面向无源超高频rfid应用的低功耗温度传感器芯片设计研究

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1、Ｉ赚柄觀处园硕±学位论文胃．禱圓面向无源超麵ＲＦＩＤ应歷低１功耗温度传Ｍ感器芯片设计研巧作者姓名＿姚园园学校导臟名、职称游海龙副教转企业导雌名、职赖吴龍研究员申请学位嚇（１工语硕击学校代码１０７０１学号１３１１１２２９４７密级分类号ＴＮ４签巧西安电子科技大学硕击学位论文面向无源超高频ＲＦＩＤ应用的低功耗温度传感器苍片设计研巧作者姓名：姚园园领域：软件工程学位类别：工程硕±学校导师姓名、职称：游海龙副教授企业导师巧名、职称：吴南健研究员学院：微电子学院

2、提交日期：２０１６年１月ResearchonthedesignofthelowpowerconsumptionofthetemperaturesensorforpassiveUHFRFIDapplicationAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinSoftwareEngineeringByYaoYuanyuanSupervisor:YouHailongAssociateProfessorWuNanjianRe

3、searchFellowJanuary2016西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师。指导下进行的研究工作及取得的研巧成果尽我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢＾，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果中所罗列的內容斗外；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一同工。与我作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。一学位论文若有不实么处，本人承担切法律责任。本人签名；也ｂ沒图日期：Ｚ〇ｌ

4、ＬＺＸ＼西安电子科技大学关于论文使用授权的说明：本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可公布论文的全部或部分内容，允许采。用影印、缩印或其它复制手段保存论文同时本人保证，获得学位后结合学位论文研究成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。＿＿－；姑强３；ｙ本人签名导师签名叫片＞．．１：７／化多＼：日期日期摘要摘要无源超高频射频

5、识别(RFID)技术具有成本低，识别距离远，可多目标同时识别及环境适应性好等优点，而将无源超高频RFID与温度传感器结合不仅可以实现目标识别，而且还能实现温度数据的采集，进而对温度进行实时观测。然而RFID标签对嵌入到其中的温度传感器提出了较高的指标要求，如降低功耗，提高精度。温度传感器嵌入到RFID标签中使得RFID标签的应用范围越来越广，在温度要求比较苛刻的应用场景将极具市场竞争力。本文主要是对面向无源RFID应用的低功耗温度传感器芯片进行了设计研究。首先介绍了RFID技术及无源超高频RFID标签原理及结构，然后对面向无源超高频RFID温度标签中温度传感器的

6、关键技术和温度传感器中的模块进行介绍，重点介绍了面向无源RFID标签应用的低功耗温度传感器，论文首先对温度传感器中的模数转换模块进行了系统仿真，验证将要采用的结构能否达到精度要求，设计了温度传感器中的温度感知模块，采用一对比例电流源偏置一对衬底PNP管，并且用偏置电路产生与电压增益无关的电流去偏置PNP管。为了减少误差，增加比例电流源的灵敏度，采用了动态匹配技术。设计了温度传感器中低功耗的模数转换模块，设计了一种二阶快速转换ADC，采用SARADC和二阶Sigma-deltaADC相结合的一种结构，此种结构减少了模数转化模块的转换时间,显著提高了在功耗和精度方面

7、的性能。模数转换器中采用的是二阶Sigma-delta调制器，二阶Sigma-delta调制器减少了对积分器中运算放大器的要求。但是在本文中由于是要工作在有一定跨度的电源电压下工作，并且测温范围比较大，所以对运算放大器提出了更高的要求，采用的是全差分折叠式共源共栅结构。设计了开关比较器结构的比较器，这种结构的比较器设计简单，能有效降低功耗。最后低功耗CMOS温度传感器仿真结果，在测温范围为-40˚C~125˚C，工作电压为1.8v的情况下，总电流为2.49uA，则总功耗为4.48uw。工作电压为1.6v的情况下电流为2.136uA，总功耗为3.42uw，且测温误

8、差在±2˚C以内。最后能