RI-R6C-001A集成电路的原理与应用

摘要：RI-R6C-001A芯片是Texas Instruments公司生产的RF收发器，可实现ISO15693协议电子标签的阅读。该芯片内含接收、发射和控制接口三部分。文中介绍了RI-R6C-001A的结构、原理和特性，并给出了典型应用电路。 关键词：射频；收发器；电子标签；RI-R6C-001A １　概述 电子标签是时下最为先进的非接触感应技术。ＲＩ－Ｒ６Ｃ－００１Ａ芯片是美国德州仪器（ＴＩ）和荷兰飞利浦公司（Ｐｈｉｌｉｐｓ）开发出的一种廉价的非接触感应芯片。这种芯片的无源最大读写距离可达１．２米以上。它与条形码相比，无须直线对准扫描，而且读写速度快，可多目标识别和运动识别，每秒最多可同时识别５０个，频率为１３．５６ＭＨｚ %26;#177;７ｋＨｚ（国际通用）的目标。它采用国际统一且不重复的８字节（６４ｂｉｔ）唯一识别内码（Ｕｎｉｑｕｅ ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ，简称ＵＩＤ），其中第１～４８ｂｉｔ共６字节为生产厂商的产品编码，第４９～５６ｂｉｔ １个字节为厂商代码（ＩＳＯ／ＩＥＣ７８１６－６／ＡＭ１）， 最高字节固定为“ＥＯ”。其使用寿命大于１０年或读写１０万次，无机械磨损、机械故障，可在恶劣环境下使用，工作温度为－２５～＋７０℃可反复读写且扇区可以独立一次锁定，并能根据用户需要锁定重要信息；现有的产品一般采用４字节扇区，内存从５１２ｂｉｔ～２０４８ｂｉｔ不等。 ＲＩ－Ｒ６Ｃ－００１Ａ芯片采用柔性封装，它的超薄和多种大小不一的外型，使它可封装在纸张和塑胶制品（ＰＶＣ、ＰＥＴ）中，既可应用于不同安防场合，也可再层压制卡。国际标准化组织已把这种非接触感应芯片写入国际标准ＩＳＯ１５６９３中。其主要原因是因为该芯片具有封装任意、内存量大、可读可写、防冲撞等独特的功能。 ２　引脚排列与功能 图１所示为（ＲＩ－ＲＲＣ－００１Ａ芯片和引脚排列）。 ３　内部结构 收发器需要５Ｖ外加电源，在实际操作中最小电压为３Ｖ，最大电压为５．５Ｖ，典型电压为５Ｖ。电损耗取决于天线阻抗和输出网络的配置。由于电源纹波和噪声会严重影响整个系统的性能，因此，德州仪器推荐使用标准电源。 射频收发器内部的输出晶体管是一个低阻场效应管，电耗直接在ＴＸ＿ＯＵＴ脚消耗，推荐用５Ｖ电源供电，最好驱动５０Ω天线。在输出端连接一个简单的谐振电路或者匹配网络可以降低谐波抑制，用选通方波驱动输出晶体管能达到１００％的调制度。调整连接输出晶体管的电阻（典型电路中的Ｒ２）能获得１０％的调制度，增大这个电阻，调制度也随之增加。通过发射编码器变换的数据可按照事先选择好的射频协议进行传输，通信速率应为５～１２０ｋＢ，而且至少要有一个速率满足已选择感应器协议的要求。 接收器通过外部电阻连接到天线后可将来自电子标签的调制信号通过二极管包络检波进行解调，接收解码器输出到控制器的数据是二进制数据格式，通信速率和射频协议由已选择的模式确定。在输出数据时，接收的数据串中已检测并标志了启动、停止、错误位。 该系统的正常时钟频率为１３．５６ＭＨｚ，但是振荡器的工作频率范围为４ＭＨｚ～１６ＭＨｚ。 在电源被重新启动后，设备为默认配置。ＲＩ－Ｒ６Ｃ－００１Ａ系统有三个有效电源模式。主要模式是满载模式，而空载模式仅出现在与电路有关的标准振荡器和最小系统工作中的标准振荡器停振时，掉电模式则完全关断设备内部的偏置系统。当ＳＣＬＯＣＫ保持高电平时，可在ＤＩＮ端的输出脉冲上升沿唤醒电路。 ＲＩ－Ｒ６Ｃ－００１Ａ芯片的串行通信接口通常使用三根线，其中的ＳＣＬＯＣＫ为串行双向时钟；ＤＩＮ为数据输入，ＤＯＵＴ为数据输出。参见图２所示的ＲＩ－Ｒ６Ｃ－００１Ａ内部结构图。 ４　典型电路应用 图３所示是ＲＩ－Ｒ６Ｃ－００１Ａ的典型应用电路，该电路可驱动５０Ω的天线，当电源电压为５Ｖ时，输出射频的功率为２００ｍＷ，而当电源电压为３Ｖ时，输出射频功率为８０ｍＷ。 图3 由于电路中的发射器一直工作，因此，应增大集成电路散热片的尺寸以增加散热面积。设计电路时，应避免过大的分布电容，当电路板分布电容过高时，可配合晶振调整电容Ｃ５的值，以减少时钟的不稳定性。推荐Ｃ５值为２２ｐＦ。通过软件处理可使收发器的调制度在１００％～１０％范围内调整。ＩＳＯ１５６９３协议规定标签允许执行１０％～３０％之间的调制度（除１００％之外），通过改变电阻Ｒ２的值可以达到这个要求。 ５　结束语 ＲＩ－Ｒ６Ｃ－００１Ａ集成电路是一种高性能、廉价的非接触感应收发芯片，它读写速度快，并实现可多目标识别和运动中识别，因而可广泛应用于物流管理、车辆防盗、证件防伪、城市出租车管理、图书馆管理、枪支管理等领域，随着我国电子标签标准的制定，该器件将拥有更大的开发应用价值。