基于IGBT的高可靠性驅動(dòng)電路設計

按照915MHz RFID電子標簽的要求，設計電子標簽整體電路如下。它主要由射頻接口部分和控制部分組成 ，射頻接口部分是研究的重點(diǎn)，具體設計如圖1所示。

　　對于電子標簽，射頻接口部分起著(zhù)至關(guān)重要的作用。非接觸式電子標簽能量和數據的無(wú)線(xiàn)傳輸都是由這 部分電路來(lái)完成的。所以射頻接口部分是非接觸式電子標簽區別于接觸式電子標簽的技術(shù)本質(zhì)所在。如圖 1所示，射頻接口部分主要由接收部分、發(fā)送部分和公共電路部分組成。

　?。?）接收部分

　　接收部分主要的功能是將天線(xiàn)上接收到的ASk幅度調制信號進(jìn)行解調，恢復出數字基帶信號，再送到控制 部分進(jìn)行解碼處理。接收部分主要由包絡(luò )產(chǎn)生電路和檢波電路組成。功能框圖如圖2所示。

　?、侔j(luò )產(chǎn)生電路

　　包絡(luò )產(chǎn)生電路的主要功能是對高頻信號進(jìn)行包絡(luò )檢波，把信號從頻帶搬移到基帶，提取出ASk調制信號包 絡(luò )。

　　包絡(luò )產(chǎn)生電路主要由非線(xiàn)性元件和低通濾波器組成。

　?、跈z波電路

　　檢波電路主要由帶通濾波器和電壓比較器組成。

　　經(jīng)過(guò)包絡(luò )檢波后，信號一般還會(huì )存在高頻成分，所以還需進(jìn)行帶通濾波，把載波徹底濾除，使信號曲線(xiàn) 變得“光滑”，然后把濾波后的信號通過(guò)電壓比較器，從而恢復原來(lái)的數字信號，這就是檢波電路的功能 。

　?。?）發(fā)送部分

　　發(fā)送部分的主要功能是將控制部分處理好的數字編碼信號進(jìn)行ASk幅度調制，進(jìn)行放大后，送到天線(xiàn)端發(fā) 給讀寫(xiě)器。它主要由ASk調制電路和放大器組成，發(fā)送部分的功能結構如圖3所示。

　?、貯Sk反向調制電路

　　對于電子標簽，當它向讀寫(xiě)設備回傳信息時(shí)，其編解碼電路將編碼后的數據送到射頻接口，由調制電路 進(jìn)行ASk調制。

　　反向調制采用負載調制，即通過(guò)改變天線(xiàn)負載的大小來(lái)改變發(fā)送信號幅度的強弱，將數字信號接入一個(gè) 非線(xiàn)性元件電路，它高低電平的變化可以控制并聯(lián)負載在電路中接通或斷開(kāi)，從而改變天線(xiàn)負載的大小進(jìn) 行幅值調制。

　?、诠β史糯箅娐?/p>

　　由于調制好的ASk信號功率較小，不能滿(mǎn)足傳輸要求，所以要對其進(jìn)行功率放大后再送到天線(xiàn)發(fā)射端發(fā)給讀寫(xiě)器。

　?。?）公共電路部分

　　公共電路部分是圖1中射頻接口部分中除了發(fā)送和接收部分剩下的電路，包括電源產(chǎn)生電路、限幅電路、 時(shí)鐘恢復電路、復位電路等。

　?、匐娫串a(chǎn)生電路

　　由于天線(xiàn)兩端從射頻場(chǎng)中感應到的是一個(gè)交變的信號（交變電壓源），故需要一個(gè)整流濾波電路將其轉 化為直流電源。由于電子標簽內電路除了要求電源電壓是直流源之外，還必須不能高過(guò)MOS管、三極管等 器件的擊穿電壓，否則會(huì )導致器件損壞。當單靠整流濾波電路不能使天線(xiàn)兩端的電壓變?yōu)榉弦蟮碾妷?值時(shí)，需要引入限幅模塊。電源產(chǎn)生電路的功能示意圖如圖4所示。

　?、趶臀恍盘柈a(chǎn)生電路

　　復位信號產(chǎn)生電路實(shí)現的功能分為兩種：上電復位和下電復位。首先，要為電壓設置一個(gè)參考值，這個(gè)值一般取可以使電路穩定工作的電壓值，當電源電壓升高時(shí)，若仍小于參考值，則復位信號仍然為低電平；若電源電壓升高至大于參考值，則復位信號跳變?yōu)楦?。這就

　　是上電復位信號。它為數字部分電路設置初始值，從而避免出現邏輯混亂。同時(shí)它還可以給整個(gè)系統一個(gè)穩定的時(shí)間，保證天線(xiàn)兩端耦合到的能量已相對穩定。

　　當電源電壓降低時(shí)，若大于參考值，則復位信號為高；若降低至小于參考值，則電源信號跳變?yōu)榈?，這就是下電復位信號。它是針對系統中可能出現的意外情況（操作時(shí)突然掉電）而采取的保護措施。

　?、蹠r(shí)鐘恢復電路

　　電子標簽內沒(méi)有設置另外的振蕩電路，片內時(shí)鐘由磁場(chǎng)恢復產(chǎn)生。時(shí)鐘發(fā)生電路由整形電路和分頻器構成。首先把高頻諧振信號通過(guò)電壓比較器恢復產(chǎn)生同頻的時(shí)鐘信號，然后把高頻的時(shí)鐘信號進(jìn)行分頻從而得到數字部分所需要的時(shí)鐘信號。

　?。?）電子標簽天線(xiàn)

　　915MHz電子標簽的天線(xiàn)模塊主要用于接收射頻能量，接收讀寫(xiě)器到電子標簽的通信信號以及將電子標簽存儲的編碼發(fā)送給讀寫(xiě)器。在電子標簽中，天線(xiàn)面積占主導地位，即電子標簽面積主要取決于其天線(xiàn)面積，然而天線(xiàn)的物理尺寸受到其工作頻率電磁波波長(cháng)限制。頻率越高，電磁波的波長(cháng)越短，天線(xiàn)的尺寸越小。