一种基于UHF RFID芯片的时钟动态校准方法及电路技术

本发明专利技术涉及一种基于UHF RFID芯片的时钟动态校准方法及电路，其中，控制电流控制振荡器内电容充放电电流的大小，从而控制电容充放电时间的长度，来控制输出时钟的频率；时钟校准采用电流校准的方式，由基带处理器根据阅读器的信号对时钟频率进行动态校准；当输出时钟偏差超出一定的范围时，数字基带返回一组数据改变控制电流的大小，来改变输出时钟的频率，接收一个阅读器命令的同时可以对时钟进行多次调整，命令接收完成时以最优的时钟向阅读器反向发射信号，使得标签可以被精确无误的识别。本发明专利技术时钟电路的标签芯片和阅读器的通信成功率可以达到100％，即阅读器对标签芯片的每一次操作都可以得到标签芯片的正确响应。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无源超高频射频识别
，特别是涉及一种基于UHF RFID芯片的时钟动态校准方法及电路。
技术介绍
当前无源超高频射频识别技术具有远距离、高速度、低成本和便捷的优势，已广泛应用于身份识别、物流管理、仓储管理等领域，并将成为未来信息社会建设的一项基础技术。其中UHF RFID中时钟电路的作用是解调阅读器正向发射数据，并给芯片调制反射信号提供一个精准的时钟，用以精确地控制反向散射的数据链路频率以及提供整个标签数字电路的工作时钟。如图1和2所示的，传统的时钟电路由电流镜、环形振荡器以及输出驱动三部分组成。电流镜主要为时钟电路提供一个镜像电流，供时钟电路工作使用；环形振荡器主要是根据频率需求生成一个不停翻转的时钟信号；输出驱动电路主要将环形振荡器生成的时钟信号进行一个整形，并将信号的驱动能力增强，以便驱动芯片的后级电路。传统的时钟电路输出的时钟没有反馈给前级进行一个时钟频率的修正，即没有形成一个环路，前级的环形振荡器无法获取实际生成的时钟频率和预期的时钟频率偏差有多大。这样的环路可能在不同温度、不同工艺偏差之下，实际的时钟频率会偏差很大，超出规定的偏差，在这种情况下标签芯片可能无法读取读卡器的指令和正确译码，或者可能以错误的频率向读卡器反向散射数据，以至于标签芯片无法和阅读器进行正常的通信。振荡器是整个时钟产生电路的核心模块，其设计将直接影响到整个标签的性
能。由于工艺偏差等原因，造成时钟输出频率偏离协议要求的范围，此时需要时钟校准把偏离的时钟校准到需要的频率点。现有技术待解决的问题为振荡器和时钟校准电路一起能够实现时钟电路的功能，为芯片正常工作提供相对精准的时钟。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对现有技术中存在的上述技术问题，提供一种振荡器和时钟校准电路一起能够实现时钟电路的功能，为芯片正常工作提供相对精准的时钟。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种基于UHF RFID芯片的时钟动态校准方法，控制电流控制振荡器内电容充放电电流的大小，从而控制电容充放电时间的长度，来控制输出时钟的频率；时钟校准采用电流校准的方式，由基带处理器根据阅读器的信号对时钟频率进行动态校准；当输出时钟偏差超出一定的范围时，数字基带返回一组数据改变控制电流的大小，来改变输出时钟的频率，接收一个阅读器命令的同时可以对时钟进行多次调整，命令接收完成时以最优的时钟向阅读器反向发射信号，使得标签可以被精确无误的识别。所述基于UHF RFID芯片的时钟动态校准电路，其中，包括电流基准模块、时钟校准模块、振荡器模块和数字基带模块；电流基准模块的输出端与时钟校准模块的一个输入端相连，时钟校准模块的输出端与振荡器模块的输入端相连，振荡器模块的输出端通过数字基带模块与时钟校准模块的另一个输入端相连；所述振荡器模块由第一、二、三级反相器电路和时钟整形电路组成；所述时钟校准模块由充电电压调节电路和充电电容调节电路组成；所述数字基带模块由数字电路
时钟动态调节逻辑D1和数字电路时钟动态调节逻辑D2组成。进一步，所述电流基准模块由对射极跟随器M0、器件M1、M2组成，器件M1、M2、M3构成镜像电流源，镜像电流源为充放电电压调节电路和第一级反相器电路提供电流；器M0采用NMOS管，器件M1、M2、M3采用PMOS管。进一步，所述第一级反相电路由器件M4、M5、M6、M7构成，工作于差分模式，实现对电容交替充放电；所述器件M4、M6采用PMOS管，器件M5、M7采用NMOS管。进一步，所述第二、三级反相器电路分别由触发器RS1、RS2构成；所述第二、三级反相器电路的输出信号作为第一级反相电路的输入信号；第一、二、三级反相器电路构成了环形振荡电路。进一步，所述时钟整形电路由器件M11～M16组成，将输出时钟信号整形成方波信号,并提供一定的驱动能力驱动后级电路。进一步，所述充电电压调节电路由参考电流源和可调电阻R1、R2、R4、R8、R16、R32、R64构成，实现对电容充放电节点电压的控制；所述参考电流源由器件M8、M9、M10构成，器件M8、M9、M10采用NMOS管。进一步，所述可调电阻R1、R2、R4、R8、R16、R32、R64根据器件MR1～MR7接收到的动态调节使能信号MR1_en～MR7_en的信号组合成不同的电阻值，从而控制器件M8、M9、M10的栅极电压，进而控制电容充放电电路的充电电压；所述器件MR1～MR7采用NMOS管。进一步，所述充电电容调节电路由电容C1～C8、电容C1’～C8’、器件MC1～MC4和器件MC1’～MC4’构成；器件MC1～MC4和器件MC1’～MC4’采用NMOS管；所述电容C1、C2串联，MC1的漏极和源极分别与电容C2的两端相连；所述电容C3、C4串联，MC2的漏极和源极分别与电容C4的两端相连；所述电容C5、C6串联，MC3的漏极和源极分别与电容C6的两端相连；所述电容C7、C8串联，MC4的漏
极和源极分别与电容C8的两端相连；所述电容C1’、C2’串联，MC1’的漏极和源极分别与电容C2’的两端相连；所述电容C3’、C4’串联，MC2’的漏极和源极分别与电容C4’的两端相连；所述电容C5’、C6’串联，MC3’的漏极和源极分别与电容C6’的两端相连；所述电容C7’、C8’串联，MC4’的漏极和源极分别与电容C8’的两端相连；电容C1、C3、C5、C7相交于器件M9的源极；电容C1’、C3’、C5’、C7’相交于器件M10的源极；器件MC1～MC4,MC1’～MC4’：作为开关管子控制电容是否接入电路或旁路。充电电压调节电路中的电阻R1、R2、R4、R8、R16、R32、R64对应的时钟调节步进分别为0.005MHZ，0.01MHZ，0.02MHZ，0.04MHZ，0.08MHZ，0.16MHZ，0.32MHZ，0.64MHZ。通过数字逻辑动态使能MR1_en～MR7_en来调节电阻R1、R2、R4、R8,R16、R32、R64接入电路的电阻值的大小，从而调节了器件M8、M9、M10的栅极电压，从而调节了时钟的频率。充电电容调节电路通过数字逻辑动态使能C12_en～C78_en来调节电容C1～C8和C1’～C8’接入电路的电容值的大小，从而调节了时钟的频率。进一步，数字电路时钟动态调节逻辑D1根据标签芯片模拟部分提供的时钟和阅读器发送给标签的命令，数字逻辑内容采用时钟动态调节的算法，实现对电阻R1,R2,R4,R8,R16,R32,R64的动态使能调节，从而调节了接入电路的电阻值，最终实现对时钟频率的调节；数字电路时钟动态调节逻辑D2根据标签芯片模拟部分提供的时钟和阅读器发送给标签的命令，数字逻辑内容采用时钟动态调节的算法，实现对电容C1～C8，C1’～C8’的动态使能调节，从而调节了接入电路的电阻值，最终实现对时钟频率的调节；数字电路时钟动态调节逻辑D1和数字电路时钟动态调节逻辑D2将时钟校准模块电路的输出和输入联系起来，形成了一个环路。这样时钟电路可以实时的知道本电路上一个时刻的时钟频率是多少，如果频率偏差超出规定的范围，那么数字电路时钟动态调节逻辑D1和数字电路时钟
动态调节逻辑D2可以实时的调节时钟电路的充电电流大小，进而调整了时钟频率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于UHF RFID芯片的时钟动态校准方法，其特征在于：控制电流控制振荡器内电容充放电电流的大小，从而控制电容充放电时间的长度，来控制输出时钟的频率；时钟校准采用电流校准的方式，由基带处理器根据阅读器的信号对时钟频率进行动态校准；当输出时钟偏差超出一定的范围时，数字基带返回一组数据改变控制电流的大小，来改变输出时钟的频率，接收一个阅读器命令的同时可以对时钟进行多次调整，命令接收完成时以最优的时钟向阅读器反向发射信号，使得标签可以被精确无误的识别。

【技术特征摘要】
1.一种基于UHF RFID芯片的时钟动态校准方法，其特征在于：控制电流控制振荡器内电容充放电电流的大小，从而控制电容充放电时间的长度，来控制输出时钟的频率；时钟校准采用电流校准的方式，由基带处理器根据阅读器的信号对时钟频率进行动态校准；当输出时钟偏差超出一定的范围时，数字基带返回一组数据改变控制电流的大小，来改变输出时钟的频率，接收一个阅读器命令的同时可以对时钟进行多次调整，命令接收完成时以最优的时钟向阅读器反向发射信号，使得标签可以被精确无误的识别。2.一种根据权利要求1所述的基于UHF RFID芯片的时钟动态校准电路，其特征在于，包括电流基准模块、时钟校准模块、振荡器模块和数字基带模块；电流基准模块的输出端与时钟校准模块的一个输入端相连，时钟校准模块的输出端与振荡器模块的输入端相连，振荡器模块的输出端通过数字基带模块与时钟校准模块的另一个输入端相连；所述振荡器模块由第一、二、三级反相器电路和时钟整形电路组成；所述时钟校准模块由充电电压调节电路和充电电容调节电路组成；所述数字基带模块由数字电路时钟动态调节逻辑(电阻调节)D1和数字电路时钟动态调节逻辑(电容调节)D2组成。3.根据权利要求2所述的基于UHF RFID芯片的时钟动态校准电路，其特征在于，所述电流基准模块由射极跟随器M0、器件M1、M2组成，器件M1、M2、M3构成镜像电流源，镜像电流源为充放电电压调节电路和第一级反相器电路提供电流；器M0采用NMOS管，器件M1、M2、M3采用PMOS管。4.根据权利要求2或3所述的基于UHF RFID芯片的时钟动态校准电路，其特征在于，所述第一级反相电路由器件M4、M5、M6、M7构成，工作于差分模式，实现对电容交替充放电；所述器件M4、M6采用PMOS管，器件M5、M7采用NMOS
\t管。5.根据权利要求2所述的基于UHF RFID芯片的时钟动态校准电路，其特征在于，所述第二、三级反相器电路分别由触发器RS1、RS2构成；所述第二、三级反相器电路的输出信号作为第一级反相电路的输入信号；第一、二、三级反相器电路构成了环形振荡电路。6.根据权利要求2所述的基于UHF RFID芯片的时钟动态校准电路，其特征在于，所述时钟整形电路由器件M11～M16组成，将输出时钟信号整形成方波信号,并提供一定的驱动能力驱动后级电路。7.根据权利要求2所述的基于UHF RFID芯片的时钟动态校准电路，其特征在于，所述充放电电压调节电路由参考电流源和可调电阻R1、R2、R4、R8、R16、R32、R64构成，实现对电容充...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡友，向晓安，张强，张建，王立泉，
申请(专利权)人：无锡键桥电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32