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  • 产品名称:一种实用于无源RFID测温标签的温度传感器
  • 更新时间:2021-12-02 08:46:05
  • 来源:球王会怎么样 作者:球王会app
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产品详细信息

  提出了一个实用于无源RFID温度检测标签芯片的低压、低功耗、火速A/D转换的数字温度传感器电道。采用BJT管的Vbe电压和PTAT电流相连合的手法,同时应用SAR A/D转换器,避免了应用带隙基准电压电道所需的较高管事电压,使电道正在1 V以上就可管事。电道的功耗电流约4 μA,应用80 kHz 的时钟,A/D转换期间幼于100 μs。

  跟着RFID本事正在冷链跟踪、仓储、运输及智能监控周围的运用日益加紧,集成正在RFID标签芯片内的低压、低功耗的温度传感器本事取得了更多的咨议和体贴。守旧的温度传感器电道由于需求较高的管事电压、较大的功耗电流和较长的A/D转换期间,很难运用于无源RFID标签,参考文件[1-5]提出了很多温度传感器的新计划手法,固然对上面三个题目标某些方面有所厘正,但无法竣工三个题目标周全打破,以是正在现实的无源RFID运用中,需求以耗损标签芯片的敏捷度、缩幼读标签间隔或低落读标签的效劳为价值。

  本文提出了一个低压低功耗并可实行火速A/D转换的数字温度传感器电道,使电道正在1 V以上就可管事,功耗电流很幼,可用于无源RFID标签而不低落标签的敏捷度。正在精确阐扬电道计划的组织和管事道理后,实行了电道的温度丈量差错解析,指出惹起温度丈量差错的重要出处及相应的治理手法,结尾依据电道的组织计划计划了一个温度丈量畛域为60 ℃~123 ℃的温度传感器电道并实行Spectre仿真和流片测试。测试结果与表面解析相符,验证了表面解析的无误性。

  本文提出的温度传感器电道计划如图1所示。诈欺负温度系数的电压Vbe和正温度系数的电流IPTAT以及逐次迫近ADC[6](Successive Approximation Register A/D Convertor,简称SAR ADC)组织,避免应用带隙基准电压电道,可能正在较低的电源电压下管事,拥有较疾的A/D转换期间和较低的功耗,而且管事电压与无源RFID标签的电压相适宜。

  图1中,SAR ADC包蕴对比器、SAR把持逻辑电道和D/A转换器。集电极电流IC源委BJT晶体管形成负温度系数电压Vbe,ITPAT电流源委D/A转换器的电阻搜集形成与数字信号干系的电压VP,通过对比器把Vbe和VP的对比结果送到ADC的逻辑把持电道。通过一个SAR ADC电道把电压Vbe转换成对应的数字信号输出。

  图1中的SAR把持逻辑按参考文件[6]的逻辑由Verilog编程竣工。SAR ADC告终一次转换所需的期间与其位数和时钟脉冲频率相闭,位数愈少,时钟频率愈高,转换所需期间越短。这种A/D转换用拥有转换速率较疾、精度高的特征。

  温度丈量差错重要由图1中的模仿电道形成,Vbe、IPTAT电流的非线性、D/A转换器的开闭导通电阻、A/D转换的非线性、对比器的失调以及工艺的误差等身分都市对温度的丈量形成影响。

  D/A转换器的开闭经常由MOS晶体管来竣工,MOS晶体管导通时的导通电阻约莫有几十到几百欧姆,加倍正在全豹的开闭都导通时,相当于全豹的导通电阻串联,会形成较大的温度丈量差错,以是需求尽或者减幼开闭的导通电阻。

  由式(6)可知,正在t=t0左近,丈量的温度值与现实的温度存正在近似线)可知,温度的丈量值与温度并不是庄敬的线性联系,现实的温度偏离t0越大,温度丈量差错越大,把这种差错界说为A/D转换的非线性。以是,正在肯定的温度丈量畛域内,温度丈量值是对温度非线性弧线的拟合,它局部了传感器的温度丈量畛域。温度丈量拟合弧线所示,正在温度丈量畛域的中心有正的温度丈量差错,不过正在两头有负的温度丈量差错。

  依据图1的管事道理,计划了一个温度丈量畛域为60 ℃~123 ℃、温度区分率为1℃、数据位数为6 bit的低压、低功耗数字温度传感器。所计划的温度传感器的模仿电道如图3所示。电道包蕴左边的偏置电道、中心的D/A转换电道和右边的对比器电道。偏置电道形成IPTAT电流、Vbe电压,并为无源RFID标签芯片的其他电道供给偏置电流。M14、M25、M26和M29是温度传感器电道的使能把持开闭,当告终温度丈量后,把持信号EN变为高电平,温度传感器的D/A转换电道和对比器电道进入睡眠状况,可节俭芯片的功耗电流,而偏置电道仍处于管事状况,能接连为RFID标签芯片的其他电道供给偏置电流。

  基于TSMC CMOS 0.18 μm的工艺计划了温度传感器的电道疆域并流片,其模仿电道的疆域如图4所示。疆域的面积为190 μm×127 μm。

  用Cadence Spectre实行电道的机能仿真,并测试流片后的芯片。芯片的温度测试手法:随机抽取10个样片,正在90℃实行单点校。

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