基于IGBT的高可靠性驅(qū)動電路設計

按照915MHz RFID電子標簽的要求，設計電子標簽整體電路如下。它主要由射頻接口部分和控制部分組成 ，射頻接口部分是研究的重點，具體設計如圖1所示。

　　對于電子標簽，射頻接口部分起著至關重要的作用。非接觸式電子標簽能量和數(shù)據(jù)的無線傳輸都是由這 部分電路來完成的。所以射頻接口部分是非接觸式電子標簽區(qū)別于接觸式電子標簽的技術(shù)本質(zhì)所在。如圖 1所示，射頻接口部分主要由接收部分、發(fā)送部分和公共電路部分組成。

　?。?）接收部分

　　接收部分主要的功能是將天線上接收到的ASk幅度調(diào)制信號進行解調(diào)，恢復出數(shù)字基帶信號，再送到控制 部分進行解碼處理。接收部分主要由包絡產(chǎn)生電路和檢波電路組成。功能框圖如圖2所示。

　?、侔j產(chǎn)生電路

　　包絡產(chǎn)生電路的主要功能是對高頻信號進行包絡檢波，把信號從頻帶搬移到基帶，提取出ASk調(diào)制信號包 絡。

　　包絡產(chǎn)生電路主要由非線性元件和低通濾波器組成。

　　②檢波電路

　　檢波電路主要由帶通濾波器和電壓比較器組成。

　　經(jīng)過包絡檢波后，信號一般還會存在高頻成分，所以還需進行帶通濾波，把載波徹底濾除，使信號曲線 變得“光滑”，然后把濾波后的信號通過電壓比較器，從而恢復原來的數(shù)字信號，這就是檢波電路的功能 。

　?。?）發(fā)送部分

　　發(fā)送部分的主要功能是將控制部分處理好的數(shù)字編碼信號進行ASk幅度調(diào)制，進行放大后，送到天線端發(fā) 給讀寫器。它主要由ASk調(diào)制電路和放大器組成，發(fā)送部分的功能結(jié)構(gòu)如圖3所示。

　?、貯Sk反向調(diào)制電路

　　對于電子標簽，當它向讀寫設備回傳信息時，其編解碼電路將編碼后的數(shù)據(jù)送到射頻接口，由調(diào)制電路 進行ASk調(diào)制。

　　反向調(diào)制采用負載調(diào)制，即通過改變天線負載的大小來改變發(fā)送信號幅度的強弱，將數(shù)字信號接入一個 非線性元件電路，它高低電平的變化可以控制并聯(lián)負載在電路中接通或斷開，從而改變天線負載的大小進 行幅值調(diào)制。

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　　由于調(diào)制好的ASk信號功率較小，不能滿足傳輸要求，所以要對其進行功率放大后再送到天線發(fā)射端發(fā)給讀寫器。

　?。?）公共電路部分

　　公共電路部分是圖1中射頻接口部分中除了發(fā)送和接收部分剩下的電路，包括電源產(chǎn)生電路、限幅電路、 時鐘恢復電路、復位電路等。

　?、匐娫串a(chǎn)生電路

　　由于天線兩端從射頻場中感應到的是一個交變的信號（交變電壓源），故需要一個整流濾波電路將其轉(zhuǎn) 化為直流電源。由于電子標簽內(nèi)電路除了要求電源電壓是直流源之外，還必須不能高過MOS管、三極管等 器件的擊穿電壓，否則會導致器件損壞。當單靠整流濾波電路不能使天線兩端的電壓變?yōu)榉弦蟮碾妷?值時，需要引入限幅模塊。電源產(chǎn)生電路的功能示意圖如圖4所示。

　?、趶臀恍盘柈a(chǎn)生電路

　　復位信號產(chǎn)生電路實現(xiàn)的功能分為兩種：上電復位和下電復位。首先，要為電壓設置一個參考值，這個值一般取可以使電路穩(wěn)定工作的電壓值，當電源電壓升高時，若仍小于參考值，則復位信號仍然為低電平；若電源電壓升高至大于參考值，則復位信號跳變?yōu)楦摺＿@就

　　是上電復位信號。它為數(shù)字部分電路設置初始值，從而避免出現(xiàn)邏輯混亂。同時它還可以給整個系統(tǒng)一個穩(wěn)定的時間，保證天線兩端耦合到的能量已相對穩(wěn)定。

　　當電源電壓降低時，若大于參考值，則復位信號為高；若降低至小于參考值，則電源信號跳變?yōu)榈?，這就是下電復位信號。它是針對系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的意外情況（操作時突然掉電）而采取的保護措施。

　?、蹠r鐘恢復電路

　　電子標簽內(nèi)沒有設置另外的振蕩電路，片內(nèi)時鐘由磁場恢復產(chǎn)生。時鐘發(fā)生電路由整形電路和分頻器構(gòu)成。首先把高頻諧振信號通過電壓比較器恢復產(chǎn)生同頻的時鐘信號，然后把高頻的時鐘信號進行分頻從而得到數(shù)字部分所需要的時鐘信號。

　?。?）電子標簽天線

　　915MHz電子標簽的天線模塊主要用于接收射頻能量，接收讀寫器到電子標簽的通信信號以及將電子標簽存儲的編碼發(fā)送給讀寫器。在電子標簽中，天線面積占主導地位，即電子標簽面積主要取決于其天線面積，然而天線的物理尺寸受到其工作頻率電磁波波長限制。頻率越高，電磁波的波長越短，天線的尺寸越小。