基于NFC技术电路图设计集锦

　　TOP1 基于NFC技术控制的电子钱包电路设计

　　NFC具有双向连接和识别的特点，工作于13.56MHz频率范围，作用距离接近10厘米。NFC技术在ISO 18092、ECMA 340和ETSI TS 102 190框架下推动标准化，同时也兼容应用广泛的ISO 14443 Type-A、B以及Felica标准非接触式智能卡。PN544符合欧洲电信标准协会（ETSI）制定的最新NFC规范，能够为手机制造商和电信营运商提供完全兼容的平台，用以推出下一代NFC设备和服务：PN544完全兼容现已发布的所有通过单线协议（SWP） 连接SIM卡和主机控制器接口（HCI）的NFC规范。

　　NFC射频电路是由EMC滤波电路、匹配电路、接收电路、天线等四部分组成。由于该系统是以13.56MHz的操作频率为基础。该频率由石英晶振产生。与此同时还会产生高阶谐波。为了符合内部电磁兼容性规则，13.56MHz的三次、五次及五次以上的高阶谐波必须适当的抑止。所以该EMC电路配置为一LC低通滤波器，用来滤除高次谐波。

　　天线匹配电路设计

　　由于天线线圈本身是一个低阻抗的设备，为了能够把NFC IC 送出的能量以最大化的传递给天线 ，所以在天线与NFC IC间须加一匹配电路。消除因不匹配而造成的信号反射形成的能量损失。接收电路由R127，C118，R128，C119组成，芯片内部产生的Vmid电位作为RX管脚的输入电位，为减少扰动，需用电容将Vmid接地。Vmid的偏置电压可以增加Rx脚的电压驱动。图2 所示的为NFC 射频接收电路。

　　图2 NFC射频部分电路

　　本文的NXP实用的NFC电子钱包解决方案，以13.56MHz的操作频率为基础，以手机为交易平台 ，由NXP PN544 NFC控制器 （PN65O内置了安全模块）和安全模块两大部分实现移动支付及数据交换功能，为电子支付提供便捷、安全、超凡体验。

　　基于NFC通用读卡器电路设计

　　在当前的许多RFID应用中，设备制造商不一定能决定客户采用什么收发器，特别是收发器芯片。因此，为了最大程度地提高自己在某个特定项目中中标的机会，设备制造商必须提供这样的读卡器，要么它能支持市场上尽可能多的收发器芯片，要么它本身至少是比较容易定制的。了要求其能支持一系列协议、标准和收发器外，客户对读卡器可能还有其它功能性方面的要求，如高性能、防冲突、远/近感应距离、移动性及功耗。但在单个读卡器中很难同时满足如此之多的要求。为了满足所有这些要求，制造商可能需要提供一系列可满足不同要求的读卡器。

　　EM4094是一个集成的收发器芯片，它可用于构建RFID读卡器的模拟前端模块。该芯片的数据传输及接收链路允许传送和解码任何通信协议，因此EM4094支持所有EM公司的13.56MHz收发器芯片、ISO15693、ISO14443 A&B、以及Sony Felica协议。通过适当设定，EM4094甚至还可以与NFC设备通讯。本文将通过一系列的步骤说明一个硬件工程师应该怎样集成和利用EM4094 RFID读卡器电路。

　　图1：典型的应用电路配置。

　　天线驱动器输出电路设计

　　ANT1 和ANT2为天线驱动器的两个输出端，它们可同相或反相驱动，这使得有可能用不同的方式连接读卡器天线，以及依据所选择结构的不同产生四个不同功率等级的天线。EM4094还可与一个远端天线一起使用，此时EM4094的输出阻抗（见图3）必须与通信线路阻抗相匹配。

　　图3：阻抗匹配电路。

　　若采用同轴电缆，那么在只使用一个天线驱动器的情况下，EM4094的输出阻抗将必须在10欧姆（ANT1可选）和50欧姆之间进行调整；当两个天线并联使用时，EM4094的输出阻抗将必须在5欧姆（ANT1可迁）到50欧姆之间进行调整。为了实现一个良好的阻抗匹配，开发人员可借助Smith图表选择使用一个LC PI网络和选择合适的元件参数值。

　　如果读卡器天线能够与EM4094集成在同一块PCB板上，那么你可使用直接天线相连方法（见图2）。在这种情况下，天线和串联电容形成LC串联回路。这一回路的谐振频率为读卡器的频率。串联电阻用于抑制品质因数并将天线的电流设定在 EM4094的额定值以下。当天线工作在其谐振频率时，直接连接天线可获得较高的功率。有关IC天线的不同连接方式可参见EM4094应用指南。

　　图2：直接天线连接。

　　收发器信号接收

RFIN1 和RFIN2是该IC接收链上的两个输入引脚，它们被EM4094用来解调收发器送过来的数据流，其引脚 上的电压必须设定在GND和VDD之间，这两个解调输入必须具有相同的性能和呈现出相同的灵敏度。配合一个外部匹配阻抗电路，这两个输入端可用于解调输入的相位或幅度调制信号。未使用的输入脚应当通过一个10nF的电容接至模拟地。输入引脚的高灵敏度使得读卡器即便在电子标签的最小电源