阅读说明：本技术 一种rfid标签芯片的rc振荡器电路 (RC oscillator circuit of RFID label chip ) 是由 张建伟 于 2020-03-16 设计创作，主要内容包括：本发明提出一种RFID标签芯片的RC振荡器电路,其特征在于,包含：基准源电路,充放电电路,SR锁存器和开关控制电路。基准源电路的主要作用是产生偏置电流Ib和其镜像电流I1和I2。充放电电路的主要作用是在开关控制电路的控制下完成充放电过程,产生物理延时。SR锁存器的主要作用是根据n1和n2的电压翻转产生开关控制电路的输入信号和整个RC振荡器的输出信号。开关控制电路的主要作用是根据SR锁存器的输出信号,改变开关控制的相位,使充放电电路产生物理延时。本发明的有益效果是,无需使用传统RC振荡器电路中的运算放大器和比较器,具有功耗低,面积小,实现方式简单的优点。(The invention provides an RC oscillator circuit of an RFID label chip, which is characterized by comprising: the circuit comprises a reference source circuit, a charging and discharging circuit, an SR latch and a switch control circuit. The main function of the reference source circuit is to generate the bias current Ib and its mirror currents I1 and I2. The charge and discharge circuit has the main function of finishing the charge and discharge process under the control of the switch control circuit to generate physical time delay. The main role of the SR latch is to generate the input signal of the switch control circuit and the output signal of the entire RC oscillator from the voltage flips of n1 and n 2. The switch control circuit mainly has the function of changing the phase of switch control according to the output signal of the SR latch, so that the charge and discharge circuit generates physical time delay. The invention has the advantages of low power consumption, small area and simple realization mode without using an operational amplifier and a comparator in the traditional RC oscillator circuit.)

一种RFID标签芯片的RC振荡器电路

技术领域

本发明属于集成电路设计技术领域。具体地说，涉及一种RFID标签芯片的RC振荡器电路。

背景技术

RFID(射频识别)，是阅读器和标签进行非接触式通讯的系统。标签存储信息，通过接收阅读器发送的指令并返回相应数据，与其建立通讯联系，将信息传输到阅读器端。标签分为有源标签，半有源标签和无源标签。不同的供电模式，决定了标签中电路架构的选择和设计指标。

振荡器电路是一种基本电路，广泛应用于各种模拟，数模混合产品中。常用的振荡器电路分为环形振荡器电路，RC振荡器电路，LC振荡器电路等。这几种振荡器电路的特点和工作原理各有不同，根据不同的应用条件和产品要求，选择适合的架构和实现方式。

RFID标签中使用的振荡器电路，应该满足功耗，面积和精度的要求。传统的RC振荡器电路结构中还有运算放大器和比较器，其功耗比较高，同时占用的面积较大，不适用于RFID标签。

发明内容

为了克服传统的RC振荡器电路的缺点，本发明介绍了一种适用于RFID工作要求的RC型振荡器电路，无需使用传统RC振荡器电路中的运算放大器和比较器，具有功耗低，面积小，实现方式简单的优点。

一种RFID标签芯片的RC振荡器电路，包含：基准源电路，充放电电路，SR锁存器和开关控制电路。

所述基准源电路，其输出端分三路，均连接充放电电路。基准源电路的主要作用是产生偏置电流Ib和其镜像电流I1和I2。

所述充放电电路，其输入端分为4路，分别为偏置电流Ib，镜像电流I1，镜像电流I2和开关控制信号phase，其中Ib,I1和I2三个输入端均连接至基准源电路，phase连接至开关控制电路；其输出端连接至SR锁存器。充放电电路的主要作用是在开关控制电路的控制下完成充放电过程，产生物理延时。

充放电电路又可分为充电部分和比较部分，充放电电路的输入Ib，I1和I2连接基准源电路，输入phase来自开关控制电路。其中Ib用来充电，I1和I2为比较电路提供弱上拉。充放电电路的输出连接SR锁存器。充放电电路中有4个开关：S1，S2，S3和S4，4个开关由phase信号来控制。S1与S4同时导通，定义为phase-1状态，S2与S3同时导通，定义为phase-2状态。

当电路工作在phase-1时，Ib作为充电电流对C1充电，当C1上极板电压达到NMOSM4的阈值电压时，下拉电路导通，由于下拉电路的能力设计的较强，因此当其栅极达到阈值电压形成导电沟道后，会将节点n1电压拉低，并使后级的逻辑电路认出‘0’；同理，当电路工作状态切换到phase-2时，S1和S4断开，S2和S3闭合，Ib开始对C2充电，同时C1的电荷通过S2被快速放电(放电时间远小于充电时间)。当C2上极板电压充到NMOS M3的阈值电压后，M3的导电沟道形成，同样的下拉能力强于I2的上拉，M3的drain端电压被拉低，使节点n2被后级逻辑电路认出‘0’。

所述SR锁存器，其输入分为两路，均连接至充放电电路，分别为n1和n2；其输出分为两路，连接至开关控制电路，并作为整个RC振荡器电路的输出信号。SR锁存器的主要作用是根据n1和n2的电压翻转产生开关控制电路的输入信号和整个RC振荡器电路的输出信号osc_out和osc_out_bar，osc_out_bar为osc_out的取反信号。

所述开关控制电路，其输入分为两路，均连接至SR锁存器；其输出为1路phase信号，连接至充放电电路。开关控制电路的主要作用是根据SR锁存器的输出信号，改变开关控制的相位，使充放电电路产生物理延时。Phase信号可以指示两种状态：phase-1和phase-2。

本发明的有益效果是，静态功耗只有偏置电流Ib和逻辑部分的动态功耗，因而振荡器电路的功耗比较低；因为是NMOS的阈值电压作为比较电压，因此充电时间不受电源的高低影响，可以与基准产生模块共享电源，因此可合并两路充电电流为一路，节约了用来做电流镜像复制的部分，比较部分为弱上拉和强下拉的竞争，简单高效，避免了传统RC振荡电路中的运算放大器和比较器，因而振荡器电路的面积和功耗也比较小。

附图说明

图1为本发明提出的一种RFID标签芯片的RC振荡器电路框图；

图2为本发明具体实施例提供的一种RFID标签芯片的RC振荡器电路结构示意图。

具体实施方式

以下根据附图，具体说明本装置的较佳实施例。

如图1所示，基准源电路的输出连接充放电电路，基准源电路输出三路信号，分别为偏置电流Ib及其两路镜像电流I1和I2。Ib，I1和I2输入充放电电路。

如图1所示，充放电电路的输入Ib，I1和I2连接基准源电路，输入phase来自开关控制电路。充放电电路的输出连接SR锁存器。如图2所示，充放电电路中有4个开关：S1，S2，S3和S4，4个开关由phase信号来控制。S1与S4同时导通，定义为phase-1状态，S2与S3同时导通，是为phase-2状态。当电路工作在phase-1时，Ib作为充电电流对C1充电，当C1上极板电压达到NMOS M4的阈值电压时，下拉电路导通，由于下拉电路的能力设计的较强，因此当其栅极达到阈值电压形成导电沟道后，会将节点n1电压拉低，并使后级的逻辑电路认出‘0’；同理，当电路工作状态切换到phase-2时，S1和S4断开，S2和S3闭合，Ib开始对C2充电，同时C1的电荷通过S2被快速放电(放电时间远小于充电时间)。当C2上极板电压充到NMOS M3的阈值电压后，M3的导电沟道形成，同样的下拉能力强于I2的上拉，M3的drain端电压被拉低，使节点n2被后级逻辑电路认出‘0’。

如图1所示，开关控制电路的输入为SR锁存器的输出信号，输出为phase信号，连接至充放电电路。当SR锁存器的输出信号变化时，开关控制电路根据SR锁存器的输出信号改变其输出的phase信号，从而调整充放电电路中的工作状态。

如图1所示，SR锁存器的输入分为两路n1和n2，均连接至充放电电路，其输出即为RC振荡器电路的输出osc_out及其取反信号osc_out_bar，连接至开关控制电路和本发明提出的RC振荡器电路的输出端口。当n1点电压拉低被认为是逻辑‘0’时，S-R锁存器被置位，其输出osc_out由‘0’变为‘1’；当n2点电压拉低被认为是逻辑‘0’时，S-R锁存器被置位，其输出osc_out由‘1’变为‘0’。

以上实施例说明了本发明提出的一种RFID标签芯片的RC振荡器电路的工作过程。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。以上的描述和附图仅仅是实施本发明的范例，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。