无源RFID芯片H4006及其应用设计

1 H4006芯片介绍

　　H4006的工作频率范围为10～15MHz，通常选用13.56MHz来进行身份识别。片内有一个64位可编程存储器，可用于存储相关信息。 H4006的信息传输方式采用负载调制，编码为密勒码（Miller），数据传输速率为 26484波特（亦可为其它速率，但需预先选定）。由于H4006内含谐振电路和电源滤波电容，因而使用更方便。H4006在无线方式下为只读存贮卡，其编程采用在线编程方式。

　　2工作原理

　　2.1内部电路框图

　　H4006由谐振电路、时钟提取、分频链、整流电路、电源管理、存储器、Miller码产生、负载调制电路等组成，其电路框图如图1所示。

　　当整流电路将耦合的射频（13.56MHz）信号进行整流并经滤波电容C2平滑后，电源管理电路将在电源电压达到内部电路工作电压时激活卡内电路， 13.56MHz信号被分频链电路分频（分频系数为512），可产生26.484kHz的时钟，此时钟即是数据传送的波特率。如果希望将分频系数定为 128、256、1024、2048、4096或8192，则需预先选定。存储在LASERROM中的信息（64位）经读出后，可通过Miller码产生器产生Miller码，同时可用该Miller码进行负载调制，并将存储信息送出。

　　2.2电感的参数设置

　　电感L1是该卡上唯一的外接元件，由于谐振电容C1已集成于片内，因此，在13.56MHz时L1的电感值应为1.4μH。为保证载波传送和负载调制的效果，其Q值选择在30～40之间为宜。

　　2.3输出序列

　　卡信息的输出通常以表1所列的序列循环重复。该输出序列为一个82位的标准信息结构（STDMS）加9位空隙（Pause）。STDMS结构位采用密勒码，而9位空隙不用密勒码。在空隙位，负载调制器开关处于关断状态（OFF），空隙位电平为低。

　　表1中，64位数据的构成如下：

1～5位为晶片号组合设置位，每一晶片有一号码，它们可在1～25之间设置。
6～9位是制造厂保留位。
10～19位为IC名称位，共10位。
20～32位为用户标识（ID）位，共13位，它们可由厂家定义。
33～50位为扩展号位，共18位，这是唯一的系统号码。
51～64位为IC位置号设置位，共14位，可用于指示被加工晶片的精确位置。

　　表1中的CRC码生成的多项式为x16＋x12＋x5＋1，它符合CCITT/ISO3309－1984标准。CRC码由64位数据计算生成，并可用移位寄存器实现。该寄存器在每个停止位时复零。

　　另外，输出序列中的起始位通常为逻辑1，停止位为逻辑0。

　　2．4密勒码

　　在数据传送中，采用密勒码调制的优点是Miller码中带有时钟信息，且具有较好的抗干扰能力。

　　密勒码的编码方法见表2，其波形时序如图2所示。

　　虽然密勒码的编码规则是停止位为逻辑0，但其电平随其前一STMDS位编码电平的不同而不同。利用9位空隙（Pause）位可将电平拉低，以使起始位具有相同的形式。图3对此作了清晰的描述。

　　3应用设计

　　图4给出了H4006的应用系统框图。该系统由卡和读卡器两部分组成。由于H4006是存贮卡，数据传送仅从卡传向读卡器，故读卡器中可无编码和调制电路，仅需解调和解码电路即可。

　　H4006有6个引脚。在射频工作时为只读方式，在C1和C2引脚端接入电感L1即可，数据传输时，卡和读卡器天线线圈上的波形示于图中，该波形由卡中负载调制产生。H4006的另外四个引脚用于测试，VDD和VSS是电源的正负端，TESTn和Tout是测试输入和输出端。

　　图5所示是读卡器中的13．56MHz振荡器和功放电路。图中，功放电路采用高效率的戊类（E类）放大器，因此L1阻流圈的阻抗应足够大，并应使流经它的ICC为恒定值，C5用于改善放大器的性能，它可消除晶体管自身输出电容的影响。当晶体管处于开关状态时，整个放大器的效率极高。图中的L3和C9、C11、 C10构成的串联谐振电路的谐振频率为13．56MHz，该回路应有较高的Q值，以保证输出载波为正弦波。事实上，L3还是读卡器的耦合线圈，它产生的载波电磁场应符合非接触式IC卡技术标准的要求。L2、C8用于阻隔高次谐波。