超高頻遠(yuǎn)距離無源射頻接口電路設(shè)計(jì)方案
3 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)
3.1 電源恢復(fù)電路
根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo),要在915MHz信號(hào)輸入幅度200mV,負(fù)載電流20A時(shí)獲得大于2V的直流電壓。則根據(jù)(3)式,可得N>5。因此,所需倍壓電路最低級數(shù)為12級。考慮到MOS管導(dǎo)通壓降的損失和寄生效應(yīng)帶來的損失,電源恢復(fù)電路采用16級的倍壓電路結(jié)構(gòu),利用零閾值NMOS管實(shí)現(xiàn)。倍壓式電源恢復(fù)電路的末端最后一個(gè)電容為儲(chǔ)能電容,取200pF。
3.2 穩(wěn)壓電路
根據(jù)設(shè)計(jì)協(xié)議要求,輸入信號(hào)為OOK信號(hào)在OOK信號(hào)的關(guān)斷時(shí)刻,由于圖2中瀉流管Mp無法瞬間關(guān)閉,于是繼續(xù)從儲(chǔ)能電容Cs上抽取電流,從而導(dǎo)致電源電壓Vout出現(xiàn)較大下脈沖凹陷。為解決該問題,將并聯(lián)穩(wěn)壓電路改進(jìn),如圖3所示。瀉流管Mo1和Mo2的電流抽取點(diǎn)從Vout端移至節(jié)點(diǎn)p。這樣,當(dāng)瀉流管開啟,OOK信號(hào)的關(guān)斷時(shí)刻到來時(shí),由于二極管連接的MOS管M3、M4的反向截止作用,儲(chǔ)能電容Cs上的電荷不會(huì)從瀉流管上被抽取走,從而避免了瀉流管造成的電源電壓下脈沖凹陷的問題。穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓值設(shè)計(jì)在2.4V。
3.3 解調(diào)電路
解調(diào)電路如圖4所示。M1~M4為4級倍壓單元,起到檢波二極管的作用。由于并聯(lián)穩(wěn)壓電路的瀉流管無法瞬間關(guān)斷,因此,在OOK信號(hào)關(guān)斷時(shí)刻,瀉流管抽取電容C4上的電荷。電容C4取值較小,因此,p1點(diǎn)電平迅速下降,形成較大的下脈沖凹陷,經(jīng)過后級的整形電路,輸出標(biāo)準(zhǔn)的解調(diào)波形。
3.4 流片驗(yàn)證
該射頻前端模塊作為超高頻長距離無源射頻標(biāo)簽芯片的一部分,在UMC0.18m混合信號(hào)工藝下設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn),并流片驗(yàn)證。芯片照片如圖5所示。
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