RI-R6C-001A集成電路的原理與應用

摘要：RI-R6C-001A芯片是Texas Instruments公司生產(chǎn)的RF收發(fā)器，可實(shí)現ISO15693協(xié)議電子標簽的閱讀。該芯片內含接收、發(fā)射和控制接口三部分。文中介紹了RI-R6C-001A的結構、原理和特性，并給出了典型應用電路。

關(guān)鍵詞：射頻；收發(fā)器；電子標簽；RI-R6C-001A

１　概述

電子標簽是時(shí)下最為先進(jìn)的非接觸感應技術(shù)。ＲＩ－Ｒ６Ｃ－００１Ａ芯片是美國德州儀器（ＴＩ）和荷蘭飛利浦公司（Ｐｈｉｌｉｐｓ）開(kāi)發(fā)出的一種廉價(jià)的非接觸感應芯片。這種芯片的無(wú)源最大讀寫(xiě)距離可達１．２米以上。它與條形碼相比，無(wú)須直線(xiàn)對準掃描，而且讀寫(xiě)速度快，可多目標識別和運動(dòng)識別，每秒最多可同時(shí)識別５０個(gè)，頻率為１３．５６ＭＨｚ ７ｋＨｚ（國際通用）的目標。它采用國際統一且不重復的８字節（６４ｂｉｔ）唯一識別內碼（Ｕｎｉｑｕｅ ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ，簡(jiǎn)稱(chēng)ＵＩＤ），其中第１～４８ｂｉｔ共６字節為生產(chǎn)廠(chǎng)商的產(chǎn)品編碼，第４９～５６ｂｉｔ １個(gè)字節為廠(chǎng)商代碼（ＩＳＯ／ＩＥＣ７８１６－６／ＡＭ１），最高字節固定為“ＥＯ”。其使用壽命大于１０年或讀寫(xiě)１０萬(wàn)次，無(wú)機械磨損、機械故障，可在惡劣環(huán)境下使用，工作溫度為－２５～＋７０℃?可反復讀寫(xiě)且扇區可以獨立一次鎖定，并能根據用戶(hù)需要鎖定重要信息；現有的產(chǎn)品一般采用４字節扇區，內存從５１２ｂｉｔ～２０４８ｂｉｔ不等。

ＲＩ－Ｒ６Ｃ－００１Ａ芯片采用柔性封裝，它的超薄和多種大小不一的外型，使它可封裝在紙張和塑膠制品（ＰＶＣ、ＰＥＴ）中，既可應用于不同安防場(chǎng)合，也可再層壓制卡。國際標準化組織已把這種非接觸感應芯片寫(xiě)入國際標準ＩＳＯ１５６９３中。其主要原因是因為該芯片具有封裝任意、內存量大、可讀可寫(xiě)、防沖撞等獨特的功能。

２　引腳排列與功能

圖１所示為（ＲＩ－ＲＲＣ－００１Ａ芯片和引腳排列）。

３　內部結構

收發(fā)器需要５Ｖ外加電源，在實(shí)際操作中最小電壓為３Ｖ，最大電壓為５．５Ｖ，典型電壓為５Ｖ。電損耗取決于天線(xiàn)阻抗和輸出網(wǎng)絡(luò )的配置。由于電源紋波和噪聲會(huì )嚴重影響整個(gè)系統的性能，因此，德州儀器推薦使用標準電源。

射頻收發(fā)器內部的輸出晶體管是一個(gè)低阻場(chǎng)效應管，電耗直接在ＴＸ＿ＯＵＴ腳消耗，推薦用５Ｖ電源供電，最好驅動(dòng)５０Ω天線(xiàn)。在輸出端連接一個(gè)簡(jiǎn)單的諧振電路或者匹配網(wǎng)絡(luò )可以降低諧波抑制，用選通方波驅動(dòng)輸出晶體管能達到１００％的調制度。調整連接輸出晶體管的電阻（典型電路中的Ｒ２）能獲得１０％的調制度，增大這個(gè)電阻，調制度也隨之增加。通過(guò)發(fā)射編碼器變換的數據可按照事先選擇好的射頻協(xié)議進(jìn)行傳輸，通信速率應為５～１２０ｋＢ，而且至少要有一個(gè)速率滿(mǎn)足已選擇感應器協(xié)議的要求。

接收器通過(guò)外部電阻連接到天線(xiàn)后可將來(lái)自電子標簽的調制信號通過(guò)二極管包絡(luò )檢波進(jìn)行解調，接收解碼器輸出到控制器的數據是二進(jìn)制數據格式，通信速率和射頻協(xié)議由已選擇的模式確定。在輸出數據時(shí)，接收的數據串中已檢測并標志了啟動(dòng)、停止、錯誤位。

該系統的正常時(shí)鐘頻率為１３．５６ＭＨｚ，但是振蕩器的工作頻率范圍為４ＭＨｚ～１６ＭＨｚ。

在電源被重新啟動(dòng)后，設備為默認配置。ＲＩ－Ｒ６Ｃ－００１Ａ系統有三個(gè)有效電源模式。主要模式是滿(mǎn)載模式，而空載模式僅出現在與電路有關(guān)的標準振蕩器和最小系統工作中的標準振蕩器停振時(shí)，掉電模式則完全關(guān)斷設備內部的偏置系統。當ＳＣＬＯＣＫ保持高電平時(shí)，可在ＤＩＮ端的輸出脈沖上升沿喚醒電路。

ＲＩ－Ｒ６Ｃ－００１Ａ芯片的串行通信接口通常使用三根線(xiàn)，其中的ＳＣＬＯＣＫ為串行雙向時(shí)鐘；ＤＩＮ為數據輸入，ＤＯＵＴ為數據輸出。參見(jiàn)圖２所示的ＲＩ－Ｒ６Ｃ－００１Ａ內部結構圖。

４　典型電路應用

圖３所示是ＲＩ－Ｒ６Ｃ－００１Ａ的典型應用電路，該電路可驅動(dòng)５０Ω的天線(xiàn)，當電源電壓為５Ｖ時(shí)，輸出射頻的功率為２００ｍＷ，而當電源電壓為３Ｖ時(shí)，輸出射頻功率為８０ｍＷ。

圖3

由于電路中的發(fā)射器一直工作，因此，應增大集成電路散熱片的尺寸以增加散熱面積。設計電路時(shí)，應避免過(guò)大的分布電容，當電路板分布電容過(guò)高時(shí)，可配合晶振調整電容Ｃ５的值，以減少時(shí)鐘的不穩定性。推薦Ｃ５值為２２ｐＦ。通過(guò)軟件處理可使收發(fā)器的調制度在１００％～１０％范圍內調整。ＩＳＯ１５６９３協(xié)議規定標簽允許執行１０％～３０％之間的調制度（除１００％之外），通過(guò)改變電阻Ｒ２的值可以達到這個(gè)要求。

５　結束語(yǔ)

ＲＩ－Ｒ６Ｃ－００１Ａ集成電路是一種高性能、廉價(jià)的非接觸感應收發(fā)芯片，它讀寫(xiě)速度快，并實(shí)現可多目標識別和運動(dòng)中識別，因而可廣泛應用于物流管理、車(chē)輛防盜、證件防偽、城市出租車(chē)管理、圖書(shū)館管理、槍支管理等領(lǐng)域，隨著(zhù)我國電子標簽標準的制定，該器件將擁有更大的開(kāi)發(fā)應用價(jià)值。