Ta sẽ tính toán một số công thức để tìm ra giá trị thích hợp cho các linh kiện trong sơ đồ khối mạch đọc (reader). Đây là các công thức có trong tài liệu đi kèm theo chip EM4095 do nhà sản xuất EM Microelectronic phát hành.
Hình 2.1. Sơ đồ tổng quát mạch đọc RFID
Hệ thống sẽ hoạt động tại tần số : f0 = 125 kHz, và phạm vi nhiệt độ môi trường xung quanh là từ -40 tới 85°C.
Độ tự cảm của anten thường được chọn trong phạm vi từ 300 uH tới 800 uH. Ở đây , ta sẽ chọn độ tự cảm và hệ số chất lượng của anten là:
LA = 360 �H ± 1% QA = 40
Trở kháng của anten được tính theo công thức:
(2.1)
=> RANT = 7.06 Ω
Ta giả thiết trở kháng điều khiển anten và các điện áp nguồn cung cấp năng lượng cho anten như dưới đây:
RAD = 3 Ω
VDD - VSS = 5V
Hệ thống sẽ hoạt động tại tần số 125 kHz. Nên điện dung cộng hưởng Cres được tính theo công thức:
(2.2)
Thay giá trị f0 và LA ta tính được CRES = 4.5 nF
Bằng cách cho anten được điều khiển theo cấu hình cầu điều khiển và áp dụng công thức:
(2.3)
Ta sẽ tính được các đại lượng dòng và điện áp tại anten của reader là (với Rser=0): IANT (peak) = 487 mA
VANT (peak) = 137 V
Đầu vào tín hiệu tại DEMOD_IN được giới hạn bởi hệ số phân chia dC (tức là làm mất đi một phần tín hiệu ban đầu với hệ số dC), để nó có thể đáp ứng các chế độ đọc khác nhau của EM4095. Như các sơ đồ mạch chỉ ra ở dưới đây , ta thấy chip EM4095 có khá nhiều chế độ đọc. Nên có lẽ vậy mà chip này khá linh hoạt trong việc thiết kế , tức là dùng chip này để thiết kế một reader cho nhiều loại thẻ khác nhau .Chẳng hạn như thẻ chỉ đọc EM4100, thẻ đọc – ghi EM4150 , thẻ EM4069,...Với sơ đồ mạch trên là thiết kế chỉ dành riêng cho các thẻ chỉ đọc EM4100.
Hình 2.2. Tín hiệu anten tại DEMOD_IN đã được phân chia với hệ số dC
Với mỗi chế độ đọc, để cho trạng thái tín hiệu tại chân DEMOD_IN tốt nhất có thể, thì giá trị của tụ điện phân chia nên được định lượng với sai số thấp. Ta có thể định lượng giá trị đó dựa trên bất đẳng thức dưới đây :
Tại VDEMOD_IN_PP = 4VPP thì hệ số phân chia dC = 35. Đây có vẻ là một sự lựa chọn tốt. Ngoài ra tỷ lệ phân chia có thể được thực hiện theo cách sử dụng các tụ điện chuẩn. Ví dụ, với tụ điện CDV2 thì giá trị tốt nhất nên chọn là nằm trong phạm vi từ 1 nF tới 2 nF. Tương tự như vậy ta cũng chọn được giá trị các tụ điện khác có liên quan đến hệ số phân chia dC là:
CRES = 4.5 nF CDV1 = 4.7 pF CDV2 = 1.1 nF
Để tính toán ra giá trị cộng hưởng Co tốt nhất ta nên tính đến sự xuất hiện của cả các tụ điện Cdv1 và Cdv2 như công thức dưới đây:
(2.6)
Và từ đây ta có thể tính lại giá trị của tần số cộng hưởng theo công thức dưới để tăng thêm độ chính xác trong thực tế:
(2.7)
Còn giá trị các tụ điện Cdec và Cdc2 là ta đã thiết lập mặc định ban đầu với các giá trị là:
Cdec = 100 nF Cdc2 = 6.8 nF
Vậy tóm lại cuối cùng ta sẽ thu được giá trị của các linh kiện sử dụng là: CDC2 = 6.8 nF
CAGND = 100 nF
CDEC = 100 nF
CRES = 4.5 nF
CDV1 = 4.7 nF
CDV2 = 1.1 nF
LA = 360 �H
