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MLX90121

器件型号:MLX90121
厂商名称:Melexis
厂商官网:https://www.melexis.com/zh
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器件描述

13.56MHz RFID Transceiver

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MLX90121器件文档内容

                                                                                  MLX90121

                                                                          13.56MHz RFID Transceiver

Features and Benefits                                       Applications

     Conforms with ISO14443A(1)(3)                               Portable data terminals
     Conforms with ISO14443B(2)                                  Access control readers
     Confroms with ISO15693(3)                                   Contact-less payment terminals
     Programmable encoder and decoder                            Smart label printer
     Low external component count

(1).Purchase of MLX90121s doesn't imply any grant of any ISO14443A license. Customers are advised to sign patent licensing
agreements with all third parties, especially those companies listed in the introduction of the corresponding standard.
(2) RATP / Innovatron Technology
(3) Conformance with ISO/IEC15693 "long distance mode" (6.6kb/s ASK) and ISO/IEC14443A is limited to a temperature range from
OC to 85C.

Ordering Information

Part No.    Temperature Suffix                               Package Code                     Option code
MLX90121    C (0C to 70C)                                 FR (Lead free SSOP20, 20 9 mils)  --
MLX90121    E (-40C to 85C)                               FR (Lead free SSOP20, 2 09 mils)  --

1. Functional Diagram                                          2. Description

             Attenuation  RX                MLX90121        The MLX90121 is an ISO compliant 13.56MHz
                resistor          Analog                    RFID transceiver integrated circuit.
                                            Digital         The main features include user selectable
Impedance                       functions  functions        modulation depth in write mode, whereas single
matching                 TX                                sub-carrier ASK, FSK and PSK modulations are
                                                            recognized in the read mode.
                                           Serial data      The receiver is based on a diode envelope
                                            interface       detector, followed by an IF filter and amplifier. A
                                                            logarithmic amplifier is used for single sub-
                                           Microcontroller  carrier ASK detection, ensuring fast and clean
                                                            data recovery. The limiting output of the log amp
                                                            is used for FSK and PSK recovery.
                                                            The transmitter uses a built in open drain output
                                                            transistor, which can provide up to 250 miliwatts
                                                            of RF power to a 50 ohms load with a 5 volts
                                                            power supply using the recommended matching
                                                            network. This is suitable for most short to mid
                                                            range applications. A simplified antenna and
                                                            matching network can be used, at the expense
                                                            of a reduced reading range, for example in
                                                            hand-held reader applications.
                                                            The chip is configured with a serial interface. A
                                                            synchronization signal is available when the
                                                            majority voting is used.
                                                            Digital part contains ASK, FSK (423 / 484kHz)
                                                            and PSK (847kHz) decoders and a
                                                            programmable encoder to facilitate data
                                                            handling with a low cost microcontroller. The
                                                            encoder can be programmed with 6 different
                                                            patterns.
                                                            The chip can also be used as an analog front-
                                                            end, in direct mode.

3901090121                                                  Page 1 of 26                         Data Sheet
Rev. 007                                                                                           Jan-2008
                                            MLX90121

                                                             13.56MHz RFID Transceiver

                                  TABLE OF CONTENTS

FEATURES AND BENEFITS ....................................................................................................................... 1
APPLICATIONS............................................................................................................................................ 1
ORDERING INFORMATION......................................................................................................................... 1
1. FUNCTIONAL DIAGRAM................................................................................................................... 1-1
2. DESCRIPTION.................................................................................................................................... 2-1
3. GLOSSARY OF TERMS ....................................................................................................................... 3
4. ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS ....................................................................................................... 3
5. MLX90121 ELECTRICAL SPECIFICATIONS ...................................................................................... 3
6. MLX90121 SPECIFIC SPECIFICATIONS............................................................................................. 4
7. GENERAL DESCRIPTION .................................................................................................................... 6
8. APPLICATIONS INFORMATION .......................................................................................................... 7
9. BLOCK DIAGRAM ................................................................................................................................ 8
10. DIGITAL INTERFACE ........................................................................................................................... 8
11. OPERATING MODES............................................................................................................................ 9

   11.1. DEFINITIONS ...............................................................................................................................................9
   11.2. CONFIGURATION MODE ..............................................................................................................................9
   11.3. COMMUNICATION MODES.........................................................................................................................10

      11.3.1. Transmission ........................................................................................................................................10
      11.3.2. Reception..............................................................................................................................................14
   11.4. POWER MODES..........................................................................................................................................18
   11.5. XBUF OUTPUT .........................................................................................................................................19
12. CONFIGURATION REGISTERS ......................................................................................................... 20
13. CONFIGURATION REGISTERS: ISO CONFIGURATION EXAMPLES ............................................ 22
14. STANDARD INFORMATION REGARDING MANUFACTURABILITY OF MELEXIS PRODUCTS
WITH DIFFERENT SOLDERING PROCESSES ........................................................................................ 23
15. ESD PRECAUTIONS........................................................................................................................... 23
16. PACKAGE INFORMATION................................................................................................................. 24
17. DISCLAIMER ....................................................................................................................................... 26

3901090121  Page 2 of 26  Data Sheet
Rev. 007                    Jan-2008
                                                                                   MLX90121

                                                                           13.56MHz RFID Transceiver

3. Glossary of Terms

RFID              Radio Frequency IDentification

ISO               International Organization for Standardization / International Electro-technical Commission.

ASK               Amplitude Shift Keying

FSK               Frequency Shift Keying

PSK               Phase Shift Keying

4. Absolute Maximum Ratings

Parameter                                         Symbol        Condition       Min        Max Unit
Supply voltage (VDD with respect to VSS)          VDD
Input voltage on any pin (except TX)              Vin           DC              -0.3       6                    V
Maximum power dissipation (without heat sink)     Pmax
Maximum junction temperature                      Tj                            -0.3       VDD+0.3 V
Storage temperature                               Tstor
                                                                                           500 mW

                                                                                           +150 C

                                                                                -55        +150 C

Exceeding the absolute maximum ratings may cause permanent damage. Exposure to absolute-maximum-
rated conditions for extended periods may affect device reliability.

5. MLX90121 Electrical Specifications

TA = -40 C to +85 C, or 0C to +70 C according to the version, VDD = 5Volts, unless otherwise noted.
On board resonator is used.

Parameter              Symbol Test Conditions                              Min Typ Max Units

General DC Parameters

Operating supply voltage range VDD        VDD with respect to VSS          2.7        5    5.5 V
Standby current consumption Istb
                                          VDD = 5.5 V - TA = +85 C                   3    30 A
                                          TA = +25 C
                                          VDD = 5.5V - Analog section off             0.1  10 A
                                          VDD = 3V, XBUF output disabled
Idle mode current consumption Idle        50 Ohms load                                3    5 mA
                                          VDD = 3V
                                                                                      1    3 mA

Transmit current       Itr                                                            80 120 mA

                                                                                      45   70 mA

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Rev. 007                                                                                        Jan-2008
                                                                        MLX90121

                                                                13.56MHz RFID Transceiver

   6. MLX90121 Specific Specifications

DC Operating Parameters TA = -40oC to 85oC, or 0oC to +70oC according to the version, VDD = 5V (unless
otherwise specified)

Parameter                            Symbol Test Conditions              Min Typ Max Units

Transmitter specifications                                                             32 V

Peak voltage applied on drain of     With heat sink                                    600 mW
output transistor                    Id = 50 mA
Output transistor power dissipation  See note 1                              2         5
                                     See note 1
Output transistor ON resistance                                              250       mW
                                     See note 1
Output power for five volts                                              0             90 %
operation                            See note 1
Amplitude modulation depth           50 Ohms load - 5% to 60%            8   10        14 %
adjustment range, in 10% mode,       50 Ohms load - 5% to 90%
with external resistor connected     50 Ohms load - 100% to 5%           40            dB
between RMOD pin and ground.         50 Ohms load
Amplitude modulation depth in                                                0.2 0.4 s
10% mode with nominal external
resistor (10)                                                                0.3 1.5 s
Minimum depth for 100% ASK
                                                                             0.6       s
Rise time for 100% ASK
                                                                             0.2       s
Fall time for 100% ASK

Rise and fall time for 10%
modulation depth ( nominal
external resistor used)

Receiver specifications                                                      100       k
Small signal input impedance (RX)
Input RF voltage range (RX VSS)    With 4.7k series external resistor      2         3 Vpp
Receiver sensitivity                 See note 2
FSK IF filter cut off points                                             -35 -45       dBm
Gain, in FSK mode (FM output)
Gain, in ASK mode (AM output)                                                200-1400  kHz

                                                                             120       dB

                                                                             80        dB

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Rev. 007                                                                                 Jan-2008
                                                                                   MLX90121

                                                                           13.56MHz RFID Transceiver

Serial link and digital I/O

Output current drive           Iol     Vol  0.4 Volt                       4                   mA
                                       Iol max=4mA
Output voltage low             Vol     Ioh max=4mA                         0            0.2 0.4 V

Output voltage high            Voh     "0" level pulse or "1" level pulse  4.6 4.8             5V

Input voltage high             Vih                                         0.7 * VDD           VDD + 0.3 V

Input voltage low              Vil                                         -0.3                0.3 * VDD V

CK pulse                       TCK                                         500                 ns

General setup time             Ts                                          60                  ns

General hold time              Th                                          60                  ns

Pulse time between successive Tmw                                          5                   s
registers writing

Crystal Oscillator

Frequency range                Fxtal   ISO compliant applications                       13.56         MHz
                                                                                          2     5 ms
Start-up time                  Tstart                                                    50    100

Xtal series resistance

External clock signal                  see note 3                                              VDD VPP
specifications                                                                       1         VDD VPP

Min sine wave amplitude, AC            Input has to be centered around     1
coupled
                                       Vdd/2
Input on pin XTAL2

Min sine wave amplitude, DC
coupled

Input on pin XTAL2

XBUF output specifications             1K load resistor                                 0.1    V
XBUF Low Level (Col)                   1K load resistor
XBUF High Level (Coh)                  1K load resistor//12pF                           4.8    V
Rise and fall times (10%-90%)
                                                                                        3      ns

Notes
     1. Parameter measured using recommended output matching network.

     2. This parameter is measured using a base band signal for all specified modulation modes. The
          measurement is made at the DOUT output with the input diode detector bypassed.

     3. The external clock symmetry is of paramount importance. It has a direct influence on the transmitter
          output power. When using a sine wave as external clock input, it must not show visible distortion. In
          case a square wave is used, its duty cycle has to be equal to 50%.

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Rev. 007                                                                                         Jan-2008
                                                             MLX90121

                                                     13.56MHz RFID Transceiver

7. General Description

Power supply                                         fed to a comparator. To avoid signal degradation,
                                                     the time constant of the comparator has to be
The 90121 requires a nominal 3 or 5 volts external   switched from fast response during acquisition to
power supply. Operation is guaranteed between        a slow time constant during the tags response.
2.7 and 5.5 Volts. The current drain depends on      This is done by switching the CK signal at the
the antenna impedance and the output matching        beginning of the response of the tag. The
network configuration. Care must be taken about      recovered data stream is fed to the digital section
the power supply: power supply ripple and noise      for further processing.
will severely degrade the overall system
performance.                                         Majority Voting

Transmitter                                          Both FSK/PSK or ASK can use the Majority
                                                     Voting function that will filter for noise and jitter,
The output transistor is a low Ron MOSFET. The       that will correct distorted signals and will hence
drain is directly accessible on the TX pin. A        improve performance.
recommended application schematic optimized to
drive a resistive fifty ohms antenna with a five     Reference clock and internal oscillator
volts power supply is provided as a part of this
specification. A simple resonant circuit or/and a    The reference clock may be obtained externally
simpler matching network can be connected to the     by applying a suitable clock signal to the XTAL1
output. In that case, the general performance and    pin. A sine wave centered at VCC/2 or a CMOS
harmonic suppression will be reduced.                logic compatible signal is an acceptable external
                                                     system clock. The built-in reference oscillator will
100 % modulation is achieved by means of gating      work either with a quartz crystal or a ceramic
the square wave drive of the output transistor.      resonator. The nominal system clock frequency is
                                                     13.56 MHz.
A variable modulation depth is obtained by means
of switching a resistor in series with the output    Reset defaults and power management
transistors' source connection. An external
resistor provides the default modulation depth       After a power on reset has been performed, the
setting. Increasing this external resistor will      device is put in its default configuration. There are
increase the modulation depth.                       three power modes available. In the transmission
                                                     mode, the device is fully powered. In the idle
Receiver                                             mode, only the reference oscillator is running.
                                                     This allows for a fast start up. In the power down
The receiver input is typically connected to the     mode, the device internal bias system is
antenna through an external resistor. The            completely switched off, offering essentially a zero
modulation from the tag is then recovered by         state.
means of a diode envelope detector.
                                                     Serial communication interface
FSK and PSK recovery
                                                     The communication interface normally uses 6
The demodulated input signal is amplified and        wires:
band pass filtered. The signal is then hard limited
by a logarithmic amplifier, and fed to the digital   - CK: serial clock input
section. PSK decoded, FSK decoded or a direct        - DIN: data input
FSK signal can be used for further decoding.         - DOUT: data output
                                                     - DSYNC: synchronization output for DOUT
ASK recovery                                         - MODE: configuration or communication

For ASK recovery, the high pass sections of the           selection input
band pass filters are removed, to avoid falling      - RTB: reception or transmission selection
edge degradation by the filter settling time. The
signal is DC coupled and fed to the input of the          input.
logarithmic amplifier. The logarithmic amplifier
works as a high gain amplifier and at the same
time it generates the envelope of the ASK signal.
The demodulated output from the log amp is then

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                                            MLX90121

                                                             13.56MHz RFID Transceiver

8. Applications Information

This schematic has been optimized to drive a fifty ohms resistive antenna, using a five volts power supply.

Functional description
The transmitter output TX is connected to the supply by means of a choke L3. C3 is added to avoid a high
dV/dt at the TX output in case of a sudden interruption of the current in the choke. C3 is chosen high
enough to protect the chip, but low enough to keep the resonance of L3-C3 well above 13.56 MHz.

The transmitter signal is coupled with DC blocking capacitor C2 to the antenna matching network, which is
a T network made up by L2, CV1 and L1. CV1 allows a proper matching between the 50Ohm antenna
and the output impedance of the transmitter stage.

The receiver part of the chip gets its signal directly from the antenna by means of R1. It limits the voltage
swing at the RX pin to a level in between the supplies.

One should take care to properly decouple the power supplies of the chip. Especially the Vdd1 supply
which is used for the transmitter output. Any amplitude noise on that supply is AM modulated on the
carrier and will hence be perceived as noise by the receiver part. The same holds for any phase noise that
gets introduced into the quartz oscillator.

For the signal that goes to- and from the microcontroller: one should take care to keep them as far as
possible from the analog parts and the quartz oscillator. To do a first evaluation, it is highly recommended
to use the MLX90121 evaluation board that can be ordered from Melexis. The clock for the microcontroller
can also be derived from the XBUF pin. This pin provides a 13.56MHz buffered clock or 13.56MHz divided
by 2.

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                                                          MLX90121

                                                  13.56MHz RFID Transceiver

9. Block Diagram

RX                                               AM                                  Digital
                                                 FM
                                                                        Majority                DOUT
                                                 FSK                     Voting                 DIN
                                               Decoder
                                                        Programmable
                                                 PSK        Encoder
                                               Decoder

                   PA
TX

                       XTAL

            RMOD                 XBUF

                       13.56MHz

10. Digital Interface

The MLX90121 is driven by four signals: MODE and RTB pins are used to select the operating mode and
DIN and CK pins are used to configure the chip and to transmit data.

The MLX90121 has two signal outputs. DOUT contains the decoded response of the transponder and
DSYNC is used as a synchronization output by the microcontroller.

    Pin Name           I/O Function

    MODE                I 0 = Configuration Mode, 1 = Communication Mode
    RTB                 I 0 = Transmission Mode, 1 = Reception Mode
    DIN                 I Data Input for Transmission or Configuration
    CK                  I Clock and Trigger
    DOUT               O Data Output from Reception or Configuration
    DSYNC              O Data Synchronization Clock for Transmission or Reception

Function Summary

                       MODE      RTB Function
                          0
                          1      0     Configuration
                          0
                          1      0     Transmission

                                 1     Reserved (*)

                                 1     Reception

(*) the reserved mode is for manufacturing purpose only and should not be applied by the user.

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                                                                      MLX90121

                                                              13.56MHz RFID Transceiver

11. Operating Modes

11.1. Definitions

There are two main operating modes:

MODE = 0         : Configuration Mode

MODE = 1         : Communication Mode

The configuration mode allows writing in the configuration registers. It will configure all parameters in the
transceiver.

The communication mode allows communicating with a transponder. Different options are available:

      Direct transmission: The transmission protocol is handled by an external microcontroller.
      Hardware transmission: The low level protocol is handled by an internal programmable encoder. It

          allows using a low cost microcontroller.

      Direct reception: The reception protocol is handled by an external microcontroller.
      Hardware reception: FSK/PSK decoders and Majority Voting can be enabled to allow using a low

          cost microcontroller.

11.2. Configuration Mode

Registers Addresses

For configuration purposes, users have access to 13 eight bit registers, which can be addressed using a 4
bit address.

                                     Address  Register name

                                         0    AnalogConfig
                                         1    PowerState
                                         2    Reserved (*)
                                         3    DigitalConfig
                                         4    EncoderSym0
                                         5    EncoderSym1
                                         6    EncoderSym2
                                         7    EncoderSym3
                                         8    EncoderSym4
                                         9    EncoderSym5
                                        10    EncoderTimeRef
                                        11    DecoderTimeRef
                                        12    LTC

(*) the reserved register is for manufacturing purpose only and should not be used.

Write Configuration Registers

First the MODE line is asserted low to enable the configuration mode. Then data is fed serially into the
chip with the CK and DIN lines. Data on the DIN line is read on the rising edge of CK. The first four bits on
DIN are the register address and the eight following bits are the data. Address and data fields are written
MSB (Most Significant Bit) first.

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                                                13.56MHz RFID Transceiver

            MODE    Address                     Data
             DIN
              CK    MSB      LSB MSB                  LSB
             RTB

After sending address and data, the MODE line is asserted high and the chip is ready to receive the next
register configuration.

            Signal  Assign
            MODE    0
            RTB     0
            DIN     4-bit Address + 8-bit Data
            CK      12 clock pulses
            DOUT    x
            DSYNC   x

Notes

     1. If a register does not contain eight bits, write `0' in the unused bit.
     2. When MODE is asserted high, the chip is in communication mode. If the encoder is disabled (by

          default), DIN has to be kept at `1' to avoid any modulation on the antenna.
     3. In case of successive registers writings, it is mandatory to have MODE asserted high for at least

          Tmw = 5s in between each access, as shown in the following diagram.

                    Writing 1      Tmw          Writing 2

            MODE

            CK

11.3. Communication Modes

11.3.1. Transmission

11.3.1.a. Analog Setup
For the transmission, the modulation depth has to be chosen. This is done by the TModIndex bit of the
AnalogConfig register, which selects the modulation index: 10% or 100%.

The modulation index can be further tuned by means of the external RMOD resistor.

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                                              13.56MHz RFID Transceiver

11.3.1.b. Direct Transmission

Before analog processing, data transmission can be either direct or pre-processed by means of hardware
accelerators. Direct transmission can be performed with the following setup:

            Signal          Assign
            MODE            1
            RTB             0
            DIN             Data to transmit
            CK              0
            OUT             x
            DSYNC           x

Data has to be transmitted in real time by the microcontroller on DIN input. The modulation is done when
DIN is asserted low, so by default DIN has to be asserted high. If a configuration register has to be
written, keep DIN high when MODE is asserted low. In configuration mode, the field is held without
modulation independently of DIN.

11.3.1.c. Hardware Encoding Transmission

This programmable encoder allows predefining six different patterns of 8 bits. The encoder is selected by
setting the bit EncoderEn in the DigitalConfig register.

Symbol Setup
The six symbols are called EncoderSym0 to EncoderSym5. There is a seventh symbol which is hard-
coded to 0xFF (11111111).

A symbol is built with 8 bits as shown in the following figure.

                    Symbol  1 0 1 11 0 11
                     Code

ISO Examples
The ISO15693 protocol, mode 1 out of 4, is implemented using six symbols as shown in the following
table. Start of frame (SOF), end of frame (EOF) and pulses are all encoded using one symbol.

                                                   ISO15693 (1 out of 4)

                    Symbol  Name              Code
                    Sym0    Pulse1            10111111
                    Sym1    Pulse2            11101111
                    Sym2    Pulse3            11111011
                    Sym3    Pulse4            11111110
                    Sym4    SOF               01111011
                    Sym5    EOF               11011111

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The ISO15693 protocol, mode 1 out of 256, is implemented using three symbols. Start of frame (SOF),
end of frame (EOF) and pulses encoding result of the combination of these three symbols.

ISO15693 (1 out of 256)                                   ISO15693 (1 out of 256)

Symbol                   Code                             Name                     Combination
Sym0                     11111111                         SOF                      Sym2+2*Sym0+Sym1
Sym1                     11110000                         EOF                      Sym0+Sym2
Sym2                     00001111                         Pulse 1 to 256           255*Sym0+Sym1

Note      The position of the symbol Sym1 encodes pulses from 1 to 256. For example: Pulse1 = Sym1 +
         255*Sym0 and Pulse45 = 44*Sym0 + Sym1 + 211*Sym0.

The ISO14443 -A protocol is implemented using three symbols, according to the ISO specification.
                                                   ISO14443-A

                                   Symbol  Name       Code
                                   Sym0    X          11110011
                                   Sym1    Y          11111111
                                   Sym2    Z          00111111

The ISO14443 -B protocol is implemented with only two symbols. This allows fast addressing with only
one CK pulse.

                                                   ISO14443-B

                                   Symbol  Name       Code
                                   Sym0    L          00000000
                                   Sym1    H          11111111

Time Reference Setup

The time reference is defined in the EncoderTimeRef register. The time reference contains the value of

one bit time. Hence Symbol _ Time = 8 * Bit _ Time

The bit time is defined by the EncTimeRef parameter. EncTimeRef is an integer value, it is calculated as

follows:

                                   EncTime Re f  =    Bit _ Time    -  1
                                                      1           
                                                       3.39Mhz

EncTimeRef is coded on 5 bits. This means that Bit_Time_max = 9.44s and Symbol_Time_max =
75.52s.

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                                                                  13.56MHz RFID Transceiver

ISO Examples                                       Symbol    Bit        EncTimeRef
                                                   Time      Time
                          Norm                     75.52 s  9.44 s    0x1F (11111)
                                                   18.88 s  2.36 s    0x07 (00111)
                          ISO15693 (1 out of 4)    9.44 s   1.18 s    0x03 (00011)
                          ISO15693 (1 out of 256)
                          ISO14443

Symbol Transmission

CK and DIN inputs are used to transmit symbols. On each rising edge of the CK signal, DIN is sampled to
encode the address of the corresponding symbol. This means that each address of the seven available
symbols can be encoded with a maximum of three bits (meaning three CK pulses). To reduce the usage
of the microcontroller for fast protocol, Sym0 and Sym1 can be transmitted with only one bit and, Sym2
and Sym3 with two bits, as shown in the following table.

              Symbol        First Symbol                       Subsequent Symbols
                        3 bits are needed to                    Reduced encoding
              Sym0      initiate Transmission                possible (minimum 1 bit)
              Sym1
              Sym2                000                                     0
              Sym3                001                                     1
              Sym4                010                                     10
              Sym5                011                                     11
              Sym6 (*)            100                                    100
                                  101                                    101
                                  110                                    110

(*) Symbol 6 is hard coded to 0xFF (11111111).

To initiate a transmission, it is necessary to send the first symbol with three CK pulses to initialize the
communication. On every rising edge of DSYNC, the following symbol is sent. To complete the
transmission, no more CK pulse should be sent after EOF symbol.

              3 CK pulses are mandatory            Next modulation data                No CK pulse to complete
              to start transmission                available after the rising          the transmission
                                                   edge of DSYNC

         DIN  Sym2      Sym0                       Sym3                        Sym5
          CK
     DSYNC              Sym2                       Sym0           Sym3               Sym5
Modulation

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                                                          13.56MHz RFID Transceiver

              Signal                       Assign
              MODE                         1
              RTB                          0
              DIN                          Symbol to transmit
              CK                           Clock
              DOUT                         x
              DSYNC                        Symbol Synchronization

11.3.2. Reception

11.3.2.a. Analog Setup
For a proper reception, the analog chain has to be configured according to the following parameters in the
AnalogConfig register:

      ByPassAll: It bypasses the analog filters in the analog chain. Must be enabled for AM reception.
      RSub-carrier: It selects the reception sub-carrier frequency See table.

              RSub-carrier                 Sub-carrier
                    0                      423 / 484 kHz
                    1                      847 kHz

ISO Examples

              Standard                     ByPassAll               RSub-carrier

              ISO15693-Single Sub-carrier       1                        0
              ISO15693-Dual Sub-carrier         0                        0
              ISO14443-A                        1                        1
              ISO14443-B                        0                        1

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11.3.2.b. Direct Reception

After analog processing, data reception can be either direct or pre-processed by hardware accelerators,
according to the configuration of the SelDOUT parameter in the DigitalConfig register.

SelDout     Output             Hardware     ISO Standard
   00       AM (direct)        --           ISO15693-Single Sub-carrier and ISO14443 - A
   01       FM (direct)        --           --
   10       FSK (423/484 kHz)  FSK decoder  ISO15693-Dual Sub-carrier
   11       PSK (847 kHz)      PSK decoder  ISO14443-B

Note
      The output phase of PSK decoder is either normal or inverted.

Direct reception is achieved with the following setup.

                               Signal       Assign
                               MODE         1
                               RTB          1
                               DIN          1
                               CK           0
                               DOUT         Received data
                               DSYNC        x

11.3.2.c. Reception with Majority Voting (MV)
Majority voting allows to:

      Filter noisy signal,
      Compensate for jitter,
      Correct distorted signals.

At the beginning of the time slot (MVTime), an up / down counter is reset. When the input signal is
asserted high, it is counting up and when the input signal is asserted low, it is counting down. At the end
of time slot, the counter value is checked and the output value is set accordingly (low if counter is
negative; high if counter is positive).

            Input              D1           D2

            signal

            Majority   0 1 0 1 2 1 2 3 0 1 0 -1 -2 -3 -2 -3
            Voting

            MV output                       D1                        D2

                               MVTime

Majority Voting Setup
The following parameters in the DigitalConfig register have to be set when using majority voting.

      MVEn: it enables the majority voting function.
      DecTimeRef: it defines the duration of the time slot (MVTime)

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DecTime Re    f  =    MVTime      -  1
                      1         

                       6.78Mhz

MVTime _ max = 37.76s

ISO examples

            Norm                                          MVTime                     DecTimeRef
            ISO15693 Single Sub-carrier high baud rate  18.88s (half bit)         127
            ISO15693 Dual Sub-carrier high baud rate    18.73s (half bit)         126
            ISO15693 Single Sub-carrier low baud rate   37.6s (quarter bit)       255
            ISO15693 Dual Sub-carrier low baud rate     37.46s (quarter bit)      253
            ISO1444-A                                     4.72s (half bit)          31
            ISO1444-B                                     9.44s (full bit)          63

Note
      For Manchester coding, majority voting is on half bit portions only.

In addition, the MVMode parameter in the DigitalConfig register allows giving more weight to low input
levels.

Note
      It is highly recommended to use Majority Voting for all ISO standard configurations.

MV Reception

To start a reception with majority voting function, assert CK high at the beginning of the response. Then
take data on every falling edge of DSYNC. Reception is stopped by asserting CK low on the last rising
edge of DSYNC. Data output are delayed by DecTimeRef (see next figure).

                       CK            D0     D1            D2  D3

                    DSYNC            X      D0            D1  D2                 D3
                      Input
                     Signal
                    DOUT

                      Input       Majority
                      Signal      Voting

                                                              DOUT

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                                                          13.56MHz RFID Transceiver

Example in ISO1569-Dual Sub-carrier

                  Input Signal
                     DOUT
                       CK
                    MV start

                  Standard                     Reference for input signal
                  ISO15693-Single Sub-carrier  Rising edge
                  ISO15693-Dual Sub-carrier    Rising edge
                  ISO14443-A                   Rising edge
                  ISO14443-B                   Rising / Falling edge

Data Slicer
LTC is an internal signal which controls the time constant of the comparator. This signal is switched to
ensure a proper decoding in ASK modes in order to improve the reading performances.

LTC is controlled according to the following parameters in the LTC register:

      LTCEn: it enables the LTC circuit.
      LTCDelay: delay to switch the time constant (see next table).

                                                          -

            RSSI                                          +

            LTC   Delay

                  LTCDelay

Recommended delay for ISO standard

            Standard                           DelayTime  LTCDelay
            ISO15693-Single Sub-carrier        4.72s     0x1F
            ISO14443-A                         1.47s     0x09

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Example in ISO15693-Single Sub-carrier

                  Input Signal
                     DOUT
                       CK
                    MV start
                       LTC

                   LTCDelay

11.4. Power Modes

This chip has three power modes. To select one of these modes write the PowerState parameter in the

PowerState register.

                  PowerState            Power Mode      Symbol
                       00               Low Power           Idle
                       01               Transmitter On      Itr
                       11               Power Down          Istb

Power Down

If the Power Down mode is selected, the crystal oscillator will be turned off. Therefore, it will be impossible
to write the PowerState register to wake up the chip. To wake up the chip, it is necessary to send a falling
edge on CK when DIN is low. During Power Down mode, keep DIN high to avoid glitches on CK.

                                                        Wake-up

            MODE
              CK

            DIN   PowerDown                                       PowerOn

Notes
      After a wake-up, the chip has to be set in Transmitter On or Low Power mode by updating the
          PowerState register, after Tstart.

Low Power
The oscillator is still on but all analog circuitry is off.

3901090121                              Page 18 of 26                      Data Sheet
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11.5. XBUF Output

The XBUF pin can be used to clock a device or a microcontroller. By default the output is enabled with a
frequency of 6.78MHz. The frequency can be doubled to 13.56MHz by setting the bit XBUFSel. When the
output is not used, it is recommended to disable the clock by setting the bit XBUFEnB.

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12. Configuration Registers

The following tables explain the meaning of the bit configurations in the 13 registers.

       Register : AnalogConfig

       Address : 0

       Bit Default Name                       Function
                                              XBUF frequency selection (0 = 6.78MHz, 1 = 13.56MHz )
       7            0       XBUFSel           XBUF Enable (0= Enabled, 1 = Disabled)
                                              Transmission Modulation Index (0 = 100%, 1= 10%)
       6            0       XBUFEnB           Reception Sub-carrier (0 = 450K , 1 = 847K) See notes
                                              Do not use Should always be configured at 0
       5            0       TModIndex         Bypass analog chain (0= Connected, 1 = Bypassed) See notes
                                              Do not use - Should always be configured at 11
       4            0       RSub-carrier

       3            0       Reserved

       2            0       ByPassAll

       1:0          0       Reserved

Notes

                                          ByPassAll    Demodulation
                                               0       FSK / PSK
                                               1       ASK

                                RSub-carrier  Sub-carrier frequency
                                      0       423 / 484 kHz
                                      1       847 kHz

                       Register : PowerState

                       Address : 1

                       Bit Default Name                Function
                                                       Do not use
                       7:2          0 Reserved         Chip Power State See notes

                       1:0          0 PowerState

Notes

                                    Power State [1:0]  Mode
                                                       Idle (oscillator on)
                                     0        0        Transmitter On
                                                       Unused
                                     0        1        Power Down (oscillator off)

                                     1        0

                                     1        1

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                                                          13.56MHz RFID Transceiver

            Register : Reserved

            Address : 2

            Bit Default Name               Function
                                           Do not use
            7:0 0                Reserved

       Register : DigitalConfig

       Address : 3

       Bit Default Name                    Function
                                           Unused
       7:6  0 --                           Do not use
                                           Majority Voting Mode (0 = other, 1 = ISO14443A)
       5    0 Reserved                     Majority Voting Enable (0=Disabled, 1 = Enabled)
                                           Reception Output Selection (see table)
       4    0 MVMode                       Hardware Encoder Enable (0=Disabled, 1 = Enabled)

       3    0 MVEn

       2:1  0 SelDout

       0    0 EncoderEn

Notes

                    SelDout      Output

                       00        AM (DATA): `1' = sub carrier ; `0' = no sub carrier
                       01        FM (LIMITER): rough digital signal
                       10        FSK decoded: `1' when f = 423kHz, `0' when f = 484kHz
                       11        PSK decoded

                    Register : EncoderSym

                    Address : 4 to 9

                    Bit Default Name               Function
                                                   Encoder Symbol 0
                    7:0          0 EncoderSym0     Encoder Symbol 1
                                                   Encoder Symbol 2
                    7:0          0 EncoderSym1     Encoder Symbol 3
                                                   Encoder Symbol 4
                    7:0          0 EncoderSym2     Encoder Symbol 5

                    7:0          0 EncoderSym3

                    7:0          0 EncoderSym4

                    7:0          0 EncoderSym5

Notes
      Symbol 6 is hard-coded to 0xFF (11111111).

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Rev. 007                                                                                        Jan-2008
                                                                   MLX90121

                                                           13.56MHz RFID Transceiver

                 Register : EncoderTimeRef

                 Address : A

                 Bit Default Name               Function
                                                Unused
                 7:5        0 --                Encoder Time Reference

                 4:0        0 EncTimeRef

                 Register : DecoderTimeRef

                 Address : B

                 Bit Default Name               Function
                                                Decoder Time Reference
                 7:0        0 DecTimeRef

            Register : LTC

            Address : C

            Bit Default     Name                Function
                            --                  Unused
            7:6       0     LTCDelay            LTC Delay
                            LTCEn               LTC Enable (0=Disabled, 1 = Enabled)
            5:1       0

            0         0

13. Configuration Registers: ISO Configuration Examples

                       Norm                     ISO15693                              ISO14443

Address              Register               ASK                  FSK       A          B
                                      High Baud Rate       High Baud Rate
    0             AnalogConfig        100% modulation      10% modulation  57         73
    1              PowerState*
    2                                         47                  63       01         01
    3                Reserved                 01                  01
    4              DigitalConfig              00                  00       00         00
    5             EncoderSym0                 09                  0D
    6             EncoderSym1                 BF                  BF       19         0F
    7             EncoderSym2                 EF                  EF
    8             EncoderSym3                 FB                  FB       F3         00
    9             EncoderSym4                 FE                  FE
   10             EncoderSym5                 7B                  7B       FF         FF
   11            EncoderTimeRef              DF                   DF
   12            DecoderTimeRef               1F                  1F       3F         00
                                              7F                  7E
                        LTC                   3F                  00       00         00

                                                                           00         00

                                                                           00         00

                                                                           03         03

                                                                           1F         3F

                                                                           13         00

Notes

      All values are in hexadecimal notation.
      Transmitter is switched on.

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                                            MLX90121

                                                             13.56MHz RFID Transceiver

14. Standard information regarding manufacturability of Melexis
products with different soldering processes

Our products are classified and qualified regarding soldering technology, solderability and moisture
sensitivity level according to following test methods:

Reflow Soldering SMD's (Surface Mount Devices)

      IPC/JEDEC J-STD-020
          Moisture/Reflow Sensitivity Classification for Nonhermetic Solid State Surface Mount Devices
          (classification reflow profiles according to table 5-2)

      EIA/JEDEC JESD22-A113
          Preconditioning of Nonhermetic Surface Mount Devices Prior to Reliability Testing
          (reflow profiles according to table 2)

Wave Soldering SMD's (Surface Mount Devices) and THD's (Through Hole Devices)

      EN60749-20
          Resistance of plastic- encapsulated SMD's to combined effect of moisture and soldering heat

      EIA/JEDEC JESD22-B106 and EN60749-15
          Resistance to soldering temperature for through-hole mounted devices

Iron Soldering THD's (Through Hole Devices)

      EN60749-15
          Resistance to soldering temperature for through-hole mounted devices

Solderability SMD's (Surface Mount Devices) and THD's (Through Hole Devices)

      EIA/JEDEC JESD22-B102 and EN60749-21
          Solderability

For all soldering technologies deviating from above mentioned standard conditions (regarding peak
temperature, temperature gradient, temperature profile etc) additional classification and qualification tests
have to be agreed upon with Melexis.

The application of Wave Soldering for SMD's is allowed only after consulting Melexis regarding assurance
of adhesive strength between device and board.

Melexis is contributing to global environmental conservation by promoting lead free solutions. For more
information on qualifications of RoHS compliant products (RoHS = European directive on the Restriction
Of the use of certain Hazardous Substances) please visit the quality page on our website:
http://www.melexis.com/quality.asp.

   15. ESD Precautions

Electronic semiconductor products are sensitive to Electro Static Discharge (ESD).
Always observe Electro Static Discharge control procedures whenever handling semiconductor products.

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Rev. 007                     Jan-2008
                                                                    MLX90121

                                                            13.56MHz RFID Transceiver

   16. Package Information

The device is packaged in a 20 pin lead free SSOP package.

                         Pin # Symbol  Pin Type  Description
                                       Supply    Transmitter power supply
                         1   VDD1      Analog    Output transistor drain connection
                                       Analog    External resistor to set modulation depth
                         2   TX        Supply    Transmitter section ground
                                       Dig-Out   Output of crystal resonator
                         3   MOD       Dig-In    Input of crystal resonator and external system clock input
                                       Supply    Digital section ground
                         4   VSS1      Dig-Out   Buffered output of crystal oscillator
                                       Reserved  Should be grounded for normal operation
1 VDD1            RX 20  5   XOUT      Dig-In    Receive/Transmit selection
2 TX          VSS3 19                  Dig-Out   Data output
3 MOD         RES2 18    6   XIN       Supply    Digital section power supply
4 VSS1        VDD3 17                  Dig-In    Data input for registers or modulation
5 XOUT      DSYNC 16     7   VSS2      Dig-In    Configuration/Communication selection
6 XIN                                  Dig-In    Serial clock input
7 VSS2            CK 15  8   XBUF      Dig-Out   Data synchronization output
8 XBUF       MODE 14                   Supply    Receiver section power supply
9 RES1                   9   RES1      Reserved  Should be left unconnected for normal operation
10 RTB           DIN 13                Supply    Receiver section ground
              VDD2 12    10  RTB       Ana-In    Receiver input
              DOUT 11
                         11  DOUT

                         12  VDD2

                         13  DIN

                         14  MODE

                         15  CK

                         16  DSYNC

                         17  VDD3

                         18  RES2

                         19  VSS3

                         20  RX

Moisture Sensitivity Level is MSL3, according as per IPC/JEDEC J-STD-20.
The mechanical dimensions of this package are depicted on the following page.

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                                   MLX90121

                           13.56MHz RFID Transceiver

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                                            MLX90121

                                                             13.56MHz RFID Transceiver

   17. Disclaimer

Devices sold by Melexis are covered by the warranty and patent indemnification provisions appearing in
its Term of Sale. Melexis makes no warranty, express, statutory, implied, or by description regarding the
information set forth herein or regarding the freedom of the described devices from patent infringement.
Melexis reserves the right to change specifications and prices at any time and without notice. Therefore,
prior to designing this product into a system, it is necessary to check with Melexis for current information.
This product is intended for use in normal commercial applications. Applications requiring extended
temperature range, unusual environmental requirements, or high reliability applications, such as military,
medical life-support or life-sustaining equipment are specifically not recommended without additional
processing by Melexis for each application.
The information furnished by Melexis is believed to be correct and accurate. However, Melexis shall not
be liable to recipient or any third party for any damages, including but not limited to personal injury,
property damage, loss of profits, loss of use, interrupt of business or indirect, special incidental or
consequential damages, of any kind, in connection with or arising out of the furnishing, performance or
use of the technical data herein. No obligation or liability to recipient or any third party shall arise or flow
out of Melexis' rendering of technical or other services.

Important notice: The use of Melexis products or software to create products or systems that may
infringe the Intellectual Property rights of third parties is entirely the responsibility of the customer and
Melexis accepts no liability for such infringements.

2005 Melexis NV. All rights reserved.

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                        www.melexis.com

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              Europe and Japan:                 All other locations:

                 Phone: +32 13 67 04 95            Phone: +1 603 223 2362
            E-mail: sales_europe@melexis.com  E-mail: sales_usa@melexis.com

                                              ISO/TS 16949 and ISO14001 Certified

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