[发明专利]射频电子标签的整流限幅电路

说明书

技术领域

本发明涉及整流限幅电路，具体的讲是用于射频电子标签的整流限幅电路。

背景技术

随着物联网的兴起，RFID（射频识别）技术得到了非常广泛的应用。RFID技术是利用空间电磁波进行通信的一种现代无线通信技术，可以实现非接触远程信息读取。RFID技术相比常规的条形码（barcode）具有可读写、读写速度快、安全性高等优点。目前得到广泛应用的有低频标签（125KHz～134.2KHz）、高频标签（13.56MHz）、超高频标签（860MHz～960MHz）以及微波段标签（2.4GHz～5.8GHz）。

工作于不同频段的电子标签统称为射频电子标签，其主要由天线、模拟前端、数字处理部分及存储单元组成。无源标签芯片的供电电压是从阅读器发送的电磁波信号中获取的，其通过天线利用磁场耦合的方式将阅读器发出的磁场能量耦合到天线接收端。变化的磁场在天线上引起交变的电场，即俘获电磁能量的天线相当于一个交流电源，天线两端就是交流电源的两端，通过标签芯片模拟前端中的整流模块可以将天线两端的交流电压转变为给芯片供电的直流电压。然而阅读器发出的电磁能量会随着距离的变化而急剧变化，从而电子标签天线感应得到的电压幅度变化范围很大，最高可能会感应出高达近二十伏的交流电压。

为了让整流模块中的器件能承受天线可能感应得到的高压，传统结构中一般采用两种方案，一是采用耐高压的器件作为整流模块的输入管，在整流输出端设置泄放电路达到降压限幅的作用，但由于高压管相对常压管而言拥有更大的阈值电压，导致其整流时需要耗费更大的电压余度。即在获得相同整流输出电压的情况下，其需要的输入电压幅值比采用常压管的要高，降低了芯片的最大工作距离。此外，此法要求所使用的工艺能够提供高压管，从而应用的普适性较低；二是在天线端设置箝位电路，通过箝位技术限制输入信号幅度，但所用晶体管众多，结构复杂，增加了使用成本。因此，上述传统的方法均不能很好地符合射频电子标签远距离工作兼备低成本应用的要求。

发明内容

本发明提供了一种射频电子标签的整流限幅电路，使电子标签只需更低的天线端感应电压就能产生让芯片能够正常工作的最小整流输出电压，从而在不减小最远工作距离的情况下，提高射频电子标签的耐压能力。

本发明射频电子标签的整流限幅电路，第一电阻连接第一输入端且第二电阻连接第二输入端后，均与衬偏限幅模块和整流模块的输入端连接，整流模块经电压监测控制模块后通过两路输出电压连接所述的衬偏限幅模块，在衬偏限幅模块中具有一端与第一电阻连接的第三电阻和一端与第二电阻连接的第四电阻，第三电阻和第四电阻的另一端分别通过第一泄流元件和第二泄流元件连接第一衬偏控制元件和第二衬偏控制元件后接地，第一泄流元件和第二泄流元件的控制端均连接所述电压监测控制模块的其中一路输出电压，第一衬偏控制元件和第二衬偏控制元件的控制端均连接所述电压监测控制模块的另一路输出电压。

本发明是利用负反馈技术结合衬偏效应，通过电压监测控制模块监测整流模块的输出，然后产生合适的负反馈控制信号，在控制泄流元件导通强弱的同时调节泄流元件的衬偏强弱，达到低压限幅减弱，高压限幅增强的作用，实现输出对输入的精确控制，从而使得整流输出电压被控制在后续电路能够正常工作的范围内。其中整流模块和电压监测控制模块均可使用现有的传统模块。

优选的，所述的第一泄流元件和第二泄流元件，以及第一衬偏控制元件和第二衬偏控制元件均为NMOS型晶体管；

第一泄流元件和第二泄流元件的漏极对应连接第三电阻和第四电阻，第一泄流元件和第二泄流元件的源极对应连接第一衬偏控制元件和第二衬偏控制元件的漏极；

第一泄流元件和第二泄流元件的栅极均连接所述电压监测控制模块的其中一路输出电压；

第一衬偏控制元件和第二衬偏控制元件的源极均接地，栅极均连接电压监测控制模块的另一路输出电压。

进一步的，所述NMOS型晶体管结构的第一泄流元件、第二泄流元件、第一衬偏控制元件和第二衬偏控制元件的衬底均接地。

进一步的，所述的整流模块为交叉桥式整流模块。交叉桥式整流模块是现有的传统模块，其结构在此不做详述。

本发明的电路结构简单可靠，并且在能够承受天线感应到的近二十伏高压的同时，只需更低的天线端感应电压就能产生让芯片能够正常工作的最小整流输出电压，从而在不减小最远工作距离的情况下，大幅度的提高了射频电子标签的耐压能力。