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时间:2020-03-27
《应用于RFID的超低功耗CMOS温度传感器设计.pdf》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、106传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2016年第35卷第2期DOI:10.13873/J.1000-9787(2016)02--0106-03应用于RFID的超低功耗CMOS温度传感器设计吴翔,邓芳明,何怡刚,丁青锋(1.华东交通大学电气与电子工程学院,江西南昌330013;2.合肥工业大学电气与自动化学院。安徽合肥230009)摘要:针对融合射频识别(RFID)的无线温度传感器节点设计的需求,采用0.18Ixm1P6M台积电CMOS工艺,设计了一种低功耗集成温度传感器。该温度传感器首先将温度信号转换为电
2、压信号,然后通过经压控振荡器将电压信号转换为受温度控制的频率信号,再通过计数器,将频率信号转换为数字信号。传感器电路利用MOS管工作在亚阈值区,并采用动态阈值技术获得超低功耗。测试结果显示:所设计的温度传感器仅占用0.051mm,功耗仅为101nW,在0—100oC范围内误差为-1.5一1.2℃。关键词:温度传感器;射频识别技术;互补金属氧化物半导体工艺中图分类号:TP212.2文献标识码:A文章编号:1000-9787(2016)02--0106-03Designofultra-lowpowerconsumptionCMOStemperaturesensorap
3、pliedinRFIDwUXiang,DENGFang-ming,HEYi—gang,DINGQing-feng(1.SchoolofElectricalandElectronicEngineering,EastChinaJiaoTongUniversity,Nanchang330013,China;2.SchoolofElectricalEngineeringandAutomation,HefeiUniversityofTechnology。Hefei230009.China)Abstract:Aimingatdesigndemandforwirelesstem
4、peraturesensornodewhichintegratesRFID,designalowpowerconsumptionintegratedtemperaturesensor,using0.18m1P6MCMOSprocess,designanintegratedtemperaturesensorwithlowpowerconsumption.Firstly,ittransferstemperaturesignaltovohagesignal,whichisthenconvenedto~equencysignalbyavoltage—controlledo
5、scillatorandthe~equencysignalisfinallyconvenedtodigitalsignalbycounter.Sensorcircuitworksinsub-thresholdregionandemploysdynamicthreshold—vohagetoachieveultra-lowpowerconsumption.Laterperiodtestresuhshowthatthedesignedtemperaturesensoronlycoversanareaof0.051mm,consumesonly101nWpowerwit
6、hanerror-i.5—1.2℃。atrangeof0—100℃.Keywords:temperaturesensor;RFIDtechnology:CMOSprocess0引言能的研究成为热点,典型的无源RFID标签的功耗为射频识别(RFID)技术是物联网发展的关键技术,是一10w,因此,适用于无源RFID标签的集成传感器的功耗一种非接触的自动识别技术,通过射频信号自动识别目标对般为几微瓦,设计如此超低功耗的温度传感器是一种挑战。象获取数据。RFID标签按照工作方式可以分为有源标签、传统互补金属氧化物半导体(CMOS)温度传感器基于半有源标签和无源标签三类,其
7、中,无源RFID标签由于无双极结型晶体管(BJT)J,将温度变量转换为相应电压需内置电池、成本低且使用周期长,更加广泛地被应用于实值,并经过A/D转换为数字输出。这种结构的温度传感器际生产生活中⋯。无源RFID标签利用标签天线接收虽然可以获得较高的精度,然而功耗甚高(常达mW级),RFID阅读器发送的无线信号,并经标签内部的整流器和稳并不适用于无源RFID标签芯片中。文献[5,6,7]分别采压电路转换为直流电压为后续电路供电。因此,功耗是无用时间数字转换结构和频率数字转换结构来代替A/D转源RFID标签最关键的性能指标,它决定了RFID标签的最换结构,可以获得低于
8、1w的超低
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