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用于非接觸式IC卡的高頻接口模塊設計
摘要：在論述非接觸式IC基本結構的基礎上，介紹一種應用于非接觸式IC卡的高頻接口電路的設計方案，分析該接口電路各個模塊的結構和整個電路的工作過程。事實表明，該高頻接口電路實現(xiàn)了對接收能量的轉換和整流穩(wěn)壓，為內部邏輯電路提供了穩(wěn)定的電壓，可以應用于非接觸式IC卡芯片中。
關鍵詞：非接觸式IC卡 高頻接口電路 整流穩(wěn)壓模塊 調制解調模塊
引 言
??隨著微電子和無線通信技術的發(fā)展，非接觸式IC卡技術也得到蓬勃發(fā)展，但國內設計非接觸IC卡的技術不夠成熟。高頻接口電路設計是非接觸式IC卡設計的關鍵技術之一，文中將介紹一種高頻接口電路的設計。
1 IC卡的基本結構
圖1是一個具有邏輯加密功能的非接觸式IC卡的結構方塊圖。對于具有邏輯加密功能的非接觸式IC卡，一般包括IC芯片和天線線圈（耦合線圈）。IC芯片又包括高頻接口電路、邏輯控制電路、存儲器等部分。
2 高頻接口模塊設計
IC芯片內的高頻接口電路是非接觸式IC卡的模擬、高頻傳輸通路和芯片內的數(shù)字電路之間的一個接口。它從芯片外的耦合線圈上得到感應電流，整流穩(wěn)壓后給芯片提供電源。從閱讀器發(fā)射出來的調制高頻信號，在高頻界面經解調后重新構建一產生在邏輯控制電路中進一步加工的數(shù)字式串行數(shù)據(jù)流(數(shù)據(jù)輸入)。時鐘脈沖產生電路從高頻場的載波頻率中產生出用于數(shù)據(jù)載體的系統(tǒng)時鐘。圖2為具有負載調制器的高頻界面方框圖。
為了將芯片內處理后的數(shù)據(jù)傳回到閱讀器，高頻界面也包括有負載波調制器或反向散射調制器。它們由傳送的數(shù)字化數(shù)據(jù)控制。
圖3為卡的模塊結構框圖。整流穩(wěn)壓模塊主要是接收閱讀器發(fā)來的載波，將載波信號轉變成直流信號，以作為非接觸IC卡內部芯片的電源使用；同時不能因為閱讀器發(fā)來的不間斷載波而使芯片內部電源電壓無限增大。調制解調模塊主要是將閱讀器發(fā)來的信號從載波信號中取下來；在IC卡發(fā)送信號時將內部的數(shù)字信號轉換成模擬信號，并上載到載波信號中以傳輸給閱讀器。
(1)整流穩(wěn)壓模塊的設計
該模塊主要包括基準源電路、電壓調節(jié)電路和電源開關電路�；鶞试措娐酚啥塁MOS差分放大電路和晶體管電路構成的能隙基準源組成。其結構如圖4。
有源電阻P0和多晶電阻R7組成偏置電路，為電路提供偏置電流。二級差分放大器的兩個輸入連接在Q1端和Q2端。由基準源原理可知，只有放大電路的輸入失調電壓很小，并且不受溫度的影響時，基準源的輸出才可以保持好的性能。根據(jù)放大器和能隙基準源原理可得：
I1R6=I2R4 （1）
由（1）式可知，電路中放大器的輸入失調電壓幾乎為零，故穩(wěn)定后REF點的電壓值為：
VREF=VQ1+VR6=VQ1+R6I1=VQ1+I2R4 （2）
因PNP晶體管的基極和集電極相連，故VQ1值相當于晶體管中BE結二極管的正向壓降VBE值，為0.6~0.8V。
晶體管中BE結溫度系數(shù)為負，電阻溫度系數(shù)為正，在（2）式中VQ1和VR6隨溫度的變化可以相互補償，故該基準源的輸出VREF對溫度變化不敏感。電壓調節(jié)電路是穩(wěn)壓電路中的核心部分，包括兩個一級CMOS差分放大電路COMP和電壓調
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