[发明专利]一种用于无源UHFRFID标签芯片可校准基准电路

摘要

本发明公开了一种用于无源UHFRFID标签芯片可校准基准电路，包括标准基准电路、正温度系数电流校准的电路和基准电压输出校准电路；标准基准电路包括正温度系数电流产生电路、负温度系数电流产生电路和基准电压输出电路；其通过配置校准码来得到一个偏差最小的基准输出电压。本发明克服了芯片在设计过程中潜在的人为误差以及系统偏差，得到一个校准后相对稳定的参考电压值，为后续得到一个稳定的时钟以及数字模块的稳定工作提供了保证，提高了标签芯片的效率。本发明实现机制相对简单，在没有增加过多功耗的情况下完成校准工作。

主权项

一种用于无源UHFRFID标签芯片可校准基准电路，其特征在于，包括标准基准电路、正温度系数电流校准的电路和基准电压输出校准电路；标准基准电路包括正温度系数电流产生电路、负温度系数电流产生电路和基准电压输出电路；所述正温度系数电流产生电路由两个PMOS管、两个NMOS管和一个温度系数仅为‑9.2X10^‑4ppm/℃的第一电阻(105)组成，两个PMOS管分别为第一PMOS管(101)和第二PMOS管(102)，两个NMOS管分别为第一NMOS管(103)和第二NMOS管(104)，两个PMOS管是要工作在饱和区，两个NMOS管要工作在亚阈值状态，通过这两个工作在亚阈值状态的NMOS管的栅源电压之差(V_GS104‑V_GS103)加载在第一电阻(105)上来产生正温度系数的电流I₊；$I_{+}=\frac{n{V}_T\ln \frac{K_{103}}{K_{104}}}{R_{105}}---\left(1\right)$其中，n＝(1+C_d/C_ox)表示亚阈值斜率，V_T＝(k_BT/q)表示热电压，K₁₀₃表示第一NMOS管(103)的宽长比，K₁₀₄表示第二NMOS管(104)的宽长比，R₁₀₅表示第一电阻(105)的阻值，V_GS103和V_GS104分别表示第一NMOS管(103)和第二NMOS管(104)的栅源电压；负温度系数电流产生电路由两个以共源共栅关系连接的PMOS管、两个NMOS管和一个温度系数非常低的第二电阻(112)组成，两个PMOS管分别为第三PMOS管(106)和第四PMOS管(108)，两个NMOS管分别为第二NMOS管(104)和第三NMOS管(110)，利用工作在亚阈值状态的第二NMOS管(104)的栅源电压V_GS104加载在温度系数仅为‑9.2X10^‑4ppm/℃的第二电阻(112)上来产生负温度系数的电流I_‑；$I_{-}=\frac{V_{\mathrm{GS}104}}{R_{112}}---\left(2\right)$其中，V_GS104表示第二NMOS管(104)的栅源电压，R₁₁₂表示第二电阻(112)的阻值；基准电压输出电路由3个PMOS管，1个温度系数仅为‑9.2X10^‑4ppm/℃的第三电阻(114)组成，3个PMOS管分别为第五PMOS管(107)、第六PMOS管(109)和第十PMOS管(113)，其中用第十PMOS管(113)与正温度系数产生电路中的两个PMOS管构成电流镜电路，复制比例系数为α的正温度系数电流α*I₊到输出端；同时，第五PMOS管(107)和第六PMOS管(109)与负温度系数产生电路中的2个PMOS管构成共源共栅电流镜，复制比例系数为β的负温度系数电流β*I_‑到输出端；两股电流共同流过第三电阻(114)，并在其上产生基准输出电压V_ref；$V_{\mathrm{ref}}=(\mathrm{\α}*\frac{n{V}_T\ln \frac{K_{103}}{K_{104}}}{R_{105}}+\mathrm{\β}*\frac{V_{\mathrm{GS}104}}{R_{112}})R_{114}---\left(3\right)$将(1)式变形为：$V_{\mathrm{ref}}=\mathrm{\α}*n{V}_T\ln \frac{K_{103}}{K_{104}}*\frac{R_{114}}{R_{105}}+\mathrm{\β}*V_{\mathrm{GS}104}*\frac{R_{114}}{R_{112}}---\left(4\right)$由表达式(4)得知，通过调节R₁₀₅、R₁₁₄的大小就能够调节正负温度系数电流的相互比重，还能够调节输出基准电压V_ref的大小；因此一旦流片后基准输出电压不理想，就能够通过配置校准码来控制第一电阻(105)和第三电阻(114)阻值R₁₀₅、R₁₁₄的大小，完成校准操作。