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华中科技大学学报（自然科学版） 2014年第9期42卷 81-87页

作者：杜永乾庄奕琪李小明刘伟峰西安电子科技大学微电子学院陕西西安710071

提出了用于无源超高频射频识别(UHF RFID)芯片的射频/模拟前端.该射频/模拟前端通过系统分区和分时供电优化了系统功耗,子电路包括整流电路、基准电路、三轨稳压电路、解调/调制电路、上电复位电路以及时钟电路.通过引入阈值补偿,将全C... 详细信息

提出了用于无源超高频射频识别(UHF RFID)芯片的射频/模拟前端.该射频/模拟前端通过系统分区和分时供电优化了系统功耗,子电路包括整流电路、基准电路、三轨稳压电路、解调/调制电路、上电复位电路以及时钟电路.通过引入阈值补偿,将全CMOS整流电路的整流效率提升至不低于48%;电流求和型亚阈值基准电路在保证基准精度的同时,有效降低了功耗和芯片面积;无需大尺寸无源器件的解调电路,并从系统架构层面解决了解调失真的问题.该射频/模拟前端电路采用SMIC 0.18μm CMOS工艺库仿真并投片验证,测试结果表明:直流功耗为3.6μA,芯片有效面积为0.27mm2.将该射频/模拟前端电路集成至一款UHF RFID标签芯片中,采用商用阅读器进行测试,其读取距离>6m,平均读取速率达到89.9个/s.

关键词：超高频射频识别低功耗带隙基准阈值补偿射频/模拟前端

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超低功耗无源超高频射频识别芯片射频/模拟前端设计

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作者：李润德西安电子科技大学

学位级别：硕士

无源超高频射频识别（UHF RFID）是一项利用射频信号耦合实现无接触信息传递，从而完成信息识别的技术，它具有通信速率快、阅读距离远、适应物体高速运动等优点。本文在分析其基本原理和架构的基础上，针对射频/模拟前端电路的低压低... 详细信息

无源超高频射频识别（UHF RFID）是一项利用射频信号耦合实现无接触信息传递，从而完成信息识别的技术，它具有通信速率快、阅读距离远、适应物体高速运动等优点。本文在分析其基本原理和架构的基础上，针对射频/模拟前端电路的低压低功耗、低成本的要求，对其中的关键电路模块进行设计实现，并最终讨论了版图的设计考虑和芯片的测试结果。首先讨论了UHF RFID系统的工作原理以及典型标签芯片的架构，并介绍了各电路模块的作用以及系统需求，最后讨论了电路设计中存在的主要难点。针对UHF RFID标签芯片需要的低压低功耗的基准电路，给出了三种不同结构的设计方案，分别为低压带隙基准、亚阈区基准和低启动电压基准。首先，采用传统的带隙原理，设计了一款低压的带隙基准电路;其次，针对低功耗的特性，设计了整体功耗仅为670nA的亚阈区基准电路，并提出了改善其PSRR的有效措施;最后，针对低工作电压的特性，采用电流驱动衬底技术设计了一种启动电压小于0.5V超低压基准电路。针对UHF RFID标签芯片的低功耗的LDO电路，给出了三种不同结构的设计方案，分别为低功耗LDO电路、瞬态增强LDO和改善负载调整率的LDO。首先，对典型的LDO环路稳定性进行分析，并讨论影响环路稳定性的因素以及设计折衷，为LDO的设计提供了理论参考;然后，介绍了有源电阻技术，并将其应用于低功耗低成本的LDO的设计;最后，从理论和仿真的角度分析了相位超前网络的设计方法，为LDO的设计提供了一种频率补偿的方法;在此基础上，首先设计了一种低功耗的LDO电路;然后针对提高其瞬态性能，采用了“超级源跟随器”设计了一种瞬态增强的LDO电路;最后针对前两种LDO的负载调整率较差的特性，设计了一种改善负载调整率的LDO。针对UHF RFID芯片中其他的关键电路进行了研究，首先，在分析了阈值补偿技术的基础上，设计了一款与CMOS工艺兼容的高效倍压整流电路;然后，采用有源检波电路、峰值检测电路、迟滞比较器设计了一种解调电路，以微小功耗大的代价，降低了电路的面积，并采用动态电阻和限幅MOS管提升了解调电路的动态范围;最后，设计了一种低功耗的环形振荡器电路。最后，讨论了版图设计过程中匹配技术和混合信号电路的版图的设计考虑，并且给出了采用smic0.18μm工艺进行MPW流片的标签芯片测试结果。

关键词： UHF RFID 低压低功耗射频/模拟前端

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