无源超高频RFID低压高效电荷泵的设计与实现

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无源超高频RFID低压高效电荷泵的设计与实现

靳钊, 庄奕琪, 王江安, 杜永乾, 乔丽萍, 张超

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靳钊, 庄奕琪, 王江安, 杜永乾, 乔丽萍, 张超. 无源超高频RFID低压高效电荷泵的设计与实现[J]. 电子科技大学学报, 2010, 39(6): 934-939. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2010.06.027

引用本文:

靳钊, 庄奕琪, 王江安, 杜永乾, 乔丽萍, 张超. 无源超高频RFID低压高效电荷泵的设计与实现[J]. 电子科技大学学报, 2010, 39(6): 934-939. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2010.06.027

JIN Zhao, ZHUANG Yi-qi, WANG Jiang-an, DU Yong-qian, QIAO Li-ping, ZHANG Chao. Design and Implementation of a Low Voltage High Efficiency Charge Pump for Passive UHF RFID[J]. Journal of University of Electronic Science and Technology of China, 2010, 39(6): 934-939. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2010.06.027

Citation:

JIN Zhao, ZHUANG Yi-qi, WANG Jiang-an, DU Yong-qian, QIAO Li-ping, ZHANG Chao. Design and Implementation of a Low Voltage High Efficiency Charge Pump for Passive UHF RFID[J]. Journal of University of Electronic Science and Technology of China, 2010, 39(6): 934-939. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2010.06.027

无源超高频RFID低压高效电荷泵的设计与实现

doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2010.06.027

1.
西安电子科技大学微电子学院西安 710071;
2.
西藏民族学院信息工程学院陕西咸阳 712082

基金项目:

国家自然科学基金(60276028)

作者简介:
靳钊(1982-)，男，博士生，主要从事RFID设计以及高性能射频集成电路设计方面的研究

中图分类号: TN402

Design and Implementation of a Low Voltage High Efficiency Charge Pump for Passive UHF RFID

1.
School of Microelectronics,Xidian University Xi'an 710071;
2.
School of Information Technology,Tibet Nationalities Institute Xianyang Shanxi 712082

摘要: 提出了一种适用于无源超高频射频识别(RFID)标签的低压高效电荷泵电路的设计方案，用以最大化标签的识别距离。该方案利用偏置电路为主电荷泵提供偏置电压，通过二极管连接的MOSFET抑制偏置电路的负载电流来提高偏置电压，大大减小了传统电荷泵中的阈值损失，有效抑制了反向漏电流，提高了电荷泵的灵敏度和能量转换效率。该结构使用chartered 0.35 μm CMOS工艺进行流片验证，实测结果表明，在输入275 mV负载电阻200 kΩ情况下，电荷泵输出可达1.47 V，能量转换效率最高可达26.2%；采用该电荷泵的RFID标签识别距离最远可达4.2 m。该设计为RFID芯片的良好性能提供了可靠保证。
- 电荷泵电路 /
- 低压 /
- 能量转换效率 /
- 射频识别
Abstract: A low voltage high efficiency charge pump circuit for passive UHF RFID is presented to increase the operating range of tags. The bias voltage supplied to the main charge pump by the bias circuit is raised by suppressing its load current using a diode connected MOSFET, which greatly reduces the threshold voltage drop in traditional charge pumps, suppresses the reverse leakage current and improves the sensitivity and power conversion efficiency. The charge pump has been fabricated in chartered 0.35 μm CMOS process. Measurement results show that a 275 mV minimum input level is required to generate 1.47 V power supply for 200 kΩ load and efficiency up to 26.2% is achieved. The maximum operating range of the RFID tag with this charge pump is 4.2 m. This design effectively contributes to the good performance of RFID chips.
- charge pump circuits /
- low voltage /
- power conversion efficiency /
- RFID

[1]	周郁明, 楚金坤, 周伽慧. 低压Si MOSFETs对SiC/Si级联器件短路特性的影响 . 电子科技大学学报, 2024, 53(2): 174-179. doi: 10.12178/1001-0548.2023050
[2]	田心记, 黄玉霞, 李晓静. NOMA系统中最大化能量效率的功率分配 . 电子科技大学学报, 2021, 50(1): 1-7. doi: 10.12178/1001-0548.2019232
[3]	方炜, 齐楠, 仇锐, 刘晓东, 刘宿城. 低压直流微电网的改进SoC均衡控制研究 . 电子科技大学学报, 2021, 50(6): 947-953. doi: 10.12178/1001-0548.2021092
[4]	吴迭, 鲁力, 张凤荔. 一种Gen2v2标准下的高效隐私保护认证协议 . 电子科技大学学报, 2019, 48(3): 397-401, 461. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2019.03.014
[5]	杨骁, 李靖坤, 徐锦里, 陈国晏, 娄付军, 李浩. DC-DC转换器高集成度片上软启动电路 . 电子科技大学学报, 2018, 47(1): 30-36. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2018.01.005
[6]	李妍, 胡剑浩, 卢浩. 基于部分簇能量互补逻辑的MRF电路设计 . 电子科技大学学报, 2017, 46(5): 648-653. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.05.002
[7]	黄亮, 章国豪, 张志浩, 李思臻. 一种带有温度补偿电路的射频功率放大器 . 电子科技大学学报, 2015, 44(6): 814-817. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2015.06.003
[8]	杨晓明, 杜力, 王佳昊, 邓腾彬. 基于身份竞争与协作的RFID阅读器防碰撞算法 . 电子科技大学学报, 2015, 44(5): 764-768. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2015.05.021
[9]	张兵, 马新新, 志光. 轻量级RFID双向认证协议设计与分析 . 电子科技大学学报, 2013, 42(3): 425-430. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2013.03.021
[10]	朱晓章, 赵志钦, 张胤, 欧阳骏, 聂在平. 基于时间反转的室内射频定位方法评估 . 电子科技大学学报, 2013, 42(6): 869-874. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2013.06.011
[11]	徐利梅, 吴福民, 钟其水, 杨敏. 非对称波形射频电压对FAIMS的影响分析 . 电子科技大学学报, 2012, 41(6): 944-948. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2012.06.025
[12]	富聪, 宋志棠, 陈后鹏, 蔡道林, 王倩, 宏潇. 用于相变存储器的超低输出纹波电荷泵 . 电子科技大学学报, 2012, 41(2): 317-320. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2012.02.027
[13]	高嵘, 王强, 罗东, 秦志光. 食品溯源时序数据的函数型聚类分析 . 电子科技大学学报, 2012, 41(4): 561-563,591. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2012.04.016
[14]	詹鹏, 秦开宇, 蔡顺燕. 新的射频功放预失真线性化方法 . 电子科技大学学报, 2011, 40(5): 676-681. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2011.05.008
[15]	王永华, 杨健, 詹宜巨, 万频. RFID网络读写器冲突避免MAC协议 . 电子科技大学学报, 2011, 40(3): 388-391. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2011.03.012
[16]	韦素媛, 马天骏, 宁超, 高有行. 用时空能量图和小波变换方法表征和识别步态 . 电子科技大学学报, 2009, 38(3): 431-434. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2009.03.027
[17]	张兰, 王兵. 射频六端口OFDM解调器研究 . 电子科技大学学报, 2008, 37(1): 31-34.
[18]	骆宗伟, 周世杰, LI Jenny. 一种轻量级RFID安全协议的改进 . 电子科技大学学报, 2007, 36(6): 1172-1178,1186.
[19]	徐骏宇, 高正平. 一种高效率低电压3倍负压电荷泵的设计 . 电子科技大学学报, 2005, 34(1): 73-76.
[20]	周愚, 巫柳, 刘永智. 共线声光效应中模式转换效率的理论分析 . 电子科技大学学报, 2003, 32(3): 331-333.

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无源超高频RFID低压高效电荷泵的设计与实现

doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2010.06.027

1. 西安电子科技大学微电子学院西安 710071;

2. 西藏民族学院信息工程学院陕西咸阳 712082

基金项目:

国家自然科学基金(60276028)

作者简介:
靳钊(1982-)，男，博士生，主要从事RFID设计以及高性能射频集成电路设计方面的研究

收稿日期: 2009-07-10
修回日期: 2010-04-13
刊出日期: 2010-12-15

中图分类号: TN402

关键词:

摘要: 提出了一种适用于无源超高频射频识别(RFID)标签的低压高效电荷泵电路的设计方案，用以最大化标签的识别距离。该方案利用偏置电路为主电荷泵提供偏置电压，通过二极管连接的MOSFET抑制偏置电路的负载电流来提高偏置电压，大大减小了传统电荷泵中的阈值损失，有效抑制了反向漏电流，提高了电荷泵的灵敏度和能量转换效率。该结构使用chartered 0.35 μm CMOS工艺进行流片验证，实测结果表明，在输入275 mV负载电阻200 kΩ情况下，电荷泵输出可达1.47 V，能量转换效率最高可达26.2%；采用该电荷泵的RFID标签识别距离最远可达4.2 m。该设计为RFID芯片的良好性能提供了可靠保证。

English Abstract

靳钊, 庄奕琪, 王江安, 杜永乾, 乔丽萍, 张超. 无源超高频RFID低压高效电荷泵的设计与实现[J]. 电子科技大学学报, 2010, 39(6): 934-939. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2010.06.027

引用本文:

靳钊, 庄奕琪, 王江安, 杜永乾, 乔丽萍, 张超. 无源超高频RFID低压高效电荷泵的设计与实现[J]. 电子科技大学学报, 2010, 39(6): 934-939. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2010.06.027

JIN Zhao, ZHUANG Yi-qi, WANG Jiang-an, DU Yong-qian, QIAO Li-ping, ZHANG Chao. Design and Implementation of a Low Voltage High Efficiency Charge Pump for Passive UHF RFID[J]. Journal of University of Electronic Science and Technology of China, 2010, 39(6): 934-939. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2010.06.027

Citation:

JIN Zhao, ZHUANG Yi-qi, WANG Jiang-an, DU Yong-qian, QIAO Li-ping, ZHANG Chao. Design and Implementation of a Low Voltage High Efficiency Charge Pump for Passive UHF RFID[J]. Journal of University of Electronic Science and Technology of China, 2010, 39(6): 934-939. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2010.06.027

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