[发明专利]一种提高电荷泵灵敏度的方法

权利要求书

1.智能化偏置模块调节MOS晶体管等效阈值电压的方法，包括以下步骤：

第一步，将超高频射频识别电子标签天线的RFP端与芯片内电荷泵的RFP端相连接，将超高频射频识别电子标签天线的RFN端与芯片内电荷泵的RFN端相连接，将超高频射频识别电子标签天线的RFP端与芯片内偏置模块的RFP端相连接，将超高频射频识别电子标签天线的RFN端与芯片内偏置模块的RFN端相连接，将芯片内电荷泵的RFN端与电荷泵中MOS晶体管MOS11的源端s相连接，芯片内电荷泵的RFP端分别与电容C11，C21，… 和 Cn1的端口1相连，芯片内电荷泵的RFN端分别与电容C12，C22，… 和 Cn2的端口1相连，芯片内电荷泵的b11端与MOS晶体管MOS11的栅端g相连，芯片内电荷泵的b12端与MOS晶体管MOS12的栅端g相连，芯片内电荷泵的b21端与MOS晶体管MOS21的栅端g相连，芯片内电荷泵的b22端与MOS晶体管MOS22的栅端g相连，…，芯片内电荷泵的bn1端与MOS晶体管MOSn1的栅端g相连，芯片内电荷泵的bn2端与MOS晶体管MOSn2的栅端g相连，将电容C11的2端分别与MOS晶体管MOS11和MOS12的漏端d相连，将电容C21的2端分别MOS晶体管MOS21和MOS22的漏端d相连，…，将电容Cn1的2端分别与MOS晶体管MOSn1和MOSn2的漏端d相连，将电容C12的2端分别与MOS晶体管MOS12和MOS21的源端s相连，将电容C22的2端与MOS晶体管MOS22的源端s相连，…，将电容Cn2的2端与MOS晶体管MOSn2的源端s相连，将芯片内偏置模块的RFN端分别与辅助电荷泵中MOS晶体管MM11的源端s和MOS晶体管MM12的栅端g相连接，芯片内偏置模块的RFP端分别与辅助电荷泵中电容CC11，CC21，… 和 CCn1的端口1相连，芯片内偏置模块的RFN端分别与电容CC12，CC22，… 和 CCn2的端口1相连，芯片内偏置模块的b11端分别与辅助电荷泵中MOS晶体管MM12的源端s，MM21的源端s，MM11的栅端g，MM22的栅端g，电容CC12的2端和低通滤波/偏置补偿模块LPF1/OFFSET的输入端相连，芯片内偏置模块的b12端与低通滤波/偏置补偿模块LPF1/OFFSET的输出端相连，芯片内偏置模块的b21端分别与辅助电荷泵中MOS晶体管MM22的源端s，MM21的栅端g，电容CC22的2端和低通滤波/偏置补偿模块LPF2/OFFSET的输入端相连，芯片内偏置模块的b22端与低通滤波/偏置补偿模块LPF2/OFFSET的输出端相连，…，芯片内偏置模块的bn1端分别与辅助电荷泵中MOS晶体管MMn2的源端s，MMn1的栅端g，电容CCn2的2端和低通滤波/偏置补偿模块LPFn/OFFSET的输入端相连，芯片内偏置模块的bn2端与低通滤波/偏置补偿模块LPFn/OFFSET的输出端相连，辅助电荷泵中MOS晶体管MMn1的源端s与MMn2的栅端g相连，芯片内偏置模块辅助电荷泵中的电容CC11的2端分别与MOS晶体管MM11的漏端d和MOS晶体管MM12的漏端d相连，芯片内偏置模块辅助电荷泵中的电容CC21的2端分别与MOS晶体管MM21的漏端d和MOS晶体管MM22的漏端d相连，…，芯片内偏置模块辅助电荷泵中的电容CCn1的2端分别与MOS晶体管MMn1的漏端d和MOS晶体管MMn2的漏端d相连，芯片内偏置模块的b11输出端与芯片内电荷泵的b11输入端相连，芯片内偏置模块的b12输出端与芯片内电荷泵的b12输入端相连，芯片内偏置模块的b21输出端与芯片内电荷泵的b21输入端相连，芯片内偏置模块的b22输出端与芯片内电荷泵的b22输入端相连，…，芯片内偏置模块的bn1输出端与芯片内电荷泵的bn1输入端相连，芯片内偏置模块的bn2输出端与芯片内电荷泵的bn2输入端相连，

第二步，超高频射频识别UHF-RFID阅读器READER向外发射超高频电磁波，电子标签TAG上的天线接收该超高频电磁波并在UHF-RFID芯片的RFP和RFN输入端口之间产生一电压Uin，Uin的大小由阅读器和电子标签之间的距离决定，距离越远，Uin越小，

第三步，电压Uin连接在电子标签芯片内偏置模块内辅助电荷泵的RFP和RFN输入端口，辅助电荷泵由n级辅助电荷泵单元组成，级数n一般为4到8，具体级数由半导体制造工艺和辅助电荷泵的转换效率决定，辅助电荷泵没有负载，它只是给电荷泵提供偏置电压，由于辅助电荷泵与电荷泵是集成在同一半导体芯片内，辅助电荷泵向电荷泵MOS晶体管开关提供的偏置电压可追踪由于半导体制造工艺的变化，温度的变化和外界超高频电磁波强度的变化而自动补偿和调整偏置电压，使电荷泵在弱超高频电磁波强度下达到最大转换效率，即，在弱超高频电磁波强度下辅助电荷泵提供的偏置电压使电荷泵内MOS晶体管开关的有效阈值电压接近为100毫伏， 在强超高频电磁波强度下辅助电荷泵提供的偏置电压使电荷泵内MOS晶体管开关的有效阈值电压升高，以降低电荷泵的转换效率，从而避免电荷泵产生过高的工作电压使MOS晶体管击穿，

第四步，辅助电荷泵产生的偏置电压b11， b21，…, bn1直接连接到电荷泵的b11， b21，…, bn1输入端口，辅助电荷泵产生的偏置电压b11， b21，…, bn1同时连接到低通滤波/偏置补偿模块LPF1/OFFSET，LPF2/OFFSET，…, 和LPFn/OFFSET的输入端，低通滤波/偏置补偿模块通过低通滤波加偏置补偿输出偏置信号b12， b22，…, 和bn2，低通滤波由RC滤波器实现，偏置补偿由MOS晶体管实现，低通滤波/偏置补偿模块输出的偏置信号b12，b22，…, 和bn2直接连接到电荷泵的b12，b22，…, 和bn2输入端口，

第五步，电子标签TAG上的天线接收超高频电磁波并在UHF-RFID芯片的RFP和RFN输入端口之间产生输入电压Uin， 该电压Uin同时连接在电子标签芯片内电荷泵的的RFP和RFN输入端口，电荷泵由n级电荷泵单元组成，级数n一般为4到8，具体级数由半导体制造工艺和电荷泵的转换效率决定，电荷泵内的MOS晶体管的偏置电压（MOS管的栅端g）b11，b12，b21，b22，…，bn1和bn2由偏置模块的b11，b12，b21，b22，…，bn1和bn2输出信号提供，电荷泵的输出信号Vout为超高频射频识别UHF-RFID芯片的其它电路模块提供工作电压。