一种适用于射频电子标签的超低功耗嵌入式EEPROM

采用Chartered 0.35μm EEPROM工艺设计并实现了一个适用于无源射频电子标签的256位超低功耗EEPROM存储器.芯片实现了块编程和擦写功能,并通过优化敏感放大器和控制逻辑的结构,实现了读存储器时间和功耗的最优化.最后给出了芯片在编程/擦写/读操作情况下的功耗测试结果.在电源电压为1.8V,数据率为640kHz时,EEPROM编程/擦写的平均功耗约为68μA,读操作平均功耗约为0.6μA.     

An Ultra-Low-Power Embedded EEPROM for Passive RFID Tags

采用Chartered 0.35μm EEPROM工艺设计并实现了一个适用于无源射频电子标签的256位超低功耗EEPROM存储器.芯片实现了块编程和擦写功能,并通过优化敏感放大器和控制逻辑的结构,实现了读存储器时间和功耗的最优化.最后给出了芯片在编程/擦写/读操作情况下的功耗测试结果.在电源电压为1.8V,数据率为640kHz时,EEPROM编程/擦写的平均功耗约为68μA,读操作平均功耗约为0.6μA.     

应用于低频无源RFID的低成本2 kbit EEPROM

基于350 nm 2-poly 3-metal EEPROM工艺，设计了一种应用于低频无源RFID的低成本2 kbit EEPROM存储器。在保证存储容量能满足大多数使用场景的情况下，通过优化Dickson电荷泵和读出电路的结构，实现电路版图面积的最小化，从而对整体电路实现低成本设计。优化后的Dickson电荷泵能实现10μs内从3.3 V到16 V的稳定升压，且功耗为334μW;读出电路基于检测NCG器件阈值电压的方式实现存储逻辑值的判别，该方法不需要能提供高精度电流的基准电路和具有高增益的灵敏放大器，有效降低了整体电路的面积。低成本2 kbit EEPROM的工作电压为3.3 V,能实现32位并行输入和1位串行输出，芯片总面积仅为0.14 mm²,有效降低了低频无源RFID设计复杂度和制造成本。     

适用于无源RFID标签芯片的SPNVM优化设计

稳定的非挥发性存储器(Non-volatile memory,NVM)是射频识别标签系统中的重要组成部分,作为系统的信息承载体,用于存储用户或产品的基本信息。NVM的性能和造价是约束其发展的主要因素,为了改善非挥发性存储器的性能和降低其成本,文中基于传统的非挥发性存储器EEPROM,采用UMC 0.18μm标准CMOS工艺,优化设计了一个存储容量为256位高性能低成本的单栅非挥发性存储器,从工作电压、效率、速度和功耗的角度,对存储单元进行了隔离保护处理,改进了电荷泵的升压模块和稳压模块,采用电压检测型灵敏放大器。电源电压1.8V,编程电流为42μA,读电流为2μA,编程时间为5ms/bit,读速率为2Mb/s。     

基于EPC Class0协议无源电子标签射频前端设计

分析了RFID系统的组成和基本原理,针对超高频EPC Class0协议,提出电子标签前端结构及参考电路,包括整流器、稳压源、能量开启、脉宽解调、反向调制、振荡器、时钟校准等部分。采用Chartered 0.35μm CMOS工艺进行流片,整个前端模块工作电压(不包括整流电路)3.3V,电流13.8μA。最后给出芯片照片及测试结果。     

适用于无源射频标签的低功耗单栅非挥发性存储器

针对低成本、低功耗无源射频电子标签,采用SMIC 0.18μm标准CMOS工艺设计实现了单栅、576bit的非挥发性存储器.存储器单元基于双向Fowler-Nordheim隧穿效应原理并采用普通的pMOS晶体管实现;编程/擦写时间为10ms/16bit.芯片实现块编程和擦写功能,通过提出一种新型的敏感放大器而实现了读功耗的优化.在电源电压为1.2V,数据率为640kHz时,读操作平均消耗电流约为0.8μA.     

适用于无源射频标签的低功耗单栅非挥发性存储器

针对低成本、低功耗无源射频电子标签,采用SMIC 0.18μm标准CMOS工艺设计实现了单栅、576bit的非挥发性存储器.存储器单元基于双向Fowler-Nordheim隧穿效应原理并采用普通的pMOS晶体管实现;编程/擦写时间为10ms/16bit.芯片实现块编程和擦写功能,通过提出一种新型的敏感放大器而实现了读功耗的优化.在电源电压为1.2V,数据率为640kHz时,读操作平均消耗电流约为0.8μA.     

UHF RFID低压高效电荷泵的分析与设计

为使电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)更好地适用于无源超高频射频识别(UHF RFID)芯片,提出了一种低压高效电荷泵电路的设计方案。利用附加晶体管切换电路中MOS管的衬底电压,增加自举晶体管对栅极充电,该设计方案可消除体效应对阈值电压的影响,有效抑制反向漏电流。综合分析电路的影响因素后,折中设计给出合适的设计参数。采用SMIC 0.18μm EEPROM工艺、利用Hspice仿真验证,在输入电压1.5 V时,13级电荷泵输出电压可高达18 V,保证了UHF RFID芯片良好性能的实现。     

无源UHF RFID电子标签模拟前端设计

提出了一种符合ISO/IEC 18000-6B标准的高性能无源UHF RFID电子标签模拟前端,在915MHz ISM频带下工作时其电流小于8μA.该模拟前端除天线外无外接元器件,通过肖特基二极管整流器从射频电磁场接收能量.该RFID模拟前端包括本地振荡器、时钟产生电路、复位电路、匹配网络和反向散射电路、整流器、稳压器以及AM解调器等.该芯片采用支持肖特基二极管和EEPROM的Chartered 0.35μm 2P4M CMOS工艺进行流片,读取距离大于3m,芯片面积为300μm×720μm.     

无源UHF RFID电子标签模拟前端设计

提出了一种符合ISO/IEC 18000-6B标准的高性能无源UHF RFID电子标签模拟前端,在915MHz ISM频带下工作时其电流小于8μA.该模拟前端除天线外无外接元器件,通过肖特基二极管整流器从射频电磁场接收能量.该RFID模拟前端包括本地振荡器、时钟产生电路、复位电路、匹配网络和反向散射电路、整流器、稳压器以及AM解调器等.该芯片采用支持肖特基二极管和EEPROM的Chartered 0.35μm 2P4M CMOS工艺进行流片,读取距离大于3m,芯片面积为300μm×720μm.     

Design techniques of low-power embedded EEPROM for passive RFID tag

This paper presents an optimized embedded EEPROM design approach which has reduced the power significantly in a short-range passive RFID tag. The proposed array control circuit employs an improved structure to minimize the leakage of memory bit cells. With the proposed array circuit design, the passive RFID tag can operate drawing a low quiescent current. The RFID tag with the proposed EEPROM was fabricated in a standard 0.35-μm four-metal two-poly CMOS process. Measurement results show that the erasing/writing current is 45 μA, and reading current consumption is 3 μA with a supply voltage of 3.3 V. The data read time is 300 ns/bit.     

单片CMOS UHF RFID阅读器中低噪声LC VCO的设计

设计了一种应用于单片CMOS超高频射频识别阅读器中的低功耗、低相位噪声LC VCO。根据超高频射频识别阅读器的系统架构和协议要求,对本振相位噪声要求做出详细讨论;采用LC滤波器和低压差调压器分别对尾电流源噪声和电源噪声进行抑制,提高了VCO相位噪声性能。电路采用IBM 0.18μm RF CMOS工艺实现,电源电压3.3 V时,偏置电流为4.5 mA,中心频率为1.8 GHz,在频偏1 MHz处,相位噪声为-136.25 dBc/Hz,调谐范围为30%。     

1 024×1 024 AlGaN紫外焦平面读出电路的超低功耗设计

提出了一种新型的超低功耗读出电路用于18 μm中心距1 024×1 024面阵规模的AlGaN紫外焦平面。为了实现低功耗设计紫外焦平面读出电路,采用了三种设计方法,包括:电容反馈跨阻放大器CTIA结构采用工作在亚阈值区的单端输入运算放大器,列像素源随缓冲器和电平移位电路共用同一个电流源负载以及列级缓冲器的分时尾电流源设计。由于像素单元内CTIA采用了单端输入运算放大器,在3.3 V供电电压下,每个像素单元最小工作电流仅8.5 nA。该读出电路设计了可调偏置电流电路使读出电路能得到更好的性能并基于SMIC 0.18 μm 1P6M混合信号工艺平台进行了设计制造。测试结果表明:由于采用了上述设计方法,整个芯片的功耗在2 MHz时钟8路输出模式下仅67.3 mW。     

面向海关应用的UHF RFID电子标签芯片基带处理器

设计了一款基于ISO 18000-6C协议且适用于海关集装箱运输监控的数字基带处理器。提出并分析了数字基带处理器的总体结构以及模块划分,详细介绍了锁离合采集、锁离合监测记录等关键电路的设计。芯片采用TSMC 0.18μm 1P5M嵌入式EEPROM混合CMOS工艺实现。测试结果表明,芯片支持协议规定的所有功能,能正确记录开锁次数,其正常工作的最低电压为1V,平均电流为6.7μA,功耗为6.7μW,芯片尺寸为710μm×320μm。     

RFID ASK100%、10%调制时钟产生电路设计

设计了一种时钟产生电路,该电路采用基于低功耗锁相环(PLL)的方法,用于产生13.56MHz ASK100%、10%调制射频卡所需要的时钟。针对射频识别(RFID)系统,锁相环采取了特殊的设计。本电路作为模块可应用于符合ISO/IEC15693、ISO/IEC18000-3标准的非接触IC卡中。通过Cadence spectre软件,使用0.35μm互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺模型进行验证。仿真结果显示:电路采用3.3V电源供电时,100%调制载波幅度为0%时,总工作电流仅为17μA。     

一种DC-DC升压型开关电源的低压启动方案

设计了一种DC-DC升压型开关电源的低压启动电路,该电路采用两个在不同电源电压范围内工作频率较稳定的振荡器电路,利用电压检测模块进行合理的切换,解决了低输入电压下电路无法正常工作的问题,并在0.5μm CMOS工艺库（VthN=0.72 V,VthP=-0.97 V）下仿真。仿真结果表明,在0.8 V低输入电压时,通过此升压型开关电源,可以将VDD升高至3.3 V。     

A 2-Gbaud 0.7-V swing voltage-mode driver and on-chip terminatorfor high-speed NRZ data transmission

A large-swing, voltage-mode driver and an on-chip termination circuit are presented for high-speed nonreturn-to-zero (NRZ) data transmission through a copper cable. The proposed driver with active pull-up and pull-down can generate a 700-mV signal to deliver a 2 Gbaud serial NRZ data stream. Low output impedance offered by simple negative-feedback resistors alleviates the detrimental effect of the parasitic capacitance by supplying fast current impulses. A proposed on-chip termination circuit provides termination impedance to a mid-supply termination voltage with the benefit of reduced parasitic capacitance and better termination characteristics compared with off-chip termination. The driver and termination circuits have been incorporated in a 2 Gbaud transceiver chip and fabricated in 0.35 μm CMOS technology. Measurements show a 1.4 V differential swing with a slew rate of 2.5 V/ns at the receiver output and a 65% reduction of reflection by the on-chip termination circuit with power consumption of 191 mW at 3.3 V supply     

200Ms/s 177mW 8位折叠内插结构的CMOS模数转换器

介绍了一个采用折叠内插结构的CMOS模数转换器,适合于嵌入式应用.该电路与标准的数字工艺完全兼容,经过改进的无需电阻就能实现的折叠模块有助于减小芯片面积.在输入级,失调平均技术降低了输入电容,而分布式采样保持电路的运用则提高了信号与噪声的失真比.该200MHz采样频率8位折叠内插结构的CMOS模数转换器在3.3V电源电压下,总功耗为177mW,用0.18μm 3.3V标准数字工艺实现.     

一种应用于CAN总线芯片的过压保护电路设计

为解决传统过压保护电路功耗大、易受干扰的问题,基于0.25μm CMOS工艺设计并实现了一种应用于控制器局域网络(CAN)总线芯片的过压保护电路。其作用是当芯片端口电压高于电源电压或低于地(GND)电平时为芯片提供保护信号,阻止电流倒灌入芯片。在3.3 V电源电压下,该电路具有迟滞功能,防止其受到噪声干扰反复打开和关闭芯片。仿真结果表明,端口电压高于3.55 V时电路提供保护信号,重新下降至3.35 V后系统恢复工作;同理,端口电压低于-0.25 V时电路提供保护信号,重新上升至-0.05 V后系统恢复工作。流片测试结果显示该电路可以为CAN总线芯片提供有迟滞的过压保护功能,与符合仿真结果基本一致。