專利名稱：一種cmos整流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及非接觸標(biāo)簽芯片中的整流器，尤其涉及一種互補(bǔ)金屬氧化層半導(dǎo)體 (CMOS)整流器。
背景技術(shù)：
整流器是一個(gè)整流裝置，簡單的說就是將交流(AC)轉(zhuǎn)化為直流(DC)的裝置。在 通常的整流器中，整流器件采用肖特基二極管。無線射頻識別技術(shù)(RFID，Radio Frequency Identification)，又稱電子標(biāo)簽，是 20世紀(jì)90年代開始興起的一種自動(dòng)識別技術(shù)，利用射頻信號通過空間耦合(交變磁場或 電磁場)來實(shí)現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達(dá)到識別目的的技術(shù)。在無源射頻識 別標(biāo)簽中通過整流器將其閱讀器產(chǎn)生的高頻信號轉(zhuǎn)換成其工作所需的直流能量。采用肖 特基二極管作為整流器件的整流器用于無源射頻識別標(biāo)簽芯片中需要額外的光照掩膜或 額外的開發(fā)，增加了芯片的成本。因此，一種能在標(biāo)準(zhǔn)CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)工藝中實(shí)現(xiàn)的整流器是無源射頻識別標(biāo)簽芯片 的關(guān)鍵技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種CMOS整流器，能夠適用于無源射頻識別 標(biāo)簽芯片，不需要額外的光照掩膜或額外的開發(fā)，且有利于降低無源射頻識別標(biāo)簽芯片的 成本。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下一種CMOS整流器，包括CM0S整流模 塊，用于將交流信號轉(zhuǎn)化為直流信號；偏置模塊，用于為所述CMOS整流模塊提供偏置電壓；時(shí)鐘信號產(chǎn)生模塊，用于為所述偏置模塊提供不交疊的時(shí)鐘信號。本發(fā)明的有益效果是采用廣泛使用的標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝制作的普通CMOS管即可實(shí) 現(xiàn)，不僅適用于無源射頻識別標(biāo)簽芯片，避免了使用肖特基二極管等特殊元件、及芯片制造 對某種特殊工藝的依賴，且可有效降低無源射頻識別標(biāo)簽芯片的成本。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。進(jìn)一步，所述CMOS整流模塊包含一個(gè)或多個(gè)級聯(lián)的整流單元。進(jìn)一步，所述偏置模塊包含一個(gè)或多個(gè)偏置單元，該偏置單元的數(shù)目與所述整流 單元的數(shù)目相同。采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是便于實(shí)現(xiàn)級聯(lián)式CMOS整流器。進(jìn)一步，所述整流單元包括第一電容器(C1)，第一 PM0S管(pMl)和第一 NM0S管 (nMl)；第一電容器(C1)的一端為交流信號輸入端，另一端分別接至第一 PM0S管(pMl)的 漏極和第一 NM0S管(nMl)的漏極；第一 PM0S管(pMl)的柵極接第一偏置電壓，源極為整流 信號輸出端，襯底接源極；第一NM0S管(nMl)的柵極接第二偏置電壓，源極接低一級整流單
3元的整流信號輸出端或接地，襯底接地；所述第一偏置電壓和第二偏置電壓由所述偏置模 塊提供。采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是采用CMOS管實(shí)現(xiàn)整流，使該整流器適用于無 源射頻識別標(biāo)簽芯片中。進(jìn)一步，所述偏置單元包括第二 PM0S管(pMb)、第二 NM0S管(nMb)、第三電容 器(Cbp)、第四電容器(Cmp)、第五電容器(Cmn)、第六電容器(Cbn)、第一至第八開關(guān) (SW1)-(SW8)，其中第一開關(guān)(SW1)與第三開關(guān)(SW3)組成的串聯(lián)電路一端接電源(Vdd)，另一端接 至第二 PM0S管(pMb)的源極與第二 PM0S管(pMb)的襯底的接合點(diǎn)；第二開關(guān)(SW2)與第 四開關(guān)(SW4)組成的串聯(lián)電路一端接地，另一端接至第二 PM0S管(pMb)的漏極；第三電容 器(Cbp)連接在第一開關(guān)(SW1)和第三開關(guān)(SW3)的接合點(diǎn)與第二開關(guān)(SW2)和第四開關(guān) (SW4)的接合點(diǎn)之間；第四電容器(Cmp)連接在第二 PM0S管(pMb)的源極與漏極之間，第 二 PM0S管(pMb)的柵極為第一偏置電壓輸出端；第五開關(guān)(SW5)與第七開關(guān)(SW7)組成的串聯(lián)電路一端接電源(Vdd)，另一端接至 第二 NM0S管(nMb)的漏極；第六開關(guān)(SW6)與第八開關(guān)(SW8)組成的串聯(lián)電路一端接地， 另一端接至第二 NM0S管(nMb)的源極；第六電容器(Cbn)連接在第五開關(guān)(SW5)和第七開 關(guān)(SW7)的接合點(diǎn)與第六開關(guān)(SW6)和第八開關(guān)(SW8)的接合點(diǎn)之間；第五電容器(Cmn) 連接在第二 NM0S管(nMb)的漏極與源極之間，第二 NM0S管(nMb)的柵極為第二偏置電壓 輸出端，第二 NM0S管(nMb)的襯底接地；第一開關(guān)(SW1)、第二開關(guān)(SW2)、第五開關(guān)(SW5)和第六開關(guān)(SW6)由第二時(shí)鐘 信號(Clk2)控制；第三開關(guān)(SW3)、第四開關(guān)(SW4)、第七開關(guān)(SW7)和第八開關(guān)(SW8)由 第一時(shí)鐘信號(Clkl)控制，所述第一時(shí)鐘信號(Clkl)和第二時(shí)鐘信號(Clk2)由所述時(shí)鐘
信號產(chǎn)生模塊提供。進(jìn)一步，所述時(shí)鐘信號產(chǎn)生模塊為振蕩電路。采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是控制所述偏置模塊為所述CMOS整流單元提供偏 置電壓，且實(shí)現(xiàn)CMOS整流單元低功耗工作，使得該整流器更適用于無源射頻識別標(biāo)簽芯片中。進(jìn)一步，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案一種射頻功率檢測電路，包括上述的CMOS整 流器，及與該整流器的輸出端連接的電壓檢測電路。采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是實(shí)現(xiàn)包含CMOS整流器的射頻功率檢測電路。


圖1為本發(fā)明CMOS整流器的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本發(fā)明CMOS整流器的實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)框圖；圖3為本發(fā)明CMOS整流器中的CMOS整流單元及偏置單元的電路圖；圖4為本發(fā)明CMOS整流器的實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)框圖；圖5為本發(fā)明CMOS整流器的應(yīng)用一種射頻功率檢測電路的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并
4非用于限定本發(fā)明的范圍。如圖1所示，本發(fā)明提供了一種CMOS整流器，可由CMOS整流模塊、偏置模塊、時(shí)鐘 信號產(chǎn)生模塊組成，其中，CMOS整流模塊可以包含一個(gè)或多個(gè)級聯(lián)的整流單元，用于將輸入 的交流信號轉(zhuǎn)化為直流信號并輸出，偏置模塊可包含一個(gè)或多個(gè)偏置單元，偏置單元的數(shù) 目與整流單元的數(shù)目相同，用于為CMOS整流模塊提供偏置電壓，時(shí)鐘信號產(chǎn)生模塊用于為 偏置模塊提供不交疊的時(shí)鐘信號，可采用振蕩電路來實(shí)現(xiàn)。實(shí)施例一如圖2所示，是本發(fā)明CMOS整流器實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)框圖。該整流器可包括一個(gè) CMOS整流單元，采用CMOS管作為整流器件將交流信號轉(zhuǎn)化為直流信號，由其輸入端輸入交 流信號，整流后其輸出端輸出直流信號，該整流單元還具有級聯(lián)輸入端，用于連接低一級的 CMOS整流單元，從而可以實(shí)現(xiàn)級聯(lián)式整流器；偏置單元，用于為CMOS整流單元中的CMOS管 提供直流偏置電壓，該偏置單元由開關(guān)電容電路、及CMOS管連接實(shí)現(xiàn)；振蕩電路，用于為偏 置單元提供兩相不交疊的時(shí)鐘信號。圖3為CMOS整流單元及偏置單元的電路圖。其中，CMOS整流單元可包括第一電容器C1、第一 PM0S管pMl、第一匪0S管nMl， 其中C1的一端為交流信號輸入端，另一端分別接至pMl的漏極和nMl的漏極，pMl的柵極 接第一偏置電壓，源極為整流信號輸出端，襯底接地，nMl的柵極接第二偏置電壓，源極接低 一級整流單元的整流信號輸出端或接地，襯底接地，所述第一偏置電壓和第二偏置電壓由 所述偏置模塊提供。偏置單元可包括第二 PM0S管pMb、第二 NM0S管nMb、第三電容器Cbp、第四電容器 Cmp、第五電容器Cmn、第六電容器Cbn、第一至第八開關(guān)SW1-SW8，其中SW1與SW3組成的串 聯(lián)電路一端接電源Vdd，另一端接至pMb的源極與pMb的襯底的接合點(diǎn)，SW2與SW4組成的 串聯(lián)電路一端接地，另一端接至pMb的漏極，Cbp連接在SW1和SW3的接合點(diǎn)與SW2和SW4 的接合點(diǎn)之間，Cmp連接在pMb的源極與漏極之間，pMb的柵極為第一偏置電壓輸出端；SW5 與SW7組成的串聯(lián)電路一端接電源Vdd，另一端接至nMb的漏極，SW6與SW8組成的串聯(lián)電 路一端接地，另一端接至nMb的源極，Cbn連接在SW5和SW7的接合點(diǎn)與SW6和SW8的接合 點(diǎn)之間，Cmn連接在nMb的漏極與源極之間，nMb的柵極為第二偏置電壓輸出端，nMb的襯底 接地；SW1、SW2、SW5和SW6由第二時(shí)鐘信號Clk2控制，SW3、SW4、SW7和SW8由第一時(shí)鐘信 號Clkl控制，所述第一時(shí)鐘信號Clkl和第二時(shí)鐘信號Clk2由振蕩電路提供。當(dāng)?shù)诙r(shí)鐘信號Clk2控制第一開關(guān)SW1、第二開關(guān)SW2、第五開關(guān)SW5、 第六開關(guān)SW6閉合時(shí)，第一時(shí)鐘信號Clkl控制開關(guān)SW3、SW4、SW7和SW8斷開，電 源Vdd — SW1 — Cbp — SW2 —接地構(gòu)成充電電路，電源Vdd為Cbp充電，同時(shí)，電源 Vdd — SW5 — Cbn — SW6 —接地組成充電電路，電源Vdd為Cbn充電；第一時(shí)鐘信號Clkl控 制開關(guān)SW3、SW4、SW7和SW8閉合時(shí)，第二時(shí)鐘信號Clk2控制SW1、SW2、SW5、SW6斷開，Cbp 和Cbn的充電過程結(jié)束，此時(shí)，Cbp — SW3 — Cmp — SW4 — Cbp組成充電回路，Cbp為Cmp充 電，同時(shí),Cbn通過Cbn — SW7 — Cmn — SW8 — Cbn的充電電路為Cmn充電，其中，Cmp為pMb 提供工作的直流電壓，Cmn為nMb提供工作的直流電壓，使得pMb與nMb同時(shí)處于弱開啟的 狀態(tài)，為整流單元中的pMl和nMl提供直流偏置電壓。pMb的柵極接pMl柵極，為pMl提供 偏置電壓，即第一偏置電壓，同時(shí)nMb的柵極接nMl的柵極，為nMl提供直流偏置電壓，即第二偏置電壓，此時(shí)，PM1導(dǎo)通，nMl導(dǎo)通，交流信號由C1的一端輸入，經(jīng)C1 — pMl整流，整流 信號由PM1源極輸出，同時(shí)，若該整流器具有多級級聯(lián)的CMOS整流單元，則低一級CMOS整 流單元的整流輸出信號由nMl的源極輸入，經(jīng)nMl — pMl整流，整流信號由pMl源極輸出，若 無低一級的CMOS整流單元，則nMl源極接地。另外，也可將pMl的源極接至電容C2—端， 整流信號由該電容C2的另一端輸出。上述第一偏置電壓與第二偏置電壓的電壓不同，其電 壓值分別由pMb和nMb來決定。實(shí)施例二圖4是本發(fā)明CMOS整流器的實(shí)施例二的框圖，該實(shí)施例為一個(gè)三級級聯(lián)的CMOS 整流器，其中，第一 CMOS整流單元的級聯(lián)輸入端接地，第一偏置單元為其提供直流偏置電 壓；第二CMOS整流單元的級聯(lián)輸入端與第一CMOS整流單元的輸出端連接，第二偏置單元為 其提供直流偏置電壓；第三CMOS整流單元的級聯(lián)輸入端與第二 CMOS整流單元的輸出端連 接，第三偏置單元為其提供直流偏置電壓；第三偏置單元的輸出端為該三級級聯(lián)的CMOS整 流器的輸出端，第一 CMOS整流單元、第二 CMOS整流單元與第三CMOS整流單元的交流信號 輸入端的接合點(diǎn)為該CMOS整流器的交流信號輸入端；振蕩電路同時(shí)與第一偏置單元、第二 偏置單元、第三偏置單元的振蕩信號輸入端連接并與可為其提供兩相不交疊時(shí)鐘信號的振 蕩電路連接。利用如上述三級級聯(lián)的CMOS整流器的級聯(lián)連接方式，可通過級聯(lián)多個(gè)CMOS整流 單元來實(shí)現(xiàn)多種級聯(lián)CMOS整流器。實(shí)施例三如圖5所示，該CMOS整流器應(yīng)用于射頻功率檢測中，在CMOS整流器的輸入端連接 電壓檢測電路，可實(shí)現(xiàn)射頻功率檢測。 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和 原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種CMOS整流器，其特征在于，包括CMOS整流模塊，用于將交流信號轉(zhuǎn)化為直流信號；偏置模塊，用于為所述CMOS整流模塊提供偏置電壓；時(shí)鐘信號產(chǎn)生模塊，用于為所述偏置模塊提供不交疊的時(shí)鐘信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的整流器，其特征在于，所述CMOS整流模塊包含一個(gè)或多個(gè)級 聯(lián)的整流單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的整流器，其特征在于，所述偏置模塊包含一個(gè)或多個(gè)偏置單 元，該偏置單元的數(shù)目與所述整流單元的數(shù)目相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的整流器，其特征在于，所述整流單元包括第一電容器(C1)，第一PM0S管(pMl)和第一 NM0S管(nMl)；第一電容器(C1)的一端為交流信號輸入端，另一 端分別接至第一 PM0S管(pMl)的漏極和第一 NM0S管(nMl)的漏極；第一 PM0S管(pMl)的 柵極接第一偏置電壓，源極為整流信號輸出端，襯底接源極；第一NM0S管(nMl)的柵極接第 二偏置電壓，源極接低一級整流單元的整流信號輸出端或接地，襯底接地，所述第一偏置電 壓和第二偏置電壓由所述偏置模塊提供。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的整流器，其特征在于，所述偏置單元包括第二PM0S管(pMb)、 第二 NM0S管(nMb)、第三電容器(Cbp)、第四電容器(Cmp)、第五電容器(Cmn)、第六電容器 (Cbn)、第一至第八開關(guān)(SW1)-(SW8)，其中第一開關(guān)(SW1)與第三開關(guān)(SW3)組成的串聯(lián)電路一端接電源(Vdd)，另一端接至第二 PM0S管(pMb)的源極與第二 PM0S管(pMb)的襯底的接合點(diǎn)；第二開關(guān)(SW2)與第四開關(guān) (SW4)組成的串聯(lián)電路一端接地，另一端接至第二 PM0S管(pMb)的漏極；第三電容器(Cbp) 連接在第一開關(guān)(SW1)和第三開關(guān)(SW3)的接合點(diǎn)與第二開關(guān)(SW2)和第四開關(guān)(SW4)的 接合點(diǎn)之間；第四電容器(Cmp)連接在第二 PM0S管(pMb)的源極與漏極之間，第二 PM0S管 (pMb)的柵極為第一偏置電壓輸出端；第五開關(guān)(SW5)與第七開關(guān)(SW7)組成的串聯(lián)電路一端接電源(Vdd)，另一端接至第二NM0S管(nMb)的漏極；第六開關(guān)(SW6)與第八開關(guān)(SW8)組成的串聯(lián)電路一端接地，另 一端接至第二 NM0S管(nMb)的源極；第六電容器(Cbn)連接在第五開關(guān)(SW5)和第七開關(guān) (SW7)的接合點(diǎn)與第六開關(guān)(SW6)和第八開關(guān)(SW8)的接合點(diǎn)之間；第五電容器(Cmn)連 接在第二 NM0S管(nMb)的漏極與源極之間，第二 NM0S管(nMb)的柵極為第二偏置電壓輸 出端，第二 NM0S管(nMb)的襯底接地；第一開關(guān)(SW1)、第二開關(guān)(SW2)、第五開關(guān)(SW5)和第六開關(guān)(SW6)由第二時(shí)鐘信號 (Clk2)控制；第三開關(guān)(SW3)、第四開關(guān)(SW4)、第七開關(guān)(SW7)和第八開關(guān)(SW8)由第一 時(shí)鐘信號(Clkl)控制，所述第一時(shí)鐘信號(Clkl)和第二時(shí)鐘信號(Clk2)由所述時(shí)鐘信號 產(chǎn)生模塊提供。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的整流器，其特征在于，所述時(shí)鐘信號產(chǎn)生模塊為振蕩電路。
7.一種射頻功率檢測電路，其特征在于，包括權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的CMOS整流 器、及與該整流器的輸出端相連的電壓檢測電路。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于非接觸標(biāo)簽芯片中的整流器，尤其涉及一種CMOS整流器。本發(fā)明所提供的CMOS整流器，包括CMOS整流模塊、偏置模塊和時(shí)鐘信號產(chǎn)生模塊。本發(fā)明所提供的CMOS整流器采用標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝中的普通CMOS管即可實(shí)現(xiàn)，適用于無源射頻識別標(biāo)簽芯片，避免了使用肖特基二極管等特殊器件及對某種特殊工藝的依賴，可有效降低無源射頻識別標(biāo)簽芯片的成本。
文檔編號H02M7/02GK101834535SQ200910300850
公開日2010年9月15日 申請日期2009年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月13日
發(fā)明者周盛華, 孫迎彤 申請人:國民技術(shù)股份有限公司