专利名称：幅度键控信号解调电路模块中的比较判决电路的制作方法
技术领域：
本发明属于模拟信号处理和射频识别技术(RFID)领域，特别涉及RFID标签(Tag)上幅度键控(ASK)信号解调电路模块中的比较判决电路。
背景技术：
在RFID系统中，Reader(读卡器)通过向Tag(标签)发射射频调制信号与Tag进行通信。在ISO/IEC FDIS 18000-6协议中，该调制信号是深度较浅(最浅时可达27％)的幅度键控(ASK)信号。Tag上的解调电路模块的作用就是将ASK信号解调为标准的数字信号，输出给数字电路使用。一般的用于解调深度较浅的ASK信号的解调电路结构如图1所示，由包络检波电路、比较判决电路、整形输出电路组成，其工作原理为首先通过包络检波电路提取信号包络，滤除信号中的射频成份，然后通过比较判决电路对包络检波输出信号的高低电平进行判决，最后整形输出电路将比较判决电路的输出信号进行整形，给出高电平为电源电压、低电平为0的数字信号。
上述解调电路模块中的比较判决电路的组成一般如图2所示，包括微分电路、参考电压产生电路、滞回比较器电路和偏置电压产生电路，其中，微分电路、参考电压产生电路、滞回比较器电路和偏置电压产生电路，其中，所述微分电路和参考电压产生电路的输出端与滞回比较器电路的输入端相连，所述偏置电压产生电路分别与微分电路、参考电压产生电路及滞回比较器电路相连。其工作原理为微分电路，用于检测包络检波电路输出信号的上升沿、下降沿，并在上升沿给出一个正向尖峰脉冲，在下降沿给出一个负向尖峰脉冲；参考电压产生电路，用于给出稳定的参考电压；滞回比较器电路，用于将微分电路的输出和参考电压进行比较，给出判决信号；偏置电压产生电路，用于为微分电路、参考电压产生电路、滞回比较器电路提供稳定的直流偏置。
上述比较判决电路中的微分电路，一般由电阻R电容C网络构成，如图3所示。
上述结构的比较判决电路存在以下不足之处由于微分电路中使用了电阻，当用片上集成的方法实现时，存在着面积大、噪声大的问题，不利于缩小RFID Tag的面积和提高解调精度。
发明内容
本发明的目的是针对RFID Tag对于调制深度较浅的ASK信号的解调问题，提出一种幅度键控信号解调电路模块中的比较判决电路，具有结构简单、面积小、解调灵敏度高的特点。
本发明的幅度键控(ASK)信号解调电路模块中的比较判决电路，包括微分电路、参考电压产生电路、滞回比较器电路和偏置电压产生电路，所述微分电路和参考电压产生电路的输出端与滞回比较器电路的输入端相连，所述偏置电压产生电路分别与微分电路、参考电压产生电路及滞回比较器电路相连，其中，微分电路，用于检测包络检波电路输出信号的上升沿、下降沿，并在上升沿给出一个正向尖峰脉冲，在下降沿给出一个负向尖峰脉冲；参考电压产生电路，用于给出稳定的参考电压；滞回比较器电路，用于将微分电路的输出和参考电压进行比较，给出判决信号；偏置电压产生电路，用于为微分电路、参考电压产生电路、滞回比较器电路提供稳定的直流偏置；其特征在于，所述的微分电路由一个PMOS管、一个NMOS管和一个电容构成，其中NMOS管的栅极和漏极接在一起，PMOS管的漏极和NMOS管的漏极相连并与滞回比较器电路的一个输入端相连，PMOS管的栅极接由偏置电压产生电路给出的直流偏置，NMOS管的源极接地，PMOS管的源极接电源，所述电容的一端为比较判决电路的输入端(接上级包络检波电路的信号输出)，另一端接所述NMOS管的栅极；所述的参考电压产生电路由一个PMOS管、一个NMOS管和一个电容构成，其中NMOS管的栅极和漏极接在一起，PMOS管的漏极和NMOS管的漏极相连并与滞回比较器电路的另一个输入端相连，PMOS管的栅极接由偏置电压产生电路给出的直流偏置，NMOS管的源极接地，PMOS管的源极接电源，所述电容的一端接NMOS管的栅极，另一端接地。
本发明的特点及技术效果本发明对于包络检波信号采用了沿检测的方式，使用微分电路检测信号上升、下降沿。微分电路的实现不是采用普通的RC网络(电阻会占用较大的面积和产生较大的噪声)，而是采用了恒定偏置下的MOS管代替电阻，这样做减小了芯片面积，降低了噪声；同时，分别接到比较器的两个输入端的微分电路模块和参考电压产生电路模块的结构除了电容的大小和接法不同以外，其余结构完全相同，这有利于消除无源RFID Tag中由于电源电压的波动而产生的共模信号。
微分电路和参考电压产生电路再配合高灵敏度的滞回比较器使得本电路能用简单的电路结构和较小的电路面积有效的检测RFID系统中幅度小、调制深度浅的ASK信号。
图1为常见的ASK解调电路的总体结构示意图。
图2为已有的一种比较判决电路结构示意图。
图3为已有的一种微分电路结构示意4为本发明的微分电路结构示意图。
图5为本发明的微分电路的输入、输出信号波形图。
图6为本发明的参考电压产生电路结构示意图。
图7为本发明所用到的滞回比较器的一个实例结构示意图。
具体实施例方式
本发明提出的用于RFID Tag的、针对调制深度较浅的ASK信号的解调电路结合附图详细说明如下本发明的比较判决电路总体结构如图2所示。包括微分电路、参考电压产生电路、滞回比较器电路和偏置电压产生电路，其中，所述微分电路和参考电压产生电路的输出端与滞回比较器电路的输入端相连，所述偏置电压产生电路分别与微分电路、参考电压产生电路及滞回比较器电路相连，为微分电路、参考电压产生电路、滞回比较器电路提供稳定的直流偏置；射频ASK信号经包络检波电路整流后，由微分电路在信号上升沿和下降沿处分别给出一个正向和负向尖峰脉冲，滞回比较器将微分电路的输出与参考电压进行比较，给出判决信号。
其中，本发明的微分电路的结构如图4所示。该微分电路由一个PMOS管M6、一个NMOS管M7和一个电容C3构成；其中NMOS管M7的栅极和漏极接在一起，PMOS管M6的漏极和NMOS管M7的漏极相连并与滞回比较器电路的一个输入端相连，PMOS管M6的栅极接由偏置电压产生电路给出的直流偏置，NMOS管M7的源极接地，PMOS管M6的源极接电源；电容C3的一端为比较判决电路的输入端(接上级包络检波电路的信号输出)，另一端接NMOS管M7的栅极；pbias是由偏置电压产生电路给出的直流偏置电压，IN端接包络检波电路的输出，COMP1端接比较器的一个输入。电路的工作原理是当IN端输入一个直流电压时，由于电容对于直流信号来说相当于开路，因此COMP1端输出的电压不受IN端电平的影响，仅由电压pbias和M6、M7的尺寸决定，设为Vs；当IN端信号发生正(负)向跳变时，由于电容的耦合作用，COMP1端的电压也会随之产生正(负)向的跳变，但由于M6、M7的充放电作用，在经过一个极短的时间之后，COMP1端的电压还是会恢复到稳态值Vs。所以，该电路的总体效果是当包络检波输出信号处于高电平或低电平时，COMP1的输出电压都是Vs；当包络检波输出信号由高电平变为低电平时，在COMP1端产生一个正的尖峰脉冲，而当包络检波输出信号由低电平变为高电平时，在COMP1端产生一个负的尖峰脉冲，如图5所示。
本发明的参考电压产生电路的结构如图6所示。由一个PMOS管M8、一个NMOS管M9和一个电容C4构成；其中NMOS管M9的栅极和漏极接在一起，PMOS管M8的漏极和NMOS管M9的漏极相连并与滞回比较器电路的另一个输入端相连，PMOS管M8的栅极接由偏置电压产生电路给出的直流偏置，NMOS管M9的源极接地，PMOS管M8的源极接电源；电容C4的一端接地，另一端接NMOS管M9的栅极；pbias是由偏置电压产生电路给出的直流偏置电压，与图4所示的pbias相同，COMP2端接比较器的另一个输入；M8、M9的尺寸和图4中M6、M7的尺寸分别相同，这样COMP2的电压就等于COMP1的稳态值Vs；电容C4的值大于图4中C3的值，这是为了在RFID的启动阶段，使得COMP2的上升速度小于COMP1的上升速度，从而给比较器一个初始的置位值；参考电压产生电路的总体功能就是提供一个稳定的直流电压Vs，用于和微分电路输出信号比较。
本发明的滞回比较器可采用很多种实现方式。图7给出一个已有的一种结构作为本发明的实施例。本实施例的滞回比较器由PMOS管M153、M3、M4和NMOS管M44、M45、M47、M48组成，BIAS为直流偏置，由参考电压产生电路提供，COMP1和COMP2为两个输入端，OUT为输出端。
本发明的偏置电压产生电路由普通的基准源构成。
整个比较判决电路的工作过程为RFID启动阶段，COMP1和COMP2的值都在上升，但由于结点电容C3、C4的大小不同，COMP1上升的速度大于COMP2，因此滞回比较器输出一个高电平。最终COMP1和COMP2都要上升到Vs。当信号下降沿来临时，COMP1产生一个负向脉冲，COMP2保持不变，因此滞回比较器输出一个低电平；当COMP1恢复到Vs时，由于比较器的迟滞特性，OUT端保持低电平不变，直到信号上升沿来临时，COMP1产生一个正向脉冲，比较器的输出才翻转为高电平。
权利要求
1.一种幅度键控信号解调电路模块中的比较判决电路，该电路包括微分电路、参考电压产生电路、滞回比较器电路和偏置电压产生电路，其中，所述微分电路和参考电压产生电路的输出端与滞回比较器电路的输入端相连，所述偏置电压产生电路分别与微分电路、参考电压产生电路及滞回比较器电路相连；其特征在于，所述的微分电路由一个PMOS管、一个NMOS管和一个电容构成，其中NMOS管的栅极和漏极接在一起，PMOS管的漏极和NMOS管的漏极相连并与滞回比较器电路的一个输入端相连，PMOS管的栅极接由偏置电压产生电路给出的直流偏置，NMOS管的源极接地，PMOS管的源极接电源，所述电容的一端为比较判决电路的输入端，另一端接所述NMOS管的栅极；所述的参考电压产生电路由一个PMOS管、一个NMOS管和一个电容构成，其中NMOS管的栅极和漏极接在一起，PMOS管的漏极和NMOS管的漏极相连并与滞回比较器电路的另一个输入端相连，PMOS管的栅极接由偏置电压产生电路给出的直流偏置，NMOS管的源极接地，PMOS管的源极接电源，所述电容的一端接NMOS管的栅极，另一端接地。
全文摘要
本发明涉及一种幅度键控信号解调电路中的比较判决电路，属于模拟信号处理和射频识别技术领域。该电路包括微分电路、参考电压产生电路、滞回比较器电路和偏置电压产生电路，该微分电路由一个PMOS管、一个NMOS管和一个电容构成；该参考电压产生电路由一个PMOS管、一个NMOS管和一个电容构成。本发明能够较好的解决RFID某些协议中(例如ISO/IEC FDIS 18000－6协议)由Reader向Tag发射的调制信号调制深度太浅不易解调的问题，具有电路结构简单、面积小、灵敏度高的特点。
文档编号G06K7/00GK1805416SQ20061000136
公开日2006年7月19日 申请日期2006年1月20日 优先权日2006年1月20日
发明者白蓉蓉, 李永明, 张春, 王志华 申请人:清华大学