UHF RFID标签基带处理器的低功耗设计

随着超高频RFID标签的应用越来越广泛,在提高其性能上的需求也越来越迫切.对于无源标签,工作距离是一个非常重要的指标.要提高工作距离,就要降低标签的功耗.着重从降低功耗方面阐述了一款基于ISO18000-6 Type C协议的UHF RFID标签基带处理器的设计.简要介绍了设计的结构,详细阐述了各种低功耗设计技术,如动态控制时钟频率、寄存器复用、使用计数器和组合逻辑代替移位寄存器、异步计数器、门控时钟等的应用.结果证明,这些措施有效地降低了功耗,仿真结果为在工作电压为1 V,时钟为2.5 MHz时,功耗为4.8 μW;目前实现了前三项措施的流片,测试结果表明工作电压为1 V,时钟为2.5 MHz时,功耗为8.03 μW.     

无源UHF RFID芯片中低功耗基带处理器的设计

对UHF RFID标签芯片的数字基带处理器结构及工作原理进行了分析。该基带处理器兼容ISO18000-6C协议。采用一系列先进的低功耗技术,如门控时钟技术、减小工作电压、降低时钟频率等,以降低无源射频识别标签的功耗。整个标签芯片采用TSMC 0.18μm 1P5M嵌入式EEPROM混合CMOS工艺实现。测试结果表明,该芯片正常工作的最低电压仅为1 V,平均电流为6.8μA,功耗为6.8μW,面积仅为150μm×690μm。     

射频识别芯片设计中时钟树功耗的优化与实现

UHF RFID是一款超高频射频识别标签芯片,该芯片采用无源供电方式,对于无源标签而言,工作距离是一个非常重要的指标,这个工作距离与芯片灵敏度有关,而灵敏度又要求功耗要低,因此低功耗设计成为RFID芯片研发过程中的主要突破点。在RFID芯片中的功耗主要有模拟射频前端电路,存储器,数字逻辑三部分,而在数字逻辑电路中时钟树上的功耗会占逻辑功耗不小的部分。本文着重从降低数字逻辑时钟树功耗方面阐述了一款基于ISO18000-6Type C协议的UHF RFID标签基带处理器的的优化和实现。     

超高频RFID标签数字电路的低功耗设计

无源标签的识别距离主要与功耗有关,因此降低标签的功耗成为设计者重点关注的目标。采用门控时钟、算法优化、行波计数器、低阈值电压以及功耗管理单元等低功耗技术,对基于ISO/IEC 18000-6C标准协议的超高频RFID标签芯片的数字电路进行功耗优化。仿真结果显示,在1.8 V工作电压下,电路功耗为12.3 μW,与优化前电路相比,功耗优化率达43.6%,有效降低了标签数字电路的功耗。     

UHF RFID标签基带处理器的ASIC设计

提出了一款基于EPC Class1 Generation2协议的UHF RFID标签基带处理器。考虑到工作距离是无源标签的一个重要指标,要提高工作距离,就要降低标签功耗,采取了一系列低功耗措施,如2.56MHz和1.28MHz的双时钟策略、增加单元开关功能以及使用异步计数器等。设计采用TSMC 0.18μm工艺,工作电压为1.8V,功耗为6.4μW,版图尺寸为415μm×398μm。采用Xilinx的FPGA开发平台进行验证,测试结果满足C1G2协议要求。     

一种UHF RFID标签低功耗物理设计与实现

针对超高频射频识别(UHF RFID)标签低功耗、低成本的要求,本文基于EPC Class-1 Generation-2/ISO18000-6C协议,提出一种采用多电源电压域、新型时钟树综合与局部时钟树构建的物理设计方法。该方法结合广泛应用的门控时钟技术,对芯片时钟网络进行优化设计。与传统方法相比,该方法大幅度减少时钟缓冲器插入数量,有效降低时钟网络功耗,减小芯片面积。最终验证结果表明,所设计的标签符合协议,芯片总面积为0.72mm2,其中数字逻辑面积0.15mm2,平均功耗为9.76μW,在TSMC 0.18μm的标准CMOS工艺下实现流片。     

EPC Gen2标签数字电路时钟策略和协议一致性分析

时钟策略是影响EPC Gen2 RFID标签性能的重要因素.为了降低标签的功耗,系统时钟频率在满足协议要求的前提下应尽可能地低.但是,过低的系统时钟可能不满足协议一致性的要求.分析了不同时钟策略对标签数字电路的影响;提出了一种误差位移的方法来降低回发链路频率误差;设计了一种1.28 MHz和2.56 MHz频率的双时钟策略.与1.92 MHZ的单时钟策略相比,双时钟策略可以节约5.66%到9.44%的功耗(CMOS 0.18μm工艺),并提供更大的解码裕量和回发链路频率裕量.     

用于UHF RFID标签芯片的时钟源电路设计

设计了一种用于UHF RFID标签芯片的低功耗时钟源电路。该时钟源电路采用弛豫振荡器结构,振荡周期由电阻和电容定义。振荡器工作在电源电压1 V,偏置电流100 nA时,功耗为0.9 μW,工作温度范围为-20 ℃～80 ℃,频率偏离1.92 MHz小于3%,电路设计符合UHF RFID标签系统要求。     

无源UHFRFID标签芯片基带处理器的低功耗设计

在分析ISO18000-6C标准内容的基础上,提出了一种基带处理器的结构,设计了一款符合ISO18000-6C标准的UHF RFID标签芯片的基带处理器。该基带处理器可支持协议规定的所有强制命令。设计通过降低工作电压、降低工作频率、使用门控时钟、增加功耗管理模块等一系列低功耗设计以降低处理器的功率消耗。在Xillinx的Virtex-4FPGA上验证满足协议功能要求,并在工作电压为1V,时钟为1.92MHz时,功耗仿真结果为9.9μW,很好的完成了低功耗电子标签的基带处理器设计。     

基于BLF时钟的RFID低功耗数字基带设计

提出了一种符合ISO/IEC 18000-6C协议中关于时序规定的射频识别(RFID)无源标签芯片低功耗数字基带处理器的设计.基于采用模拟前端反向散射链路频率(BLF)时钟的方案,将BLF的二倍频设置为基带中的全局时钟,构建BLF和基带数据处理速率之间的联系;同时在设计中采用门控时钟和行波计数器代替传统计数器等低功耗策略.芯片经TSMC 0.18 μmCMOS混合信号工艺流片,实测结果表明,采用该设计的标签最远识别距离为7 m,数字基带动态功耗明显降低,且更加符合RFID协议的要求.