高壓保護(hù)電路如圖所示, 高壓保護(hù)電路在RFID 標(biāo)簽芯片中很重要,因?yàn)楫?dāng)讀卡器發(fā)出的磁 場強(qiáng)度很大時(shí),而RFID 標(biāo)簽芯片又離讀卡器天線距離很近時(shí), RFID 標(biāo)簽天線兩端coil1 和 coil2 感應(yīng)的電壓可以達(dá)到上百伏,如果不加高壓保護(hù)電路的,對芯片內(nèi)部的器件回造成損 壞。

　　當(dāng)coil1 和coil2 感應(yīng)的電壓經(jīng)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(shí)，就對coil1 和coil2 電壓進(jìn)行限壓。從而保護(hù)coil1 和coil2 的兩端電壓在正常范圍內(nèi)。

　　2.5 穩(wěn)壓電路

　　穩(wěn)壓電路如圖所示。在RFID 標(biāo)簽芯片中，需要有一個(gè)較大的電容儲存足夠的電荷供標(biāo)簽在輸入能量較弱的時(shí)候當(dāng)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(dá)到穩(wěn)壓的目的。圖6 中的穩(wěn)壓電路采用5 個(gè)PNP 三極管，這種穩(wěn)壓電路做到了采用最少的器件達(dá)到穩(wěn)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(wěn)壓在3.5v 左右。當(dāng)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(diào)制電路

　　調(diào)制電路如圖所示。MOD_DATA 是數(shù)字邏輯輸出的調(diào)制數(shù)據(jù)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(qiáng)弱,實(shí)現(xiàn)幅度調(diào)制的功能.來完成從 RFID tag 到讀卡機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸。

　　3. 電路仿真結(jié)果

　　從圖的仿真結(jié)果來看: 電路在10%和100% ASK 調(diào)制模式下,電路都能正確的解調(diào)出正 確的讀卡機(jī)發(fā)出來的指令. 并且產(chǎn)生20us 的 POR 信號. 在tag 返回?cái)?shù)據(jù)的時(shí)候, 電路的 modulator 功能正確,可以在天線上產(chǎn)生大于10%的ASK 調(diào)制,從而使返回的數(shù)據(jù)可以被讀卡 器接收.圖是tag 返回?cái)?shù)據(jù)的數(shù)據(jù)和天線的波形圖。

　100%和10% ASK 調(diào)制仿真結(jié)果

　　

　　調(diào)制的數(shù)據(jù)和天線的波形圖

　　4.結(jié)論

　　基于 SMIC 0.18um one poly four metal 標(biāo)準(zhǔn)CMOS 工藝設(shè)計(jì)的符合ISO15693 國際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的RFID 射頻前端電路. 電路仿真的結(jié)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(fù)出直流電壓1.8v, 并提出數(shù)字部分需要的時(shí)鐘,和解調(diào)出指令數(shù)據(jù)。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(xiàn)在7.5A/m 場強(qiáng)下可以工作在12CM.滿足設(shè)計(jì)規(guī)格要求。

　　

　　整個(gè)芯片的照片

　　本文作者創(chuàng)新點(diǎn)：在標(biāo)準(zhǔn)0.18um CMOS process 上實(shí)現(xiàn)了滿足ISO15693 國際標(biāo)準(zhǔn)的 RFID 射頻前端電路的設(shè)計(jì)，并流片驗(yàn)證通過。而且成功的把XPM 存儲器技術(shù)(標(biāo)準(zhǔn)CMOS 的One time program memory)集成到RFID 芯片中, 實(shí)現(xiàn)了世界上第一次采用XPM 存儲器技 術(shù)成功的RFID 芯片。