رگولاتور کم توان و LIR پایین برای برچسب RFID غیرفعال
چکیده
این مقاله یک رگولاتور موجک (ریپل) کم توان و خروجی پایین برای برچسب های شناسایی رادیو فرکانسی ارائه می دهد. قطعه های داخلی رگولاتور از خروجی مراحل ابتدایی یکسو کننده تامین شده اند. تقویت کننده عملیاتی پیشنهادی بر روی کلاس AB کار می کند و بایاس آن در فرم بایاس تطبیقی می باشد. باند گپ مرجع و مقاومت های ولتاژ نمونه مورد استفاده در این مقاله به طور کامل با ترانزیستورهایی طراحی شده است که در توان اتلافی کم به اوج می رسند. ولتاژ خروجی رگولاتور برابر با 1.07 V است، درحالی که موجک خروجی نیز برابر با ± 1.1 mV می باشد. مقدار تنظیم خطی، نسبت رد منبع تغذیه، و راندمان رگولاتور نیز به ترتیب برابر است با 5.5 mV، 45.2 dB و 71.3%. توان مصرفی 111 μW با بار 20 KΩ محاسبه شده است. شبیه سازی با کمک نرم افزار Cadence در فناوری 0.18 μm CMOS انجام شده است، درحالی که فرکانس عملکردی آن برابر با 960 MHz می باشد. طرح بندی رگولاتور پیشنهادی نیز 0.00125 mm^2 است.
مقدمه
فناوری RFID اخیرا توسعه یافته است و یک پیشرفت چشمگیر نیز داشته است. برچسب غیرفعال بسیار کاربرد دارد زیرا طول عمر بیشتر و هزینه ساخت کمتری دارد. برای افزایش محدوده ارتباطات بین برچسب و خواننده، مدارهای با توان اتلافی کم بکار می رود.
شکل 1 قطعه تامین برچسب را نشان می دهد. امواج منتقل شونده از خواننده با آنتن برچسب دریافت و به سیگنال سینوسی تبدیل می شوند. سیگنال AC ایجادشده با کمک رگولاتور ولتاژ به ولتاژ DC تبدیل می-شود. وقتی برچسب و خواننده (قرائت کننده) نزدیک به یکدیگر باشند، محدودکننده ولتاژ می بایست به منظور جلوگیری از آسیب به تراشه برچسب استفاده شود. ولتاژ خروچی یکسوکننده احتمالا دارای موجک باشد که نشان می دهد به طور کامل یکسوشده نیست. بنابراین، رگولاتور برای حذف ریپل (موجک) اعمال می شود. چون قطعه برچسب های مختلف نیاز به سطوح ولتاژ متفاوت دارند، مبدل DC-DC بکار می رود. در این مقاله، قطعه رگولاتور ارزیابی شده است.
نتیجه گیری
در این مقاله، مدار رگولاتور که در فرکانس 960 MHz کار می کند، برای برچسب RFID ارائه شده است. برای تامین مدار، دو سطح ولتاژ، 0.5 V و 1.5 V، که از مرحله اولیه و نهایی یکسوکننده بدست آمده اند، بکار رفته است. برای کاهش توان مصرفی، زیرقطعات با 0.5 V تامین شده اند. با استفاده از بایاس تطبیقی برای OPA و ساختار MOSFET کلی برای رگولاتور، توان مصرفی و مساحت تراشه کاهش یافت. توان مصرفی مدار برای مقاومت بار 20 KΩ حدودا 111 μW است، درحالی که مساحت تراشه آن برابر با 0.00125 mm^2 می باشد. موجک ولتاژ ورودی سینوسی برای V_(in,low) و V_(in,high) به ترتیب 100 و 400 Mv درنظر گرفته شده است. به دلیل این فرضیات برای شبیه سازی، ولتاژ خروجی با موجک ±1 mV برابر با 1.07 V بدست آمد. LIR و PSRR نیز به ترتیب برابر با 5.5 mV/V و -45 dB می باشند.
ABSTRACT
This paper proposes a low power and low output ripple regulator for radio frequency identification tags. The inner blocks of regulator is supplied from elementary stages output of rectifier. The proposed operational amplifier works on AB class and its bias is in adaptive biasing form. The bandgap reference and sampling voltage resistors used in this paper are completely designed with transistors which culminate in low power dissipation. The regulator output voltage is 1.07 V, while the output ripple is ±1.1 mV. The value of line regulation, power supply rejection ratio, and regulator efficiency are 5.5 mV/V, 45.2 dB, and 71.3%, respectively. A 111 µW power consumption has been calculated with 20 KΩ load. The simulation is done with the help of Cadence software in 0.18 µm CMOS technology, while its operational frequency is 960 MHz. The layout of the proposed regulator is 0.00125 mm2.
1. INTRODUCTION
The RFID technology is recently improved and has a great development. The passive tag is more considered as it has longer lifetime and lower cost fabrication. For increasing the communication range between tag and reader, low power dissipation circuits are employed.
Figure 1 shows the tag supply block. The transmitted waves from reader are received with tag antenna and are converted into sinusoidal signal. The generated AC signal is converted into DC voltage with the help of voltage regulator. When tag and reader are close to each other, the voltage limiter should be used to ban the damage of tag chip. The rectifier output voltage has probably the ripple which indicates it is not completely rectified. Therefore, a regulator is applied for eliminating ripple. Since different tag blocks need various voltage levels, DC-DC convertor is used. In this paper the regulator block is evaluated.
7. CONCLUSION
In this paper, a regulator circuit working at 960 MHz frequency is presented for RFID tag. For supplying the circuit, two voltage levels, 0.5 and 1.5 V, which are gained from the elementary and the extremity stage of the rectifier, are used. For decreasing the power consumption, sub-blocks are supplied with 0.5 V. By using adaptive biasing for OPA and total MOSFET structure for regulator, the power consumption and chip area are decreased. The power consumption of the circuit for 20 KV load resistor is about 111 mW, while its chip area is 0.00125 mm2 . The sinusoidal input voltage ripple for Vin,low and Vin,high are considered 100 and 400 mV, respectively. Due to these assumptions for simulation, the output voltage is achieved 1.07 V with §1.1 mV ripple. The LIR and PSRR are 5.5 mV/V and -45 dB, respectively
(جهت بزرگ نمایی روی عکس کلیک نمایید)
چکیده
1. مقدمه
2. ساختار کلی رگولاتور پیشنهادی
3. BGR پیشنهادی
3 – 1: مدار منبع جریان
3 – 2: ژنراتور ولتاژ PTAT و CTAT
3 – 3: مدار میانگین ولتاژ
4. OPA پیشنهادی
4 – 1: هسته مدار OPA
4 – 2: قطعات بایاس تطبیقی
4 – 3: بارهای فعال خروجی به عنوان معکوس کننده
5. پیکربندی مقاومت های نمونه ولتاژ با MOSFET
6. نتایج شبیه سازی
6 – 1: نتایج شبیه سازی BGR
6 – 2: نتایج شبیه سازی OPA
6 – 3: شبیه سازی مقاومت پایه با ولتاژ کنترل شده
6 – 4: نتایج شبیه سازی رگولاتور یشنهادی
7. نتیجه گیری
ABSTRACT
1. INTRODUCTION
2. THE TOTAL STRUCTURE OF THE PROPOSED REGULATOR
3. THE PROPOSED BGR
3.1 The Current Source Circuit
3.2 The PTAT and CTAT Voltage Generator
3.3 The Voltage Averaging Circuit
4. THE PROPOSED OPA
4.1 OPA Circuit Core
4.2 Adaptive Biasing Blocks
4.3 The Output Active Loads as Inverter
5. THE CONFIGURATION OF VOLTAGE SAMPLING RESISTORS BY MOSFET
6. SIMULATION RESULTS
6.1 BGR Simulation Results
6.2 OPA Simulation Results
6.3 Simulation Voltage Controlled Grounded Resistor
6.4 Simulation Results of the Proposed Regulator
7. CONCLUSION
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه