XPM存儲器RFID高頻接口設計簡(jiǎn)介

　　高壓保護電路如圖所示, 高壓保護電路在RFID 標簽芯片中很重要,因為當讀卡器發(fā)出的磁 場(chǎng)強度很大時(shí),而RFID 標簽芯片又離讀卡器天線(xiàn)距離很近時(shí), RFID 標簽天線(xiàn)兩端coil1 和 coil2 感應的電壓可以達到上百伏,如果不加高壓保護電路的,對芯片內部的器件回造成損 壞。

　　當coil1 和coil2 感應的電壓經(jīng)過(guò)整流電路后,輸出的電壓如果大于M3、M4、M5、M6 和R2 的壓降時(shí)，就對coil1 和coil2 電壓進(jìn)行限壓。從而保護coil1 和coil2 的兩端電壓在正常范圍內。

　　2.5 穩壓電路

　　穩壓電路如圖所示。在RFID 標簽芯片中，需要有一個(gè)較大的電容儲存足夠的電荷供標簽在輸入能量較弱的時(shí)候當作電源來(lái)使用。如果輸入電壓過(guò)高，電源電壓升高到一定程度，穩壓電路中瀉流電路就要起作用，把電容上多余的電荷釋放掉，以達到穩壓的目的。圖6 中的穩壓電路采用5 個(gè)PNP 三極管，這種穩壓電路做到了采用最少的器件達到穩壓的效果。 由于PNP 的Vbe 電壓在0.7v 左右，所以5 個(gè)三極管的穩壓在3.5v 左右。當電壓超過(guò) 3.5v 后，電流會(huì )功過(guò)PNP 的發(fā)射極到集電極的通路把電荷釋放掉。很好的起到限壓的效果。

　　2.6 調制電路

　　調制電路如圖所示。MOD_DATA 是數字邏輯輸出的調制數據信號.用來(lái)控制M5 管和M6 管的通斷.從而改變天線(xiàn)兩端的并聯(lián)諧振電路阻尼的強弱,實(shí)現幅度調制的功能.來(lái)完成從 RFID tag 到讀卡機的數據傳輸。

　　3. 電路仿真結果

　　從圖的仿真結果來(lái)看: 電路在10%和100% ASK 調制模式下,電路都能正確的解調出正 確的讀卡機發(fā)出來(lái)的指令. 并且產(chǎn)生20us 的 POR 信號. 在tag 返回數據的時(shí)候, 電路的 modulator 功能正確,可以在天線(xiàn)上產(chǎn)生大于10%的ASK 調制,從而使返回的數據可以被讀卡 器接收.圖是tag 返回數據的數據和天線(xiàn)的波形圖。

　100%和10% ASK 調制仿真結果

　　

　　調制的數據和天線(xiàn)的波形圖

　　4.結論

　　基于 SMIC 0.18um one poly four metal 標準CMOS 工藝設計的符合ISO15693 國際標準協(xié)議的RFID 射頻前端電路. 電路仿真的結果表明: 此射頻前端電路可以有效地從 13.56MHz 的RF 信號中恢復出直流電壓1.8v, 并提出數字部分需要的時(shí)鐘,和解調出指令數據。整個(gè)芯片的版圖照片如圖所示.芯片的面積為960um*600um.流片后測試發(fā)現在7.5A/m 場(chǎng)強下可以工作在12CM.滿(mǎn)足設計規格要求。

　　

　　整個(gè)芯片的照片

　　本文作者創(chuàng )新點(diǎn)：在標準0.18um CMOS process 上實(shí)現了滿(mǎn)足ISO15693 國際標準的 RFID 射頻前端電路的設計，并流片驗證通過(guò)。而且成功的把XPM 存儲器技術(shù)(標準CMOS 的One time program memory)集成到RFID 芯片中, 實(shí)現了世界上第一次采用XPM 存儲器技 術(shù)成功的RFID 芯片。