XPM存儲器RFID高頻接口設計簡介

　　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 場強度很大時,而RFID 標簽芯片又離讀卡器天線距離很近時, RFID 標簽天線兩端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 感應的電壓經過整流電路后,輸出的電壓如果大于M3、M4、M5、M6 和R2 的壓降時，就對coil1 和coil2 電壓進行限壓。從而保護coil1 和coil2 的兩端電壓在正常范圍內。

　　2.5 穩(wěn)壓電路

　　穩(wěn)壓電路如圖所示。在RFID 標簽芯片中，需要有一個較大的電容儲存足夠的電荷供標簽在輸入能量較弱的時候當作電源來使用。如果輸入電壓過高，電源電壓升高到一定程度，穩(wěn)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(wěn)壓的目的。圖6 中的穩(wěn)壓電路采用5 個PNP 三極管，這種穩(wěn)壓電路做到了采用最少的器件達到穩(wěn)壓的效果。 由于PNP 的Vbe 電壓在0.7v 左右，所以5 個三極管的穩(wěn)壓在3.5v 左右。當電壓超過 3.5v 后，電流會功過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(shù)字邏輯輸出的調制數(shù)據信號.用來控制M5 管和M6 管的通斷.從而改變天線兩端的并聯(lián)諧振電路阻尼的強弱,實現(xiàn)幅度調制的功能.來完成從 RFID tag 到讀卡機的數(shù)據傳輸。

　　3. 電路仿真結果

　　從圖的仿真結果來看: 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)出來的指令. 并且產生20us 的 POR 信號. 在tag 返回數(shù)據的時候, 電路的 modulator 功能正確,可以在天線上產生大于10%的ASK 調制,從而使返回的數(shù)據可以被讀卡 器接收.圖是tag 返回數(shù)據的數(shù)據和天線的波形圖。

　100%和10% ASK 調制仿真結果

　　

　　調制的數(shù)據和天線的波形圖

　　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(shù)字部分需要的時鐘,和解調出指令數(shù)據。整個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(xiàn)在7.5A/m 場強下可以工作在12CM.滿足設計規(guī)格要求。

　　

　　整個芯片的照片

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