基于脉冲调制技术的RFID标签集成温度传感器.pdf

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1、2015伍仪表技术与2O15第12期InstrumentTechniqueNo．12基于脉冲调制技术的RFID标签集成温度传感器李蕾，李颖，盛天航，张伟涛(辽宁工程技术大学电子与信息工程学院。辽宁葫芦岛125105)摘要：设计了一种集成于无源超高频射频识别(UHFRFID)标签的温度传感器。针对标签功耗受限、芯片面积小的特点，利用MOS管电子迁移率随温度变化的规律，设计双偏置电流源的温度转换电路，产生宽度受温度调制的脉中，实现温度的采集，提高传感器精度。并且设计以异步计数器为基础温度转换电路替代模数转换电路(ADC)实现温度到数字输出之问的转换。采用SMIC0．18C

2、MOS工艺对温度传感器电路进行仿真，仿真结果表明，温度传感器感应温度范围为一20～60℃时，分辨率为l~C／LSB，电源电压为1_8V时，室温下传感器芯片总的工作电流为400nA。关键词：CMOS工艺；射频识别(RFID)；温度传感器；脉冲调制中图分类号：TN432文献标识码：A文章编号：1002-1841(2015)12—0008—03RFIDTagEmbeddedTemperatureSensorBasedonPulseWidthModulationLILei，LIYing，SHENGTian—hang，ZHANGWei—tao(SchoolofElectroni

3、candInformationEngineering，LiaoningTechnicalUniversity，Huludao125105，China)Abstract：AkindofpassiveRFIDtagembeddedtemperaturesensorwasdesignedinthepaper．Duetothelimitedpowerdissi—pationandchiparea，atemperatureconverterwithdoublecurrentbiaseswasproposed，whichutilizesMOSelectronmobilityter

4、n—peraturetheorytogeneratetemperaturemodulatedpulse，realizingtemperaturesamplingandimprovingaccuracyofthetemperaturesensor．Simultaneously，anasynchronouscounterwasdesignedtorealizetemperaturetodigitaldataconversioninsteadofADC．ThecircuitwasricatedbySMIC0．18CMOSstandardprocess．Thesimulati

5、onresultsindicatethatthetemperaturesenorachievesareso—lutionof1℃／LSBfrom一20℃to60℃．At25℃．theworkingcurrentofsensordraws400nAfrom1．8Vsupply．Keywords：CMOStechnology；RadioFrequencyIdentification(RFID)；temperaturesensor；pulsemodulation0引言振荡器结合频率数字转换结构的温度传感器需要额外设计振UHFRFID技术具有诸多优点，经过多年的发展日趋成熟，

6、荡器，不能有效利用标签中固有振荡器，造成不必要的面积和CMOS工艺集成芯片的生产更降低其生产成本，拓宽其应用领能量消耗，因此这两种传感器不适合集成于无源标签。脉冲结域。物联网等技术战略的提出，为作为硬件基础的传感器带来合时间数字转换结构的传感器最大优势在于功耗低，占用芯片广阔的应用前景，同时提出了体积小、成本低、功耗低的应用要面积小，较适合集成于无源标签．然而为了增加脉冲宽度需求。基于标准CMOS工艺集成于UHFRFID标签的温度传感要采用多级延迟单元，延迟单元自身工艺偏差会降低传感器输器，同时拥有UHFRFID成熟的低功耗技术基础和CMOS工艺出精度。如何克服该缺点

7、，完善电路，使其更好的集成于无源成本低、面积小的技术优势，能够满足应用需求，具有很好的实标签，是本论文的主要解决的问题。片j价值。。。本文设计了基于脉冲结合时间数字转换结构的温度传感UHFRFID标签采用无源结构，系统功耗严格受限，要求温器，针对上述缺点设计2路结构完全相同的延迟单元，抵消由度传感器在满足精度的前提下具有低功耗。CMOS集成温度传工艺造成的延迟误差，同时设计双偏置电流源，分别产与温感器，根据系统结构主要划分为3类J，如图1所示。度成正比和与温度成反比的偏置电流，克服工艺误差的同时增I温度转换广—]转换器广——一加脉冲宽度，提高传感器精