一种用于超高频无源标签芯片的整流器设计

基于TSMC 0.18 μm CMOS工艺,提出了一种适用于无源UHF RFID标签芯片的CMOS整流器。与传统二极管连接方式的MOS管相比,使用了一种不同的二极管连接方式的MOS管,减小了阈值电压和漏电流。利用新结构实现了一个5级电荷泵整流电路。测试结果表明,当输入0 dBm信号时,整流器的转换效率为29.24%。整体芯片的面积是(0.7 × 0.6) mm²。     

用于射频能量收集的低阈值CMOS整流电路设计

基于TSMC 180 nm工艺,设计了一款高效率低阈值整流电路。在传统差分输入交叉耦合整流电路的基础上,提出源极与衬底之间增加双PMOS对称辅助晶体管配合缓冲电容的改进结构,对整流晶体管进行阈值补偿。有效缓解了MOS管的衬底偏置效应,降低了整流电路的开启阈值电压,针对较低输入信号功率,提高了整流电路的功率转换效率(PCE)。同时将低阈值整流电路三级级联以提高输出电压。测试结果显示,在输入信号功率为-14 dBm@915 MHz时,三级级联低阈值整流电路实现了升压功能,能稳定输出1.2 V电压,峰值PCE约为71.32%。相较于传统结构,该低阈值整流电路更适合用于射频能量收集。     

CMOS超高频整流器

提出了一个适用于无源UHF RFID标签芯片的全CMOS整流器.整流器包括射频-直流转换电路、偏置电路、直流-直流转换电路和振荡器电路.整流器的工作频率范围是860～960 MHz.基于0.18μm,1p6m的标准数字CMOS工艺,设计并实现了无源UHF RFID标签芯片的整流器.该设计采用开关电容电路技术动态地消除了CMOS管开启电压的问题,在标准数字CMOS工艺下实现了高效率的超高频整流器.整流器的面积为180μm×140μm.当输入900MHz,-16dBm的射频信号时,整流器的输出电压为1.2V,启动时间为980μs.     

CMOS超高频整流器

提出了一个适用于无源UHF RFID标签芯片的全CMOS整流器.整流器包括射频-直流转换电路、偏置电路、直流-直流转换电路和振荡器电路.整流器的工作频率范围是860～960 MHz.基于0.18μm,1p6m的标准数字CMOS工艺,设计并实现了无源UHF RFID标签芯片的整流器.该设计采用开关电容电路技术动态地消除了CMOS管开启电压的问题,在标准数字CMOS工艺下实现了高效率的超高频整流器.整流器的面积为180μm×140μm.当输入900MHz,-16dBm的射频信号时,整流器的输出电压为1.2V,启动时间为980μs.     

阈值补偿型UHF RFID整流电路模型研究

对UHF RFID阈值补偿型整流电路中的电流和电压变化情况进行分析。通过采用将电流波形近似为三角形的方法,提出了阈值补偿型整流电路的模型。基于SMIC 0.18 μm工艺,设计了一种适用于UHF RFID标签的整流电路,用于对模型进行验证。结果表明,该模型能够较好地预测输出电压与功率转换效率(PCE),当输入电压在0.4~0.7 V变化时,输出电压的最大误差为2.6%,PCE的最大误差为2.2%。     

一种915MHz紧凑型肖特基二极管微波整流电路

为了提高射频标签(RFID)中基于肖特基二极管微波整流电路的效率,采用微带结构实现了一种915 MHz紧凑型的整流电路。该微波整流电路具有质量轻、尺寸小、整流输入功率动态范围大等特点,设计的仿真和实验结果显示:输入微波功率在13 dBm~22 dBm的情况下,均获得了高于60%的整流效率。通过完善改进电路,可以进一步提高整流的效率,并应用于微波无线能量传输或大型RFID的微波整流天线。     

低压低功耗无源UHF RFID标签芯片模拟前端电路的设计

本文从设计符合EPCTM C1G2协议的超高频无源射频识别标签芯片的角度出发,对RFID标签芯片模拟前端电路进行设计.通过对各个关键电路的功耗与电源进行优化,实现了一个符合协议要求的低电压、低功耗的超高频无源RFID标签芯片的模拟前端.该UHF RFID标签模拟前端设计采用SMIC 0.18 μm EEPROM CMOS工艺库.仿真结果表明,标签芯片模拟前端的整体功耗控制在2.5 μW以下,工作电源可低至1 V,更好地满足了超高频无源射频识别标签芯片应用需求.     

无源超高频RFID标签的模拟前端电路设计

设计完成了一款无源超高频RFID标签的低功耗模拟前端电路。采用了一种新的阈值消除技术,整流电路的能量转换效率可以达到30%以上;使用一种低功耗的稳压电路,为数字电路提供稳定的1 V电源电压的同时功耗为500 nA。此外提出了一种等效灵敏度的测试方法,可以简便地获得标签芯片的激活功率水平。该设计采用TSMC 0.18μm工艺,整个芯片面积为700μm×800μm。测试结果显示:稳压电路可以输出稳定的0.95 V电压,解调模块可以正确调解幅度大于150 mV的天线信号。根据等效灵敏度测试方法,测得本设计的灵敏度约为-14.9 dBm。     

超高频RFID无源标签倍压整流电路设计

从法拉第定律和安培定律出发,基于波动原理的分布理论分析了射频波段倍压整流电路的特性,详细讨论了其在无线射频识别技术(RFID)设计中的应用.结果表明,超高频UHF(Ultra Hish Frequency)频段的倍压整流电路与经典的倍压整流电路分析有很大的不同.通过多次实验校正,最后在实践中成功设计出一种效果良好、可以实用的UHF频段RFID无源标签芯片的倍压整流电路.     

应用于无源超高频射频识别标签的嵌入亚阈值参考源电流模稳压电路

本文设计了一种应用于无源超高频射频识别标签的电流模稳压电路。无源标签的能量必须通过整流电路从射频能量中获取。由于输入射频功率的巨大变化,整流电路的输出需经过稳压后才能为标签提供稳定的电源。通过嵌入亚阈值参考源对流向负载的电流进行精确控制,稳压电路的输出在-20-80℃温度范围内稳定在1-1.3V,并实现了约100kHz的带宽,保证了电源的快速恢复。电路在UMC 0.18um混合CMOS工艺下流片实现,电流功耗为1uA。