用于rfid应用的持续id标签的系统和方法

专利名称：用于rfid应用的持续id标签的系统和方法
技术领域：
本发明整体涉及射频识别(RFID)器件，尤其涉及一种用于RFID应用的持续ID标 签的系统和方法。
背景技术：
通常，RFID为允许自动识别RFID标签和附着于此的事物的系统。RFID系统通常 包括可以被用于识别和/或跟踪物体、人、动物、产品、货物等的多个RFID标签和可以被用 于检测和读取RFID标签的至少一个RFID读取器。通常，可以存在两种类型的RFID标签 含有电源(例如，电池)的有源RFID标签和不含有电源但是通过RFID读取器收到的传输 获得其电力的无源RFID标签。由于无源RFID标签不包含电源并且从收到的传输中获得它们的电力，在没有接 收到传输时，无源RFID标签通常不能获得任何电力以进行操作。从而，在无源RFID标签 处不再接收传输之后，诸如存储在动态存取存储器(例如，包括动态随机访问存储器、寄存 器、锁存器等)中的数据的易失性信息将丢失，导致功率损失。图1示出了利用RFID标签和RFID读取器的货物系统100的框图，其中，易失性信 息的损失影响货物系统100的性能。货物系统100包括可以被用于识别和跟踪货物的多 个RFID读取器105-108。货物可以包括单个产品单元或产品的托盘，每个单元或托盘均包 括一个或多个RFID标签。包括在单元或托盘中的无源RFID标签可以含有关于单元或托 盘的信息，诸如标识号、内容、数量等。如图1中所示，仅示出了无源RFID，诸如RFID标签 “TAG3” 115、“TAG7” 116,"TAGl 1" 117、和 “TAG13，，118。为了保持简单，没有示出包括无源 RFID标签的实际产品或托盘。首先，诸如TAG3115的RFID标签在RFID读取器(诸如RFID读取器105)的范围 内通过，由RFID读取器105进行的传输可以使TAG3115通电。这可以使TAG3115响应RFID 读取器105作出的查询。在RFID读取器105和TAG3115之间的一部分通信过程可以包括 握手操作，其可以包括TAG3115的识别、到货物系统100的TAG3115的进入、将TAG3115标 记为已经由货物系统100识别的RFID标签等。握手操作可能花费有限的时间。在TAG3115完成其与RFID读取器105的握手操作之后，TAG3115可以根据来自 RFID读取器105的查询，提供关于产品内容的信息、产品识别信息、产品数量、预订目的地 等给RFID读取器105。基于从TAG3115获得的信息，货物系统100可以引导TAG3115和附 着到其的产品单元或产品托盘的运动。为了有利于货物系统100的性能，已经与货物系统100建立通信的TAG3115的记 录可以被存储在货物系统100以及TAG3115中。这可以防止当TAG3115沿着货物系统100移动时，它必须重复执行握手操作以及响应来自货物系统100中的RFID读取器的信息请 求。然而，由于TAG3115为无源RFID标签，一旦TAG3115移动到RFID读取器105的通信 范围之外，它可能就不再能够获得用于保持在其中存储的易失性信息所需的电力。从而，此 时，例如，可能TAG3115在RFID读取器107的范围内通过时，易失性信息可能已经消失，并 且TAG3115可能需要重复握手操作以及响应于信息请求。这可能影响货物系统100的性能。 从而，需要在电力可能不再提供给无源RFID标签之后，将存储在无源RFID标签中的易失性 信息保持一段时间。例如，为了有利于防止在与RFID读取器进行握手操作期间由于不希望 的电力屏蔽或供电中断导致的易失性信息的损失，RFID技术规格规定无源RFID标签应该 能够保持易失性信息约二(2)秒。图2a示出了将易失性信息保持在无源RFID标签200中的现有技术。RFID标签 200包括被用于存储易失性信息(如图2a中所示的单个位)的电容器205。通过充电电路 210和互补放电电路215的结合可以将易失性信息写入电容器205。比较器220可以将存 储在电容器205上的电荷与电接地进行比较，以确定无源RFID标签200中存储的易失性信 息的值。当无源RFID标签200不被供电时，泄漏电路225可以被用于保持易失性信息。图2b示出了用于保持图2a中所示的易失性信息的现有技术的实施例。电路250 包括多个CMOS反相器255-257，以控制NMOS门260和261。NMOS门261可以实施充电电 路210，以及CMOS反相器256可以被用于在通电期间保持泄漏电流。VREF对CMOS 反相器 256进行供电，同时VDD对CMOS反相器257进行供电。当VDD充分高于VREF时，被用于存 储易失性信息的电容器被充电至VREF。通过NMMOS门260的放电路径(不同于充电路径) 可以允许电容器放电。当功率损失时，可以通过打开NMOS门260和261来保持存储在电容 器中的易失性信息。

发明内容
通过用于RFID应用的持续ID标签的系统和方法的实施例，整体上解决或避免了 这些和其他问题以及整体实现了技术优点。根据一个实施例，提供了用于操作射频识别(RFID)标签的方法。该方法包括测 量所述RFID标签的电源电压的电压电势；响应于确定电压电势大于第一阈值，接通通过 门；测量存储单元上的累积电荷；基于电压电势和累积电荷将控制信号设定值，并且响应 于确定控制信号等于真值，关闭通过门。通过门选择性地将RFID标签的存储单元连接至被 用于数据的读取或写入的数据线。根据另一实施例，提供了用于在射频识别(RFID)标签中写入信息的方法。该方法 包括基于写入的信息的值设定用于数据写入机构的电源电压，基于写入的信息的值设定 用于数据写入机构的数据电压，以及使数据写入机构写入该信息。根据另一实施例，提供一种射频识别(RFID)标签。该RFID标签包括模拟前端， 连接至模拟前端的数字段设备，以及连接至数字段设备的数据持续电路。模拟前端处理由 天线接收的信号，并且从所接收的信号获得用于RFID标签的电力。数字段设备提供可计算 操作，并且数据持续电路在没有电力的情况下保存存储在其中的数据一段时间。数据持续 电路基于电源电压的电压电势和存储器中的累积电荷，将数据持续电路中的存储器连接至 用于数据的读取或写入的数据线。
实施例的一个优点在于双电平电力系统的使用有利于确保易失性信息的读取和 写入为稳定的。实施例的又一优点在于包括有功率电平检测系统以有助于防止由于不希望的功 率损失导致的数据损失。实施例的另一优点在于，一旦累积了足够的电荷，则易失性信息的存储停止，从而 有助于确保易失性信息不受不希望的功率损失的影响并且实现易失性信息的期望持续性。实施例的另一优点在于，单个读取/写入(充电&放电)路径(DRAM-类通过门) 的使用可以降低数据损失的危险并且与现有技术相比，延长了持续时间。为了可以更好地理解以下实施例的详细描述，以上概括地描述了本发明的特征和 技术优点。以下将描述形成本发明的权利要求的主题的实施例的附加特征和优点。应该理 解，本领域技术人员可以容易地利用所披露的理念和具体实施例作为修改或设计用于执行 本发明的相同目的的其他结构或处理的基础。本领域技术人员还应该认识到，这种等效结 构不脱离在所附权利要求中所述的本发明的精神和范围。


为了更好地理解实施例及其优点，现在将参考结合附图所进行的以下描述，其 中图1是发明系统的示意图；图2a是被用于将易失性信息保持在无源RFID标签中的现有技术电路的框图；图2b是为图2a中所示的现有技术电路的实施例的电路图；图3是用于将易失性信息存储在无源RFID标签中的电路图；图4a是存储节点检测单元的示意图；图4b是通电控制单元的示意图；图4c是读出放大器的示意图；图5a是图3的电路中的多个信号的时序图，示出了电源电压的电压电势和复位信 号之间的关系；图5b是图3的电路中的多个信号的时序图，示出了存储单元上的累积电荷和通过 门的状态之间的关系；图5c是图3的电路中的多个信号的时序图，示出了读取操作；图6是无源RFID标签的示意图；图7a是数据读取/写入系统的操作的流程图；图7b是数据读取/写入系统的操作的流程图；图8是用于控制通过门的状态的算法的流程图。
具体实施例方式以下详细描述实施例的制造和使用。然而，应该理解，本发明提供了可以在多种特 定环境中具体化的多种可应用发明思想。所述的特定实施例仅示出了制造和使用本发明的 特定方式，而不限制本发明的范围。将在特定环境下描述实施例，即，无源RFID标签具有二(2)秒或更多秒的期望的RFID数据寄存持续性。然而，本发明还可以应用至具有其他期望持续值的其他无源RFID标 签。另外，本发明还可以应用至其他应用，其中，希望在不必须提供电源的情况下，保持易失 性信息一段指定时间。图3是用于将易失性信息存储在无源RFID标签中的电路300的示意图。电路300 可以被用于将易失性信息(诸如RFID持续标签数据)存储到无源RFID标签中。如图3所 示，电路300可以被用于存储易失性信息的单个位，然而，电路300的多个具体实例可以被 用于存储易失性信息的多个位。在已经从包括电路300的无源RFID标签消除电力之后，存储在电路300中的易失 性信息可以持续一段时间(被称为持续时间)，例如，二(2)秒。虽然描述了约两秒的持续 时间，但是，典型的持续时间可以在从500ms至5秒的范围。易失性信息的持续可以有助于 改善包括无源RFID标签的RFID系统的性能，这是因为易失性信息的持续性可以有助于消 除重复进行已经发生的操作的需要，诸如握手操作，信息查询等。为了有助于确保在电路300中存储的易失性信息保持一段期望的持续时间以及 保持易失性信息系的完整性，可能需要发生多个动作。第一动作涉及当不给电路300供电 时，检测和从用于存储易失性信息的存储器关断电流泄漏路径。第二动作涉及当写入操作 期间足够的电荷已经累积在存储器中并且可以安全地关断时进行检测。第三动作涉及在特 定写入操作期间使用升高的电压电势，以有助于确保当被 写入存储器时易失性信息的完整 性。电路300包括可以被用于存储易失性信息的类似动态随机访问存储器(RAM)的存 储单元、数据保持控制系统310、以及数据读取/写入系统315。数据保持控制系统310可 以被用于检测存储单元305中出现的电荷以及生成用于接通或关断到存储单元305的读取 /写入路径的控制信号。被用于接通或关断到存储单元305的读取/写入路径的控制信号 可以基于诸如累积在存储单元305中的电荷的量、复位信号(RST)的状态、电源电轨的电压 电势(例如，VDD)等因素。数据读取/写入系统315可以被用于将易失性信息存储(写入)到存储单元305， 并且从存储单元305恢复(读取)所存储的易失性信息。例如，数据读取/写入系统315 可以根据易失性信息的值不同地进行操作，以有助于防止易失性信息受不良影响。数据读 取/写入系统315还可以防止根据控制信号(诸如，使能信号)发生数据读取/写入操作。存储单元305可以为典型的单晶体管、单电容器(ITlC)存储单元并且包括可以被 用于存储表示易失性信息的电荷的电容器320。电容器320可以被实现为金属-绝缘体-金 属(MiM)电容器，但是可以使用其他电容器类型。电容器320的大小可以基于诸如期望的持 续时间、制造技术、尺寸限制等的因素。电容器320的电容的典型范围可以从0.2pF至2pF， 其典型值为约lpF。通常，电容器320的值越大，持续时间越长。然而，有效设计应该考虑生产成本(尺 寸和面积)。虽然具有大电容的电容器320容易满足持续时间的要求，但是其在物理上可能 非常大。从而，可能对电容器320进行尺寸限制。例如，根据生产加工技术，电容器320应该 不大于20UmX20Um，当使用当前生产加工技术生产电容器时，其可以产生范围从约0. 2pF 至约2pF的电容。存储单元305还包括晶体管325。晶体管325可以被用作通过门，以接通或关断到电容器320的读取/写入路径。优选地，晶体管325可以被实现为具有高阈值电压(HVT) 的N型场效应晶体管(FET)。作为HVT晶体管，晶体管325可以具有低泄漏电流，其可以有 助于增加电容器320的放电时间。由于增加的放电时间，电容器320可以正确地保持可检 测电荷一段更长的时间。如果使用具有低阈值电压的晶体管，则当晶体管325关断时，电容 器320中的累积电荷可以更快地消散，可能更难满足期望的持续时间。数据保持控制系统310包括存储节点检测单元330、通电控制单元335、以及逻辑门340。存储节点检测单元330可以被用于检测在存储单元305的电容器320上累积的电 荷量。存储节点检测单元330可以提供当电容器320上的累积电荷达到规定量时变为有 效输出(active output) 0来自存储节点检测单元330的有效输出可以被用于关断晶体管 325，关断到电容器320的读取/写入路径。换句话说，存储节点检测单元330可以确定何 时足够的电荷累积在电容器320上并且关断晶体管325，以防止不希望的功率损失影响电 容器320上的累积电荷。通过先前所述的被用于确保易失性信息持续一段期望的持续时间的第二动作，可 应用存储节点检测单元330。可选地，存储节点检测单元330可以提供与电容器320上的累 积电荷成比例的输出。图4a提供了存储节点检测单元330的实施例的详细视图。存储节点检测单元 330包括其栅极端子连接在一起的串联布置的一对FET。存储节点检测单元330包括第一 FET 405 (其优选地可以为具有低阈值电压的PFET)和第二 FET 410 (其优选地为厚氧化物 NFET)。存储节点检测单元330的输入可以连接至存储单元305的电容器320和晶体管325， 当电容器320上的累积电荷达到规定值时，存储节点检测单元330的输出保持真值。现在返回参考图3，数据保持控制系统310还包括通电控制单元335。通电控制单 元335可以被用于检测电源电压的电压电势，诸如电源电压VDD，并且被用于进行在检测到 的电压电势和复位信号触发点之间进行比较，基于该比较产生复位信号RST。例如，如果所 检测的电压电势低于复位信号触发点，则通电控制单元335可以提供有效输出信号。同时 如果所检测到的功率电平高于复位信号触发点，则通电控制单元335可以提供无效输出信 号。来自通电控制单元335的有效输出可以被用于将晶体管325截止，关断到电容器320 的读取/写入路径。通过如上所述的可以被用于确保易失性信息持续一段理想持续时间的 第一动作，通电控制单元335可以被应用。图4b为通电控制单元335的示意图。现在返回参考图3，数据保持控制系统310还包括逻辑门340。逻辑门340可以被 用于将来自存储节点检测单元330和通电控制单元335的输出结合成可以被用于控制晶体 管325的单个信号。逻辑门340的输出可以被称为写入线(WL)信号。优选地，逻辑门340 为NAND门。然而，其他结合的逻辑门也可以被使用来代替NAND门。实际上使用的门可以 取决于存储节点检测单元330和通电控制单元335 (例如，有效高或有效低)的输出、晶体 管325的类型(诸如N型或P型FET)等。数据保持控制系统310还可选地包含允许再生在电容器320中存储的易失性数据 的再生信号。信号线345上的再生信号还可以被输入至逻辑门340。例如，当再生信号有效 时，则晶体管325可以被接通，接通到电容器320的读取/写入路径并且使得存储在电容器 320中的易失性数据被再生。数据读取/写入系统315包括可以被用于读取在电容器320中存储的易失性信息或将易失性信息写到电容器320的读出放大器350。在电容器320连接至数据线之后，读出 放大器350可以检测数据线(诸如到电容器320的读取/写入路径)上的电压电势或电流 幅度的改变，并且可以确定存储在电容器320中的易失性信息的值。图4c是读出放大器350和附带的电路的框图，其用于从存储单元305读取易失性 数据(和将易失性数据写入存储单元305)。如图4c所示，一对串联布置的连接有二极管 的FET(例如，NFET 420和NFET 425)有助于经由数据输入/输出线将易失性信息读取和 写入存储单元305，并且有助于执行在数据输入/输出线上的电荷共享。以下将详细描述 该对串联布置的连接有二极管的FET的操作。由控制信号“SSL”控制的晶体管430 (优选 地，NFET)可以被用于将读出放大器350连接至数据输入/输出线，以提供易失性信息用于 写入目的并且提取易失性信息用于读取目的。现在返回参考图3，数据读取/写入系统315还包括可以被用于将多个电源电压电 平(例如，处于约0. 7V的VDD和处于约2. OV的VPP)提供给读出放大器350的电平移位器 /电源开关单元355。由电平移位器/电源开关355提供的电源电压可以被提供给读出放 大器350的输入反相器，并且可以被称为读出放大器正(SP)使能信号。电平移位器/电源 开关单元355还可以被用于向逻辑门340供电。电平移位器/电源开关355可以将来自无 源RFID标签的数字段设备的易失性信息作为输入。被提供给读出放大器350的电源电压电平可以取决于被写入电容器320的易失性 信息的值。 例如，如果易失性信息的值为零(0)，则电源电压VDD可以被提供给读出放大器 350，而如果值为一(1)，则电源电压VPP可以被提供给读出放大器350。当一(1)被写入电 容器320时，使用更高电源电压电势可以有助于防止存储在电容器320中的易失性信息受 不良影响。电平移位器/电源开关单元355还可以被用于控制提供给电路300的电力。通 过先前所述的被用于确保易失性信息保持一段期望的持续时间的第一动作，可应用电平移 位器/电源开关单元355。数据读取/写入系统315还包括逻辑门360。逻辑门360可以被用于生成读出放 大器负(SN)使能信号，例如，其可以被用于启用读出放大器350的输出反相器。逻辑门360 可以结合来自无源RFID标签的数字段设备的读取/写入模式信号和复位信号RST。优选 地，逻辑门360为NOR门。然而，其他组合的逻辑门可以被用于替换NOR门。图5a是示出电路300中的多个信号的信号值的时序图。第一迹线505表示电源电 压VDD，第二迹线510表示复位信号RST (通电控制单元335的输出)，以及第三迹线515表 示可以被用于控制晶体管325状态的逻辑门340 (WL)的输出。时序图示出了可以被用于帮 助确保在电容器320中存储的易失性信息保持被安全地存储一段期望的持续时间的技术， 当不向电路300供电时关断电流泄漏路径。通电控制单元335可以维持(或试图维持)当电源电压(诸如VDD)低于规定阈 值(如在第一迹线505上的虚水平线520所示)时复位信号RST的有效值。第一迹线505 表示电源电压VDD，其最初递增(如第一间隔525所示)，在一段时间内保持基本稳定(如 第二间隔530所示)，以及下降(如第三间隔535所示)。这可以表示无源RFID标签的通 电-断电循环，该循环为接收来自RFID读取器的传输，响应RFID读取器，并且随后RFID读 取器停止至无源RFID标签的传输。在第一间隔525期间，电源电压VDD递增并且保持低于阈值520，通电控制单元335维持复位信号RST的有效值，其导致晶体管325截止。然而，由于电源电压VDD低并且 缓慢增长，复位信号RST还以约与电源电压VDD的增加速率匹配的速率增力卩。一旦电源电压 VDD达到并超过阈值520(如表示时间事件522的垂直虚线所示)，通电控制单元335维持 复位信号RST的无效值，以导通晶体管325 (如第二迹线510上的低值540和第三迹线515 上的高值542)，其可以保持第二间隔530的持续时间。然后，电源电压VDD可以下降，诸如当不再对无源RFID标签进行传输时，因此不再 给无源RFID标签供电。当电源电压VDD下降到低于阈值520时，通电控制单元335维持复 位信号RST的有效值(如第二迹线510中的脉冲544所示)并且第三迹线515下降到低值。 由于电源电压VDD继续下降，没有足够的电压被提供用于通电控制单元335进行适当操作， 其可以以第二迹线510上的突变(glitch)形式示出。到电源电压VDD下降到约零的时刻， 复位信号RST和逻辑门340的输出也都处于约零。图5b是示出电路300中的多个信号的信号值的时序图。第一迹线555表示电容器 320的电压电势，以及第二迹线560表示可以被用于控制晶体管325状态的逻辑门340 (WL) 的输出。时序图示出了可以被用于帮助确保在电容器320中存储的易失性信息保持被安全 地存储一段期望的持续时间的技术，当不向电路300供电时关断电流泄漏路径。如图5b中所示，在时间事件565处(如垂直虚线所示)，逻辑门340的输出变为有 效，导通 晶体管325，其开启存储与易失性信息的值相对应的电容器320的电荷。当电荷开 始累积在电容器320上时，关于电容器320的电压电势也开始增加(如第一迹线555上的 单调增加曲线)。当关于电容器320的电压电势增加时，通过存储节点检测单元330进行监控。当 关于电容器320的电压电势满足并超过表示在时间事件567(如垂直虚线所示)处关于电 容器320的期望电压电势的阈值时，存储节点检测单元330维持控制信号的有效值，以指示 电容器320上的电荷的累积应该停止。利用关于控制信号维持的有效值，逻辑门340的输 出变为无效，晶体管325截止，并且电容器320上的电荷的累积(以及电压电势的增加)停 止(如水平线575所示)。图5c是示出当从电容器320读取易失性信息时，电路300中的多个信号的信号值 的时序图。在读取电容器320中的易失性信息之前，被用于读取易失性信息的线可以被预 先充电至规定电压电势(例如，在图4c中标记为BL和BLB的线可以被预先充电至约VDD/2 的电压电势)。预先充电可以持续如间隔585所示的一段时间。然后，在时刻590处(如垂 直虚线所示)，读出放大器350可以变为可用。然后，根据电容器320中的累积电荷，被标记 为BL的线变化。例如，如果电容器320存储零(0)，则线BL的电压电势可以被提供给电容 器320，导致线BL的电压电势下降，同时如果电容器320存储一(1)，则在电容器320上的 累积电荷可以累积在线BL上，导致线BL的电压电势增加。由于线BLB连接至伪存储单元， 其电压电势基本在约VDD/2处保持不变。图6是无源RFID标签600的示意图。无源RFID标签600包括模拟前端605，该 模拟前端可以负责执行对由天线610接收的信号和由天线610发送的信号进行模拟处理。 模拟处理包括校正接收到的信号以获得用于无源RFID标签600的电力，解调接收到的信 号，调制发送的信号，过滤，放大，模数转换，数模转换等。而且，模拟前端605可以负责从接 收到的信号中获得电源电压(诸如VDD和VPP)。
无源RFID标签600还包括可以被用于执行任务(诸如响应于来自RFID读取器的 信息请求，响应于请求计算值，计算易失性值等)的数字段615。易失性信息可以被存储在 能够保存易失性信息一段规定保持时间的易失性数据保持电路620中。例如，易失性数据 保持电路620可以为上述电路300的实施例。图7a是示出数据读取/写入系统315的操作的高等级图示(high levelview)的 流程图700。数据读取/写入系统315的操作可以被分为多个阶段，其可以类似于典型动 态随机访问存储单元的操作。操作可以从第一阶段(阶段1)开始，其可以包括开启到存储 单元305的字线(框705)。操作的第二阶段包括在字线上的电荷共享(框710)，以及第三 阶段包括激活读出放大器(诸如读出放大器350)以读取或写入到存储单元305 (框715)。 一旦读取或写入存储单元305完成，数据读取/写入系统315的操作就可以终止。图7b是示出数据读取/写入系统315的操作的详细图示的流程图750。如上所 述，数据读取/写入系统315的操作可以发生在多个阶段，然而，该多个阶段不必须相互排 斥。阶段1(开启字线(图7a的框705))和阶段2(电荷共享(图7a的框710))可以大约 同时发生，并且可以包括使可以被用于控制晶体管325的控制信号“WL”无效(断开)；使 SP/SN使能控制信号无效，以使读出放大器350无效(框760)；使可以被用于控制晶体管 430的控制信号“SSL”无效(框765)；以及激活REF-N/REF-P参考电压源(框770)。一旦电荷共享(阶段2)完成，则阶段3(激活读出放大器(图7a的框715))可以 发生。激活读出放大器可以包括执行检验，以确定一(1)或零(0)被写入电容器320(框 775)。如果一(1)被写入，则在写入操作中使用的电源电压可以被提高(设置在图 4c中所 示的电气节点SP处)并且可以在数据输入/输出线上使用零电压电势(诸如，基板接地) (框 780)。增加写入操作中使用的电源电压可以有助于确保一(1)被写入电容器320的完整 性。提高电源电压可以涉及使用电源电压VPP而不是电源电压VDD，电源电压VPP的差异可 能约为2. 0V,以及对于电源电压VDD约为0. 7V。电平移位器/电源开关355可以被用于提 供提高的电源电压。如果零(0)被写入，则可能不需要提高电源电压，并且电源电压VDD可以被使用以 及高电压电势(诸如VDD)可以被用在数据输入上(框785)。电平移位器/电源开关355 还可以提供电源电压VDD，用于当不需要提高的电源电压时的情况。在基于被写入电容器320的值选择电源电压之后，读出放大器350可以被激活。 激活读出放大器350可以通过使SP/SN使能控制信号有效来完成(框790)。另外，可以使 REF-N/REF-P参考电压源无效(框795)。一旦易失性数据被从电容器320读取或者被写入 电容器320，数据读取/写入系统315的操作就可以终止。图8是示出晶体管325的状态控制的流程图。如前所述，晶体管325的状态可以 取决于多种因素，包括电源电压VDD的电压电势，电容器320的电压电势，再生信号的状态， 是否存在易失性信息写入或读取等。流程图600可以描述晶体管325的状态控制，同时电 路300处于正常操作模式并且当无源RFID标签进入RFID读取器的范围时可以开始。晶体管325的状态控制可以通过截止晶体管325开始(框805)。通过确保晶体管 325截止，来确保在电容器320中存储的易失性信息的最大持续时间。这可以为电路300的 默认状态，以有助于确保在电容器320中存储的易失性信息的持续时间的最大化。然而，可以执行检验，以确定电源电压VDD的电压电势是否大于用于复位信号RST的复位阈值(框 810)。如果电源电压VDD的电压电势不大于复位阈值，则虽然可以给无源RFID标签供电， 但是没有足够的时间以允许电源电压VDD稳定在比复位阈值更高的电压电势。从而，处理 应该停止，直到电源电压VDD的电压电势上升到复位阈值之上。一旦电源电压VDD的电压电势上升到复位阈值之上(框810)，可以执行比较，以确 定电容器320上的电压电势是否大于电压电势阈值(框815)。利用电压电势阈值检验电容 器320上的电压电势可以确定是否有足够的电荷累积在电容器320上。如果足够的电荷累 积在电容器320上以满足期望持续时间，则不需要累积额外的电荷并且晶体管325可以截 止(框820)。通过最小化晶体管325的导通时间，可以减小当存在可用的电流泄漏路径时 发生的功率损失的可能性。之后可以进行可选的比较，来确定再生信号是否有效(框825)。如果再生信号有 效，则晶体管325应该截止(框820)。然而，如果再生信号无效，则晶体管325可以导通。 可以进行另一比较，以确定电源电压VDD的电压电势是否小于复位阈值(框830)。如果电 源电压VDD的电压电势不小于复位阈值，则晶体管325可以导通(框835)，但是如果电源 电压VDD的电压电势小于复位阈值，则晶体管325应该截止(框820)。在导通晶体管325 之后，晶体管325的状态控制可以返回框815，以重复比较，来确定是否需要改变晶体管325 的状态。尽管已经详细地描述了本发明及其优势，但应该理解，可以在不背离所附权利要 求限定的 本发明主旨和范围的情况下，做各种不同的改变，替换和更改。而且，本申请的范 围并不仅限于本说明书中描述的工艺、机器、制造、材料组分、装置、方法和步骤的特定实施 例。作为本领域普通技术人员应理解，通过本发明，现有的或今后开发的用于执行与根据本 发明所采用的所述相应实施例基本相同的功能或获得基本相同结果的工艺、机器、制造，材 料组分、装置、方法或步骤根据本发明可以被使用。因此，所附权利要求应该包括在这样的 工艺、机器、制造、材料组分、装置、方法或步骤的范围内。
权利要求
一种用于操作射频识别(RFID)标签的方法，所述方法包括测量所述RFID标签的电源电压的电压电势；响应于确定所述电压电势大于第一阈值，接通通过门，其中，所述通过门将所述RFID标签的存储单元选择性地连接至用于读取或写入数据的数据线；测量所述存储单元上的累积电荷；基于所述电压电势和所述累积电荷将控制信号设定值；以及响应于确定所述控制信号等于真值，关断所述通过门。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括响应于确定所述控制信号等于假值，保留 所述通过门接通。
3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在测量所述电压电势之前，关断所述通过门。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，设定所述控制信号包括 将所述控制信号设定为假值；以及响应于所述电压电势小于所述第一阈值或所述累积电荷大于第二阈值，将所述控制信 号设定为所述真值，其中，将所述控制信号设定为所述真值包括在逻辑上将所述电压电势与所述第一阈 值的比较结果和所述累积电荷与所述第二阈值的比较结果进行与非。
5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括重复测量所述电压电势，接通所述通过 门，测量所述累加电荷，以及关断所述通过门。
6.一种用于在射频识别(RFID)标签中写入信息的方法，所述方法包括基于写入的信息的值设定用于数据写入机构的电源电压，其中，基于所述值选择所述 电源电压电平；基于写入的信息的值设定用于所述数据写入机构的数据电压；以及 使所述数据写入机构写入所述信息。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述信息可以为两个值之一，并且其中，第一电 源电压电平被用于第一信息值的所述数据写入机构，并且第二电源电压电平被用于第二信 息值的所述数据写入机构，其中，所述第一信息值为一(1)并且所述第二信息值为零(0)，并且其中，所述第一电 源电压电平具有高于所述第二电源电压电平的电压电势，其中，当所述信息等于一(1)时，所述数据电压约等于基板接地，并且当所述信息等于 零(0)时，所述数据电压约等于高电压电势。
8.根据权利要求6所述的方法，进一步包括在所述数据写入机构中启用电荷共享。
9.一种射频识别(RFID)标签，所述RFID标签包括模拟前端，被配置成处理由天线接收的信号，并且从所接收的信号中获得用于所述 RFID标签的电力；数字段设备，连接至所述模拟前端，所述数字段设备被配置成提供可计算操作；以及 数据持续电路，连接至所述数字段设备，所述数据持续电路被配置成在没有电力的情 况下保持在其中存储的数据一段时间，所述数据持续电路被配置成基于电源电压的电压电 势和所述存储器中的累积电荷，将所述数据持续电路中的存储器连接至用于数据的读取或写入的数据线。
10.根据权利要求9所述的RFID标签，其中，所述数据持续电路包括 存储单元，被配置成存储信息；数据读取/写入系统单元，选择性地连接至存储单元，所述数据读取/写入系统单元被 配置成将信息写入到所述存储单元，以从所述存储单元读取信息，并且提供处于以写入到 所述存储单元的信息的值为基础的电势的电源电压；以及数据保持控制系统单元，连接至所述存储单元和所述数据读取/写入系统单元，所述 数据保持控制系统单元被配置成生成控制信号，以将所述数据读取/写入系统单元选择性 地连接至所述存储单元，其中，所述控制信号的生成是基于电源电压的电压电势和所述存 储单元上的累积电荷。
11.根据权利要求10所述的RFID标签，其中，所述存储单元包括 电容器，存储所述信息；以及晶体管，具有连接于所述电容器和所述数据读取/写入系统单元之间的通道以及连接 至所述数据保持控制系统单元的栅极端子，所述晶体管将所述电容器选择性地连接至所述 数据读取/写入系统单元，其中，所述晶体管为具有高阈值电压的场效应晶体管(FET)。
12.根据权利要求9所述的RFID标签，其中，所述数据保持控制系统单元包括 存储节点检测单元，连接至所述存储单元，所述存储节点检测单元被配置成检测所述存储单元中的累积电荷的量；通电控制单元，被配置成测量电源电压的电压电势；以及第一逻辑单元，连接至所述存储节点检测单元和所述通电控制单元，所述第一逻辑单 元被配置成通过结合来自所述存储节点检测单元和所述通电控制单元的输出来生成所述 控制信号，其中，所述第一逻辑单元包括逻辑NAND门，所述逻辑NAND门具有连接至所述存储节点 检测单元的输出的第一输入和连接至所述通电控制单元的输出的第二输入。
13.根据权利要求9所述的RFID标签，其中，所述数据读取/写入系统单元包括读出放大器，连接至所述存储单元，所述读出放大器被配置成确定在所述存储单元中 存储的信息并且将信息写入所述存储单元；电平移位器/电源开关单元，连接至所述读出放大器，所述电平移位器被配置成选择 性地提供处于以写入所述存储单元的所述信息的值为基础的电势的所述电源电压；以及第二逻辑单元，连接至所述读出放大器和所述数据保持控制系统单元，所述第二逻辑 单元被配置成基于用于所述电路的操作模式和由所述数据保持控制系统单元生成的控制 信号生成用于所述读出放大器的使能信号。
14.根据权利要求13所述的RFID标签，其中，所述第二逻辑单元包括逻辑NOR门，所述 逻辑NOR门具有连接至所述数据保持控制系统的第一输入和连接至所述操作模式信号线 的第二输入。
15.根据权利要求13所述的RFID标签，其中，所述数据读取/写入系统单元进一步包括第一连接有二极管的场效应晶体管(FET)，其具有在第一参考电压源和所述数据线之间连接的通道；第二连接有二极管的FET，其具有在所述数据线和第二参考电压源之间连接的通道。
全文摘要
一种用于RFID应用的持续ID标签的系统和方法包括用于操作RFID标记的方法。该方法包括针对RFID标签测量电源电压的电压电势，以及如果电压电势大于第一阈值，则接通将存储单元连接至用于读取或写入数据的数据线的通过门。还测量在存储单元上的累积电荷，并且电压电势和累积电荷被用于生成控制信号以设定通过门的状态。如果控制信号为真值，则通过门被关断。
文档编号G06K19/073GK101840525SQ20101013376
公开日2010年9月22日 申请日期2010年3月15日 优先权日2009年3月17日
发明者林佑霖, 洪政先 申请人:台湾积体电路制造股份有限公司