针对符合ISO 11784/5标准的混合信号ASIC的分析——用于动物RFID读卡器的前端系统

《IEEE Transactions on AgriFood Electronics》：An Analysis for an ISO 11784/5 Compliant Mixed-Signal ASIC, for Animal RFID Readers’ Front-Ends

该研究设计了一种符合ISO 11784/5标准的134.2 kHz低功耗RFID阅读器专用集成电路，包含可配置数字IIR滤波器、高压驱动电路及优化ADC模块，采用0.18 μm CMOS-HV工艺实现，芯片面积仅1.0 mm2，支持半双工和全双工动物耳标识别。

　　

摘要：

本文介绍了一种定制的集成电路，旨在为畜牧业实现低成本的射频识别（RFID）读写器，该读写器完全符合国际标准化组织（ISO）11784/5标准，适用于动物识别，工作频率为134.2 kHz。首先对读写器与标签之间的通信链路进行了特性分析。随后，使用分立电子元件实现了RFID前端模块的初始版本，并对其进行了测试。基于这些测试结果，设计了第二代混合信号版本的RFID读写器引擎，该引擎将集成到专用集成电路（ASIC）中。这一版本包括前置放大器、优化的模数转换器（ADC）、数字滤波器、高压驱动器以及互补金属氧化物半导体（CMOS）高压（HV）电路。整个电路采用0.18 μm的CMOS高压工艺设计，涵盖了模拟前端和可编程的数字无限脉冲响应滤波器，能够支持半双工和全双工的ISO11784/5 RFID标签。最终实现的电路占地面积为1.0 × 2 mm。

引言

据估计，全球牛的数量约为数十亿头，其中大多数被饲养在户外牧场或饲养场中。近年来，使用射频识别（RFID）芯片（通常是如图1所示的耳标）进行追踪的牛只比例有所增加，最初这是出于食品安全和卫生考虑[1]。然而，随着移动设备计算能力和连接性的提升，当前的趋势是将基于云的动物数据库与RFID读写器相结合，将信息实时传输到牛场，以便在现场做出决策并进行数据上传[2]。