（电力电子与电力传动专业论文）非接触ic卡前端模拟电路设计.pdf

a b s t r a c t a b s t r a c t t h e13 5 6m h za n a l o gf r o n t - e n dc i r c u i tf o ri s o i e c15 6 9 3 - c o m p a t i b l er a d i o f r e q u e n c yi d e n t i f i c a t i o n ( r f i d ) t r a n s p o n d e ri cp r e s e n t e x ii nt h i sp a p e rc o n v g f h sr f p o w e rt od ca n dt h ep r o t e c t i o nc i r c u i t sf u n c t i o nt ol i m i tr fv o l t a g et oas a f el e v e l t h e c h i pa l s og e n e r a t e sap o w e ro nr e s e ts i g n a lf o rd i g i t a lc i r c u i t s t h ec l o c ke x t r a c t i o n c i r c u i tc a ne x t r a c tc l o c kf r o mt h er fp o w e ra n du s ei tf o rt h er f i ds y s t e m t h e d e m o d u l a t i o nc i r c u i tc a nd e m o d u l a t et h ed a t af r o mt h ei n t e r r o g a t o rb y10 o r10 0 a s k m o d u l a t i o n ，a n dt h ei n t e r r o g a t o rc o m p l e t e st h ep r o c e s st h a tt r a n s f e r r i n gt h ed a t at o t r a n s p o n d e r t h et r a n s p o n d e rs e n d sd a t ab a c kt ot h ei n t e r r o g a t o rb yl o a dm o d u l a t i o n t e c h n o l o g y t h el o wp o w e ra n a l o gf r o n t e n dc i r c u i t st o a c h i e v el o n g e ro p e r a t i o n d i s t a n c e a ni n d u c t i v ec o u p l i n gs i m u l a t i o nm o d e lf o r13 5 6 v i h zr f i ds y s t e mi s p r e s e n t e d , w i t hs i m u l a t i o nr e s u l t ss h o w i n gt h a tt h et r a n s p o n d e ro p e r a t e so v e raw i d c r a n g eo f e l e c t r o m a g n e t i cf i e l ds t r e n g t hf r o m h m i n ( 1 5 0m a m ) t o 日哪( 5 a m ) ，a n d t h ea n a l o gf r o n t e n dc i r c u i tw o r k s n o r m a l l y k e y w o r d ：r f i di n t e r r o g a t o rt r a n s p o n d e rp o w e r - o n - r e s e td e m o d u l a t o r 西安电子科技大学 学位论文独创性( 或创新性) 声明 秉承学校严谨的学分和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在 导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标 注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成 果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的 材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说 明并表示了谢意。 申请学位论 本人签名： 实之处，本人承担一切的法律责任。 日期塑! 墨! 叁笪 西安电子科技大学 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究 生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保 留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内 容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后 结合学位论文研究课题再攥写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。 ( 保密的论 本人签名： 导师签名： 守此规定) 日期! 多二 订 第一章绪论 第一章绪论 1 1 选题背景 无线射频识别技术( r f i d ，r a d i of r e q u e n c yi d e n t i f i c a t i o n ) 是一种非接触的自 动识别技术，其基本原理是利用空间电磁波的耦合或传播来进行通信，以达到自 动识别被标识对象，获取标识对象相关信息的目的。无线射频识别技术是一种综 合多门学科、多种技术的应用。所涉及的关键技术大致包括：芯片技术、天线技 术、无线收发技术、数据变换与编码技术以及电磁传播特性等。一套完整的r f i d 系统通常由阅读器和应答器两部分组成。正常工作时，由阅读器发射特定频率的 无线电波能量给应答器，以驱动应答器电路并将内部的指令送出，同时应答器向 阅读器发送自身信息，阅读器接收这些信息并进行解码，传输给后台计算机处理， 完成整个信息处理过程。 r f i d 在国外的发展较早，尤其是在美国、英国、德国、瑞典、日本等等。现 在r f i d 芯片的主要供应商i n f m c o n 、s t 、e m 、t i 、p h i l i p s 等，目前均有较为成 熟且先进的r f i d 系统。我国在r f i d 技术的研究方面也发展很快，特别是在近距 离r f i d 应用方面，许多城市已经实现了公交射频卡作为付费电子车票应用，基于 r f i d 技术的第二代身份证也已经开始使用。 在r f i d 技术研究及产品开发方面，国内已具有了自主开发低频、高频、微波 r f i d 电子标签与读写器的技术能力及系统集成能力。但与国外相比，我国的r f i d 技术应用的普及率、r f i d 芯片技术等方面还是有比较明显的差距，如芯片的成本、 芯片的功耗、芯片的功能扩展等方面都有待做更进一步的研究。 r f i d 技术的发展，一方面受到应用需求的驱动，另一方面r f i d 的成功应用 反来又极大地促进了应用需求的扩展。r f i d 技术的发展已经走过了5 0 余年，在 过去的1 0 多年里得到了更快的发展。随技术的不断进步，r f i d 产品的种类将越 来越丰富，应用也越来越广泛。可以预计，在未来的几年中，r f i d 技术将持续保 持高速发展的势头。r f i d 技术的发展将会在电子标签、阅读器、系统种类、标准 化等方面取得新的进展。 在电子标签方面：电子标签芯片所需的功耗更低。无源标签、半无源标签技 术更趋成熟，作用距离更远，适合高速移动物品识别，智能性更强、成本更低。 阅读器方面：功能更多，兼容读写多种类型标签，小型化、便携式、模块化 更加完善，多频段兼容。 系统种类方面：低频近距离具有更高的智能、安全特性。高频远距离系统性 能将更加完善，成本更低。 2 非接触i c 卡前端模拟电路设计 标准化方面：标准化基础性研究更加深入、成熟。标准化为更多企业所接受。 系统、模块可替换性更好、更为普及。 本文是基于i s o i e c l 5 6 9 3 标准设计的电子标签，依照这种协议设计的电子标 签有着许多自身的特点，如识别距离相对较远、芯片的功耗较低等等。 1 2 高频1 3 5 6 m h zr f i d 协议发展状况 对于高频1 3 5 6 m h zr f i d 系统，按照射频耦合作用的距离以及信息传输的方 式不同，i s o i e c 先后制定了几种不同的标准可供r f i d 使用。包括i s o i e c l 0 5 6 3 、 i s o f l e c l 4 4 4 3 、i s o i e c l 5 6 9 3 和i s o i e c l8 0 0 0 3 。其中密耦合i c 标准 i s o i e c l 0 5 6 3 主要是在1 9 9 2 年到1 9 9 5 年间发展的。由于这种i c 卡的生产成本高 与接触i c 卡相比无明显优势而少有应用。目前市场( 特别是国内市场) 上应用最广 的是近耦合i c 标准i s o i e c l 4 4 4 3 ，这也是中国国家金卡工程的首选标准。 i s o i e c l 5 6 9 3 是i s o 和i e c 于1 9 9 8 年首推并不断完善的疏耦合i c 标准，其突出 优势在于配合一定的读写器耦合距离的比近耦合i c 卡有1 个数量级的增加，它在 无需申请的1 3 5 6 m h z 频段传输信息，这些都使得i s o i e c l 5 6 9 3 拥有更为广阔的 应用前景。 基于i s o i e c l 4 4 4 3 标准的非接触i c 卡作为数据载体通常包含一个微处理器， 作用距离大约在7 1 5 e m 。基于i s o f l e c l 5 6 9 3 标准的非接触i c 卡，主要使用具有 简单“状态机”的价格便宜的存储器组件作为数据的载体，作用距离可达到l m 。 相对1 3 5 6 m h zr f i d 国际标准的成熟与广泛应用，u h f 、微波频段r f i d 还 没有明确统一的国际标准。但在近年，r f i d 技术领先的国家和地区明显的加大了 在标准制订上的投入，都在积极的制订各自的标准。目前，国外主要有三个标准 正在制定中：i s o i e c1 8 0 0 0 标准、美国e p cg l o b a l 的标准和日本泛在中心 ( u b i q u i t o u s1 1 3 ) 的标准。这些标准( 组织) 都在积极进入中国，在国内设立代理 机构，网罗各自的企业利益群体，都希望能够影响到国内u h f 频段的r f i d 标准 的制订，为日后在广大的中国市场的竞争中，赢得标准上的先机。 在国内，有关政府部门已经充分认识到r f i d 产业的重要性，并且对于产业 标准的制定也越来越重视。在2 0 0 4 年初，国家标准化管理委员会式成立了中国电 子标签国家标准工作组，其目的就是建立中国自己的r f i d 标准，推动中国自己的 r f i d 产业。然而，国家标准的制定过程一波三折，2 0 0 4 年底，由于种种原因，电 子标签国家标准工作组被暂停。但电子标签国家标准的制定并未就此停住脚步。 虽然关于国家标准依然存在着多种不同的声音，但兼容国际标准，支持自主知识 产权，保护中国利益的主张得到了广泛的共识。 目前信息产业部、科委、国标委等十四部委己完成编写中国r f i d 白皮书， 第一章绪论 3 以支持我国自主知识产权的r f i d 编码体系n p c 系统的建立。目前新的r f i d 国家标准起草组已经成立，并由信息产业部产品司司长任该起草组的组长并已展 开相应的标准起草工作。新标准将在具有自主知识产权的前提下，谋求与国际标 准相互兼容。 1 3 高频1 3 5 6 m h zi 江i d 在国内的主要应用 上世纪9 0 年代初的金卡工程推动了国内i c 卡的应用和发展，也为r f i d 产业 打下了应用和技术的基础。进入2 1 世纪，r f i d 产业受到了政府部门和研究机构 的重视，各项支持政策逐步出台，支持力度逐步加大；同时政府也大力推动了r f i d 在行业的应用。目前r f i d ，尤其是1 3 5 6 m h z 的r f i d ，已在国内得到广泛的应用， 主要集中于身份识别、公共交通管理、物流管理等领域。 1 3 1 身份识别 电子标签可以通过嵌入到身份证、护照、工作证的各种证件中，用作人员身 份识别，是目前r f i d 技术应用最为广泛和成熟的领域之一。在国内的主要应用有： 中国第二代居民身份证，基于i s o i e c1 4 4 4 3 b 标准的1 3 5 6 m h z 电子标签， 该项目可以说是国内乃至国际上最大的r f i d 应用的项目之一。 教育部学生购票优惠卡，基于i s o i e c1 5 6 9 3 标准的1 3 5 6 m h z 电子标签。 共青团中央青年卡，基于i s o i e c1 4 4 4 3 a 标准的1 3 5 6 m h z 电子标签。 1 3 2 公共交通管理 公共交通管理是国内应用r f i d 技术最早的，也是最成功的领域之一，目前国 内主要涉及的应用有电子车票、不停车收费等。电子车票具有交易便捷，快速通 过，可靠性高等优点，所以越来越多的城市正准备使用电子车票并准备给它增加 更多的功能。在不停车收费系统特别是高速公路自动收费应用上，r f i d 技术可以 解决原来收费成本高、管理混乱以及停车排队引起的交通拥堵等问题，典型的应 用有： 国内许多城市使用基于i s o i e c1 4 4 4 3 - a 标准的1 3 5 6 m h z 电子标签作为地 铁、出租、公交的电子车票。 1 3 3 物流管理 物流管理是r f i d 技术的另一个重要应用，目前在国内也正在逐步的试用与推 广。r f i d 系统可对整个物流过程进行监控和管理，保证物品在运输流通中不会被 4 非接触i c 卡前端模拟电路设计 误送或丢失，降低物流成本，提高运输的效率。同时，由于r f i d 技术具有防伪的 特性，可对特殊的物品( 如危险品) 结合物流管理进行严格控制，防止假冒伪劣 产品流入市场。典型的应用有： 上海液化气钢瓶管理，使用基于i s o i e c1 5 6 9 3 标准的1 3 5 6 m h z 电子标签。 上海烟花爆竹管理，使用基于i s o f l e c1 4 4 4 3 - a 标准的1 3 5 6 m h z 电子标签。 从r f i d 在国内的应用可以看到，不同频段的r f i d 系统应用发展不均衡： 1 3 5 6 m h z 电子标签发展成熟，应用广泛，正在向更多的应用领域发展；u h f 频段 电子标签的应用还处于起步阶段，这与国内目前的市场需求密切相关。在身份识 别电子票据、防伪、危险品管理等领域，其需求特点是工作距离要求不高、有一 定安全加密的要求、成本要求不高，这些都是1 3 5 6 m h z 电子标签发展较快的领域。 在商业供应链管理、仓储管理、不停车收费等领域，其需求特点是工作距离远、 快速识别、安全性要求不高、成本要求很高，这些领域将是u h f 、微波频段电子 标签的重要发展领域，但由于技术、成本等各方面原因，r f i d 在这方面应用的发 展相对较慢。但随着一些国际商业巨头( 如沃尔玛、麦德龙等) ，对r f i d 在商业 供应链管理应用上的推动，可以预见，u h f 、微波频段电子标签的应用在不远的 将来，在全球、在国内都会有重大的发展。 1 4 国内外基于i s o i e c1 5 6 9 3 标准电子标签的产品现状 现在国外的几个主要智能卡芯片提供商都提供了基于i s o i e c1 5 6 9 3 标准的 r f i d 芯片，如n x p ( 原来的p h i l i p ss a n i c o n d u c t o r ) 、i n f i n e o n 、s t 、e m 、t i 等。其 中n x p 提供一系列产品i e o d e ，其存储器为e e p r o m ，容量从2 5 6 b i t 到4 k b i t ，而 且其数据传输速率最高达到了5 3 k b i t s ，其工作距离最大也达到了1 5 1 1 1 。s t 的i 江i d 产品则更注重向大容量方向发展，现在其已经推出了容量达到1 0 k b i t 的产品；t i 则推出了t a g i t 系列r f i d 产品，其存储器容量最大也达到了2 k b i t ：其他几家公 司如i n f m e o n 、e m 、l e g i c 等也都提供了自己的相关r f i d 产品，其存储器容量 最大都在2 k b i t 左右，其数据传输速率都还维持在标准规定的2 6 k b i t s ，工作距离 一般在7 0 c m 到1 5 0 e m ( 门型阅读器线圈) 左右。 现在国内r f i d 研究主要还处在系统级，即使用国外厂商提供的芯片来完成系 统解决方案：直接对r f i d 芯片研究还刚刚起步不久，其中上海华虹、复旦微电子 和贝岭都已经完成该芯片的研究和开发，上海华虹的s h c l1 0 5 c 和贝岭的 b l 7 5 r 0 4 s m 已经上市，但还未得到广泛的应用。上海华虹的s h c l l 0 5 c 产品存储 器容量为2 k b i t ，贝岭的b l 7 5 r 0 4 s m 存储器容量也达到了2 k b i t ，其工作距离达到 了6 0 e m 。另外在许多的科研机构及院校中也对该项目进行了许多研究，但实际产 品化的不多。 第一章绪论 1 5 本章小结 5 本章主要从r f i d 的基本原理、相关的协议、r f i d 的主要应用以及当前国内 外的发展现状等几个角度，对r f i d 的进行了介绍。通过本章，可以对r f i d 的原 理及应用有所认识。第二章将介绍电磁场理论在r f i d 中的应用，对这种非接触工 作方式的原理进行阐述。第三章将简单介绍i s o i e c l 5 6 9 3 协议的第二部分，对 r f i d 前端模拟电路设计的相关协议进行阐述。第四章将介绍基于i s o i e c l 5 6 9 3 协议的电子标签前端模拟电路的内部结构以及版图。第五章是整个模拟前端电路 的仿真结果，用来验证电路功能的正确性。 第二章电磁场理论在射频识别技术中的应用 7 第二章电磁场理论在射频识别技术中的应用 绝大多数的射频识别( r f i d ) 系统是按电感耦合的原理工作的。因此，理解 阅读器与应答器之间的能量和数据传输的过程，深入探讨磁现象的物理本质是非 常必要的。 2 1 1 磁场的产生 2 1 电磁场中基本参数 每个运动的电荷，或者说电流，都伴随有磁场。磁场强度可以通过作用到磁 针或作用到第二个电流上的力的实验得到证实。磁场的大小用磁场强度h 表示， 与所在空间的物质属性无关。 2 1 2 导体回路的磁场曲线 电感耦合射频识别( r f d ) 系统的写读设备中，采用图2 1 这种“短圆柱形 线圈产生交变磁场。 、一一，j 。i 、一7、一 一 、 。、。一。 图2 1 短圆柱形线圈 沿圆形线圈的x 轴的场强曲线的磁场强度为： h ：丝坚 2 ( r 2 + x 2 ) 3 n 1 为线圈的匝数，r 为线圈的圆半径，x 为沿x 轴方向与线圈中心的距离。 用于此式的有效边界条件是：石 上 w c 低通滤波器的时间常数远大于载波周期，即电容c 对高频载波w c 近似短路， 滤除高频分量。 时间常数 尺c 0 ，二极管导通，设二极管的导通电阻为r 1 ，此时输 入信号( f ) 通过二极管向电容c 充电，充电时间常数为f 。= 尺。孝c ，由于r 1 很小， 充电时间常数很小，电容器上的电压r 很快达到( f ) 的顶峰。 当圪( f ) r ，则放电时间常数远大于充电时间常数。这样电容 器c 上的电荷还远远没有释放完时，在输入信号下一个半周期的某一时刻 ( 圪( f ) 匕y ) ，又开始给电容器充电。 3 ) 包络检波电路工作过程有如下特点：第一，在高频信号的每一个周期，电 容器c 充、放电一次。第二，放电时间常数远大于充电时间常数，即充电快、放 电慢；当充放电电荷相等，达到动态平衡时，电容器上的电压匕矿趋近于输入信号 的峰值，所以称为峰值包络检波器。第三，二极管只在输入信号峰值尖顶上有短 暂的导通，大部分时间截止，二极管电流呈重复频率为的尖顶脉冲。 4 ) 如何提高检波电路的性能：第一，提高检波效率。检波效率也称为电压传 输系数，它指检波器的输出信号与输入信号的幅度之比。若输入是等幅载波 第四章应答器中前端模拟电路设计 3 9 k ( f ) = c o s ( w o t ) ，则检波器的输出为直流匕降，检波效率定义为 耻等 式中k d 称为静态检波效率。当包络检波电路作为峰值包络检波电路，检波效 率k d = c o s p ，p 是二极管的导通角。相关的证明可以得出 刮莩3 n r d - 因此峰值包络检波器的检波效率是由电路参数决定的常数。而且由于 r d 一：皇_竹曩蜃一0， 第五章系统的仿真波形 5 1 图5 7 应答器线圈上的感应电压 图5 8 应答器线圈上另一端的感应电压 图5 8 和图5 9 为建立阅读器模型模拟应答器天线上的信号幅值变化，其中 7 0 肛到8 0 筇，9 0 心到1 0 0 j s ，1 4 0 比s 到1 5 0 比s 为调制指数1 0 的调制信号。 1 9 0 z s 到2 0 0 p s ，2 1 0 筇到2 2 0 t s ，2 9 0 p s 到3 0 0 p s 为调制指数1 0 0 的调制信号。 3 2 5 飞1 盯7 ， 电 d孤伽u u1 咖1 抛1 4 0 u1 劬u1 加u 抽帅拗uz 釉萏叽萄呻姗锄l 鞠岫孙l t u n e o n ) f n m e ) 图5 9 整流输出的电压波形 i ，- l k - 、- 一，一一一! 乙j f - i u v ； ! li ；： 罱 ! i o撕舶u 鼬w u1 u1 跏1 4 咖1 6 帅1 8 0 u 抽叽趁叽瑚uz 咖z 咖弧i 就叫m 帅蔫帅 t r ( 断) 0 1 m e ) 图5 1 0电源电压脚的输出波形 一童-竹。哥嚣一口 5 2 非接触i c 卡前端模拟电路设计 图5 9 、图5 1 0 为电源电压y r f 、v d d 的输出波形，在阅读器发送1 0 0 调制 信号，它们会受到影响，但它们的值都在设计范围内，不会影响电路的正常工作。 茗 耋 f 、。一 ；r 。i 、j 1 l 厂- ； l i i l l i ，饿叫1 i oz o u4 0 1 1g o u 瓢1 0 0 u1 z 帅1 4 0 u1 6 0 u1 0 0 u z 0 0 uz 加z 4 0 u 瑚uz 0 0 u 姗u3 刁d u3 舶u3 咖 t i m e ( 1 i n ) f n m e ) 图5 1 1l o 解调电路的输出波形 oa 诎u鼬1 0 0 u 1 2 0 u1 4 0 u1 瓤1 嘎2 1 1 0 uz 2 0 uz 瓤抛- 抛u3 咖3 z 岫3 釉3 咖 1 1 i ( h ) f r l m e ) i 图5 1 21 0 0 解调电路的输出波形 图5 1 3 时钟提取电路的输出波形 图5 1 3 为时钟提取电路输出，满足电路设计的要求。 5 3 本章小结 本章给出了应答器在典型情况下p o r 上电的仿真图以及在弱场情况下系统的 仿真图，由以上图型可以看出电路工作正常。在附录中给出了在强场、典型场强、 弱场三种条件下，一2 5 0 c 、2 5 0 c 、8 5 0 c 三种典型温度，t t 、f f 、s s 三种工艺角 下系统的仿真记录。 第六章结束语 第六章结束语 5 3 ，本文主要是针对国际标准i s o i e c l 5 6 9 3r f i d 射频接口部分电路设计，在整 个产品的研发过程中，本文对非接触式i c 卡射频接口电路部分的能量产生原理、 数据传输原理等方面进行了深入的分析与研究，并参与部分射频接口电路的设计 及版图设计。 非接触式i c 卡区别于接触式i c 卡主要在于能量的无线传输和数据的无线传 输。这两个部分功能的实现是由非接触i c 卡中的模拟前端来完成的。所以模拟前 端电路的设计，在整个i c 卡系统中起到非常重要的作用。本文对r f i d 技术的基 本原理进行了系统而且深入的分析和讨论，对模拟前端的各个单元电路设计思想 进行了详细的阐述，并通过h s p i c e 的仿真进行了调试，使其性能满足了r f i d 系 统的要求。在整个设计过程中，主要工作以及成果有以下几点： 1 ) 对射频识别系统的电磁学原理进行深入的分析。包括：阅读器中磁场的产 生原理、应答器系统中电压的产生原理以及应答器如何通过负载调制完成对阅读 器信息的回馈。 2 ) 依据资料建立了前端模拟接口电路的系统结构，并对各个模块的功能进行 了详细的分析，并阐明的电路的实现方法。整个模拟前端电路由电源产生电路、 调制电路、解调电路、p o r 电路和时钟提取电路等几个部分组成。其中本文主要 涉及解调电路和p o r 电路的设计，并基于华虹0 3 5 p r o 工艺，通过h s p i c e 软件仿 真，完成电路的性能调试。 3 ) 在电路的版图设计过程中，本文主要介绍整流电路和p o r 电路的版图设 计。整流电路的版图设计对结构的对称性要求非常严格，在绘制这部分电路版图 时，要保持电路的上下严格对称，同时也要注意应答器的天线和整流电路的输出 线远离，防止对天线的干扰，影响应答器对信息的正确解调。由于整流电路管子 的尺寸特别大，通常采用h i e r a r c h y 画法，先画好基本单元，再进行基本单元的调 入，这样大大减小的版图绘制的工作量。p o r 电路的版图设计也要注意对称，特 别是p o r 电路中施密特触发器电路的版图设计，在施密特触发器电路的周围画好 g u a r d r i n g 结构，避免l a t c hu p 效应影响芯片的工作。 4 ) 模拟接口电路的低功耗实现，基于i s 舰e c l 5 6 9 3 标准的r f i d 是一种疏耦 合i c 卡，它的最大工作距离在i m 左右。由于随工作距离增加，磁场的场强会减 小，要增加应答器的工作距离，只能减小电路的功耗，电路设计的各个模块，都 要压低功耗，所以电路中部分模块没有采用传统的结构。电压检测电路采用施密 特触发器电路完成电压的检测，而没有采用比较器结构。稳压电路主要依靠比较 大的电容来稳压，而没有采用传统的带隙基准电路以及l d o 结构来稳压等等。 由于r f i d 技术是近些年来迅速发展起来的，所以缺乏相关的经验可以借鉴， 非接触i c 卡前端模拟电路设计 许多地方还不够完善，电路还有很多方面需要提高，下一步工作可以从以下几点 对芯片的性能进行优化： 1 ) 减小应答器的面积。由于标签的设计希望可以在l m 远距离工作，而增加 系统的工作距离就得依靠降低电路的功耗，低功耗的电路设计是芯片的关键所在。 电路中为了稳定系统的工作电压，鉴于功耗问题，本文没有采用带隙基准电路以 及l d o 结构来稳压，而是运用的较大的电容，这无疑增加芯片的面积，所以下一 步工作需要在保证性能的基础上，减小电路中的电容值。 2 ) 降低电路的功耗。为了达到电路性能的正常工作，在芯片的第一版设计过 程中，有些电路结构相对比较复杂，如：在解调电路的设计时，针对1 0 0 和1 0 的a s k 信号运用了两种解调电路，这样无疑增加了电路结构的复杂程度，下一步 可以实现运用一种电路完成两种信号的解调。电路中还存在很多的地方可以优化， 所以下一步在保证性能的基础上，尽量简化电路设计。 致谢 5 5 首先感谢我的导师吴玉广教授， 渊博的知识、精益求精的治学态度、 乐观的人生态度，将使我终身受益。 致谢 在我的研究生学习期间给予的帮助。吴老师 循循善诱的教学方法、严谨的工作作风以及 我的论文是参考公司的项目完成的，在此我要感谢我的公司指导老师马纪丰 工程师，马工程师正直的品格、丰富的知识理论、严谨的工作作风以及对工作永 远充满激情的态度，都是我以后生活和工作中要学习的地方。 感谢我的同事张诗鹃工程师、刘晓艳工程师、胡毅工程师、马哲工程师、周 毅工程师、崔葛工程师、王小宁工程师、朱修殿工程师等，感谢你们这一年来对 我工作的耐心辅导和帮助。 感谢我的舍友曹卿、刘杰、居耀良、岳远征，对我的大力支持，愿我们兄弟 般的感情地久天长。 感谢我的朋友们，感谢他们给予我的关怀和帮助以及快乐，我将永远铭记在 心里，并深深祝愿他们拥有一个美好的未来。 最后，特别感谢所深爱的父母和家人，感谢他们二十多年来的养育之恩和长 期以来的支持、理解和鼓励，我会永远爱着他们，祝愿他们永远健康。 参考文献 5 7 参考文献 0 1 k l a u sf i n k e n z e l l e r 射频识别( r f i d ) 技术第二版北京：电子工业出版社，2 0 0 1 【0 2 游战清，刘克胜无线射频识别( r f i d ) 规划与实施北京：电子工业出版社， 2 0 0 5 9 0 3 b e h z a dr a z a v i 模拟c m o s 集成电路设计陈贵灿，呈军，张瑞智等译第一版 西安：西安交通大学出版社，2 0 0 3 0 4 r j a c o bb a k e r c m o s 电路设计布局与仿真陈中建译第一版北京：机械工业 出版社，2 0 0 6 1 0 5 c h r i s t o p h e l s a i n t 集成电路掩模设计基础版图技术周润德译第一版北 京：清华大学出版社，2 0 0 6 7 0 6 p h i l i pe a l l e n c m o s 模拟集成电路设计冯军李智群译第二版北京：电子工 业出版社，2 0 0 5 1 0 【0 7 t h o m a sh l e e c m o s 射频集成电路设计余志平周润德译第二版北京：电子 工业出版社，2 0 0 6 1 1 0 8 i s o i e cf i n a lc o m m i t t e e i s o i e cf c d 1 5 6 9 3 - 1p h y s i c a lc h a r a c t e r i s t i c s2 0 0 1 1 0 0 9 i s o i e cf i n a lc o m m i t t e e i s o f l e cf c d 1 5 6 9 3 - 2a i ri n t e r f a c ea n di n i t i a l i z a t i o n 2 0 0 1 1 0 1 0 l i ud o n g s h e n g ，z o ux u e - c h e n g ，y a n gq i u - p i n g a na n a l o gf r o n t - e n dc i r c u i t f o ri s o i e c15 6 9 3 一c o m p a t i b l er f i dt r a n s p o n d e ri c 2 0 0 6 7 11 】c h o , j h ，c h a i ，s b ，c g ，m i n , k w ：，k i m ，s ，2 0 0 5 恤a n a l o g f r o n t e n di pf o r 1 3 5 6 m h zr f i di n t e r r o g a t o r s d e s i g n a u t o m a t i o nc o n f e r e n c e ，2 ：1 2 0 8 - 1 2 1 1 【1 2 y u n l e il ia n dj i nl i ud e p a r t m e n to fe l e c t r i c a le n g i n e e r i n gu n i v e r s i t yo ft e x a sa t d a l l a sr i c h a r d s o n a13 5 6 m h zr f i dt r a n s p o n d e rf r o n t e n dw i 也m e r g e dl o a d m o d u l a t i o na n d v o l t a g ed o u b l e r - c l a m p i n gr e c t i f i e rc i r c u i t s 【13 u k a i s e ra n dw s t e i n h a g e n , l o w p o w e rt r a n s p o n d e ri cf o rh i 曲一p e r f o r m a n c e i d e n t i f i c a t i o ns y s t e m s , i e e ej o u r n a lo fs o l i d - s t a t ec i r c u i t s ，v 0 1 3 0 ，p p 3 0 6 - 310 ， 1 9 9 5 1 4 s m a s u i ，e i s h i i ，t 1 w a w a k i ，y s u g a w a r a , a n dk s a w a d a , “a1 3 5 6 m h zc m o sr f i d e n t i f i c a t i o nt r a n s p o n d e ri n t e g r a t e dc i r c u i t 谢也ad e d i c a t e dc p u , d i g e s to f t e c h n i c a lp a p e r si s s c c , p p 1 6 2 1 6 3 ，1 9 9 9 【15 j u n g - h y u nc h o ，s u k - b y u n gc h a i ，c h u n g g is o n g ，k y u n g - w o nm i n , a n ds h i h ok i m s c h o o lo fe l e c t r i c a la n de l e c t r o n i c s e n g i n e e r i n g ，w o n k w a n gu n i v e r s i t y “a n a n a l o gf r o m e n di pf o r13 5 6 m h zr f i di n t e r r o g a t o r s 5 8 非接触i c 卡前端模拟电路设计 16 w s o h ，e t a l , ac m o st r a n s p o n d e ri cu s i n gan e wd a m p i n gc i r c u i t ，i e i c e t r a n s e l e c t r o n ，j u n e2 0 0 2 ，p p l 3 5 1 - 1 3 5 5 1 7 】 【1 8 】 1 9 】 t a k e oy a s u d a , m a s a a k iy a m a m o t o ，a n dt a k a f u m in i s h i i b m j a p a n ，y a s u t e c h n o l o g ya p p l i c a t i o nl a b o r a t o r y ap o w e r - o nr e s e tp u l s eg e n e r a t o rf o rl o w v o l t a g ea p p l i c a t i o n s 2 0 0 1 y a s u d a , t r ，y a m a m o t o ，m ；n i s h i ，t “ap o w e ro nr e s e tp u l s eg e n e r a t o rf o rl o w v o l t a g ea p p l i c a t i o n s , i e e ei s c a s2 0 0 1 ，v o l u m e4 ，6 - 9m a y2 0 0 1 , p p5 9 8 - - 6 0 1 b i n gj i a n g ，m e m b e r , e e e ，j o s h u ar s m i t h ，m a t t h a ip h i l i p o s e ，s u m i tr o y , f e l l o w , i e e e ，k i s h o r e s u n d a r a - r a j a n ，a n d a l e x a n d e r v m a m i s h e v , m e m b e r , i e e e e n e r g ys c a v e n g i n g f o r i n d u c t i v e l yc o u p l e dp a s s i v e r f i d s y s t e m s ”2 0 0 7 2 0 】l i ud o n g - s h e n g ，z o ux u e c h e n g ，y a n gq i u - p i n g ，x i o n gt i n g - w e n d e p a r t m e n to fe l e c t r o n i cs c i e n c e t e c h n o l o g y , h u a z h o n gu n i v e r s i t yo fs c i e n c e & t e c h n o l o g y , w u h a n a n a n a l o g f r o n t e n d c i r c u i tf o ri s o i e c 15 6 9 3 一c o m p a t i b l er f i dt r a n s p o n d e ri c ”2 0 0 6 ，5 【21 g u n n a rg u d n a s o nd e p t o fi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y , t e c h n i c a lu n i v e r s i t yo f d e n m a r k d k - 2 8 0 0l y n g h yg g i t d t u d k al o w - p o w e ra s kd e m o d u l a t o rf o r i n d u c t i v e l yc o u p l e di m p l a n t a b l ee l e c t r o n i c s 【2 2 】a d j c m o u a ia n dm s a w a np o l y s t