專利名稱：用于射頻識別(rfid)發(fā)射機應(yīng)答器的高增益輸入級及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一種射頻識別(RFID)發(fā)射機應(yīng)答器，特別涉及一種用于一個RFID發(fā)射機應(yīng)答器的高增益低電流輸入級。
一個發(fā)射機應(yīng)答器具有靈敏的輸入是非常有必要的。為此，必須放大其輸入信號。目前，大多數(shù)輸入級需要使用一個去耦電容器。該去耦電容器需要從外部L-C電路中隔離出由放大電路產(chǎn)生的DC偏壓分量。隔離DC偏壓分量是非常有必要的，因為人們不希望DC分量通過外部L-C電路的電感元件而接地短路。而且，利用去耦電容器所產(chǎn)生的問題在于所需的去耦電容器非常大并且需要消耗價值不菲的硅面積。
因此，就需要提供一種經(jīng)過改進的、用于發(fā)射機應(yīng)答器的高增益輸入級。經(jīng)過改進的高增益輸入級必須用更少的元件來實現(xiàn)現(xiàn)有的輸入級。經(jīng)過改進的高增益輸入級不必需要去耦電容器。經(jīng)過改進的高增益輸入級必須允許一個自動增益控制電路容易地集成于其中。經(jīng)過改進的高增益輸入級還必須具有低電流耗損。
依據(jù)本發(fā)明的一個實施例，本發(fā)明的一個目的是提供一種用于發(fā)射機應(yīng)答器的改進高增益輸入級。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于發(fā)射機應(yīng)答器的改進高增益輸入級，所述的改進高增益輸入級與現(xiàn)有的輸入級相比，需要更少的元件。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種不需要去耦電容器的、用于發(fā)射機應(yīng)答器的改進高增益輸入級偏壓電路。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于發(fā)射機應(yīng)答器的改進高增益輸入級，可容易地將一個自動增益控制電路集成于其中。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種具有低電流耗損的改進型發(fā)射機應(yīng)答器高增益輸入級。
依據(jù)本發(fā)明的一個實施例，公開了一種用于射頻識別(RFID)發(fā)射機應(yīng)答器的高增益輸入級。該高增益輸入級利用一個放大器來增大輸入信號的幅值。一個DC偏壓電路用于控制操作放大器。一個諧振電路耦合于放大器和DC偏壓電路之間。該諧振電路用于接收由一個電磁場產(chǎn)生的信號并產(chǎn)生發(fā)送給放大器的輸入信號。該諧振電路具有一個電感部分，用于DC偏置放大器。
依據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，公開了一種提供用于射頻識別(RFID)發(fā)射機應(yīng)答器的高增益輸入級的方法。該方法包括步驟提供一個用于增大輸入信號幅值的放大器；提供一個用于控制操作放大器的DC偏壓電路；以及提供一個耦合于放大器和DC偏壓電路之間的諧振電路，該諧振電路用于接收由一個電磁場產(chǎn)生的信號并產(chǎn)生發(fā)送給放大器的輸入信號，其中諧振電路的電感部分用于DC偏置放大器。
在下面結(jié)合附圖對最佳實施例的詳細(xì)描述中，本發(fā)明的前述和其它目的、特征和有益效果是顯而易見的。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的一種高增益輸入級的電路簡圖。
圖2是現(xiàn)有技術(shù)中的另一種高增益輸入級的電路簡圖。
圖3是本發(fā)明的一個實施例的電路簡圖。
圖4是本發(fā)明第二實施例的電路簡圖。
參照圖1，示出了現(xiàn)有技術(shù)中的一種用于發(fā)射機應(yīng)答器10的高增益輸入級(以下稱輸入級10)。該輸入級10具有一個外部電感電容(L-C)電路12。外部L-C電路12包括一個與電容元件16并聯(lián)的電感元件14。外部L-C電路12將拾取一個由電磁場產(chǎn)生的信號。L-C電路12在接收到由電磁場生產(chǎn)的信號之后，將產(chǎn)生一個電壓。然后L-C電路12產(chǎn)生的電壓信號被輸入到一個放大器18的第一輸入端。放大器18的第二輸入端與參考電壓VREF源耦合。反饋電阻22耦合于放大器18的輸出端和第一輸入端。第二電阻24也耦合于放大器18的第一輸入端。反饋電阻22和第二電阻24用于設(shè)置放大器18的電壓增益。
一個去耦電容器20也耦合于放大器18的第一輸入端。需要去耦電容器20是因為放大器18需要在一個特定的電壓電平發(fā)生偏置以達到最佳增益。而且，需要去耦電容器20將放大器18產(chǎn)生的DC偏壓分量從外部L-C電路12中隔離出去，因為人們不愿意DC偏壓分量通過外部L-C電路12的電感元件14而接地短路。如上所述，利用去耦電容器20的問題在于所需的去耦電容器20非常大，就象放大器18一樣大。這兩個元件消耗了價值不菲的硅面積。
參照圖2，示出了現(xiàn)有技術(shù)中的另一種用于發(fā)射機應(yīng)答器30的高增益輸入級(以下稱輸入級30)。
輸入級30利用了一個非常簡單的放大器32。放大器32是一個單晶體管放大器。放大器32包括一個電流源34。電流源34具有與一個電壓源VDD耦合的第一端子。電流源34的第二端子與一個晶體管36耦合。晶體管36有三個端子。晶體管36的第一端子與電流源34耦合。晶體管36的第二端子與一個偏壓電路38耦合。晶體管36的第三端子接地。
如上所述，晶體管36的第二端子耦合于一個偏壓電路38。偏壓電路38用于通過將放大器32偏置到放大器的閾值電壓來控制操作放大器32。偏壓電路38包括一個電流源40。電流源40具有與一個電壓源VDD耦合的第一端子。電流源40的第二端子與一個晶體管42耦合。晶體管42有三個端子。晶體管42的第一端子與電流源40耦合。晶體管42的第二端子與晶體管42的第一端子耦合。晶體管42的第三端子接地。
如圖1所示的現(xiàn)有輸入級10一樣，輸入級30具有一個外部電感電容(L-C)電路44。外部L-C電路44包括一個與電容元件48并聯(lián)的電感元件46。外部L-C電路44將拾取一個由電磁場產(chǎn)生的信號。L-C電路44在接收到由電磁場生產(chǎn)的信號之后，將產(chǎn)生一個電壓。然后L-C電路44產(chǎn)生的電壓信號被輸入到偏壓電路38和放大器32。
一個去耦電容器50耦合于偏壓電路38和放大器32。需要去耦電容器50將偏壓電路38產(chǎn)生的DC偏壓分量從外部L-C電路44中隔離出去，因為人們不愿意DC偏壓分量通過外部L-C電路44的電感元件46而接地短路。如上所述，利用去耦電容器50的問題在于所需的去耦電容器50非常大，它消耗了價值不菲的硅面積。
參照圖3，示出了一個用于發(fā)射機應(yīng)答器60的高增益輸入級(以下稱輸入級60)。輸入級60的獨特之處在于不再需要現(xiàn)有技術(shù)中的去耦電容器。這是通過將外部L-C電路68作為放大器／DC偏壓電路的一部分來實現(xiàn)的。而且，輸入級60需要很少的元部件，從而節(jié)省了昂貴的硅面積。輸入級60還可通過上述形成輸入級60一部分的L-C電路68的電感元件76而被偏置。
輸入級60利用一個非常簡單的放大器62。放大器62是一個單晶體管放大器。放大器62包括一個電流源64。電流源64具有與一個電壓源VDD耦合的第一端子。電流源64的第二端子與一個晶體管66耦合。晶體管66有三個端子。晶體管66的第一端子與電流源64耦合。晶體管66的第二端子與L-C電路68耦合。晶體管66的第三端子接地。
一個DC偏壓電路70耦合于L-C電路68。DC偏壓電路70用于通過將放大器62經(jīng)由L-C電路68偏置到放大器的閾值電壓來控制操作放大器62。DC偏壓電路70包括一個電流源72。電流源72具有與一個電壓源VDD耦合的第一端子。電流源72的第二端子與一個晶體管74耦合。晶體管74有三個端子。晶體管74的第一端子與電流源72耦合。晶體管74的第二端子與晶體管74的第一端子耦合。晶體管74的第三端子接地。
L-C電路68耦合于放大器62和DC偏壓電路70之間。L-C電路68包括一個與電容元件78并聯(lián)的電感元件76?，F(xiàn)在L-C電路68形成了放大器-DC偏壓電路(即輸入級60)的一部分。放大器62的偏壓流過電感元件76，使得放大器62在一個DC工作電壓電平被偏置。因此，不再需要現(xiàn)有技術(shù)中的去耦電容器。
現(xiàn)在參照圖4，示出了依據(jù)本發(fā)明另一個實施例的輸入級60，其中相同的標(biāo)號表示相同的元件。圖4中所描述的實施例與圖3所示的相似。這兩個實施例的一個區(qū)別在于圖4所示的輸入級60具有一個耦合于放大器62的自動增益控制電路80。自動增益控制電路80用于調(diào)節(jié)放大器62的增益。自動增益控制電路80通過調(diào)節(jié)與放大器62的晶體管66耦合的電阻82的電阻電平來實現(xiàn)其功能。自動增益控制電路80利用任何可調(diào)的增益元件，如一個電流控制電阻(ICR)或一個電壓控制電阻(VCR)。這兩個實施例的另一個區(qū)別在于圖4所示的輸入級60具有一個耦合于L-C電路68和DC偏壓電路70之間的電阻84。電阻84提高了輸入級60的動態(tài)范圍并且不會影響放大器62的DC偏壓。
在依據(jù)最佳實施例詳細(xì)描述本發(fā)明的同時，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解在形式和描述方面做出的前述和其它改進是允許的并且不會偏離本發(fā)明的構(gòu)思和保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于射頻識別(RFID)發(fā)射機應(yīng)答器的高增益輸入級，包括一個放大器，用于增大輸入信號的幅值；一個DC偏壓電路，用于控制操作所述放大器；以及一個耦合于放大器和DC偏壓電路之間的諧振電路，用于接收由一個電磁場產(chǎn)生的信號并產(chǎn)生發(fā)送給所述放大器的所述輸入信號，其中所述諧振電路的電感部分用于DC偏置所述放大器。
2.如權(quán)利要求1所述的用于射頻識別(RFID)發(fā)射機應(yīng)答器的高增益輸入級，其中所述放大器包括一個電流源；以及第一晶體管，其第一端子耦合于所述電流源，第二端子耦合于所述諧振電路，以及第三端子接地。
3.如權(quán)利要求2所述的用于射頻識別(RFID)發(fā)射機應(yīng)答器的高增益輸入級，其中所述放大器還包括一個可調(diào)增益元件，其第一端子耦合于所述第一晶體管的所述第三端子，而其第二端子接地；以及一個自動增益控制電路，其輸入端耦合于所述第一晶體管的所述第一端子而其輸出端耦合于所述可調(diào)增益元件。
4.如權(quán)利要求3所述的用于射頻識別(RFID)發(fā)射機應(yīng)答器的高增益輸入級，其中所述可調(diào)增益元件是一個電流控制電阻。
5.如權(quán)利要求3所述的用于射頻識別(RFID)發(fā)射機應(yīng)答器的高增益輸入級，其中所述可調(diào)增益元件是一個電壓控制電阻。
6.如權(quán)利要求1所述的用于射頻識別(RFID)發(fā)射機應(yīng)答器的高增益輸入級，其中所述DC偏壓電路包括一個偏置電流源；以及第二晶體管，其第一端子耦合于所述偏置電流源，第二端子耦合于所述諧振電路和所述第二晶體管的所述第一端子，第三端子接地。
7.如權(quán)利要求1所述的用于射頻識別(RFID)發(fā)射機應(yīng)答器的高增益輸入級，其中所述諧振電路包括一個電感元件；以及一個與所述電感元件并聯(lián)的電容元件。
8.如權(quán)利要求1所述的用于射頻識別(RFID)發(fā)射機應(yīng)答器的高增益輸入級，還包括一個耦合于所述DC偏壓電路和所述諧振電路的電阻，用于增大所述高增益輸入級的動態(tài)范圍而不影響所述放大器的DC偏置。
9.一種用于射頻識別(RFID)發(fā)射機應(yīng)答器的高增益輸入級，包括一個放大器，用于增大輸入信號幅值；一個DC偏壓電路，用于控制操作所述放大器；以及一個耦合于所述放大器和所述DC偏壓電路之間的諧振電路，用于接收由一個電磁場產(chǎn)生的信號并產(chǎn)生發(fā)送給所述放大器的所述輸入信號，其中所述諧振電路的電感部分用于DC偏置所述放大器；其中所述放大器包括一個電流源；以及第一晶體管，其第一端子耦合于所述電流源，第二端子耦合于所述諧振電路，以及第三端子接地；其中所述DC偏壓電路包括一個偏置電流源；以及第二晶體管，其第一端子耦合于所述偏置電流源，第二端子耦合于所述諧振電路和所述第二晶體管的所述第一端子，第三端子接地。
10.如權(quán)利要求9所述的用于射頻識別(RFID)發(fā)射機應(yīng)答器的高增益輸入級，其中所述諧振電路包括一個電感元件；以及一個與所述電感元件并聯(lián)的電容元件。
11.如權(quán)利要求9所述的用于射頻識別(RFID)發(fā)射機應(yīng)答器的高增益輸入級，其中所述放大器還包括一個可調(diào)增益元件，其第一端子耦合于所述第一晶體管的所述第三端子，而其第二端子接地；以及一個自動增益控制電路，其輸入端耦合于所述第一晶體管的所述第一端子而其輸出端耦合于所述可調(diào)增益元件。
12.如權(quán)利要求11所述的用于射頻識別(RFID)發(fā)射機應(yīng)答器的高增益輸入級，其中所述可調(diào)增益元件是一個電流控制電阻。
13.如權(quán)利要求11所述的用于射頻識別(RFID)發(fā)射機應(yīng)答器的高增益輸入級，其中所述可調(diào)增益元件是一個電壓控制電阻。
14.如權(quán)利要求9所述的用于射頻識別(RFID)發(fā)射機應(yīng)答器的高增益輸入級，還包括一個耦合于所述DC偏壓電路和所述諧振電路的電阻，用于增大所述高增益輸入級的動態(tài)范圍而不影響所述放大器的DC偏置。
15.一種提供用于射頻識別(RFID)發(fā)射機應(yīng)答器的高增益輸入級的方法，該方法包括步驟提供一個用于增大輸入信號幅值的放大器；提供一個用于控制操作所述放大器的DC偏壓電路；以及提供一個耦合于所述放大器和所述DC偏壓電路之間的諧振電路，用于接收由一個電磁場產(chǎn)生的信號并產(chǎn)生發(fā)送給所述放大器的所述輸入信號，其中所述諧振電路的電感部分用于DC偏置所述放大器。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中提供所述放大器的步驟還包括步驟提供一個電流源；以及提供第一晶體管，其第一端子耦合于所述電流源，第二端子耦合于所述諧振電路，以及第三端子接地。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其中提供所述放大器的步驟還包括步驟提供一個可調(diào)增益元件，其第一端子耦合于所述第一晶體管的所述第三端子，而其第二端子接地；以及提供一個自動增益控制電路，其輸入端耦合于所述第一晶體管的所述第一端子而其輸出端耦合于所述可調(diào)增益元件。
18.如權(quán)利要求15所述的方法，其中提供所述DC偏壓電路的步驟還包括步驟提供一個偏置電流源；以及提供第二晶體管，其第一端子耦合于所述偏置電流源，第二端子耦合于所述諧振電路和所述第二晶體管的所述第一端子，第三端子接地。
19.如權(quán)利要求15所述的方法，其中提供所述諧振電路的步驟還包括步驟提供一個電感元件；以及提供一個與所述電感元件并聯(lián)的電容元件。
20.如權(quán)利要求15所述的方法，還包括提供一個耦合于所述DC偏壓電路和所述諧振電路的電阻的步驟，用于增大所述高增益輸入級的動態(tài)范圍而不影響所述放大器的DC偏置。
全文摘要
一種用于射頻識別(RFID)發(fā)射機應(yīng)答器的高增益輸入級(60)。該高增益輸入級利用一個放大器(62)來增大輸入信號的幅值。一個DC偏壓電路(70)用于控制操作放大器。一個諧振電路(68)耦合于放大器(62)和DC偏壓電路(70)之間。該諧振電路(68)用于接收由一個電磁場產(chǎn)生的信號并產(chǎn)生發(fā)送給放大器(62)的輸入信號。該諧振電路(68)具有一個電感部分(76),用于偏置放大器(62),從而不再需要一個去耦電容器。
文檔編號G06K19/07GK1294717SQ99804406
公開日2001年5月9日 申請日期1999年12月20日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月21日
發(fā)明者威廉·斯米特, 彼得·希克 申請人:密克羅奇普技術(shù)公司