非接触式智能卡芯片模拟前端的设计

• 作 者: 陈飞
• 机 构: 北京工业大学
• 出 处: 北京工业大学
• 发表日期: 2010年期

随着非接触式智能卡技术的日益发展与成熟,非接触式智能卡,尤其是CPU卡的应用也越来越广泛,拥有广泛的市场前景。本文设计的模拟电路就是为非接触式智能卡提供模拟前端的解决方案,设计所应用的非接触式智能卡支持ISO14443TypeA协议标准。　　
本文采用自上而下的流程对模拟前端进行设计:首先根据协议标准及系统要求提出模拟前端的设计指标,然后根据模拟前端的功能提出模拟前端的系统结构,明确各个子模块的功能,并且根据模拟前端的设计指标,给出各子模块的设计指标。接着设计各个子模块电路,并进行版图设计,对电路进行仿真验证达到设计要求,在保证各个子模块都满足设计指标并且留有一定裕度之后,进行系统集成以及系统性能仿真,根据仿真结果对电路及版图进行调整直至满足要求,提交系统的版图设计方案。最后,芯片在代工厂流片之后,对芯片进行测试,给出相应的测试结果。　　
本文重点分析了部分子模块电路,包括:整流器、限幅稳压电路、低压降稳压电路、解调电路、调制电路以及振荡器,分析了电路的优缺点,提出了相应的改进方案。分析模拟前端在非接触的情况下获取能源的机制,并结合非接触式智能卡交易时数字部分不同状态给出了相应的仿真电路模型。同时分析了版图设计中如失配、噪声等问题,并给出了相应的解决方法,应用于设计中。　　
本文设计的模拟前端芯片在SMIC的EEPROM工艺下成功流片,测试结果显示模拟前端接收和发送数据功能正常,系统时钟为32MHz,提供给数字部分的电源电压在负载电流最大时为1.79V±110mV,均满足系统需求。