一种新型高精度、快速响应的限幅电路制造技术

本实用新型专利技术提供了一种新型高精度、快速响应的限幅电路，所述限幅电路包括电磁感应耦合电路、整流电路、电压采样电路、共栅极放大器电路和阻值变换电路，其中，电磁感应耦合电路中的第二电感器捕获第一电感器上发射的高频交流信号，然后将耦合能量传递到谐振回路上产生高压交流信号，高压交流信号再经过整流电路产生直流电压，电压采样电路对直流电压进行电压采样，电压采样电路输出电压给共栅极放大器电路提供直流工作点，阻值变换电路跟随直流电压快速变化，等效阻值随直流电压升高而变小，等效阻值随直流电压降低而变大，从而控制天线两端的电压幅度。本实用新型专利技术的限幅电路占用面积小，成本低，而且结构简单，易于集成。

A new high precision and fast response limiter circuit

The utility model provides a novel high precision and fast response limiting circuit, which comprises an electromagnetic induction coupling circuit, a rectifying circuit, a voltage sampling circuit, a common gate amplifier circuit and a resistance value conversion circuit, wherein the second inductor in the electromagnetic induction coupling circuit captures the first inductor to emit. The high-frequency AC signal is then transmitted to the resonant circuit to generate high-voltage AC signal. The high-voltage AC signal is then generated by the rectifier circuit. The voltage sampling circuit samples the DC voltage. The output voltage of the voltage sampling circuit provides the DC operating point and the resistance value to the common-gate amplifier circuit. The equivalent resistance decreases with the increase of DC voltage, and increases with the decrease of DC voltage, thus controlling the voltage amplitude at both ends of the antenna. The limiting circuit of the utility model has the advantages of small occupied area, low cost, simple structure and easy integration.

【技术实现步骤摘要】
一种新型高精度、快速响应的限幅电路
本技术涉及射频识别技术中的集成电路
，限幅电路避免了电子标签内部电子元器件的击穿和损坏，所以它为电子标签的正常工作保驾护航。
技术介绍
射频识别技术是一种非接触式的自动识别技术，它是通过无线电讯号自动识别目标对象并获取相关数据。电子标签工作时的能量是从电子阅读器发射的电磁场中获取，这样电子标签上感应的电压会随与电子阅读器的位置变化而变化，当电子标签距离近时，电子标签上天线感应的电压幅度就会很大，高于几十伏，很容易造成电子标签内部电子器件的击穿与损坏，因此电子标签必须有限幅电路将电子标签上天线两端的电压幅度给箝位到安全位值上。参看图1，电子阅读器和电子标签的电磁感应耦合等效电路图，根据电磁感应定律，电子标签上天线感应的电压幅度：（1-1）其中，L2为电子标签上天线等效电感值，L1为电子阅读器上天线等效电感值，为负载等效电阻值，为电子阅读器上天线L1流过的电流，C1为电子标签上谐振电容值，M为L2和L1的互感系数。从公式（1-1）可以看出，当趋近于零时，电压值也趋近于零，也就是电子标签上天线两端的电压趋近于零，因此限幅电路可以等效成一个可变的负载电阻，随电子标签上天线两端的电压幅度升高而变小，随电子标签上天线两端的电压幅度降低而变大。参看图2，一种现在常用的限幅电路结构，其工作原理如下：电子标签上天线L2捕获电子阅读器上天线L1发射的高频交流信号，然后将耦合的能量传递到谐振回路（L2、C1）上产生高压交流信号：（1-2）其中，L2为电子标签上天线等效电感值，L1为电子阅读器上天线等效电感值，为负载等效电阻值，为电子阅读器上天线L1流过的电流，C1为电子标签上谐振电容值，M为L2和L1之间的互感系数。在图2中，限幅电路是由NM5晶体管、NM6晶体管、NM7晶体管、R1电阻器、R2电阻器、R3电阻器、NM8晶体管和NM9晶体管组成，其中NM5晶体管、NM6晶体管、NM7晶体管、R1电阻器构成电压采样电路。同时，NM5晶体管、NM6晶体管、NM7晶体管为倒比管，其沟道长度远大于沟道宽度，R1电阻器的阻值很大，目的是保证电压采样电路工作时的静态功耗很小。当电压VDD_RF大于NM5晶体管、NM6晶体管、NM7晶体管的开启电压时，即：（忽略体效应），此时，R1电阻器两端的电压开始升高，并反馈到NM8晶体管和NM9晶体管的栅极，当后，NM8晶体管和NM9晶体管开启，这时NM8晶体管、NM9晶体管、R2电阻器和R3电阻器可以等效成一个可变负载电阻，当电压VDD_RF电压值升高时（电子标签上天线两端的电压幅度升高），就会变小；当电压VDD_RF电压值降低时（电子标签上天线两端的电压幅度减小），就会变大，从而控制天线两端的电压幅度，起到限幅的作用。但上述传统的限幅电路在现在半导体工艺中还存在一些不足：1.NM5晶体管、NM6晶体管、NM7晶体管的开启电压随半导体工艺和温度变化而变化，导致电子标签上天线两端的电压幅度随半导体工艺和温度的变化而变化。2.NM5晶体管、NM6晶体管、NM7晶体管存在衬偏效应，导致其开启电压随VDD_RF变化而变化，导致电子标签上天线两端的电压幅度随VDD_RF变化而变化。3.NM5晶体管、NM6晶体管、NM7晶体管工作在饱和区，其漏电流随VDD_RF变化比较小，使其R1电阻器两端的电压差随VDD_RF变化不敏感，导致对电子标签上天线两端的电压幅度升高不能快速响应，灵敏度低。4.为了降低电压采样电路的静态功耗，NM5晶体管、NM6晶体管、NM7晶体管和R1电阻器会占用比较大的面积，增加了制造成本。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的不足，本技术的目的是提供一种新型高精度、快速响应的限幅电路，以提高限幅电路的灵敏度，起到对第二电感器两端电压幅度的快速响应的目的。为了达到上述技术目的，本技术所采用的技术方案是：一种新型高精度、快速响应的限幅电路，所述限幅电路包括电磁感应耦合电路、整流电路、电压采样电路、共栅极放大器电路和阻值变换电路，其中，电磁感应耦合电路包括第一电感器、第二电感器和第一电容器，第二电感器和第一电容器组成谐振回路，第二电感器捕获第一电感器上发射的高频交流信号，然后将耦合能量传递到谐振回路上产生高压交流信号，高压交流信号再经过整流电路产生直流电压，电压采样电路对直流电压进行电压采样，电压采样电路输出电压给共栅极放大器电路提供直流工作点，阻值变换电路跟随直流电压快速变化，等效阻值随直流电压升高而变小，等效阻值随直流电压降低而变大，从而控制天线两端的电压幅度。优选地，所述电磁感应耦合电路中，第一电感器的两端连接高频交流信号，第二电感器的一端连接第一电容器的一端，第二电感器的另一端、第一电容器的另一端接一电压地端，第二电感器与第一电感器通过互感系数间接连接。优选地，所述整流电路包括第二电容器、第一NMOS晶体管、第二NMOS晶体管、第三NMOS晶体管和第四NMOS晶体管，其中，第一NMOS晶体管的源端、第二NMOS晶体管的源端以及第二电容器的一端相连接并接一电压地端，第一NMOS晶体管的栅端、第二NMOS晶体管的漏端、第三NMOS晶体管的栅端、第三NMOS晶体管的漏端以及第二电感器的一端相连接，第二NMOS晶体管的栅端、第一NMOS晶体管的漏端、第四NMOS晶体管的栅端、第四NMOS晶体管的漏端以及第二电感器的另一端相连接，第一NMOS晶体管的衬底、第二NMOS晶体管的衬底、第三NMOS晶体管的衬底、第四NMOS晶体管的衬底与一电压地端相连接，第三NMOS晶体管的源端、第四NMOS晶体管的源端、第一电容器的另一端与一电压端相连接。优选地，所述电压采样电路包括第一电流源、第二电流源、第一PMOS晶体管、第一放大器、第二PMOS晶体管、第三PMOS晶体管、第四PMOS晶体管、第一电阻器和第二电阻器，其中，第二PMOS晶体管的源端及其衬底、第一电流源的一端、第二电流源的一端与一电压端相连接，第一电流源的另一端、第一PMOS晶体管的源端及其衬底与第一放大器的负输入端相连接，第二PMOS晶体管的栅端与第一放大器的输出端相连接，第二PMOS晶体管的漏端、第二电阻器的一端与第三PMOS晶体管的栅端相连接，第二电阻器的另一端、第一电阻器的一端与第一PMOS晶体管的栅端相连接，第一PMOS晶体管的漏端、第三电阻器的另一端、第三PMOS晶体管的漏端与一电压地端相连接，第一放大器的正输入端与参考电压端相连接，第二电流源的另一端与第四PMOS晶体管的源端及其衬底相连接，第四PMOS晶体管的栅端和漏端与第三PMOS晶体管的源端及其衬底相连接。优选地，所述共栅极放大器电路包括第五PMOS晶体管和第五NMOS晶体管，其中，第五PMOS晶体管的源端及其衬底与一电压端相连接，第五PMOS晶体管的栅端、第五NMOS晶体管的栅端与电压采样电路中的第四PMOS晶体管的源端相连接，第五PMOS晶体管的漏端与第五NMOS晶体管的漏端相连接，第五NMOS晶体管的源端及其衬底与一电压地端相连接。优选地，所述阻值变换电路包括第六NMOS晶体管、第七NMOS晶体管和第八NMOS晶体管，其中，第六NMOS晶体管的栅端与共栅极放大器电路中的第五NMOS晶体管的漏端相连接，第六N本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型高精度、快速响应的限幅电路，其特征在于，所述限幅电路包括电磁感应耦合电路、整流电路、电压采样电路、共栅极放大器电路和阻值变换电路，其中，电磁感应耦合电路包括第一电感器、第二电感器和第一电容器，第二电感器和第一电容器组成谐振回路，第二电感器捕获第一电感器上发射的高频交流信号，然后将耦合能量传递到谐振回路上产生高压交流信号，高压交流信号再经过整流电路产生直流电压，电压采样电路对直流电压进行电压采样，电压采样电路输出电压给共栅极放大器电路提供直流工作点，阻值变换电路跟随直流电压快速变化，等效阻值随直流电压升高而变小，等效阻值随直流电压降低而变大，从而控制天线两端的电压幅度。

【技术特征摘要】
1.一种新型高精度、快速响应的限幅电路，其特征在于，所述限幅电路包括电磁感应耦合电路、整流电路、电压采样电路、共栅极放大器电路和阻值变换电路，其中，电磁感应耦合电路包括第一电感器、第二电感器和第一电容器，第二电感器和第一电容器组成谐振回路，第二电感器捕获第一电感器上发射的高频交流信号，然后将耦合能量传递到谐振回路上产生高压交流信号，高压交流信号再经过整流电路产生直流电压，电压采样电路对直流电压进行电压采样，电压采样电路输出电压给共栅极放大器电路提供直流工作点，阻值变换电路跟随直流电压快速变化，等效阻值随直流电压升高而变小，等效阻值随直流电压降低而变大，从而控制天线两端的电压幅度。2.如权利要求1所述的新型高精度、快速响应的限幅电路，其特征在于，所述电磁感应耦合电路中，第一电感器的两端连接高频交流信号，第二电感器的一端连接第一电容器的一端，第二电感器的另一端、第一电容器的另一端接一电压地端，第二电感器与第一电感器通过互感系数间接连接。3.如权利要求1所述的新型高精度、快速响应的限幅电路，其特征在于，所述整流电路包括第二电容器、第一NMOS晶体管、第二NMOS晶体管、第三NMOS晶体管和第四NMOS晶体管，其中，第一NMOS晶体管的源端、第二NMOS晶体管的源端以及第二电容器的一端相连接并接一电压地端，第一NMOS晶体管的栅端、第二NMOS晶体管的漏端、第三NMOS晶体管的栅端、第三NMOS晶体管的漏端以及第二电感器的一端相连接，第二NMOS晶体管的栅端、第一NMOS晶体管的漏端、第四NMOS晶体管的栅端、第四NMOS晶体管的漏端以及第二电感器的另一端相连接，第一NMOS晶体管的衬底、第二NMOS晶体管的衬底、第三NMOS晶体管的衬底、第四NMOS晶体管的衬底与一电压地端相连接，第三NMOS晶体管的源端、第四NMOS晶体管的源端、第一电容器的另一端与一电压端相连接。4.如权利要求1所述的新型高精度、快速响应的限幅电路，其特征在于，所述电压采样电路包括第一电流源、第二电流源、第一PMOS晶体管、...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙志亮，霍俊杰，朱永成，王强，侯艳，孙捷，
申请(专利权)人：紫光同芯微电子有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11