無源RFID芯片H4006及其應用設計

1、無源rfid芯片h4006及其應用設計合肥工業(yè)大學單承贛馬海燕摘 要:h4006是emmicroelectronic生產(chǎn)的13. 56mhz非接觸式識別卡產(chǎn) 品。該芯片內(nèi)含諧振屯容和屯源濾波屯容，采用密勒碼（miller code）傳輸， 文中介紹了 h4006的工作原理及應用電路。戊類放大器關鍵詞:rfid； miller code；負載調(diào)制;h4006；1 h4006芯片介紹h4006的工作頻率范圍為1015mhz,通常選用13. 56mhz來進行身份識別。 片內(nèi)有一個64位可編程存儲器，可用于存儲相關信息。ii4006的信息傳輸方式 采用負載調(diào)制，編碼為密勒碼（m訂ler）,數(shù)據(jù)傳輸速率

2、為26484波特（亦可為 其它速率，但需預先選定）。由于h4006內(nèi)含諧振電路和電源濾波電容，因而使 用更方便。h4006在無線方式下為只讀存貯卡，其編程采用在線編程方式。2工作原理2.1內(nèi)部電路框圖h4006由諧振電路、吋釗|提取、分頻鏈、整流電路、電源管理、存儲器 miller 碼產(chǎn)生、負載調(diào)制電路等組成，其電路框圖如圖1所示。圖丨內(nèi)部電路協(xié)圖當整流電路將耦合的射頻（13. 56mhz）信號進行整流并經(jīng)濾波電容c2平滑 后，電源管理電路將在電源電壓達到內(nèi)部電路工作電壓時激活卡內(nèi)電路，13. 56mhz信號被分頻鏈電路分頻（分頻系數(shù)為512）,可產(chǎn)生26. 484khz的時鐘, 此時鐘即是數(shù)

3、據(jù)傳送的波特率。如果希望將分頻系數(shù)定為128、256、1024、2048、 4096或8192,則需預先選定。存儲在laserr0m中的信息（64位）經(jīng)讀出后， 可通過miller碼產(chǎn)生器產(chǎn)生miller碼，同吋可用該miller碼進行負載調(diào)制， 并將存儲信息送出。2. 2電感的參數(shù)設置電感l(wèi)1是該卡上唯一的外接元件，由于諧振電容c1已集成于片內(nèi)，因此, 在13. 56mhz時l1的電感值應為1.4pho為保證載波傳送和負載調(diào)制的效果， 其q值選擇在3040之間為宜。2. 3輸出序列卡信息的輸出通常以表1所列的序列循環(huán)重復。該輸出序列為一個82位的 標準信息結構(stdms)加9位空隙(pau

4、se) 0 stdms結構位釆用密勒碼,而9 位空隙不用密勒碼。在空隙位，負載調(diào)制器開關處于關斷狀態(tài)(off),空隙位 電平為低。表1中，64位數(shù)據(jù)的構成如門15位為品片號組合設置位，每一品片冇一號碼，它們可在125之間設 置。69位是制造廠保留位。1019位為ic名稱位，共10位。2032位為用戶標識(td)位，共13位，它們口j由廠家定義。3350位為擴展號位，共18位，這是唯一的系統(tǒng)號碼。5164位為1c位置號設置位，共14位，可用丁指示被加工品片的精確位 置。表1中的crc碼生成的多項式為x,6+x12+x5+l,它符合ccitt/is03309- 1984標準。crc碼曲64位數(shù)據(jù)計

5、算生成，并可用移位寄存器實現(xiàn)。該寄存器在 每個停止位時復零。另外，輸出序列屮的起始位通常為邏輯1，停止位為邏輯0。表1輸出序列結構(|>)'數(shù)據(jù)1(64h)crc |停止位空隙(16 位)(lb)(9b)«2密勒陽集碼規(guī)則bit i* 1imii 1密勒碼編碼理則x| !1 hili的起的位直不變化中間位at跳變0一-1 01bh i 的起1穴不跳住11 01 bi"的起始位銳不饒變屮間付.?？也不跳變2. 4密勒碼在數(shù)據(jù)傳送屮，采用密勒碼調(diào)制的優(yōu)點是miller碼中帶冇時鐘信息，月.具 有較好的抗干擾能力。密勒碼的編碼方法見表2,其波形吋序如圖2所示。雖然密

6、勒碼的編碼規(guī)則是停止位為邏輯0,但其電平隨其前一 stmds位編碼 電平的不同而不同。利用9位空隙(pause)位可將電平拉低，以使起始位具有 相同的形式。圖3對此作了清晰的描述。3應用設計圖4給岀了 h4006的應用系統(tǒng)框圖。該系統(tǒng)由卡和讀卡器兩部分組成。由于 h4006是存貯卡，數(shù)據(jù)傳送僅從卡傳向讀卡器，故讀卡器中可無編碼和調(diào)制電路, 僅需解調(diào)和解碼電路即可。114006有6個引腳。在射頻工作時為只讀方式，在c1和c2引腳端接入電感 l1即可，數(shù)據(jù)傳輸時，卡和讀卡器天線線圈上的波形示于圖中，該波形由卡中 負載調(diào)制產(chǎn)生。h4006的另外四個引腳用于測試，vdd和vss是電源的止負端，test

7、n 和tout是測試輸入和輸出端。圖5所示是讀卡器中的13. 56mhz振蕩器和功放電路。圖中，功放電路采用 高效率的戊類（e類）放大器，因此l1阻流圈的阻抗應足夠大，并應使流經(jīng)它 的5為恒定值，c5用于改善放大器的性能，它可消除晶體管自身輸出電容的影 響。當晶休管處于開關狀態(tài)時，整個放大器的效率極高。圖屮的l3和c9、c11、 c10構成的串聯(lián)諧振電路的諧振頻率為13. 56mhz,該冋路應有較高的q值，以 保證輸出載波為正弦波。事實上，l3還是讀卡器的耦合線圈，它產(chǎn)生的載波電 磁場應符合非接觸式ic卡技術標準的要求。l2、c8用于阻隔高次諧波。llxttmcic2cj vssestooitvdoe t1«4應用系攬榷圖讀卡爲級/上的侑號圖5檢骼欝和功枚電路13. 56mhz晶振產(chǎn)生的13. 56mhz振蕩信號,一路作為讀卡器中cpu的吋鐘,