出端；所述均值產(chǎn)生電路的輸入端連接至所述低通濾波電路的輸出端，所述均值產(chǎn)生電路的控制端連接至所述使能控制電路的第二輸出端；所述比較器的第一輸入端連接至所述均值產(chǎn)生電路的第一輸出端，所述比較器的第二輸入端連接至所述低通濾波電路的輸出端，所述比較器的控制端連接所述使能控制電路的第一輸出端；所述整形電路的輸入端連接至所述比較器的第一輸出端，所述整形電路的控制端連接所述使能控制電路的第一輸出端，所述整形電路的輸出端用于輸出解調(diào)信號(hào)；所述偏置電路的輸入端與所述均值產(chǎn)生電路的第二輸出端和所述比較器的第二輸出端連接；所述使能控制電路的輸入端用于連接外部控制信號(hào)Ena，根據(jù)所述控制信號(hào)Ena產(chǎn)生第一使能控制信號(hào)Enb和第二使能控制信號(hào)Enc。
[0006]其中，工作時(shí)，RFID標(biāo)簽天線接收到的射頻信號(hào)進(jìn)入解調(diào)電路后，通過所述整流電路將交流信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)，并且提高輸出信號(hào)的幅值，通過取包絡(luò)電路提取射頻信號(hào)中的包絡(luò)，包絡(luò)信號(hào)隨之進(jìn)入低通濾波電路將高頻噪聲信號(hào)濾除，同時(shí)輸出信號(hào)與均值產(chǎn)生電路得到的基準(zhǔn)電壓經(jīng)過比較器之后，輸入給整形電路進(jìn)行整形，輸出最終的解調(diào)信號(hào)。
[0007]其中，所述整流電路包括電容Cl、電容C2、電容C3、電容C4、PMOS管MP1、NMOS管麗1、NMOS管麗2和NMOS管麗3 ;所述電容Cl的一端與所述電容C2的一端并聯(lián)連接后與天線正極ANT2連接，所述MPl的源極連接至所述電容Cl的另一端，所述MPl的源極還連接至所述MN3的柵極，所述MPl的漏極與所述MNl的漏極連接后作為所述整流電路的控制端；所述麗I的源極連接至天線負(fù)極ANTl ;所述麗3的漏極作為所述整流電路的輸出端，所述麗3的源極與所述麗2的漏極連接，所述麗3的源極還與所述MPl的柵極連接；所述麗2的源極連接至天線負(fù)極ANTl ;所述麗2的柵極與所述麗I的柵極連接；所述麗2的柵極還與所述麗I的漏極連接，所述麗2的柵極還通過所述電容C3連接至天線負(fù)極ANTl ;所述電容C2的另一端連接至所述MN3的源極與所述MN2的漏極連接端；所述電容C4的一端連接至所述MN3的漏極，所述電容C4的另一端連接至所述天線負(fù)極ANTl。
[0008]其中，所述取包絡(luò)電路包括:NM0S管MN4、NMOS管MN5、PMOS管MP2、PMOS管MP3、PMOS管MP4、電阻Rl和電容C5 ;所述MP2的柵極、所述MP3的柵極、所述MN4的柵極和所述MP4的柵極連接后作為所述取包絡(luò)電路的控制端，所述MP3的源極連接至電源VDD，所述MP3的漏極與所述MN4的漏極連接，所述MP3的漏極還與所述麗5的柵極連接，所述MN4的源極連接至天線負(fù)極ANTl ;所述MP4的源極作為所述取包絡(luò)電路的輸出端，所述MP4的漏極與所述麗5的漏極連接，所述麗5的源極連接至天線負(fù)極ANTl ;所述MP2的漏極通過所述電阻Rl連接至天線負(fù)極ANTl ;所述MP2的源極連接至所述MP4的漏極；所述MP4的源極作為所述取包絡(luò)電路的輸入端；所述電容C5的一端連接至所述MP4的源極，所述電容C5的另一端連接至天線負(fù)極ANTI。
[0009]其中，所述均值產(chǎn)生電路包括:運(yùn)算放大器Al、二極管MP5和電容C7 ;所述運(yùn)算放大器Al的正相輸入端作為所述均值產(chǎn)生電路的輸入端，所述運(yùn)算放大器Al的反相輸入端作為所述均值產(chǎn)生電路的第一輸出端，所述運(yùn)算放大器Al的正極電源端作為所述均值產(chǎn)生電路的控制端，所述運(yùn)算放大器Al的負(fù)極電源端作為所述均值產(chǎn)生電路的第二輸出端；所述二極管MP5的正極與所述運(yùn)算放大器Al的輸出端連接，所述二極管MP5的負(fù)極與所述運(yùn)算放大器Al的反相輸入端連接；所述電容C7的正極連接至所述運(yùn)算放大器Al的反相輸入端，所述電容C7的負(fù)極用于連接至天線負(fù)極ANT1。
[0010]其中，所述使能控制電路包括NMOS管MN8、PM0S管MP9、NM0S管MN9、NM0S管MNlO、PMOS管MP10、NM0S管MNll和PMOS管MPll ;所述MP9的柵極和所述MN8的柵極連接后作為所述使能控制電路的輸入端，所述MP9的源極連接電源VDD，所述MP9的漏極與所述MN8的漏極連接，所述MN8的源極連接至天線負(fù)極ANTl ;所述MPlO的柵極和所述MNlO的柵極連接后與所述MP9和MN8的漏極連接端連接，所述MPlO的源極連接電源VDD，所述MPlO的漏極與所述MNlO的漏極連接后作為所述使能控制電路的第二輸出端；所述MPlO的源極與所述MN9的漏極連接，所述MN9的源極連接至天線負(fù)極ANTl ;所述MPl I的柵極與所述麗11的柵極連接后與所述MPlO和所述MNlO的漏極連接端連接，所述MPll的源極連接電源VDD，所述MPll的漏極與所述麗11的漏極連接后作為所述使能控制電路的第一輸出端；所述麗11的源極連接至天線負(fù)極ANTl。
[0011]其中，所述偏置電路包括:電流源1、PMOS管MP12和PMOS管MP13 ;所述PMOS管MP12的源極連接至電源VDD，所述PMOS管MP12的漏極連接至所述電流源I的正極，所述PMOS管MP12的漏極還與其柵極連接；所述電流源I的負(fù)極連接至天線負(fù)極ANTl ;所述PMOS管MP13的源極連接至電源VDD，所述PMOS管MP13的柵極與所述PMOS管MP12的柵極連接后作為所述偏置電路的輸入端，所述PMOS管MP13的漏極作為所述偏置電路的輸出端。
[0012]本實(shí)用新型提供的解調(diào)電路中通過采用閾值電壓補(bǔ)償?shù)恼麟娐穼?shí)現(xiàn)整流，提高了標(biāo)簽靈敏度和輸入范圍的性能特征；通過偏置電路提供nA級(jí)電流，從而降低了解調(diào)電路工作時(shí)的功耗；采用使能控制電路降低了解調(diào)電路不工作時(shí)的功耗。整個(gè)解調(diào)電路與現(xiàn)有技術(shù)相比較，解決標(biāo)簽芯片靈敏度差、輸入范圍低、功耗大等問題，從而確保閱讀器和標(biāo)簽之間通信距離遠(yuǎn)、可靠性高、誤碼率低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的用于無(wú)源超高頻RFID標(biāo)簽芯片的解調(diào)電路的模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的用于無(wú)源超高頻RFID標(biāo)簽芯片的解調(diào)電路中整流電路的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0015]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的用于無(wú)源超高頻RFID標(biāo)簽芯片的解調(diào)電路中取包絡(luò)電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的用于無(wú)源超高頻RFID標(biāo)簽芯片的解調(diào)電路中低通濾波電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的用于無(wú)源超高頻RFID標(biāo)簽芯片的解調(diào)電路中均值產(chǎn)生電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的用于無(wú)源超高頻RFID標(biāo)簽芯片的解調(diào)電路中比較器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的用于無(wú)源超高頻RFID標(biāo)簽芯片的解調(diào)電路中整形電路的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0020]圖8是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的用于無(wú)源超高頻RFID標(biāo)簽芯片的解調(diào)電路中使能控制電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖9是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的用于無(wú)源超高頻RFID標(biāo)簽芯片的解調(diào)電路中偏置電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖10是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的用于無(wú)源超高頻RFID標(biāo)簽芯片的解調(diào)電路中解調(diào)電路的各個(gè)端口的波形示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0024]本實(shí)用新型屬于集成電路設(shè)計(jì)和射頻識(shí)別【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種用于無(wú)源超高頻RFID標(biāo)簽芯片的解調(diào)電路，該電路具有高靈敏度、寬輸入范圍、低功耗、面積小和低成本的特點(diǎn)，可以應(yīng)用到無(wú)源或低功耗的近距離無(wú)線通信系統(tǒng)，如無(wú)源超高頻RFID標(biāo)簽。
[0025]本實(shí)用新型提供一種用于無(wú)源超高頻RFID標(biāo)簽芯片的解調(diào)電路，解調(diào)電路中通過采用閾值電壓補(bǔ)償?shù)恼麟娐稩實(shí)現(xiàn)整流，提高了標(biāo)簽靈敏度和輸入范圍的性能特征；通過偏置電路7提供nA級(jí)電流，從而降低了解調(diào)電路工作時(shí)的功耗；采用使能控制電路5降低了解調(diào)電路不工作時(shí)的功耗。整個(gè)解調(diào)電路與現(xiàn)有技術(shù)相比較，解決標(biāo)簽芯片靈敏度差、輸入范圍低、功耗大等問題，從而確保閱讀器和標(biāo)簽之間通信距離遠(yuǎn)、可靠性高、誤碼率低。
[0026]本實(shí)用新型提供的解調(diào)電路，包括整流電路1、取包絡(luò)電路2、低通濾波電路3、均值產(chǎn)生電路4、比較器6、整形電路8、使能控制電路5、偏置電路7。整流電路I輸入端口與外部天線正極和負(fù)極端口相連接，偏置電路7向整流電路提供偏置電壓；取包絡(luò)電路2輸入端口與整流電路I輸出端口相連接，同時(shí)取包絡(luò)電路2受到外部使能控制端口控制；低通濾波電路3輸入端口與取包絡(luò)電路2輸出端口相連接；均值產(chǎn)生電路4輸入端口與低通濾波電路3輸出端口相連接，偏置電路7向均值產(chǎn)生電路4提供偏置電壓，并且受到使能控制電路5控制；比較器6輸入端口分別與低通濾波電路3輸出端口和均值產(chǎn)生電路4輸出端口相連接，偏置電路7向比較器6提供偏置電壓，并且受到使能控制電路5控制；整形電路8輸入端口與比較器6輸出端口相連接，受到使能控制電路5的控制，整形電路8輸出端口輸出解調(diào)信號(hào)；使能控制電路5輸入端口由外部使能控制端口控制，外部使能控制端口與取包絡(luò)電路2受到的外部使能控制端口是同一個(gè)端口 ；比較器6和整形電路8受到的使能控制信號(hào)是同一個(gè)信號(hào)；偏置電路7向均值產(chǎn)生電路4和比較器6提供的偏置電壓是同一個(gè)信號(hào)。
[0027]整流電路I 一級(jí)結(jié)構(gòu)由主級(jí)和輔助級(jí)構(gòu)成，主級(jí)包括兩個(gè)NMOS管和兩個(gè)電容，第一個(gè)NMOS管的源極與天線負(fù)極相連接，漏極與第一個(gè)電容的正極和第二個(gè)NMOS管的源極一起相連接，第一個(gè)電容的負(fù)極與天線正極相連接，第二個(gè)NMOS管的漏極與第二個(gè)電容的正極相連接，第二個(gè)電容的負(fù)極與天線負(fù)極相連接；輔助級(jí)包括一個(gè)NMOS管和一個(gè)PMOS管，以及兩個(gè)電容，輔助級(jí)NMOS管的柵極和漏極、輔助級(jí)PMOS管的漏極、輔助級(jí)第一個(gè)電容的正極還有主級(jí)第一個(gè)NMOS管的柵極與外部偏置電路提供的偏置電壓相連接，輔助級(jí)NMOS管的源極、輔助級(jí)第一個(gè)電容的負(fù)極與天線負(fù)極相連接，輔助級(jí)PMOS管的柵極與主級(jí)第一個(gè)電容的正極相連接，輔助級(jí)PMOS管的源極與輔助級(jí)第二個(gè)電容負(fù)極、主級(jí)第二個(gè)NMOS管的柵極相連接，輔助級(jí)第二個(gè)電容正極與天線正極相連接。
[0028]取包絡(luò)電路2由兩個(gè)NMOS管、三個(gè)PMOS管、一個(gè)電阻和一個(gè)電容構(gòu)成，第一個(gè)NMOS管與第二個(gè)PMOS管構(gòu)成反相器，反相器的輸入端、第一個(gè)PMOS管的柵極、第三個(gè)PMOS管的柵極與外部使能控制端口相連接，反相器輸出端與第二個(gè)NMOS管柵極相連接，第一個(gè)PMOS管的漏極與電阻的正極相連接，電阻的負(fù)極、第一個(gè)NMOS管的源極、第二個(gè)NMOS管的源極、電容的負(fù)極與天線負(fù)極相連接，第一個(gè)PMOS管的源極、第二個(gè)NMOS管的漏極與第三個(gè)PMOS管的漏極相連接，第三個(gè)PMOS管的源極與電容的正極相連接，電容正極作為取包絡(luò)電路2的輸出端口。
[0029]低通濾波電路3由一個(gè)電阻和一個(gè)電容構(gòu)成，電阻正極作為輸入端口，電阻負(fù)極作為輸出端口，電阻負(fù)極和電容的正極相連接，電容的負(fù)極與天線負(fù)極相連接。
[0030]均值產(chǎn)生電路4由運(yùn)算放大器、二極管和電容構(gòu)成，偏置電路7提供均值產(chǎn)生電路4偏置電壓，同時(shí)受到使能控制電路5控制，運(yùn)算放大器正極輸入端口作為均值產(chǎn)生電路4的輸入端口，負(fù)極輸入端口作為均值產(chǎn)生電路4的輸出端口，運(yùn)算放大器的輸出端口與二極管正極相連接，二極管負(fù)極、電容正極和運(yùn)算放大器負(fù)極輸入端口相連接，電容負(fù)極與天線負(fù)極相連接。
[0031]比較器6由開環(huán)的運(yùn)算放大器構(gòu)成，運(yùn)算放大器的正負(fù)極輸入端口作為比較器6的輸入端口，運(yùn)算放大器的輸出端口作為比較器6的輸出端口，偏置電路7提供比較器偏置電壓，受到使能控制電路5控制。
[0032]整形電路8結(jié)構(gòu)由兩個(gè)反相器級(jí)聯(lián)構(gòu)成，輸入端口信號(hào)受到使能控制電路5控制，級(jí)聯(lián)反相器輸出解調(diào)信號(hào)。
[0033]使能控制電路5由三個(gè)反相器級(jí)聯(lián)構(gòu)成，輸入信號(hào)由外部使能控制端口提供，第二級(jí)反相器輸出的使能控制信號(hào)控制均值產(chǎn)生電路4，第三級(jí)反相器輸出的使能控制信號(hào)控制比較器6和整形電路8。
[0034]偏置電路7由電流源和電流鏡構(gòu)成，電流鏡由兩個(gè)PMOS管構(gòu)成，電流源負(fù)極與天線負(fù)極相連接，電流鏡第一個(gè)PMOS管的柵極和漏極、第二個(gè)PMOS管的柵極與電流源正極相連接，電流鏡第一個(gè)PMOS管的源極、第二個(gè)PMOS管的源極與天線正極相連接，電流鏡第一個(gè)PMOS管的柵極、第二個(gè)PMOS管的柵極和第二個(gè)PMOS管的漏極提供偏置電壓。
[0035]本實(shí)用新型針對(duì)無(wú)源超高頻RFID標(biāo)簽芯片的傳統(tǒng)解調(diào)電路面積大，成本高，解調(diào)靈敏度低，功耗高，解調(diào)誤差大等缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種新型解調(diào)電路，具有高靈敏度、低功耗、寬輸入范圍的特征，符合國(guó)內(nèi)、國(guó)際協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，其技術(shù)效果:
[0036](I)本實(shí)用新型中，第一級(jí)采用閾值補(bǔ)償?shù)恼麟娐稩實(shí)現(xiàn)整流，確保了低功率輸入下解調(diào)電路能夠正常解調(diào)，體現(xiàn)了高靈敏度的特點(diǎn)；采用一級(jí)整流電路I結(jié)構(gòu)減小了面積；將整流電路I中的NMOS管和PMOS管采用高壓管，在較大的功率輸入下，同樣實(shí)現(xiàn)解調(diào)，體現(xiàn)了寬輸入范圍的特點(diǎn)。
[0037](2)通過使能控制電路5控制均值產(chǎn)生電路4、比較器6、整形電路8是否工作，極大降低解調(diào)電路不工作時(shí)的功耗。
[0038](3)低通濾波電路3直接采用RC濾波電路，降低了芯片的面積。
[0039](4)由偏置電路7對(duì)整流電路1、均值產(chǎn)生電路4、比較器6提供nA級(jí)電流，使得均值產(chǎn)生電路4和比較器6中的運(yùn)算放大器輸入PMOS管差分對(duì)工作于亞閾值區(qū)，極大的降低了整個(gè)解調(diào)電路的功耗。
[0040](5)整形電路8對(duì)解調(diào)信號(hào)進(jìn)行整形，減小了毛刺信號(hào)，同時(shí)提高了驅(qū)動(dòng)能力。
[0041]按照附圖來逐步分析一種用于無(wú)源超高頻RFID標(biāo)簽芯片的解調(diào)電路，首先說明示例對(duì)解調(diào)電路的應(yīng)用不構(gòu)成任何限制。所描述的本實(shí)用新型各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0042]圖1是解調(diào)電路結(jié)構(gòu)示意圖，在該解調(diào)電路的結(jié)構(gòu)當(dāng)中，包含整流電路1、取包絡(luò)電路2、低通濾波電路3、均值產(chǎn)生電路4、比較器6、整形電路8、使能控制電路5和偏置電路7。整流電路I輸入端口與外部天線ANTl端口和ANT2端口相連接，偏置電路7向整流電路提供偏置信號(hào)Vbn，整流電路I輸出整流信號(hào)Rec ;取包絡(luò)電路2輸入端口接入整流信號(hào)Rec，并將提取的包絡(luò)信號(hào)Env發(fā)送給低通濾波電路，同時(shí)取包絡(luò)電路2受到使能控制電路EN端口提供的Ena信號(hào)控制；低通濾波電路3輸入端口輸入包絡(luò)信號(hào)Env，輸出端口輸出信號(hào)Ina ;均值產(chǎn)生電路4輸入端口接入信號(hào)Ina，受到使能控制電路的Enc信號(hào)控制，偏置電路7向其提供偏置信號(hào)Vbp，輸出端口輸出信號(hào)Inb ;比較器6輸入端口接入信號(hào)Ina和Inb，受到使能控制電路的Enb信號(hào)控制，偏置電路7向其提供偏置信號(hào)Vbp，輸出端口輸出信號(hào)Com ;整形電路8輸入端口接入信號(hào)Com，受到使能控制電路5的Enb信號(hào)控制，輸出端口輸出解調(diào)信號(hào)Demo ;使能控制電路5輸入端口 EN由外部提供信號(hào)Ena，同時(shí)接入取包絡(luò)電路2，并產(chǎn)生控制信號(hào)Enb控制比較器6和整形電路8，產(chǎn)生控制信號(hào)Enc控制均值產(chǎn)生電路；偏置電路7向整流電路輸出偏置信號(hào)Vbn，向均值產(chǎn)生電路4和比較器6輸出偏置信號(hào) Vbp0
[0043]當(dāng)天線端口 ANTl接入地電平“O”信號(hào)，端口 ANT2接入經(jīng)過調(diào)制的射頻信號(hào)時(shí)，同時(shí)使能控制電路5輸入端口 EN —直保持為低電平“0”，射頻信號(hào)經(jīng)過整流電路I整流，將交流信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)，并且提高輸出信號(hào)Rec幅值，取包絡(luò)電路2把提高后的Rec信號(hào)進(jìn)行包絡(luò)提取，輸出包絡(luò)信號(hào)Env，低通濾波電路3將包絡(luò)信號(hào)Env的高頻分量濾除，輸出不含高頻分量的信號(hào)Ina，均值產(chǎn)生電路4把信號(hào)Ina轉(zhuǎn)換為均值信號(hào)或基準(zhǔn)信號(hào)Inb，和信號(hào)Ina 一起輸入比較器6中，比較器6通過比較輸出信號(hào)Com,信號(hào)Com經(jīng)過整形電路8的整形處理得到基帶信號(hào)或解調(diào)信號(hào)Demo。解調(diào)電路與傳統(tǒng)的解調(diào)電路相比，靈敏度高，輸入范圍大，面積小，功耗電流低于I μ A，解調(diào)誤差滿足國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議要求。
[0044]圖2是整流電路I結(jié)構(gòu)示意圖，分為主級(jí)和輔助級(jí)，主級(jí)包括MOS管麗2、麗3和電容C2、C4，輔助級(jí)包括MOS管MNl、MPl和電容Cl、C3。
[0045]所述的整流電路I當(dāng)端口 ΑΝΤ2接低電平“O”而端口 ANTl接高電平“I”時(shí)，根據(jù)電容C3的電荷平衡，麗2的柵極電平將會(huì)被舉向一個(gè)比原有電平更高的電位，從而麗2導(dǎo)通，信號(hào)從端口 ANTl向C2充電，此時(shí)麗I斷開，在偏置電路7提供的偏置信號(hào)Vbp作用下，C3的電荷通過MPl管向Cl轉(zhuǎn)移，隨著MPl的柵極電位不斷增大最終將斷開，麗3也斷開；當(dāng)端口 ΑΝΤ2接高電平“I”而端口 ANTl接低電平“O”時(shí)，根據(jù)電容Cl和C2的電荷平衡，將會(huì)導(dǎo)致麗3的開啟，C2通過麗3向電容C4充電，當(dāng)充電到一定的時(shí)候，MPl柵極電位將變低，從而MPl開啟，由Cl通過MPl向C3充電，最終可能導(dǎo)致麗I和麗2的開啟，麗3的柵極因?yàn)镃l的放電行為將會(huì)使得其電位越來越低，最終斷開，而此時(shí)向C4的充電過程已經(jīng)完成，C4上的信號(hào)Rec電位將會(huì)保持不變。當(dāng)端口 ANTl和ΑΝΤ2加入周期信號(hào)時(shí)，通過不斷充放電過程，最終實(shí)現(xiàn)由交流信號(hào)到直流信號(hào)的整流。整流電路I與現(xiàn)有技術(shù)相比較，采用閾值補(bǔ)償?shù)姆绞綄?shí)現(xiàn)，利用電容儲(chǔ)能和電荷平衡特性，控制主級(jí)電路MOS管的開啟和截止?fàn)顟B(tài)，從而提高了輸出電壓值，同時(shí)直接解決了常用解調(diào)電路靈敏度低的問題，電路實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。
[0046]圖3是取包絡(luò)電路2結(jié)構(gòu)示意圖，由MP3和ΜΝ4構(gòu)成的反相器來控制取包絡(luò)過程，實(shí)現(xiàn)取包絡(luò)的電路等效為一個(gè)電阻R和電容C5的并聯(lián)，等效電阻R = (RJRmp2) I Rmns+Rmp4jR1為電阻Rl的阻值，Rmp2為ΜΡ2的源極和漏極之間的等效電阻，Rw5為ΜΡ5的源極和漏極之間的等效電阻，Rmp4為MP4的源極和漏極之間的等效電阻。當(dāng)信號(hào)Ena為低電平“O”時(shí)取包絡(luò)過程有效，取出包絡(luò)信號(hào)Env。取包絡(luò)電路與常用的RC取包絡(luò)相比，通過采用使能控制電路控制MOS管實(shí)現(xiàn)，減小了芯片的面積，同時(shí)降低了解調(diào)電路不工作狀態(tài)的功耗。
[0047]圖4是低通濾波電路3結(jié)構(gòu)示意圖，由電阻R2和C6組成，輸入輸出信號(hào)的傳遞函數(shù)H(S) = I/(I+R2C6S)，R2為電阻R2的阻值，C6為電容C6的容值，低通濾波電路3的作用在于濾除包絡(luò)信號(hào)Env中的高頻信號(hào)，輸出不含高頻分量的信號(hào)Ina。
[0048]圖5是均值產(chǎn)生電路4結(jié)構(gòu)示意圖，也可以稱為峰值檢測(cè)電路，由運(yùn)算放大器Al、PMOS管構(gòu)成的二極管MP5和電容C7組成，偏置電路7向運(yùn)算放大器Al提供偏置電壓Vbp，同時(shí)，運(yùn)算放大器Al受到使能控制電路5使能信號(hào)Enc控制，正極端輸入信號(hào)Ina，負(fù)極端輸入信號(hào)Inb,運(yùn)算放大器Al的輸出端與二極管MP5的一端相連接,二極管MP5的另一端與運(yùn)算放大器負(fù)端和電容C7的一端相連接，電容C7的另一端與端口 ANTl相連接。
[0049]所述均值產(chǎn)生電路4在偏置電路7提供偏置信號(hào)Vbp和使能控制電路5的使能信號(hào)Enc有效條件下，當(dāng)輸入信號(hào)Ina高于運(yùn)算放大器Al的開啟閾值電壓時(shí)，運(yùn)算放大器Al輸出端的電流通過二極管MP5向電容C7充電；當(dāng)輸入信號(hào)Ina低于運(yùn)算放大器Al的開啟閾值電壓時(shí)，二極管MP5斷開，電容C7上的電壓Inb保持不變。所以當(dāng)輸入信號(hào)Ina為周期信號(hào)時(shí)，均值產(chǎn)生電路對(duì)Ina進(jìn)行峰值檢測(cè)，輸出信號(hào)Inb。一般而言，傳統(tǒng)均值產(chǎn)生電路采用RC低通濾波電路或者RC高通濾波電路實(shí)現(xiàn)，而本實(shí)用新型其均值產(chǎn)生電路利用峰值檢測(cè)原理實(shí)現(xiàn)，通過具有儲(chǔ)能特性的負(fù)載電容C7得到比較理想的均值信號(hào)。
[0050]圖6是比較器6結(jié)構(gòu)示意圖，偏置電路7提供偏置信號(hào)Vbp，使能控制電路5提供使能控制信號(hào)Enb,輸入端正極和負(fù)極分別接信號(hào)Ina和信號(hào)Inb,輸出信號(hào)Com。
[0051]圖7是整形電路8結(jié)構(gòu)示意圖，由MN6、MP7組成的反相器和麗7、MP8組成的反相器級(jí)聯(lián)構(gòu)成，輸入信號(hào)Com受到使能信號(hào)Enb通過MP6控制，整形電路8對(duì)解調(diào)信號(hào)進(jìn)行最后的整形，輸出信號(hào)Demo。
[0052]圖8是使能控制電路5結(jié)構(gòu)示意圖，輸入端口 EN由外部提供信號(hào)Ena，與由MN8、MP9組成的反相器和MN9、MN10、MP10組成的反相器級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)相連接，其中，MN9的柵極與電源信號(hào)VDD端口相連接，級(jí)聯(lián)后的反相器輸出信號(hào)Enc，輸出信號(hào)Enc接入由麗IUMPll組成的反相器并輸出使能信號(hào)Enb。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，整個(gè)解調(diào)電路增加了使能控制電路5模塊來控制取包絡(luò)電路2、均值產(chǎn)生電路4、比較器6、整形電路8，使得解調(diào)電路不工作時(shí)功耗極低。
[0053]圖9是偏置電路7結(jié)構(gòu)示意圖，電流源I通過由MP12和MP13構(gòu)成的電流鏡提供偏置電壓Vbp和Vbn。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，偏置電路7向整流電路1、均值產(chǎn)生電路4、比較器6提供nA級(jí)電流，使得整個(gè)解調(diào)電路工作時(shí)功耗極低。
[0054]圖10是解調(diào)電路各個(gè)端口的波形示意圖，其工作過程如下，
[0055]步驟1:TO時(shí)，ANTl端口接入低電平“O”信號(hào)，ANT2端口接入已調(diào)制信號(hào)，載波頻率為922.5MHz，基帶信號(hào)速率為80kb/s。
[0056]步驟2:T1時(shí)，電源電壓信號(hào)VDD上電由低電平“O”信號(hào)轉(zhuǎn)為高電平“I”信號(hào)。
[0057]步驟3:T2時(shí)，使能端口 EN由高電平“ I”信號(hào)轉(zhuǎn)為低電平“O”信號(hào)，使能有效，解調(diào)電路開始工作，整流電路I輸出信號(hào)REC、低通濾波電路3輸出信號(hào)Ina、均值產(chǎn)生電路4輸出信號(hào)Inb、解調(diào)波形Demo開始正常輸出。
[0058]步驟4:T3時(shí)，使能端口 EN由低電平“O”信號(hào)轉(zhuǎn)為高電平“ I”信號(hào)，使能無(wú)效，解調(diào)電路停止工作。
[0059]步驟5:T4時(shí)，電源電壓信號(hào)VDD由高電平“I”信號(hào)轉(zhuǎn)為低電平“O”信號(hào)，整個(gè)解調(diào)電路停止工作。
[0060]步驟6:Τ5時(shí)，瞬態(tài)仿真結(jié)束。
[0061]以上所述內(nèi)容僅為結(jié)合實(shí)際中的實(shí)施方式，本實(shí)用新型更多的實(shí)施方式不會(huì)因此而受到限制，對(duì)熟悉該領(lǐng)域的人員根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)原理和【具體實(shí)施方式】做若干的修改和替換，都涵蓋在本次實(shí)用新型的保護(hù)范圍以內(nèi)，本次實(shí)用新型最終的保護(hù)范圍以權(quán)力要求范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于無(wú)源超高頻RFID標(biāo)簽芯片的解調(diào)電路，其特征在于，包括整流電路(I)、取包絡(luò)電路(2)、低通濾波電路(3)、均值產(chǎn)生電路(4)、比較器￠)、整形電路(8)、使能控制電路(5)和偏置電路(7)； 所述整流電路(I)的輸入端與外部天線連接，所述整流電路(I)的控制端連接至所述偏置電路(7)的輸出端；所述取包絡(luò)電路(2)的輸入端連接至所述整流電路(I)的輸出端，所述取包絡(luò)電路(2)的控制端連接外部控制信號(hào)；所述低通濾波電路(3)的輸入端連接至所述取包絡(luò)電路(2)的輸出端；所述均值產(chǎn)生電路(4)的輸入端連接至所述低通濾波電路(3)的輸出端，所述均值產(chǎn)生電路(4)的控制端連接至所述使能控制電路(5)的第二輸出端；所述比較器(6)的第一輸入端連接至所述均值產(chǎn)生電路(4)的第一輸出端，所述比較器(6)的第二輸入端連接至所述低通濾波電路(3)的輸出端，所述比較器(6)的控制端連接所述使能控制電路(5)的第一輸出端；所述整形電路⑶的輸入端連接至所述比較器(6)的第一輸出端，所述整形電路⑶的控制端連接所述使能控制電路(5)的第一輸出端，所述整形電路(8)的輸出端用于輸出解調(diào)信號(hào)；所述偏置電路(7)的輸入端與所述均值產(chǎn)生電路(4)的第二輸出端和所述比較器(6)的第二輸出端連接；所述使能控制電路(5)的輸入端連接外部控制信號(hào)，根據(jù)所述控制信號(hào)產(chǎn)生第一使能控制信號(hào)和第二使能控制信號(hào)； 所述整流電路(I)包括電容Cl、電容C2、電容C3、電容C4、PMOS管MP1、NMOS管麗1、NMOS 管 MN2 和 NMOS 管 MN3 ； 所述電容Cl的一端與所述電容C2的一端并聯(lián)連接后與天線正極ANT2連接，所述MPl的源極連接至所述電容Cl的另一端，所述MPl的源極還連接至所述麗3的柵極，所述MPl的漏極與所述MNl的漏極連接后作為所述整流電路⑴的控制端；所述麗I的源極連接至天線負(fù)極ANTl ； 所述麗3的漏極作為所述整流電路(I)的輸出端，所述麗3的源極與所述麗2的漏極連接，所述麗3的源極還與所述MPl的柵極連接；所述麗2的源極連接至天線負(fù)極ANTl ;所述麗2的柵極與所述麗I的柵極連接；所述麗2的柵極還與所述麗I的漏極連接，所述麗2的柵極還通過所述電容C3連接至天線負(fù)極ANTl ； 所述電容C2的另一端連接至所述麗3的源極與所述麗2的漏極連接端；所述電容C4的一端連接至所述MN3的漏極，所述電容C4的另一端連接至所述天線負(fù)極ANTl。
2.如權(quán)利要求1所述的解調(diào)電路，其特征在于，所述取包絡(luò)電路(2)包括:NM0S管MN4、NMOS 管 MN5、PMOS 管 MP2、PMOS 管 MP3、PMOS 管 MP4、電阻 Rl 和電容 C5 ； 所述MP2的柵極、所述MP3的柵極、所述MN4的柵極和所述MP4的柵極連接后作為所述取包絡(luò)電路(2)的控制端，所述MP3的源極連接至電源VDD，所述MP3的漏極與所述MN4的漏極連接，所述MP3的漏極還與所述麗5的柵極連接，所述MN4的源極連接至天線負(fù)極ANTl ； 所述MP4的源極作為所述取包絡(luò)電路(2)的輸出端，所述MP4的漏極與所述麗5的漏極連接，所述麗5的源極連接至天線負(fù)極ANTl ； 所述MP2的漏極通過所述電阻Rl連接至天線負(fù)極ANTl ;所述MP2的源極連接至所述MP4的漏極；所述MP4的源極作為所述取包絡(luò)電路(2)的輸入端； 所述電容C5的一端連接至所述MP4的源極，所述電容C5的另一端連接至天線負(fù)極ANT I。
3.如權(quán)利要求1所述的解調(diào)電路，其特征在于，所述均值產(chǎn)生電路(4)包括:運(yùn)算放大器Al、二極管MP5和電容C7 ； 所述運(yùn)算放大器Al的正相輸入端作為所述均值產(chǎn)生電路(4)的輸入端，所述運(yùn)算放大器Al的反相輸入端作為所述均值產(chǎn)生電路(4)的第一輸出端，所述運(yùn)算放大器Al的正極電源端作為所述均值產(chǎn)生電路(4)的控制端，所述運(yùn)算放大器Al的負(fù)極電源端作為所述均值產(chǎn)生電路(4)的第二輸出端； 所述二極管MP5的正極與所述運(yùn)算放大器Al的輸出端連接，所述二極管MP5的負(fù)極與所述運(yùn)算放大器Al的反相輸入端連接； 所述電容C7的正極連接至所述運(yùn)算放大器Al的反相輸入端，所述電容C7的負(fù)極用于連接至天線負(fù)極ANTI。
4.如權(quán)利要求1所述的解調(diào)電路，其特征在于，所述使能控制電路(5)包括NMOS管MN8、PMOS 管 MP9、NMOS 管 MN9、NMOS 管 MN10、PMOS 管 MP10、NMOS 管 MNll 和 PMOS 管 MPll ; 所述MP9的柵極和所述MN8的柵極連接后作為所述使能控制電路(5)的輸入端，所述MP9的源極連接電源VDD，所述MP9的漏極與所述MN8的漏極連接，所述MN8的源極連接至天線負(fù)極ANTl ； 所述MPlO的柵極和所述麗10的柵極連接后與所述MP9和MN8的漏極連接端連接，所述MPlO的源極連接電源VDD，所述MPlO的漏極與所述MNlO的漏極連接后作為所述使能控制電路(5)的第二輸出端；所述MPlO的源極與所述MN9的漏極連接，所述MN9的源極連接至天線負(fù)極ANTl ； 所述MPll的柵極與所述MNll的柵極連接后與所述MPlO和所述MNlO的漏極連接端連接，所述MPlI的源極連接電源VDD，所述MPlI的漏極與所述MNlI的漏極連接后作為所述使能控制電路(5)的第一輸出端；所述麗11的源極連接至天線負(fù)極ANTl。
5.如權(quán)利要求1所述的解調(diào)電路，其特征在于，所述偏置電路(7)包括:電流源1、PM0S管 MP12 和 PMOS 管 MP13 ； 所述PMOS管MP12的源極連接至電源VDD，所述PMOS管MP12的漏極連接至所述電流源I的正極，所述PMOS管MP12的漏極還與其柵極連接；所述電流源I的負(fù)極連接至天線負(fù)極ANTl ； 所述PMOS管MP13的源極連接至電源VDD，所述PMOS管MP13的柵極與所述PMOS管MP12的柵極連接后作為所述偏置電路(7)的輸入端，所述PMOS管MP13的漏極作為所述偏置電路⑵的輸出端。
【文檔編號(hào)】G06K19/077GK203941545SQ201420375904
【公開日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2014年7月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月7日
【發(fā)明者】劉冬生, 劉子龍, 鄒雪城, 郭亮, 沈永健, 王任才 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)