基于IGBT的高可靠性驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

按照915MHz RFID電子標(biāo)簽的要求，設(shè)計(jì)電子標(biāo)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(diǎn)，具體設(shè)計(jì)如圖1所示。

　　對(duì)于電子標(biāo)簽，射頻接口部分起著至關(guān)重要的作用。非接觸式電子標(biāo)簽?zāi)芰亢蛿?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(biāo)簽區(qū)別于接觸式電子標(biāo)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(hào)進(jìn)行解調(diào)，恢復(fù)出數(shù)字基帶信號(hào)，再送到控制 部分進(jìn)行解碼處理。接收部分主要由包絡(luò)產(chǎn)生電路和檢波電路組成。功能框圖如圖2所示。

　?、侔j(luò)產(chǎn)生電路

　　包絡(luò)產(chǎn)生電路的主要功能是對(duì)高頻信號(hào)進(jìn)行包絡(luò)檢波，把信號(hào)從頻帶搬移到基帶，提取出ASk調(diào)制信號(hào)包 絡(luò)。

　　包絡(luò)產(chǎn)生電路主要由非線性元件和低通濾波器組成。

　?、跈z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(luò)檢波后，信號(hào)一般還會(huì)存在高頻成分，所以還需進(jìn)行帶通濾波，把載波徹底濾除，使信號(hào)曲線 變得“光滑”，然后把濾波后的信號(hào)通過電壓比較器，從而恢復(fù)原來的數(shù)字信號(hào)，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(hào)進(jìn)行ASk幅度調(diào)制，進(jìn)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。

　　①ASk反向調(diào)制電路

　　對(duì)于電子標(biāo)簽，當(dāng)它向讀寫設(shè)備回傳信息時(shí)，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(jìn)行ASk調(diào)制。

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

　?、诠β史糯箅娐?/p>

　　由于調(diào)制好的ASk信號(hào)功率較小，不能滿足傳輸要求，所以要對(duì)其進(jìn)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(shí)鐘恢復(fù)電路、復(fù)位電路等。

　?、匐娫串a(chǎn)生電路

　　由于天線兩端從射頻場(chǎng)中感應(yīng)到的是一個(gè)交變的信號(hào)（交變電壓源），故需要一個(gè)整流濾波電路將其轉(zhuǎn) 化為直流電源。由于電子標(biāo)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(huì)導(dǎo)致器件損壞。當(dāng)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(shí)，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?fù)位信號(hào)產(chǎn)生電路

　　復(fù)位信號(hào)產(chǎn)生電路實(shí)現(xiàn)的功能分為兩種：上電復(fù)位和下電復(fù)位。首先，要為電壓設(shè)置一個(gè)參考值，這個(gè)值一般取可以使電路穩(wěn)定工作的電壓值，當(dāng)電源電壓升高時(shí)，若仍小于參考值，則復(fù)位信號(hào)仍然為低電平；若電源電壓升高至大于參考值，則復(fù)位信號(hào)跳變?yōu)楦?。這就

　　是上電復(fù)位信號(hào)。它為數(shù)字部分電路設(shè)置初始值，從而避免出現(xiàn)邏輯混亂。同時(shí)它還可以給整個(gè)系統(tǒng)一個(gè)穩(wěn)定的時(shí)間，保證天線兩端耦合到的能量已相對(duì)穩(wěn)定。

　　當(dāng)電源電壓降低時(shí)，若大于參考值，則復(fù)位信號(hào)為高；若降低至小于參考值，則電源信號(hào)跳變?yōu)榈停@就是下電復(fù)位信號(hào)。它是針對(duì)系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的意外情況（操作時(shí)突然掉電）而采取的保護(hù)措施。

　　③時(shí)鐘恢復(fù)電路

　　電子標(biāo)簽內(nèi)沒有設(shè)置另外的振蕩電路，片內(nèi)時(shí)鐘由磁場(chǎng)恢復(fù)產(chǎn)生。時(shí)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(hào)通過電壓比較器恢復(fù)產(chǎn)生同頻的時(shí)鐘信號(hào)，然后把高頻的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻從而得到數(shù)字部分所需要的時(shí)鐘信號(hào)。

　?。?）電子標(biāo)簽天線

　　915MHz電子標(biāo)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(biāo)簽的通信信號(hào)以及將電子標(biāo)簽存儲(chǔ)的編碼發(fā)送給讀寫器。在電子標(biāo)簽中，天線面積占主導(dǎo)地位，即電子標(biāo)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(zhǎng)限制。頻率越高，電磁波的波長(zhǎng)越短，天線的尺寸越小。