中心議題：

• 射頻卡設計原理及實現

解決方案：

• 改變片內電容
• 提供其正常工作所需的3．5V直流電壓

射頻卡設計原理及實現

非接觸式IC卡又稱射頻卡，是世界上最近幾年發展起來的一項新技術
，它成功地將射頻識別技術和IC卡技術結合起來，解決了無源(卡中無電源)和免接觸這一難題。MIFARE 1型射頻卡內部的功能模塊及原理見下圖1 MIFARE 1型射頻卡含有l024×8bitEEP—ROM組織
，分為16個區

，每區4個塊
，其中射頻接口模塊主要完成以下幾個功能：

由於卡本身無電源，需通過其中的電源產生電路以整流、濾波、穩壓後為芯。芯片電路的數字部分中各塊的功能是：複位響應電路－在讀寫器對IC卡進行上電複位時自動將卡的有關信息傳遞給讀寫器
，以便使讀寫器正確識別Ickadeleixing
，bingduiqijinxingxiangyingdecaozuo。fangchongtudianluyidangyouduozhangkazaiduxieqidegongzuofanweishi，duxieqixiancongzhongduokapianzhongxuanzeyizhangzuoweixiabuchulideduixiang
，jiangweixuanzhongdekazhiyuzantinggongzuozhuangtaiyidengdaixiayicibeixuanze。yingyongxuanzedianluyiMIFARE l可“一卡多用”，它負責從存儲區中選擇所需應用。認證與存取控製電路一驗證密碼和訪問權限以控製對EEPROM的訪問。控製與算術單元一對卡片係統進行配置、控製和對卡內數據進行加減運算。加密單元一對通訊數據進行加密解密等。EEPROM接口電路一對EEPROM進行譯碼和讀寫擦等操作。 EEPROM－存儲數據。

射頻卡的設計原理

MIFARE 1(M1)型射頻卡的容量為8K位，數據保存期為10年
，可改寫10萬次，讀無限次。M1卡不帶電源，自帶天線，內含加密控製邏輯電路和通訊邏輯電路，卡與讀寫器之間的通訊采用國際通用的DES和RES保密交叉算法

，具有極高的保密性能。

工作原理：卡片在電氣部分隻由—個天線和ASIC組成
，沒有其它外部器件；天線：卡片的天線是隻有幾組繞線的線圈，很適於封裝到ISO卡片中
；ASIC：卡片的ASIC由一個高速(106KB波特率)的接口
，—個控製單元和—個8K位EEPROM組成。

M1 射頻卡的工作原理是：讀寫器向M1卡發一組固定頻率的電磁波，卡片內有—個LC串聯諧振電路
，其頻率與讀寫器發射頻率相同，在電磁波的激勵下
，LC諧振電路產生共振，從而使電容內有了電荷，在這個電容的另一端
，接有—個單向導通的電子泵，將電容內的電荷送到另—個電容內儲存，當所積累的電荷達到2V時，此電容可做為電源為其它電路提供工作電壓


，將卡內數據發射出去或接取讀寫器的數據。

射頻卡電源產生電路的設計與應用

shepinkadegongnengzuchengbaokuoliangbufen

，shepinjiekoudianluheshuzidianlu。jiejuekaneinengliangdelaiyuanhexinhaodewuxianchuanshuzeshishepinkadetuchuyoudian
，erzheyeshishepinjiekoudianludeguanjianjishu。congdukaqifashedeshepinxinhao，zaikaneijingguoouhe、整流濾波與穩壓三過程

，便可得到直流工作電壓。
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線圈耦合

L1、L2分別是天線的原邊線圈和副邊線圈， L2從L1耦合過來一定能量的高頻電磁波(載波頻率為13．56MHZ)， 兩端的電壓即是接收到的高頻信號。對於卡內接收天線L2，在f=13.56MHZ頻率下
，有其等效的電感、dianronghesunhaodianzuzhi，gouchengyichuanlianxiezhendianlu。duiyudukaqibensheneryan，qifashedediancibonengliangyiding，erkashangdeganshengdianyayoufashedediancibodenenglianghekayudukaqidejuligongtongjueding。namezaidedaodianganL2 的等效電感
、電容和損耗電阻值後，就可以在電容兩端並一可變電阻，通過改變卡與讀卡器的距離，測試電阻上的相應電壓值，來推算L2上感應到的等效電壓源的值。

整流濾波

天線上獲得的耦合電壓通過C送人FWR全波整流電路，從而得到單邊的交流信號。在經濾波電容CP濾掉高頻信號，其兩端輸出的電壓既為卡內需要的直流電源電壓；該電容同時又作為儲能器件以爭強負載能力。這裏信號經濾波電容後可得到—個直流電壓
，但此時電壓不夠穩定
，需采取穩壓措施。

穩壓電路

濾波電容CP兩端輸出的VDD是不穩定的，當卡與讀卡器的距離變化時
，它隨著卡內線圈E耦合到的電壓的變化而變化，穩壓電路可以使其穩定在3．5V 左右。這裏
，3．5V的壓降由幾個串聯的飽和MOS管提供。圖1中的Rload代表了卡內所有電路的內阻之和，這樣
，對於正常工作條件下的電磁場能量，電源產生電路經過上述過程在Rload=910Ω時，便可獲得—個3．5V左右的直流工作電壓。具體穩壓電路如圖2。

當VDD變大時，電路中M3
、M4管處於飽和狀態，其VDS壓降基本不變，那麼V1隨VDD的抬升而升高，則V2相應下降
，M6管的電流隨之升高，需要電容CP放電來補充電流，引起VDD下降
，維持恒定
；同理，VDD下降時，M6管電流減小
，CP充電，引起VDD升高
，總體保持不變
，而M1、M3和 M4管的飽和壓降提供了3．5V電壓值。

結論

當片內電阻為910Ω，電容取500PF時在卡片與讀寫器距離為5CM、6CM
、10CM時，輸出電壓可以達到3．5V
，有大約02V左右的波動，有很好的穩定性。
在距離為5CM時，改變片內電容

，分別取200PF、500PF
、IO00PF，輸出電壓的穩定性隨電容的增加而增加。
固定片內電容為500PF
，改變輸入電Vip值，即模擬輸出電壓VDD隨距離d的改變而產生的變化。當Vip低於4．5V時
，VDD低2.8V，不能維持電路正常工作需要，故Vip要高於4．5V；隨Vip升高，VDD略有抬高，基本可穩定在3．5V左右，但電源的穩定性變差。

綜上所述
，在讀卡器的正常工作距離5—10CM以內，該電源產生電路可以為卡片內部電路提供其正常工作所需的3．5V直流電壓，解決了卡內持續穩定的電壓源電路的設計需要，具有實際意義。