基于NFC的电阻式高精度传感器无源芯片前端设计

发布时间：2023-08-10 16:12

　　当前,随着5G时代的即将来临和物联网的蓬勃发展,NFC技术在各个领域得到了迅速发展,其中的应用之一就是将NFC技术和传感器技术相结合,实现对一些常见物理量的监测。电阻式传感器便是此类传感器之一。本文设计了基于NFC的电阻式传感器接口读出电路。针对NFC电路的成本、功耗等约束,完成了符合ISO14443协议标准的13.56MHz无源标签芯片模拟前端电路和电阻式传感器读出电路设计。为了给标签芯片提供参考电压,设计了低功耗低温漂的基准电路,该电路由纳安电流基准电路,BJT管和PTAT电压组成,该电路避免了电阻的使用,仅仅包含MOS管和一个BJT管。在SMIC 0.18μm工艺下的仿真结果表明,该带隙基准电路可以产生0.5V的基准电压,功耗为120nW,温度系数为72ppm/℃为了给芯片的数字基带提供连续而稳定的时钟,采用了基于锁相环的时钟电路,该电路可以产生连续的13.56MHz时钟信号,并且时钟偏差为115KHz,功耗为5.6μW。为了实现对输入射频信号的高效整流,采用了阈值补偿的NMOS和PMOS栅极交叉耦合整流电路,在输入电压为3V、13.56MHz,负载为100KΩ时,得到的输出电压...

【文章页数】：96 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 论文的研究内容与贡献
    1.4 论文组织结构
第二章 13.56MHz的 NFC系统原理
    2.1 射频识别的系统架构原理
    2.2 NFC标签芯片模拟前端的系统架构
    2.3 ISO14443 协议
    2.4 小结
第三章 亚阈值低功耗带隙基准
    3.1 带隙基准方案的对比分析
        3.1.1 BJT管带隙基准
        3.1.2 MOS管带隙基准
    3.2 低压低功耗的带隙基准设计
        3.2.1 电路原理分析和设计
        3.2.2 仿真的结果
    3.3 小结
第四章 时钟电路的设计
    4.1 时钟电路的设计要求
    4.2 锁相环结构的时钟电路
        4.2.1 时钟电路的原理
        4.2.2 电荷泵锁相环
    4.3 时钟提取电路设计
        4.3.1 工作原理
        4.3.2 仿真结果
    4.4 鉴频鉴相器设计
    4.5 压控振荡器的设计
        4.5.1 压控振荡器的原理
        4.5.2 压控振荡器的性能指标
        4.5.3 压控振荡器设计方案的对比分析
        4.5.4 本文所采用的VCO
        4.5.5 仿真结果
    4.6 电荷泵电路设计
        4.6.1 电荷泵电路设计方案的对比分析
        4.6.2 源极开关电荷泵
    4.7 低通滤波器的设计
    4.8 锁相环使能电路设计
    4.9 时钟电路的整体仿真结果
    4.10 小结
第五章 标签模拟前端的其他电路设计
    5.1 稳压电路的设计
        5.1.1 稳压电路的基本原理
        5.1.2 仿真结果
    5.2 整流电路的设计
    5.3 上电复位电路的设计
    5.4 解调电路和调制电路的设计
        5.4.1 解调电路的设计
        5.4.2 调制电路的设计
    5.5 小结
第六章 电阻传感器读出电路的设计
    6.1 读出电路的简介和分析
    6.2 基于环路锁定振荡器的接口电路设计
        6.2.1 电路原理分析
        6.2.2 误差来源和解决方法
        6.2.3 电路的具体实现
    6.3 仿真结果
        6.3.1 传感器电路的仿真结果
        6.3.2 NFC模拟前端电路的整体仿真
    6.4 小结
第七章 总结与展望
    7.1 工作总结
    7.2 工作展望
参考文献
致谢
作者简介



本文编号：3840821