一种超低功耗的低压差稳压电源电路与射频识别标签制造技术

本发明专利技术所述一种超低功耗的低压差稳压电源电路通过在第一分压电阻和第二分压电阻支路分别串接第一阈值单元和第二阈值单元，利用阈值单元内单向导通的二极管或MOS管所固有的阈值特性，纠错差分放大器正输入端到电压输出端以及纠错差分放大器正输入端到地线端的电压差分别被该阈值所承担，则在与其串联的电阻上所剩的电压可以达到较小的数值，使得电阻上消耗的功耗得到了有效的降低。同时，在功耗相同的条件下，采用本发明专利技术所提出的在电阻支路上串接二极管或MOS管的结构较之常规的单独使用电阻的结构，可大大缩小芯片的整体面积，从而达到降低成本的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及射频识别
，具体是指一种超低功耗的低压差稳压电源电路，以及包含该低压差稳压电源电路的射频识别标签。
技术介绍
低压差稳压电源(LDO:Low Dropout Regulator)电路模块广泛运用在集成电路芯片领域，其主要作用是通过一个高增益的纠错差分放大器，一个功率管，和一个负反馈环路对输入的电源电压进行稳压，并输出稳压后的电源电压，并在负反馈环路单位增益带宽的频率范围内对输入电源所带来的扰动以及噪音进行有效的抑制，从而提供较为理想的电源给芯片上的负载，其电路结构图如图1所示。低压差稳压电源的特点是当输入电源电压降低到与输出电源电压相差很小时，因为负反馈环路的环路增益作用，输出电源电压能够保持较好的稳定性而不随输入电压的变化而变化，这对于用电池供电的移动设备来说尤为重要。低压差稳压电源电路输出的电压值(Vout)由纠错差分放大器负输入端所输入的参考基准电压(Vref)，和低压差稳压电源电路输出端到纠错差分放大器正输入端的电阻值(Rl)与纠错差分放大器正输入端的电阻值到地线的电阻值(R2)的比值所决定，即Vout = Vref.(1+R1/R2)低压差稳压电源电路是无源RFID标签芯片中不可或缺的一部分。无源RFID (Radio Frequency Identification:射频识别)标签本身不带电池,其依靠读卡器发送的电磁能量工作。由于它结构简单、经济实用，因而其在物流管理、资产追踪以及移动医疗领域获得了广泛的应用。无源RFID标签工作时，其会从周围环境中吸收读卡器发送的电磁能量。无源RFID标签在吸收能量之后，将一部分能量整流为直流电源，该直流电源作为输入信号输入到低压差稳压电源电路模块中，稳压之后的电源输出供无源RFID标签内部电路工作；无源RFID标签还将另一部分能量输入内部的调制解调电路。调制解调电路会对该能量中携带的幅度调制信号进行解调，并将解调后的信号发送给无源RFID标签的数字基带部分处理。由于无源RFID标签没有电池供电的特点，其消耗的功耗需要达到极其微小的程度才可以工作，这对无源RFID标签芯片上所有电路模块的设计提出了较高的低功耗设计要求。低压差稳压电源电路的功耗大致消耗在纠错差分放大器，以及分压电阻(Rl和R2)上。当该低压差稳压电源电路驱动的负载电流达到最小，即零负载的情况下，上述两个部分的功率消耗仍然存在。纠错差分放大器本身的低功耗设计不在本申请所公开的技术所解决的问题范畴。本申请提出了一种降低低压差稳压电源电路中分压电阻上消耗的功率的实施方案。低压差稳压电源电路在分压电阻上的功率消耗是由参考基准电压Vref和纠错差分放大器正输入端的电阻值到地线的电阻值(R2)来决定的。R2上流过的电流为:IE2 = Vref/R2其中Vref选取的典型值为1.0V，在无源RFID标签中为了达到低功耗的要求，如果在这条支路上设定的电流值为ΙΟΟηΑ，那么需要的电阻R2会是l.0V/lOOnA= 10兆欧姆。例如在0.18微米的逻辑工艺上，普通的多晶硅电阻的方块阻值为10欧姆/方块，R2 = 10兆欧姆的电阻将会占用100万个方块。如果该低压差稳压电源的输出电压设定在1.8伏，Rl=8兆欧姆，即Rl电阻需要超过80万个方块。根据0.18微米工艺的电阻最小宽度500纳米，上述180万个方块的总和将会占用0.5um*0.5um*1800000 = 0.45平方毫米的面积。如果考虑到消除工艺偏差带来的非理想因素，上述180万个方块的单位尺寸会选取比最小的500纳米更大的尺寸，那么在两个电阻上的面积总和将会成倍增加，使得该低压差稳压电源电路的设计达不到低成本的设计要求。
技术实现思路
本专利技术实施例所要解决的技术问题在于，提供一种超低功耗的低压差稳压电源电路，以及包含该低压差稳压电源电路的射频识别标签，在满足现有的用纯电阻器件所能达到的电路性能前提下，实现了低压差稳压电源电路所需要达到的低功耗和低成本要求。为实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案为:一种超低功耗的低压差稳压电源电路，包括纠错差分放大器、MOS管以及第一分压电阻和第二分压电阻，所述纠错差分放大器负输入端连接至带隙基准电压，其正输入端通过第二分压电阻接地，其输出端连接至MOS管栅极，所述MOS管源极与纠错差分放大器电源输入端分别连接至输入电源，MOS管漏极通过第一分压电阻连接至纠错差分放大器正输入端，所述低压差稳压电源电路还包括连接至纠错差分放大器正输入端与第一分压电阻之间的第一阈值单元，用于降低纠错差分放大器正输入端到电压输出端的电压差；及纠错差分放大器正输入端与第二分压电阻之间的第二阈值单元，用于降低纠错差分放大器正输入端到地线端的电压差。所述第一阈值单元与第二阈值单元分别为串接的二极管，或P型MOS管，又或者是N型MOS管，且所述第一阈值单元与第二阈值单元内串接的二极管，或P型MOS管，或N型MOS管数量相同。本专利技术实施例的另一目的在于提供一种包括上述低压差稳压电源电路的射频识别标签。本专利技术所述一种超低功耗的低压差稳压电源电路通过在第一分压电阻和第二分压电阻支路分别串接第一阈值单元和第二阈值单元，利用阈值单元内单向导通的二极管或MOS管所固有的阈值特性，纠错差分放大器正输入端到电压输出端以及纠错差分放大器正输入端到地线端的电压差分别被该阈值所承担，则在与其串联的电阻上所剩的电压可以达到较小的数值，使得电阻上消耗的功耗得到了有效的降低。同时，在功耗相同的条件下，采用本申请所提出的在电阻支路上串接二极管或MOS管的结构较之常规的单独使用电阻的结构，可大大缩小芯片的整体面积，从而达到降低成本的目的。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 图1是现有低压差稳压电源电路结构图；图2是现有低压差稳压电源电路输入-输出特性曲线图；图3是本专利技术采用的低压差稳压电源电路结构图；图4是本专利技术采用的低压差稳压电源电路实施例一结构图；图5是本专利技术采用的低压差稳压电源电路实施例二结构图；图6是本专利技术采用的低压差稳压电源电路实施例三结构图；图7是本专利技术采用的低压差稳压电源电路实施例四结构图；图8是本专利技术采用的低压差稳压电源电路实施例五结构图；图9是本专利技术采用的低压差稳压电源电路输入-输出特性曲线图。具体实施例方式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，所描述的实施例仅仅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作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。如图1所示为现有低压差稳压电源电路结构图，该低压差稳压电源电路包括纠错差分放大器AMP、P型MOS管PMl以及第一分压电阻Rl和第二分压电阻R2，所述纠错差分放大器AMP电源端连接至输入电源Vin，其负输入端连接至带隙基准电压VMf，正输入端通过第二分压电阻R2接地，输出端连接至P型MOS管PMl栅极，所述P型MOS管PMl源极连接至输入电源Vin，漏极通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超低功耗的低压差稳压电源电路，包括纠错差分放大器、MOS管以及第一分压电阻和第二分压电阻，所述纠错差分放大器负输入端连接至带隙基准电压，其正输入端通过第二分压电阻接地，其输出端连接至MOS管栅极，所述MOS管源极与纠错差分放大器电源输入端分别连接至输入电源，MOS管漏极通过第一分压电阻连接至纠错差分放大器正输入端，其特征在于，所述低压差稳压电源电路还包括连接至纠错差分放大器正输入端与第一分压电阻之间的第一阈值单元，用于降低纠错差分放大器正输入端到电压输出端的电压差；及纠错差分放大器正输入端与第二分压电阻之间的第二阈值单元，用于降低纠错差分放大器正输入端到地线端的电压差。

【技术特征摘要】
1.一种超低功耗的低压差稳压电源电路，包括纠错差分放大器、MOS管以及第一分压电阻和第二分压电阻，所述纠错差分放大器负输入端连接至带隙基准电压，其正输入端通过第二分压电阻接地，其输出端连接至MOS管栅极，所述MOS管源极与纠错差分放大器电源输入端分别连接至输入电源，MOS管漏极通过第一分压电阻连接至纠错差分放大器正输入端，其特征在于， 所述低压差稳压电源电路还包括连接至纠错差分放大器正输入端与第一分压电阻之间的第一阈值单兀，用于降低纠错差分放大器正输入端到电压输出端的电压差； 及纠错差分放大器正输入端与第二分压电阻之间的第二阈值单元，用于降低纠错差分放大器正输入端到地线端的电压差。2.根据权利要求1所述的超低功耗的低压差稳压电源电路，其特征在于，所述第一阈值单元为至少一个二极管，所述至少一个二极管阴极端与相邻二极管阳极端连接形成串联结构，第一个二极管阳极端连接至第一分压电阻为所述第一阈值单元的输入端，最后一个二极管阴极端连接至纠错差分放大器正输入端为所述第一阈值单元的输出端； 所述第二阈值单元为至少一个二极管，所述至少一个二极管阴极端与相邻二极管阳极端连接形成串联结构，第一个二极管阳极端连接至纠错差分放大器正输入端为所述第二阈值单元的输入端，最后一个二极管阴极端连接至第二分压电阻为所述第二阈值单元的输出端; 且所述第一阈值单元的二极管数量与第二阈值单元的二极管数量相同。3.根据权利要求1所述的超低功耗的低压差稳压电源电路，其特征在于，所述第一阈值单元为至少一个P型MOS管，所述至少一个P型MOS管漏极端与相邻P型MOS管的源极端连接形成串联结构，各P型MOS管的栅极连接至其漏极，第一个所述P型MOS管的源极连接至第一分压电阻为所述第一阈值单元的输入端，最后一个P型MOS管的漏极连接至纠错差分放大器正输入端为所述第一阈值单兀的输出端； 所述第二阈值单元为至少一个P型MOS管，所述至少一个P型MOS管漏极端与相邻P型MOS管的源极端连接形成串联结构，各P型MOS管的栅极连接至其漏极，第一个所述P型MOS管的源极连接至纠错差分放大器正输入端为所述第二阈值单元的输入端，最后一个P型MOS管的漏极连接至第二分压电阻为所述第二阈值单元的输出端； 且所述第一阈值单元的P型MOS管数量与第二阈值单元的P型MOS管数量相同。4.根据权利要求1所述的超低功耗的低压差稳压电源电路，其特征在于，所述第一阈值单元为至少一个P型MOS管，所述至少一个P型MOS管漏极端与相邻P型MOS管的源极端连接形成串联结构，第一个所述P型MOS管的源极连接至第一分压电阻为所述第一阈值单元的输入端...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴边，徐伟，韩富强，漆射虎，
申请(专利权)人：卓捷创芯科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：