基于0.18μm工艺的UHF RFID应答器电源与时钟电路的研究与设计

论文摘要

RFID技术即射频识别技术是自动识别技术的一种,即通过无线射频方式进行非接触双向数据通信对目标加以识别,是新兴起的一项自动识别技术。由于大规模集成电路技术的成熟,射频识别系统的体积大大缩小,因而逐步进入实用化的阶段。近年来.RFID随着半导体技术发展以及相关技术进一步改善而得到不断改进,RFID已经成为一种比较安全而且相对可靠的技术。而对于更具前途的UHF频段RFID产品,国内的研究还处于刚刚起步阶段,并没有工程芯片的量产。国内RFID系统厂商则要完全依赖进口芯片,没有自主的知识产权。目前国内对于高频低功耗的集成电路设计能力还严重不足,导致国内UHF频段RFID产品的开发进展缓慢。本文在深入研究符合ISO 18000-6 Type C标准的无源UHF RFID应答器的基础上,提出了一种基于0.18μm工艺的应答器电源恢复与时钟恢复的解决方案,该方案中电源恢复模块包括整流器、限压器、稳压器、参考电压源等几个主要模块。该模块在尽量小的射频输入功率下得到稳定的可以实现各种所需的命令并满足不同输出电流需求的工作电压;该电路力求简化来降低整体的功率损耗来满足高频无源应答器长距离工作的需要,并且该模块电路都采用了低功耗设计手段,以最大程度提高工作距离;时钟恢复模块主要是实现低功耗高稳定的振荡器,振荡器一般是应答器模拟部分功耗的主要部分,所以振荡器的设计一定要注意优化功耗。同时,一般不带校正的振荡器输出时钟的频率都是工艺敏感的,所以我们要注意工艺对频率偏差的问题。最后整个设计采用了SMIC 0.18μm EEPROM工艺进行版图的设计,仿真的结果表明芯片在915MHz的频率下,模拟前端电路在所有条件下都能正常的工作并且性能良好,达到设计指标,整个模拟部分正常工作时在所有条件下电流都小于13μA。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 RFID技术简介
• 1.2 RFID技术研究的意义和必要性
• 1.3 RFID技术的分类与标准简介
• 1.4 论文结构
• 第二章 RFID的工作原理与理论基础
• 2.1 射频识别系统的组成
• 2.1.1 应答器
• 2.1.2 阅读器与数据处理终端
• 2.2 射频识别技术物理基础
• 2.3 ISO 18000-6 Type C 协议
• 2.3.1 ISO 18000-6 Type C 协议的来源
• 2.3.2 ISO 18000-6 Type C 协议简介
• 第三章 RFID应答器电源恢复与时钟恢复电路设计
• 3.1 RFID应答器模拟前端电路总述
• 3.2 RFID应答器模拟前端电路激励的确定
• 3.3 RFID应答器模拟前端电路电源恢复模块的设计
• 3.3.1 限压模块
• 3.3.2 参考电压源模块
• 3.3.3 稳压核心电路设计
• 3.3.4 储能电容
• 3.3.5 稳压模块的整体电路
• 3.4 RFID应答器模拟前端电路时钟恢复模块的设计
• 3.4.1 迟滞比较器的设计
• 3.4.2 振荡器整体电路的设计
• 3.5 RFID应答器模拟前端整体电路的设计
• 第四章 RFID 应答器电源恢复与时钟恢复版图设计与后仿真
• 4.1 版图设计基础
• 4.2 各个模块的版图设计与后仿真
• 4.2.1 稳压电路整体版图设计
• 4.2.2 时钟恢复电路整体版图设计
• 4.2.3 RFID模拟前端总体电路的后仿真
• 第五章 总结与测试安排
• 5.1 总结
• 5.2 测试安排与展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢