專利名稱：幅度鍵控信號解調(diào)電路模塊中的比較判決電路的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于模擬信號處理和射頻識別技術(shù)(RFID)領域，特別涉及RFID標簽(Tag)上幅度鍵控(ASK)信號解調(diào)電路模塊中的比較判決電路。
背景技術(shù)：
在RFID系統(tǒng)中，Reader(讀卡器)通過向Tag(標簽)發(fā)射射頻調(diào)制信號與Tag進行通信。在ISO/IEC FDIS 18000-6協(xié)議中，該調(diào)制信號是深度較淺(最淺時可達27％)的幅度鍵控(ASK)信號。Tag上的解調(diào)電路模塊的作用就是將ASK信號解調(diào)為標準的數(shù)字信號，輸出給數(shù)字電路使用。一般的用于解調(diào)深度較淺的ASK信號的解調(diào)電路結(jié)構(gòu)如圖1所示，由包絡檢波電路、比較判決電路、整形輸出電路組成，其工作原理為首先通過包絡檢波電路提取信號包絡，濾除信號中的射頻成份，然后通過比較判決電路對包絡檢波輸出信號的高低電平進行判決，最后整形輸出電路將比較判決電路的輸出信號進行整形，給出高電平為電源電壓、低電平為0的數(shù)字信號。
上述解調(diào)電路模塊中的比較判決電路的組成一般如圖2所示，包括微分電路、參考電壓產(chǎn)生電路、滯回比較器電路和偏置電壓產(chǎn)生電路，其中，微分電路、參考電壓產(chǎn)生電路、滯回比較器電路和偏置電壓產(chǎn)生電路，其中，所述微分電路和參考電壓產(chǎn)生電路的輸出端與滯回比較器電路的輸入端相連，所述偏置電壓產(chǎn)生電路分別與微分電路、參考電壓產(chǎn)生電路及滯回比較器電路相連。其工作原理為微分電路，用于檢測包絡檢波電路輸出信號的上升沿、下降沿，并在上升沿給出一個正向尖峰脈沖，在下降沿給出一個負向尖峰脈沖；參考電壓產(chǎn)生電路，用于給出穩(wěn)定的參考電壓；滯回比較器電路，用于將微分電路的輸出和參考電壓進行比較，給出判決信號；偏置電壓產(chǎn)生電路，用于為微分電路、參考電壓產(chǎn)生電路、滯回比較器電路提供穩(wěn)定的直流偏置。
上述比較判決電路中的微分電路，一般由電阻R電容C網(wǎng)絡構(gòu)成，如圖3所示。
上述結(jié)構(gòu)的比較判決電路存在以下不足之處由于微分電路中使用了電阻，當用片上集成的方法實現(xiàn)時，存在著面積大、噪聲大的問題，不利于縮小RFID Tag的面積和提高解調(diào)精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對RFID Tag對于調(diào)制深度較淺的ASK信號的解調(diào)問題，提出一種幅度鍵控信號解調(diào)電路模塊中的比較判決電路，具有結(jié)構(gòu)簡單、面積小、解調(diào)靈敏度高的特點。
本發(fā)明的幅度鍵控(ASK)信號解調(diào)電路模塊中的比較判決電路，包括微分電路、參考電壓產(chǎn)生電路、滯回比較器電路和偏置電壓產(chǎn)生電路，所述微分電路和參考電壓產(chǎn)生電路的輸出端與滯回比較器電路的輸入端相連，所述偏置電壓產(chǎn)生電路分別與微分電路、參考電壓產(chǎn)生電路及滯回比較器電路相連，其中，微分電路，用于檢測包絡檢波電路輸出信號的上升沿、下降沿，并在上升沿給出一個正向尖峰脈沖，在下降沿給出一個負向尖峰脈沖；參考電壓產(chǎn)生電路，用于給出穩(wěn)定的參考電壓；滯回比較器電路，用于將微分電路的輸出和參考電壓進行比較，給出判決信號；偏置電壓產(chǎn)生電路，用于為微分電路、參考電壓產(chǎn)生電路、滯回比較器電路提供穩(wěn)定的直流偏置；其特征在于，所述的微分電路由一個PMOS管、一個NMOS管和一個電容構(gòu)成，其中NMOS管的柵極和漏極接在一起，PMOS管的漏極和NMOS管的漏極相連并與滯回比較器電路的一個輸入端相連，PMOS管的柵極接由偏置電壓產(chǎn)生電路給出的直流偏置，NMOS管的源極接地，PMOS管的源極接電源，所述電容的一端為比較判決電路的輸入端(接上級包絡檢波電路的信號輸出)，另一端接所述NMOS管的柵極；所述的參考電壓產(chǎn)生電路由一個PMOS管、一個NMOS管和一個電容構(gòu)成，其中NMOS管的柵極和漏極接在一起，PMOS管的漏極和NMOS管的漏極相連并與滯回比較器電路的另一個輸入端相連，PMOS管的柵極接由偏置電壓產(chǎn)生電路給出的直流偏置，NMOS管的源極接地，PMOS管的源極接電源，所述電容的一端接NMOS管的柵極，另一端接地。
本發(fā)明的特點及技術(shù)效果本發(fā)明對于包絡檢波信號采用了沿檢測的方式，使用微分電路檢測信號上升、下降沿。微分電路的實現(xiàn)不是采用普通的RC網(wǎng)絡(電阻會占用較大的面積和產(chǎn)生較大的噪聲)，而是采用了恒定偏置下的MOS管代替電阻，這樣做減小了芯片面積，降低了噪聲；同時，分別接到比較器的兩個輸入端的微分電路模塊和參考電壓產(chǎn)生電路模塊的結(jié)構(gòu)除了電容的大小和接法不同以外，其余結(jié)構(gòu)完全相同，這有利于消除無源RFID Tag中由于電源電壓的波動而產(chǎn)生的共模信號。
微分電路和參考電壓產(chǎn)生電路再配合高靈敏度的滯回比較器使得本電路能用簡單的電路結(jié)構(gòu)和較小的電路面積有效的檢測RFID系統(tǒng)中幅度小、調(diào)制深度淺的ASK信號。


圖1為常見的ASK解調(diào)電路的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為已有的一種比較判決電路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為已有的一種微分電路結(jié)構(gòu)示意4為本發(fā)明的微分電路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本發(fā)明的微分電路的輸入、輸出信號波形圖。
圖6為本發(fā)明的參考電壓產(chǎn)生電路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7為本發(fā)明所用到的滯回比較器的一個實例結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明提出的用于RFID Tag的、針對調(diào)制深度較淺的ASK信號的解調(diào)電路結(jié)合附圖詳細說明如下本發(fā)明的比較判決電路總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。包括微分電路、參考電壓產(chǎn)生電路、滯回比較器電路和偏置電壓產(chǎn)生電路，其中，所述微分電路和參考電壓產(chǎn)生電路的輸出端與滯回比較器電路的輸入端相連，所述偏置電壓產(chǎn)生電路分別與微分電路、參考電壓產(chǎn)生電路及滯回比較器電路相連，為微分電路、參考電壓產(chǎn)生電路、滯回比較器電路提供穩(wěn)定的直流偏置；射頻ASK信號經(jīng)包絡檢波電路整流后，由微分電路在信號上升沿和下降沿處分別給出一個正向和負向尖峰脈沖，滯回比較器將微分電路的輸出與參考電壓進行比較，給出判決信號。
其中，本發(fā)明的微分電路的結(jié)構(gòu)如圖4所示。該微分電路由一個PMOS管M6、一個NMOS管M7和一個電容C3構(gòu)成；其中NMOS管M7的柵極和漏極接在一起，PMOS管M6的漏極和NMOS管M7的漏極相連并與滯回比較器電路的一個輸入端相連，PMOS管M6的柵極接由偏置電壓產(chǎn)生電路給出的直流偏置，NMOS管M7的源極接地，PMOS管M6的源極接電源；電容C3的一端為比較判決電路的輸入端(接上級包絡檢波電路的信號輸出)，另一端接NMOS管M7的柵極；pbias是由偏置電壓產(chǎn)生電路給出的直流偏置電壓，IN端接包絡檢波電路的輸出，COMP1端接比較器的一個輸入。電路的工作原理是當IN端輸入一個直流電壓時，由于電容對于直流信號來說相當于開路，因此COMP1端輸出的電壓不受IN端電平的影響，僅由電壓pbias和M6、M7的尺寸決定，設為Vs；當IN端信號發(fā)生正(負)向跳變時，由于電容的耦合作用，COMP1端的電壓也會隨之產(chǎn)生正(負)向的跳變，但由于M6、M7的充放電作用，在經(jīng)過一個極短的時間之后，COMP1端的電壓還是會恢復到穩(wěn)態(tài)值Vs。所以，該電路的總體效果是當包絡檢波輸出信號處于高電平或低電平時，COMP1的輸出電壓都是Vs；當包絡檢波輸出信號由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，在COMP1端產(chǎn)生一個正的尖峰脈沖，而當包絡檢波輸出信號由低電平變?yōu)楦唠娖綍r，在COMP1端產(chǎn)生一個負的尖峰脈沖，如圖5所示。
本發(fā)明的參考電壓產(chǎn)生電路的結(jié)構(gòu)如圖6所示。由一個PMOS管M8、一個NMOS管M9和一個電容C4構(gòu)成；其中NMOS管M9的柵極和漏極接在一起，PMOS管M8的漏極和NMOS管M9的漏極相連并與滯回比較器電路的另一個輸入端相連，PMOS管M8的柵極接由偏置電壓產(chǎn)生電路給出的直流偏置，NMOS管M9的源極接地，PMOS管M8的源極接電源；電容C4的一端接地，另一端接NMOS管M9的柵極；pbias是由偏置電壓產(chǎn)生電路給出的直流偏置電壓，與圖4所示的pbias相同，COMP2端接比較器的另一個輸入；M8、M9的尺寸和圖4中M6、M7的尺寸分別相同，這樣COMP2的電壓就等于COMP1的穩(wěn)態(tài)值Vs；電容C4的值大于圖4中C3的值，這是為了在RFID的啟動階段，使得COMP2的上升速度小于COMP1的上升速度，從而給比較器一個初始的置位值；參考電壓產(chǎn)生電路的總體功能就是提供一個穩(wěn)定的直流電壓Vs，用于和微分電路輸出信號比較。
本發(fā)明的滯回比較器可采用很多種實現(xiàn)方式。圖7給出一個已有的一種結(jié)構(gòu)作為本發(fā)明的實施例。本實施例的滯回比較器由PMOS管M153、M3、M4和NMOS管M44、M45、M47、M48組成，BIAS為直流偏置，由參考電壓產(chǎn)生電路提供，COMP1和COMP2為兩個輸入端，OUT為輸出端。
本發(fā)明的偏置電壓產(chǎn)生電路由普通的基準源構(gòu)成。
整個比較判決電路的工作過程為RFID啟動階段，COMP1和COMP2的值都在上升，但由于結(jié)點電容C3、C4的大小不同，COMP1上升的速度大于COMP2，因此滯回比較器輸出一個高電平。最終COMP1和COMP2都要上升到Vs。當信號下降沿來臨時，COMP1產(chǎn)生一個負向脈沖，COMP2保持不變，因此滯回比較器輸出一個低電平；當COMP1恢復到Vs時，由于比較器的遲滯特性，OUT端保持低電平不變，直到信號上升沿來臨時，COMP1產(chǎn)生一個正向脈沖，比較器的輸出才翻轉(zhuǎn)為高電平。
權(quán)利要求
1.一種幅度鍵控信號解調(diào)電路模塊中的比較判決電路，該電路包括微分電路、參考電壓產(chǎn)生電路、滯回比較器電路和偏置電壓產(chǎn)生電路，其中，所述微分電路和參考電壓產(chǎn)生電路的輸出端與滯回比較器電路的輸入端相連，所述偏置電壓產(chǎn)生電路分別與微分電路、參考電壓產(chǎn)生電路及滯回比較器電路相連；其特征在于，所述的微分電路由一個PMOS管、一個NMOS管和一個電容構(gòu)成，其中NMOS管的柵極和漏極接在一起，PMOS管的漏極和NMOS管的漏極相連并與滯回比較器電路的一個輸入端相連，PMOS管的柵極接由偏置電壓產(chǎn)生電路給出的直流偏置，NMOS管的源極接地，PMOS管的源極接電源，所述電容的一端為比較判決電路的輸入端，另一端接所述NMOS管的柵極；所述的參考電壓產(chǎn)生電路由一個PMOS管、一個NMOS管和一個電容構(gòu)成，其中NMOS管的柵極和漏極接在一起，PMOS管的漏極和NMOS管的漏極相連并與滯回比較器電路的另一個輸入端相連，PMOS管的柵極接由偏置電壓產(chǎn)生電路給出的直流偏置，NMOS管的源極接地，PMOS管的源極接電源，所述電容的一端接NMOS管的柵極，另一端接地。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種幅度鍵控信號解調(diào)電路中的比較判決電路，屬于模擬信號處理和射頻識別技術(shù)領域。該電路包括微分電路、參考電壓產(chǎn)生電路、滯回比較器電路和偏置電壓產(chǎn)生電路，該微分電路由一個PMOS管、一個NMOS管和一個電容構(gòu)成；該參考電壓產(chǎn)生電路由一個PMOS管、一個NMOS管和一個電容構(gòu)成。本發(fā)明能夠較好的解決RFID某些協(xié)議中(例如ISO/IEC FDIS 18000－6協(xié)議)由Reader向Tag發(fā)射的調(diào)制信號調(diào)制深度太淺不易解調(diào)的問題，具有電路結(jié)構(gòu)簡單、面積小、靈敏度高的特點。
文檔編號G06K7/00GK1805416SQ20061000136
公開日2006年7月19日 申請日期2006年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月20日
發(fā)明者白蓉蓉, 李永明, 張春, 王志華 申請人:清華大學