EM4095 125KHz RFID 设计总结——波形翻转（0与1翻转）

从3月份到4月份连续2个月不分昼夜和节假日忙公司两个重大项目，说实话身体好累。没办法，生活艰难，谁让我是攻城狮，用不知道哪位先人发明了“痛并快乐着”，暂时安慰下自己吧（Bullshit！）。

废话不多说了，还是说正经的，前段时间调试EM4095小有收获，以前尽管做5G / 2.4G WIFI做了不少项目， sub 1G也做过一个专案，对这种RFID还是头一次接触，本来以为轻松可以搞定的东西，结果花费了三四天时间去调试。下面谈下调试的经验：

首先说下EM4095：

1.）EM4095是一个载波频率125K（范围100K~150KHz） RFID的阅读芯片（内部集成调制/解调器——曼彻斯特编码）。

2.）谐振电路是L和C串联，属于电压谐振，谐振条件XC=XL，谐振时电压最大（实际测试电压有100V之高，因此选择谐振电容的时候千万注意耐压值是否满足要求）。

3.）电感的Q值是设计的一个关键参数，如果电感的Q值越高，带宽越窄，距离越远，但是对Tag（电子标签）的选择性就很高，如果谐振频率对不上，就无法读到Tag的信息。电感的Q值越低，带宽就越高，识别距离就越近，但是对Tag的谐振频率要求很低。

带宽公式：

B = f / Q   ---- f 是频率

上面公式证实了带宽B与Q值之间的关系，其中Q值是可以通过数字电桥测试出来（针对125KHz的电感线圈可以用电桥设定125KHz测试，大概在40左右，不能用10KHz的频率测试，否则Q值就是错误的）。

Note：

1.Q值太高，温漂的影响是必须要考虑的；

2.Q值太低，EM4095本身解调灵敏度必须要考虑（Vsense电压）

下图所示

从上图可以看出，若Q值太高，当Tag的频率不是f0，而是f1或者f2，或者是因为温度原因导致频率漂移，那么EM4095就不能读取到Tag的信息。

其实多数设计采用的都是空心电感线圈，Q值不是太高，设计的时候可以在谐振电路中再串联一个20R以内的电阻来调试（0~20R）。

常见问题一：曼彻斯特编码波形翻转的问题。

通常解码出来，用示波器看波形，当出现连续9个1的时候为开始，直到第二次9个1出现前为一个完整的帧。奇怪的是，调试的时候发现总是出现8个1，从来不出现9个1，问题出在Cdv1和Cdv2这两个电容分压上面。当8脚Dmode_in电压超过4V的时候，就会出现波形的翻转。因此Cdv1与Cdv2这两个电容要选好，电感两端的电压Vpp通常在80V~120V之间（电压与整个谐振回路的Q值有关），倍数在30倍~45倍之间选一个合适的值，考虑到电容的稳定性和这两个电容对谐振回路电容的影响，最好选择较小电容匹配（等效电容见公式一）。

常见问题二：电感谐振波形不是正弦波，其实这种波形是正常的，不用担心，不会影响识别距离。

下图是示波器展开后的谐振波形

问题三：识别距离多远？

做的好可以到10cm以上，如果你的电感线圈直径在6cm以上，但距离很近，我只能告诉你标签（Tag）的谐振频点不对，慢慢调，总能给你惊喜。---很重要

下面解释下EM4095几个关键的公式：

1. 谐振频率f0：

--------公式一

------公式二

2.. 电感等效电阻的计算公式：

      -------公式三

其中Qa是由数字电桥测试得到。

3.  串联谐振回路电流：

    ---------公式四

Vdd -Vss = 5V-0V = 5V

Rser是谐振回路中串联的电阻---前面所讲的增加串联电阻改善整个回路的Q值，通常小于20R；

Rad是芯片本身的等效电阻，查规格书Rad = 3 R（Max 9R）

4. 串联谐振电感两端电压：

         -------公式五

5. 采样电压_Vsense：

    ----------公式六

非常关键：芯片本身的灵敏度范围是0.85mVpp~2.85mVpp，但是绝对不能超过4V，否则会导致波形翻转。

配套调试用Tag（电子标签）：EM4205，EM4305

备注：其实EM4205和EM4305可以增加一个电容并联在两个脚上，从而减少感应电感的感量。

附上Tag 读写用的电脑客户端软件网址：打开后点“Downloads”第二项即是

http://www.emmicroelectronic.com/products/rf-identification-security/rfid-tools-support/emdb409

题外话：

其实目前最常用的无源类的RFID通常都是125KHz和13.56MHz（ISO14443和ISO15693）这两种频率，这两种RFID的原理都是基于电磁感应的，为什么呢？想想也能明白，波长很长，还上升不到电磁波的高度（包括趋肤效应这些都可以不考虑）。

参考：

1. 《EM4095-datasheet.pdf》

2. 《EM4095_an404.pdf》