专利名称：用于射频识别(rfid)发射机应答器的高增益输入级及其方法
技术领域：
本发明一般涉及一种射频识别(RFID)发射机应答器，特别涉及一种用于一个RFID发射机应答器的高增益低电流输入级。
一个发射机应答器具有灵敏的输入是非常有必要的。为此，必须放大其输入信号。目前，大多数输入级需要使用一个去耦电容器。该去耦电容器需要从外部L-C电路中隔离出由放大电路产生的DC偏压分量。隔离DC偏压分量是非常有必要的，因为人们不希望DC分量通过外部L-C电路的电感元件而接地短路。而且，利用去耦电容器所产生的问题在于所需的去耦电容器非常大并且需要消耗价值不菲的硅面积。
因此，就需要提供一种经过改进的、用于发射机应答器的高增益输入级。经过改进的高增益输入级必须用更少的元件来实现现有的输入级。经过改进的高增益输入级不必需要去耦电容器。经过改进的高增益输入级必须允许一个自动增益控制电路容易地集成于其中。经过改进的高增益输入级还必须具有低电流耗损。
依据本发明的一个实施例，本发明的一个目的是提供一种用于发射机应答器的改进高增益输入级。
本发明的另一个目的是提供一种用于发射机应答器的改进高增益输入级，所述的改进高增益输入级与现有的输入级相比，需要更少的元件。
本发明的另一个目的是提供一种不需要去耦电容器的、用于发射机应答器的改进高增益输入级偏压电路。
本发明的另一个目的是提供一种用于发射机应答器的改进高增益输入级，可容易地将一个自动增益控制电路集成于其中。
本发明的另一个目的是提供一种具有低电流耗损的改进型发射机应答器高增益输入级。
依据本发明的一个实施例，公开了一种用于射频识别(RFID)发射机应答器的高增益输入级。该高增益输入级利用一个放大器来增大输入信号的幅值。一个DC偏压电路用于控制操作放大器。一个谐振电路耦合于放大器和DC偏压电路之间。该谐振电路用于接收由一个电磁场产生的信号并产生发送给放大器的输入信号。该谐振电路具有一个电感部分，用于DC偏置放大器。
依据本发明的另一个实施例，公开了一种提供用于射频识别(RFID)发射机应答器的高增益输入级的方法。该方法包括步骤提供一个用于增大输入信号幅值的放大器；提供一个用于控制操作放大器的DC偏压电路；以及提供一个耦合于放大器和DC偏压电路之间的谐振电路，该谐振电路用于接收由一个电磁场产生的信号并产生发送给放大器的输入信号，其中谐振电路的电感部分用于DC偏置放大器。
在下面结合附图对最佳实施例的详细描述中，本发明的前述和其它目的、特征和有益效果是显而易见的。
图1是现有技术中的一种高增益输入级的电路简图。
图2是现有技术中的另一种高增益输入级的电路简图。
图3是本发明的一个实施例的电路简图。
图4是本发明第二实施例的电路简图。
参照图1，示出了现有技术中的一种用于发射机应答器10的高增益输入级(以下称输入级10)。该输入级10具有一个外部电感电容(L-C)电路12。外部L-C电路12包括一个与电容元件16并联的电感元件14。外部L-C电路12将拾取一个由电磁场产生的信号。L-C电路12在接收到由电磁场生产的信号之后，将产生一个电压。然后L-C电路12产生的电压信号被输入到一个放大器18的第一输入端。放大器18的第二输入端与参考电压VREF源耦合。反馈电阻22耦合于放大器18的输出端和第一输入端。第二电阻24也耦合于放大器18的第一输入端。反馈电阻22和第二电阻24用于设置放大器18的电压增益。
一个去耦电容器20也耦合于放大器18的第一输入端。需要去耦电容器20是因为放大器18需要在一个特定的电压电平发生偏置以达到最佳增益。而且，需要去耦电容器20将放大器18产生的DC偏压分量从外部L-C电路12中隔离出去，因为人们不愿意DC偏压分量通过外部L-C电路12的电感元件14而接地短路。如上所述，利用去耦电容器20的问题在于所需的去耦电容器20非常大，就象放大器18一样大。这两个元件消耗了价值不菲的硅面积。
参照图2，示出了现有技术中的另一种用于发射机应答器30的高增益输入级(以下称输入级30)。
输入级30利用了一个非常简单的放大器32。放大器32是一个单晶体管放大器。放大器32包括一个电流源34。电流源34具有与一个电压源VDD耦合的第一端子。电流源34的第二端子与一个晶体管36耦合。晶体管36有三个端子。晶体管36的第一端子与电流源34耦合。晶体管36的第二端子与一个偏压电路38耦合。晶体管36的第三端子接地。
如上所述，晶体管36的第二端子耦合于一个偏压电路38。偏压电路38用于通过将放大器32偏置到放大器的阈值电压来控制操作放大器32。偏压电路38包括一个电流源40。电流源40具有与一个电压源VDD耦合的第一端子。电流源40的第二端子与一个晶体管42耦合。晶体管42有三个端子。晶体管42的第一端子与电流源40耦合。晶体管42的第二端子与晶体管42的第一端子耦合。晶体管42的第三端子接地。
如图1所示的现有输入级10一样，输入级30具有一个外部电感电容(L-C)电路44。外部L-C电路44包括一个与电容元件48并联的电感元件46。外部L-C电路44将拾取一个由电磁场产生的信号。L-C电路44在接收到由电磁场生产的信号之后，将产生一个电压。然后L-C电路44产生的电压信号被输入到偏压电路38和放大器32。
一个去耦电容器50耦合于偏压电路38和放大器32。需要去耦电容器50将偏压电路38产生的DC偏压分量从外部L-C电路44中隔离出去，因为人们不愿意DC偏压分量通过外部L-C电路44的电感元件46而接地短路。如上所述，利用去耦电容器50的问题在于所需的去耦电容器50非常大，它消耗了价值不菲的硅面积。
参照图3，示出了一个用于发射机应答器60的高增益输入级(以下称输入级60)。输入级60的独特之处在于不再需要现有技术中的去耦电容器。这是通过将外部L-C电路68作为放大器／DC偏压电路的一部分来实现的。而且，输入级60需要很少的元部件，从而节省了昂贵的硅面积。输入级60还可通过上述形成输入级60一部分的L-C电路68的电感元件76而被偏置。
输入级60利用一个非常简单的放大器62。放大器62是一个单晶体管放大器。放大器62包括一个电流源64。电流源64具有与一个电压源VDD耦合的第一端子。电流源64的第二端子与一个晶体管66耦合。晶体管66有三个端子。晶体管66的第一端子与电流源64耦合。晶体管66的第二端子与L-C电路68耦合。晶体管66的第三端子接地。
一个DC偏压电路70耦合于L-C电路68。DC偏压电路70用于通过将放大器62经由L-C电路68偏置到放大器的阈值电压来控制操作放大器62。DC偏压电路70包括一个电流源72。电流源72具有与一个电压源VDD耦合的第一端子。电流源72的第二端子与一个晶体管74耦合。晶体管74有三个端子。晶体管74的第一端子与电流源72耦合。晶体管74的第二端子与晶体管74的第一端子耦合。晶体管74的第三端子接地。
L-C电路68耦合于放大器62和DC偏压电路70之间。L-C电路68包括一个与电容元件78并联的电感元件76。现在L-C电路68形成了放大器-DC偏压电路(即输入级60)的一部分。放大器62的偏压流过电感元件76，使得放大器62在一个DC工作电压电平被偏置。因此，不再需要现有技术中的去耦电容器。
现在参照图4，示出了依据本发明另一个实施例的输入级60，其中相同的标号表示相同的元件。图4中所描述的实施例与图3所示的相似。这两个实施例的一个区别在于图4所示的输入级60具有一个耦合于放大器62的自动增益控制电路80。自动增益控制电路80用于调节放大器62的增益。自动增益控制电路80通过调节与放大器62的晶体管66耦合的电阻82的电阻电平来实现其功能。自动增益控制电路80利用任何可调的增益元件，如一个电流控制电阻(ICR)或一个电压控制电阻(VCR)。这两个实施例的另一个区别在于图4所示的输入级60具有一个耦合于L-C电路68和DC偏压电路70之间的电阻84。电阻84提高了输入级60的动态范围并且不会影响放大器62的DC偏压。
在依据最佳实施例详细描述本发明的同时，所属领域的技术人员应当理解在形式和描述方面做出的前述和其它改进是允许的并且不会偏离本发明的构思和保护范围。
权利要求
1.一种用于射频识别(RFID)发射机应答器的高增益输入级，包括一个放大器，用于增大输入信号的幅值；一个DC偏压电路，用于控制操作所述放大器；以及一个耦合于放大器和DC偏压电路之间的谐振电路，用于接收由一个电磁场产生的信号并产生发送给所述放大器的所述输入信号，其中所述谐振电路的电感部分用于DC偏置所述放大器。
2.如权利要求1所述的用于射频识别(RFID)发射机应答器的高增益输入级，其中所述放大器包括一个电流源；以及第一晶体管，其第一端子耦合于所述电流源，第二端子耦合于所述谐振电路，以及第三端子接地。
3.如权利要求2所述的用于射频识别(RFID)发射机应答器的高增益输入级，其中所述放大器还包括一个可调增益元件，其第一端子耦合于所述第一晶体管的所述第三端子，而其第二端子接地；以及一个自动增益控制电路，其输入端耦合于所述第一晶体管的所述第一端子而其输出端耦合于所述可调增益元件。
4.如权利要求3所述的用于射频识别(RFID)发射机应答器的高增益输入级，其中所述可调增益元件是一个电流控制电阻。
5.如权利要求3所述的用于射频识别(RFID)发射机应答器的高增益输入级，其中所述可调增益元件是一个电压控制电阻。
6.如权利要求1所述的用于射频识别(RFID)发射机应答器的高增益输入级，其中所述DC偏压电路包括一个偏置电流源；以及第二晶体管，其第一端子耦合于所述偏置电流源，第二端子耦合于所述谐振电路和所述第二晶体管的所述第一端子，第三端子接地。
7.如权利要求1所述的用于射频识别(RFID)发射机应答器的高增益输入级，其中所述谐振电路包括一个电感元件；以及一个与所述电感元件并联的电容元件。
8.如权利要求1所述的用于射频识别(RFID)发射机应答器的高增益输入级，还包括一个耦合于所述DC偏压电路和所述谐振电路的电阻，用于增大所述高增益输入级的动态范围而不影响所述放大器的DC偏置。
9.一种用于射频识别(RFID)发射机应答器的高增益输入级，包括一个放大器，用于增大输入信号幅值；一个DC偏压电路，用于控制操作所述放大器；以及一个耦合于所述放大器和所述DC偏压电路之间的谐振电路，用于接收由一个电磁场产生的信号并产生发送给所述放大器的所述输入信号，其中所述谐振电路的电感部分用于DC偏置所述放大器；其中所述放大器包括一个电流源；以及第一晶体管，其第一端子耦合于所述电流源，第二端子耦合于所述谐振电路，以及第三端子接地；其中所述DC偏压电路包括一个偏置电流源；以及第二晶体管，其第一端子耦合于所述偏置电流源，第二端子耦合于所述谐振电路和所述第二晶体管的所述第一端子，第三端子接地。
10.如权利要求9所述的用于射频识别(RFID)发射机应答器的高增益输入级，其中所述谐振电路包括一个电感元件；以及一个与所述电感元件并联的电容元件。
11.如权利要求9所述的用于射频识别(RFID)发射机应答器的高增益输入级，其中所述放大器还包括一个可调增益元件，其第一端子耦合于所述第一晶体管的所述第三端子，而其第二端子接地；以及一个自动增益控制电路，其输入端耦合于所述第一晶体管的所述第一端子而其输出端耦合于所述可调增益元件。
12.如权利要求11所述的用于射频识别(RFID)发射机应答器的高增益输入级，其中所述可调增益元件是一个电流控制电阻。
13.如权利要求11所述的用于射频识别(RFID)发射机应答器的高增益输入级，其中所述可调增益元件是一个电压控制电阻。
14.如权利要求9所述的用于射频识别(RFID)发射机应答器的高增益输入级，还包括一个耦合于所述DC偏压电路和所述谐振电路的电阻，用于增大所述高增益输入级的动态范围而不影响所述放大器的DC偏置。
15.一种提供用于射频识别(RFID)发射机应答器的高增益输入级的方法，该方法包括步骤提供一个用于增大输入信号幅值的放大器；提供一个用于控制操作所述放大器的DC偏压电路；以及提供一个耦合于所述放大器和所述DC偏压电路之间的谐振电路，用于接收由一个电磁场产生的信号并产生发送给所述放大器的所述输入信号，其中所述谐振电路的电感部分用于DC偏置所述放大器。
16.如权利要求15所述的方法，其中提供所述放大器的步骤还包括步骤提供一个电流源；以及提供第一晶体管，其第一端子耦合于所述电流源，第二端子耦合于所述谐振电路，以及第三端子接地。
17.如权利要求15所述的方法，其中提供所述放大器的步骤还包括步骤提供一个可调增益元件，其第一端子耦合于所述第一晶体管的所述第三端子，而其第二端子接地；以及提供一个自动增益控制电路，其输入端耦合于所述第一晶体管的所述第一端子而其输出端耦合于所述可调增益元件。
18.如权利要求15所述的方法，其中提供所述DC偏压电路的步骤还包括步骤提供一个偏置电流源；以及提供第二晶体管，其第一端子耦合于所述偏置电流源，第二端子耦合于所述谐振电路和所述第二晶体管的所述第一端子，第三端子接地。
19.如权利要求15所述的方法，其中提供所述谐振电路的步骤还包括步骤提供一个电感元件；以及提供一个与所述电感元件并联的电容元件。
20.如权利要求15所述的方法，还包括提供一个耦合于所述DC偏压电路和所述谐振电路的电阻的步骤，用于增大所述高增益输入级的动态范围而不影响所述放大器的DC偏置。
全文摘要
一种用于射频识别(RFID)发射机应答器的高增益输入级(60)。该高增益输入级利用一个放大器(62)来增大输入信号的幅值。一个DC偏压电路(70)用于控制操作放大器。一个谐振电路(68)耦合于放大器(62)和DC偏压电路(70)之间。该谐振电路(68)用于接收由一个电磁场产生的信号并产生发送给放大器(62)的输入信号。该谐振电路(68)具有一个电感部分(76),用于偏置放大器(62),从而不再需要一个去耦电容器。
文档编号G06K19/07GK1294717SQ99804406
公开日2001年5月9日 申请日期1999年12月20日 优先权日1998年12月21日
发明者威廉·斯米特, 彼得·希克 申请人:密克罗奇普技术公司