一、 硬件设计指南
1.1 原理图部分
参考原厂参考设计,如下图:
设计时,需要注意一下几点:
① I2C 上拉到 VCC,VCC 需要保持 MCU 和 NTAG 一致,以确保 I2C 通信正常;
② ED 引脚上拉到 VCC,滤波电容可以不贴,但是建议预留位置;
③ HPD 引脚下拉到地,并且接到 MCU 控制引脚或 VCC 控制引脚,保证 NTA5332 出现任何异常时,能够进行复位操作;
④ VOUT 引脚如果不需要使用场强供电作为 I2C Master,则接滤波电容到地,如果需要使用场强供电功能,VOUT 需要接到 VCC,保证芯片能够上电工作;
⑤ 天线匹配电路,建议除 R1、C30 两个对称的位置只放一个元器件外,其余位置均按照原理图,预留两个元器件的位置,方便后续调试;
1.2 PCB 部分
Layout 需要注意原理图中标注的几个点:
1、滤波电容、去耦电容都应该尽量靠近芯片;
2、电源线应该以覆铜的形式代替,如果无法覆铜,则应该走 30mil 线宽的走线;
3、天线匹配电路部分,背面需要全部覆铜;
4、RF 信号线不能有过孔;
二、 天线设计指南
2.1 天线部分
- 天线的尺寸、圈数均根据实际产品的需求来确定,线宽线距一般为5mm;
- 天线的尺寸、圈数、线宽、线距只影响天线自身的感值,尺寸和圈数与感值成正相关,线宽线距与感值成负相关;
- 天线的形状一般为方形,圆形;
- 天线的尺寸是最外圈天线构成的大小;
根据 NXP Antenna Tool 预估天线参数
参数名 |
中文名 |
Length |
天线长度 |
Width |
天线宽度 |
Track width |
天线线宽 |
Gap between tracks |
天线线距 |
Track Thickness |
天线铜箔厚度 |
Number of turns |
天线圈数 |
PCB Thickness |
PCB 厚度 |
εr |
介电常数(取决于天线板材质,PCB 一般为 4.3) |
*Additional Overlap area 和 Turn Exponent 无需关注
填完以上参数之后,点击右下方 Antenna Synthesis 按钮,得出天线预估参数:
Inductance 为天线的等效电感值,Overal capacitance 为天线的等效电容值,Overal resistance 为天线的等效电阻值。
2.2 调试部分
2.2.1 匹配电路
匹配阻抗
阻抗目标值一般在 50Ω ,13.56MHz 的点落在实轴上,使驻波比最小;
实际测试中,阻抗值可能高于 50Ω,一般 13.56MHz 的点落在第一象限或第四象限靠近实轴则最好调整;
Q 值
Q 值限制在 7 ~ 14 之间,Q 值太小,发射功率太低,降低了性能,Q 值过高,脉冲的上升时间过长,整形效果差,目标设备不易识别,一般建议在 12 左右,实际情况下,在限制范围内即可;
2.2.2 调试工具
1、NTAG 5 ALM Antenna matching.xlsm
- 首先需要先测试出天线的实际参数,来确定 Inductance 和 Resistance,Parasitic capacitance 的值一般为 0.1pF,或者 5 pF 到 10pF(MAX),该值影响不大;
- 天线的物理参数可以忽略不看;
- 目标匹配只需要关注 Q 值,Q 值变化可以影响 Rq 和 Cs 的大小,可以更改 Q 值,使 Rq 达到合适的阻值,Q 值依然建议在 7 ~ 14 之间;
- 得到理想情况下的匹配电路值之后,点击下方按钮,先设置 RFSim99.exe 的位置,然后开始运行仿真;
2、RFSIM99
① 拖拉右侧下方的滑轴,将频率点设置在 13.555MHz 上;
② 点击左侧 Tune 按钮,再点击左侧元器件更换元器件的值,观察 Smith 圆图的变化;
③ 选取常见的电容值进行电路的匹配,如:1.5nF,680pF,560pF 等;
三、 参考文档
AN12339 Antenna design guide for NTAG 5 boost.pdf
AN12428 NTAG 5 Application design recommendations to achieve optimal EMI immunity.pdf
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