CN106054087A - 一种用于无源射频标签的电源检测电路 - Google Patents

一种用于无源射频标签的电源检测电路 Download PDF

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刘强
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Abstract

本发明提供的一种用于无源射频标签的电源检测电路，包括分压采样电路I1、施密特触发电路I2和复位脉冲产生电路I3，输入的电源VCC对整个电源检测电路供电，本发明的电源检测电路，可直接对输入电源电压进行检测，无需第二电源供电，适用于无源射频标签的电源检测，用以解决无源射频标签中电源电压检测的问题，本发明的电源检测电路结构简单，采用CMOS工艺实现，易集成，并可实现低功耗，满足无源射频标签芯片的低能耗要求。

Description

一种用于无源射频标签的电源检测电路
技术领域
本发明涉及一种电源检测电路，具体涉及一种用于无源射频标签的电源检测电路。
背景技术
射频识别(Radio Frequency Identification)是一种应用于近距离范围内的非接触式自动识别的无线通信技术，广泛运用于物流、门禁、自动化控制、身份识别、快捷支付等诸多领域。射频标签是射频识别***的重要组成部分之一。
射频标签芯片包括有源和无源两种，无源射频标签不具有内部供电电源，它的工作电源是将接收到的射频信号，经整流稳压电路处理后获得，该电源电压需要经历一个上升过程后才能达到稳定，因此无源射频标签芯片需要电源检测电路检测稳压器输出的电源是否达到所需的工作电压，并且在电源电压达到稳定之前，产生复位脉冲信号对后续数字电路进行复位。由于标签芯片中的数字电路部分首先需要进行复位后才能开始正常工作，以及为了应对由某些特殊原因而导致线圈电压突然下降的情况，需要产生一个掉电复位信号以便让数字部分做出相应的数据保护动作。因此电源检测电路同时需要完成标签上电复位和掉电复位的功能。
发明内容
本发明提供一种用于无源射频标签的电源检测电路，可直接对输入电源电压进行检测，无需第二电源供电，适用于无源射频标签的电源检测，用以解决无源射频标签中电源电压检测的问题。本发明的电源检测电路结构简单，采用CMOS工艺实现，易集成；且本发明的电源检测电路可实现低功耗，满足无源射频标签芯片的低能耗要求。
本发明提供的一种用于无源射频标签的电源检测电路，包括分压采样电路I1、施密特触发电路I2和复位脉冲产生电路I3，输入的电源VCC对整个电源检测电路供电，其特征在于：所述分压采样电路I1由VCC供电，输出两个分压信号Vp和Vn；Vp和Vn电压分别控制所述施密特触发电路I2中的PMOS管和NMOS管电流大小，进而控制输出信号翻转，然后经过反相器输出电源检测信号EN；所述斯密特触发电路I2用于控制电源上电和掉电检测的阈值电平；所述复位脉冲产生电路I3通过延时电路和异或门比较的方式产生复位脉冲，使得整个无源射频标签***在上电或掉电时都能被复位。
所述的分压采样电路I1为MOS管与电阻组合的分压采样电路，第一PMOS管MP1的源极连接输入电源VCC，第一PMOS管MP1的栅极、第一PMOS管MP1的漏极与第二PMOS管MP2的源极连接；第二PMOS管MP2的栅极、第二PMOS管MP2的漏极与第一电阻R1的一端相接；第一电阻R1的另一端接地GND。
所述斯密特触发电路I2包括三个PMOS管、三个NMOS管和两个反相器，第三PMOS管MP3和第四PMOS管MP4的源极接输入电源VCC，第三PMOS管MP3和第四PMOS管MP4的栅极接第一PMOS管MP1的栅极形成镜像电路，第三PMOS管MP3的漏极接第一NMOS管MN1的漏极，第四PMOS管MP4的漏极接第五PMOS管MP5的源极；第五PMOS管MP5的栅极、第二NMOS管MN2的栅极与第一反相器INV1的输出相接，第五PMOS管MP5的漏极、第二NMOS管MN2的漏极、第三PMOS管MP3的漏极、第一NMOS管MN1的漏极与第一反相器INV1的输入相接；第二NMOS管MN2的源极接第三NMOS管MN3的漏极；第一NMOS管MN1的栅极、第三NMOS管MN3的栅极与第一电阻R1的一端、第二PMOS管MP2的漏极相接；第一NMOS管MN1的源极与第三NMOS管MN3的源极接地GND；第二反相器INV2的输入端接第一反相器INV1的输出，第二反相器INV2的输出接第三反相器INV3的输入；第三反相器INV3输出电源检测信号EN，所述电源检测信号EN为***其他电路模块的使能信号。
所述复位脉冲产生电路I3包括一个延时单元、一个异或非门和一个反相器。第一延时单元Delay1的输入接第三反相器INV3的输出EN信号，第一延时单元Delay1的输出接第一异或非门Xnor1的一个输入vi2；第一异或非门Xnor1的另一输入vi1接第三反相器INV3的输出EN信号，第一异或非门Xnor1的输出接第四反相器INV4的输入，第四反相器INV4的输出作为复位信号输出端口POR。
本发明的电源检测电路采用MOS管与电阻组合的分压采样电路，相对于传统电阻分压采样电路，本发明可以在不受多个大电阻带来的面积损失的情况下降低电路的静态功耗；本发明采用施密特触发器原理控制电源上电检测与掉电检测的阈值电平，实现电源电压上、下电检测时滞，这样输出的电源检测信号可以免受电源波动带来的电平不稳定。本发明多采用数字逻辑设计，可以降低电源检测电路工作带来的功耗损失。
附图说明
图1是本发明的电源检测电路结构框图；
图2是本发明实施的具体电路图；
图3是本发明实施的主要工作时序图；
图4是本发明电源检测电路的上、下电时滞曲线示意图。
具体实施方式
图1是本发明的实施例的电源检测电路方案的结构框图。如图1所示，本发明的电源检测模块包括分压采样电路I1、施密特触发电路I2和复位脉冲产生电路I3。
图2是本发明实施例的电源检测电路方案的具体电路图。如图2所示，所述的分压采样电路I1为MOS管与电阻组合的分压采样电路，包括两个PMOS管和一个电阻。第一PMOS管MP1的源极连接输入电源VCC，第一PMOS管MP1的栅极、第一PMOS管MP1的漏极与第二PMOS管MP2的源极连接；第二PMOS管MP2的栅极、第二PMOS管MP2的漏极与第一电阻R1的一端相接；第一电阻R1的另一端地GND。
所述施密特触发电路I2包括三个PMOS管、三个NMOS管和两个反相器。第三PMOS管MP3和第四PMOS管MP4的源极接输入电源VCC，第三PMOS管MP3和第四PMOS管MP4的栅极接第一PMOS管MP1的栅极形成镜像电路，第三PMOS管MP3的漏极接第一NMOS管MN1的漏极，第四PMOS管MP4的漏极接第五PMOS管MP5的源极；第五PMOS管MP5的栅极、第二NMOS管MN2的栅极与第一反相器INV1的输出相接，第五PMOS管MP5的漏极、第二NMOS管的漏极、第三PMOS管MP3的漏极、第一NMOS管MN1的漏极与第一反相器INV1的输入相接；第二NMOS管MN2的源极接第三NMOS管MN3的漏极；第一NMOS管MN1的栅极、第三NMOS管MN3的栅极与第一电阻R1的一端、第二PMOS管MP2的漏极相接；第一NMOS管MN1的源极与第三NMOS管MN3的源极接地GND；第二反相器INV2的输入端接第一反相器INV1的输出，第二反相器INV2的输出接第三反相器INV3的输入；第三反相器INV3输出电源检测信号EN(无源射频标签***其他电路模块的使能信号)。
所述复位脉冲产生电路I3包括一个延时单元、一个异或非门和一个反相器。第一延时单元Delay1的输入接第三反相器INV3的输出EN信号，第一延时单元Delay1的输出接第一异或非门Xnor1的一个输入vi2；第一异或非门Xnor1的另一输入vi1接第三反相器INV3的输出EN信号，第一异或非门Xnor1的输出接第四反相器INV4的输入，第四反相器INV4的输出作为复位信号输出端口POR。
本发明实施例的具体工作原理：
如图2的具体实施例电路图所示，当输入电源电压VCC升高，分压采样电路中的第一PMOS管MP1和第二PMOS管MP2的漏电流会升高，流过第一电阻R1的电流同样升高，这样vn电压便会升高，由于第一PMOS管MP1采用二极管的连接方式，导通后MOS管阻值比较小，然而第一电阻值一般设计得比较大，远大于第一PMOS管MP1的导通电阻，所以由集成电路设计理论可知，当VCC升高，流过分压采样电路的电流增大时，第一PMOS管MP1的过驱动VCC-Vp变化比较小，而Vn的变化明显很大。当电源电压VCC很低的情况下，Vp和Vn的电压值都比较小；此时，斯密特触发电路中的第三和第四PMOS管MP3、MP4流过的电流明显较大，而流过第一NMOS管MN1的电流则很小，而第二NMOS管MN2的栅极受第一反相器INV1输出的控制，电源电压VCC较低的情况下，第二NMOS管MN2基本无法通过电流，这样当电源电压VCC较低的情况下，第一反相器INV1的输入基本与电源VCC的电压大小一致(可看成为高电平)，这样经过反相器INV1、INV2、INV3后输出的电源检测信号EN为低电平。
当输入电源电压VCC升高到设定阈值后，Vn控制的第一NMOS管MN1的漏电流大于Vp控制的第三第四PMOS管MP3、MP4的漏电流之和，这时第一反相器INV1的输入电位被拉低到接近于零(低电平)，经过反相器INV1、INV2、INV3后输出的电源检测信号EN为高电平。
对于输入电源电压VCC下降(掉电)时，本发明实施例电源检测电路的工作原理类似。施密特触发电路的作用是控制电源电压VCC上升和下降检测的阈值电平，实现电源电压上、下电时滞，防止VCC抖动时输出错误的电源检测信号。本实施例电路控制检测阈值电平的方法是调节第四PMOS管MP4或第三NMOS管MN3的宽长比，当第四PMOS管MP4的宽长比增大时电源上电检测的阈值电平升高；而当第三NMOS管MN3的宽长比升高时，电源掉电检测的阈值电平会降低。复位脉冲产生电路工作原理是对电源检测信号EN延时，然后通过异或非门Xnor1比较产生一个复位脉冲，使得整个无源射频标签***在上电或掉电时都能被复位，复位时间可通过调节第一延时单元Delay1的延迟时间获得。具体可参考本发明的电源检测电路的主要工作时序图，如图3所示。
本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员而言能够基于本发明构思进行各种明显的变化、重新调整和替代均不会脱离本发明的保护范围。因此，以上实施例只是对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例。

Claims (4)

1.一种用于无源射频标签的电源检测电路，包括分压采样电路(I1)、施密特触发电路(I2)和复位脉冲产生电路(I3)，输入的电源VCC对整个电源检测电路供电，其特征在于：所述分压采样电路(I1)由VCC供电，输出两个分压信号Vp和Vn；Vp和Vn电压分别控制所述施密特触发电路(I2)中的PMOS管和NMOS管电流大小，进而控制输出信号翻转，然后经过反相器输出电源检测信号EN；所述斯密特触发电路I2用于控制电源上电和掉电检测的阈值电平；所述复位脉冲产生电路(I3)通过延时电路和异或门比较的方式产生复位脉冲，使得整个无源射频标签***在上电或掉电时都能被复位。
2.根据权利要求1所述的电源检测电路，其特征是：所述的分压采样电路(I1)为MOS管与电阻组合的分压采样电路，第一PMOS管(MP1)的源极连接输入电源VCC，第一PMOS管(MP1)的栅极、第一PMOS管(MP1)的漏极与第二PMOS管(MP2)的源极连接；第二PMOS管(MP2)的栅极、第二PMOS管(MP2)的漏极与第一电阻(R1)的一端相接；第一电阻(R1)的另一端接地GND。
3.根据权利要求1或2所述的电源检测电路，其特征是：所述斯密特触发电路(I2)包括三个PMOS管、三个NMOS管和两个反相器，第三PMOS管(MP3)和第四PMOS管(MP4)的源极接输入电源VCC，第三PMOS管(MP3)和第四PMOS管(MP4)的栅极接第一PMOS管(MP1)的栅极形成镜像电路，第三PMOS管(MP3)的漏极接第一NMOS管(MN1)的漏极，第四PMOS管(MP4)的漏极接第五PMOS管(MP5)的源极；第五PMOS管(MP5)的栅极、第二NMOS管(MN2)的栅极与第一反相器(INV1)的输出相接，第五PMOS管(MP5)的漏极、第二NMOS管(MN2)的漏极、第三PMOS管(MP3)的漏极、第一NMOS管(MN1)的漏极与第一反相器(INV1)的输入相接；第二NMOS管(MN2)的源极接第三NMOS管(MN3)的漏极；第一NMOS管(MN1)的栅极、第三NMOS管(MN3)的栅极与第一电阻(R1)的一端、第二PMOS管(MP2)的漏极相接；第一NMOS管(MN1)的源极与第三NMOS管(MN3)的源极接地GND；第二反相器(INV2)的输入端接第一反相器(INV1)的输出，第二反相器(INV2)的输出接第三反相器(INV3)的输入；第三反相器(INV3)输出所述电源检测信号EN，所述电源检测信号EN为***其他电路模块的使能信号。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的电源检测电路，其特征是：所述复位脉冲产生电路(I3)包括一个延时单元、一个异或非门和一个反相器；第一延时单元(Delay1)的输入接第三反相器(INV3)输出的所述电源检测信号EN信号，第一延时单元(Delay1)的输出接第一异或非门(Xnor1)的一个输入vi2；第一异或非门(Xnor1)的另一输入vi1接第三反相器(INV3)输出的所述电源检测EN信号，第一异或非门(Xnor1)的输出接第四反相器(INV4)的输入，第四反相器(INV4)的输出作为复位信号输出端口POR。
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