集成于无源UHF RFID标签的高分辨率CMOS温度传感器

提出一种高分辨率的集成于无源UHF RFID标签的CMOS温度传感器结构。采用时域数字量化的方式,用与绝对温度成正比PTAT(Proportional to Absolute Temperature)电流源和标签内部振荡器构成的PTAT振荡器产生脉冲宽度与温度相关的脉冲信号,作为计数器的时钟信号,在温度-50℃～50℃范围内,脉冲周期从1.841μs～0.426μs;用数字电路对阅读器发送的帧头命令进行处理得到一个宽度为200μs的宽脉冲信号,作为计数器的使能信号,该脉冲的宽度完全不受温度影响;通过采样计数,得到包含温度信息的数字信号。本设计采用0.18μm UMC CMOS工艺,电源电压为1.8 V,直流功耗为789 nW,温度传感器后仿的有效分辨率达到0.332 LSB/℃。     

集成于无源UHF RFID标签的超低功耗CMOS温度传感器

本文提出了一种集成于无源UHF RFID标签的超低功耗CMOS温度传感器。考虑到功耗是影响标签使用的第一要素,本文结构复用标签内部电路产生的电流作为温度转换模块的偏置电流,同时采用标签内部振荡器产生的信号作为传感器计数器的时钟信号。本文设计采用SMIC 0.18 μm 2P4M CMOS,仿真结果表明：电源电压为1.5V时,室温时新增的温度传感器模块功耗仅为100nw;当温度在-20℃~80℃变化时,温度传感器分辨率为0.4℃/LSB。     

集成于无源UHF RFID标签的宽温测范围CMOS温度传感器

针对无源UHF RFID标签温度测量范围小、功耗等问题,本文提出了一种集成于无源UHF RFID标签的宽温测范围CMOS温度传感器。本文设计采用UMC 0.18μm 1P6M CMOS工艺进行设计,提出一种新温度脉冲转换电路结构产生随温度变化的脉冲,从而实现了宽温度测量。仿真结果表明:当温度范围在-75℃~125℃时,温度脉冲宽度变化近220μs,标签芯片供电电压为1.5V时,室温时新增的温度传感器模块功耗仅为200 nW,温度传感器精度为0.45℃/LSB。测试结果:在-5℃~45℃范围内进行测试,温度传感器精度为0.48℃/LSB,其中在室温25℃左右振荡器频率2.087 MHz,脉冲宽度大约110μs,异步计数器显示为011011000。     

应用于无源RFID标签的CMOS温度传感器

针对无源RFID标签功耗受限、芯片面积小的特点,采用SMIC 0.18 μm RF CMOS工艺设计了一种温度传感器.利用MOS管沟道电流的温度特性,设计了两种带有偏置电流源的延迟单元,通过其相互补偿产生脉冲与温度相关以提取温度信息.设计了后续电路将提取的温度信息转换成数字信号供RFID标签数字控制模块使用.仿真结果表明,当温度范围为-20～80 ℃时,温度传感器精度为0.8 ℃;标签芯片供电电压为1.8 V时,传感器芯片总的工作电流为440 nA,标签芯片模拟前端电路总工作电流为5 μA.     

集成温度传感器的无源UHF RFID标签设计与验证

针对超高频EPC C1 Gen-2协议,设计了一款集成温度传感器的无源RFID标签。系统整体构架包括射频模拟前端、数字逻辑控制电路、温度传感电路和EEPROM存储器四部分。通过复用模拟前端电路产生的电流作为温度转换模块的偏置电流,采用时域数字量化法设计出极低功耗的温度传感电路。基于SMIC 0.18 μm 2P4M CMOS工艺库的仿真结果表明,所设计温度传感器的功耗仅为100nW。集成温度传感器的RFID标签的电路仿真及FPGA验证结果表明,所设计传感标签芯片的测温范围在-20℃～80℃,有效分辨率为0.4℃。     

一种适用于无源RFID测温标签的温度传感器

提出了一个适用于无源RFID温度检测标签芯片的低压、低功耗、快速A/D转换的数字温度传感器电路。采用BJT管的Vbe电压和PTAT电流相结合的方法,同时使用SAR A/D转换器,避免了使用带隙基准电压电路所需的较高工作电压,使电路在1 V以上就可工作。电路的功耗电流约4μA,使用80 kHz的时钟,A/D转换时间小于100μs。     

集成于无源RFID标签的温度传感器设计

针对无源无线射频识别(RFID)标签的低功耗设计要求,设计了一种基于环形振荡器的CMOS温度传感器.该传感器首先产生一个与绝对温度成正比PTAT电流,然后通过环形振荡反相器来产生相应的PTAT频率,最后利用计数器来实现频率-数字之间的转换.测试结果表明:该温度传感器实现了125nW的超低功耗,在-40~80℃范围内,误差仅为-0.7/1.2℃,特别适合集成于无源RFID标签中.     

UHF频段无源RFID标签前端倍压电路设计

基于0.5μm双阱标准CMOS工艺,完成了一种适用于UHF频段无源RFID标签的倍压电路设计.该电路利用置于P阱中的NMOS管连接成二极管形式取代传统倍压电路中的肖特基二极管,避免了工艺上的特殊要求,与同工艺上PMOS管连接的二极管相比,有更低的开启电压.电路仿真结果表明,使用二极管连接的NMOS管能够满足倍压电路的设计要求.     

基于纳米材料的无源RFID温度传感器设计

射频识别(RFID)技术与传感器的一体化设计,具有数据采集便捷和部署方便等优点,在智慧农业和食品溯源监测领域具有潜在应用价值。提出一种基于氧化锌(ZnO)/还原氧化石墨烯(RGO)的无源RFID一体化温度传感器设计,传感器天线和电极主要采用微带贴片天线制作,天线及电极结构通过HFSS软件进行仿真设计及优化,然后利用热转印技术在环氧树脂覆铜板上通过化学刻蚀制备图形化电极;传感器的温敏材料为水热法制备的ZnO/RGO纳米复合材料。ZnO/RGO温敏材料阻抗随环境温度发生变化,从而引起RFID射频谐振中心频点偏移,以射频回波损耗和归一化频移来度量环境温度的变化,在10℃～60℃量程范围内,该传感器的温度灵敏度可达0.86 dB/℃,线性度R²=0.99。     

应用于无源RFID标签的BICMOS温度传感器

基于IBM 0.18μm SiGe BICMOS工艺,采用温度脉冲转换方式设计了一种应用于无源RFID标签的温度传感器。与绝对温度呈正比(PTAT)的电流源和电流饥饿环型振荡器产生频率与温度呈正相关的振荡信号,作为计数器的时钟信号;用数字模块对接收的帧头代码进行处理得到一个宽度为200μs的脉冲信号,作为计数器的使能信号;利用时域数字量化方式就可以得到不同温度下的数字信号。温度传感器总面积为0.03 mm2,温度在-100~120℃范围内变化时,振荡器输出频率范围由800 kHz~1.8 MHz。在1.8 V电源电压下,温度传感器平均输出电流约为13μA,芯片测试结果的有效分辨率可以达到0.864 LSB/℃。     

基于无源超高频RFID温度标签的温度监测系统

设计一种基于无源超高频(UHF)射频识别(RFID)温度标签的温度监测系统.系统由课题组自主研发的无源超高频RFID温度标签、Speedway R220商用阅读器和上位机应用软件组成,实现了物品身份识别、温度实时测量和显示的功能.为提高温度标签的测温精度,提出了一种自适应功率匹配算法,使得天线扫描范围内的多个标签都能在最佳测温功率下测温.测试结果表明:当温度标签与阅读器天线的距离分别为0.5,1.0,1.5m时,测温误差小于±1℃.     

应用于RFID的超低功耗CMOS温度传感器设计

针对融合射频识别( RFlD)的无线温度传感器节点设计的需求,采用0. 18μm 1P6M台积电CMOS工艺,设计了一种低功耗集成温度传感器.该温度传感器首先将温度信号转换为电压信号,然后通过经压控振荡器将电压信号转换为受温度控制的频率信号,再通过计数器,将频率信号转换为数字信号.传感器电路利用MOS管工作在亚阈值区,并采用动态阈值技术获得超低功耗.测试结果显示:所设计的温度传感器仅占用0. 051 mm2 ,功耗仅为101 nW,在0~100℃范围内误差为-1. 5~1. 2℃.     

一种适用无源RFID的集成加速度传感器设计

针对射频识别（ RFID）与无线传感器网络（ WSNs）融合研究的需要,基于0.35μm CMOS工艺设计了一种集成加速度传感器。传感器单元采用从单晶硅衬底的背面进行深反应离子刻蚀工艺,背面刻蚀完成后再正面对金属和介质复合层进行各向异性刻蚀。集成电容式传感器接口电路基于锁相环原理,将传感器信号转移到频率域处理,避免了高功耗的A/D转换器的使用,直接完成电容/数字转换。后期测试结果显示：所设计的集成加速度传感器线性度好,稳定性高,功耗低,适合无源RFID及其它超低功耗应用设计。     

一种带湿敏元件的射频识别标签

提出了一种解决湿度传感器与射频识别(RFID)标签集成问题的新的设计方案。该方案中,湿敏元件与RFID标签的天线形成并联结构,在湿敏元件与RFID标签芯片的连接线路上有一个控制通断的逻辑开关。本方案将传感器的部分功能转移到RFID阅读器上并削减了传感器的部分元件,降低了现有方案的生产成本;以逻辑开关断开时的信号强度作为参考值,解决了湿度检测过程中的定标问题;利用射频模块对能量的耦合转换,从而使整个设计方案不再需要持续的外部电源提供能量。通过实验得到的相关数据,也证明了本方案的可行性。