專利名稱：整流器電路和無線電通信裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種整流器電路和包括該整流器電路的無線電通信裝置。
背景技術(shù)：
整流器電路通過二極管的整流將交流電流(AC)轉(zhuǎn)變成直流電流(DC)。該整流器電路在設(shè)置作為半導(dǎo)體集成電路時(shí)采用了其源極和柵極相互連接的二極管接法(diode-connected)MOS晶體管作為二極管。例如，在采用通過三井(triple well)與基底隔離的NMOS晶體管作為二極管時(shí)，其漏極和源極與n井連接，并且源極也與連接在位于晶體管的底部處的p井上的背柵(backgate)上。
規(guī)類為通信裝置并且最近由于其應(yīng)用廣泛而受到關(guān)注的無線電射頻識(shí)別(RFID)標(biāo)簽需要整流器電路。RFID標(biāo)簽從在環(huán)形天線中感應(yīng)出的交流電流中產(chǎn)生出用于驅(qū)動(dòng)RFID標(biāo)簽中的集成電路的直流電源電壓并且將數(shù)據(jù)信號(hào)解調(diào)。電壓產(chǎn)生和解調(diào)需要整流器電路。
例如在日本專利申請(qǐng)?zhí)卦S公開No.2002-152080以及M.Usami等人的“Powder LSIAn ultra small RF identification chip for individualrecognition applications”，ISSCC Dig.Tech.Papers，2003年3月，第398-398頁(yè)中提出了一種用在RFID標(biāo)簽中的這種整流器電路。
但是，為了進(jìn)行二極管的整流，必須在PN結(jié)上即在源極和漏極上施加不小于MOS晶體管的閾值(大約為0.7V)的電壓。因此，傳統(tǒng)整流器電路不能用不小于該閾值的均方根數(shù)值來調(diào)整AC信號(hào)。這意味著RFID標(biāo)簽不能接收由讀取器/寫入器發(fā)送的弱信號(hào)。實(shí)際上，對(duì)可接收信號(hào)功率的這種限制將RFID標(biāo)簽?zāi)軌蚺c讀取器/寫入器通信的距離限制在大約30cm。該距離需要攜帶RFID標(biāo)簽或貼有該RFID標(biāo)簽物品的人靠近讀取器/寫入器，從而降低了方便性。該距離還使得一個(gè)讀取器/寫入器難以同時(shí)檢測(cè)多個(gè)RFID標(biāo)簽，并且限制了RFID標(biāo)簽的應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面，提供一種整流器電路，它包括用來輸出直流電壓的偏置電路；一第一MOS晶體管，它具有一柵極和一源極；以及一第二MOS晶體管，它具有一柵極、一源極和與第一MOS晶體管的源極連接的漏極。在第一MOS晶體管的柵極和源極之間只施加直流電壓，并且在第二MOS晶體管的柵極和源極之間只施加直流電壓。該整流器電路還包括一耦合電容器，它具有與第一MOS晶體管的源極連接的第一端部和向其輸入交流電流信號(hào)的第二端部。
根據(jù)本發(fā)明第二方面，提供一種整流器電路，它包括一第一浮柵晶體管，它具有相互連接的一控制柵和一源極、一漏極以及保持預(yù)定電勢(shì)的第一浮柵；一第二浮柵晶體管，它具有相互連接的一控制柵和一源極、與第一浮柵晶體管的源極連接的漏極以及保持預(yù)定電勢(shì)的第二浮柵；以及一耦合電容器，它具有與第一浮柵晶體管的源極連接的第一端部和向其輸入交流信號(hào)的第二端部。
根據(jù)本發(fā)明再一個(gè)方面，提供一種無線電通信裝置，它包括一環(huán)形天線；根據(jù)本發(fā)明的整流器電路；一存儲(chǔ)器，它存儲(chǔ)有標(biāo)簽識(shí)別信息；以及一信號(hào)處理電路，它根據(jù)由整流器電路整流出的直流電流通過環(huán)形天線接收和發(fā)送標(biāo)簽識(shí)別信息。


圖1為根據(jù)第一實(shí)施方案的整流電流的一部分的電路圖；圖2為偏置電路的實(shí)施例的電路圖；圖3為根據(jù)第一實(shí)施方案的整流器電路的方框圖；圖4為用在根據(jù)第一實(shí)施方案的整流器電路中的時(shí)鐘發(fā)生器電路的電路圖；圖5為根據(jù)第一實(shí)施方案的整流器電路的時(shí)鐘發(fā)生器電路的時(shí)間圖；圖6為DC發(fā)生器電路的實(shí)施例的電路圖；圖7為DC發(fā)生器電路的另一個(gè)實(shí)施例的電路圖；圖8為根據(jù)第二實(shí)施方案的整流器電路的一部分的電路圖；圖9為根據(jù)第三實(shí)施方案的整流器電路的電路圖；圖10為根據(jù)第三實(shí)施方案的整流器電路的DC電壓源的方框圖；圖11為DC電壓源的升壓電路的電路圖；圖12為浮柵的控制的流程圖；圖13為電量檢測(cè)過程的流程圖；圖14為在DC電壓源中的電流檢測(cè)模式的操作的流程圖；圖15為充電設(shè)定過程的流程圖；圖16為在DC電壓源中的電壓設(shè)定模式的操作的流程圖；圖17為根據(jù)第四實(shí)施方案的整流器電路的電路圖；圖18為根據(jù)第五實(shí)施方案的整流器電路的電路圖；圖19為根據(jù)第六實(shí)施方案的整流器電路的電路圖；圖20為一曲線圖，其中顯示出根據(jù)第六實(shí)施方案(實(shí)線)的RFID標(biāo)簽的整流特性和傳統(tǒng)RFID標(biāo)簽(虛線)的整流特性；并且圖21為根據(jù)第六實(shí)施方案的另一種RFID標(biāo)簽的方框圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參照這些附圖對(duì)包括根據(jù)本發(fā)明的RFID標(biāo)簽的整流器電路和無線電通信裝置的示例性實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)說明。具體地說，將RFID標(biāo)簽作為無線電通信裝置的示例進(jìn)行舉例說明。
根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方案的整流器電路包括一二極管接法晶體管，其中在其源極和柵極之間施加了恒定電壓。具體地說，該恒定電壓小于在MOS晶體管中進(jìn)行整流所需的閾值，優(yōu)選小于靠近該閾值的電壓值。
圖1為根據(jù)第一實(shí)施方案的整流器電路(下面被稱為“二極管電路”)的一部分的電路圖。在圖1中所示的二極管電路包括NMOS晶體管M1，其背柵和源極相互連接，并且其漏極與正極端子T1連接。該二極管電路還包括連接在NMOS晶體管M1的源極和柵極之間的偏置電路10a。該偏置電路10a產(chǎn)生出預(yù)定的電壓。這種連接使得NMOS晶體管M1用作在漏極側(cè)上具有PN結(jié)的二極管。該偏置電路10a在NMOS晶體管M1的柵極和源極之間施加預(yù)定電壓。具體地說，偏置電路10a產(chǎn)生出小于在NMOS晶體管M1中進(jìn)行整流所需的閾值的電壓(下面被稱為“二極管偏壓”)作為該預(yù)定電壓。該二極管偏壓例如為0至1.0V，優(yōu)選為接近閾值的數(shù)值，例如為0.6V。換句話說，利用在柵極和源極之間的二極管偏壓給NMOS晶體管M1施加偏壓以用不大于閾值電壓的均方根數(shù)值整流AC信號(hào)。該二極管電路在二極管偏壓例如為0.6V時(shí)能夠用大約100mV的均方根數(shù)值整流AC信號(hào)。
該二極管電路還包括其背柵和源極相互連接的NMOS晶體管M2。該NMOS晶體管M2的源極與負(fù)極端子T2連接。偏置電路10b連接在NMOS晶體管M2的柵極和源極之間。NMOS晶體管M2還具有與NMOS晶體管M1相同的功能，并且通過偏置電路10b受到在其柵極和源極之間的二極管偏壓。
NMOS晶體管M1的源極和NMOS晶體管M2的漏極相互連接，并且連接它們的導(dǎo)線連接在電容器C1的一個(gè)端部上。該電容器C1的另一個(gè)端部連接在信號(hào)輸入端子TA上。該電容器C1用作耦合電容器。該電容器C1在將根據(jù)該實(shí)施方案的整流器電路用在RFID標(biāo)簽中時(shí)與環(huán)形天線連接，并且用作串聯(lián)諧振電容器。
電容器C2連接在NMOS晶體管M1的漏極和NMOS晶體管M2的源極之間。通過電容器C2來使由NMOS晶體管M1和M2整流的信號(hào)半波平滑。該平滑使得能夠從電容器C2的兩個(gè)端部即在正極端子T1和負(fù)極端子T2之間輸出直流電壓。
NMOS晶體管M1和M2形成為具有三井結(jié)構(gòu)，并且與基底絕緣。因此，每個(gè)源極與位于NMOS晶體管的底部處的p井連接，并且每個(gè)漏極與n井連接。二極管在每個(gè)MOS晶體管中形成為PN結(jié)。
圖2為偏置電路10a或10b的實(shí)施例的電路圖。在圖2中所示的偏置電路100對(duì)應(yīng)于偏置電路10a或10b。該偏置電路100包括兩個(gè)串聯(lián)連接的NMOS晶體管M11和M12。這些NMOS晶體管M11和M12的每一個(gè)用作轉(zhuǎn)移柵(transfer gate)，并且布置在正線L1上。偏置電路100還包括兩個(gè)NMOS晶體管M21和M22，它們?cè)谪?fù)線L2上串聯(lián)連接并且分別用作轉(zhuǎn)移柵。NMOS晶體管M11和M21的柵極相互連接，并且NMOS晶體管M12和M22的柵極相互連接。電容器C11連接在用來將NMOS晶體管M11的漏極連接在NMOS晶體管M12的源極上的導(dǎo)線和用來將NMOS晶體管21的漏極連接在NMOS晶體管M22的源極上的導(dǎo)線之間。電容器C12連接在NMOS晶體管M12的漏極和NMOS晶體管M22的漏極之間。
偏置電路100與作為外圍電路的倒相器INV1、倒相器INV2和DC發(fā)生器電路110連接。DC發(fā)生器電路110從提供給根據(jù)該實(shí)施方案的整流器電路的主電源電壓中產(chǎn)生出與二極管偏壓對(duì)應(yīng)的DC電壓。下面將對(duì)該DC發(fā)生器進(jìn)行詳細(xì)說明。由DC發(fā)生器電路110產(chǎn)生出的DC電壓施加在偏置電路100的正線L1和負(fù)線L2之間。由于代表在圖1中所示的NMOS晶體管M1和M2的NMOS晶體管M10以較高的頻率例如幾個(gè)GHz級(jí)別操作，所以應(yīng)該盡可能降低在NMOS晶體管M10中的寄生電容。DC發(fā)生器電路110具有高電容以產(chǎn)生出穩(wěn)定的DC電壓。因此，設(shè)有如圖2所示的偏置電路100，從而從DC發(fā)生器電路110輸出的二極管偏壓沒有直接施加在NMOS晶體管M10的柵極和源極之間。
倒相器INV1的輸入端子連接在時(shí)鐘輸入端子TC上，并且接收具有預(yù)定頻率的時(shí)鐘脈沖。這些時(shí)鐘脈沖例如由在后面所述的時(shí)鐘發(fā)生器電路產(chǎn)生出。倒相器INV1的輸出端子與NMOS晶體管M11和M21的每個(gè)柵極以及倒相器INV2的輸入端子連接。倒相器INV2的輸出端子與NMOS晶體管M12和M22的每個(gè)柵極連接。
在從時(shí)鐘輸入端子TC輸入的時(shí)鐘脈沖為邏輯“低”時(shí)，倒相器INV1輸出邏輯“高”，并且倒相器INV2輸出邏輯“低”。因此，NMOS晶體管M11和M21打開，并且給電容器C11充上從DC發(fā)生器電路110提供的DC電壓。而且，NMOS晶體管M12和M22關(guān)閉，并且沒有向電容器C12施加任何DC電壓。
在從時(shí)鐘輸入端子TC輸入的時(shí)鐘脈沖為邏輯“高”時(shí)，倒相器INV1輸出邏輯“低”，并且倒相器INV2輸出邏輯“高”。因此，NMOS晶體管M11和M21關(guān)閉，并且NMOS晶體管M12和M22打開，從而充入在電容器C11的電荷提供給電容器C12。由于電容器C12的兩端與偏置電路100的輸出端子連接，所以在電容器C12的這些端部處的電壓作為二極管偏壓施加在二極管接法NMOS晶體管M10的柵極和源極之間。
最后，只需要在電容器C12的兩端處的電壓為NMOS晶體管M10的二極管偏壓。從DC發(fā)生器電路110提供的DC電壓可以與二極管偏壓相同。例如，可以通過采用脈寬調(diào)制(PWM)控制來切換NMOS晶體管M11、M12、M21和M22來將電容器C12的電壓固定在任意數(shù)值處。在這種情況下，主電源可以連接在正線L1和負(fù)線L2之間，而無需DC發(fā)生器電路110。
圖3為根據(jù)第一實(shí)施方案的整流器電路的方框圖。在圖3中所示的整流器電路120為這樣一個(gè)電路，其中將在圖2中所示的偏置電路100和外圍電路(DC發(fā)生器電路110以及倒相器INV1和INV2)應(yīng)用在圖1所示的二極管電路上。在圖3中所示的偏置電路100a和100b的每一個(gè)與在圖2中所示的偏置電路100對(duì)應(yīng)。如圖3所示，每個(gè)都為二極管接法的NMOS晶體管M1和M2需要在圖2中所示的偏置電路100。作為外圍電路的DC發(fā)生器電路110以及倒相器INV1和INV2由偏置電路100a和100b共享。
雖然如上所述的二極管電路由兩個(gè)二極管接法NMOS晶體管形成，但是代替的是可以使用兩個(gè)二極管接法PMOS晶體管。另外，構(gòu)成偏置電路100的轉(zhuǎn)移柵，即如上所述的NMOS晶體管，可以為NMOS晶體管?？梢栽跊]有倒相器INV2的情況下用PMOS晶體管代替在圖2中所示的NMOS晶體管M12和M22。
圖4為用來產(chǎn)生出輸入給整流器電路120的時(shí)鐘輸入端子TC的時(shí)鐘脈沖的時(shí)鐘發(fā)生器電路130的電路圖。該時(shí)鐘發(fā)生器電路130包括一虛擬(dummy)整流模塊、一虛擬切換模塊以及一差動(dòng)放大器310。虛擬整流模塊為整流器電路120的整流模塊的部分重復(fù)電路，包括具有與NMOS晶體管M1或M2相同形狀的NMOS晶體管Md5。NMOS晶體管Md5的背柵和源極相互連接。NMOS晶體管Md5的源極和漏極與負(fù)極端子連接，并且具有電勢(shì)V3。電容器Cd2電連接在NMOS晶體管Md5的柵極和源極之間。具體地說，虛擬整流模塊模仿了構(gòu)成整流器電路120的整流模塊的其中一個(gè)整流裝置。
虛擬切換模塊包括NMOS晶體管Md1至Md4、電容器Cd1和Cd2以及倒相器INV1和INV2。NMOS晶體管Md1至Md4和電容器Cd1和Cd2的連接與整流器電路200的偏置電路100a或100b的切換模塊相同。
具體地說，NMOS晶體管Md1和Md2的每一個(gè)用作轉(zhuǎn)移柵，并且布置在正線上。串聯(lián)連接的NMOS晶體管M11和M12的每一個(gè)用作轉(zhuǎn)移柵，并且布置在負(fù)線上。NMOS晶體管Md1的柵極和NMOS晶體管Md3的柵極兩者都連接在倒相器INV12的輸出端子上。倒相器INV12的輸入端子連接在倒相器INV11的輸出端子上。NMOS晶體管Md2的柵極和NMOS晶體管Md4的柵極兩者都連接在倒相器INV11的輸出端子上。電容器Cd1連接在用來將NMOS晶體管Md1的漏極連接在NMOS晶體管Md2的源極上的導(dǎo)線和用來將NMOS晶體管Md3的漏極連接在NMOS晶體管Md4的源極上的導(dǎo)線之間。電容器Cd2連接在NMOS晶體管Md2的漏極和NMOS晶體管Md4的漏極之間。
NMOS晶體管Md1的源極和NMOS晶體管Md3的源極與在圖2所示的偏置電路100中一樣分別連接在DC發(fā)生器電路110的正極端子和負(fù)極端子上。差動(dòng)放大器位置310將在電容器Cd2的兩個(gè)端部上的電壓和參考電壓之間的差壓放大適當(dāng)?shù)脑鲆嬉暂敵鲆换緯r(shí)鐘電壓VE。參考電壓表示為電壓VT-VX，其中VT為從DC發(fā)生器電路110提供的DC電壓，而VX為例如50mV。換句話說，差動(dòng)放大器310監(jiān)測(cè)電容器Cd2的電壓以產(chǎn)生出基本時(shí)鐘電壓VE。
差動(dòng)放大器310的輸出端子與倒相器INV11的輸入端子連接。倒相器INV11的輸出端子與時(shí)鐘發(fā)生器電路130的輸出端子BC連接。該輸出端子BC與整流器電路120的時(shí)鐘輸入端子TC連接。因此，當(dāng)從差動(dòng)放大器310輸出的基本時(shí)鐘電壓VE達(dá)到不小于預(yù)定電平的數(shù)值時(shí)，并且當(dāng)基本時(shí)鐘電壓VE下降至小于預(yù)定電平時(shí)，倒相器INV1輸出邏輯“高”。
圖5為在電容器Cd2的一個(gè)端部處的電勢(shì)V0、從差動(dòng)放大器310輸出的差壓VE、倒相器INV11的輸出電勢(shì)V1和倒相器INV12的輸出電勢(shì)V2的時(shí)間圖。
差動(dòng)放大器310在電勢(shì)V0大于參考電壓VT-VX即直到時(shí)刻t0的時(shí)間內(nèi)輸出被飽和至預(yù)定數(shù)值的正差壓VE(第一階段)。該正差壓VE對(duì)于倒相器INV11為邏輯“高”。因此，在該時(shí)期內(nèi)，倒相器INV11的輸出電勢(shì)V1為邏輯“低”，并且倒相器INV12的輸出電勢(shì)V2為邏輯“高”。因此，NMOS晶體管Md1和Md3打開，并且DC發(fā)生器電路110的DC電壓VT施加在電容器Cd1上。
由于通過NMOS晶體管Md5的漏電流將電容器Cd2放電，所以電勢(shì)V0逐漸減小并且最終變得小于參考電壓VT-VX(第二階段)。具體地說，從差動(dòng)放大器310輸出的差壓VE從正飽和電平開始逐漸降低，并且最終變?yōu)閷?duì)于倒相器INV11而言為邏輯“低”的輸入信號(hào)(時(shí)刻t1第三階段)。因此，倒相器INV11的輸出電勢(shì)V1變?yōu)檫壿嫛案摺保⑶业瓜嗥鱅NV12的輸出電勢(shì)V2變?yōu)檫壿嫛暗汀?。而且，NMOS晶體管Md2和Md4打開，并且在電容器Cd1上的電荷施加到電容器Cd2上。具體地說，電容器Cd2的電勢(shì)V0幾乎等于大于參考電壓VT-VX的電勢(shì)VT，并且進(jìn)入第一階段。之后，重復(fù)第一至第三階段。
輸出電勢(shì)V1為在階段重復(fù)期間周期性產(chǎn)生出的脈沖。整流器電路120接受該輸出電勢(shì)V1作為時(shí)鐘脈沖。具體地說，由于時(shí)鐘發(fā)生器電路130模仿了一部分整流器電路120，所以該時(shí)鐘脈沖在最佳的時(shí)間輸出以便有效地對(duì)在整流器電路120的偏置電路100a或100b中的電容器(與在圖1中的電容器C11和C12對(duì)應(yīng))充電。因此，構(gòu)成整流模塊的NMOS晶體管M1和M2總是受到大于預(yù)定電平的電壓的偏壓，并且整流器電路120的增益總是保持大于預(yù)定值。
可以采用PMOS晶體管作為用于時(shí)鐘發(fā)生器電路130的MOS晶體管。
整流器電路120和時(shí)鐘發(fā)生器電路130兩者都采用了從DC發(fā)生器電路110提供的恒定DC電壓。由于構(gòu)成DC發(fā)生器電路110的電子裝置的制造差異，這個(gè)DC電壓可能不會(huì)表示所期望的數(shù)值。但是，根據(jù)該實(shí)施方案的DC發(fā)生器電路110可能產(chǎn)生出不取決于這種制造差異的DC電壓。
圖6為DC發(fā)生器電路110的實(shí)施例的電路圖。在圖6中所示的DC發(fā)生器電路110a包括其柵極和漏極相互連接的NMOS晶體管M101以及從電源電壓VDD中產(chǎn)生出恒定電流的恒流源111。恒流源111的輸出端子和NMOS晶體管M101的漏極通過開關(guān)SW相互連接。NMOS晶體管M101的源極接地。在NMOS晶體管M101的柵極和源極之間的電壓與從DC發(fā)生器電路110a輸出的DC電壓VT對(duì)應(yīng)。
當(dāng)開關(guān)SW接通時(shí)，從恒流源111向NMOS晶體管M101提供恒定電流。該NMOS晶體管101根據(jù)該恒定電流在柵極和源極之間產(chǎn)生出電壓。當(dāng)從恒流源111提供的電流非常低例如不大于1μA時(shí)，NMOS晶體管M101處于接通和斷開的邊界狀態(tài)中。具體地說，在NMOS晶體管M101的柵極和源極之間的電壓幾乎等于閾值電壓。這是基于這樣的理論，即MOS晶體管的特性一般由ID＝β(VGS-Vth)2表示，并且低電流ID使在柵極和源極之間的電壓VGS幾乎等于閾值Vth。因此，該電壓可以用作整流器電路120的二極管偏壓。
DC發(fā)生器電路110a由開關(guān)SW間歇地操作。將開關(guān)SW斷開以降低能耗同時(shí)不需要從DC發(fā)生器電路110a輸出的DC電壓。從時(shí)鐘發(fā)生器電路130輸出的時(shí)鐘脈沖可以用于該開關(guān)SW的開/關(guān)控制。例如，在對(duì)于邏輯“低”的輸入而言開關(guān)SW的控制端子與在圖4中所示的時(shí)鐘發(fā)生器電路130的輸出端子BC連接并且將開關(guān)SW接通的情況中，DC發(fā)生器電路110a可以與時(shí)鐘發(fā)生器電路130以及偏置電路100a和100b的每一個(gè)請(qǐng)求恒定DC電壓VT的時(shí)間同步地輸出DC電壓VT。
開關(guān)SW在邏輯“高”的時(shí)鐘脈沖期間不必總是接通。該開關(guān)SW可以只是在邏輯“高”的時(shí)鐘脈沖的特定時(shí)期內(nèi)接通。
圖7為DC發(fā)生器電路110的另一個(gè)實(shí)施例的電路圖。在圖7中所示的時(shí)鐘發(fā)生器電路110b包括兩個(gè)NMOS晶體管M111和M112，每個(gè)具有相互連接的柵極和漏極，以及用來產(chǎn)生如在圖6中一樣的恒定電流的恒流源111。NMOS晶體管M111和M112串聯(lián)連接。恒流源111的輸出端子和NMOS晶體管M111的漏極通過開關(guān)SW相互連接。在NMOS晶體管M112的柵極和源極之間的電壓和在NMOS晶體管M111的柵極和源極之間的電壓的總和對(duì)應(yīng)于從DC發(fā)生器電路110b輸出的DC電壓VT。
在DC發(fā)生器電路110b中，NMOS晶體管M111和M112的每個(gè)閾值小于整流器電路120的NMOS晶體管M1和M2的每個(gè)閾電壓以及時(shí)鐘發(fā)生器電路130的NMOS晶體管Md5的閾電壓，并且具有這樣的電平，從而柵極-源極電壓的總和變得等于DC電壓VT。因此，即使在采用包括其閾值低于NMOS晶體管M1、M2和M5的閾值的MOS晶體管的電源電壓的情況下，也可以不受制造差異影響地利用該DC發(fā)送器電路110a。
如上所述形成的DC發(fā)生器電路110優(yōu)選與用在整流器電路120中的NMOS晶體管M1和M2一起結(jié)合在IC芯片中。一般來說，在各坯次(lot)之間或在各圓晶(wafer)之間在MOS晶體管的閾值電壓方面的差異大約為-100mV至+100mV。當(dāng)在不同芯片中形成DC發(fā)生器電路110和整流器電路120的每一個(gè)時(shí)，由DC發(fā)生器電路110所產(chǎn)生出的閾值電壓可能與在整流器電路120中的MOS晶體管的閾值電壓相差100mV。相反，在相同芯片中在MOS晶體管的閾值電壓方面的差異大約為-10mV至10mV。在該情況中，在由DC發(fā)生器電路110產(chǎn)生出的閾值電壓和在整流器電路120中的MOS晶體管的閾值電壓之間的差異較小。
而且，該DC發(fā)生器電路110優(yōu)選采用其形狀與整流器電路120的MOS晶體管相同(尤其是，二極管電路的MOS晶體管M1或M2)的晶體管。即使在具有不同形狀的晶體管的情況中，該晶體管最好在柵極寬度與柵極長(zhǎng)度的比例方面具有可縮放的形狀。
根據(jù)如上所述的第一實(shí)施方案的整流器電路，該偏置電路在二極管接法MOS晶體管之間施加恒定電壓，其中該恒定電壓小于用于MOS晶體管整流所需的閾值電平，優(yōu)選接近該閾值電平。因此，可以用小于MOS晶體管的閾值電平的均方根數(shù)值來整流AC信號(hào)。
圖8為根據(jù)第二實(shí)施方案的整流器電路(二極管電路)的一部分的電路圖。在圖8中所示的二極管電路包括兩個(gè)疊置二極管電路，每個(gè)電路與在圖1中所示的二極管電路對(duì)應(yīng)。NMOS晶體管M41和M51每個(gè)與NMOS晶體管M1對(duì)應(yīng)，而NMOS晶體管M42和M52每個(gè)都與NMOS晶體管M2對(duì)應(yīng)。電容器C41和C51每個(gè)都與電容器C1對(duì)應(yīng)，并且電容器C42和C52每個(gè)都與電容器C2對(duì)應(yīng)。而且，偏置電路50a、50b、50c和50d的每一個(gè)與在圖1中所示的偏置電路10a或10b相同。
將差分AC信號(hào)輸入給與電容器C41的一個(gè)端部連接的正信號(hào)輸入端子TA1和與電容器C51的一個(gè)端部連接的負(fù)信號(hào)輸入端子TA2。這些正信號(hào)輸入端子和負(fù)信號(hào)輸入端子TA2在將根據(jù)該實(shí)施方案的整流器電路用在RFID標(biāo)簽中時(shí)分別與環(huán)形天線的兩個(gè)端部連接。
在圖8中所示的偏置電路50a、50b、50c和50d的每一個(gè)如在第一實(shí)施方案中一樣與在圖2中所示的偏置電路對(duì)應(yīng)。采用這些偏置電路的整流器電路可以具有與在圖3中所示的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)。應(yīng)該指出的是，根據(jù)第二實(shí)施方案的整流器電路可以具有其中層疊有至少兩個(gè)二極管電路的結(jié)構(gòu)。
因此，根據(jù)該實(shí)施方案的整流器電路其優(yōu)點(diǎn)與根據(jù)第一實(shí)施方案的整流器電路的優(yōu)點(diǎn)相同。
根據(jù)第三實(shí)施方案的整流器電路采用了二極管接法的浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管作為整流裝置。具體地說，浮柵由小于該浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管整流所需的閾值電平優(yōu)選接近該閾值電平的恒定電壓充電。
圖9為根據(jù)第三實(shí)施方案的整流器電路的電路圖。在圖9中所示的整流器電路200包括一浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管M71，其控制柵和漏極相互連接，并且其漏極與正極端子T71連接。而且，浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管M71的浮柵由該浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管M71整流所需的電壓(下面被稱為二極管偏壓)充電。這里，假設(shè)二極管偏壓等于浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管M71的閾值電平。因此，該浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管M71的閾值電平基本上變?yōu)榱?，并且可以用不大于閾值電平的均方根?shù)值整流包括該AC信號(hào)的所有AC信號(hào)。
整流器電路200還包括一浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管M72，其控制柵和漏極相互連接并且其漏極連接在負(fù)極端子T72上。該浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管M72的浮柵由二極管偏壓充電。該浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管M72以及浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管M71具有整流的特性。
浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管M71的源極和浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管M72的漏極相互連接，并且連接它們的導(dǎo)線連接在電容器C71的一個(gè)端部上。該電容器C71的另一個(gè)端部連接在信號(hào)輸入端子TA上。該電容器C71用作耦合電容器。當(dāng)將根據(jù)該實(shí)施方案的整流器電路200用在RFID標(biāo)簽中時(shí)，該電容器C71與環(huán)形天線連接，并且用作串聯(lián)耦合電容器。
電容器C72連接在浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管M71的漏極和浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管M72的源極之間。通過電容器C72使由這些浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管M71和M72整流的信號(hào)半波平滑。該平滑化使得從電容器C72的兩端即在正極端子T71和負(fù)極端子T72之間能夠輸出DC電壓。
具體地說，包括浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管M71和M72的二極管電路以及電容器C71和C72可以用大約100mV的振幅整流傳統(tǒng)整流器電路難以整流的弱AC信號(hào)。因此，使用整流器電路200的RFID標(biāo)簽可以整流弱電波。換句話說，RFID即使在遠(yuǎn)離基站時(shí)也能夠進(jìn)行整流和長(zhǎng)距離通信。
整流器電路200還包括開關(guān)SW1、SW2和SW3、控制電路210和DC電壓源220a、220b和220c。這些部件用于對(duì)浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管M71和M72進(jìn)行充電和放電。開關(guān)SW1的一個(gè)端部連接在浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管M71的漏極上。另一個(gè)端部連接在DC電壓源220a的輸出端子上。開關(guān)SW2的一個(gè)端部連接在浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管M72的漏極上。另一個(gè)端部連接在DC電壓源220b的輸出端子上。開關(guān)SW3的一個(gè)端部連接在浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管M72的源極上。另一個(gè)端部連接在DC電壓源220c的輸出端子上。開關(guān)SW1、SW2和SW3與用來控制這些開關(guān)的切換的控制電路210連接。這些DC電壓源220a、220b和220c也與控制電路210連接，根據(jù)從控制電路210輸出的控制信號(hào)設(shè)定所要輸出的各種操作模式或電壓。
圖10為作為DC電壓源220a、220b和220c的實(shí)施例的DC電壓源220的電路圖。在圖10中所示的DC電壓源220包括用來改變兩個(gè)操作模式、電壓設(shè)定模式和電流檢測(cè)模式的開關(guān)SW200。DC電壓源220還包括一電壓表221、一升壓電路222、一電流表233和一可變電壓源224以及一控制電路225。電壓表221和升壓電路222連接在用于選擇電壓設(shè)定模式的開關(guān)SW200的一個(gè)端部上。該可變電壓源224通過電流表223與用于選擇電流檢測(cè)模式的開關(guān)SW200的另一個(gè)端部電連接?？刂齐娐?25根據(jù)從整流器電路200的控制電路210輸出的控制信號(hào)控制著開關(guān)SW200以及設(shè)定給升壓電路222和可變電壓源224的電壓，并且將表示由電壓表221測(cè)量出的電壓值和由電流表223測(cè)量出的電流值的信號(hào)發(fā)送給控制電路210。
圖11為DC電壓源200的升壓電路200的實(shí)施例的電路圖。在圖11中所示的升壓電路222為一般的電荷泵電路。該電荷泵電路通過連接在晶體管Mc1和Mc2之間的電容器Cc1接收時(shí)鐘脈沖CK，并且通過連接在晶體管Mc2和Mc3之間的電容器Cc2接收該時(shí)鐘脈沖CK的倒數(shù)的時(shí)鐘脈沖/CK。在圖11中的虛線表示這些部件的重復(fù)。電源電壓VDD通過在朝著輸出端子VOUT升壓的同時(shí)接收時(shí)鐘脈沖而變換。如果電荷泵電路包括n個(gè)晶體管，則從輸出端子VOUT輸出的電壓由(N+1)/(VDD-Vth)表示，其中Vth為晶體管的閾值電平?？梢蕴峁┐蠹s10V的電壓以便通過升壓電路222設(shè)定浮柵的電勢(shì)。
下面將對(duì)浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管M71和M72的浮柵的控制進(jìn)行說明。圖12為浮柵的控制的流程圖。首先檢測(cè)出在浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管M71和M72的每個(gè)浮柵上的電量(amount of charge)(步驟S101)。圖13為電量檢測(cè)過程的流程圖。該整流器電路200的控制電路210在檢測(cè)電量之前將控制信號(hào)發(fā)送給DC電壓源220a至220c的每個(gè)控制電路225。該控制信號(hào)表示用于切換至電流檢測(cè)模式和設(shè)定給每個(gè)可變電壓源224的電壓數(shù)值的請(qǐng)求(步驟S201至S203)。此外，整流器電路200的控制電路210打開開關(guān)SW1至SW3(步驟S204)。
圖14為在DC電壓源220的電流檢測(cè)模式的操作流程圖。DC電壓源220的控制電路225接收來自整流器電路200的控制電路210的控制信號(hào)，用開關(guān)SW200切換至電流檢測(cè)模式，并且將該電壓設(shè)定給可變電壓源224(步驟S402)。例如，為了檢測(cè)在浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管M71的浮柵上的電量，該DC電壓源220a的可變電壓源224設(shè)定為1伏，并且將該DC電壓源220b的可變電壓源224設(shè)定為零伏。接著，用每個(gè)DC電壓源220的電流表223測(cè)量出電流數(shù)值(步驟S403)。該電流數(shù)值實(shí)際上在步驟S204之后測(cè)量出。
整流器電路200的控制電路210接收在DC電壓源220a、220b和220c中測(cè)量出的每個(gè)電流值，從每個(gè)電流值中計(jì)算出與電量對(duì)應(yīng)的電壓Vc(步驟S205)，并且關(guān)閉開關(guān)SW1至SW3(步驟S206)。
之后，控制電路210確定所計(jì)算出的電壓Vc不小于閾值電平Vth(步驟S102)。對(duì)于該確定而言，與上述設(shè)定電壓的實(shí)施例一樣必須將施加在浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極上的電壓設(shè)定為高于施加在漏極上的電壓的電平將DC電壓源220a的可變電壓源224設(shè)定為1伏，將DC電壓源220b的可變電壓源224設(shè)定為零伏。例如，當(dāng)電流在浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管M71的源極和漏極之間通過時(shí)，即當(dāng)從DC電壓源220a獲得的電流數(shù)值較高時(shí)，確定浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管M71的電壓Vc不小于浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管M71的閾值電平Vth。當(dāng)Vc小于閾值電平Vth時(shí)，即當(dāng)從電源220a獲得的電流數(shù)值為零或足夠小(步驟S102否)時(shí)，浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管M71的浮柵被充電(步驟S103)。在該充電設(shè)定之前，計(jì)算出在浮柵的電壓和閾值電平之間的差壓。通過如上所述一樣反復(fù)檢測(cè)電量來計(jì)算出該差壓。例如，當(dāng)計(jì)算出在浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管M71的浮柵的電壓和其閾值電平之間的差壓時(shí)，將DC電壓源220a的可變電壓源224設(shè)定為零伏，并且將DC電壓源220b的可變電壓源224設(shè)定為0.5伏。接著，打開開關(guān)SW1和SW2，并且檢測(cè)從DC電壓源220b獲得的電流數(shù)值。
在該情況中，施加在浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管M71的通道上的柵極電壓Vg由Vg＝Vf+0.5表示，其中Vf為浮柵的電壓值。在該狀態(tài)下，流經(jīng)DC電壓源220b的電流數(shù)值與(Vg-Vth)2＝(Vf+0.5-Vth)2成比例。當(dāng)在這時(shí)的電流值較高時(shí)，將DC電壓源220b的可變電壓源設(shè)定為低于0.5伏的電平。當(dāng)電流值為零或足夠低時(shí)，將該DC電源電源220b的電壓源設(shè)定為高于0.5伏的電平。因此，通過讀出在電流邊界處的電壓值，從而計(jì)算出在浮柵的電壓數(shù)值和閾值之間的差壓。根據(jù)該差壓，確定將要設(shè)定給DC電壓源200的升壓電路222的電壓。
圖15為電量設(shè)定過程的流程圖。整流器電路200的控制電路210向DC電壓源220a至220c的每個(gè)控制電路225發(fā)送控制信號(hào)。該控制信號(hào)表示用于切換至電壓設(shè)定模式和將要設(shè)定給每個(gè)升壓電路222的電壓數(shù)值的請(qǐng)求(步驟S301至S303)。此外，整流器電路200的控制電路210打開開關(guān)SW1至SW3(步驟S304)。
圖16為在DC電壓源220中的電壓設(shè)定模式的操作的流程圖。該DC電壓源220的控制電路225接收來自整流器電路200的控制電路210的控制信號(hào)，用開關(guān)SW200切換至電壓設(shè)定模式(步驟S501)，并且將該電壓設(shè)定給升壓電路222(步驟S502)。例如，為了給浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管M71的浮柵充電，將DC電壓源220a的升壓電路222設(shè)定為高壓，并且將DC電壓源220b的正壓電路222設(shè)定為零伏。用每個(gè)DC電壓源220的電壓表221測(cè)量出該浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管M71的浮柵的電壓值(步驟S503)。該電壓值實(shí)際上是在步驟S304之后測(cè)量出的。
整流器電路200的控制電路210通過采用升壓電路222之后斷開開關(guān)SW1至SW3(步驟306)，施加高壓以切斷施加在浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管M71的浮柵上的高壓持續(xù)時(shí)間Δt(步驟S305)。該時(shí)間Δt被定義為使得浮柵能夠被不飽和充電的時(shí)間。
在電壓Vc在步驟102處不小于閾值電平Vth時(shí)，即當(dāng)從DC電壓源220a獲得的電流數(shù)值較高時(shí)(步驟102是)，確定該電壓Vc是否大于閾值電平Vth(步驟S104)。當(dāng)電壓Vc大于閾值電平Vth時(shí)(步驟S104是)，整流效率由于浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管M71總是接通而降低。為了避免出現(xiàn)這種狀態(tài)，給浮柵放電(步驟S105)。
可以通過與如圖15中所示的電量設(shè)定相同的過程來實(shí)現(xiàn)放電的設(shè)定。例如，為了將浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管M71的浮柵放電，將DC電壓源220a的升壓電路222設(shè)定為零伏，并且將DC電壓源220b的升壓電路222設(shè)定為高壓，之后接通這些開關(guān)SW1和SW2。因此，保持在浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管M71的源極中的電子發(fā)射給浮柵以降低在浮柵上的電荷。
當(dāng)電壓Vc不大于閾值電平Vth時(shí)(步驟S104否)，即當(dāng)電壓Vc等于閾值電平Vth時(shí)，對(duì)浮柵的控制結(jié)束。
雖然采用浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管M71作為浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管，但是也可以采用浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管M72。每個(gè)浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管的閾值電平可以設(shè)定為高電勢(shì)。在該情況中，不能整流弱無線電信號(hào)。具體地說，當(dāng)將該整流器電路200應(yīng)用在RFID標(biāo)簽上時(shí)，只有靠近基站的RFID標(biāo)簽?zāi)軌蚴艿秸鞑僮鳌＿€可以根據(jù)施加在浮柵上的電量來控制通信距離，因此可以根據(jù)安全性、私密性和長(zhǎng)距離通信來改變RFID標(biāo)簽的性能。
根據(jù)如上所述的第三實(shí)施方案的整流器電路，在浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管的浮柵中保持了恒定電壓，該電壓小于進(jìn)行浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管整流所需的閾值電平(優(yōu)選接近該閾值電平)。因此，可以用小于浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管的閾值電平的均方根來整流AC信號(hào)。
根據(jù)第四實(shí)施方案的整流器電路為根據(jù)第三實(shí)施方案的整流器電路200的變型。具體地說，開關(guān)SW1至SW3、控制電路210和DC電壓源220a至220c設(shè)置作為與整流器電路不同的外設(shè)。圖17為根據(jù)第四實(shí)施方案的整流器電路的電路圖。在圖17所示的整流器電路300中，與在圖9中的那些相同的部件由相同的參考符號(hào)表示，并且這些部件的說明在這里將省略。
除了在圖9中所示的整流器電路200的部件之外，整流器電路300還包括浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管M71和M72、電容器C71和C72。該整流器電路300還設(shè)置成一IC芯片，并且包括與浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管M71的漏極連接的電極極板P1、與浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管M71的漏極連接的電極極板P2以及與浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管M72的源極連接的電極極板P3。這些電極極板P1、P2和P3可以與開關(guān)SW1、SW2和SW3的相應(yīng)端部連接。
整流器電路300只是在例如代理商出貨時(shí)通過在浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管M71和M72的浮柵上的電極極板P1至P3對(duì)浮柵進(jìn)行一次控制(參見圖12)。由于浮柵涂有絕緣材料，所以電荷一旦保存，長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不會(huì)釋放，由此保持相同的狀態(tài)。例如，保證存儲(chǔ)在EEPROM的存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)保持至少十年。因此，根據(jù)該實(shí)施方案的整流器電路在給浮柵充電之后可以用幾年而不用再充電。
具體地說，用戶可以按照傳統(tǒng)的方式使用包括有整流器電路300的RFID標(biāo)簽，并且這種RFID能夠在代理商出貨時(shí)將該充電設(shè)定給浮柵一次之后，進(jìn)行長(zhǎng)距離通信。
根據(jù)第五實(shí)施方案的整流器電路為根據(jù)第三實(shí)施方案的整流器電路200的另一個(gè)變型。具體地說，整流器電路包括連接在每個(gè)浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管M71和M72的控制柵和源極之間的電容器，并且保持在電容器中的電壓是受控的。
圖18為根據(jù)第五實(shí)施方案的整流器電路的電路圖。在圖18所示的整流器電路400中，與在圖9中的那些相同的部件由相同的參考符號(hào)表示，因此這些部件的說明在這里將省略。除了在圖9中所示的整流器電路200的部件之外，該整流器電路400包括連接在浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管M71的控制柵和源極之間的電容器C81、連接在浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管M72的控制柵和源極之間的電容器C82以及DC電壓源220d和220e。而且，開關(guān)SW4連接在浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管M71的控制柵和DC電壓源220d的輸出端子之間，并且開關(guān)SW5連接在浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管M72的控制柵和DC電壓源220e的輸出端子之間。DC電壓源220d和220e以及開關(guān)SW4和SW5由控制電路210以及其它DC電壓源220a至200c還有開關(guān)SW4和SW5控制。DC電壓源220d和220e的每一個(gè)與在圖10中所示的DC電壓源220一樣。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，可以分別向浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管M71和M72的每一個(gè)控制柵單獨(dú)施加各種輸入電壓?？梢詫⒂糜诮油ǜ艌?chǎng)效應(yīng)晶體管M71和M72所必須的輸入信號(hào)電壓即浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管M71和M72整流所需的輸入信號(hào)電壓調(diào)節(jié)至任意電平。
第六實(shí)施方案為采用了根據(jù)第一至第五實(shí)施方案的任一個(gè)的整流器電路的通信裝置的示例。具體地說，現(xiàn)在將RFID標(biāo)簽作為通信裝置的示例進(jìn)行說明。圖19為根據(jù)第六實(shí)施方案的RFID標(biāo)簽的方框圖。在圖19中所示的RFID標(biāo)簽500包括一環(huán)形天線510，與根據(jù)第一至第五實(shí)施方案的任一個(gè)的整流器電路相同的整流器電路520、一回流防止器電路530、一信號(hào)處理電路540、一存儲(chǔ)器550和作為蓄電池的電池560。具體地說，該RFID標(biāo)簽500由從電池560提供的電源電壓操作，并且它不必總是從整流器電路200產(chǎn)生出用于其工作的電源電壓。具體地說。整流器電路520、回流防止器電路530、信號(hào)處理電路540和存儲(chǔ)器550與從電池560延伸出的電源線PL和接地線GL連接。
該環(huán)形天線510根據(jù)由讀取器/寫入器(在該圖中未示出)產(chǎn)生出的磁通變化在其天線線路中感應(yīng)出交流電流。該交流電流輸入給整流器電路520的信號(hào)輸入端子。整流器電路520在從電池560提供的電源電壓下操作。因此，整流器電路520的DC發(fā)生器電路從由電池560提供的電源電壓中產(chǎn)生出所要求的電壓并且在該電源電壓下操作。具體地說，在構(gòu)成二極管電路的MOS晶體管的柵極和源極之間總是施加二極管偏壓，而不管是否從環(huán)形天線510向整流器電路520施加了交流電流?？梢愿鶕?jù)外部觸發(fā)器來施加該二極管偏壓。因此，如在第一至第五實(shí)施方案中所述一樣，該整流器電路520可以用小于大約0.7V的均方根數(shù)值整流在環(huán)形天線510中感應(yīng)出的弱交流電流。換句話說，可以將由環(huán)形天線510接收的弱數(shù)據(jù)信號(hào)解調(diào)。將解調(diào)的數(shù)據(jù)信號(hào)傳送給信號(hào)處理電路540。由整流器電路520獲得的DC電壓通過回流防止器電路530提供給作為用于充電的電源的電池560。
信號(hào)處理電路540根據(jù)從整流器電路520接收到的數(shù)據(jù)信號(hào)讀出存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器550中的數(shù)據(jù)，并且將該數(shù)據(jù)寫入在該存儲(chǔ)器550中。所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)例如為標(biāo)簽識(shí)別信息。該信號(hào)處理電路540包括與環(huán)形天線510連接的負(fù)載解調(diào)單元541。通過用負(fù)載調(diào)制單元541調(diào)制在環(huán)形天線510中流動(dòng)的電流來將從存儲(chǔ)器550讀出的數(shù)據(jù)傳送給讀取器/寫入器。具體地說，負(fù)載調(diào)制部分541在環(huán)形天線510中產(chǎn)生出去磁場(chǎng)(demagnetizing field)。該去磁場(chǎng)使得在讀取器/寫入器的天線中流動(dòng)的電流中出現(xiàn)稍微變化。該稍微變化由讀取器/寫入器檢測(cè)出，并且識(shí)別作為數(shù)據(jù)信號(hào)。如圖4所示的時(shí)鐘發(fā)生器電路130可以設(shè)在信號(hào)處理電路540或整流器電路520中。
圖20為一曲線圖，其中顯示出根據(jù)第六實(shí)施方案的RFID標(biāo)簽(實(shí)線)和傳統(tǒng)RFID標(biāo)簽(虛線)的整流特性。根據(jù)該實(shí)施方案的RFID標(biāo)簽即使在接收到-10dBm的弱AC信號(hào)(AC輸入功率)時(shí)也能產(chǎn)生出1.5V的DC輸出電壓。這個(gè)-10dBm的信號(hào)與在RFID標(biāo)簽和讀取器/寫入器之間大約10m的距離對(duì)應(yīng)。該DC輸出電壓通過在該電路中的限壓器如在該曲線圖中所示一樣在高AC輸入功率下變得穩(wěn)定。如從圖20中可以看出，傳統(tǒng)的RFID標(biāo)簽只產(chǎn)生出0.05V的DC電壓并且該整流器不再用作整流器電路。
根據(jù)如上所述第六實(shí)施方案的RFID標(biāo)簽，可以通過根據(jù)第一至第五實(shí)施方案的任一個(gè)的整流器電路識(shí)別出傳統(tǒng)RFID標(biāo)簽不能整流的弱信號(hào)。這意味著識(shí)別RFID標(biāo)簽所需的在RFID標(biāo)簽和讀取器/寫入器之間的距離顯著擴(kuò)大。因此，該RFID系統(tǒng)可以具有廣泛的用途。例如，一個(gè)讀取器/寫入器可以幾乎同時(shí)識(shí)別出分布在幾十米至幾百米范圍內(nèi)的大量RFID標(biāo)簽。因此，粘貼RFID標(biāo)簽使得能夠管理牧場(chǎng)動(dòng)物并且找到迷失的小孩和走散的老年人。
而且，由于根據(jù)該實(shí)施方案的RFID標(biāo)簽包括電池，所以容易將各種輸入/輸出裝置例如溫度傳感器、揚(yáng)聲器、麥克風(fēng)和發(fā)光裝置安裝在RFID標(biāo)簽中。這種RFID標(biāo)簽具有更廣泛的用途。具有傳感器的RFID標(biāo)簽例如具有在圖21中所示的結(jié)構(gòu)。在圖21中所示的RFID標(biāo)簽600中，如在圖19中所示的那些相同的部件由相同的參考符號(hào)表示。包括在RFID標(biāo)簽600中的輸入/輸出裝置570的電源系統(tǒng)與從電池560延伸出的電源線PL和接地線GL連接。信號(hào)處理電路540相對(duì)于輸入/輸出裝置570發(fā)送和接收信號(hào)。作為安裝在RFID標(biāo)簽中的輸入/輸出裝置570的示例，現(xiàn)在將對(duì)溫度傳感器進(jìn)行說明。溫度傳感器處于睡眠中并且在沒有從讀取器/寫入器(在該圖中未示出)發(fā)送出信號(hào)期間沒有使用能量。在信號(hào)處理電路540根據(jù)由讀取器/寫入器傳送的信號(hào)向具有溫度傳感器的RFID標(biāo)簽發(fā)送請(qǐng)求時(shí)，促動(dòng)溫度傳感器以檢測(cè)溫度，然后將溫度數(shù)據(jù)傳送給信號(hào)處理電路540。該RFID標(biāo)簽的該溫度數(shù)據(jù)和特有數(shù)據(jù)從RFID標(biāo)簽傳送給讀取器/寫入器。作為該溫度傳感器的另一個(gè)操作，信號(hào)處理電路540可以以給定的時(shí)間間隔將用于輸出溫度數(shù)據(jù)的請(qǐng)求發(fā)送給溫度傳感器以將該溫度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器550中。并且，信號(hào)處理電路540在接收來自讀取器/寫入器的請(qǐng)求時(shí)將所存儲(chǔ)的溫度數(shù)據(jù)與檢測(cè)時(shí)間數(shù)據(jù)一起傳送給讀取器/寫入器?？梢酝ㄟ^觸發(fā)器例如振動(dòng)、聲音和光來啟動(dòng)該溫度傳感器以將溫度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器550中。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將很容易了解其它的優(yōu)點(diǎn)和變型。因此，本發(fā)明在其廣義方面上不限于在這里所示和所述的具體細(xì)節(jié)和代表性實(shí)施方案。因此，在不脫離由所附權(quán)利要求及其等同方案所限定的總體發(fā)明構(gòu)思的精神或范圍的情況下作出各種變型。
權(quán)利要求
1.一種整流器電路，它包括用來輸出直流電壓的偏置電路；一第一MOS晶體管，它具有一柵極和一源極，在該第一MOS晶體管的柵極和源極之間只施加所述直流電壓；一第二MOS晶體管，它具有一柵極、一源極和與第一MOS晶體管的源極連接的漏極，在該第二MOS晶體管的柵極和源極之間只施加所述直流電壓；以及一耦合電容器，它具有與所述第一MOS晶體管的源極連接的第一端部和向其輸入交流信號(hào)的第二端部。
2.如權(quán)利要求1所述的整流器電路，其中所述第一和第二MOS晶體管形成為在半導(dǎo)體基底上具有三井結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述的整流器電路，其中所述第一MOS晶體管具有與所述第一MOS晶體管的源極連接的背柵；并且所述第二MOS晶體管具有與所述第二MOS晶體管的源極連接的背柵。
4.如權(quán)利要求1所述的整流器電路，還包括連接在所述第一MOS晶體管的漏極和所述第二MOS晶體管的源極之間的平滑電容器。
5.如權(quán)利要求1所述的整流器電路，其中所述偏置電路包括第一偏置電路，用來在所述第一MOS晶體管的柵極和源極之間施加直流電壓；以及第二偏置電路，用來在所述第二MOS晶體管的柵極和源極之間施加直流電壓。
6.如權(quán)利要求5所述的整流器電路，還包括用來產(chǎn)生參考直流電壓的直流電壓發(fā)生器電路，其中所述第一和第二偏置電路的每一個(gè)根據(jù)參考直流電壓輸出直流電壓。
7.如權(quán)利要求6所述的整流器電路，其中所述第一和第二MOS晶體管以及所述直流電壓發(fā)生器電路結(jié)合在一集成電路芯片中；并且所述參考直流電壓與所述第一和第二MOS晶體管的至少一個(gè)的閾值電平基本上相等。
8.如權(quán)利要求7所述的整流器電路，其中所述直流電壓發(fā)生器電路包括第三MOS晶體管，它具有相互連接的漏極和源極；以及一恒流源，它與所述第三MOS晶體管的漏極連接。
9.如權(quán)利要求8所述的整流器電路，其中所述直流電壓發(fā)生器電路采用在所述第三MOS晶體管的漏極和源極之間的電壓作為參考直流電壓，在漏極和源極之間的電壓通過在所述第三MOS晶體管的漏極和源極之間流動(dòng)的恒定電流產(chǎn)生出。
10.如權(quán)利要求8所述的整流器電路，其中所述第三MOS晶體管按照所述第一和第二MOS晶體管的至少一個(gè)的柵極寬度與柵極長(zhǎng)度的比例形成。
11.如權(quán)利要求8所述的整流器電路，其中所述直流電壓發(fā)生器電路包括用來提供恒定電流的恒流源；以及一切換單元，它連接在所述恒流源和所述第三MOS晶體管之間，并且所述直流電壓發(fā)生器電路通過所述切換單元間歇地輸出參考直流電壓。
12.整流器電路，它包括第一整流器電路和第二整流器電路，每個(gè)都具有與如權(quán)利要求1的整流器電路相同的結(jié)構(gòu)，其中所述第一和第二整流器電路連接成相互堆疊。
13.如權(quán)利要求1所述的整流器電路，其中所述直流電壓是可變的。
14.如權(quán)利要求1所述的整流器電路，其中所述偏置電路包括保持所述直流電壓的電容器。
15.如權(quán)利要求1所述的整流器電路，其中所述偏置電路包括第一切換單元，它與預(yù)定的電壓源連接；第一電容器，它保持著通過所述第一切換單元提供的電壓；第二切換單元，它與所述第一電容器連接，所述第二切換單元的操作與所述第一切換單元的操作互補(bǔ)；以及第二電容器，它將通過第二切換單元提供的電壓保持為直流電壓。
16.一種整流器電路，它包括一第一浮柵晶體管，它具有相互連接的一控制柵和一源極、一漏極、以及保持預(yù)定電勢(shì)的第一浮柵；一第二浮柵晶體管，它具有相互連接的一控制柵和一源極、與第一浮柵晶體管的源極連接的漏極以及保持預(yù)定電勢(shì)的第二浮柵；以及一耦合電容器，它具有與第一浮柵晶體管的源極連接的第一端部和向其輸入交流信號(hào)的第二端部。
17.如權(quán)利要求16所述的整流器電路，其中在所述第一浮柵處的電勢(shì)與所述第一浮柵晶體管的閾值電平基本上相等；并且在所述第二浮柵處的電勢(shì)與所述第二浮柵晶體管的閾值電平基本上相等。
18.如權(quán)利要求16所述的整流器電路，還包括一第一直流電壓源，它與所述第一浮柵晶體管的漏極連接；一第二直流電壓源，它與所述第二浮柵晶體管的漏極連接；一第三直流電壓源，它與所述第二浮柵晶體管的源極連接；以及一控制單元，它通過控制所述第一、第二和第三直流電壓源的每個(gè)輸出電壓來在第一和第二浮柵的每一個(gè)上進(jìn)行充電或放電。
19.一種無線電通信裝置，它包括一環(huán)形天線；一整流器電路，它包括用來輸出直流電壓的偏置電路；一第一MOS晶體管，它具有一柵極和一源極，在該第一MOS晶體管的柵極和源極之間只施加所述直流電壓；一第二MOS晶體管，它具有一柵極、一源極和與第一MOS晶體管的源極連接的漏極，在該第二MOS晶體管的柵極和源極之間只施加所述直流電壓；以及一耦合電容器，它具有與所述第一MOS晶體管的源極連接的第一端部和向其輸入在環(huán)形天線中感應(yīng)的交流信號(hào)的第二端部；一存儲(chǔ)器，它存儲(chǔ)標(biāo)簽識(shí)別信息；以及一信號(hào)處理電路，它根據(jù)由所述整流器電路整流的直流電流通過所述環(huán)形天線發(fā)送和接收所述標(biāo)簽識(shí)別信息。
20.如權(quán)利要求19所述的無線電通信裝置，還包括由經(jīng)過所述整流器電路整流的直流電流充電的電池，其中所述整流器電路、存儲(chǔ)器和信號(hào)處理電路與所述電池連接。
21.如權(quán)利要求20所述的無線電通信裝置，還包括一傳感器，其中所述信號(hào)處理電路通過所述環(huán)形天線發(fā)送由所述傳感器檢測(cè)的信號(hào)。
22.如權(quán)利要求20所述的無線電通信裝置，還包括一輸入/輸出裝置，其中所述信號(hào)處理電路根據(jù)通過所述環(huán)形天線接收的信號(hào)啟動(dòng)所述輸入/輸出裝置。
全文摘要
一種整流器電路，它包括用來輸出直流電壓的偏置電路；具有一柵極和一源極的第一MOS晶體管；以及具有一柵極、一源極和連接在所述第一MOS晶體管的源極上的漏極的第二MOS晶體管。在第一MOS晶體管的柵極和源極之間只施加直流電壓，并且在第二MOS晶體管的柵極和源極之間只施加直流電壓。該整流器電路還包括一耦合電容器，它具有與第一MOS晶體管的源極連接的第一端部和向其輸入交流電流信號(hào)的第二端部。
文檔編號(hào)H04B1/59GK1722595SQ20051007816
公開日2006年1月18日 申請(qǐng)日期2005年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月17日
發(fā)明者梅田俊之, 大高章二 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝