專利名稱：射頻能量電荷泵及應(yīng)用該電荷泵的無源電子標(biāo)簽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及射頻識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種射頻能量電荷泵及應(yīng)用該電荷泵的無源電子標(biāo)簽。
背景技術(shù)：
射頻能量電荷泵是用來將接收到的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為不同電平的直流。在超高頻 (UHF)無源電子標(biāo)簽中，整個(gè)芯片的能量通過射頻能量電荷泵獲得；在UHF無源電子標(biāo)簽應(yīng)用中，能量轉(zhuǎn)化效率是射頻能量電荷泵最重要的參數(shù)，效率越高，意味著更低的射頻輸入能量下，芯片可以工作。當(dāng)前UHF無源電子標(biāo)簽產(chǎn)品中，電荷泵有兩種實(shí)現(xiàn)方式含肖特基二極管結(jié)構(gòu)和純CMOS管結(jié)構(gòu)。含肖特基二極管的結(jié)構(gòu)，寄生效應(yīng)小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但一致性差；純CMOS 管結(jié)構(gòu)一致性相對(duì)較好，但能量損耗大，寄生效應(yīng)大?，F(xiàn)有的電荷泵效率(在射頻輸入功率-14. 5dbm下實(shí)測(cè))最高在20%-30%之間，效率偏低，有待進(jìn)一步提高。

實(shí)用新型內(nèi)容為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本實(shí)用新型提供了一種射頻電荷能量泵，其能夠較現(xiàn)有技術(shù)而言顯著提高輸出功率。本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種射頻能量電荷泵，用于將接收到的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流輸出，所述射頻能量電荷泵包含射頻能量輸入端和直流輸出端，所述射頻能量輸入端接收射頻能量，所述直流輸出端耦合到外部電路上；含有Dickson結(jié)構(gòu)的基本單元， 其采用MOS管替代或部分替代Dickson結(jié)構(gòu)中的二極管；以及控制端，與所述MOS管的柵極相連，用于調(diào)整所述MOS管的柵極電壓的高低。其中，所述含有Dickson結(jié)構(gòu)的基本單元為若干級(jí)串聯(lián)。所述MOS管采用LVT型或Native型MOS管。所述含有Dickson結(jié)構(gòu)的基本單元為半二極管半MOS管結(jié)構(gòu)、純NMOS管結(jié)構(gòu)、純 PMOS管結(jié)構(gòu)或者半NMOS管半PMOS管結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型還提供了一種UHF無源電子標(biāo)簽，該電子標(biāo)簽通過射頻能量電荷泵提供能量，所述射頻能量電荷泵包含射頻能量輸入端和直流輸出端，所述射頻能量輸入端接收射頻能量，所述直流輸出端耦合到外部電路上；含有Dickson結(jié)構(gòu)的基本單元，其采用 MOS管替代或部分替代Dickson結(jié)構(gòu)中的二極管；以及控制端，與所述MOS管的柵極相連， 用于調(diào)整所述MOS管的柵極電壓的高低。其中，所述含有Dickson結(jié)構(gòu)的基本單元為若干級(jí)串聯(lián)。所述MOS管采用LVT型或Native型MOS管。所述含有Dickson結(jié)構(gòu)的基本單元為半二極管半MOS管結(jié)構(gòu)、純NMOS管結(jié)構(gòu)、純 PMOS管結(jié)構(gòu)或者半NMOS管半PMOS管結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型的有益效果在于，由于肖特基二極管的電學(xué)特性，導(dǎo)致效率隨輸入功率增大而明顯增大(即一致性差)，引入電學(xué)特性有利于一致性提高的MOS管后，由于MOS管的柵極電壓可控，提高柵極電壓相當(dāng)于提供了一個(gè)正偏置電壓，由此可以提高輸出電壓，即提高了輸出功率。

圖1為本實(shí)用新型射頻能量電荷泵的原理示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例并參照附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。如圖1所示，為一個(gè)UHF無源電子標(biāo)簽中的射頻能量電荷泵，其用于將接收到的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流輸出，所述射頻能量電荷泵包含射頻能量輸入端10和直流輸出端 60，所述射頻能量輸入端10接收射頻能量，所述直流輸出端40耦合到外部電路上；含有 Dickson結(jié)構(gòu)的基本單元，其采用MOS管20、30、40、50分別替代Dickson結(jié)構(gòu)中的二極管； 以及控制端，與上述MOS管的柵極相連，用于調(diào)整上述MOS管的柵極電壓的高低。本具體實(shí)施方式
中，含有Dickson結(jié)構(gòu)的基本單元為兩級(jí)串聯(lián)。本實(shí)用新型射頻能量電荷泵的工作原理如下射頻輸入正半周時(shí)，為正，「刀隨之增大，隨Fjn增大而增大。當(dāng) Vx2 > Vm +Vth , Vxi > Fz3時(shí)，能量通過C3，MOS管50流向電容C5。射頻輸入負(fù)半周時(shí)，^為負(fù)，F(xiàn)jn隨之變小，F(xiàn)yo隨G1的減小而減小。當(dāng)F21 <0 時(shí)，能量通過MOS管30從地流向電容C3。偏置電壓, Vx2 初始時(shí)，由于&低，節(jié)點(diǎn)X3的負(fù)載消耗能量小，能量貯存在電容C5中，^升高。在正半周時(shí)，隨&的升高，MOS管50正向?qū)?從左向右流為正向) 所需的Fxi, F0升高，即^ , &升高。在負(fù)半周時(shí)，隨冗的升高，為克服MOS管30的閾值，Vm升高。隨^的升高，^升高，從節(jié)點(diǎn)X0，Xl之間的寄生電容流向電容C2和MOS 管20的電荷更多流入MOS管20，最終，一個(gè)周期內(nèi)流入的電荷全部流入MOS管20, 達(dá)到平衡值。同理，&最終達(dá)到一個(gè)平衡值。相當(dāng)于給MOS管30和MOS管50加了一個(gè)正偏置電壓，提高了 ^，即提高了效率。
二極管和MOS管的電流公式
權(quán)利要求1.一種射頻能量電荷泵，用于將接收到的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流輸出，其特征在于，所述射頻能量電荷泵包含射頻能量輸入端和直流輸出端，所述射頻能量輸入端接收射頻能量，所述直流輸出端耦合到外部電路上；含有Dickson結(jié)構(gòu)的基本單元，其采用MOS管替代或部分替代Dickson結(jié)構(gòu)中的二極管；以及控制端，與所述MOS管的柵極相連，用于調(diào)整所述MOS管的柵極電壓的高低。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射頻能量電荷泵，其特征在于，所述含有Dickson結(jié)構(gòu)的基本單元為若干級(jí)串聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射頻能量電荷泵，其特征在于，所述MOS管采用LVT型或 Native 型 MOS 管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射頻能量電荷泵，其特征在于，所述含有Dickson結(jié)構(gòu)的基本單元為半二極管半MOS管結(jié)構(gòu)、純NMOS管結(jié)構(gòu)、純PMOS管結(jié)構(gòu)或者半NMOS管半PMOS管結(jié)構(gòu)。
5.一種超高頻無源電子標(biāo)簽，其特征在于，該電子標(biāo)簽通過射頻能量電荷泵提供能量， 所述射頻能量電荷泵包含射頻能量輸入端和直流輸出端，所述射頻能量輸入端接收射頻能量，所述直流輸出端耦合到外部電路上；含有Dickson結(jié)構(gòu)的基本單元，其采用MOS管替代或部分替代Dickson結(jié)構(gòu)中的二極管；以及控制端，與所述MOS管的柵極相連，用于調(diào)整所述MOS管的柵極電壓的高低。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超高頻無源電子標(biāo)簽，其特征在于，所述含有Dickson結(jié)構(gòu)的基本單元為若干級(jí)串聯(lián)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超高頻無源電子標(biāo)簽，其特征在于，所述MOS管采用LVT型或 Native 型 MOS 管。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超高頻無源電子標(biāo)簽，其特征在于，所述含有Dickson結(jié)構(gòu)的基本單元為半二極管半MOS管結(jié)構(gòu)、純NMOS管結(jié)構(gòu)、純PMOS管結(jié)構(gòu)或者半NMOS管半PMOS管結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種射頻能量電荷泵，用于將接收到的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流輸出，所述射頻能量電荷泵包含射頻能量輸入端和直流輸出端，所述射頻能量輸入端接收射頻能量，所述直流輸出端耦合到外部電路上；含有Dickson結(jié)構(gòu)的基本單元，其采用MOS管替代或部分替代Dickson結(jié)構(gòu)中的二極管；以及控制端，與所述MOS管的柵極相連，用于調(diào)整所述MOS管的柵極電壓的高低。本實(shí)用新型有效提高了射頻能量電荷泵的效率，與現(xiàn)有技術(shù)相比，在更低的射頻輸入能量下，安裝有該射頻能量電荷泵的芯片仍可以工作。
文檔編號(hào)H02M3/07GK202019298SQ20102066414
公開日2011年10月26日 申請(qǐng)日期2010年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月17日
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