大多數(shù)磁性讀頭數(shù)據(jù)手冊(cè)沒有完全指定頻率相關(guān)元件，并且在指定其他關(guān)鍵參數(shù)時(shí)通常含糊不清。在某些情況下，來自兩個(gè)不同制造商的兩個(gè)非常相似的磁頭的規(guī)格在指定和省略的參數(shù)方面可能大不相同。數(shù)據(jù)手冊(cè)的局限性使得設(shè)計(jì)最佳的讀卡系統(tǒng)變得不必要地困難和耗時(shí)。本文檔概述了克服上述缺點(diǎn)的策略，并提供了克服噪聲問題的指南。

介紹

任何磁卡讀卡器 （MCR） 系統(tǒng)最關(guān)鍵的部件之一是磁讀頭 （MRH）。刷卡時(shí)，MRH將卡磁條中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電壓。其他MCR模塊處理轉(zhuǎn)換后的電壓以提取存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。一張卡與另一張卡之間的磁場(chǎng)強(qiáng)度差異很大，一個(gè)人到另一個(gè)人的刷卡速度差異使得設(shè)計(jì) MCR 并非易事。

MRH數(shù)據(jù)手冊(cè)增加了MCR設(shè)計(jì)的難度，這些數(shù)據(jù)手冊(cè)沒有完全指定頻率相關(guān)元件，并且在指定其他關(guān)鍵參數(shù)時(shí)往往含糊不清。在某些情況下，來自兩個(gè)不同制造商的兩個(gè)非常相似的探頭的數(shù)據(jù)手冊(cè)規(guī)格在指定參數(shù)列表和省略參數(shù)列表中有很大差異。當(dāng)您試圖最大限度地減少M(fèi)CR系統(tǒng)中的噪聲問題時(shí)，這些差異尤其麻煩和令人不安。它們無疑使設(shè)計(jì)最佳的讀卡系統(tǒng)變得不必要地困難和耗時(shí)。本文概述了解決這些規(guī)范問題的策略，然后解釋了如何使用針對(duì)該任務(wù)優(yōu)化的安全微控制器來優(yōu)化和克服MCR中的噪聲問題。

磁條卡基礎(chǔ)知識(shí)

圖 1 顯示了具有三個(gè)磁道的磁條卡。一些 ISO/IEC1 標(biāo)準(zhǔn)定義了重要的卡屬性，例如物理尺寸、條紋的確切位置、磁性屬性和磁軌數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。軌道 1 標(biāo)準(zhǔn)由國(guó)際航空運(yùn)輸協(xié)會(huì) （IATA） 創(chuàng)建。軌道2標(biāo)準(zhǔn)由銀行業(yè)（美國(guó)銀行家協(xié)會(huì)，ABA）創(chuàng)建，軌道3標(biāo)準(zhǔn)由儲(chǔ)蓄行業(yè)創(chuàng)建。

圖1.磁條卡。

雙頻相干相位（F2F）技術(shù)用于對(duì)磁條卡上的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。如圖2所示，二進(jìn)制數(shù)據(jù)通過磁化具有不同極性的條紋區(qū)域沿軌道進(jìn)行編碼。躍遷的極性是任意的，因?yàn)橹挥熊S遷之間的相對(duì)空間意味著二進(jìn)制 1 或二進(jìn)制 0。

圖2.F2F 編碼和解碼波形。

二進(jìn)制 0 使用兩個(gè)單位的條形磁鐵進(jìn)行編碼，而一對(duì)一個(gè)單位的條形表示二進(jìn)制 1。每個(gè)位在條帶上占據(jù)相同的物理長(zhǎng)度。在其長(zhǎng)度中間具有額外通量躍遷的位是二進(jìn)制 1。

采用F2F編碼的連續(xù)信號(hào)的頻譜包含兩個(gè)基頻，f0和 f1，其中 f0是二進(jìn)制 0 和 f 的方波的基本數(shù)1= 2f0是二進(jìn)制 1 的方波的基礎(chǔ)。因此，名稱為F2F。二進(jìn)制 0 波形的平均幅度是二進(jìn)制 1 波形 A 的兩倍0= 2A1.

圖 3 顯示了歸一化為 f 的 F2F 編碼二進(jìn)制 0 和 1 的組合頻譜0.請(qǐng)注意，大部分信號(hào)能量位于f之間0和 3F0.因此，要獲得包含一系列 F2F 編碼二進(jìn)制 1 和 0 的矩形波形的良好近似值，恢復(fù)兩個(gè)基本波 （f0和 f1） 和 f 的三次諧波0.

圖3.F2F 編碼二進(jìn)制 0 和 1 的頻譜。

此外，由于二進(jìn)制模式不同，f以下還會(huì)有其他組件0.然而，我們可以從傅里葉分析中看到，隨著頻率的降低，這些分量的振幅會(huì)迅速減小。因此，帶寬從0.5f0至 3F0足以恢復(fù) F2F 編碼的矩形波形2。

估計(jì) f 的最小和最大比特率0和 f1，我們需要知道滑動(dòng)速度范圍和軌道記錄密度。根據(jù)ISO/IEC標(biāo)準(zhǔn)，軌道1和3的記錄密度為210位/英寸（8.27位/毫米），而軌道2的記錄密度為75位/英寸（2.95位/毫米）。

用于計(jì)算 f0，分鐘我們采用支持的最慢滑動(dòng)速度并將其乘以軌道 2 密度數(shù)字。對(duì)于 f1，最大我們選擇支持的最快滑動(dòng)速度，并將其乘以軌道 1 或 3 的密度。

對(duì)于 2 英寸/秒至 100 英寸/秒（5 厘米/秒至 254 厘米/秒）的目標(biāo)滑動(dòng)速率，范圍為 f0和 f1值計(jì)算如下：

軌道 1 和 3：f0，分鐘= 0.42kbps 和 f1，最大= 42kbps

軌道 2： f0，分鐘= 0.15kbps 和 f1，最大= 15kbps

了解 f 的重要性0，分鐘和 f1，最大一旦我們有了MRH模型并研究其傳遞函數(shù)，就會(huì)變得清晰。

磁性讀頭和讀卡器基礎(chǔ)知識(shí)

將磁條卡刷過靜止的MRH會(huì)導(dǎo)致磁通量發(fā)生變化，從而產(chǎn)生移動(dòng)的電場(chǎng)。因此，在MRH的輸出端感應(yīng)出電壓。圖2可用于研究讀取過程。從頂部開始，經(jīng)過MRH的磁條會(huì)導(dǎo)致磁通事件的變化，從而在MRH的輸出端子上感應(yīng)出電壓。沒有任何電損耗的開路回讀電壓由眾所周知的表達(dá)式給出：3

其中：

E（/x.） = 開路電壓

K = 與磁條速度、磁頭寬度和 MRH 中線圈匝數(shù)的影響相關(guān)的常數(shù)

H（x， y） = 讀頭的場(chǎng)函數(shù)

M［（x - /x.）， y］ = 磁條材料磁化

y1 = 磁條頭部到頂部的間距

y2 = 磁條從頭部到底部的間距

顯然，上述公式非常復(fù)雜，對(duì)于電路分析和設(shè)計(jì)來說不是很直觀。我們可以使用基本原理來確定模型，如下所示。

MRH將磁能轉(zhuǎn)換為電能。由于MRH的輸入是變化的磁場(chǎng)，其輸出是變化的電場(chǎng)，因此模型應(yīng)至少包含一個(gè)電感元件Lh和一個(gè)電容元件 Ch.在實(shí)際系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)換過程中總是會(huì)消耗一些能量。因此，模型還必須包含一個(gè)電阻元件 Rh.在實(shí)踐中，MRH 不僅具有 Ch在其兩個(gè)端子上，但它也將具有外部阻抗Zo，例如，來自連接線、PCB 走線、IC 引腳、探頭等。

對(duì)應(yīng)于第 n次諧波頻率 f 的模型n，如圖 4a 所示，然后簡(jiǎn)化為圖 4b。3, 4, 5圖2b中二階電路的傳遞函數(shù)很容易計(jì)算如下：

圖4.等效的 MRH 模型。

請(qǐng)注意，上述傳遞函數(shù)不包含任何機(jī)械或磁性術(shù)語(yǔ)，例如滑動(dòng)速度、頭部幾何形狀、頭部和條紋分離以及條紋磁性。因此，傳遞函數(shù)對(duì)于電路設(shè)計(jì)來說更加直觀。

為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化，我們建議使用以最高系統(tǒng)頻率為特征的集總模型，而不是將模型限制為滑動(dòng)速度。

接下來，我們比較一些領(lǐng)先制造商的MRH的電氣規(guī)格。表 1 列出了圖 4b 模型所需的關(guān)鍵規(guī)格。請(qǐng)注意不同的細(xì)節(jié)量。雖然制造商A和C都指定了幾個(gè)電氣參數(shù)，但制造商B只指定了一個(gè)：峰峰值頭讀數(shù)電平。

關(guān)于缺少的信息，可能會(huì)出現(xiàn)以下問題。

磁頭電感（Lh).L 如何h在更大的頻率范圍內(nèi)表現(xiàn)？L 如何h在承載非指定電流時(shí)的行為？

磁頭直流電阻 （Rh).整個(gè)頭部端子施加的電壓等級(jí)是多少？

磁頭讀取輸出電平（VO（P-P）).使用什么類型的測(cè)試卡？刷卡速度是多少？頭部的負(fù)荷是多少？

磁頭電容 （Ch).兩個(gè)頭部端子之間的電容是多少？它會(huì)隨著頻率而變化嗎？

為了理解上述參數(shù)的重要性，我們檢查傳遞函數(shù)的分母，并通過將其設(shè)置為零來找到其根：

為了使表達(dá)式保持簡(jiǎn)單并更好地理解二階行為，幾本網(wǎng)絡(luò)分析書籍6, 7使用標(biāo)準(zhǔn)形式編寫方程式。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)使用的形式是：

S2 + 2α × S + Ωo2 = 0

其根源是：

其中：
α是阻尼衰減：

ωo是共振頻率：

因此，取決于 α 和 ω 的值o，自然反應(yīng)的根源可以是真實(shí)的、復(fù)雜的或虛構(gòu)的。對(duì)于熟悉其他標(biāo)準(zhǔn)形式的讀者，我們現(xiàn)在將阻尼系數(shù)定義為 ζ = α/ωo（注意：品質(zhì)因數(shù)Q = 1/2ζ）并使用其他標(biāo)準(zhǔn)形式：

S2 + 2ΖΩo× s + ωo2 = 0

其根源是：

當(dāng)對(duì)系統(tǒng)施加非零強(qiáng)制函數(shù)（如階躍、斜坡或脈沖）時(shí)，根在 s 平面中的位置直接影響建立行為。圖5顯示了在t = 0時(shí)施加階躍時(shí)各種ζ值的建立行為。具體而言，建立行為分類如下：

ζ > 1 overdamped
ζ < 1 ?underdamped
ζ = 1 critically damped
ζ = 0 undamped or oscillatory

圖5.各種ζ值的MRH輸出電壓。

從圖5中，我們觀察到在欠阻尼系統(tǒng)中會(huì)發(fā)生振鈴，這可能導(dǎo)致由于假峰值和假過零而導(dǎo)致讀數(shù)錯(cuò)誤。但是，如果系統(tǒng)嚴(yán)重過阻尼，則建立緩慢可能會(huì)產(chǎn)生時(shí)序誤差，峰值偏移可能會(huì)產(chǎn)生讀數(shù)誤差。在分析了MRH的時(shí)域行為之后，我們接下來看看它的頻域行為。

圖6顯示了傳遞函數(shù)的頻率響應(yīng)，Tn（s），歸一化為其共振頻率 ωo.當(dāng)我們接近系統(tǒng)諧振頻率時(shí)，我們觀察到峰值。這是由于圖4b所示電路的固有性質(zhì)，即并行RLC。根據(jù)滑動(dòng)速度，此峰值也可能導(dǎo)致讀取錯(cuò)誤。

圖6.傳遞函數(shù)的頻率響應(yīng)。

回想一下，當(dāng)嘗試恢復(fù) F2F 編碼的二進(jìn)制數(shù)據(jù)時(shí)，我們需要兩個(gè)基本頻率，f0和 f1，至少是f的三次諧波0.從圖3可以看出，大部分信號(hào)能量都在0.5f附近0至 3.5F0，而一小部分在6F左右0.

如果獲得更高的諧波，恢復(fù)的F2F波形會(huì)發(fā)生什么情況？從傅里葉分析中我們知道，恢復(fù)的波形形狀會(huì)隨著較高諧波系數(shù)的大小變化而變化。因此，在某些情況下，圖5所示的增益峰值可能會(huì)達(dá)到3次和6次諧波被放大到恢復(fù)信號(hào)嚴(yán)重失真的水平。任何導(dǎo)致假峰和過零的失真都會(huì)導(dǎo)致讀數(shù)錯(cuò)誤。

圖7強(qiáng)調(diào)了上述觀點(diǎn)，圖<>以數(shù)學(xué)方式顯示了高諧波下兩種不同增益的MRH輸出電壓：藍(lán)色常亮表示單位增益，紅色表示增益為<>。黑色虛線是 ZX 遲滯極限。顯然，隨著增益加倍，紅色的MRH輸出信號(hào)顯示出更多的失真、假峰值和過零。

圖7.增益峰值引起的MRH輸出電壓失真。

此外，MRH不僅會(huì)因刷卡速度的變化而受到干擾。它還會(huì)看到整個(gè)系統(tǒng)中可能存在的更高頻率的干擾，例如高頻系統(tǒng)時(shí)鐘。由于增益峰值，這也可能導(dǎo)致信號(hào)失真和可能的讀數(shù)錯(cuò)誤。因此，為了設(shè)計(jì)最佳的讀卡系統(tǒng)，了解MRH在刷卡速率之外的頻率行為至關(guān)重要。必須至少在最高系統(tǒng)頻率下表征MRH頻率行為。

表征各種讀頭

我們 使用 市售 阻抗 / 增益 相位 分析 儀 來 查找 不同 制造 商 的 多個(gè) MRH 的 等效 電路。表征包括基于DeepCover安全微控制器（MAXQ1740）的MCR中使用的單軌、雙軌和三軌MRH。由于12MHz是MAXQ1740的最大系統(tǒng)時(shí)鐘頻率，因此每個(gè)MRH的特性范圍為100Hz至12MHz（100Hz是分析儀的極限）。表2顯示了三軌MRH的參數(shù)平均值。?

分析測(cè)量參數(shù)

比較表2中的參數(shù)，我們發(fā)現(xiàn)MRH 1和MRH 3非常相似。它們參數(shù)之間的相對(duì)差異為：ΔLh~ 3.6%， δrh~ 0.7%， 和 ΔCh~ 7.5%。對(duì)于 MRH 2 和 MRH 4，其參數(shù)的相對(duì)差異為：ΔLh~ 1.2%， δrh~ 9.4%， 和 ΔCh~ 83%。由于 Ch影響α和 ωo，對(duì)于類似的條件，我們可以預(yù)期 MRHs 1 和 3 的行為非常相似。我們可以預(yù)期MRHs 2和4的行為會(huì)低于它們的共振頻率，但隨著頻率接近和超過它們各自的共振點(diǎn)，它們會(huì)發(fā)生變化。

當(dāng)我們繪制表征MRH的傳遞函數(shù)頻率響應(yīng)時(shí)，最后兩點(diǎn)變得很明顯，如圖8所示。圖8中的負(fù)載為1G，阻尼比為0.03。MRHs 1 和 3 的圖幾乎相同，而 MRHs 2 和 4 的圖顯示諧振頻率差異越來越大。如前所述，幅度的增加可能會(huì)導(dǎo)致讀取錯(cuò)誤。

圖8.MRH傳遞函數(shù)與1GΩ外部負(fù)載下的頻率的關(guān)系（ζ = 0.03）。

圖9顯示了150kHz至300kHz頻率范圍內(nèi)的MRH傳遞函數(shù)，即對(duì)應(yīng)于最大刷卡速率3in/s（6cm/s）的100次和254次諧波。我們可以看到，隨著滑動(dòng)速率的增加，MRH傳遞函數(shù)幅度值也會(huì)增加。這里的主要問題是，如果獲得更高的諧波超過一個(gè)點(diǎn)，可能會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的過零和峰值，如圖7所示。此外，如果大于最大允許的信號(hào)出現(xiàn)在磁頭和讀卡器輸入之間的接口上，則可能會(huì)發(fā)生讀取錯(cuò)誤。

有兩個(gè)因素會(huì)導(dǎo)致信號(hào)較大。首先，更快的滑動(dòng)會(huì)增加磁通量變化的速度。根據(jù)法拉第定律，這會(huì)產(chǎn)生更大的電感電壓，從而導(dǎo)致更大的電感電流。其次，根據(jù)歐姆定律，流過較大阻抗的較大電流會(huì)產(chǎn)生較大的輸出電壓。

在刷卡速率范圍內(nèi)，我們需要將峰值限制在小于或等于20，這是MAXQ1740磁卡讀卡器的最大和最小增益之比。圖9顯示，MRHs 1和3的阻抗變化小于20，但MRH 2和MRH 4的變化接近30，超過了20的限制。

圖9.MRH傳遞函數(shù)與3次和6次諧波頻率范圍的關(guān)系。

如果在MRH的輸出端增加一個(gè)阻尼電阻會(huì)發(fā)生什么？圖10顯示了三個(gè)任意不同的外部負(fù)載值的傳遞函數(shù)圖：100kΩ、10kΩ和1kΩ。我們?cè)趫D10中看到，對(duì)于低阻值的外部電阻，與圖9所示相比，峰值有所降低。請(qǐng)注意，對(duì)于1kΩ負(fù)載，所有四個(gè)MRH的三次諧波增益都會(huì)嚴(yán)重降低。這可能是一個(gè)問題。對(duì)于 3k 負(fù)載，對(duì)于 MRHs 100 和 2，增益在 3 次諧波處達(dá)到峰值，而對(duì)于 MRHs 3 和 2，增益在 3 次諧波處達(dá)到峰值。這里的重點(diǎn)是我們不能隨意選擇 Ro值。

圖 10.不同外部負(fù)載值的MRH傳遞函數(shù)。

使用外部電阻器 R 時(shí)o在MRH端子上，確保阻尼比（ζ）盡可能接近單位非常重要。圖 11 繪制了 ζ 與 R 的關(guān)系圖o對(duì)于四種特征的MRH。對(duì)于 ζ = 1，我們需要 RoMRHs 12 和 1 的≈ 3kΩ;Ro≈ MRH 22 為 2kΩ;和 RoMRH 28 的≈ 4kΩ。圖12顯示了具有最佳負(fù)載值的傳遞函數(shù)。將圖12與圖10進(jìn)行比較，我們注意到增益在三次諧波處沒有達(dá)到峰值，而是接近單位。

圖 11.MRH 阻尼系數(shù) （ζ） 與外部電阻 （Ro).

圖 12.MRH傳遞函數(shù)可實(shí)現(xiàn)最佳外部負(fù)載。

雖然最大 Ro由 ζ = 1 設(shè)置，最小值 Ro值取決于支持的最小信號(hào)和磁頭直流電阻，Rh.作為一般規(guī)則，保留 Ro≥ 5Rh使 Ro與 R 并行h不會(huì)使磁頭輸出信號(hào)衰減超過20%。

這里有幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)需要記住。首先，由于并聯(lián)RLC，傳遞函數(shù)在諧振頻率ωo.因此，將此峰值限制在刷卡速率的3次和6次諧波對(duì)應(yīng)的范圍內(nèi)，例如，對(duì)于150kHz至300kHz的刷卡速率范圍，42kHz至50kHz。其次，可以通過放置R來調(diào)整系統(tǒng)行為o穿過讀頭器的終端。更改 Roζ更改阻尼比。最后，選擇 Ro值使系統(tǒng)臨界阻尼，并讓引線布線和PCB布線設(shè)置Co價(jià)值。

優(yōu)化讀卡

現(xiàn)在使用一種解決MRH規(guī)格差異的方法，我們可以提高讀卡性能。我們的重點(diǎn)是減少主要影響過零（ZX）的噪聲的影響。在整個(gè)頻率范圍內(nèi)表征MRH模型后（注意：表征必須包括引線和PCB布線），我們遵循以下步驟。

第 1 步。選擇一個(gè) Ro值以獲得適當(dāng)?shù)淖枘岜炔⑾拗圃鲆娣逯怠?/p>

通常，目標(biāo)應(yīng)是臨界阻尼到略微過阻尼的系統(tǒng)。作為例外，如果在某些情況下，三次諧波的增益降至一半以下，那么我們可以通過稍微欠阻尼的系統(tǒng)來均衡增益。

欠阻尼系統(tǒng)可能會(huì)引入輸入信號(hào)振鈴產(chǎn)生的噪聲。振鈴噪聲會(huì)對(duì)ZX產(chǎn)生不利影響，但也可能導(dǎo)致增益峰值引起的假峰值。

保持 Ro≥ 5Rh最大 Ro設(shè)置ζ = 1。

第 2 步。在嘈雜的印刷電路板（PCB）上，它有助于使系統(tǒng)過阻尼，尤其是軌道2（T2）。

T2 有 40 個(gè)數(shù)字，而 T79/T1 有 3 個(gè)字母數(shù)字字符。

在T2上，噪聲會(huì)影響ZX的峰值之間存在較長(zhǎng)的間隙。

過阻尼集成了 T2 信號(hào)。信號(hào)接近鋸齒波形，如圖13所示。過阻尼通過過濾掉高頻毛刺來幫助ZX。

保持 Ro≥ 5Rh使磁頭衰減保持在20%以下。

需要注意的是：過度阻尼的系統(tǒng)可能會(huì)由于建立緩慢和峰值偏移而導(dǎo)致誤差。

第 3 步。如果使用較便宜但噪聲較大的讀頭，則通過降低輸入信號(hào)來克服噪聲，而不會(huì)影響阻尼比。

選擇合適的 Ro.

除以 Ro分成更小的段，使總 Ro與步驟 1 中相同。

使用適當(dāng)?shù)某轭^獲取所需的信號(hào)分頻。

有幾種方法可以做到這一點(diǎn)，如下面的實(shí)際示例部分所述。

第 4 步。當(dāng)MAXQ1740的讀頭輸出超過300mV時(shí)Q-1，發(fā)生信號(hào)的內(nèi)部削波。這種剪切也可能導(dǎo)致讀取錯(cuò)誤。

使用步驟 3 中描述的方法減少信號(hào)。

實(shí)例

輸入信號(hào)和降噪

假設(shè)優(yōu)化的輸出電阻值為Ro.

目標(biāo)：信號(hào)減少 25%。

使用一個(gè) 0.25 × Ro和一個(gè) 0.75 × Ro串聯(lián)在頭上。然后 0.75 × Ro系在頭部共銷側(cè)。將中點(diǎn)綁定到輸入。

使用四個(gè) 0.25 × Ro串聯(lián)在頭上。將中點(diǎn)綁定到輸入。

目標(biāo)：信號(hào)減少 75%。

使用一個(gè) 0.25 × Ro和一個(gè) 0.75 × Ro串聯(lián)在頭上。然后 0.25 × Ro系在頭部共銷側(cè)。將中點(diǎn)綁定到輸入。

使用四個(gè) 0.25 × Ro串聯(lián)在頭上。將中點(diǎn)上方的一個(gè)水龍頭連接到輸入。

阻尼系數(shù)的影響

接下來，我們考慮使用基于MAXQ1740的MCR刷卡時(shí)的各種阻尼因素及其對(duì)實(shí)際信號(hào)行為的影響。MRH 2用于測(cè)試。關(guān)于使用的測(cè)試卡，有兩件重要的事情需要注意。首先，卡可從Q-Card購(gòu)買，并遵循ISO / IEC 7811至7816標(biāo)準(zhǔn)。其次，卡信號(hào)幅度指定為標(biāo)稱電平的百分比。因此，40%的卡意味著最大輸出電平是標(biāo)稱ISO水平的40%。

在我們獲得MRH模型之前，需要費(fèi)時(shí)且令人沮喪的猜測(cè)來確定外部電阻的正確值。使用此處提供的模型，我們通過使用與我們的模型預(yù)測(cè)相匹配的13.5kΩ外部電阻解決了噪聲問題。圖13顯示了過阻尼行為，而圖14顯示了臨界阻尼行為。比較圖11和圖12，我們注意到與臨界阻尼行為相比，過阻尼情況的建立和峰值偏移緩慢。如前所述，緩慢建立和峰值偏移都可能導(dǎo)致時(shí)序誤差，從而導(dǎo)致讀取誤差。

圖 13.過阻尼響應(yīng)。T2 用于使用 40% 卡和 R 手動(dòng)刷卡o= 1.5kΩ。

圖 14.臨界阻尼行為。T2 用于使用 40% 卡和 R 手動(dòng)刷卡o= 13.5kΩ。

結(jié)論

當(dāng)然可以使用麥克斯韋場(chǎng)方程、MRH 的幾何形狀和邊界條件來預(yù)測(cè) MRH 輸出電壓行為。然而，這種方法非常復(fù)雜，對(duì)電路分析、設(shè)計(jì)和調(diào)試的見解有限。相反，我們建議首先表征MRH，然后使用基本電路理論和簡(jiǎn)單的電路模擬器來分析MCR行為。

使用本文中介紹的方法，可以在設(shè)計(jì)階段的早期或決定選擇哪種MRH時(shí)預(yù)測(cè)和預(yù)防潛在問題。例如，設(shè)計(jì)人員現(xiàn)在可以預(yù)見，在欠阻尼系統(tǒng)中，由于假峰值和假過零，可能會(huì)發(fā)生讀數(shù)錯(cuò)誤。振鈴和過度增益峰值（在刷卡速度的3次和5次諧波附近）都可能產(chǎn)生假峰值和過零。相反，如果系統(tǒng)嚴(yán)重過阻尼，則由于峰值偏移，可能會(huì)發(fā)生時(shí)序誤差。

此處介紹的方法對(duì)于提高使用特定讀頭的現(xiàn)有讀卡器系統(tǒng)的性能也很有用。例如，在噪聲系統(tǒng)中，可以首先使用多個(gè)串聯(lián)外部電阻使系統(tǒng)嚴(yán)重阻尼，然后從適當(dāng)節(jié)點(diǎn)分接MRH輸出以分壓MRH輸出電平。

最后，在基于MAXQ1740微控制器的實(shí)際讀卡器系統(tǒng)中驗(yàn)證了該方法。

審核編輯：郭婷