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低功耗无源超高频射频识别应答器芯片的射频电路
来源:本站整理  作者:佚名  2009-07-24 16:34:06




    图6为反向散射电路原理图。反向散射电路通过可变电容来改变射频电路的阻抗,从而将应答器数据发送到RFID询问器或读卡器。该可变电容采用MOS变容二极管来实现,在标准CMOS工艺中,我们可以利用MOS管栅极到衬底的压控可变电容,将MOS变容二极管的栅极作为电容器的一端,源端和漏端接在一起作为电容器的另一端。


图6 反向散射电路图

   2.3  AM解调器电路

    AM解调器电路用于将接收到的调制载波还原成数字信号供基带处理,解调电路由包络检测电路、滤波电路和比较器三部分构成(如图7所示),其中比较器采用迟滞比较器来降低误码率。包络检测器采用与整流器相同的电路来提取包络信号。低通滤波器则用来消除噪声信号以及电源上的纹波。最后,通过迟滞比较器将包络信号在比较器的输出端恢复为数字信号。


图7 AM解调器原理图


    2.4 上电复位电路

    上电复位电路有两个主要作用,一是当应答器进入询问器或读卡器的有效区域,电源电压己经达到正常工作电位时,产生整个芯片的复位信号;其次是当电源电压突然降低时,该电路可以通过复位防止逻辑电路出现功能错误。图8是上电复位电路图,该电路的上电复位延迟时间为10μs。当际从零开始不断增大并超过起拉电压2.4V时,P管MP1和N管MN1率先导通,使得A、B点电位从0开始随着喻的增大而逐步上升,经过反相器,MP2和MN2管栅极电压都随着VDD的上升呈线性变化,所以在开始阶段MN2导通,MP2截止,致使C点电压一直为0(有效复位)。当VDD到达更高电位时,A点电位也同时上升到一定电平,使得MN2管截止,而此时MP2管导通,使C点电位迅速上升,经过几级缓冲器,就得到了一个从逻辑0到1的跳变信号输出,从而使电路开始正常工作。而后面的几级缓冲器加电容负载的级联是为了获得大约10μs,的时间延迟,即当VDD高于2.4V且保持10μs后复位信号完成跳变,从而实现电路稳定工作,其仿真结果如图9所示。


图8 上电复位电路原理图


图9 上电复位电路仿真结果


    2.5 本地振荡器和时钟产生电路

    与13.56MHz的HF应答器不同,915MHz的UHF应答器不能从载波中分频得到本地时钟,而只能通过内建一个低功耗的本地振荡器为数字逻辑电路部分提供时钟,由于协议中规定时钟频率可以接受±30%的误差,对于时钟频率的精度要求不高,因此可以采用比较简单的振荡器结构以降低芯片功耗。经过分析,我们决定采用奇数级全差分反相器组成的环形振荡器,这不但可以很好地抑制共模电压的变化,而且还可以获得很好的电源抑制特性。图10为本地振荡器与时钟产生电路原理图。经过仿真测试,在考虑温度、电源电压和工艺角变化的全条件情况下,该电路输出频率约为250kHz ,其变化误差保证了数据的位速率精度(bit rate accuracy)小于VDD15%,对逻辑电路性能没有任何影响,较好的满足了系统设计要求。图11为仿真获得的时钟信号。

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