基于ISO14443A協(xié)議的RFID芯片模擬前端設計

摘要：實(shí)現基于ISO14443A協(xié)議的13．56 MHz RFID芯片的設計，并在SMIC 0．18 μm工藝下流片，芯片測試結果良好。RFID芯片模擬前端部分在A(yíng)C—DC電源產(chǎn)生部分采用了新的結構，不需要引入LDO就可以產(chǎn)生穩定的電源。在數據接收部分采用了新結構，可以抵御工藝偏差引起的器件參數的變化。在數據發(fā)送部分，從系統上作了優(yōu)化，使模擬部分的電路變得簡(jiǎn)單可靠。整個(gè)模擬部分的電流小于100μA。
關(guān)鍵詞：射頻識別；整流器；限幅器；調制器；解調器

引言
RFID(射頻識別)被廣泛地應用在人們的日常生活中，如門(mén)禁、市民卡、機場(chǎng)、物流等領(lǐng)域。RFID芯片的需求量與日俱增，給低功耗、小面積的芯片設計帶來(lái)了挑戰。低功耗、小面積、低成本的RFID芯片在激烈的市場(chǎng)競爭中更有優(yōu)勢。本文給出的RFID芯片設計，從整個(gè)系統上對數字部分電路的功耗作了優(yōu)化，并且對模擬電路部分作了一些改進(jìn)，減小了芯片功耗和面積，從而降低了成本。該RFID芯片于2010年6月在SMIC 0．18 μm工藝下流片，工作情況良好。

1 RFID系統結構
圖1為RFID系統結構框圖。整個(gè)RFID系統包括讀卡器、RFID芯片和耦合線(xiàn)圈?？ㄅc讀卡器通信過(guò)程中的能量和數據通過(guò)線(xiàn)圈耦合，當二者無(wú)數據交互時(shí)，讀卡器向空間中發(fā)送13．56 MHz的正弦載波信號?？拷x卡器時(shí)，片外線(xiàn)圈會(huì )耦合空間中的磁場(chǎng)為RFID芯片提供能量，使模擬前端和其他部分上電，準備交互。RFID芯片接收到的數據是100％的幅度調制，采用改進(jìn)型的曼徹斯特編碼。RFID發(fā)送到讀卡器的數據也采用幅度調制。

2 模擬前端結構
圖2為模擬前端的結構框圖，L為片外電感，C為片內電容，LC諧振在13．56 MHz。RFID讀卡器通過(guò)線(xiàn)圈發(fā)送能量和數據，LC諧振回路接收讀卡器發(fā)出的信號，并通過(guò)模擬前端電路提取出電源和數據，提供給整個(gè)芯片，以使卡與讀卡器進(jìn)行交互。

當RFID靠近讀卡器時(shí)，整流器產(chǎn)生的電源電壓被LC諧振電路提高，當電壓提高的一定值時(shí)，限幅器工作，使電源電壓被箝位并穩定在設定的值上，給其他模擬模塊和數字部分供電。上電復位電路(POR)工作，給出復位信號，使數字部分復位。讀卡器發(fā)出的數據是載波為13．56
MHz數據率為106 kb／s的100％幅度調制信號，通過(guò)解調器解調提供給數字部分處理。RFID通過(guò)調制器向讀卡器發(fā)出載波為13．56 MHz數據率為847 kb／s的幅度調制信號。