ISO15693非接触式IC卡射频前端电路的设计

ISO15693非接触式IC卡射频前端电路的设计

秦燕青，葛元庆

(清华大学微电子学研究所,北京 100084)

摘要：介绍了ISO15693非接触式IC卡射频前端电路，采用了一种巧妙的整流电路，提高了整流效率。同时使用了一种适用于ISO15693非接触式卡片的简单的稳压电路结构，有助于信号的解调，并且使卡片在接收到的信号为10%ASK和100%ASK两种调制模式时都能正常工作。芯片测试结果显示：电源产生电路能够产生2.2V~3.8V的直流电压，解调电路能够在2.0V~3.8V电压下可靠稳定的工作；在ISO15693规定的最小场强0.15A/M处，整个芯片的电源电压为3.3V,且功耗小于60μW。

关键词：ISO15693；非接触式IC卡；整流电路；电源产生电路；解调电路

Design of a RF front-end circuit of contactless IC cards for ISO15693

QIN Yan-qing, GE Yuan-qing

(Institute of Microelectronics, Tsinghua University, Beijing 100084, P.R.China)

Abstract: A RF front-end circuit is designed for contactless IC cards complying with ISO15693. A novel rectifier

is designed to enhance the efficiency of rectification. A simple limiter structure is introduced, which is applicable in contactless IC cards, and it is helpful to the demodulation of the signal. This limiter can also help the above cards work normally when the received signal is10% ASK or 100% ASK modulating mode. Test results show that the power generation circuit can provide a DC supply voltage from 2.2V to 3.8V. The demodulation circuit can work properly and steadily from 2.0V to 3.8V. Power consumption is less than 60uW at 3.3V, when the whole chip works at the minimum operating field 0.15A/M, which is prescribed in ISO15693.

Key words: ISO15693; contactless IC cards; rectifier; power generation circuit; demodulation circuit EEACC: 1205; 1250

止工作，电源电压很容易下降得过低导致电路无法工作。同时，在10%ASK调制模式下，电源的稳压和信号的解调也是一个矛盾。电源电压越稳定，接收到的信号的调制深度就被削弱得越厉害，就越难解调。为了解决这些问题，本文引入了一种简单的稳压电路来实现对电路稳压和信号解调的折中，并且此电路在电源电压降为2.3V左右时关断也很迅速，从而保证了在100%ASK信号时，电源电压仍然能够维持在一个比较满意的值以上。

1 前言

ISO15693标准协议是国际上规定的用于非接触式IC卡的一种高频通信协议。该标准协议的非接触式IC卡的读写距离长达100cm，比同是高频通信协议的ISO14443规定的10cm读写距离更大，应用范围也会更加广泛。ISO15693标准协议规定：读卡器到卡所发送的信号为采用脉冲位置编码的10%ASK和100%ASK两种调制模式的频率都为13.56MHz的载波。卡片解调电路的任务是把两种深度的ASK调制信号从天线上解出，并且把它量化成数字信号送给后续的数字逻辑电路使用。由于在非接触式IC卡中没有电源，所以需要在卡片里面设计电源产生电路来为整个芯片提供直流工作电压。

电源产生电路在10%ASK和100%ASK两种调制模式下都能提供满意的电压是比较困难的。尤其是100%ASK调制模式下，读卡器发送的载波会消失一段时间，在这段时间内，整流电路停

2 电路的基本工作原理和实现

非接触式卡内射频前端电路系统结构如图1 所示。电源产生电路由整流电路，稳压电路，过流保护电路三个功能模块组成；解调电路由检波电路和比较电路两个功能模块组成。还有调制电路，上电复位电路和时钟产生电路。

当卡片进入读卡器的场强范围时，电源产生电路将天线上耦合到的交流信号转换为直流电源

第1页下一页