一、 介紹

本文旨在描述 NCF3321 的 NFC 天線布局的一些相關內容 。為了提供適當的性能，並仍然滿足 CE、FCC 或 MIC 等認證，必須保持基本的模擬設計。

        本文提供了一些設計的建議，如就布局而言，設計的哪些部分是最關鍵的，並給出了經過驗證的建議。

有兩個主要部分需要考慮：射頻和天線電路本身，以及電源。

二、 射頻電路布局注意事項

NCF3321 的布局建議如下：

• 元件放置儘可能靠近 IC
• 將兩個緊密放置的電感 L0 彼此垂直或成 45 度角，如圖 2.1 所示。

             

圖 2.1   L0 彼此垂直

• 將電感 L0 儘可能靠近 NCF3321 以獲得更短的 TX 線路。
• 將 RX 線路的電容靠近 NCF3321 。

 

對於布線，可以給出以下建議：

•  Tx  的線路放置於 Top 層
• 根據匹配的網絡和天線位置，儘可能在頂層布 RX 線或在第三層（內部信號層 1）布 Rx 線。
• Tx 線路上不用任何過孔。
• Rx 線路用盲孔。
• 用任意角度布線。不用 90 度 / 45 度或奇角彎曲。
• RX 和 TX 線路必須與 GND 分離布線（避免串擾）。
• TX 線路以及 Rx 線路相互對稱。如圖 2 所示。

圖 2.2   Tx 布線相互對稱

布局的一個重要部分是 GND 層：

• GND 形狀填充所有層（如圖 3 所示）
• 射頻線周圍設置多個 GND 過孔
• 不允許有測試點
• 射頻線上不要有絲印標籤
• L2_GND 層提供實地層

圖 2.3  NCF3321 Layout 參考圖

 

三、電源線路建議

        除了射頻和天線設計外，電源對於 NFC 板的功能和性能也很重要。特別是對於 DC/DC 轉換器，其布局需要精心設計。NCF3321 為 3.3V 供電，因此，Tx 輸出可以驅動到 ITVDD = 350mA。

       基於電源電壓 VDDPA = TVDD = 5.7V，這意味著整個天線電路的總功耗可能高達

       Ptot ≈ 2W。

       因此，對電源線路布局給出如下建議：

VBATPWR：

• 元件放置儘可能靠近引腳
• 布線儘可能的短
• 線寬 150mil
• 不要過孔

VDDNV、VDDC：

• 將 22uF 電容儘可能靠近 VDDNV / VDDC pin 放置
• 線寬 10mil
• 不要過孔

 

VDDPA：

•  將 100pF + 4.7uf 電容儘可能靠近 VDDPA pin 放置
• 線寬 ≥ 30mil
• 儘量避免過孔

 

 圖 3.1  電源布線參考圖

VUP：

•  將元件儘可能靠近 VUP pin 放置
•  靠近引腳放置小電容
•  儘量把元件放在晶片的同一側
•  布線為 Cu 形狀

 

VREF：

•  將 1uF 電容儘可能靠近 VREFF pin 放置
•  布線寬度為 20mil

 

VMID、TXVCM：

 將電容儘可能靠近 VMID pin 放置

 

3.1 電源布局設計注意事項

如表 1 ，保持寄生電容和電感值低於或等於此值。

電源名稱	寄生電容	寄生電感	最大 VCC	最大 ICC	布線細節
VBATPWR	7.7pF	0.56nH	5.5V	800mA	Cu shape/150mil width
VDDC	1.5pF	0.88nH	1.14V	30mA	Cu shape/thicker trackwidth
VDDNV	1pF	0.98nH	2.2V	150mA	10mil width
VDDPA	1.8pF	0.26nH	6V	750mA	30mil width
VUP	8.1pF	0.68nH	6V	750mA	10mil width
VREF			0.9V	1mA	20mil width
VMID			1.8V	20mA	thicker trackwidth
TXVCM			3V	20mA	thicker trackwidth

表 1   電源布局設計注意事項

四、小結

本文主要介紹了 NCF3321 天線射頻部分及電源部分的布局設計，希望給大家帶來幫助。

如想了解 NXP NCF3321 之 GND 線路布局或者 clock 線路布局的注意事項，敬請聯繫世平集團 ATU 部門，<atu.sh@wpi-group.com>

 

 

【參考文獻】

• NCx3321 datasheet, nxp.com
• ISO/IEC 14443 standard, part 1 to 4, iso.org
• AN_SCA 2105 NCx3321 Antenna Design Guide