电压转换器及射频识别装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及电压转换器以及集成了这种电压转换器的射频识别装置。电压转换器包括：第一升压单元，其被配置为在第一时钟信号和第二时钟信号的影响下，基于所接收到的输入信号，在第一输出端生成第一升压信号，并在第二输出端生成第二升压信号；第二升压单元，其被配置为在第一时钟信号和第二时钟信号的影响下，基于第一升压信号与第二升压信号，生成第三升压信号与第四升压信号。电压转换器还包括输出单元，其被配置为基于第三升压信号与第四升压信号，来生成输出信号。通过本发明专利技术的技术方案，可以减少电压转换器上的阈值电压损失和导通电阻，提升电压转换器的输出电压和驱动能力。

Voltage Converter and Radio Frequency Identification Device

The invention relates to a voltage converter and a radio frequency identification device integrated with the voltage converter. The voltage converter includes: a first boost unit configured to generate a first boost signal at the first output terminal and a second boost signal at the second output terminal based on the received input signal under the influence of the first clock signal and the second clock signal; and a second boost unit configured to influence the first clock signal and the second clock signal based on the second clock signal. The first boost signal and the second boost signal generate the third boost signal and the fourth boost signal. The voltage converter also includes an output unit configured to generate an output signal based on a third boost signal and a fourth boost signal. Through the technical scheme of the present invention, the threshold voltage loss and on-resistance on the voltage converter can be reduced, and the output voltage and driving capacity of the voltage converter can be improved.

【技术实现步骤摘要】
电压转换器及射频识别装置
本专利技术涉及集成电路领域，特别地涉及一种直流电压转换电路以及相应的RFID标签。
技术介绍
近年来，射频识别(RadioFrequencyIdentification，RFID)技术越来越广泛地应用于物联网(InternetofThings,IoT)中。完整的RFID系统一般包括RFID标签和读写器，其中RFID标签是数据载体，它的感应灵敏度影响着RFID的读写距离，并且它的成本影响着RFID技术能否更大规模地应用。传统的RFID标签是采用单晶硅技术实现的，然而其较高的制作成本限制了RFID技术的商业化应用。长时间以来，如何降低RFID标签的成本是RFID技术发展过程需要解决的关键问题。
技术实现思路
本专利技术的一个方面提出了一种可集成于RFID标签的电压转换器，包括至少两个升压单元，其中：第一升压单元，其被配置为在第一时钟信号和第二时钟信号的影响下，基于所接收到的输入信号，在第一输出端生成第一升压信号，并在第二输出端生成第二升压信号；第二升压单元，其耦合到所述第一升压单元，并被配置为在所述第一时钟信号和所述第二时钟信号的影响下，基于所述第一升压信号与所述第二升压信号，生成第三升压信号与第四升压信号，其中，所述第二升压单元包括：第一晶体管，其第一极耦合到接收所述第一输出端，控制极容性地接收所述第一时钟信号，并且第二极容性地接收所述第二时钟信号；第二晶体管，其第一极耦合到接收所述第一输出端，控制极耦合到所述第一晶体管的第二极，并且第二极耦合到所述第一晶体管的控制极。所述电压转换器还包括输出单元，其被配置为基于所述第三升压信号与所述第四升压信号，来生成输出信号。本专利技术另一方面还提出了一种射频识别装置，其包括：传送器，其被配置为传送射频信号；处理器，其被配置为基于所述射频信号，来产生应答信号；电压转换器，其被配置为在所述射频信号的影响下，产生电压信号，其中，所述电压信号为所述处理器供电。通过采用本专利技术的技术方案，采用电容耦合作用来提升驱动晶体管的驱动电压，可以减少电压转换器上的阈值电压损失和导通电阻，提升电压转换器的输出电压和驱动能力。附图说明下面，将结合附图对本专利技术的优选实施方式进行进一步详细的说明，其中：图1为传统二阶电压转换电路示意图；图2为本专利技术实施例的电压转换电路架构示意图；图3为依据本专利技术第一实施例的电压转换电路示意图；图4a为依据本专利技术第一实施例的电压转换电路的时序示意图；图4b为传统二阶电压转换电路和第一实施例中的电压转换电路的输出仿真图；图4c为传统二阶电压转换电路和第一实施例中的电压转换电路的输出电压随负载电流变化的仿真图；图4d为传统二阶电压转换电路和第一实施例中的电压转换电路的输出电压随阈值电压变化的仿真图；图4e为传统二阶电压转换电路和第一实施例中的电压转换电路在不同负载电流的情况下，能量转换效率仿真图；图5为依据本专利技术第二实施例的电压转换电路的示意图；图6为依据本专利技术第三实施例的电压转换电路示意图；图7为依据本专利技术实施例的射频识别装置的架构图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在以下的详细描述中，可以参看作为本申请一部分用来说明本申请的特定实施例的各个说明书附图。在附图中，相似的附图标记在不同图式中描述大体上类似的组件。本申请的各个特定实施例在以下进行了足够详细的描述，使得具备本领域相关知识和技术的普通技术人员能够实施本申请的技术方案。应当理解，还可以利用其它实施例或者对本申请的实施例进行结构、逻辑或者电性的改变。金属氧化物薄膜晶体管(ThinFilmTransistor,TFT)技术具有器件场效应迁移率高、泄漏电流小、制备成本低廉等优势，其可能成为实现低成本的RFID标签电路的首选。尤其是金属氧化物器件具有较高的透过率，可能加工于柔性衬底上，这些有利于实现透明、柔性的RFID标签。当晶体管为单栅晶体管时，其控制极是指晶体管的栅极，第一极可以为晶体管的漏极或源极，对应的第二极可以为晶体管的源极或漏极；当晶体管为双栅晶体管时，本专利技术中的术语“第一控制极”对应于晶体管的底栅或顶栅中的一个，“第二控制极”对应于晶体管的底栅或顶栅中的另一个，第一极可以为晶体管的漏极或源极，对应的第二极可以为晶体管的源极或漏极；当晶体管为双极型晶体管时，其控制极是晶体管的基极，第一极可以为晶体管的集电极或发射极，对应的第二极可以为晶体管的发射极或集电极。对于RFID标签电路，其模拟射频前端模块接收到射频信号，产生稳定的直流电源给数字控制电路及存储电路提供工作电压。相比于单晶硅工艺制备的电路，采用氧化物TFT技术实现的环形振荡器、EEPROM等电路要求较高的工作电压，例如高电平电压源的典型值达到15V。这就需要通过电压倍增器或电荷泵等电路将从RFID天线获得的相对较低的射频电压抬升到较高幅度的工作电压。由于RFID阅读器与标签的距离相对较远，且射频辐射能量不宜过高，如何用TFT实现较高能量转换效率的电源管理电路就成为了RFID标签设计的关键技术。电压转换电路一般包括电容器、晶体管等器件，利用电容器的电压耦合效应，配合时钟信号，得到较高幅值的直流输出电压。基于TFT晶体管的电路大多采用了二极管形式的连接结构来实现电荷的单向传输及存储。RFID标签中的电压转换电路的能量转换效率与RFID标签可以正常工作的最大距离具有相关性。影响电压转换电路的能量转换效率的因素一般有如下两个：(1)TFT晶体管的导通电阻；(2)TFT晶体管阈值电压损失。图1为传统二阶电压转换电路示意图。电压转换电路的输入端VIN和输出端VOUT之间包括两个支路，分别包括晶体管N1、N3、N5、N7以及晶体管N2、N4、N6、N8。各晶体管上的过驱动电压决定了它们的导通电阻和漏源之间的压降。由图1可知，由于输入端VIN和输出端VOUT之间的关键路径上的晶体管数量较多，导通电阻较大，压降较大，造成了较低的能量转换效率和较低的输出电压。为了减小导通电阻，一方面可以增大晶体管的过驱动电压或者减少关键路径上晶体管的数目，另一方面可以增大晶体管的尺寸。然而，随着薄膜晶体管尺寸的增大，其晶体管的栅漏之间的寄生电容也相应地增大，这就使得时钟信号CLKA/CLKB能够电容耦合到节点A1、A2、B1、B2的电压值变小。另外，二极管形式连接的晶体管N3、N4、N7、N8在传输电压的过程中存在阈值电压损失，这将导致电压转换电路100的输出电压减小，能量转换效率降低。图2为依据本专利技术实施例的电压转换电路架构示意图。如图2所示，电压转换电路200包括升压单元210-220以及输出单元230，其中升压单元210接收电压信号VIN，以进行第一次升压，升压单元220用于对升压后的电压信号进行再次升压，然后输出至输出单元230，以输出经过两次升压的电压信号VOUT。可以理解的，在其它实施方式中，电压转换电路200还可以包括其它数目的升压单元，该些升压单元串联连接，以对接收本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电压转换器，包括至少两个升压单元，其中：第一升压单元(310)，其被配置为在第一时钟信号和第二时钟信号的影响下，基于所接收到的输入信号，在第一输出端生成第一升压信号，并在第二输出端生成第二升压信号；第二升压单元(320)，其耦合到所述第一升压单元(310)，配置为在所述第一时钟信号和所述第二时钟信号的影响下，基于所述第一升压信号与所述第二升压信号，生成第三升压信号与第四升压信号，其中，所述第二升压单元包括：第一晶体管(321)，其第一极耦合到接收所述第一输出端，第一控制极容性地接收所述第一时钟信号，并且第二极容性地接收所述第二时钟信号；第二晶体管(322)，其第一极耦合到接收所述第一输出端，第一控制极耦合到所述第一晶体管的第二极，并且第二极耦合到所述第一晶体管的第一控制极；以及输出单元(330)，其被配置为基于所述第三升压信号与所述第四升压信号，来生成输出信号。

【技术特征摘要】
1.一种电压转换器，包括至少两个升压单元，其中：第一升压单元(310)，其被配置为在第一时钟信号和第二时钟信号的影响下，基于所接收到的输入信号，在第一输出端生成第一升压信号，并在第二输出端生成第二升压信号；第二升压单元(320)，其耦合到所述第一升压单元(310)，配置为在所述第一时钟信号和所述第二时钟信号的影响下，基于所述第一升压信号与所述第二升压信号，生成第三升压信号与第四升压信号，其中，所述第二升压单元包括：第一晶体管(321)，其第一极耦合到接收所述第一输出端，第一控制极容性地接收所述第一时钟信号，并且第二极容性地接收所述第二时钟信号；第二晶体管(322)，其第一极耦合到接收所述第一输出端，第一控制极耦合到所述第一晶体管的第二极，并且第二极耦合到所述第一晶体管的第一控制极；以及输出单元(330)，其被配置为基于所述第三升压信号与所述第四升压信号，来生成输出信号。2.根据权利要求1所述的电压转换器，还包括：隔离单元，其耦合在所述第一升压单元与所述第二升压单元之间以抑制第二升压单元的反向泄漏电流，并且所述第一晶体管的第一极和所述第二晶体管的第一极经由所述隔离单元分别耦合到所述第一输出端和所述第二输出端。3.根据权利要求1所述的电压转换器，其中，所述第一升压单元包括：第三晶体管(311)与第四晶体管(312)，其中，所述第三晶体管的第一极与所述第四晶体管的第一极被配置为接收所述输入信号，并且所述第三晶体管的第二极耦合到所述第四晶体管的第一控制极并且容性地接收所述第一时钟信号，所述第四晶体管的第二极耦合到所述第三晶体管的第一控制极并且容性地接收所述第二时钟信号。4.根据权利要求3所述的电压转换器，其中，所述第一晶体管和所述第二晶体管为双控制极晶体管，其中，所述第一晶体管的第二控制极接收所述第一时钟信号，所述第二晶体管的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张盛东，雷腾腾，廖聪维，黄杰，
申请(专利权)人：北京大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东,44