RFID中可靠低功耗EEPROM存储器关键电路的研究

摘要

随着我国战略性新兴产业的快速发展，物联网在加快经济发展、社会民生方面发挥着重要作用。基于无线射频识别技术（RFID——Radio Frequency Identification）在物联网技术中的重要作用，RFID 技术也在这一发展背景下得到了深入研究。RFID 标签芯片中，EEPROM（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）用于数据信息的存储以及改写，对RFID标签的操作即为对EEPROM存储器的操作。因此RFID标签的性能与EEPROM存储器的性能好坏密切相关。本文对EEPROM存储器的关键电路进行研究分析，通过对部分电路的优化设计来改善RFID标签的整体性能。 首先，本文详细阐述了EEPROM存储单元的理论原理，并结合等效电容模型分析了三种操作模式下存储单元的工作原理。对EEPROM存储器的系统原理进行分析说明，并从电路功能角度对EEPROM存储器的整体结构进行分析，以便于理解芯片的功能实现方式。 其次，对高压产生电路的电荷泵、时钟产生电路以及稳压电路三个子模块分别进行研究分析。通过对全PMOS衬底浮空电荷泵的输入级、输出级结构进行改进，减小反向漏电流对输入级的影响，并且避免输出电压随时钟电压波动。时钟产生电路产生四相时钟驱动电荷泵，将其中的两相时钟电压提高了一倍，有效抑制了反向漏电流，提高电荷泵的升压效率。另外，稳压电路中采用了开关电容，反馈调节时钟产生电路，将电荷泵的爬坡时间拉长，减小升压过程中尖峰电流的影响。最后采用SMIC 0.18μm EEPROM工艺，对高压产生电路进行了仿真验证。由于时钟电压的提高使电荷泵的升压速度也得到了一定程度的提高。最终将高压产生电路进行联合仿真，仿真发现本文所设计的高压产生电路能够在315?s左右实现16.3 V高压的输出，满足芯片的高压要求。 最后，对读取通路的灵敏放大器和列译码通路分别进行了分析设计。其中灵敏放大器采用迟滞比较器替代一般比较器，而列译码通路利用三级传输门实现地址的选择以及串行读出。将灵敏放大器以及译码器进行仿真验证，通过对1 bit存储单元的“0_cell”、“1_cell”仿真，证明灵敏放大器能够准确区分存储信息“0”和“1”，实现数据的读取。由于2-4译码器为列译码通路的主要构成部分，因此还对2-4译码器进行了仿真，证明列译码通路能够正确实现地址的选择。

目录

第一个书签之前