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3 设计实现
3.1 电源恢复电路
根据设计指标,要在915MHz信号输入幅度200mV,负载电流20A时获得大于2V的直流电压。则根据(3)式,可得N>5。因此,所需倍压电路最低级数为12级。考虑到MOS管导通压降的损失和寄生效应带来的损失,电源恢复电路采用16级的倍压电路结构,利用零阈值NMOS管实现。倍压式电源恢复电路的末端最后一个电容为储能电容,取200pF。
3.2 稳压电路
根据设计协议要求,输入信号为OOK信号在OOK信号的关断时刻,由于图2中泻流管Mp无法瞬间关闭,于是继续从储能电容Cs上抽取电流,从而导致电源电压Vout出现较大下脉冲凹陷。为解决该问题,将并联稳压电路改进,如图3所示。泻流管Mo1和Mo2的电流抽取点从Vout端移至节点p。这样,当泻流管开启,OOK信号的关断时刻到来时,由于二极管连接的MOS管M3、M4的反向截止作用,储能电容Cs上的电荷不会从泻流管上被抽取走,从而避免了泻流管造成的电源电压下脉冲凹陷的问题。稳压电路稳压值设计在2.4V。
3.3 解调电路
解调电路如图4所示。M1~M4为4级倍压单元,起到检波二极管的作用。由于并联稳压电路的泻流管无法瞬间关断,因此,在OOK信号关断时刻,泻流管抽取电容C4上的电荷。电容C4取值较小,因此,p1点电平迅速下降,形成较大的下脉冲凹陷,经过后级的整形电路,输出标准的解调波形。
3.4 流片验证
该射频前端模块作为超高频长距离无源射频标签芯片的一部分,在UMC0.18m混合信号工艺下设计实现,并流片验证。芯片照片如图5所示。