本實用新型涉及無線射頻識別技術領域,具體而言,涉及一種限時存儲器和RFID標簽。
背景技術:
目前電子電路具有多種方式存儲操作過程中的數(shù)據(jù),可大致分兩類:第一類是易失性存儲器,如動態(tài)RAM(Random Access Memory,隨機存取存儲器),掉電后數(shù)據(jù)就會消失;第二類為非易失性存儲器,如EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory,電可擦可編程只讀存儲器)、FLASH(閃存)存儲器、光盤或磁介質(zhì)硬盤等,這些存儲器掉電后可幾乎無限期(數(shù)年至數(shù)十年)存儲數(shù)據(jù)。
然而,我們也常遇到如下第三類存儲器,可稱之為限時存儲器,要求電路掉電后僅在特定時間內(nèi)存儲數(shù)據(jù)。這類存儲器可用來存儲剛發(fā)生的某一特定事件、執(zhí)行的某一特定動作等,特別是僅需存儲數(shù)秒或數(shù)分鐘的幾個比特數(shù)據(jù)位的應用。
例如,在RFID(Radio Frequency Identification,射頻識別)領域,就需要這種限時存儲器(也可稱之為盤存標記),在無線射頻識別空中接口標準ISO/IEC 18000-63和國家標準GB/T 29768-2013中均提出了這類明確需求。這些標準中不同種類型的限時存儲器,具有不同的維持時間需求,比如:(1)一種限時存儲器,掉電后至少保持2秒,但未規(guī)定最大維持時間;(2)一種限時存儲器,掉電后至少保持2秒,但小于80秒;(3)一種限時存儲器,掉電后至少保持0.5秒,但小于5秒;(4)一種限時存儲器,無論上電與否,至少保持0.5秒,但小于5秒。
上述第一種限時存儲器可以簡單的通過一個電容實現(xiàn),電荷存儲在電容中,由于電路中的寄生泄漏電流(典型為PN結(jié)泄漏電流)放電,如果該電容足夠大,則可在寄生泄漏電流最大(即最惡劣)的情況下,確保在最小維持時間(即2秒)內(nèi)未完成放電,則可以滿足該限時存儲需求。然而,片上寄生泄漏電流受溫度及工藝的影響很大,這意味著采用這種設計時,最大維持時間將很難控制。比如,當工藝泄漏電流很低且在低溫工作情況下,最大維持時間可達到數(shù)小時乃至數(shù)天時間。
而對于第三種和第四種限時存儲器的最大維持時間僅為最小維持時間的10倍,而由于受到制造工藝和工作溫度的影響,寄生泄漏電流變化程度可能達到10倍乃至更多,所以這兩種限時存儲器非常難以實現(xiàn),只有通過額外的工藝控制和校正(或修正),并限制工作溫度范圍,也正是因為如此,RFID標準中對限時存儲規(guī)定的工作溫度范圍僅為-25℃~40℃,而射頻鏈路頻率的工作溫度范圍規(guī)定為-25℃~60℃。
因此,如何使得限時存儲器在無需額外工藝控制、校正或修正的情況下,可以使存儲的電荷在一定時間內(nèi)以受控的方式放電,滿足不同的放電維持時間需求,進而滿足不同的限時存儲需求,并能使限時存儲器的工作溫度范圍變得更寬,成為亟待解決的技術問題。
技術實現(xiàn)要素:
本實用新型旨在至少解決現(xiàn)有技術或相關技術中存在的技術問題之一。
為此,本實用新型的一個目的在于提出了一種新的限時存儲控制電路,通過使受控電流發(fā)生器生成的受控放電電流的維持時間大于第一電容的放電時間,即使第一電容的放電時間在受控放電電流的維持時間范圍內(nèi)處于可控的狀態(tài),則可以使得限時存儲器在無需額外工藝控制、校正或修正的情況下,可以使存儲的電荷在一定時間內(nèi)以受控的方式放電,滿足不同的放電維持時間需求,進而滿足不同的限時存儲需求,并能使限時存儲器的工作溫度范圍變得更寬。
本實用新型的另一個目的在于提出了一種具有限時存儲控制電路的RFID電子標簽。
為實現(xiàn)上述至少一個目的,根據(jù)本實用新型的第一方面,提出了一種限時存儲控制電路,包括:第一開關、第二開關、第一電容、受控電流發(fā)生器和比較器;其中,所述第一開關和所述第二開關串聯(lián)連接的公共端連接至所述第一電容的正極、所述受控電流發(fā)生器的輸出端和所述比較器的輸入端,所述第一開關的除所述公共端外的另一端連接至充電電源,所述第二開關的除所述公共端外的另一端接地以及所述第一電容的負極接地;以及所述第一電容在所述第一開關閉合時處于充電狀態(tài),在所述第二開關閉合時處于放電狀態(tài);所述第一電容在所述第一開關和所述第二開關均斷開時均處于放電狀態(tài),所述第一電容的放電電流受寄生泄露電流和所述受控電流發(fā)生器輸出的受控放電電流控制,且所述受控電流發(fā)生器輸出受控放電電流的維持時間大于所述第一電容的維持時間;所述比較器用于在所述第一電容的電壓值大于預設電壓閾值時輸出高電平信號,以及在所述第一電容的電壓值小于或等于所述預設電壓閾值時輸出低電平信號。
在該技術方案中,當?shù)谝婚_關閉合時由充電電源向第一電容充電,而當?shù)诙_關閉合時第一電容處于釋放存儲的電荷的放電狀態(tài),而當有意或系統(tǒng)掉電時,即第一開關和第二開關均斷開時,第一電容由于電路中的寄生泄漏電流而緩慢放電,過程中通過比較器根據(jù)第一電容的電壓值的大小確定并輸出限時存儲器的盤存標記狀態(tài),即當比較器確定第一電容的電壓值大于其預設電壓閾值時輸出的盤存標記狀態(tài)為高電平信號,否則比較器輸出的盤存標記狀態(tài)為低電平信號,而為了使限時存儲器的盤存標記狀態(tài)由高電平信號變?yōu)榈碗娖叫盘栔氨3指唠娖叫盘柕木S持時間符合預期時間,以在無需額外工藝控制、校正或修正的情況下滿足不同的限時存儲需求,則可以使受控電流發(fā)生器在第一開關和第二開關均斷開時輸出受控放電電流,而第一電容在寄生泄露電流和受控放電電流的控制下輸出放電電流,且使受控電流發(fā)生器輸出受控放電電流的維持時間大于第一電容的放電時間,即大于保持盤存標記狀態(tài)為高電平信號的時間,如此,則可以使第一電容的放電時間在受控放電電流的維持時間范圍內(nèi)處于可控的狀態(tài),即使第一電容存儲的電荷在一定時間內(nèi)以受控的方式放電,以滿足不同的放電維持時間需求,同時降低溫度變化對限時存儲器的限時存儲維持時間的影響,即可以使限時存儲器的工作溫度范圍變得更寬。
其中,比較器可以為簡單的CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor,互補金屬氧化物半導體)邏輯緩存,即可很好地根據(jù)第一電容的電壓值實現(xiàn)對限時存儲器的盤存標記狀態(tài)的確定。
根據(jù)本實用新型的上述實施例的限時存儲控制電路,還可以具有以下技術特征:
在上述技術方案中,優(yōu)選地,所述受控電流發(fā)生器包括:第三開關、第二電容、第一晶體管、第二晶體管和參考電流發(fā)生器;其中,所述第一晶體管的柵極與所述第二晶體管的柵極相連,所述第一晶體管的源極接地、漏極連接至所述參考電流發(fā)生器,所述參考電流發(fā)生器用于輸出參考電流,所述第二晶體管的源極接地、漏極作為所述受控電流發(fā)生器的輸出端,以及所述第三開關的一端連接至所述參考電流發(fā)生器、另一端連接至所述第一晶體管和所述第二晶體管的柵極公共端,所述第二電容的正極連接至所述柵極公共端、負極接地;以及當所述第三開關閉合時,所述第二電容充電;當所述第三開關斷開時,所述第二電容在寄生泄漏電流的作用下完成放電之前,輸出所述受控放電電流。
在該技術方案中,受控電流發(fā)生器具體可以通過第二電容存儲電荷并在電路掉電后受寄生泄漏電流影響逐漸耗盡存儲的電荷的方式輸出受控放電電流,如此則可以通過優(yōu)選第二電容的尺寸使其維持時間大于第一電容的放電時間,以使第一電容的放電在受控放電電流的維持時間范圍內(nèi)均處于受控狀態(tài),滿足相應的限時存儲需求;具體地,當?shù)谌_關閉合時,第一晶體管和第二晶體管構(gòu)成的鏡像電流器以鏡像參考電流發(fā)生器輸出的參考電流,則此時流經(jīng)第一晶體管和第二晶體管的電流相同且二者的柵極電壓相同,且處于充電狀態(tài)的第二電容的電壓值與上述柵極電壓相同,而當?shù)谌_關斷開時,第二電容開始緩慢放電,而第二晶體管的柵極電壓在第三開關斷開仍可保持一段時間,以繼續(xù)輸出受控放電電流,其對第一電容進行放電,并使受控放電電流的維持時間大于所需的限時存儲器的最大維持時間。
在上述任一技術方案中,優(yōu)選地,所述參考電流發(fā)生器包括至少一級鏡像電流器,所述至少一級鏡像電流器輸出的鏡像電流作為所述參考電流輸入所述第一晶體管的漏極。
在該技術方案中,用于產(chǎn)生對第二電容進行充電的參考電流的參考電流發(fā)生器生成可以包括一級或多級鏡像電流器,即通過至少一級鏡像電流器的鏡像將輸入的參考電流轉(zhuǎn)換為可以使第二電容在電路掉電后輸出維持時間大于第一電容的放電時間的受控放電電流。
其中,參考電流發(fā)生器的輸入電流具體通過一個電阻或帶隙基準來實現(xiàn)。
在上述任一技術方案中,優(yōu)選地,所述至少一級參考電流發(fā)生器包括第一級鏡像電流器和第二級鏡像電流器;其中,所述第一級鏡像電流器用于對所述輸入電流進行鏡像輸出第一鏡像電流,以及所述第二級鏡像電流器用于對所述第一鏡像電流進行鏡像輸出第二鏡像電流。
在該技術方案中,可以通過包括兩個鏡像電流器的參考電流發(fā)生器將輸入電流轉(zhuǎn)換為參考電流,其中第一級鏡像電流器對輸入電流進行鏡像輸出的第一鏡像電流輸入與其串聯(lián)連接的第二級鏡像電流器,具體地可以將鏡像后輸出的第二鏡像電流作為參考電流輸入受控電流發(fā)生器中,以得到滿足第二電容的放電維持時間需求的產(chǎn)生受控放電電流的參考電流,具體可以通過調(diào)節(jié)鏡像電流器中的晶體管的溝道寬和長的比例控制縮放電流。
在上述任一技術方案中,優(yōu)選地,所述第一電容以電流源的方式進行放電和充電。
在該技術方案中,當參考電流發(fā)生器包括兩級鏡像電流器時,第一電容在第二開關閉合時處于放電狀態(tài)的放電電流可以由第一級鏡像電流器鏡像輸入電流生成,即將第一鏡像電流作為該放電電流,經(jīng)而將使比較器輸出的盤存標記狀態(tài)為低電平信號,以及第一電容在第一開關閉合時處于充電狀態(tài)的充電電源可以由經(jīng)第一級鏡像電流器和第二級鏡像電流器二次鏡像輸入電流生成,即將第二鏡像電流作為該充電電源,如此,通過使用經(jīng)鏡像輸入電流后得到的電流源對第一電容進行充放電,可以有效地避免采用電壓源進行充放電時帶來的浪涌電流,以提高限時存儲器的安全可靠性。
在上述任一技術方案中,優(yōu)選地,當所述第一電容有多個時,所述受控電流發(fā)生器中對應的包括多個所述第二晶體管,以及所述第一晶體管與每個所述第二晶體管構(gòu)成一個鏡像電流器。
在該技術方案中,當需要多個不同維持時間的限時存儲時,需要對應地配備多個第一電容,但可以共用一個第二電容,而受控電流發(fā)生器輸出的對應的受控放電電流,可以通過多個第二晶體管分別與第一晶體管構(gòu)成的鏡像電流器鏡像參考電流的方式實現(xiàn)。
在上述任一技術方案中,優(yōu)選地,所述第一開關包括第一與非門和第五晶體管,所述第一與非門的輸出端連接至所述第五晶體管的柵極,當所述第一與非門輸出高電平信號時所述第五晶體管導通,以及當所述第一與非門輸出低電平信號時所述第五晶體管斷開;所述第二開關包括第二與非門和第六晶體管,所述第二與非門的輸出端連接至所述第六晶體管的柵極,當所述第二與非門輸出高電平信號時所述第六晶體管導通,以及當所述第二與非門輸出低電平信號時所述第六晶體管斷開。
在該技術方案中,限時存儲器的第一開關和第二開關可以以與非門和晶體管組合的形式實現(xiàn),對于第一開關,當?shù)谝慌c非門的上電復位信號和置位信號均為高電平信號時第五晶體管導通,以對第一電容進行充電,對于第二開關,當?shù)诙c非門的上電復位信號和清除信號均為高電平時第六晶體管導通,以使第一電容放電;而對于第一開關和第二開關,當?shù)谝慌c非門和第二與非門的上電復位信號均為低電平時,第五晶體管和第六晶體管均截止斷開,第一電容以受控放電電流為受控速率進行放電,暫時保留第一電容存儲的電荷,以在受控的時間內(nèi)保持比較器輸出的盤存標記狀態(tài)不變。
在上述任一技術方案中,優(yōu)選地,所述第三開關包括連接至上電復位電路的第七晶體管,所述上電復位電路的輸出端連接至所述第七晶體管的柵極,當所述上電復位電路輸出高電平信號時所述第七晶體管導通,以及當所述上電復位電路輸出低電平信號時所述第七晶體管斷開。
在該技術方案中,受控電流發(fā)生器的第三開關具體可以包括連接到上電復位電路的晶體管,當該上電復位電路輸出高電平信號時晶體管導通,開始對第二電容進行充電,而當該上電復位電路輸出低電平信號時晶體管截止斷開第二電容開始向第一電容釋放受控放電電流,以使第一電容的放電在第二電容的維持時間范圍內(nèi)均處于受控狀態(tài),滿足相應的限時存儲需求。
在上述技術方案中,為了實現(xiàn)不同維持時間需求的多種限時存儲,可以調(diào)整第一電容的大小或者調(diào)整受控放電電流的大小(比如調(diào)整第二電容的大小),即通過不同的第一電容和第二電容的搭配滿足不同的限時存儲需求。在上述任一技術方案中,優(yōu)選地,所述預設電壓閾值的取值范圍為0V~1V。
在該技術方案中,通過將比較器的門限預設電壓閾值設置在接近0V的電平,可以提高限時存儲器維持時間的動態(tài)范圍,并減少第二電容的體積,以占用最小的空間,節(jié)省成本。
根據(jù)本實用新型的第二方面,提出了一種RFID電子標簽,包括:如上技術方案中任一項所述的限時存儲器。
在該技術方案中,通過使該限時存儲器中受控電流發(fā)生器生成的受控放電電流的維持時間大于第一電容的放電時間,即使第一電容的維持時間在受控放電電流的放電時間范圍內(nèi)處于可控的狀態(tài),則可以使得限時存儲器在無需額外工藝控制、校正或修正的情況下,可以使存儲的電荷在一定時間內(nèi)以受控的方式放電,滿足不同的放電維持時間需求,進而滿足不同的限時存儲需求,并能使限時存儲器的工作溫度范圍變得更寬。
本實用新型的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出,部分將從下面的描述中變得明顯,或通過本實用新型的實踐了解到。
附圖說明
圖1示出了本實用新型的實施例的限時存儲器的示意框圖;
圖2示出了本實用新型的第一實施例的限時存儲器的電路原理示意圖;
圖3示出了本實用新型的第一實施例的受控電流發(fā)生器的電路原理示意圖;
圖4示出了參考電流發(fā)生器的電路原理示意圖;
圖5示出了本實用新型的第二實施例的受控電流發(fā)生器的電路原理示意圖;
圖6示出了本實用新型的第三實施例的受控電流發(fā)生器的電路原理示意圖;
圖7示出了本實用新型的第二實施例的限時存儲器的電路原理示意圖。
具體實施方式
為了可以更清楚地理解本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點,下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型進行進一步的詳細描述。需要說明的是,在不沖突的情況下,本申請的實施例及實施例中的特征可以相互組合。
在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本實用新型,但是,本實用新型還可以采用其他不同于在此描述的其他方式來實施,因此,本實用新型的保護范圍并不受下面公開的具體實施例的限制。
下面結(jié)合圖1至圖7對本實用新型的實施例的限時存儲器進行說明。
如圖1所示,根據(jù)本實用新型的實施例的限時存儲器10,包括:第一開關102、第二開關104、第一電容106、受控電流發(fā)生器108和比較器110。
其中,所述第一開關102和所述第二開關104串聯(lián)連接的公共端連接至所述第一電容106的正極、所述受控電流發(fā)生器108的輸出端和所述比較器110的輸入端,所述第一開關102的除所述公共端外的另一端連接至充電電源,所述第二開關104的除所述公共端外的另一端接地以及所述第一電容106的負極接地;以及所述第一電容106在所述第一開關102閉合時處于充電狀態(tài),在所述第二開關104閉合時處于放電狀態(tài);所述第一電容106在所述第一開關102和所述第二開關104均斷開時均處于放電狀態(tài),所述第一電容106的放電電流受寄生泄露電流和所述受控電流發(fā)生器108輸出的受控放電電流控制,且所述受控電流發(fā)生器108輸出受控放電電流的維持時間大于所述第一電容106的維持時間;所述比較器110用于在所述第一電容106的電壓值大于預設電壓閾值時輸出高電平信號,以及在所述第一電容106的電壓值小于或等于所述預設電壓閾值時輸出低電平信號。
在該實施例中,具體電路原理如圖2所示,當?shù)谝婚_關102閉合時由充電電源向第一電容106充電,而當?shù)诙_關104閉合時第一電容106處于釋放存儲的電荷的放電狀態(tài),而當有意或系統(tǒng)掉電時,即第一開關102和第二開關104均斷開時,第一電容106由于電路中的寄生泄漏電流I1而緩慢放電,過程中通過比較器110根據(jù)第一電容106的電壓值的大小確定并輸出限時存儲器的盤存標記狀態(tài),即當比較器110確定第一電容106的電壓值大于其預設電壓閾值時輸出的盤存標記狀態(tài)為高電平信號(比如“1”),此時第一電容處于充電狀態(tài),否則比較器110輸出的盤存標記狀態(tài)為低電平信號(比如“0”),此時第一電容處于放電狀態(tài),而為了使限時存儲器的盤存標記狀態(tài)由高電平信號變?yōu)榈碗娖叫盘栔氨3指唠娖叫盘柕木S持時間符合預期時間,以在無需額外工藝控制、校正或修正的情況下滿足不同的限時存儲需求,則可以使受控電流發(fā)生器108在第一開關102和第二開關104均斷開時輸出受控放電電流,而第一電容106在寄生泄露電流和受控放電電流的控制下輸出放電電流,且使受控電流發(fā)生器108輸出受控放電電流的維持時間大于第一電容106的放電時間,即大于保持盤存標記狀態(tài)為高電平信號的時間,如此,則可以使第一電容106的放電時間在受控放電電流的維持時間范圍內(nèi)處于可控的狀態(tài),即使第一電容106存儲的電荷在一定時間內(nèi)以受控的方式放電,以滿足不同的放電維持時間需求,同時降低溫度變化對限時存儲器的限時存儲維持時間的影響,即可以使限時存儲器的工作溫度范圍變得更寬。
其中,比較器110可以為簡單的CMOS邏輯緩存,即可很好地根據(jù)第一電容106的電壓值實現(xiàn)對限時存儲器的盤存標記狀態(tài)的確定。
進一步地,在上述實施例中,所述受控電流發(fā)生器108包括:第三開關1080、第二電容1082、第一晶體管1084、第二晶體管1086和參考電流發(fā)生器1088,如圖3所示。
其中,所述第一晶體管1084的柵極與所述第二晶體管1086的柵極相連,所述第一晶體管1084的源極接地、漏極連接至所述參考電流發(fā)生器1088,所述參考電流發(fā)生器1088用于輸出參考電流,所述第二晶體管1086的源極接地、漏極作為所述受控電流發(fā)生器108的輸出端,以及所述第三開關1080的一端連接至所述參考電流發(fā)生器1088、另一端連接至所述第一晶體管1084和所述第二晶體管1086的柵極公共端,所述第二電容1082的正極連接至所述柵極公共端、負極接地;以及當所述第三開關1080閉合時,所述第二電容1082充電;當所述第三開關1080斷開時,所述第二電容1082在寄生泄漏電流的作用下完成放電之前,輸出所述受控放電電流。
在該實施例中,受控電流發(fā)生器108具體可以通過第二電容1082存儲電荷并在電路掉電后受寄生泄漏電流I2影響逐漸耗盡存儲的電荷的方式輸出受控放電電流IC,如此則可以通過優(yōu)選第二電容1082的尺寸使其維持時間大于第一電容106的放電時間,以使第一電容106的放電在第二電容1082的維持時間范圍內(nèi)均處于受控狀態(tài),滿足相應的限時存儲需求;具體地,當?shù)谌_關1080閉合時,第一晶體管1084和第二晶體管1086構(gòu)成的鏡像電流器以鏡像參考電流發(fā)生器1088輸出的參考電流,則此時流經(jīng)第一晶體管1084和第二晶體管1086的電流相同且二者的柵極電壓相同,且處于充電狀態(tài)的第二電容1082的電壓值與上述柵極電壓相同,而當?shù)谌_關1080斷開時,第二電容1082開始緩慢放電,而第二晶體管1086的柵極電壓在第三開關1080斷開仍可保持一段時間,以繼續(xù)輸出受控放電電流IC,其對第一電容106進行放電,并使受控放電電流Ic的維持時間大于所需的限時存儲器的最大維持時間,基于此,可以確定一個具有足夠大的電荷容量的第二電容1082。
進一步地,在實際設計中可使受控放電電流剛開始時較高,但整個維持時間內(nèi)的平均受控放電電流滿足電路系統(tǒng)需求。
進一步地,如圖圖4至圖6所示,在上述任一實施例中,所述參考電流發(fā)生器1088包括至少一級鏡像電流器,所述至少一級鏡像電流器輸出的鏡像電流作為所述參考電流輸入輸入所述第一晶體管1084的漏極。
在該實施例中,用于產(chǎn)生對第二電容進行充電的參考電流的參考電流發(fā)生器1088生成可以包括一級或多級鏡像電流器,即通過至少一級鏡像電流器的鏡像將輸入電流轉(zhuǎn)換為可以使第二電容在電路掉電后輸出維持時間大于第一電容的放電時間的受控放電電流。
進一步地,在上述實施例中,每級鏡像電流器包括第三晶體管P1和第四晶體管P2,第三晶體管P1的柵極連接至第四晶體管P2的柵極,第三晶體管P1的源極和第四晶體管P2的源極均接地,第三晶體管P1的漏極用于接收電流以及第四晶體管P2的漏極用于輸出電流,如圖4和圖5所示。
其中,參考電流發(fā)生器1088的輸入電流112具體通過一個電阻或帶隙基準來實現(xiàn)。
進一步地,在上述任一實施例中,如圖4、圖5和圖6所示,所述至少一級鏡像電流器包括第一級鏡像電流器10882和第二級鏡像電流器10884。
其中,所述第一級鏡像電流器10882用于對所述輸入電流112進行鏡像,輸出第一鏡像電流,以及所述第二級鏡像電流器10884用于對所述第一鏡像電流進行鏡像輸出第二鏡像電流。
在該實施例中,可以通過包括兩個鏡像電流器的參考電流發(fā)生器1088將輸入電流112轉(zhuǎn)換為參考電流,其中第一級鏡像電流器10882對輸入電流112進行鏡像輸出的第一鏡像電流輸入與其串聯(lián)連接的第二級鏡像電流器10884,并將鏡像后輸出的第二鏡像電流作為參考電流輸入受控電流發(fā)生器108中,以得到滿足第二電容1082的放電維持時間需求的產(chǎn)生受控放電電流的參考電流,具體可以通過調(diào)節(jié)鏡像電流器中的晶體管的溝道寬和長的比例控制縮放電流。
如圖4所示,通過控制第三晶體管P1和第四晶體管P2的溝道寬和長的比例,可使得電流鏡像比例為10:1,則如果輸入電流112為1μA,那么第一級鏡像電流器10882的第三晶體管P1和第四晶體管P2產(chǎn)生的鏡像電流則為100nA。
進一步地,如圖5所示,通過調(diào)節(jié)鏡像電流器中的晶體管的溝道寬和長的比例,第一鏡像電流通過第一級鏡像電流器10882以100:1的比例鏡像輸入電流112產(chǎn)生,并經(jīng)過第二級鏡像電流器10884和第一晶體管1084和第二晶體管1086構(gòu)成的鏡像電流器兩次鏡像,每次比例均為100:1,則最終的電流縮放比例總范圍為1000000:1,這樣如果輸入電流112為1μA,則當?shù)谌_關1080中的晶體管導通時,受控放電電流IC1為1pA;而需要實現(xiàn)多個限時存儲,則受控放電電流可以通過鏡像產(chǎn)生,如圖中所示的受控放電電流IC2。
另外,需要說明的是,實際的晶體管尺寸應當根據(jù)生產(chǎn)工藝及限時存儲的維持時間范圍進行調(diào)整。
進一步地,在上述實施例中,如圖5和6所示,寄生泄漏電流主要包括圖中所示的電流I3、I4、I5,這些電流分別由第二級鏡像電流器10884中的晶體管P2、第一晶體管1084和第二晶體管1086的通道泄漏產(chǎn)生,同時也由流經(jīng)這三個晶體管反向偏置漏極結(jié)的寄生泄漏電流產(chǎn)生。流經(jīng)第一晶體管1084的電流會由第二晶體管1086鏡像產(chǎn)生,等于鏡像的第二級鏡像電流器10884中的晶體管P2的電流加上寄生泄漏電流I3并減去寄生泄漏電流I4的值??偟姆烹婋娏鞯扔诘诙w管1086的鏡像電流減去寄生泄漏電流I5。如果通過增加第二級鏡像電流器10884中的晶體管P2的鏡像電流以補償寄生泄漏電流I4,則可以減小總寄生泄漏電流波動范圍??梢酝ㄟ^調(diào)整晶體管第二級鏡像電流器10884中的晶體管P2和第一晶體管1084的通道寬度和漏極面積,使得寄生泄漏電流I3最小,同時使寄生泄漏電流I4是寄生泄漏電流I5的100倍,并使第二級鏡像電流器10884中的晶體管P2的鏡像電流等于最差情況下的寄生泄漏電流I4加上需要的鏡像電流。需要說明的是,寄生泄漏電流補償需要針對最高工作溫度的極限情況。
進一步地,在上述任一實施例中,如圖4至圖7所示,所述第一電容106以電流源的方式進行放電和充電。
在該實施例中,當參考電流發(fā)生器1088包括兩級鏡像電流器時,第一電容106在第二開關104閉合時處于放電狀態(tài)的放電電流可以由第一級鏡像電流器10882鏡像輸入電流112生成,即將第一鏡像電流作為該放電電流,經(jīng)而將使比較器110輸出的盤存標記狀態(tài)為低電平信號,以及第一電容106在第一開關102閉合時處于充電狀態(tài)的電流充電可以由經(jīng)第一級鏡像電流器10882和第二級鏡像電流器10884二次鏡像輸入電流112生成充電電源,如此,通過使用經(jīng)鏡像輸入電流112后得到的電流源對第一電容106進行充放電,可以有效地避免采用電壓源進行充放電時帶來的浪涌電流,以提高限時存儲器的安全可靠性。
進一步地,在上述任一實施例中,當所述第一電容106有多個時,所述受控電流發(fā)生器108中對應的包括多個所述第二晶體管1086,以及所述第一晶體管1084與每個所述第二晶體管1086構(gòu)成一個鏡像電流器。
在該實施例中,當需要多個不同維持時間的限時存儲時,需要對應地配備多個第一電容106,但可以共用一個第二電容1082,而受控電流發(fā)生器108輸出的對應的受控放電電流,可以通過多個第二晶體管1086分別與第一晶體管1084構(gòu)成的鏡像電流器鏡像參考電流的方式實現(xiàn),如圖5所示,包括兩個第二晶體管1086’和1086”,分別產(chǎn)生連個受控放電電流IC1和IC2。
進一步地,在上述任一實施例中,如圖7所示,所述第一開關102包括第一與非門和第五晶體管,所述第一與非門的輸出端連接至所述第五晶體管的柵極,當所述第一與非門輸出高電平信號時所述第五晶體管導通,以及當所述第一與非門輸出低電平信號時所述第五晶體管斷開;所述第二開關104包括第二與非門和第六晶體管,所述第二與非門的輸出端連接至所述第六晶體管的柵極,當所述第二與非門輸出高電平信號時所述第六晶體管導通,以及當所述第二與非門輸出低電平信號時所述第六晶體管斷開。
在該實施例中,限時存儲器10的第一開關102和第二開關104可以以與非門和晶體管組合的形式實現(xiàn),對于第一開關102,當?shù)谝慌c非門的上電復位信號和置位信號(S,SET)均為高電平信號時第五晶體管導通,以對第一電容106進行充電,對于第二開關104,當?shù)诙c非門的上電復位信號和清除信號(C,CLEAR)均為高電平時第六晶體管導通,以使第一電容106放電;而對于第一開關102和第二開關104,當?shù)谝慌c非門和第二與非門的上電復位信號均為低電平時,第五晶體管和第六晶體管均截止斷開,第一電容106以受控放電電流為受控速率進行放電,暫時保留第一電容106存儲的電荷,以在受控的時間內(nèi)保持比較器110輸出的盤存標記狀態(tài)不變。
進一步地,在上述任一實施例中,如圖5和圖6所示,所述第三開關1080包括連接至上電復位電路的第七晶體管,所述上電復位電路的輸出端連接至所述第七晶體管的柵極,當所述上電復位電路輸出高電平信號時所述第七晶體管導通,以及當所述上電復位電路輸出低電平信號時所述第七晶體管斷開。
在該實施例中,受控電流發(fā)生器108的第三開關1080具體可以包括連接到上電復位電路的晶體管,當該上電復位電路輸出高電平信號時晶體管導通,開始對第二電容1082進行充電,而當該上電復位電路輸出低電平信號時晶體管截止斷開第二電容1082開始向第一電容106釋放受控放電電流,以使第一電容106的放電在第二電容1082的維持時間范圍內(nèi)均處于受控狀態(tài),滿足相應的限時存儲需求。
在上述技術方案中,為了實現(xiàn)不同維持時間需求的多種限時存儲,可以調(diào)整第一電容106的大小或者調(diào)整受控放電電流的大小(比如調(diào)整第二電容1082的大小),即通過不同的第一電容106和第二電容1082的搭配滿足不同的限時存儲需求。
進一步地,在上述任一實施例中,所述預設電壓閾值的取值范圍為0V~1V,即通過將比較器110的門限預設電壓閾值設置在接近0V的電平,可以提高限時存儲器維持時間的動態(tài)范圍,并減少第二電容1082的體積,以占用最小的空間,節(jié)省成本。
在上述任一實施例中,為了最小化限時存儲器10的空間需求,受控放電電流需要做到非常小,與寄生泄漏電流處于同一數(shù)量級。如果受控放電電流和最大情況(極端溫度下,即最高溫度下)的寄生泄漏電流一樣大,則為了滿足最小維持時間需求,第一電容需要增大一倍。然而,此時最大維持時間僅為最小維持時間的一倍(在寄生泄漏電流非常低的情況下,如低溫情況)。根據(jù)最小維持時間和最大維持時間的比例,受控放電電流可以小于最大情況下的寄生泄漏電流,從而可以大大降低空間需求。舉例來講,當最大維持時間是最小維持時間的10倍時,受控放電電流可以縮小為最大情況下的寄生泄漏電流的10%,這樣,電容尺寸僅需要比原來增加10%。進一步地,在產(chǎn)生受控電流時,通過對寄生泄漏電流補償,還可以進一步減小最小保持時間和最大保持時間的區(qū)間范圍。
作為本實用新型的一個實施例,可以將上述限時存儲器10應用于RFID電子標簽中,該RFID電子標簽通過使該限時存儲器10中受控電流發(fā)生器生成的受控放電電流的維持時間大于第一電容的放電時間,即使第一電容的放電時間在受控放電電流的維持時間范圍內(nèi)處于可控的狀態(tài),則可以使得限時存儲器在無需額外工藝控制、校正或修正的情況下,可以使存儲的電荷在一定時間內(nèi)以受控的方式放電,滿足不同的放電維持時間需求,進而滿足不同的限時存儲需求,并能使限時存儲器的工作溫度范圍變得更寬。
以上結(jié)合附圖詳細說明了本實用新型的技術方案,與單獨采用寄生泄漏電流進行電容放電的實施方式的限時存儲相比,限時存儲的維持時間可以得到更好的控制;而且,主要取決于限時存儲的維持時間最大值和最小值需求,和通常實施方式相比,空間需求僅需增加很小一部分;另外,任何時候都不存在電流浪涌。
通過使受控電流發(fā)生器生成的受控放電電流的維持時間大于第一電容的放電時間,即使第一電容的放電時間在受控放電電流的維持時間范圍內(nèi)處于可控的狀態(tài),給第一電容以預期的低速率進行放電,則可以使得限時存儲器在無需額外工藝控制、校正或修正的情況下,可以使存儲的電荷在一定時間內(nèi)以受控的方式放電,滿足不同的放電維持時間需求,進而滿足不同的限時存儲需求,并能使限時存儲器的工作溫度范圍變得更寬。
以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已,并不用于限制本實用新型,對于本領域的技術人員來說,本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi),所作的任何修改、等同替換、改進等,均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。