低频低功耗RFID模拟前端设计

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近年来,随着人们生活水平提高和经济形势的飞速发展,各行各业都对于无线通信芯片有很大的需求。无线通信芯片极大程度上提高了生产和生活的便捷性,在科技高速发展的今天无线通信芯片已经渗透到了生活的很多角落。无线通信芯片主要是使用电磁波进行非接触式通信,电磁波有不同的频率。其中射频识别技术(RFID, radio frequency identification)的应用非常广泛。门禁识别,交通管理,物流管理和自动化生产等领域都对射频识别技术有很大的应用需求。  基本的射频识别系统包括基站和标签芯片两部分构成,本设计中的低频低功耗 RFID模拟前端芯片属于标签芯片范畴,主要任务是和基站进行通信。本文简要介绍了 RFID模拟前端芯片的基本概念和工作过程,重点讨论了通信过程和主要电路模块的设计、仿真和实现。首先概述了总体的设计,从芯片与基站的通信协议和模拟前端的设计简述两方面介绍。对于标签与基站的通信协议,在介绍基本通信过程的同时,也侧重介绍了加密模式和不加密模式工作下的区别。在介绍模拟前端的工作原理时,主要介绍了ASK调制和天线之间的互感通信。之后详细介绍了模拟前端电路的各个模块,并且重点介绍了基准产生电路,时钟产生电路,电荷泵电路以及整流,限幅,放电,调制和解调电路,并且给出了这些电路的电路原理图,作了具体的分析,之后给出了电路的仿真结果图。各个电路的仿真结果都表明,电路的各个模块有出色的性能指标,均可达到系统设计的要求。最后,本文进行了 RFID模拟前端系统的版图设计和整体电路仿真,并给出了整体的流片版图和仿真结果。电路在设计和仿真过程中都是采用0.35um的 CMOS工艺库,并且进行了流片验证,流片后芯片的实际测试结果非常接近仿真结果,可以完全满足模拟前端芯片的工作指标需求。
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