论文部分内容阅读
RFID技术作为20世纪90年代兴起的自动识别技术,具有无需人工干预、不易损坏、快速读写、移动识别、多目标识别、定位及感应等优于传统自动识别技术的特点。近年来,RFID技术与无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)的结合已成为研究的热点,冷链物流的兴起更是为内嵌温度传感器的RFID标签发展提供了广阔的发展空间。本文对RFID系统中的阅读器、天线指标和各模块电路的性能进行分析,设计了RFID温度标签模拟前端的关键电路。其中包括:电荷泵,提出了标准工艺中选择MOS作为整流器件的依据,分析了MOS电容作为储能电容的可行性,比采用MIM储能电容节省了75%的面积;带有反相器的保护电路,在整流输出高于3V时得到了陡峭的泄流特性;利用CMOS基准电路产生的稳压电路,得到了稳定的电压值,1.8V-6V的输出偏差仅60mV,通过运放跟随器满足驱动能力要求;振荡器,其采用两个相同的延迟单元经过逻辑运算、交替改变电路状态得到了占空比为50%的时钟信号,在较差电源电压和温度时仍很稳定;内嵌温度传感器,其采用低功耗的时间数字转换(Time to Digital Converter,TDC)原理,得到了易于识别的温度数字信号,温度分辨率可达1℃;低功耗解调电路,其采用电流源代替电阻、微分单元检测信号边沿信息、新结构延时单元使电容值大大减小,降低了设计难度,检测峰值可低至150mV,总体电流小于0.5uA;基于振荡器的真随机数发生器,采用反馈电平转换和多电压设计,使采样时钟为2 MHz时的整体功耗控制在2uA以内。之后,对集成电路版图设计进行分析,特别对天线效应的机理和解决方法进行了详细叙述。此外,标准CMOS工艺下实现肖特基二极管(SBD)是RFID系统中实现高效率整流器的研究课题,本文设计了一种Nwell与Al接触的SBD,并通过流片测试得到其导通电压降为0.3 V左右,性能较好。本文设计的模块电路对RFID温度标签的设计有一定的指导意义,其中温度传感器、振荡器、随机数发生器和低功耗解调电路等经过仿真得到了较好效果。