面向UHF RFID的高精度温度传感器设计

发布时间：2017-06-10 10:04

  本文关键词：面向UHF RFID的高精度温度传感器设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：传感器与射频识别(RFID)技术的结合是物联网的基本之义。本文的主要工作是设计一个可面向无源超高频RFID标签应用的的高精度温度传感器,具体包含以下内容:本文对CMOS温度传感器的感温原理进行了阐述,进而确定了传感器的整体构架。讨论了设计高精度温度传感器要面临的重点和难点,这些难点和重点包括前端感温电路中各种非理想因素的消除技术以及后端Σ-ΔADC的设计。在消除前端感温电路非理想因素之前,先对各种非理想因素的来源情况进行了详细的分析,在此基础上有针对性地对提出了动态匹配技术、电流增益影响消除技术、二阶曲率校正技术以及TRIM技术。本文对斩波技术进行了重点研究,在满足应用的基础上有设计了一款低功耗高低阻嵌套式斩波运放,达到了很好的整体性能。对于后端Σ-ΔADC,本文首先对Σ-Δ模拟调制器其进行了系统性的建模仿真,从中明确了各项误差对于整体性能的影响,而后通过cascade技术、自调零技术以及斩波技术的运用,重点解决了调制器中放大器的有限增益以及整体电路噪声对Σ-ΔADC性能的影响。在SMIC的0.18μm工艺下,利用Cdence Spectre仿真工具对电路的各个模块分别进行了仿真,结果显示各个模块符合设计指标满足±0.2℃精度要求。在1.8V电源电压下,总功耗为29.5μW,转换速率为80SPS.
【关键词】：温度传感器 RFID 低功耗 Σ-ΔADC 斩波 PTAT与CTAT电压
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212.11
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 第一章 绪论6-11
• 1.1 应用背景与研究意义6-7
• 1.2 面向UHF RFID的温度传感器国内外研究现状7-8
• 1.3 论文的主要研究内容与挑战8-10
• 1.4 论文的结构安排10-11
• 第二章 高精度温度传感器的系统级设计11-22
• 2.1 温度传感器的性能指标11-12
• 2.2 温度测量原理12-19
• 2.2.1 理想双极型晶体管温度特性分析12-13
• 2.2.2 高精度温度传感器架构中ADC的选择13-17
• 2.2.2.1 过采样和噪声整形14-16
• 2.2.2.2 电荷平衡原理16-17
• 2.2.3 温度传感器系统构架分析17-19
• 2.3 系统中误差的分配19-21
• 2.4 本章小结21-22
• 第三章 CMOS温度传感器误差来源分析22-35
• 3.1 模拟感温部分误差源分析22-31
• 3.1.1 核心感温电路中电流镜失配的影响22-23
• 3.1.2 饱和电流I_S的影响23-26
• 3.1.2.1 饱和电流工艺波动影响分析24
• 3.1.2.2 饱和电流固有温度特性分析24-26
• 3.1.3 电流增益 β_F的影响26-29
• 3.1.3.1 有限的电流增益影响分析27-28
• 3.1.3.2 电流增益随工艺波动影响分析28-29
• 3.1.4 偏置电流的影响29-31
• 3.1.4.1 偏置电流的选取29-30
• 3.1.4.2 偏置电路中钳位运放失调电压的影响30
• 3.1.4.3 偏置电路中电流镜失配的影响30-31
• 3.2 Σ-ΔADC中误差源分析31-34
• 3.3 本章小结34-35
• 第四章 误差消除技术35-46
• 4.1 动态失调与 1/f噪声消除技术35-39
• 4.1.1 斩波技术基本原理35-36
• 4.1.2 嵌套式斩波技术36-38
• 4.1.3 自调零技术38-39
• 4.2 电流增益 β_F引起误差消除技术39-41
• 4.3 电流镜失配影响消除技术41-42
• 4.4 饱和电流引起的误差的消除42-43
• 4.5 TRIM技术43-44
• 4.6 本章小结44-46
• 第五章 电路实现与仿真结果46-63
• 5.1 低噪声低功耗嵌套式斩波运算放大器设计46-49
• 5.2 PTAT偏置电流产生电路设计与仿真49-52
• 5.2.1 PTAT偏置电流产生电路整体设计49-50
• 5.2.2 箝位运放的设计50-52
• 5.3 核心感温电路实现与仿真52-55
• 5.4 Σ-Δ 调制器的实现与仿真55-62
• 5.5 本章小结62-63
• 第六章 总结与展望63-64
• 6.1 本文工作总结63
• 6.2 进一步工作展望63-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-70
• 附录70-71

  本文关键词：面向UHF RFID的高精度温度传感器设计，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：438053