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1、RFID技術(shù)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展,在各個(gè)領(lǐng)域得到越加廣泛的應(yīng)用,如交通運(yùn)輸、醫(yī)療、商業(yè)商品自動(dòng)化等領(lǐng)域。溫度傳感器作為傳感器中非常重要的一類(lèi),通過(guò)其元件隨溫度變化的特性來(lái)對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè),并根據(jù)溫度不同實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制,將溫度傳感器集成于RFID標(biāo)簽芯片有著非常廣泛的應(yīng)用前景。本文設(shè)計(jì)了一款應(yīng)用于無(wú)源RFID標(biāo)簽芯片上、可對(duì)環(huán)境溫度精確測(cè)量、同時(shí)具有低功耗特點(diǎn)的CMOS溫度傳感器。
本文所設(shè)計(jì)的溫度傳感器主要包括溫度檢測(cè)模塊和溫度量
2、化模塊。溫度檢測(cè)模塊包括感溫電路和帶隙基準(zhǔn),通過(guò)感溫元件得到與溫度成比例的電壓/電流和與溫度無(wú)關(guān)的參考電壓。論文對(duì)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(jìn)行分析、對(duì)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(shí)現(xiàn)感溫電路和帶隙基準(zhǔn),具有更低功耗的優(yōu)勢(shì);再針對(duì)與后級(jí)模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC的輸入范圍匹配度,本文專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了CTAT(與溫度成反比)電
3、路,對(duì)感溫電路進(jìn)行改進(jìn),將其感溫電壓的范圍從245.7mV提升到709.7mV。論文針對(duì)溫度檢測(cè)電路的功耗、精度、以及與后級(jí)ADC輸入范圍匹配度等方面,從系統(tǒng)到模塊進(jìn)行協(xié)同改進(jìn)與折中,設(shè)計(jì)得到使用的溫度檢測(cè)電路的最終結(jié)構(gòu)。
溫度量化模塊采用低功耗ADC,將溫度檢測(cè)模塊得到的感溫電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),對(duì)ADC有低功耗、低采樣頻率、高分辨率的要求。本文設(shè)計(jì)了一個(gè)超低功耗10bits SAR ADC,通過(guò)對(duì)ADC中的電容陣列DAC及其
4、開(kāi)關(guān)時(shí)序進(jìn)行分析和優(yōu)化,得到一種新型的低功耗單端開(kāi)關(guān)電容陣列。本文設(shè)計(jì)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(kāi)關(guān)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(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)。
論文將
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