基于無源RFID標簽的低功耗溫度傳感器設計.pdf

1、RFID技術經(jīng)過幾十年的發(fā)展，在各個領域得到越加廣泛的應用，如交通運輸、醫(yī)療、商業(yè)商品自動化等領域。溫度傳感器作為傳感器中非常重要的一類，通過其元件隨溫度變化的特性來對溫度進行檢測，并根據(jù)溫度不同實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制，將溫度傳感器集成于RFID標簽芯片有著非常廣泛的應用前景。本文設計了一款應用于無源RFID標簽芯片上、可對環(huán)境溫度精確測量、同時具有低功耗特點的CMOS溫度傳感器。
　　本文所設計的溫度傳感器主要包括溫度檢測模塊和溫度量

2、化模塊。溫度檢測模塊包括感溫電路和帶隙基準，通過感溫元件得到與溫度成比例的電壓/電流和與溫度無關的參考電壓。論文對傳統(tǒng)CMOS工藝下PNP晶體管和工作在亞閾值區(qū)MOS管的溫度特性進行分析、對比，得到工作在亞閾值區(qū)的MOS管具有更低的功耗。利用工作在亞閾值區(qū)MOS管的柵極-源極電壓差ΔVGS與溫度成正比的特性，實現(xiàn)感溫電路和帶隙基準，具有更低功耗的優(yōu)勢；再針對與后級模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC的輸入范圍匹配度，本文專門設計了CTAT（與溫度成反比）電

3、路，對感溫電路進行改進，將其感溫電壓的范圍從245.7mV提升到709.7mV。論文針對溫度檢測電路的功耗、精度、以及與后級ADC輸入范圍匹配度等方面，從系統(tǒng)到模塊進行協(xié)同改進與折中，設計得到使用的溫度檢測電路的最終結構。
　　溫度量化模塊采用低功耗ADC，將溫度檢測模塊得到的感溫電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，對ADC有低功耗、低采樣頻率、高分辨率的要求。本文設計了一個超低功耗10bits SAR ADC，通過對ADC中的電容陣列DAC及其

4、開關時序進行分析和優(yōu)化，得到一種新型的低功耗單端開關電容陣列。本文設計的新型單端電容陣列的參考電壓VREF為0.5V，僅為傳統(tǒng)參考電壓的一半，功耗約為傳統(tǒng)單端開關的1/8。最終得到10bits SAR ADC的參考電壓為0.5V，輸入范圍為0V～1V，采樣頻率為10KS/s，SNR為57.66dB，SFDR為72.48dB，SNDR為57.19dB,有效位數(shù)ENOB為9.2bit，功耗為0.046μW，達到了設計指標。
　　論文將