面向无源超高频RFID应用的低功耗温度传感器芯片设计研究

发布时间：2017-12-12 14:38

  本文关键词：面向无源超高频RFID应用的低功耗温度传感器芯片设计研究

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【摘要】：无源超高频射频识别(RFID)技术具有成本低,识别距离远,可多目标同时识别及环境适应性好等优点,而将无源超高频RFID与温度传感器结合不仅可以实现目标识别,而且还能实现温度数据的采集,进而对温度进行实时观测。然而RFID标签对嵌入到其中的温度传感器提出了较高的指标要求,如降低功耗,提高精度。温度传感器嵌入到RFID标签中使得RFID标签的应用范围越来越广,在温度要求比较苛刻的应用场景将极具市场竞争力。本文主要是对面向无源RFID应用的低功耗温度传感器芯片进行了设计研究。首先介绍了RFID技术及无源超高频RFID标签原理及结构,然后对面向无源超高频RFID温度标签中温度传感器的关键技术和温度传感器中的模块进行介绍,重点介绍了面向无源RFID标签应用的低功耗温度传感器,论文首先对温度传感器中的模数转换模块进行了系统仿真,验证将要采用的结构能否达到精度要求,设计了温度传感器中的温度感知模块,采用一对比例电流源偏置一对衬底PNP管,并且用偏置电路产生与电压增益无关的电流去偏置PNP管。为了减少误差,增加比例电流源的灵敏度,采用了动态匹配技术。设计了温度传感器中低功耗的模数转换模块,设计了一种二阶快速转换ADC,采用SAR ADC和二阶Sigma-delta ADC相结合的一种结构,此种结构减少了模数转化模块的转换时间,显著提高了在功耗和精度方面的性能。模数转换器中采用的是二阶Sigma-delta调制器,二阶Sigma-delta调制器减少了对积分器中运算放大器的要求。但是在本文中由于是要工作在有一定跨度的电源电压下工作,并且测温范围比较大,所以对运算放大器提出了更高的要求,采用的是全差分折叠式共源共栅结构。设计了开关比较器结构的比较器,这种结构的比较器设计简单,能有效降低功耗。最后低功耗CMOS温度传感器仿真结果,在测温范围为-40?C~125?C,工作电压为1.8v的情况下,总电流为2.49uA,则总功耗为4.48uw。工作电压为1.6v的情况下电流为2.136uA,总功耗为3.42uw,且测温误差在±2?C以内。最后能实现完成了无源UHF RFID芯片中温度传感器低功耗的要求。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.44;TP212

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

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2 申作兰;马建伟;;RFID技术带来服装企业的新革命[J];物流工程与管理;2011年04期

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本文编号：1282881