CN101571928B - 电子标签芯片的交流逻辑供电方法 - Google Patents
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Abstract
本发明所述电子标签芯片的交流逻辑供电方法，将耦合来的高频交流电直接提供给电子标签芯片应用，以实现节省现有由交流信号转换到直流信号的整流电路，因而可有效地缩小芯片面积和功耗。从天线耦合进来的一组高频交流电直接作为芯片电源，以交流工作电压直接输入给电子标签芯片，以代替直流电驱动芯片集成电路；所述的高频交流电，是一组幅度相同、相位差为180度的交流电压V1和交流电压V2。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于实现电子标签芯片的供电方法，具体是采用交流逻辑供电技术实现一组交流电交替供电以代替直流供电，属于微电子技术领域。
背景技术
现有设计和使用的各类微电子芯片，均力求缩小芯片自身所占用的面积和体积以实现集成电路设计的小型化。
在目前较为传统的数字电路设计技术中，较为普遍地采用直流供电方法。为实现如电子标签一类的微电子芯片小型化设计，只能依靠优化电路结构和采用超精细制造工艺，相应地设计和制造成本较高。
如后附图1所示的现有电子标签芯片(RFID)，需要将由天线耦合进来的交流信号能量经整流和滤波稳压后，才能为内部电路提供稳定可靠的直流电源。
再如后附图2所示的电子标签芯片(RFID)的布局结构，可以看出整个芯片由储能电容、整流稳压电路、限幅电路、数字控制电路、分频电路、存储***等模块部分组成。在整个芯片布局中，整流稳压电路占用了芯片相当大的面积。因此即使强化电路结构优化和提高制造工艺的精细度，只要采用直流供电模式，芯片面积的有效缩小和结构简化仍无法满足当前实际芯片设计要求。
发明内容
本发明所述电子标签芯片的交流逻辑供电方法，其目的在于解决上述问题和不足而采用交流逻辑供电技术，将耦合来的高频交流电直接提供给电子标签芯片应用，以实现节省现有由交流信号转换到直流信号的整流电路，因而可有效地缩小芯片面积和功耗，提出了一种全新的技术解决途径。
所述的交流逻辑供电技术，实际是直接采用一组高频交流电，利用两个交流电压的正半周期交替地提供工作电压，从而模拟出类似于直流电压的驱动电源信号，也就是以交流电来代替标准的直流电驱动芯片工作的核心概念。采用交流逻辑供电，需要保证电子标签芯片的数字电路***能够在交流信号的正半周期或负半周期都能正常工作。
为实现上述发明目的，所述电子标签芯片的交流逻辑供电方法是：
从天线耦合进来的一组高频交流电直接作为芯片电源，以交流工作电压直接输入给电子标签芯片，以代替直流电驱动芯片集成电路。
所述的高频交流电，是一组幅度相同、相位差为180度的交流电压V1和交流电压V2。
在现有电子标签芯片(RFID)的电路***中，时序控制是必须保证的一个课题。电路功能实现的正确性取决于对时钟信号的产生，违背了这一限定条件电路功能就会出错。
在本发明所述的交流逻辑供电方法中，为解决交流供电输入信号的时序问题，为保证电子标签芯片的数字电路***，在交流信号的正半周期或负半周期都能正常工作，采用幅度相同、相位相差180度的一组交流电压。
为实现交流逻辑供电方法，本发明提供一种反相器单元设计方案：
反相器单元由逻辑供电模块F1和逻辑供电模块F2组成，以共享电压V1和V2的交流信号。
逻辑供电模块模块F1工作在交流电压V1的正半周期，逻辑供电模块F2工作在交流电压V2的正半周期，逻辑供电模块F1和逻辑供电模块F2分别交替地控制信号的输出，以实现对输入的反相；
所述的逻辑供电模块F1和逻辑供电模块F2，分别连接传输门A1和传输门A2，传输门由一对相互并联的PMOS管和NMOS管组成。
如上述反相器单元，两个逻辑供电模块F1和逻辑供电模块F2分别模拟直流供电信号而分别在交流电压V1和交流电压V2的正半个周期输出各自模块的电压信号至电路***。
实际上，两个逻辑供电模块F1和逻辑供电模块F2在交流逻辑供电过程中形成互补地控制模式而相互交替运行。
进一步的改进方案是，所述的反相器单元由PMOS管和NMOS管串联组成。
应用所述反相器单元实现交流逻辑供电的控制流程是：
当处于交流电压V1的正半周期信号时，交流电压V2处于负半周期，传输门A1处于打开状态，则传输门A2被关闭；整个交流逻辑电路中，只有逻辑供电模块F1和传输门A1这条组合通路工作，以实现对交流电压V1输入信号的反相；
当处于交流电压V2的正半周期信号时，交流电压V1处于负半周期，传输门A2处于打开状态，则A1被关闭；整个交流逻辑电路中，只有逻辑供电模块F2和传输门A2这条组合通路工作，以实现对交流电压V2输入信号的反相。
综上内容，本发明所述电子标签芯片的交流逻辑供电方法具有的优点是，通过反相器单元将耦合来的高频交流电直接提供给电子标签芯片应用，一方面可以实现整流电路并有效地缩小芯片面积和功耗，另一方面又能同时保证电路***的时序控制问题，通过交流供电电压控制的传输门产生相应的相位关系，从而控制输出信号能与交流供电信号同步起来。
附图说明
现结合附图对本发明做进一步的说明
图1是现有电子标签芯片的整流和滤波稳压示意图；
图2是现有电子标签芯片的布局结构图；
图3是采用本发明所述交流逻辑供电方法的芯片布局结构图；
图4是所述逻辑供电模块的工作原理图；
图5是所述交流逻辑供电电路的结构示意图；
图6是采用本发明所述交流逻辑供电电路的模拟结果示意图。
具体实施方式
实施例1，如图3至图6所示，实现交流逻辑供电方法的一种电子标签芯片电路，连接一组幅度相同、相位差为180度的交流电压V1和交流电压V2。其中，
交流逻辑供电电路具有一反相器单元，反相器单元的传输门控制交流电压V1和交流电压V2的信号输出，以交替地实现交流电压V1和交流电压V2的反相并直接向电子标签芯片提供驱动工作电压。
所述交流逻辑供电电路，具有两个并联的逻辑供电模块F1和逻辑供电模块F2，逻辑供电模块分别由PMOS管和NMOS管串联组成。
对应于逻辑供电模块F1和逻辑供电模块F2，供电电路设置有两个传输门A1和出输门A2，传输门由一对相互并联的PMOS管和NMOS管组成。
传输门使用简单的P管和N管并联实现，由逻辑供电模块F1和逻辑供电模块F2控制。因此对于交流电压V1和交流电压V2，无论是正半周期信号或负半周期信号都能无衰减地传递。
本实施例所述的交流逻辑供电方法是，从天线耦合进来的一组高频交流电V1和高频交流电V2，直接作为芯片电源，以交流工作电压直接输入给电子标签芯片，以代替直流电驱动芯片集成电路。
所述的高频交流电，是一组幅度相同、相位差为180度的交流电压V1和交流电压V2。
通过反相器单元实现交流逻辑供电的具体控制流程是：
当处于交流电压V1的正半周期信号时，交流电压V2处于负半周期，传输门A1处于打开状态，则传输门A2被关闭；整个交流逻辑电路中，只有逻辑供电模块F1和传输门A1这条组合通路工作，以实现对交流电压V1输入信号的反相；处于正半周期的交流电压V1直接驱动电子标签芯片的集成电路。
当处于交流电压V2的正半周期信号时，交流电压V1处于负半周期，传输门A2处于打开状态，则传输门A1被关闭；整个交流逻辑电路中，只有逻辑供电模块F2和传输门A2这条组合通路工作，以实现对交流电压V2输入信号的反相；处于正半周期的交流电压V2直接驱动电子标签芯片的集成电路。
假设V1和V2为振幅3.3V，相位差180度的交流电压，同时将V1作为该电路的输入信号，用hspice对电路进行模拟后，结果如图6所示。
从图6的模拟结果来看，本发明所提出的用交流逻辑供电反相器单元结构，能很好地工作在V1和V2的正半周期，对于振幅为3.3V正弦输入电压功能上能很好地实现反向的功能。从而证明该逻辑单元设计合理，性能达到预期要求。
Claims (1)
1.一种电子标签芯片的交流逻辑供电方法，其特征在于：从天线耦合进来的一组高频交流电直接作为芯片电源，以交流工作电压直接输入给电子标签芯片，以代替直流电驱动芯片集成电路；通过反相器单元完成两个交流电压的正半周期交替提供工作电压，对电子标签芯片提供稳定的交流电压；
所述的高频交流电，是一组幅度相同、相位差为180度的交流电压V1和交流电压V2；实现交流逻辑供电方法的反相器单元由逻辑供电模块F1和逻辑供电模块F2组成，以共享电压V1和共享电压V2的交流信号；
逻辑供电模块F1工作在交流电压V1的正半周期，逻辑供电模块F2工作在交流电压V2的正半周期，逻辑供电模块F1和逻辑供电模块F2分别交替地控制信号的输出，以实现对输入的反相；
所述的逻辑供电模块F1和逻辑供电模块F2，分别连接传输门A1和传输门A2，传输门A1和传输门A2分别由一对相互并联的PMOS管和NMOS管组成；
所述的反相器单元，由PMOS管和NMOS管串联组成；
应用所述反相器单元实现交流逻辑供电的控制流程是，
当处于交流电压V1的正半周期信号时，交流电压V2处于负半周期，传输门A1处于打开状态，则传输门A2被关闭；整个交流逻辑电路中，只有逻辑供电模块F1和传输门A1这条组合通路工作，以实现对交流电压V1输入信号的反相；
当处于交流电压V2的正半周期信号时，交流电压V1处于负半周期，传输门A2处于打开状态，则A1被关闭；整个交流逻辑电路中，只有逻辑供电模块F2和传输门A2这条组合通路工作，以实现对交流电压V2输入信号反相。
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