面向RFID标签的COMS低功耗温度传感器设计

为了最大限度地提高无线射频识别（RFID）标签的操作距离,提出了一种集成于RFID标签芯片的超低功耗高精度CMOS温度传感器。传统的温度传感器主要采用带隙电路和ADC,而此类设计会消耗大量能量导致传感器功耗较高。提出传感器电路由新型数字环形振荡器,分频器,多路复用器和10位的数字计数器组成,温度转换成数字输出是在一个采样周期期间通获得过计数振荡器的时钟边缘数量得以实现。并且为了将温度灵敏度和动态范围最大化,使用的电源电压为0.3 v。振荡器的频率可以通过电容器组和堆叠晶体管进行数字修正。由于运用了阈值电压的温度依赖关系和MOS晶体管的载流子迁移率,因此与传统温度传感器相比,提出传感器的实现更加简单。通过0.18μm CMOS测试芯片获得的测量数据表明,提出的温度传感器分辨率为0.4°C/LSB,10位数字输出,校准后的可测量温度范围从-20°C到 95°C。采样频率为10Hz时,提出的传感器的功耗仅为92nW。     

一种工艺误差校准的低功耗温度传感器

采用一种新的张弛振荡器,实现了一种不受工艺影响的低功耗片上温度传感器。将与温度成正比的电流输入到振荡器,产生与温度成正比的频率,再利用计数器来实现频率到数字的转换。振荡器通过数字逻辑产生两种模式,分别控制受温度控制的振荡器(TDO)和对温度不敏感的振荡器(TIO),这两种模式只需1个振荡器和1个计数器,减小了面积和功耗。采取工艺粗校准和工艺精校准两步校准,减小了工艺偏差。实验结果表明,经过两步校准后,在-40 ℃到120 ℃范围内,温度传感器的分辨率为0.08 ℃/LSB,温度传感器的最大误差为+0.35 ℃/-0.6 ℃。在1.2 V电源电压、120 ℃温度的条件下,电路总功耗仅为23 μW。     

应用于无线传感网的低功耗CMOS温度传感器

为了在较大的温度范围内改善传感器的线性并降低功耗,提出一种新的应用于无线传感网的频率输出温度传感器。采用了多谐振荡器电流转频率电路,主要由一个双向电流积分器组成,由电压窗口比较器驱动,由单独的1.2 V供给电压,并利用低成本的0.18 μm CMOS技术制作。实验结果表明,在?40°C到+120°C的温度范围内,该温度传感器表现出高线性的特点,实现了±1°C的误差,敏感性分别为340 Hz /°C,功耗为2.1 μW,面积为0.02 mm2,十分适合无线传感网的各种应用。     

面向植入式射频识别的超低功耗温度传感器

针对应用于动物体温检测的植入式射频识别标签(RFID),设计了一种超低功耗的温度传感器。采用差分延时线结构和差分型电压电流转换器,增大了时间随温度的变化率,提高了温度传感器的分辨率和精度。基于SMIC 0.18 μm CMOS工艺,采用Cadence SpectreVerilog进行仿真。结果表明,在TT、FF和SS工艺角下,当温度范围为35 ℃~45 ℃时,温度传感器的分辨率为0.03 ℃/LSB,误差为±0.2 ℃,功耗为600 nW,测温时间为1 ms。该温度传感器满足应用于动物体温检测的植入式RFID的要求。     

一种高精度低功耗数字温度传感器

提出了一种高精度低功耗数字温度传感器。采用内部寄生PNP管进行感温。设计了一种14位高精度Σ-Δ ADC,将前端感温单元输入的与温度相关的电压信号转换为数字信号,在数字域尺度变换,并最终输出。与使用传统逐次逼近型SAR ADC内核的温度传感器相比,提出的数字温度传感器具有更低的功耗。该传感器采用0.18 μm CMOS工艺设计并流片。测试结果表明,测温精度为±0.7 ℃(-55 ℃~125 ℃),芯片面积为1.2 mm²。     

采用双振荡器结构的低功耗CMOS温度传感器

为提高温度传感器的能量转换效率并降低功耗,提出了一种基于双振荡器的CMOS温度传感器。提出的温度传感器利用两个环形振荡器生成随温度变化的频率,通过调整线性频率的差斜率,来提高温度传感器的线性度,最后使用一个频率数字转换器完成数字输出。此外,还提出了一个制程补偿方案,经过一点校正法后可提高温度传感器的精确度。采用65 nm CMOS工艺进行了实现,面积仅为0.01mm2。测试结果显示,校正后提出温度传感器的分辨率为0.2℃/LSB,并且在0℃~125℃的温度范围内,20个实测样品的最大误差小于±1.2℃。相比其他类似传感器,当转换率高达480kS/s时,功率消耗500?W,即每次转换的能量最小,仅为0.001J/sample     

基于集成温度传感器AD590的测温电路设计与实现

集成温度传感器具有线性度好、精度适中、灵敏度高、体积小、使用方便等优点,因而得到了广泛应用.笔者介绍了一种集成温度传感器AD590的电学性能,并给出了采用AD590的温度计设计方法及其实现方案.     

基于CMOS亚阈值特性的低功耗温度传感器

针对片上系统测温及其过温保护问题,提出了一种基于CMOS亚阈值特性制造的低功耗温度传感器.CSMC 0.6μm数模混合工艺仿真表明,其在-50～150℃的温度范围内,都能良好工作,且因为运放负反馈结构对电源电压具有较高的抑制,在2～6V的范围内都能得到正确的输出结果.芯片实测,温度灵敏度为0.77V/℃.因为基于CMOS亚阈值特性产生了电路的偏置电流,所以工作电流仅16μA.芯片面积300μm×250μm.该传感器的特性表明它非常适用于高容量的集成微系统中,在计算机、汽车电子、生物医学等领域有着广阔的应用前景.     

无源温度标签中的超低功耗CMOS温度传感器设计

设计了一种适用于无源超高频(UHF)温度标签的超低功耗CMOS温度传感器电路.该电路利用衬底pnp晶体管产生随温度变化的电压信号,同时采用了逐次逼近寄存器(SAR)转换和∑-△调制相结合的模拟数字转换方式.为了降低电源电压波动以及采样电容电荷泄漏对传感器测温精度的不利影响,提出了一种具有漏电保护机制的采样电路.基于0.18 μm CMOS工艺设计实现了该传感器的电路和版图,其中版图面积为550 μm×450 μm,并利用Cadence Spectre仿真工具对电路进行了仿真.仿真结果表明,在-40～ 125℃,传感器的系统误差为-1.4～2.0℃,测温分辨率达到0.02℃;在1.2～2.6 V电源电压内,传感器输出温度波动小于0.3℃;在1.2V电源电压下传感器电路(不合控制逻辑及数字滤波器)的功耗仅为2.4μW.     

基于低功耗电路设计的几点考虑

集成电路和计算机系统的发展对低功耗的要求越来越高。本文探讨了低功率电路和系统的发展趋势，分析了功耗产生的主要原因以及与成本的关系，并提出了几种实现低功率的方案。     

基于新型延迟电路的CMOS片上温度传感器

为在较大温度范围内实现高精度的片上温度检测,提出一种基于新型延迟电路的CMOS时域温度传感器。该传感器以新型延迟电路为基础,利用二极管连接的双极结型晶体管（BJT）生成PWM信号,相较于其它时域温度传感器,仅需要单一偏置电流以及比较器就可生成PWM信号;利用简易的数字计数器可确定占空比,且占空比会被转换成数字值;传感器设计采用了0.18 μm CMOS技术。实际测试结果显示,相较于其它类似传感器,提出的传感器在较宽的温度范围内精确度较高;在两个温度点上进行数字校准之后,在0℃~125℃范围内的精确度为±0.1℃;电源为1.5V时,此传感器仅消耗了2.48 μA,功耗为3.8 μW。 关键词：时域温度传感器;延迟电路;低电压低功率;时间数字转换器（TDC）     

应用于无源UHF RFID传感器接口的低功耗低压转换器设计

为了增加射频识别（RFID）传感器的识读范围,针对无源超高频（ultra high frequency,UHF）RFID标签的传感器接口,提出了一种新的低功耗低压时间数字转换器设计。该传感器接口采用基于游标原理的高效时数转换器,在保证分辨率和转换效率的同时,能够实现较低的功耗和较大的动态范围。采用TSMC 90nm标准CMOS技术设计并制造。测量结果显示相比其他类似结构,提出接口在输入时间范围28.18-42.94 时有效分辨率为10.48bits。采样率为20 KS/s时,转换器转化效率为0.396 pJ/bit,且功耗和电压供应分别仅为3.84 和0.6V,能够有效增强无源UHF RFID压力传感器标签的识读范围。     

基于MSP430单片机的温控系统设计

介绍了运用MSP430单片机设计开发了一种温控系统。重点阐述了以单片机为核心的硬件电路和以C语言为用户程序编程语言的用户程序,设计了传感器电路、信号调理电路、电源模块、液晶模块电路,开发了LCD模块操作、数据采集处理程序和温控调节模块程序。该系统体积小、成本低、工作可靠,工程移植性好,具有很高的工程应用和借鉴价值。     

集成电路低功耗设计方法

针对当前集成电路低功耗的需求,对当前几种常用的低功耗设计方法和技术进行探讨,包括算法优化、工艺优化、版图优化、门级优化等,从而为当前继承电路优化提供借鉴参考。     

90nm CMOS工艺低功耗20GHz比较器设计

A low power 20 GHz CMOS dynamic latched regeneration comparator for ultra-high-speed, low-power analog-to-digital converters （ADCs） is proposed. The time constant in both the tracking and regeneration phases of the latch are analyzed based on the small signal model. A dynamic source-common logic （SCL） topology is adopted in the master-slave latch to increase the tracking and regeneration speeds. Implemented in 90 nm CMOS technology, this comparator only occupies a die area of 65 × 150 μm^2 with a power dissipation of 14 mW from a 1.2 V power supply. The measurement results show that the comparator can work up to 20 GHz. Operating with an input frequency of 1 GHz, the circuit can oversample up to 20 Giga-sampling-per-second （GSps） with 5 bits resolution; while operating at Nyquist, the comparator can sample up to 20 GSps with 4 bits resolution. The comparator has been successfully used in a 20 GSps flash ADC and the circuit can be also used in other high speed applications.     

改进结构的低压低功耗CMOS带隙基准源

提出了一种低电压、低功耗、中等精度的带隙基准源,针对电阻分流结构带隙基准源在低电源电压下应用的不足作出了一定的改进,整体电路结构简单且便于调整,同时尽可能地减少了功耗.该电路采用UMC 0.18 μm Mixed Mode 1.8 V CMOS工艺实现.测试结果表明,电路在1 V电源电压下,在-20～30℃的温度范围内,基准电压的温度系数为20×10-6/℃,低频时的电源电压抑制比为-54 dB,1 V电源电压下电路总功耗仅为3μW.     

基于MSP430单片机的超低功耗温度采集系统设计

针对工业生产过程中常需对温度进行实时监控的需求,本文介绍了一种便携式超低功耗的温度采集与实时显示的温度采集系统。为了使温度采集系统功耗达到最低,本设计选用了TI公司的超低功耗MSP430FG4618单片机作为主控芯片,并对整个系统进行了有效的电源管理,最后采用FYD12864C-1液晶显示器将采集到的温度实时显示出来。...