用於rfid應用的持續id標籤的系統和方法

2023-05-31 17:38:36 1

專利名稱：用於rfid應用的持續id標籤的系統和方法
技術領域：
本發明整體涉及射頻識別(RFID)器件，尤其涉及一種用於RFID應用的持續ID標 籤的系統和方法。
背景技術：
通常，RFID為允許自動識別RFID標籤和附著於此的事物的系統。RFID系統通常 包括可以被用於識別和/或跟蹤物體、人、動物、產品、貨物等的多個RFID標籤和可以被用 於檢測和讀取RFID標籤的至少一個RFID讀取器。通常，可以存在兩種類型的RFID標籤 含有電源(例如，電池)的有源RFID標籤和不含有電源但是通過RFID讀取器收到的傳輸 獲得其電力的無源RFID標籤。由於無源RFID標籤不包含電源並且從收到的傳輸中獲得它們的電力，在沒有接 收到傳輸時，無源RFID標籤通常不能獲得任何電力以進行操作。從而，在無源RFID標籤 處不再接收傳輸之後，諸如存儲在動態存取存儲器(例如，包括動態隨機訪問存儲器、寄存 器、鎖存器等)中的數據的易失性信息將丟失，導致功率損失。圖1示出了利用RFID標籤和RFID讀取器的貨物系統100的框圖，其中，易失性信 息的損失影響貨物系統100的性能。貨物系統100包括可以被用於識別和跟蹤貨物的多 個RFID讀取器105-108。貨物可以包括單個產品單元或產品的託盤，每個單元或託盤均包 括一個或多個RFID標籤。包括在單元或託盤中的無源RFID標籤可以含有關於單元或託 盤的信息，諸如標識號、內容、數量等。如圖1中所示，僅示出了無源RFID，諸如RFID標籤 「TAG3」 115、「TAG7」 116,"TAGl 1" 117、和 「TAG13，，118。為了保持簡單，沒有示出包括無源 RFID標籤的實際產品或託盤。首先，諸如TAG3115的RFID標籤在RFID讀取器(諸如RFID讀取器105)的範圍 內通過，由RFID讀取器105進行的傳輸可以使TAG3115通電。這可以使TAG3115響應RFID 讀取器105作出的查詢。在RFID讀取器105和TAG3115之間的一部分通信過程可以包括 握手操作，其可以包括TAG3115的識別、到貨物系統100的TAG3115的進入、將TAG3115標 記為已經由貨物系統100識別的RFID標籤等。握手操作可能花費有限的時間。在TAG3115完成其與RFID讀取器105的握手操作之後，TAG3115可以根據來自 RFID讀取器105的查詢，提供關於產品內容的信息、產品識別信息、產品數量、預訂目的地 等給RFID讀取器105。基於從TAG3115獲得的信息，貨物系統100可以引導TAG3115和附 著到其的產品單元或產品託盤的運動。為了有利於貨物系統100的性能，已經與貨物系統100建立通信的TAG3115的記 錄可以被存儲在貨物系統100以及TAG3115中。這可以防止當TAG3115沿著貨物系統100移動時，它必須重複執行握手操作以及響應來自貨物系統100中的RFID讀取器的信息請 求。然而，由於TAG3115為無源RFID標籤，一旦TAG3115移動到RFID讀取器105的通信 範圍之外，它可能就不再能夠獲得用於保持在其中存儲的易失性信息所需的電力。從而，此 時，例如，可能TAG3115在RFID讀取器107的範圍內通過時，易失性信息可能已經消失，並 且TAG3115可能需要重複握手操作以及響應於信息請求。這可能影響貨物系統100的性能。 從而，需要在電力可能不再提供給無源RFID標籤之後，將存儲在無源RFID標籤中的易失性 信息保持一段時間。例如，為了有利於防止在與RFID讀取器進行握手操作期間由於不希望 的電力屏蔽或供電中斷導致的易失性信息的損失，RFID技術規格規定無源RFID標籤應該 能夠保持易失性信息約二(2)秒。圖2a示出了將易失性信息保持在無源RFID標籤200中的現有技術。RFID標籤 200包括被用於存儲易失性信息(如圖2a中所示的單個位)的電容器205。通過充電電路 210和互補放電電路215的結合可以將易失性信息寫入電容器205。比較器220可以將存 儲在電容器205上的電荷與電接地進行比較，以確定無源RFID標籤200中存儲的易失性信 息的值。當無源RFID標籤200不被供電時，洩漏電路225可以被用於保持易失性信息。圖2b示出了用於保持圖2a中所示的易失性信息的現有技術的實施例。電路250 包括多個CMOS反相器255-257，以控制NMOS門260和261。NMOS門261可以實施充電電 路210，以及CMOS反相器256可以被用於在通電期間保持洩漏電流。VREF對CMOS 反相器 256進行供電，同時VDD對CMOS反相器257進行供電。當VDD充分高於VREF時，被用於存 儲易失性信息的電容器被充電至VREF。通過NMMOS門260的放電路徑(不同於充電路徑) 可以允許電容器放電。當功率損失時，可以通過打開NMOS門260和261來保持存儲在電容 器中的易失性信息。

發明內容
通過用於RFID應用的持續ID標籤的系統和方法的實施例，整體上解決或避免了 這些和其他問題以及整體實現了技術優點。根據一個實施例，提供了用於操作射頻識別(RFID)標籤的方法。該方法包括測 量所述RFID標籤的電源電壓的電壓電勢；響應於確定電壓電勢大於第一閾值，接通通過 門；測量存儲單元上的累積電荷；基於電壓電勢和累積電荷將控制信號設定值，並且響應 於確定控制信號等於真值，關閉通過門。通過門選擇性地將RFID標籤的存儲單元連接至被 用於數據的讀取或寫入的數據線。根據另一實施例，提供了用於在射頻識別(RFID)標籤中寫入信息的方法。該方法 包括基於寫入的信息的值設定用於數據寫入機構的電源電壓，基於寫入的信息的值設定 用於數據寫入機構的數據電壓，以及使數據寫入機構寫入該信息。根據另一實施例，提供一種射頻識別(RFID)標籤。該RFID標籤包括模擬前端， 連接至模擬前端的數欄位設備，以及連接至數欄位設備的數據持續電路。模擬前端處理由 天線接收的信號，並且從所接收的信號獲得用於RFID標籤的電力。數欄位設備提供可計算 操作，並且數據持續電路在沒有電力的情況下保存存儲在其中的數據一段時間。數據持續 電路基於電源電壓的電壓電勢和存儲器中的累積電荷，將數據持續電路中的存儲器連接至 用於數據的讀取或寫入的數據線。
實施例的一個優點在於雙電平電力系統的使用有利於確保易失性信息的讀取和 寫入為穩定的。實施例的又一優點在於包括有功率電平檢測系統以有助於防止由於不希望的功 率損失導致的數據損失。實施例的另一優點在於，一旦累積了足夠的電荷，則易失性信息的存儲停止，從而 有助於確保易失性信息不受不希望的功率損失的影響並且實現易失性信息的期望持續性。實施例的另一優點在於，單個讀取/寫入(充電&放電)路徑(DRAM-類通過門) 的使用可以降低數據損失的危險並且與現有技術相比，延長了持續時間。為了可以更好地理解以下實施例的詳細描述，以上概括地描述了本發明的特徵和 技術優點。以下將描述形成本發明的權利要求的主題的實施例的附加特徵和優點。應該理 解，本領域技術人員可以容易地利用所披露的理念和具體實施例作為修改或設計用於執行 本發明的相同目的的其他結構或處理的基礎。本領域技術人員還應該認識到，這種等效結 構不脫離在所附權利要求中所述的本發明的精神和範圍。


為了更好地理解實施例及其優點，現在將參考結合附圖所進行的以下描述，其 中圖1是發明系統的示意圖；圖2a是被用於將易失性信息保持在無源RFID標籤中的現有技術電路的框圖；圖2b是為圖2a中所示的現有技術電路的實施例的電路圖；圖3是用於將易失性信息存儲在無源RFID標籤中的電路圖；圖4a是存儲節點檢測單元的示意圖；圖4b是通電控制單元的示意圖；圖4c是讀出放大器的示意圖；圖5a是圖3的電路中的多個信號的時序圖，示出了電源電壓的電壓電勢和復位信 號之間的關係；圖5b是圖3的電路中的多個信號的時序圖，示出了存儲單元上的累積電荷和通過 門的狀態之間的關係；圖5c是圖3的電路中的多個信號的時序圖，示出了讀取操作；圖6是無源RFID標籤的示意圖；圖7a是數據讀取/寫入系統的操作的流程圖；圖7b是數據讀取/寫入系統的操作的流程圖；圖8是用於控制通過門的狀態的算法的流程圖。
具體實施例方式以下詳細描述實施例的製造和使用。然而，應該理解，本發明提供了可以在多種特 定環境中具體化的多種可應用發明思想。所述的特定實施例僅示出了製造和使用本發明的 特定方式，而不限制本發明的範圍。將在特定環境下描述實施例，即，無源RFID標籤具有二(2)秒或更多秒的期望的RFID數據寄存持續性。然而，本發明還可以應用至具有其他期望持續值的其他無源RFID標 籤。另外，本發明還可以應用至其他應用，其中，希望在不必須提供電源的情況下，保持易失 性信息一段指定時間。圖3是用於將易失性信息存儲在無源RFID標籤中的電路300的示意圖。電路300 可以被用於將易失性信息(諸如RFID持續標籤數據)存儲到無源RFID標籤中。如圖3所 示，電路300可以被用於存儲易失性信息的單個位，然而，電路300的多個具體實例可以被 用於存儲易失性信息的多個位。在已經從包括電路300的無源RFID標籤消除電力之後，存儲在電路300中的易失 性信息可以持續一段時間(被稱為持續時間)，例如，二(2)秒。雖然描述了約兩秒的持續 時間，但是，典型的持續時間可以在從500ms至5秒的範圍。易失性信息的持續可以有助於 改善包括無源RFID標籤的RFID系統的性能，這是因為易失性信息的持續性可以有助於消 除重複進行已經發生的操作的需要，諸如握手操作，信息查詢等。為了有助於確保在電路300中存儲的易失性信息保持一段期望的持續時間以及 保持易失性信息系的完整性，可能需要發生多個動作。第一動作涉及當不給電路300供電 時，檢測和從用於存儲易失性信息的存儲器關斷電流洩漏路徑。第二動作涉及當寫入操作 期間足夠的電荷已經累積在存儲器中並且可以安全地關斷時進行檢測。第三動作涉及在特 定寫入操作期間使用升高的電壓電勢，以有助於確保當被 寫入存儲器時易失性信息的完整 性。電路300包括可以被用於存儲易失性信息的類似動態隨機訪問存儲器(RAM)的存 儲單元、數據保持控制系統310、以及數據讀取/寫入系統315。數據保持控制系統310可 以被用於檢測存儲單元305中出現的電荷以及生成用於接通或關斷到存儲單元305的讀取 /寫入路徑的控制信號。被用於接通或關斷到存儲單元305的讀取/寫入路徑的控制信號 可以基於諸如累積在存儲單元305中的電荷的量、復位信號(RST)的狀態、電源電軌的電壓 電勢(例如，VDD)等因素。數據讀取/寫入系統315可以被用於將易失性信息存儲(寫入)到存儲單元305， 並且從存儲單元305恢復(讀取)所存儲的易失性信息。例如，數據讀取/寫入系統315 可以根據易失性信息的值不同地進行操作，以有助於防止易失性信息受不良影響。數據讀 取/寫入系統315還可以防止根據控制信號(諸如，使能信號)發生數據讀取/寫入操作。存儲單元305可以為典型的單電晶體、單電容器(ITlC)存儲單元並且包括可以被 用於存儲表示易失性信息的電荷的電容器320。電容器320可以被實現為金屬-絕緣體-金 屬(MiM)電容器，但是可以使用其他電容器類型。電容器320的大小可以基於諸如期望的持 續時間、製造技術、尺寸限制等的因素。電容器320的電容的典型範圍可以從0.2pF至2pF， 其典型值為約lpF。通常，電容器320的值越大，持續時間越長。然而，有效設計應該考慮生產成本(尺 寸和面積)。雖然具有大電容的電容器320容易滿足持續時間的要求，但是其在物理上可能 非常大。從而，可能對電容器320進行尺寸限制。例如，根據生產加工技術，電容器320應該 不大於20UmX20Um，當使用當前生產加工技術生產電容器時，其可以產生範圍從約0. 2pF 至約2pF的電容。存儲單元305還包括電晶體325。電晶體325可以被用作通過門，以接通或關斷到電容器320的讀取/寫入路徑。優選地，電晶體325可以被實現為具有高閾值電壓(HVT) 的N型場效應電晶體(FET)。作為HVT電晶體，電晶體325可以具有低洩漏電流，其可以有 助於增加電容器320的放電時間。由於增加的放電時間，電容器320可以正確地保持可檢 測電荷一段更長的時間。如果使用具有低閾值電壓的電晶體，則當電晶體325關斷時，電容 器320中的累積電荷可以更快地消散，可能更難滿足期望的持續時間。數據保持控制系統310包括存儲節點檢測單元330、通電控制單元335、以及邏輯門340。存儲節點檢測單元330可以被用於檢測在存儲單元305的電容器320上累積的電 荷量。存儲節點檢測單元330可以提供當電容器320上的累積電荷達到規定量時變為有 效輸出(active output) 0來自存儲節點檢測單元330的有效輸出可以被用於關斷電晶體 325，關斷到電容器320的讀取/寫入路徑。換句話說，存儲節點檢測單元330可以確定何 時足夠的電荷累積在電容器320上並且關斷電晶體325，以防止不希望的功率損失影響電 容器320上的累積電荷。通過先前所述的被用於確保易失性信息持續一段期望的持續時間的第二動作，可 應用存儲節點檢測單元330。可選地，存儲節點檢測單元330可以提供與電容器320上的累 積電荷成比例的輸出。圖4a提供了存儲節點檢測單元330的實施例的詳細視圖。存儲節點檢測單元 330包括其柵極端子連接在一起的串聯布置的一對FET。存儲節點檢測單元330包括第一 FET 405 (其優選地可以為具有低閾值電壓的PFET)和第二 FET 410 (其優選地為厚氧化物 NFET)。存儲節點檢測單元330的輸入可以連接至存儲單元305的電容器320和電晶體325， 當電容器320上的累積電荷達到規定值時，存儲節點檢測單元330的輸出保持真值。現在返回參考圖3，數據保持控制系統310還包括通電控制單元335。通電控制單 元335可以被用於檢測電源電壓的電壓電勢，諸如電源電壓VDD，並且被用於進行在檢測到 的電壓電勢和復位信號觸發點之間進行比較，基於該比較產生復位信號RST。例如，如果所 檢測的電壓電勢低於復位信號觸發點，則通電控制單元335可以提供有效輸出信號。同時 如果所檢測到的功率電平高於復位信號觸發點，則通電控制單元335可以提供無效輸出信 號。來自通電控制單元335的有效輸出可以被用於將電晶體325截止，關斷到電容器320 的讀取/寫入路徑。通過如上所述的可以被用於確保易失性信息持續一段理想持續時間的 第一動作，通電控制單元335可以被應用。圖4b為通電控制單元335的示意圖。現在返回參考圖3，數據保持控制系統310還包括邏輯門340。邏輯門340可以被 用於將來自存儲節點檢測單元330和通電控制單元335的輸出結合成可以被用於控制晶體 管325的單個信號。邏輯門340的輸出可以被稱為寫入線(WL)信號。優選地，邏輯門340 為NAND門。然而，其他結合的邏輯門也可以被使用來代替NAND門。實際上使用的門可以 取決於存儲節點檢測單元330和通電控制單元335 (例如，有效高或有效低)的輸出、晶體 管325的類型(諸如N型或P型FET)等。數據保持控制系統310還可選地包含允許再生在電容器320中存儲的易失性數據 的再生信號。信號線345上的再生信號還可以被輸入至邏輯門340。例如，當再生信號有效 時，則電晶體325可以被接通，接通到電容器320的讀取/寫入路徑並且使得存儲在電容器 320中的易失性數據被再生。數據讀取/寫入系統315包括可以被用於讀取在電容器320中存儲的易失性信息或將易失性信息寫到電容器320的讀出放大器350。在電容器320連接至數據線之後，讀出 放大器350可以檢測數據線(諸如到電容器320的讀取/寫入路徑)上的電壓電勢或電流 幅度的改變，並且可以確定存儲在電容器320中的易失性信息的值。圖4c是讀出放大器350和附帶的電路的框圖，其用於從存儲單元305讀取易失性 數據(和將易失性數據寫入存儲單元305)。如圖4c所示，一對串聯布置的連接有二極體 的FET(例如，NFET 420和NFET 425)有助於經由數據輸入/輸出線將易失性信息讀取和 寫入存儲單元305，並且有助於執行在數據輸入/輸出線上的電荷共享。以下將詳細描述 該對串聯布置的連接有二極體的FET的操作。由控制信號「SSL」控制的電晶體430 (優選 地，NFET)可以被用於將讀出放大器350連接至數據輸入/輸出線，以提供易失性信息用於 寫入目的並且提取易失性信息用於讀取目的。現在返回參考圖3，數據讀取/寫入系統315還包括可以被用於將多個電源電壓電 平(例如，處於約0. 7V的VDD和處於約2. OV的VPP)提供給讀出放大器350的電平移位器 /電源開關單元355。由電平移位器/電源開關355提供的電源電壓可以被提供給讀出放 大器350的輸入反相器，並且可以被稱為讀出放大器正(SP)使能信號。電平移位器/電源 開關單元355還可以被用於向邏輯門340供電。電平移位器/電源開關355可以將來自無 源RFID標籤的數欄位設備的易失性信息作為輸入。被提供給讀出放大器350的電源電壓電平可以取決於被寫入電容器320的易失性 信息的值。 例如，如果易失性信息的值為零(0)，則電源電壓VDD可以被提供給讀出放大器 350，而如果值為一(1)，則電源電壓VPP可以被提供給讀出放大器350。當一(1)被寫入電 容器320時，使用更高電源電壓電勢可以有助於防止存儲在電容器320中的易失性信息受 不良影響。電平移位器/電源開關單元355還可以被用於控制提供給電路300的電力。通 過先前所述的被用於確保易失性信息保持一段期望的持續時間的第一動作，可應用電平移 位器/電源開關單元355。數據讀取/寫入系統315還包括邏輯門360。邏輯門360可以被用於生成讀出放 大器負(SN)使能信號，例如，其可以被用於啟用讀出放大器350的輸出反相器。邏輯門360 可以結合來自無源RFID標籤的數欄位設備的讀取/寫入模式信號和復位信號RST。優選 地，邏輯門360為NOR門。然而，其他組合的邏輯門可以被用於替換NOR門。圖5a是示出電路300中的多個信號的信號值的時序圖。第一跡線505表示電源電 壓VDD，第二跡線510表示復位信號RST (通電控制單元335的輸出)，以及第三跡線515表 示可以被用於控制電晶體325狀態的邏輯門340 (WL)的輸出。時序圖示出了可以被用於幫 助確保在電容器320中存儲的易失性信息保持被安全地存儲一段期望的持續時間的技術， 當不向電路300供電時關斷電流洩漏路徑。通電控制單元335可以維持(或試圖維持)當電源電壓(諸如VDD)低於規定閾 值(如在第一跡線505上的虛水平線520所示)時復位信號RST的有效值。第一跡線505 表示電源電壓VDD，其最初遞增(如第一間隔525所示)，在一段時間內保持基本穩定(如 第二間隔530所示)，以及下降(如第三間隔535所示)。這可以表示無源RFID標籤的通 電-斷電循環，該循環為接收來自RFID讀取器的傳輸，響應RFID讀取器，並且隨後RFID讀 取器停止至無源RFID標籤的傳輸。在第一間隔525期間，電源電壓VDD遞增並且保持低於閾值520，通電控制單元335維持復位信號RST的有效值，其導致電晶體325截止。然而，由於電源電壓VDD低並且 緩慢增長，復位信號RST還以約與電源電壓VDD的增加速率匹配的速率增力卩。一旦電源電壓 VDD達到並超過閾值520(如表示時間事件522的垂直虛線所示)，通電控制單元335維持 復位信號RST的無效值，以導通電晶體325 (如第二跡線510上的低值540和第三跡線515 上的高值542)，其可以保持第二間隔530的持續時間。然後，電源電壓VDD可以下降，諸如當不再對無源RFID標籤進行傳輸時，因此不再 給無源RFID標籤供電。當電源電壓VDD下降到低於閾值520時，通電控制單元335維持復 位信號RST的有效值(如第二跡線510中的脈衝544所示)並且第三跡線515下降到低值。 由於電源電壓VDD繼續下降，沒有足夠的電壓被提供用於通電控制單元335進行適當操作， 其可以以第二跡線510上的突變(glitch)形式示出。到電源電壓VDD下降到約零的時刻， 復位信號RST和邏輯門340的輸出也都處於約零。圖5b是示出電路300中的多個信號的信號值的時序圖。第一跡線555表示電容器 320的電壓電勢，以及第二跡線560表示可以被用於控制電晶體325狀態的邏輯門340 (WL) 的輸出。時序圖示出了可以被用於幫助確保在電容器320中存儲的易失性信息保持被安全 地存儲一段期望的持續時間的技術，當不向電路300供電時關斷電流洩漏路徑。如圖5b中所示，在時間事件565處(如垂直虛線所示)，邏輯門340的輸出變為有 效，導通 電晶體325，其開啟存儲與易失性信息的值相對應的電容器320的電荷。當電荷開 始累積在電容器320上時，關於電容器320的電壓電勢也開始增加(如第一跡線555上的 單調增加曲線)。當關於電容器320的電壓電勢增加時，通過存儲節點檢測單元330進行監控。當 關於電容器320的電壓電勢滿足並超過表示在時間事件567(如垂直虛線所示)處關於電 容器320的期望電壓電勢的閾值時，存儲節點檢測單元330維持控制信號的有效值，以指示 電容器320上的電荷的累積應該停止。利用關於控制信號維持的有效值，邏輯門340的輸 出變為無效，電晶體325截止，並且電容器320上的電荷的累積(以及電壓電勢的增加)停 止(如水平線575所示)。圖5c是示出當從電容器320讀取易失性信息時，電路300中的多個信號的信號值 的時序圖。在讀取電容器320中的易失性信息之前，被用於讀取易失性信息的線可以被預 先充電至規定電壓電勢(例如，在圖4c中標記為BL和BLB的線可以被預先充電至約VDD/2 的電壓電勢)。預先充電可以持續如間隔585所示的一段時間。然後，在時刻590處(如垂 直虛線所示)，讀出放大器350可以變為可用。然後，根據電容器320中的累積電荷，被標記 為BL的線變化。例如，如果電容器320存儲零(0)，則線BL的電壓電勢可以被提供給電容 器320，導致線BL的電壓電勢下降，同時如果電容器320存儲一(1)，則在電容器320上的 累積電荷可以累積在線BL上，導致線BL的電壓電勢增加。由於線BLB連接至偽存儲單元， 其電壓電勢基本在約VDD/2處保持不變。圖6是無源RFID標籤600的示意圖。無源RFID標籤600包括模擬前端605，該 模擬前端可以負責執行對由天線610接收的信號和由天線610發送的信號進行模擬處理。 模擬處理包括校正接收到的信號以獲得用於無源RFID標籤600的電力，解調接收到的信 號，調製發送的信號，過濾，放大，模數轉換，數模轉換等。而且，模擬前端605可以負責從接 收到的信號中獲得電源電壓(諸如VDD和VPP)。
無源RFID標籤600還包括可以被用於執行任務(諸如響應於來自RFID讀取器的 信息請求，響應於請求計算值，計算易失性值等)的數欄位615。易失性信息可以被存儲在 能夠保存易失性信息一段規定保持時間的易失性數據保持電路620中。例如，易失性數據 保持電路620可以為上述電路300的實施例。圖7a是示出數據讀取/寫入系統315的操作的高等級圖示(high levelview)的 流程圖700。數據讀取/寫入系統315的操作可以被分為多個階段，其可以類似於典型動 態隨機訪問存儲單元的操作。操作可以從第一階段(階段1)開始，其可以包括開啟到存儲 單元305的字線(框705)。操作的第二階段包括在字線上的電荷共享(框710)，以及第三 階段包括激活讀出放大器(諸如讀出放大器350)以讀取或寫入到存儲單元305 (框715)。 一旦讀取或寫入存儲單元305完成，數據讀取/寫入系統315的操作就可以終止。圖7b是示出數據讀取/寫入系統315的操作的詳細圖示的流程圖750。如上所 述，數據讀取/寫入系統315的操作可以發生在多個階段，然而，該多個階段不必須相互排 斥。階段1(開啟字線(圖7a的框705))和階段2(電荷共享(圖7a的框710))可以大約 同時發生，並且可以包括使可以被用於控制電晶體325的控制信號「WL」無效(斷開)；使 SP/SN使能控制信號無效，以使讀出放大器350無效(框760)；使可以被用於控制電晶體 430的控制信號「SSL」無效(框765)；以及激活REF-N/REF-P參考電壓源(框770)。一旦電荷共享(階段2)完成，則階段3(激活讀出放大器(圖7a的框715))可以 發生。激活讀出放大器可以包括執行檢驗，以確定一(1)或零(0)被寫入電容器320(框 775)。如果一(1)被寫入，則在寫入操作中使用的電源電壓可以被提高(設置在圖 4c中所 示的電氣節點SP處)並且可以在數據輸入/輸出線上使用零電壓電勢(諸如，基板接地) (框 780)。增加寫入操作中使用的電源電壓可以有助於確保一(1)被寫入電容器320的完整 性。提高電源電壓可以涉及使用電源電壓VPP而不是電源電壓VDD，電源電壓VPP的差異可 能約為2. 0V,以及對於電源電壓VDD約為0. 7V。電平移位器/電源開關355可以被用於提 供提高的電源電壓。如果零(0)被寫入，則可能不需要提高電源電壓，並且電源電壓VDD可以被使用以 及高電壓電勢(諸如VDD)可以被用在數據輸入上(框785)。電平移位器/電源開關355 還可以提供電源電壓VDD，用於當不需要提高的電源電壓時的情況。在基於被寫入電容器320的值選擇電源電壓之後，讀出放大器350可以被激活。 激活讀出放大器350可以通過使SP/SN使能控制信號有效來完成(框790)。另外，可以使 REF-N/REF-P參考電壓源無效(框795)。一旦易失性數據被從電容器320讀取或者被寫入 電容器320，數據讀取/寫入系統315的操作就可以終止。圖8是示出電晶體325的狀態控制的流程圖。如前所述，電晶體325的狀態可以 取決於多種因素，包括電源電壓VDD的電壓電勢，電容器320的電壓電勢，再生信號的狀態， 是否存在易失性信息寫入或讀取等。流程圖600可以描述電晶體325的狀態控制，同時電 路300處於正常操作模式並且當無源RFID標籤進入RFID讀取器的範圍時可以開始。電晶體325的狀態控制可以通過截止電晶體325開始(框805)。通過確保電晶體 325截止，來確保在電容器320中存儲的易失性信息的最大持續時間。這可以為電路300的 默認狀態，以有助於確保在電容器320中存儲的易失性信息的持續時間的最大化。然而，可以執行檢驗，以確定電源電壓VDD的電壓電勢是否大於用於復位信號RST的復位閾值(框 810)。如果電源電壓VDD的電壓電勢不大於復位閾值，則雖然可以給無源RFID標籤供電， 但是沒有足夠的時間以允許電源電壓VDD穩定在比復位閾值更高的電壓電勢。從而，處理 應該停止，直到電源電壓VDD的電壓電勢上升到復位閾值之上。一旦電源電壓VDD的電壓電勢上升到復位閾值之上(框810)，可以執行比較，以確 定電容器320上的電壓電勢是否大於電壓電勢閾值(框815)。利用電壓電勢閾值檢驗電容 器320上的電壓電勢可以確定是否有足夠的電荷累積在電容器320上。如果足夠的電荷累 積在電容器320上以滿足期望持續時間，則不需要累積額外的電荷並且電晶體325可以截 止(框820)。通過最小化電晶體325的導通時間，可以減小當存在可用的電流洩漏路徑時 發生的功率損失的可能性。之後可以進行可選的比較，來確定再生信號是否有效(框825)。如果再生信號有 效，則電晶體325應該截止(框820)。然而，如果再生信號無效，則電晶體325可以導通。 可以進行另一比較，以確定電源電壓VDD的電壓電勢是否小於復位閾值(框830)。如果電 源電壓VDD的電壓電勢不小於復位閾值，則電晶體325可以導通(框835)，但是如果電源 電壓VDD的電壓電勢小於復位閾值，則電晶體325應該截止(框820)。在導通電晶體325 之後，電晶體325的狀態控制可以返回框815，以重複比較，來確定是否需要改變電晶體325 的狀態。儘管已經詳細地描述了本發明及其優勢，但應該理解，可以在不背離所附權利要 求限定的 本發明主旨和範圍的情況下，做各種不同的改變，替換和更改。而且，本申請的範 圍並不僅限於本說明書中描述的工藝、機器、製造、材料組分、裝置、方法和步驟的特定實施 例。作為本領域普通技術人員應理解，通過本發明，現有的或今後開發的用於執行與根據本 發明所採用的所述相應實施例基本相同的功能或獲得基本相同結果的工藝、機器、製造，材 料組分、裝置、方法或步驟根據本發明可以被使用。因此，所附權利要求應該包括在這樣的 工藝、機器、製造、材料組分、裝置、方法或步驟的範圍內。
權利要求
一種用於操作射頻識別(RFID)標籤的方法，所述方法包括測量所述RFID標籤的電源電壓的電壓電勢；響應於確定所述電壓電勢大於第一閾值，接通通過門，其中，所述通過門將所述RFID標籤的存儲單元選擇性地連接至用於讀取或寫入數據的數據線；測量所述存儲單元上的累積電荷；基於所述電壓電勢和所述累積電荷將控制信號設定值；以及響應於確定所述控制信號等於真值，關斷所述通過門。
2.根據權利要求1所述的方法，進一步包括響應於確定所述控制信號等於假值，保留 所述通過門接通。
3.根據權利要求1所述的方法，進一步包括在測量所述電壓電勢之前，關斷所述通過門。
4.根據權利要求1所述的方法，其中，設定所述控制信號包括 將所述控制信號設定為假值；以及響應於所述電壓電勢小於所述第一閾值或所述累積電荷大於第二閾值，將所述控制信 號設定為所述真值，其中，將所述控制信號設定為所述真值包括在邏輯上將所述電壓電勢與所述第一閾 值的比較結果和所述累積電荷與所述第二閾值的比較結果進行與非。
5.根據權利要求1所述的方法，進一步包括重複測量所述電壓電勢，接通所述通過 門，測量所述累加電荷，以及關斷所述通過門。
6.一種用於在射頻識別(RFID)標籤中寫入信息的方法，所述方法包括基於寫入的信息的值設定用於數據寫入機構的電源電壓，其中，基於所述值選擇所述 電源電壓電平；基於寫入的信息的值設定用於所述數據寫入機構的數據電壓；以及 使所述數據寫入機構寫入所述信息。
7.根據權利要求6所述的方法，其中，所述信息可以為兩個值之一，並且其中，第一電 源電壓電平被用於第一信息值的所述數據寫入機構，並且第二電源電壓電平被用於第二信 息值的所述數據寫入機構，其中，所述第一信息值為一(1)並且所述第二信息值為零(0)，並且其中，所述第一電 源電壓電平具有高於所述第二電源電壓電平的電壓電勢，其中，當所述信息等於一(1)時，所述數據電壓約等於基板接地，並且當所述信息等於 零(0)時，所述數據電壓約等於高電壓電勢。
8.根據權利要求6所述的方法，進一步包括在所述數據寫入機構中啟用電荷共享。
9.一種射頻識別(RFID)標籤，所述RFID標籤包括模擬前端，被配置成處理由天線接收的信號，並且從所接收的信號中獲得用於所述 RFID標籤的電力；數欄位設備，連接至所述模擬前端，所述數欄位設備被配置成提供可計算操作；以及 數據持續電路，連接至所述數欄位設備，所述數據持續電路被配置成在沒有電力的情 況下保持在其中存儲的數據一段時間，所述數據持續電路被配置成基於電源電壓的電壓電 勢和所述存儲器中的累積電荷，將所述數據持續電路中的存儲器連接至用於數據的讀取或寫入的數據線。
10.根據權利要求9所述的RFID標籤，其中，所述數據持續電路包括 存儲單元，被配置成存儲信息；數據讀取/寫入系統單元，選擇性地連接至存儲單元，所述數據讀取/寫入系統單元被 配置成將信息寫入到所述存儲單元，以從所述存儲單元讀取信息，並且提供處於以寫入到 所述存儲單元的信息的值為基礎的電勢的電源電壓；以及數據保持控制系統單元，連接至所述存儲單元和所述數據讀取/寫入系統單元，所述 數據保持控制系統單元被配置成生成控制信號，以將所述數據讀取/寫入系統單元選擇性 地連接至所述存儲單元，其中，所述控制信號的生成是基於電源電壓的電壓電勢和所述存 儲單元上的累積電荷。
11.根據權利要求10所述的RFID標籤，其中，所述存儲單元包括 電容器，存儲所述信息；以及電晶體，具有連接於所述電容器和所述數據讀取/寫入系統單元之間的通道以及連接 至所述數據保持控制系統單元的柵極端子，所述電晶體將所述電容器選擇性地連接至所述 數據讀取/寫入系統單元，其中，所述電晶體為具有高閾值電壓的場效應電晶體(FET)。
12.根據權利要求9所述的RFID標籤，其中，所述數據保持控制系統單元包括 存儲節點檢測單元，連接至所述存儲單元，所述存儲節點檢測單元被配置成檢測所述存儲單元中的累積電荷的量；通電控制單元，被配置成測量電源電壓的電壓電勢；以及第一邏輯單元，連接至所述存儲節點檢測單元和所述通電控制單元，所述第一邏輯單 元被配置成通過結合來自所述存儲節點檢測單元和所述通電控制單元的輸出來生成所述 控制信號，其中，所述第一邏輯單元包括邏輯NAND門，所述邏輯NAND門具有連接至所述存儲節點 檢測單元的輸出的第一輸入和連接至所述通電控制單元的輸出的第二輸入。
13.根據權利要求9所述的RFID標籤，其中，所述數據讀取/寫入系統單元包括讀出放大器，連接至所述存儲單元，所述讀出放大器被配置成確定在所述存儲單元中 存儲的信息並且將信息寫入所述存儲單元；電平移位器/電源開關單元，連接至所述讀出放大器，所述電平移位器被配置成選擇 性地提供處於以寫入所述存儲單元的所述信息的值為基礎的電勢的所述電源電壓；以及第二邏輯單元，連接至所述讀出放大器和所述數據保持控制系統單元，所述第二邏輯 單元被配置成基於用於所述電路的操作模式和由所述數據保持控制系統單元生成的控制 信號生成用於所述讀出放大器的使能信號。
14.根據權利要求13所述的RFID標籤，其中，所述第二邏輯單元包括邏輯NOR門，所述 邏輯NOR門具有連接至所述數據保持控制系統的第一輸入和連接至所述操作模式信號線 的第二輸入。
15.根據權利要求13所述的RFID標籤，其中，所述數據讀取/寫入系統單元進一步包括第一連接有二極體的場效應電晶體(FET)，其具有在第一參考電壓源和所述數據線之間連接的通道；第二連接有二極體的FET，其具有在所述數據線和第二參考電壓源之間連接的通道。
全文摘要
一種用於RFID應用的持續ID標籤的系統和方法包括用於操作RFID標記的方法。該方法包括針對RFID標籤測量電源電壓的電壓電勢，以及如果電壓電勢大於第一閾值，則接通將存儲單元連接至用於讀取或寫入數據的數據線的通過門。還測量在存儲單元上的累積電荷，並且電壓電勢和累積電荷被用於生成控制信號以設定通過門的狀態。如果控制信號為真值，則通過門被關斷。
文檔編號G06K19/073GK101840525SQ20101013376
公開日2010年9月22日 申請日期2010年3月15日 優先權日2009年3月17日
發明者林佑霖, 洪政先 申請人:臺灣積體電路製造股份有限公司